钢轨打磨车的智能打磨控制方法_4

文档序号:9883146阅读:来源:国知局
角形S边长 度分别为:
[0135] 若p = l/2(a+b+c),则S角形ABC的面积为:
[0136] Si= [p(p-a) (p-b) (p-c) ]1/2〇
[0137] S403:判断第一打磨面积与根据打磨量确定的每个打磨头的实际打磨量是否相 等;
[0138] 其中,打磨头的打磨量等于打磨面积乘W作业距离,打磨过程中速度恒定,作业距 离等于速度乘W时间,所W在确定打磨头的打磨量后,实际打磨面积S就可W按下式计算:
[0139] S = V今 V今 t。
[0140] 其中,V为打磨量,V为打磨速度,t为打磨时间。
[0141] S404:若相等,则确定第一预设打磨深度为打磨头的实际打磨深度。
[0142] 若根据第一预设打磨深度计算的打磨面积,与根据打磨量计算的打磨面积相等, 则说明预设的第一预设打磨深度与实际待打磨的打磨深度相同,即可根据第一预设打磨深 度对待打磨轨道进行打磨处理,由于第一预设打磨深度经过了。
[0143] S405:若不相等,则根据预设的权值对第一预设打磨深度进行修正,确定第二预设 打磨深度;
[0144] 其中,预设的权值可W根据第一预设的打磨深度与最小打磨深度值和最大打磨深 度值的差值确定,还可W根据第一打磨面积与实际打磨面积的差值确定,比如预设的权值 可 W 取0.05、0.1、0.12等等。
[0145] 假设,h2为第二预设打磨深度,hi为第一预设打磨深度,q为预设的权值,Si为第一 打磨面积,S为实际打磨面积,贝化2可W根据下式确定:
[0146] h2 = hi-q(S广S)。
[0147] S406:根据偏转角度和第二预设打磨深度,确定打磨头的第二打磨直线函数;
[0148] S407:根据第二打磨直线函数和实测廓形函数,确定第二打磨面积;
[0149] 具体的,确定第二打磨直线函数和第二打磨面积的方式,与上述确定第一打磨直 线函数和第一打磨面积的方式相同,此处不再寶述。
[0150] S408:判断第二打磨面积与根据打磨量确定的每个打磨头的实际打磨量是否相 等;
[0151] S409:若相等,则确定第二预设打磨深度为打磨头的实际打磨深度。
[0152] S410:若不相等,则根据第一预设打磨深度、第二预设打磨深度、第一打磨面积和 第二打磨面积,确定打磨头的实际打磨深度。
[0153] 具体的,若h为实际打磨深度,h2为第二预设打磨深度,hi为第一预设打磨深度,Si 为第一打磨面积,S2为第二打磨面积,S为实际打磨面积,则实际打磨深度h可根据下式确 定:
[0155] 本技术方案中由于确定的打磨深度经过反复迭代和校验计算,使得确定的打磨深 度准确度较高,从而使根据确定的打磨深度对待打磨的轨道进行打磨修正的精度较高,进 而提高了对钢轨打磨车的控制精度,提高了打磨作业的质量。
[0156] 另外,为了更加准确的控制钢轨打磨车对轨道的打磨精度,可W多次进行多次打 磨操作,并且也可W进行多次采集轨道的打磨量,如在经过一次打磨后,可W采用上述的方 式获取打磨后的第二实测廓形y2,将打磨后的第二实测廓形与目标廓形进行对比,获取上 述两个廓形中每个点的较小值,即y2-i=min(y2,y)。
[0157] 其次,再Wy2-i作为新的实测廓形,重新实现上述步骤S101-S410的所有步骤,得到 第二个打磨角度02和在02角度打磨一遍之后的廓形y2-2;如此循环m次,直到新的廓形与目 标廓形之间差值最大的值yti小于给定的阔值k,循环结束,得到m个打磨的角度(01,02,..., 0nl)和打磨后的钢轨廓形y2-n。
[0158] 再次,将上述计算打磨后的钢轨廓形y2-n的最大平面宽度b,判断平面宽度b超限值 (bl , b2 , . . . , bm),则在超限值角度处,加入给走角度值9i得到的角度(9。1+1,9。1+2 , . . . , 9nl+m) 处,用低功率Pm打磨整形,得到最终钢轨廓形y2-n+"使其满足验收标准;最大平面宽度b的每 个平面宽度bi计算公式为:根据钢轨廓形y2-n相邻两点计算每点的斜率值,相同斜率值对应 的X轴的长度即为最大平面宽度的一个值biEb,X轴对应的标准钢轨廓形的角度即为最大 平面宽度对应的角度。
[0159] 进而得到的打磨角度为(目1,目2,...,目nl,目血1,目nl+2,...,目nl+m);
[0160] 然后,将打磨角度(目1,目2,...,目 nl,目 nl + l,目 nl+2,...,目 nl+m)和功率(P,P,. . .,P,Pm, Pm, . . . ,Pm)输入打磨车控制系统,则可W实现钢轨的精确打磨,得到打磨的最终廓形y2-n+m。
