制激光检测传感器3对钢轨13的左轨进行扫描，当激光检测传感器3检测到钢轨13的内侧时输出一个开关信号由Profibus DP总线采集，当激光检测传感器3检测到钢轨13的外侧时输出一个开关信号由Profibus DP总线采集，通过对伺服机构二 22的运动进行编码可以确定钢轨13的轨廓。然后以相同方式进行钢轨13的右轨扫描，确定钢轨13的轨廓和轨距。通过对钢轨13的轨廓和轨距进行检测，可以确定钢轨13是否符合铣削作业的要求。如果钢轨13的轨廓和轨距不符合要求，钢轨铣削作业装置则停止下降。
[0056]当钢轨铣削作业控制系统完成钢轨13的轨廓和轨距测量后，铣盘I与Z向升降油缸12同步下降，角度传感器7第二次打开并压在钢轨13上，角度传感器7在铣盘I的带动下同步下降。当弦线传感器11检测到定位靴(仿形靴)8距离钢轨13的轨面5_左右时，Z向升降油缸12停止下降。伺服机构二 23驱动铣盘I在Y向向钢轨13的内侧移动，在此过程中角度传感器7 —直压在钢轨13的轨面上并滑过钢轨13的整个R型钢轨表面。当角度传感器7滑至钢轨13的内侧刚好产生突变时，铣盘I则停止Y向移动，角度传感器7收回。钢轨铣削作业控制系统通过前高度定位传感器4、后高度定位传感器2和侧向定位传感器5进行Y向和Z向的最终定位。铣盘I在伺服机构二 22的带动下沿垂(Z)向下降至铣盘I的下边缘到轨面的距离为4mm左右时，铣盘I在Z向停止运动，实现Z向定位。在Z向定位完成后，铣盘I沿Y向向外移动，至侧向定位传感器5的中位，则Y向定位完成，并完成对铣盘I的最终定位。
[0057]如附图4所示，控制系统还进一步包括油缸控制模块16和伺服机构一 17，由油缸控制模块16控制伺服机构一 17驱动Z向升降油缸12输出恒定的压力，前定位靴压力传感器10和后定位靴压力传感器9将定位靴8的垂向位移转换为压力。为了减少线路凸起或凹陷对铣削作业的质量影响，作业过程中要保持定位靴8的压力恒定，进而保证Z向位移恒定。油缸控制模块16根据设定的压力值和铣削作业过程中Z向升降油缸12输出的压力值进行PID调节。当钢轨13上存在有凸起或凹陷时，Z向升降油缸12的垂向位移变化引起前定位靴压力传感器10和后定位靴压力传感器9的位移变化，前定位靴压力传感器10和后定位靴压力传感器9检测压力值的变化，并通过油缸控制模块16调节伺服机构一 17的输出，进而使Z向升降油缸12输出恒定的压力。压力恒定目的主要是实现铣削Z向起始点的定位，也可以称为Z向铣削零点。定位靴8的长度为400mm左右，这样波长小于400mm的短波长就会被消除，而波长大于400mm的波磨则不能被消除，从而保证了钢轨的平顺性并达到将危害较大的短波长波磨消除的效果。
[0058]如附图5所示，控制系统还进一步包括运动控制模块18、单电机驱动模块19和主轴电机20，由运动控制模块18控制单电机驱动模块19驱动主轴电机20维持恒定的转速，主轴电机20带动铣盘I对钢轨13进行铣削作业。运动控制模块18根据设定的转速值、进给速度值以及铣削作业过程中主轴电机20反馈的转速值进行PID调节，主轴电机20恒线速度运行。当设定的转速值、进给量增加时，主轴电机20的输出功率下降，主轴电机20的转速上升。当设定的转速值、进给量减小时，主轴电机20的输出功率上升，主轴电机20的转速下降。
