铁路物料运输车与清筛机随动作业控制装置及其控制方法与流程

本发明涉及铁路清筛作业，尤其是一种采用连挂作业模式，物料运输车随清筛机同步工作，实现自动控制的铁路物料运输车与清筛机随动作业控制装置及其控制方法。

背景技术：

铁路清筛作业时,会产生大量需要废弃的污土，同时还要补充新的道砟，在清筛作业中，铁路物料运输车的用途就是提供补充用的新道砟，同时装载作业产生的污土。而随着铁路清筛机作业效率的提高，物料运输车装载重量大，一般都会配备自身走行动力，每次作业都需要数台物料运输车跟随作业。

目前，缺乏一种控制方法，让每台物料运输车都随着清筛机的作业工况同时启动、走行和制动。现行的两种作业模式，第一种是物料运输车与清筛机脱开连挂，需要一位操作人员在物料运输车旁观察与清筛机的距离，实时通过旋钮调整走行速度与清筛机匹配；该模式可避免清筛机拖动物料运输车造成的动力损失及动力传输部件损伤，但到达现场需要额外的解除连挂操作，对现场人员的操作要求较高，且有一定危险隐患，同时在清筛机急停操作时物料运输车不能及时作出反应。第二种则是物料运输车不输出动力，连挂后靠清筛机拖动作业，该模式可以减少现场操作人员劳动强度，但对清筛机作业走行动力有损失，在负载较重时也存在损伤清筛机动力传送部件的隐患。

总之，目前物料运输车跟随清筛机作业的两种模式，一个存在现场操作难度大，对操作人员技能要求高的问题，另一个则存在适用范围窄，对清筛机有动力损失或部件损坏的隐患。

技术实现要素：

本发明所要解决的就是现有铁路清筛作业过程中，物料运输车跟随清筛机作业的不足，提供一种采用连挂作业模式，物料运输车随清筛机同步工作，实现自动控制的铁路物料运输车与清筛机随动作业控制装置及其控制方法。

本发明的铁路物料运输车与清筛机随动作业控制装置及其控制方法，其特征在于该控制装置包括清筛机随动控制器及物料运输车随动控制器，清筛机随动控制器安装在清筛机上，物料运输车随动控制器安装在物料运输车上，清筛机随动控制器通过无线信号与物料运输车随动控制器连接，其中：

清筛机随动控制器包括清筛机主控制器、清筛机信号调理板以及清筛机无线数传模块，清筛机信号调理板与清筛机制动设备、走行手柄以及先导控制阀连接，清筛机无线数传模块集成在清筛机主控制器上，清筛机主控制器利用清筛机无线数传模块分别与清筛机信号调理板、物料运输车随动控制器通过无线信号连接；

物料运输车随动控制器包括运输车主控制器、运输车信号调理板以及运输车无线数传模块，运输车信号调理板与物料运输车走行驱动装置连接，运输车无线数传模块集成在运输车主控制器上，运输车主控制器利用运输车无线数传模块分别与运输车信号调理板、清筛机随动控制器通过无线信号连接。

铁路物料运输车与清筛机随动作业控制装置及其控制方法，其特征在于该控制方法包括以下步骤：

1、物料运输车连挂在清筛机上，数辆物料运输车连挂在清筛机前方或后方，每一辆物料运输车分别通过无线信号与清筛机连接，并由清筛机主控制器给予唯一编号；

2、控制装置启动后，清筛机主控制器每隔一个时间段，采集一次清筛机的走行方向、制动情况和走行手柄控制信号等清筛机的工作数据，并通过无线信号将清筛机的工作数据传送给每一个物料运输车随动控制器，通过物料运输车随动控制器调整该辆物料运输车的走行驱动装置的走行动力，并将物料运输车的走行压力回传给清筛机主控制器；

3、物料运输车随动控制器采集物料运输车的走行压力，利用增量式PID调节算法进行修正，具体算法如下：

走行信号调节量Δu = Ae_k - Be_k-1 + Ce_k-2…………………………………………（1）

其中Δu为物料车走行控制信号电压调整量，A为积分系数，B为比例系数，C为微分系数，e_K为走行压力测量值，e_K-1为上一次走行压力测量值，e_K-2为上两次走行压力测量值；

因物料运输车质量大，液压系统反应速度慢，所以算法中微分系数影响小，为简化系统控制复杂程度，将微分系数设定为0，则公式（1）调节算法修改为：

Δu = Ae_k - Be_k-1……………………………………………………………………（2）

A = Kp(1+T/Ti)

B = Kp

上述公式中，Kp为比例系数，T为积分时间，Ti为积分常数；

因物料运输车随清筛机走行，清筛机走行手柄的调整影响物料车随动响应速度，因此在公式（2）中加入走行控制手柄调整变化量影响，公式（2）修正为：

Δu = Ae_k - Be_k-1 + Δp …………………………………………………………………（3）

Δp为清筛机手柄变化量

完成物料运输车与清筛机随动作业调整控制。

清筛机与物料运输车以连挂方式作业。整个连挂编组高速走行到作业位置后，通过清筛机随动控制器操作界面配置受控物料运输车进入“联机”随动控制模式，此时物料运输车的制动/缓解制动、走行方向及走行驱动信号随清筛机操作同时变化。操作人员按照清筛机操作规范，切换作业方向、缓解制动、推动走行手柄，所有受控物料运输车随清筛机同步动作。

