一種有砟線路連續卸砟的過程控制方法與流程

本發明涉及有砟線路連續卸砟的過程控制方法，應用于有砟線路施工中的卸砟作業。

背景技術：

有砟線路的施工分為五個作業步驟：路基交接、底砟鋪設、枕木鋼軌鋪設及粗調、面砟補充、精調作業；其中面砟補充與精調作業不是一次結束的工序，需要循環作業約四次，每一次的精調作業都要在面砟補充完成的前提下進行。面砟施工是其中一項重要的工作，能否快速補充道砟關系到工程的進度；能否精確補砟做到不盈虧、不重復倒運更是與經濟效益直接相關。目前針對有砟軌道的道砟施工仍然采用傳統方法，其主要問題包括：

1、作業不連續，效率低下

在傳統的施工方法中，面砟施工不能夠實現連續作業，尤其是在后期精調作業期間面砟補充作業。由于補砟區域并非均勻分布，施工中首先由人工對補砟區域進行調查，現場比對里程，在完成一段區域的卸砟之后，尋找下一卸砟區域繼續卸載，效率低下。

2、卸砟不均勻

人工調查線路道砟缺省量，是憑借施工人員的經驗人工判斷補砟區域，施工中常有卸砟不均的情況發生，直接導致道砟人工倒運費用的增加。

技術實現要素：

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種有砟線路卸砟過程控制方法，以提高配砟精度，避免道砟浪費，減少勞動力投入，降低施工成本。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明有砟線路連續卸砟的過程控制方法的特點是：對于卸砟車在道床上的卸砟是將卸砟車在軌道上連續行駛，針對整條補砟線路，根據測量獲得的缺省道砟量實現卸砟車連續行駛中的同步卸砟。

本發明過程控制方法的特點也在于：

所述卸砟車是由機車牽引若干車廂，各車廂具有各自獨立的自動卸砟口，在機車前端設置斷面掃描儀，利用斷面掃描儀對于處在機車前端下方的道床斷面進行掃描，并根據掃描信自計算獲得所在斷面的缺省道砟量，在機車內設置有里程計；對于卸砟車在道床上的卸砟是以卸砟車在軌道上連續行駛，根據測量獲得的缺省道砟量實現同步卸砟；

所述控制方法按如下步驟進行：

步驟1、作業前的數據采集

a、根據卸砟車的結構尺寸，計算獲得所述斷面掃描儀及各車廂卸砟口與里程計之間的相對里程；

b、線路線形資料的采集

根據設計資料獲得各里程段的設計道床結構，所述道床結構包括：道床頂寬、道床厚度、道岔邊坡坡度和道床砟尖堆高尺寸，所述道床結構是由道床斷面上八個特征點的相對坐標值所表征；設置道床的相對坐標系的原點O為線路鋼軌的中心點；

c、測定各車廂卸砟口的開啟過程和關閉過程的耗時，按照補砟預設定的機車最大行駛速度，確定卸砟單元的長度s；

d、將卸砟車每節車廂的道砟數量分別存儲，建立道砟存量數據庫；所述道砟存量數據庫隨著卸砟作業同步更新；

步驟2、卸砟作業

a、將卸砟車由機車牽引至卸砟起點，將里程計調整為卸砟起點的鐵路里程；根據斷面掃描儀及各車廂卸砟口與里程計之間的相對里程，計算獲得斷面掃描儀及各車廂卸砟口的絕對里程；

b、根據里程計測定當前機車速度v，根據當前機車速度v計算獲得在當前機車速度v下，單個車廂卸砟口針對長度為s的一個卸砟單元的最大卸砟量N；

d、道砟測量

道砟測量是隨著機車的行駛，由斷面掃描儀進行實施掃描，利用掃描獲得的實際道床結構，將所述實際道床結構與設計道床結構進行比較，從而確定所在斷面需要補充道砟的截面面積，通過積分計算獲得一個卸砟單元的缺省道砟量M；

e、確定卸砟車廂的數據及車廂號

根據一個卸砟單元的缺省道砟量M與單個車廂在一個卸砟單元的最大卸砟量N計算獲得參與對應卸砟單元進行卸砟的車廂數量P；

根據每個車廂內實有道砟數量和所述車廂數量P計算獲得參與對應卸砟單元進行卸砟的各車廂編號；

f、卸砟

當參與卸砟的車廂卸砟口到達卸砟單元位置時，開啟卸砟口，在本卸砟單元的卸砟后，根據下一卸砟單元的卸砟量判斷卸砟與否。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：

1、本發明中卸砟車在軌道上連續行駛，針對整條補砟線路，根據測量獲得的缺省道砟量實現同步卸砟，極大地提高了施工效率。

2、本發明中設置斷面掃描儀，卸砟區域及卸砟數量是根據采集數據計算獲得，極大地提高了補砟精度，減少了卸砟不均產生的人工倒運道砟的費用，增加了經濟效益。

3、本發明利用八個特征點描述道床結構的外輪廓線，可以精確地描述道床的結構，數據精確。

4、本發明的卸砟單元長度結合速度精確計算獲得，通過在20-30米之間，傳統方法中的卸砟單元長度為50-100米，卸砟單元長度的縮短使過程控制中反應更加靈敏。

5、針對本發明過程控制方法設置控制模塊，利用計算機進行數據處理，最終控制卸砟口的自動啟閉，實現全過程自動，極大地減少了人力消耗，提高線路施工的自動化程度。

附圖說明

圖1為本發明卸砟車卸砟過程示意圖；

圖2為本發明中以八個特征點所表征的道床結構示意圖；

圖中標號：1機車，2車廂，3卸砟口，4斷面掃描儀。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例中卸砟車是由機車1牽引若干車廂2，各車廂2具有各自獨立的可自動卸砟的卸砟口3，在機車前端設置斷面掃描儀4，利用斷面掃描儀4對于處在機車前端下方的道床斷面進行掃描，并根據掃描信自計算獲得所在斷面的缺省道砟量，在機車內設置有里程計；對于卸砟車在道床上的卸砟是以卸砟車在軌道上連續行駛，根據測量獲得的缺省道砟量實現同步卸砟。