[0161] 为了更加清楚本申请的技术方案,例举W下具体实施例进行说明。
[0162] 首先,W标准钢轨横截面的轨顶为原点建立坐标系,W水平方向为X轴,竖直方向 为Y轴,计算出标准钢轨的参数化函数;W60kg/md的钢轨为例,其轨头部分的参数化函数 为:
[0164]对上述标准廓形参数化函数进行离散化,可得:
[01 化]X ={-36.5,-36.499,-36.498,......,36.498,36.499,36.5};
[0166] yi= {-36.1746,-36.1546,-36.1:346,......,_36.1:346,_36.1546,_36.1746}。
[0167] 其次,对目标轨道形状进行检测,计算打磨目标廓形。
[0168] 利用北京二屯轨道交通装备有限责任公司GMC-%b型钢轨打磨车检测目前正在运 用的某段60kg/m钢轨得到的检测值为:
[0169] X={-36.045,-35.64,-35.235,......,35.748,36.0790,36.41};
[0170] 对应点的纵坐标为:
[0171] Y2 ={-28.8946,-21.5946,-14.2946,......,-21.5742,-28.8742,-36.1742};
[0172] 将经过检测的实测廓形的检测值与标准60kg/m钢轨廓形的标准值进行对比,计算 的差值为
[0173] Ay=U.82,2.62,1.6104,......,0.42,1.1,1.78};
[0174] 取出所有A y<〇的点,计算其平均值为Z = -0.2487;
[0175] 则根据标准轨廓、实测轨廓和差值平均值,可W计算出目标轨廓为:
[0176] Yt={-28.8946,-21.5946,-14.2946,......,_21.5742,_28.8742,_36.1742}。
[0177] 根据上述获得的具体参数,可W确定标准轨廓、实测轨廓和目标廓形的具体形状, 具体可参考附图6所给出的某打磨轨道的目标廓形图,其中,线条A为目标廓形,线条B为标 准廓形;其中,在附图7中,边框区域的左边为钢轨外侧,边框区域的右边为钢轨内侧,并且 定义内侧角度为负值,外侧角度为正值,并且图中的线条A为目标廓形和打磨后的廓形(即 较为优选的情况,打磨后的廓形与目标廓形相重合),线条C为实测廓形。
[0178] 之后,根据上述形状结果,确定打磨头的偏转角度范围,其中,打磨头的偏转角度 范围可W包括手动选择,也可W通过差值Ay选择,运里手动选择为(-65°,2°),上述具体范 围为经验值;再利用四边形法计算打磨实测廓形与目标廓形之间面积S = 35.4338mm2,结合 打磨车自身的打磨能力计算打磨车的作业速度v = 16km/h和功率P下对应的电流值为16A。
[0179] 而对于通过上述A y进行确定的具体过程包括;
[0180] 首先,计算打磨车在作业速度V=ISkmA和功率P对应的电流16A下,将实测廓形打 磨成为目标廓形的每个打磨头的偏转角度。
[0181] (a)寻找每个打磨头在打磨面积S = O.6548mm2对应的打磨区域内实测廓形与目标 廓形之间差值最大的值yti = 0.5354mm,其中S是根据S = V^t公式计算得到的,其中,已 知打磨量V = 2.7282mm^s,作业速度V = 15km/h。
[0182] (b)给定一个阔值k = 0.08mm,yti〉k,则运点需要打磨,计算其角度01;首先在目标 廓形函数中寻找对应yti的X轴坐标xti = 34.199,再根据Xti寻找标准钢轨廓形中对应的Y轴 坐标yii =-9.356,计算标准钢轨对应点(34.199,-9.356)的斜率ki,斜率的计算公式为:
[0184] 则对应的目1为:
[01 化]0i = a;rctgAi)=-64.9948。。
[0186] (C)通过获得的偏转角度,可W计算钢轨横截面从-64.9948°角度打磨面积S = 0.6548mm2所打磨的深度hi,假设打磨深度为hii = 0.1mm,计算打磨头从点(34.199,-9.356) 打磨之后的直线函数为:
[0187] y = -2.145(x-34.199)-9.1194;
[018引利用四边形法计算实际打磨掉的面积为511 = 0.82451111112,511辛5,则给定权值9 = 0.8,令]112 = 9乂]111 = 0.08111111,计算打磨头从点^1;1,71;〇打磨之后的直线函数为:
[0189] y = -2.
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