[发明专利]一种火车轮轨曲线运动智能润滑控制系统

说明书

本发明提出了一种火车轮轨曲线运动智能润滑控制系统，用以解决现有火车钢轨润滑系统精确度不高，受车速影响较大的问题；包括主控系统、显示系统、电源子系统、润滑系统、大容量存储系统、数据采集系统、数据传输系统和数据存储系统，主控系统包括MCU控制器、存储器、按键和电源，存储器、按键、电源、显示系统、电源子系统、润滑系统、大容量存储系统、数据采集系统均与MCU控制器相连接，大容量存储系统与数据传输系统相连接，数据传输系统与数据存储系统相连接。本发明具有结构简单、方便、安全、性能可靠、智能化、节能环保、功耗低等优点，采用通用芯片，降低成本，电路集成度高，技术成熟，制板工序少，容易生产。

技术领域

本发明涉及轮轨润滑和MCU控制的技术领域，尤其涉及一种火车轮轨曲线运动智能润滑控制系统，可以在火车运行到拐弯处对轮轨进行智能润滑。

背景技术

改革开放30年来，伴随着我国国民经济的快速发展，我国的铁路基础设施建设日新月异，特别是高速铁路的建设，得到迅速的发展。相关数据表明，2015年末，全国铁路营业里程、高速铁路里程、公路通车里程、高速公路里程分别达到12万公里、1.9万公里、457万公里、12万公里，分别比2012年末增长23.0%、103.1%、7.8%、24.7%；其中高铁里程占世界高铁总里程的60%以上，居世界第一，铁路快速客运网基本覆盖我国50万以上人口城市。

日新月异的火车装备现代化和相对滞后的基础设施维修、养护水平不相协调，其中一个特别突出的问题就是两者的结合点——轮轨关系。特别是火车拐弯时是依靠轮轨和钢轨的摩擦力来实现的，这对轮轨和钢轨都是很大的伤害。因此，为降低这种摩擦，在拐弯处对轮轨侧面打润滑油降低摩擦，保护轮轨和钢轨。现代轨道交通运输领域中，轮轨摩擦与润滑关系到机车牵引能量消耗、行车安全、轮轨材料消耗及维修成本等，因此受到各国铁路部门的重视。列车运行速度的进一步提高，轮轨润滑控制问题变得越来越突出。合理有效的轮轨润滑可减少轮轨磨损，对节能和提高机车牵引效率也有重要意义，同时可提高列车运行的安全性。

车轮与钢轨间的摩擦及受力情况非常复杂，既有一定弧度的离心力引起的侧面压力，又有轮缘与轨道侧面的滑动摩擦，要实现轨道交通中高效合理的润滑，需要建立摩檫和受力模型，深入研究受力之间的关系。由此，建立轮轨和摩檫模型，分析受力情况，实时准确地将润滑剂输送到指定部位具有十分重要的意义；其次，还要建立打润滑油时间和曲线半径大小之间的关系，早打和晚打起不到润滑作用，同时也会污染环境；再次，还需要建立打油量和润滑光度之间的关系，打油要适量，多了也会污染环境，少了起不到润滑的作用。

就轮轨润滑而言，车载轮缘润滑系统发展较迅速，各种形式和原理的车载轮缘润滑系统层出不穷。目前轮轨润滑技术大致分为车载轮缘润滑系统、车载钢轨润滑系统、地面钢轨润滑系统和车载轮缘固体润滑技术。按润滑剂分为润滑油、润滑脂、油性润滑剂、固体润滑剂。由于车辆的振动，车载钢轨润滑系统涂油位置的准确性很难控制，因此大部分同类润滑器受车速限制，有些地方使用专用涂油车。美国曾进行了大范围的“地面+车载”轮轨润滑试验，两者结合使用可节省燃料消耗25%～35%。在半径350m的曲线上实施润滑，可减少列车运行阻力50%。

作为控制器的核心单元，基于嵌入式的MCU控制技术伴随着微控制单元应用和开发走过了二十余年的历程，逐渐嵌入到社会生活各个方面。而且处理器也从前期的8位处理器平台向32位高级RISC处理器平台转变的趋势，从无操作系统到有操作系统，但8位机以其方便、快捷，外围电路简单等优势，依然难以被取代。

目前，嵌入式MCU控制技术已被广泛应用到国民经济各行业、军事及家用电器等各个领域，尤其是手机、汽车自动导航设备、PDA、智能玩具、智能家电、医疗设备等行业。国内嵌入式平台有超过10余万名从事微控制单元解决方案开发应用的工程师，为嵌入式MCU控制技术的广泛应用提供了巨大的人才基础，两化融合和工业4.0的机遇也为嵌入式解决方案的开发提供了无限的商机。

发明内容