一種鋼軌銑磨車控制系統的制作方法

本發明涉及鋼軌修復設備技術領域，特別是涉及一種鋼軌銑磨車控制系統。

背景技術：

鋼軌銑磨列車是一種新型鋼軌修復設備，它通過若干組銑刀盤采用成型銑削的方式去除鋼軌表面材料，消除鋼軌缺陷，改善平順性。鋼軌銑磨列車一次銑削深度大，一遍即可完成作業，作業速度可達2500m/h。工作過程中無火花、粉塵等，鐵屑可收集，環境友好。橫向及縱向修復精度高、使用維護成本低、線路適應性好，無須拆除護軌及信號裝置，能適應地鐵等小限界要求。

鋼軌銑磨列車由兩節組成，分為動力車和作業車，兩車通過剛性連接桿連接。動力車A用于為整車走行、作業提供動力，并具有砂帶打磨功能。主要包括車體、從動轉向架、動力轉向架、司機室、動力及傳動系統、燃油箱、砂帶打磨裝置、電器柜、制動系統、電氣系統等。作業車B是鋼軌銑磨作業的獨立單元，主要由車體、車架、兩組從動轉向架、銑削裝置、集屑系統，電氣系統、作業控制系統及輔助系統等組成。

在鋼軌銑磨車上提供一種能夠實現整車網絡通訊管理的智能化控制系統是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種鋼軌銑磨車控制系統，以對鋼軌銑磨車實現整車網絡通訊智能化控制。

為解決上述技術問題，本發明提供一種鋼軌銑磨車控制系統，包括：

整車控制器、分布式IO、柴油機控制單元、變速箱控制單元以及作業單元；

其中，所述分布式IO設置在鋼軌銑磨車動力車以及作業車上，通過CAN總線與所述整車控制器相連，用于采集輸入的控制指令，并接收所述整車控制器的行車執行指令，每個分布式IO對應不同的編組信號；

所述整車控制器與所述柴油機控制單元、所述變速箱控制單元相連，用于接收所述控制指令，根據所述編組信號判斷當前運行狀態，并通過以太網與所述作業單元相連，控制所述作業單元執行銑削操作。

可選地，所述整車控制器包括主CPU以及從CPU，所述主CPU以及所述從CPU互為熱備。

可選地，所述整車控制器具體用于：當檢測到作業車中分布式IO存在輸入信號時，判定所述作業車與動力車為連掛運行狀態；

當檢測到各個作業車中分布式IO均不存在輸入信號時，判定所述動力車為單獨運行狀態。

可選地，還包括：

控權轉換開關，包括控權位以及非控權位，設置于所述動力車以及所述作業車上，當僅有其中一個控權轉換開關處于控權位時，對應的分布式IO采集控制指令，對鋼軌銑磨車的行車進行控制。

可選地，還包括：

工況轉換開關，用于在所述控權轉換開關處于控權位時，接收用戶輸入的控制指令，切換當前車輛的運行工況為自運行工況或作業工況。

可選地，所述作業車通過統一的接口與所述動力車相連。

可選地，所述整車控制器通過CAN總線與所述變速箱控制單元相連，通過J1939與所述柴油機控制單元相連。

可選地，還包括：

顯示模塊，用于對當前車輛的運行狀態參數進行顯示，所述運行狀態參數包括以下任意一種或任意組合：轉速、功率、機油壓力、冷卻液溫度、冷卻液位、進氣溫度、燃油溫度、燃油壓力、蓄電池電壓、燃油液位參數。

可選地，還包括：

監控模塊，用于根據所述運行狀態參數檢測當前運行狀態是否存在故障，在出現故障情況下，發出報警指示。

可選地，還包括：

急停按鈕，用于向所述整車控制器發送急停指令，觸發鋼軌銑磨車執行制動和/或停止作業的操作。

本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統，分布式IO設置在鋼軌銑磨車動力車以及作業車上，通過CAN總線與整車控制器相連，通過采集輸入的控制指令，并接收整車控制器的行車執行指令；整車控制器與柴油機控制單元、變速箱控制單元相連，通過接收控制指令，根據編組信號判斷當前運行狀態，并通過以太網與作業單元相連，控制作業單元執行銑削操作。可見，本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統能夠對整車實現網絡通訊管理的智能化控制，提高了相關工作人員的工作效率，提升了用戶的使用體驗。

