一种钢轨打磨车的自动化打磨方法及系统
技术领域
本发明涉及钢轨打磨技术领域，尤其涉及一种钢轨打磨车的自动化打磨方法及系统。
背景技术
当前国内钢轨打磨车进行作业时，控制系统不具备正线、道岔自动打磨功能。当进行打磨作业时，需要提前对钢轨状态进行检测，操作者根据经验手动设定打磨压力和角度，到达打磨区域后，手动控制放下打磨头。这种作业方式容易因人工干预大，易出现错误操作对钢轨造成损伤，而且需要丰富的现场经验才可以完成打磨作业。
因此，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种钢轨打磨车的自动化打磨方法及系统，旨在解决现有技术的钢轨打磨方法，需要人工干预，易出现错误操作对钢轨造成损伤的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供一种钢轨打磨车的自动化打磨方法及系统，其中，所述方法包括：
通过预设的钢轨检测装置，获取钢轨的形态检测数据，并根据所述形态检测数据自动生成打磨方案；
根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨；
在打磨过程中，通过障碍物监测装置监测打磨线路上是否有障碍物，并在监测到所述障碍物时，调整所述打磨装置。
在一种实现方式中，所述通过预设的钢轨检测装置，获取钢轨的形态检测数据，并根据所述形态检测数据自动生成打磨方案，包括：
通过所述钢轨检测装置，获取所述钢轨的形态检测数据，所述形态检测数据包括：钢轨廓形、波浪形磨耗、表面粗糙度；
将所述形态检测数据与预设的标准数据进行对比匹配，得到匹配结果；
根据所述匹配结果，自动生成打磨方案。
在一种实现方式中，所述根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨，包括：
启动所述打磨装置，并控制所述打磨装置处于作业模式；
根据所述打磨方案，调整所述打磨装置的电机电流以及打磨角度，自动对所述钢轨进行打磨。
在一种实现方式中，所述打磨装置包括打磨电机以及磨石，所述打磨装置设置在一打磨小车内部，所述打磨小车跟随所述钢轨打磨车自动运动。
在一种实现方式中，所述根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨，还包括：
当所述钢轨的形态检测数据中钢轨廓形以及波浪形磨耗损伤程度达到阈值时，自动控制所述打磨装置对所述钢轨进行反复打磨；
当调整所述打磨角度，且无法避免障碍物时，则提升所述打磨小车或者所述打磨装置的打磨头；
当调整所述打磨角度，且避免了障碍物后，则控制所述打磨装置恢复打磨状态。
在一种实现方式中，所述根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨，还包括：
当所述打磨装置设置有多个时，依次控制所述打磨装置到达所述钢轨上对应的打磨区域进行打磨。
在一种实现方式中，所述在打磨过程中，通过障碍物监测装置监测打磨线路上是否有障碍物，并在监测到所述障碍物时，调整所述打磨装置，包括：
在打磨过程中，启动所述障碍物监测装置对打磨线路进行监测；
当所述障碍物监测装置监测到所述打磨线路上有障碍物时，自动调整所述打磨装置的打磨角度，以避免所述打磨装置与所述障碍物发生碰撞。
在一种实现方式中，所述障碍物监测装置还用于监测钢轨道岔形状，得到道岔状态数据，以根据所述道岔数据生成道岔打磨方案。
在一种实现方式中，所述方法还包括：
当打磨完成后，将所述打磨装置提升至锁定位置。
第二方面，本发明实施例还提供一种钢轨打磨车的自动化打磨系统，其中，所述系统包括：
钢轨打磨车，所述钢轨打磨车随着打磨线路运行；
控制器，所述控制器设置在所述钢轨打磨车上，用于指定打磨方案；
钢轨检测装置，所述钢轨检测装置与所述控制器连接，用于获取钢轨的形态检测数据；
障碍物监测装置，所述障碍物监测装置与所述控制器连接，用于监测打磨线路上是否有障碍物；
打磨装置，所述打磨装置设置在一打磨小车内，且与所述控制器连接，所述打磨装置包括打磨电机以及磨石，且所述打磨小车跟随所述钢轨打磨车自动运动。