[0059]主轴电机20恒线速度运行，当进给量和作业速度增加时，为了保证恒线速度，主轴电机20的功率就会增加。为了保证作业质量，可以通过调节进给量和作业速度来实现总功率稳定在60%以下，使得输出功率与速度、进给量相匹配。否则，长时间功率过大，将会造成钢轨13的铣削面发蓝。铣削作业控制主要是控制铣刀的切削点线速度，保证钢轨13铣削的光洁和连续。主轴电机20旋转带动铣盘I旋转，铣刀固定在铣盘I上，在很高的线速度下，能够对钢轨13的相应部位进行铣削。铣削的恒线速度控制主要是控制主轴电机20的转速，在转速恒定的情况下，可以忽略铣刀的磨耗带来的变化。作为本实用新型一种较佳的具体实施例，主轴电机20采用恒线速度的控制方式，当钢轨铣削作业车的作业走行速度多1.0 km/h时，主轴电机20的线速度为260m/min。当钢轨铣削作业车的作业走行速度< 1.0km/h时，主轴电机20的线速度为180m/min，线速度可以手动设定，每次改变量为5m/min。恒定线速度控制主要是由驱动控制器S120来驱动主轴电机20实现的。如附图1所示，驱动控制器S120由线性整流模块和电机驱动模块组成。驱动控制器S120是一种带有矢量控制和伺服控制的模块化传动控制模块，同时可以实现带运动控制的多轴传动，以及所有传动轴的转速控制和扭矩控制。
[0060]如附图6所示，控制系统还进一步包括双电机驱动模块21和伺服机构二 22，由运动控制模块18控制双电机驱动模块21驱动伺服机构二 22维持恒定的铣削量。油缸控制模块16根据设定的进给量、钢轨13的不平顺度，以及伺服机构二 22的铣削量反馈值进行PID调节。双电机驱动模块21通过伺服机构二 22分别控制Z轴电机和Y轴电机。伺服机构二 22输出的垂向铣削量通过前高度定位传感器4和后高度定位传感器2进行反馈，伺服机构二 22输出的侧向铣削量通过侧向定位传感器5进行反馈。
[0061]在作业过程中，铣削作业点是在作业零点的基础上根据操作员设定的进给量后确定的铣削作业下刀点在钢轨13上的位置，是进给量和零点位置的叠加。在作业的过程中，由于钢轨13表面的起伏变化，零点位置也应该随时变化，以保证切削进给量的一致，跟随钢轨13表面的起伏变化进行变化的控制称为随动控制。作业操作人员在作业前可以手动设定铣削作业的进给量，走行过程中也可以根据实际情况，手动调整进给量，进给量包括Z向进给量和Y向偏移量，其中Z向进给量以0.1mm为单位进行调整，Y向偏移量以Imm为单位进行设置。通过前定位靴压力传感器10、后定位靴压力传感器9和侧向定位传感器5确定钢轨13的起伏变化，经过处理确定作业零点，驱动Y向、Z向伺服电机动作，调整作业点的相对位置。其中，Y向的跟随零点由侧向定位传感器5进行测量，并以0.1mm的精度实施调整Y向铣削量的跟随调整，Z向的跟随零点由前高度定位传感器4和后高度定位传感器2检测。
[0062]上述实用新型具体实施例描述的钢轨铣削作业控制系统设计步骤为:
[0063]A:根据铣削作业要求，采用输出信号为O?20mA电流，精度ImA的电液伺服阀进行设计，实现铣盘I可以在Z向移动，检测Z向的弦线传感器11的输出值以确定垂向的实际位移；并设计激光检测传感器3对钢轨13的Y向轨廓进行扫描定位；
[0064]B:通过前定位靴压力传感器10、后定位靴压力传感器9检测定位靴8受到的压力，设计基于PID控制算法的闭环控制系统对定位靴8的压力进行调节，实现定位靴8的压力恒定；
[0065]C:设计基于S120伺服驱动器的伺服驱动控制系统，编写S7 317及SMOT1N D435-2控制程序实现对Z向、Y向伺服驱动控制及主轴电机20的旋转控制；
[0066]D:根据前高度定位传感器4和后高度定位传感器2，以及侧向定位传感器5检测的实时值调节Z向伺服驱动系统，调节Z向和Y向伺服驱动机构实现仿型铣盘I的Z/Y向跟随控制