[发明专利]砂带式钢轨打磨作业控制系统及其打磨控制方法

说明书

本发明提供了一种砂带式钢轨打磨作业控制系统及其打磨控制方法。该系统包括：互相连接的打磨控制装置和打磨实施机构；打磨控制装置采集砂带的转速、打磨电机的电流信号和打磨车的行进速度，根据采集的信息和目标打磨要求产生打磨电机控制信号和磨削力控制信号，并传输给打磨实施机构；打磨实施机构根据打磨电机控制信号调控打磨电机的旋转速度，调控砂带的转速，根据磨削力控制信号调控砂带作用在钢轨上的磨削作用力，实现对钢轨表面的材料去除。本发明实施例的系统和方法根据作业信号反馈实时掌握打磨作业状态，通过调控打磨电机的旋转速度与磨削作用力复合作用，形成了高精度的控制闭环，实现对砂带式钢轨打磨作业的全过程伺服控制。

技术领域

本发明涉及铁路工程机械技术领域，尤其涉及一种砂带式钢轨打磨作业控制系统及其打磨控制方法。

背景技术

随着我国高速铁路的快速发展和铁路运输能力的不断提高，钢轨接触疲劳损伤的问题越来越严重。钢轨打磨作业是养护钢轨的重要手段，能够有效地修复钢轨廓形、延长钢轨服役寿命。相比于传统基于砂轮磨削的钢轨打磨方式，基于砂带的钢轨打磨方式具有不易烧伤钢轨、作业效率高、磨屑易回收等一系列优点。

然而将砂带磨削应用于钢轨打磨会给控制系统及控制方式带来相应难题。现有技术中的一种应用于钢轨打磨的砂带磨削方法为：采用压力调控方式来实验加工作业。如国家知识产权局公告的201711214352.7专利技术“一种叶片机器人砂带磨削加工力控制方法”以及201110231331.2专利技术“一种可编程磨削力控制的砂带磨削装置”等。采用对磨削压力的调控能够在稳定的加工环境下取得较好的磨削效果。

上述现有技术中的应用于钢轨打磨的砂带磨削方法的缺点为：钢轨打磨的现场作业环境使得这种压力调控方式难以保障加工效果。这是由于一方面，砂带单元与钢轨的相对位置不确定，不具有相对稳定的加工基准，另一方面，打磨车行车速度的不稳定使得加工定位精度也难以保障。

发明内容

本发明的实施例提供了一种砂带式钢轨打磨作业控制系统及其控制方法，以实现对砂带式钢轨打磨作业的全过程伺服控制。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种砂带式钢轨打磨作业控制系统，包括：互相连接的打磨控制装置和打磨实施机构；

所述的打磨控制装置，用于采集砂带的转速、打磨电机的电流信号和打磨车的行进速度，根据采集的信息和目标打磨要求产生打磨电机控制信号和磨削力控制信号，将所述打磨电机控制信号和所述磨削力控制信号传输给打磨实施机构；

所述的打磨实施机构；用于根据所述打磨电机控制信号调控打磨电机的旋转速度，调控砂带的转速，根据所述磨削力控制信号调控砂带作用在钢轨上的磨削作用力，实现对钢轨表面的材料去除。

优选地，所述的打磨控制装置包括：触控屏模块、PLC控制器、信号调理模块、正交编码器、电流互感器、AD接口模块、DA接口模块、高速DI接口模块、直流电机驱动器和步进电机驱动器；

所述正交编码器安装于打磨车的驱动轮系内部，通过高速DI接口模块连接至PLC控制器；所述电流互感器安装于驱动电机内部，与信号调理模块连接，信号调理模块通过AD接口模块连接PLC控制器；驱动打磨电机旋转的直流电机驱动器通过DA接口模块连接至PLC控制器；驱动磨削力加载的步进电机驱动器通过DA接口模块连接至PLC控制器；触控屏模块与PLC控制器相连接。

优选地，所述打磨实施机构包括打磨电机、张紧轮、驱动轮、接触轮、砂带、加载步进电机、传动轮系和丝杠导轨，其中，所述张紧轮、驱动轮、接触轮和砂带组成砂带轮系单元；所述加载步进电机、传动轮系和丝杠导轨组成磨削力加载单元。

优选地，所述PLC控制器为打磨控制器，所述正交编码器为速度传感器，所述电流互感器为电流互感器，所述直流电机驱动器为打磨电机驱动器，所述步进电机驱动器为磨削力加载单元驱动器，信号调理模块为信号调理单元。