作业过程中某台物料运输车装满后，在清筛机控制器界面选择对应物料运输车“脱机”，则该物料运输车进入手动控制模式，不在随清筛机操作动作。操作人员可以单独操作该物料运输车脱开连挂去卸载。

完成作业后，可以直接关闭清筛机随动控制器，或通过界面操作所有物料运输车“脱机”后按高速走行操作规范撤回。

在工作过程中，如果某台物料运输车未收到指令，5秒后切换为手动控制模式，清筛机未收到物料车响应信息3次后通过声光发出报警。

本发明的铁路物料运输车与清筛机随动作业控制装置及其控制方法，采集清筛机的各种操作信号，通过无线数传方式与各台物料运输车的反馈信号进行运算，控制并充分利用各台物料运输车的动力以达到以下功效：

1.采用连挂作业模式，自动控制各台物料运输车，不需要人工现场操作；

2.各台物料运输车随清筛机的操作同时启动、制动、调整作业方向；

3.各台物料运输车根据清筛机作业工况设定要求，自动调整输出走行压力值，满足轻车、重车、上坡、平道、下坡多种组合工况；

4.各台物料运输车随清筛机走行手柄控制及时调整输出压力；

5.在清筛机急停紧急情况下同时控制所有物料运输车切断动力输出及制动；

6.在通信故障、各台物料车制动、方向与清筛机不一致时发出声光报警。

附图说明

图1为本发明连接结构示意图。

图2为本发明控制原理图。

具体实施方式

实施例1：一种铁路物料运输车与清筛机随动作业控制装置及其控制方法，该控制装置包括清筛机随动控制器及物料运输车随动控制器，清筛机随动控制器安装在清筛机上，物料运输车随动控制器安装在物料运输车上，清筛机随动控制器通过无线信号与物料运输车随动控制器连接，其中：

清筛机随动控制器包括清筛机主控制器、清筛机信号调理板以及清筛机无线数传模块，清筛机信号调理板与清筛机制动设备、走行手柄以及先导控制阀连接，清筛机无线数传模块集成在清筛机主控制器上，清筛机主控制器利用清筛机无线数传模块分别与清筛机信号调理板、物料运输车随动控制器通过无线信号连接；

物料运输车随动控制器包括运输车主控制器、运输车信号调理板以及运输车无线数传模块，运输车信号调理板与物料运输车走行驱动装置连接，运输车无线数传模块集成在运输车主控制器上，运输车主控制器利用运输车无线数传模块分别与运输车信号调理板、清筛机随动控制器通过无线信号连接。

铁路物料运输车与清筛机随动作业控制方法，包括以下步骤：

1、物料运输车连挂在清筛机上，数辆物料运输车连挂在清筛机前方或后方，每一辆物料运输车分别通过无线信号与清筛机连接，并由清筛机主控制器给予唯一编号；

2、控制装置启动后，清筛机主控制器每隔一个时间段，采集一次清筛机的走行方向、制动情况和走行手柄控制信号等清筛机的工作数据，并通过无线信号将清筛机的工作数据传送给每一个物料运输车随动控制器，通过物料运输车随动控制器调整该辆物料运输车的走行驱动装置的走行动力，并将物料运输车的走行压力回传给清筛机主控制器；

3、物料运输车随动控制器采集物料运输车的走行压力，利用增量式PID调节算法进行修正，具体算法如下：

走行信号调节量Δu = Ae_k - Be_k-1 + Ce_k-2…………………………………………（1）

其中Δu为物料车走行控制信号电压调整量，A为积分系数，B为比例系数，C为微分系数，e_K为走行压力测量值，e_K-1为上一次走行压力测量值，e_K-2为上两次走行压力测量值；

因物料运输车质量大，液压系统反应速度慢，所以算法中微分系数影响小，为简化系统控制复杂程度，将微分系数设定为0，则公式（1）调节算法修改为：

Δu = Ae_k - Be_k-1……………………………………………………………………（2）

A = Kp(1+T/Ti)

B = Kp

上述公式中，Kp为比例系数，T为积分时间，Ti为积分常数；

因物料运输车随清筛机走行，清筛机走行手柄的调整影响物料车随动响应速度，因此在公式（2）中加入走行控制手柄调整变化量影响，公式（2）修正为：

Δu = Ae_k - Be_k-1 + Δp …………………………………………………………………（3）

Δp为清筛机手柄变化量

完成物料运输车与清筛机随动作业调整控制。

清筛机与物料运输车以连挂方式作业。整个连挂编组高速走行到作业位置后，通过清筛机随动控制器操作界面配置受控物料运输车进入“联机”随动控制模式，此时物料运输车的制动/缓解制动、走行方向及走行驱动信号随清筛机操作同时变化。操作人员按照清筛机操作规范，切换作业方向、缓解制动、推动走行手柄，所有受控物料运输车随清筛机同步动作。

作业过程中某台物料运输车装满后，在清筛机控制器界面选择对应物料运输车“脱机”，则该物料运输车进入手动控制模式，不在随清筛机操作动作。操作人员可以单独操作该物料运输车脱开连挂去卸载。

完成作业后，可以直接关闭清筛机随动控制器，或通过界面操作所有物料运输车“脱机”后按高速走行操作规范撤回。

在工作过程中，如果某台物料运输车未收到指令，5秒后切换为手动控制模式，清筛机未收到物料车响应信息3次后通过声光发出报警。