阅读说明：本技术 一种钢轨打磨列车气动控制系统及控制方法 (Pneumatic control system and control method for steel rail grinding train ) 是由 张慧涛 毕凤博 苗永春 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钢轨打磨列车气动控制系统及控制方法,涉及钢轨打磨领域。该气动控制系统总气源通过所述总气源开关阀将气源通过所述气源分支结构传递给所述气源控制模块。打磨作业开始时,背压开关阀通电,控制背压气源通过,微机控制系统发出电机下降指令后,工作压开关阀依次通电,工作压气源通过；电机开始下降后,控制同一个电机的背压和工作压比例阀协调控制,实现相应电机的平稳下降及加压；比例阀减压,使得压力与打磨背压接近,两位三通开关阀得电转换；气源通过两位三通开关阀,再经比例阀调整后进入流量放大器；气动控制系统是微机网络控制系统与执行机构之间的联系纽带,保证了可靠、高效以及稳定的控制机制。(The invention discloses a pneumatic control system and a pneumatic control method for a steel rail grinding train, and relates to the field of steel rail grinding. The main gas source of the pneumatic control system transmits a gas source to the gas source control module through the gas source branch structure through the main gas source switch valve. When the polishing operation starts, the back pressure switch valve is electrified to control a back pressure gas source to pass through, and after the microcomputer control system sends a motor descending instruction, the working pressure switch valve is sequentially electrified, and the working pressure gas source passes through; after the motor begins to descend, the back pressure and working pressure proportional valve of the same motor are controlled to be coordinated and controlled, and stable descending and pressurization of the corresponding motor are realized; the proportional valve is decompressed, so that the pressure is close to the polishing back pressure, and the two-position three-way switch valve is electrified and converted; the air source enters the flow amplifier after passing through the two-position three-way switch valve and then being adjusted by the proportional valve; the pneumatic control system is a link between the microcomputer network control system and the actuating mechanism, and ensures a reliable, efficient and stable control mechanism.)

一种钢轨打磨列车气动控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及钢轨打磨领域，尤其涉及一种钢轨打磨列车气动控制系统及控制方法。

背景技术

20世纪60年代，瑞士SPENO公司制造了世界上第一辆打磨车；我国铁道部1989年从SPENO公司引进了第一列打磨列车。2007年7月，中国北车集团北京二七机车有限责任公司通过技贸结合的方式，与瑞士SPENO公司合作生产10列GMC96型钢轨打磨列车。2009年11月16日，GMC96型钢轨打磨列车在中国北车二七装备公司完成研制，竣工下线。列车由一辆动力车和六辆打磨作业车组成，时速达100公里，可通过自带检测装置，迅速确定99种不同打磨模式，对高速铁路的钢轨波浪型磨耗、钢轨飞边、马鞍型磨耗、焊缝凹陷及鱼鳞裂纹等病害实施快速打磨，打磨精度达0.02毫米。GMC96型钢轨打磨列车结构复杂，控制先进，集机、电、液、气及计算机技术于一体。然而，国内仍没有自主研发出较好适用于打磨车配套的气动控制系统。

随着我国铁路提速以及重载的需求，对线路维护的要求越来越高，钢轨打磨成为铁路日常维护的重要措施。目前国内的钢轨打磨车大多来自进口或中外合作生产，价格昂贵，其中打磨车的气动控制系统是钢轨打磨车三大核心系统之一，国外厂商一直没有技术转让，其中气动控制技术一直为国外公司垄断，要真正实现打磨车国产化，其中气动控制系统是必须要突破的一道技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢轨打磨列车气动控制系统及控制方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种气动控制系统，包括总气源开关阀、气源分支模块、气源控制模块，总气源通过所述总气源开关阀将气源通过所述气源分支结构传递给所述气源控制模块。

优选地，所述气源分支模块将总气源分为五路：

第一路是打磨电机气缸背压压力源，通过控制调整后加到每个工作电机的气缸下腔；

第二路是打磨电机气缸工作压压力源，通过控制调整后加到每个工作电机的气缸上腔；

第三路连接的气源控制模块接阀岛，阀岛通过上位机的软件编程，可实现对阀岛本身的阀块、12路CPI输出的单独控制，阀岛附件CPI输出模块可实现对比例电磁阀气路板上12个两位三通电磁阀的控制；