有益效果：本发明实施例首先通过预设的钢轨检测装置，获取钢轨的形态检测数据，并根据所述形态检测数据自动生成打磨方案；然后根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨；最后在打磨过程中，通过障碍物监测装置监测打磨线路上是否有障碍物，并在监测到所述障碍物时，调整所述打磨装置。本发明实施例中通过对预设的钢轨进行检测得到所述钢轨的形态数据，然后生成相应的打磨方案，根据打磨方案可以对钢轨进行打磨，所述打磨过程被全程检测，能检测到线路上的障碍物，并能在岔道进行打磨工作，实现了钢轨打磨工作的智能控制，减少工序，节约成本，提高打磨精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的了一种钢轨打磨车的自动化打磨方法的流程示意图。
图2为本发明实施例提供的了一种钢轨打磨车的自动化打磨系统的原理框图。
具体实施方式
本发明公开了一种钢轨打磨车的自动化打磨方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
由于现有技术中，当前国内钢轨打磨车进行作业时，控制系统不具备正线、道岔自动打磨功能。当进行打磨作业时，需要提前对钢轨状态进行检测，操作者根据经验手动设定打磨压力和角度，到达打磨区域后，手动控制放下打磨头。这种作业方式容易因人工干预大，易出现错误操作对钢轨造成损伤，而且需要丰富的现场经验才可以完成打磨作业。
为了解决上述技术问题，本实施例提供了一种钢轨打磨车的自动化打磨方法及系统，通过所述的方法可以实现对钢轨打磨工作的智能控制，去除人工的误操作带来的误差。实际中，所述钢轨打磨车是放置于钢轨之上的，所述打磨车在运动的过程中实现对所述钢轨的智能化打磨。具体实施时，首先通过预设的钢轨检测装置，获取钢轨的形态检测数据，并根据所述形态检测数据自动生成打磨方案；然后根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨；最后在打磨过程中，通过障碍物监测装置监测打磨线路上是否有障碍物，并在监测到所述障碍物时，调整所述打磨装置，从而实现精准的钢轨打磨。因此，本发明实施例中通过对预设的钢轨进行检测得到所述钢轨的形态数据，然后生成相应的打磨方案，根据打磨方案可以对钢轨进行打磨，所述打磨过程被全程检测，系统能检测到线路上的障碍物，并能在钢轨岔道进行打磨工作，实现了钢轨打磨工作的智能控制，减少工序，节约成本，提高打磨精度。
举例说明，铁路线路上的钢轨承受碾压到一定程度后，其轮廓形状发生改变，轮对钢轨的接触几何关系恶化，损害运行的平稳性和钢轨使用寿命，因此，随着铁路提速以来，铁路部门高度重视线路钢轨的廓形打磨，这样就急需这样一款钢轨打磨车的自动化打磨钢轨，在本发明中，所述钢轨打磨车的自动化打磨是在测试钢轨上进行的，所述钢轨打磨车在所述测试钢轨上运动。预设的钢轨检测装置检测到钢轨的形态数据，所述形态数据包括钢轨廓形、波浪形磨耗、表面粗糙度，系统根据所述形态数据自动生成一套与之相匹配的打磨方案。所述打磨方案是系统智能生成，无需人为操作，不会出现误操作，并且控制精度高。根据系统自动生成的打磨方案，系统会进一步控制打磨装置针对钢轨的廓形、波浪形磨耗、表面粗糙度等进行精细打磨，使之满足钢轨的标准要求。实际中，考虑到系统在打磨时如果碰触到障碍物会影响到打磨方案的准确性，系统通过系统上设置的障碍物检测装置便可以检测打磨线路上是否有障碍物，一旦系统监测到所述障碍物，便调整打磨方案，并调整所述打磨装置，通过绕开所述障碍物的方式实现对钢轨的精准打磨。
示例性方法
本实施例提供一种钢轨打磨车的自动化打磨方法，该方法可以应用于钢轨打磨技术领域。具体如图1所示，所述方法包括：
步骤S100、通过预设的钢轨检测装置，获取钢轨的形态检测数据，并根据所述形态检测数据自动生成打磨方案。