附圖說明

為了更清楚的說明本發明實施例或現有技術的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統的一種具體實施方式的結構框圖；

圖2為本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統的另一種具體實施方式的拓撲結構示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統的一種具體實施方式的結構框圖如圖1所示，該系統包括：

整車控制器1、分布式IO 2、柴油機控制單元3、變速箱控制單元4以及作業單元5；

其中，所述分布式IO 2設置在鋼軌銑磨車動力車以及作業車上，通過CAN總線與所述整車控制器1相連，用于采集輸入的控制指令，并接收所述整車控制器的行車執行指令，每個分布式IO對應不同的編組信號；

所述整車控制器1與所述柴油機控制單元3、所述變速箱控制單元4相連，用于接收所述控制指令，根據所述編組信號判斷當前運行狀態，并通過以太網與所述作業單元相連，控制所述作業單元5執行銑削操作。

需要指出的是，本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統中，各作業車通過統一的拖車并聯接口與動力車相連，并且作業車之間沒有位置排列的限制。這樣，通過物理插拔拖車并聯接口，即可將動力車與作業車斷開，在此情況下，動力車能夠獨立運行，而拖車停止作業。此外，由于作業車之間沒有位置排列的限制，在作業車后面可以繼續增加作業車，可以在拖車后隨時接入新的拖車，方便拖車任意組合，更加靈活方便。

本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統，分布式IO設置在鋼軌銑磨車動力車以及作業車上，通過CAN總線與整車控制器相連，通過采集輸入的控制指令，并接收整車控制器的行車執行指令；整車控制器與柴油機控制單元、變速箱控制單元相連，通過接收控制指令，根據編組信號判斷當前運行狀態，并通過以太網與作業單元相連，控制作業單元執行銑削操作。可見，本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統能夠對整車實現網絡通訊管理的智能化控制，提高了相關工作人員的工作效率，提升了用戶的使用體驗。

在上述實施例的基礎上，本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統中整車控制器包括主CPU以及從CPU，所述主CPU以及所述從CPU互為熱備。通過主從CPU冗余設計，能夠防止一臺CPU設備故障不可用情況的發生，提高了系統的可靠性。

分布式IO設置在動力車以及作業車上，且分別對應不同的編組信號。根據編組信號的輸入與否，即可確定對應的車組是否受整車控制器控制。

整車控制器具體用于：當檢測到作業車中分布式IO存在輸入信號時，判定所述作業車與動力車為連掛運行狀態；當檢測到各個作業車中分布式IO均不存在輸入信號時，判定所述動力車為單獨運行狀態。

以鋼軌銑磨車具有一節動力車(簡稱A車)以及一節作業車(簡稱B車)為例，在A車以及B車上均設置有司機操作室，司機可以通過任意一個司機操作室的分布式IO對鋼軌銑磨車進行控制。

當檢測到B車遠程IO信號和編組信號為1時，判定AB車為連掛運行狀態。當未檢測到B車遠程IO信號和編組信號為0時，判定A車為單獨運行狀態。

可見，本發明實施例通過固定編組的設置，實現了AB車連掛運行狀態以及A車單獨運行狀態相互的轉換。進一步地，可以在A車以及B車設置雙端人機界面，在該界面可以顯示編組狀態，當介于兩個狀態之間時進行報警。

由于雙端司機室的存在，在實際操作中存在當前由哪個司機室進行操控的問題，因此本實施例還可以進一步包括：

控權轉換開關，包括控權位以及非控權位，設置于所述動力車以及所述作業車上，當僅有其中一個控權轉換開關處于控權位時，對應的分布式IO采集控制指令，對鋼軌銑磨車的行車進行控制。