第四路连接到开关阀、比例阀组件的接口板上，为工作压压力的控制压力源；

第五路连接到压力开关组件上，两个压力开关分别将打磨作业最小风压和打磨电机最小背压的气源压力值转化为电信号，反馈给微机网络控制系统以便实时控制。

优选地，所述系统还包括精细过滤器，所述精细过滤器安装在所述开关阀和所述分支模块之间，用于净化气源。

优选地，所述压力开关组件为压力传感器组件，所述压力传感器组件将气源压力值转化为电信号。

优选地，所述分支模块上通过快插螺纹接头将气源分为五路；

所述快插螺纹接口有三个，分别位于三路气源压力处，其中一路是辅助用气源压力，另外两路接的是供测试用的蓝、黑气动管的压力，试验时，将蓝、黑气动管接到压力检测装置插头上，可以用来检测输入、输出的背压压力值和工作压压力值，其数值可以从压力检测装置小显示屏上读出。

本发明的另一目的是提供一种钢轨打磨列车气动系统，包括网络控制系统、权利要求1-5任一所述的气动控制系统和执行结构，所述气动控制系统分别连接所述微机控制系统与执行机构，所述气动控制系统具备气源处理、动静压力测试、打磨压力调节、最小背压保护功能。

本发明的最后一个目的是提供一种钢轨打磨列车气动控制方法，包括以下步骤：

S1，打磨作业开始时，背压开关阀通电，控制背压气源通过，微机控制系统发出电机下降指令后，工作压开关阀依次通电，工作压气源通过；

S2，电机开始下降后，控制同一个电机的背压和工作压比例阀协调控制，实现相应电机的平稳下降及加压；

S3，比例阀减压，使得压力与打磨背压接近，两位三通开关阀得电转换；

S4，气源通过两位三通开关阀，再经比例阀调整后进入流量放大器；

S5，重复步骤S3和S4。

优选地，所述步骤S3中还包括：若在两位三通开关阀的得电转化之前，比例阀减压后压力应当与打磨背压接近，否则控制加压气缸的背压控制压力发生突变，造成冲击。

优选地，所述步骤S5中还包括：每次两位三通开关阀断电后，对应的比例阀自动降减压量调整到最小，即下次该开关阀得电时，保证减压后的控制背压压力为总体背压。

优选地，采用的背压调节方法具体为：

首先将工况开关转为作业模式，判断是否背压给定，若没有背压给定，则背压设定的输出值为0；若是，则继续判断是否为手动模式，若是手动操作，则背压设定值根据手动操作公式输出，若不是手动操作，则背压设定根据自动偏转公式输出。

本发明的有益效果是：

本发明公开了一种钢轨打磨列车气动控制系统及控制方法，该技术方案气动控制系统是微机网络控制系统与执行机构之间的联系纽带，保证了可靠、高效以及稳定的控制机制；该方法控制精确，保证打磨效果；填补了我国钢轨打磨列车尚无打磨控制系统中三大核心之一的气动控制系统的技术空白。

附图说明

图1是微机网络控制与气动控制示意图；

图2是气动控制系统进行控制的示意图；

图3是气动控制系统结构图；

图4是背压调节流程图；

图5是工作压调节流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种气动控制系统，包括总气源开关阀、气源分支模块、气源控制模块，总气源通过所述总气源开关阀将气源通过所述气源分支结构传递给所述气源控制模块。

所述气源分支模块将总气源分为五路：

第一路是打磨电机气缸背压压力源，通过控制调整后加到每个工作电机的气缸下腔；

第二路是打磨电机气缸工作压压力源，通过控制调整后加到每个工作电机的气缸上腔；

第三路连接的气源控制模块接阀岛，阀岛通过上位机的软件编程，可实现对阀岛本身的阀块、12路CPI输出的单独控制，阀岛附件CPI输出模块可实现对比例电磁阀气路板上12个两位三通电磁阀的控制；