考虑到现有技术中，钢轨打磨控制系统没有涉及钢轨线路中的正线，道岔等情况的自动打磨功能，通常在这种情况下，需要提前对钢轨状态进行检测，操作者再根据经验手动设定打磨的压力和角度，到达打磨区域后，手动控制放下打磨头。这种作用方式容易因错误操作对钢轨造成损伤，而且需要操作者有丰富的现场经验才可以完成打磨作业。本发明的所述钢轨打磨控制系统中设置有预设的钢轨检测装置，所述钢轨检测装置能获取钢轨的形态检测数据，然后系统根据所述形态检测数据与设定好的标准廓形进行对比、分析计算自动生成一套与所述形态检测数据相匹配的打磨方案。打磨方案具体包括如下几个：1、将打磨车自动调整至最佳作业速度；2、自动调整打磨电机的电流及角度；3、自动计算打磨作业区间需要打磨的次数：如果钢轨廓形和波浪形磨耗损伤比较严重，系统自动控制打磨车进行往复打磨；4、自动检测打磨作业达到标准的钢轨廓形状态、消除波浪形磨耗和≤Ra10μm的表面粗糙度等质量要求。本发明实施例不需要人工手动设定打磨电流和角度，不需要手动操作升降打磨装置，避免人工出现误操作，对钢轨造成损坏的可能。
为了使所述打磨方案更加的精准，所述钢轨检测装置检测的形态检测数据需要非常详细和精准。在一种实施方式中，本实施例所述通过预设的钢轨检测装置，获取钢轨的形态检测数据，并根据所述形态检测数据自动生成打磨方案包括如下步骤：
步骤S101、通过所述钢轨检测装置，获取所述钢轨的形态检测数据，所述形态检测数据包括：钢轨廓形、波浪形磨耗、表面粗糙度；
步骤S102、将所述形态检测数据与预设的标准数据进行对比匹配，得到匹配结果；
步骤S103、根据所述匹配结果，自动生成打磨方案。
实际中，钢轨都是在满足标准的形态指标后才能被使用的，当钢轨在一段时间的使用后，钢轨存在磨损可能会导致故障的发生，因此需要对钢轨进行检修，当检修到钢轨的某些形态发生变形后，需要对其进行打磨，打磨之后的钢轨的各项形态指标要符合标准的形态指标。考虑到在进行钢轨打磨之前先需要得到钢轨形态数据，而且所述钢轨形态数据越多越详细，打磨的精度就越高。因此，需要在系统设置一个钢轨检测装置，通过所述钢轨检测装置，获取到所述钢轨的形态检测数据。具体地，所述形态检测数据包括钢轨廓形、波浪形磨耗、表面粗糙度。当所述钢轨检测装置获取到上述形态检测数据之后，会与预设的标准数据进行比较，所述预设的标准数据也即钢轨的标准形态数据，通过上述数据的对比，我们可以得到所述形态检测数据与预设的标准数据的偏差大小，例如，当钢轨的廓形发生了严重的变形时，打磨的强度就会增加；当所述波浪形磨损很大时，打磨的角度需要进行相应的调整；当所述钢轨的表面粗糙度很高时，所述反复打磨的次数和时间就相应增加。通过上述形态检测数据与预设的标准数据的偏差大小得到匹配结果，系统便可以根据上述匹配结果自动调整打磨装置，生成相应的打磨方案，实现实时的精准的打磨效果。
考虑到所述自动生成的打磨方案是给后续的打磨操作提供打磨参考的，因此，需要执行如下步骤S200、根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨。具体地，当钢轨的廓形发生了严重的变形或者钢轨的波浪形磨耗损伤比较严重时，系统会调整打磨装置，使打磨装置不断进行往复打磨。当所述钢轨的表面粗糙度很高时，系统会控制所述打磨装置提高打磨深度，变换打磨角度和增加打磨次数，以此实现对所述钢轨进行精准打磨。本发明实施例中自动打磨功能操作方便简洁，系统自动检测、计算、制定打磨方案，自动控制打磨装置，使打磨作业更加轻松、准确、高效。
为了使磨损的钢轨被精准的打磨，系统需要根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置执行打磨的相关操作，因此，本实施例所述根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨包括如下步骤：
步骤S201、启动所述打磨装置，并控制所述打磨装置处于作业模式。
步骤S202、根据所述打磨方案，调整所述打磨装置的电机电流以及打磨角度，自动对所述钢轨进行打磨。