本實施例中針對有砟線路進行連續卸砟的過程控制方法按如下步驟進行：

步驟1、作業前的數據采集

a、根據卸砟車的結構尺寸，計算獲得所述斷面掃描儀及各車廂卸砟口與里程計之間的相對里程。

b、線路線形資料的采集

根據設計資料獲得各里程段的設計道床結構，所述道床結構包括：道床頂寬、道床厚度、道岔邊坡坡度和道床砟尖堆高尺寸，所述道床結構是由道床斷面上八個特征點的相對坐標值所表征；設置道床的相對坐標系的原點O為線路鋼軌的中心點；如圖2所示，八個特征點分別是特征點a、b、c、d、e、f、g以及特征點h；其中，特征點a和特征點h為路肩延伸點，特征點b和特征點g為道床砟腳，特征點c和特征點f為道床砟尖，特征點d和特征點e用于描述枕木槽道砟線。

c、測定各車廂卸砟口的開啟過程和關閉過程的耗時，按照補砟預設定的機車最大行駛速度，確定卸砟單元的長度s。

卸砟單元的長度s與機車運行速度，以及斷面掃描儀的掃描速度相關，按照卸砟車正常5km/h速度，斷面掃描儀采用激光掃描儀，其掃描頻率可達到500Hz，理論上計算可達到3mm每個斷面。卸砟車的卸砟需要開啟和關閉卸砟口進行作業，由于道砟的重量較大、卸砟口的開關速度較低，正常速度下開啟和關閉分別按照5秒計，按照卸砟車正常5km/h速度，則最小步長在13.9米；通過綜合比較，最小步長的確定是在于卸砟口的開關速度，實際測定各車廂卸砟口的開啟過程和關閉過程合計用時為t，按照補砟預設定的最大行駛速度v，確定卸砟單元的長度s為：s＝v×t。

d、將卸砟車每節車廂的道砟數量分別存儲，建立道砟存量數據庫；所述道砟存量數據庫隨著卸砟作業同步更新。

步驟2、卸砟作業

a、將卸砟車由機車牽引至卸砟起點，將里程計調整為卸砟起點的鐵路里程；根據斷面掃描儀及各車廂卸砟口與里程計之間的相對里程，計算獲得斷面掃描儀及各車廂卸砟口的絕對里程。

b、根據里程計測定當前機車速度v，根據當前機車速度v計算獲得在當前機車速度v下，單個車廂卸砟口針對長度為s的一個卸砟單元的最大卸砟量N；由于機車行進過程中的速度并不是恒定值，因此，將速度劃分為不同的檔，比如：車速小于3km/h為I檔，3-5km/h為I I檔等。

d、道砟測量

道砟測量是隨著機車的行駛，由斷面掃描儀進行實施掃描，利用掃描獲得的實際道床結構，將所述實際道床結構與設計道床結構進行比較，從而確定所在斷面需要補充道砟的截面面積，通過積分計算獲得一個卸砟單元的缺省道砟量M；其中設計道床的結構是由道床斷面上八個特征點的相對坐標值所表征，實際道床截面是由斷面掃描儀所獲取的實際反射回的點位組成的道床外輪廓線。

e、確定卸砟車廂的數據及車廂號

根據一個卸砟單元的缺省道砟量M與單個車廂在一個卸砟單元的最大卸砟量N計算獲得參與對應卸砟單元進行卸砟的車廂數量P。

根據每個車廂內實有道砟數量和所述車廂數量P計算獲得參與對應卸砟單元進行卸砟的各車廂編號。

f、卸砟

當參與卸砟的車廂卸砟口到達卸砟單元位置時，開啟卸砟口，在本卸砟單元的卸砟后，根據下一卸砟單元的卸砟量判斷卸砟與否。

圖1所示，自卸砟單元起點A至卸砟單元終點B，其間的區間為卸砟單元P，在第一車廂中有第一車廂卸砟口C，在第二車廂中有第二車廂卸砟口D，圖1中的(I)、(II)和(III)分別為機車作業過程中的三個位置狀態，其中：

圖1中(I)示意為：機車開始進入卸砟單元P，斷面掃描儀E處在卸砟起點A，啟動斷面掃描儀E，開始連續掃描；

圖1中(II)示意為：斷面掃描儀E已經完成對卸砟單元P的測量，第一車廂卸砟口C到達卸砟起點A，根據斷面掃描儀采集獲得的信息，通過數據處理控制第一車廂卸砟口C開啟，開始卸砟；

圖1中(III)示意為：第二車廂卸砟口D進入卸砟單元繼續卸砟。