第四路连接到开关阀、比例阀组件的接口板上，为工作压压力的控制压力源；

第五路连接到压力开关组件上，两个压力开关分别将打磨作业最小风压和打磨电机最小背压的气源压力值转化为电信号，反馈给微机网络控制系统以便实时控制。

具体的，本实施例中所述系统还包括精细过滤器，所述精细过滤器安装在所述开关阀和所述分支模块之间，用于净化气源。

所述压力开关组件为压力传感器组件，所述压力传感器组件将气源压力值转化为电信号。所述分支模块上通过快插螺纹接头将气源分为五路；

所述快插螺纹接口有三个，分别位于三路气源压力处，其中一路是辅助用气源压力，另外两路接的是供测试用的蓝、黑气动管的压力，试验时，将蓝、黑气动管接到压力检测装置插头上，可以用来检测输入、输出的背压压力值和工作压压力值，其数值可以从压力检测装置小显示屏上读出。

实施例2

本实施例提供一种钢轨打磨列车气动系统，包括网络控制系统、气动控制系统和执行结构，所述气动控制系统分别连接所述微机控制系统与执行机构，所述气动控制系统具备气源处理、动静压力测试、打磨压力调节、最小背压保护功能。

实施例3

本实施例提供一种钢轨打磨列车气动控制方法，包括以下步骤：

S1，打磨作业开始时，背压开关阀通电，控制背压气源通过，微机控制系统发出电机下降指令后，工作压开关阀依次通电，工作压气源通过；

S2，电机开始下降后，控制同一个电机的背压和工作压比例阀协调控制，实现相应电机的平稳下降及加压；

S3，比例阀减压，使得压力与打磨背压接近，两位三通开关阀得电转换；

S4，气源通过两位三通开关阀，再经比例阀调整后进入流量放大器；

S5，重复步骤S3和S4。

所述步骤S3中还包括：若在两位三通开关阀的得电转化之前，比例阀减压后压力应当与打磨背压接近，否则控制加压气缸的背压控制压力发生突变，造成冲击。

所述步骤S5中还包括：每次两位三通开关阀断电后，对应的比例阀自动降减压量调整到最小，即下次该开关阀得电时，保证减压后的控制背压压力为总体背压。

采用的背压调节方法具体为：

首先将工况开关转为作业模式，判断是否背压给定，若没有背压给定，则背压设定的输出值为0；若是，则继续判断是否为手动模式，若是手动操作，则背压设定值根据手动操作公式输出，若不是手动操作，则背压设定根据自动偏转公式输出。

在实际实施过程中，手动控制是没有工作压的，是靠电机自重电机下降。而当自动控制时(打磨程序控制才有工作压介入)，当按下司机室内操作面板上的打磨电机下降按钮，打磨电机工作压给定，打磨电机下降，下降到位后，进入打磨电机闭环调节(反馈)，如果没下降到位，继续进行开环下降，直到下降到位，进入闭环调节，背压和工作压通过比例阀控制，完成整个打磨作业。

实施例4

本实施例提供一种具体的气动控制方法，气源处理组件中的压力源通过控制调整后，电机背压压力源加到每个工作电机的气缸下腔，电机工作压压力源加到每个电机的气缸上腔，此外一部分压力源供小车锁定解锁及防火板升降。阀岛控制采用CAN总线，阀岛上的每位电磁阀的作用依次是控制小车锁紧插板抽出电磁阀，控制小车四个防火板动作电磁阀(进入打磨工作状态)，用去除尘滤清电磁阀。打磨电机工作实际背压与实际工作压通过气控减压阀控制，控制压力由电气调节。比例阀在打磨工作时处于不断动态调整状态。气缸没有锁定机构，工作中始终检测电机电流，反馈给气缸的实际上下腔压力的控制压力调节电磁阀，保证打磨电机的电流值。气缸在上升到位有行程开关，形成小车下降连锁，保证第一次工作时，由于无风压，打磨电机的重量使加压气缸处于全部伸出的状态，此时如果小车下降则会造成打磨电机砂轮先撞击轨面的情况。加压气缸为双向可调缓冲气缸。小车锁紧插板双向可调缓冲气缸，保证无风时弹簧作用是处于锁紧状态。防火板气缸为双向可调缓冲气缸，无风时弹簧作用使防火板处于抬起状态。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

1、该技术方案气动控制系统是微机网络控制系统与执行机构之间的联系纽带，保证了可靠、高效以及稳定的控制机制；

2、控制精确，保证打磨效果；

3、填补了我国钢轨打磨列车尚无打磨控制系统中三大核心之一的气动控制系统的技术空白。