具体地，当需要对钢轨进行打磨操作时，将所述打磨装置放置在钢轨上，启动所述打磨装置，并控制所述打磨装置处于作业模式，操作人员会设定起始作业速率，然后，根据所述打磨方案，例如，当钢轨的廓形发生了严重的变形时，打磨的强度就会增加，此时先将打磨车的速度自动调整到与之匹配速率，自动调大打磨装置的电机电流和加大打磨角度，自动对所述钢轨进行打磨；当所述波浪形磨损很大时，此时先将打磨车的速度自动调整到与之匹配速率，自动调大打磨装置的电机电流并自动实时的调整打磨角度；当所述钢轨的表面粗糙度很高时，此时先将打磨车的速度自动调整到与之匹配速率，自动调大打磨装置的电机电流，增加反复打磨的次数和时间，通过上述打磨方案对所述打磨装置的电机电流和打磨角度的调整来实现对所述钢轨的自动打磨。
在实际使用时，所述打磨装置需要通过电能来实现自动控制，还需要实现打磨钢轨的功能，因此，本实施例所述打磨装置包括打磨电机以及磨石，所述打磨装置设置在一打磨小车内部，所述打磨小车跟随所述钢轨打磨车自动运动。
考虑到所述打磨装置实现的是自动化打磨，因此，所述打磨装置需要一个通电设备来实现，在本实施例中采用的是打磨电机，此外，所述打磨装置是为了打磨钢轨，改变钢轨表面粗糙度的，因此所述打磨装置还需要设置磨石。所述打磨电机和所述磨石的作用是去除钢轨轮廓及表面金属。考虑到所述打磨装置在打磨完某一段钢轨后要继续检修和打磨其他段的钢轨，并实现持续的自动检修和自动打磨，因此所述打磨装置需要具有运动性，故所述打磨装置设置在一打磨小车的内部，当所述钢轨打磨车在自动运动的过程中，所述打磨小车会跟随所述钢轨打磨车运动。例如，所述钢轨打磨车上预设的钢轨检测装置获取到钢轨的形态检测数据后会自动生成相应的打磨方案，所述钢轨打磨车根据所述打磨方案控制所述打磨小车打磨所述钢轨，当所述打磨小车完成了此段钢轨的打磨任务后，所述钢轨打磨车便会继续向前移动，以实现对其他段钢轨的检测和打磨，打磨小车此时跟随所述钢轨打磨车的移动方向运动，对下一段需要打磨的钢轨执行打磨作业。
由于实际中并不是所有钢轨都损坏和需要打磨，只有那些影响到列车运行的钢轨，也即当所述钢轨的形态检测数据中钢轨廓形以及波浪形磨耗损伤程度达到阈值时，才需要对此段钢轨进行打磨。因此，本实施例所述根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨，还包括如下步骤：
步骤211、当所述钢轨的形态检测数据中钢轨廓形以及波浪形磨耗损伤程度达到阈值时，自动控制所述打磨装置对所述钢轨进行反复打磨。
在一种实施方式中，当所述钢轨的形态检测数据中钢轨廓形以及波浪形磨耗损伤程度达到阈值时，即此时的钢轨磨损情况影响到了列车的正常运行，达到了钢轨的打磨标准，因此，系统会通过检测到的钢轨形态检测数据来选择合适的打磨方案，根据所述打磨方案对所述钢轨进行反复打磨，直至所述钢轨的形态检测数据与预设的标准数据相吻合时，才表明所述钢轨恢复正常形态，可以停止对所述钢轨的打磨作业。
为了进一步提高打磨的效率，本实施例还可以设置多个打磨装置，控制多个打磨装置并行工作，本实施例所述根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨，还包括：
当所述打磨装置设置有多个时，依次控制所述打磨装置到达所述钢轨上对应的打磨区域进行打磨。
实际中，可以设置多个打磨装置，当第一个打磨小车进入作业区域后，控制系统按照制定的打磨方案，自动调整打磨电机电流和角度并放下打磨装置进行打磨作业，随着车辆前进，当第二个打磨小车进入打磨区域后，控制系统自动调整打磨电机电流和角度并放下打磨装置进行打磨作业，以此类推；实现多个打磨装置对钢轨的并行打磨，提高打磨效率。
为了提高打磨装置在障碍物前后两端的打磨精度，如图1所示，执行步骤S300、所述在打磨过程中，通过障碍物监测装置监测打磨线路上是否有障碍物，并在监测到所述障碍物时，调整所述打磨装置。
实际中，当所述打磨装置在所述钢轨上进行作业时，会有障碍物遮挡的情况发生，障碍物是会影响到钢轨的形态检测数据的，也即会影响到打磨装置对钢轨的最终打磨结果。因此，需要对所述钢轨的打磨线路进行检测，看是否有障碍物，如果打磨路线没有障碍物，则按照之前的方案继续执行打磨作业，当检测到打磨线路上有障碍物时，调整所述打磨装置，使得调整后的打磨装置能避开障碍物精准打磨钢轨，这样也避免了打磨装置的损坏。