在兩端司機室均設置有控權轉換開關。只能有一端司機室為控權端，僅一端控權開關閉合時，控權有效，而當雙端控權開關均閉合時，僅先閉合的控權端有效。

進一步地，本發明實施例還可以包括：工況轉換開關，用于在所述控權轉換開關處于控權位時，接收用戶輸入的控制指令，切換當前車輛的運行工況為自運行工況或作業工況。

自運行工況轉換的前提為：操作端控權，作業裝置手動鎖定即可進入自運行工況，否則報警。當工況轉換開關打到自運行位時，檢測作業裝置及轉向架機械鎖定，若未鎖定成功，則自運行工況轉換不成功，進行報警。由個別傳感器故障引起的報警，可手動在人機界面橋接，橋接完成后自動清除報警，自運行工況轉換成功。

作業工況轉換的前提為：操作端控權。工況選擇成功后，雙端人機界面顯示相應的低恒速狀態、區間快速行車狀態。

另外，本發明實施例在兩端司機室均設置方向轉換開關(開關設置前位、0位、后位)；雙端人機界面設置方向狀態顯示。

牽引主手柄有效的前提：控權端操作，工況選擇正確，方向選擇正確。

自運行工況與區間快速行車狀態牽引主手柄向前加速，向后電阻制動。手柄按自定義4位16級調節(-5-10級有效)，控制系統低恒速狀態(0-10級有效)，作業裝置低恒速狀態，手柄操作無效。人機界面顯示控權端控器手柄級數狀態。

作為一種優選實施方式，本申請還可以進一步包括：顯示模塊，用于對當前車輛的運行狀態參數進行顯示，所述運行狀態參數包括以下任意一種或任意組合：轉速、功率、機油壓力、冷卻液溫度、冷卻液位、進氣溫度、燃油溫度、燃油壓力、蓄電池電壓、燃油液位參數。例如，在雙端司機室的人機界面顯示上述運行狀態參數。

此外，還可以包括監控模塊，用于根據所述運行狀態參數檢測當前運行狀態是否存在故障，在出現故障情況下，發出報警指示。報警的形式可以為圖像、語音或者指示燈，這均不影響本發明的實現。例如可以設置蜂鳴器，當故障報警及緊急事件觸發時，蜂鳴器鳴響，人機界面設置復位按鈕，但按下復位按鈕后，停止鳴響，故障不變，蜂鳴器最長鳴響時間為1分鐘。

下面參照圖2拓撲結構示意圖，對本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統的另一種具體實施方式進行詳細介紹。

本發明實施例所提供的鋼軌銑磨車控制系統(以下簡稱TCMS)用于實現整車網絡通訊管理、自運行工況牽引控制邏輯控制、信息顯示記錄、故障檢測診斷等功能。

如圖2中所示，整車控制器通過Consist Bus CANopen與分布式IO、TCU相連，通過J1939與柴油機控制單元相連，通過以太網與作業單元相連。整車控制器可以包括主VCU以及從VCU。

TCMS通過采集的啟、停等開關信號結合通訊的參數，至少顯示轉速、功率、機油壓力、冷卻液溫度、冷卻液位、進氣溫度、燃油溫度、燃油壓力、蓄電池電壓、燃油液位參數，并對不合理的參數報警。

TCMS顯示ECU的重要故障及報警信息，可在人機界面上查詢故障情況。

本申請還可以包括：急停按鈕，用于向所述整車控制器發送急停指令，觸發鋼軌銑磨車執行制動和/或停止作業的操作。

通過設置列車級急停按鈕，信號送到TCMS。當處于自運行和故障工況時，急停信號觸發，TCMS啟動緊急停車，電控直通制動同時制動。當處于作業工況時，急停信號觸發，報警，TCMS立即斷開作業裝置使能信號，TCU卸載，待作業控制系統向TCMS發送提升狀態回饋信號，或延時10s制動，斷電，停機；當故障解除，拔出急停，則急停信號復位，恢復正常功能(柴油機不自動重啟)。

綜上，本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統能夠對整車實現網絡通訊管理的智能化控制，提高了相關工作人員的工作效率，提升了用戶的使用體驗。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同或相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

專業人員還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的范圍。

結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執行的軟件模塊，或者二者的結合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。

以上對本發明所提供的鋼軌銑磨車控制系統進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。