在一种实施方式中，本实施例所述在打磨过程中，通过障碍物监测装置监测打磨线路上是否有障碍物，并在监测到所述障碍物时，调整所述打磨装置包括如下步骤：
步骤S301、在打磨过程中，启动所述障碍物监测装置对打磨线路进行监测；
步骤S302、当所述障碍物监测装置监测到所述打磨线路上有障碍物时，自动调整所述打磨装置的打磨角度，以避免所述打磨装置与所述障碍物发生碰撞；
步骤S303、当调整所述打磨角度，且无法避免障碍物时，则提升所述打磨小车或者所述打磨装置的打磨头；
步骤S304、当调整所述打磨角度，且避免了障碍物后，则控制所述打磨装置恢复打磨状态。当所述的打磨装置在打磨作业时，为了避免打磨装置碰撞到障碍物，启动所述障碍物检测装置，所述障碍物检测装置实时检测打磨线路。一旦所述障碍物检测到所述打磨线路上有障碍物时，调整打磨装置，例如调整所述打磨装置的打磨角度，避免所述打磨装置与所述障碍物发生碰撞，避免轨道设备和机器的损坏，当调整所述打磨角度，且无法避免障碍物时，则提升所述打磨小车或者所述打磨装置的打磨头，具体提升的高度可根据障碍物的尺寸与打磨装置的尺寸、打磨装置的安装位置等数据计算得到的。而当所述打磨装置调整所述打磨角度，且避免了障碍物后，则控制所述打磨装置恢复打磨状态。此外，所述打磨装置避开障碍物对障碍物前后两端的钢轨进行打磨，提高打磨的精度。
考虑到实际中的钢轨路线还有岔道线，有时也需要对其进行检修和打磨，因此，所述障碍物监测装置还用于监测钢轨道岔形状，得到道岔状态数据，以根据所述道岔数据生成道岔打磨方案。在本实施例中，所述障碍物监测装置为ODS障碍物检测装置能够检测钢轨道岔形状，在预设的钢轨检测装置获取到钢轨的形态检测数据后，ODS障碍物检测装置检测钢轨的道岔形状，并提供道岔状态数据，系统便可以根据上述数据制定道岔打磨方案，对所述钢轨实施打磨，同时，对整个道岔打磨过程进行实时自动监控，为后续的打磨方案提供参考。本实施例系统具备自动道岔打磨功能，在不拆卸护轨的条件下，依旧可以按照系统制定方案进行作业，避免损伤道岔。
在另一种实现方式中，所述的钢轨打磨车的自动化打磨方法还包括如下步骤：当打磨完成后，将所述打磨装置提升至锁定位置。实际中，并不是所有的钢轨段都被损坏，只有损坏的部分才需要被打磨，当打磨装置完成对钢轨的打磨后，将多个打磨装置依次提升到锁定位置。具体地，钢轨检测装置获取到钢轨的形态检测数据后得到的钢轨那些需要打磨的位置，然后在这些需要打磨的位置打磨完成后，将打磨装置提升至锁定位置，这样，所述打磨装置不会打磨不需要打磨的钢轨区域，即不会对完好无损的钢轨进行打磨，提高打磨效率和精度。
如图2所示，本发明实施例提供的一种钢轨打磨车的自动化打磨系统，该系统包括钢轨打磨车400，控制器401，钢轨检测装置402，障碍物监测装置403，打磨装置404。钢轨打磨车400，所述钢轨打磨车随着打磨线路运行；控制器401，所述控制器设置在所述钢轨打磨车上，用于指定打磨方案；钢轨检测装置402，所述钢轨检测装置与所述控制器连接，用于获取钢轨的形态检测数据；障碍物监测装置403，所述障碍物监测装置与所述控制器连接，用于监测打磨线路上是否有障碍物；打磨装置404，所述打磨装置设置在一打磨小车内，且与所述控制器连接，所述打磨装置包括打磨电机以及磨石，且所述打磨小车跟随所述钢轨打磨车自动运动。
综上，本发明公开了一种钢轨打磨车的自动化打磨方法及系统，所述方法包括：通过预设的钢轨检测装置，获取钢轨的形态检测数据，并根据所述形态检测数据自动生成打磨方案；根据自动生成的打磨方案，控制打磨装置对所述钢轨进行打磨；在打磨过程中，通过障碍物监测装置监测打磨线路上是否有障碍物，并在监测到所述障碍物时，调整所述打磨装置。本发明实施例中通过对预设的钢轨进行检测得到所述钢轨的形态数据，然后生成相应的打磨方案，根据打磨方案可以对钢轨进行打磨，所述打磨过程被全程检测，能检测到线路上的障碍物，并能在岔道进行打磨工作，实现了钢轨打磨工作的智能控制，减少工序，节约成本，提高打磨精度。
应当理解的是，本发明公开了一种应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
