一种钢轨打磨车走行换挡系统的制作方法

本发明涉及轨道工程机械技术领域，尤其是涉及一种应用于钢轨打磨车的走行换挡系统。

背景技术：

目前，车辆换挡主要是通过驱动换挡装置推动脱挂拨叉从而带动滑动移套移动，达到滑动移套的内花键与输入轴和输出轴的外花键之间的啮合。滑动移套将输入轴和输出轴连接在一起，从而实现动力传输，或者是通过滑动移套的外花键或齿轮与输出部件的花键或齿轮啮合来实现动力传递。但在实际操作过程中，由于需要啮合的花键或齿轮的啮合槽并不一定处于对正状态，所以会经常出现“齿顶齿”挂不上档的情况，有时甚至由于重复挂档顶齿，导致啮合件端面崩裂等问题，因此很有必要对现有挂档系统进行改进。

目前国内现有的换挡装置都是通过操作者操作换挡按钮来硬件激活液压系统回路，从而驱动走行轴转动达到换挡的目的，而换挡是否到位是通过操作者肉眼察看得知的。现有的点动换挡装置，也是一种硬件实现方式，即通过点动按钮点动，硬件激活液压回路换挡，与前述方式不同的是点动按钮操作给定液压泵排量的时间是通过点动时间的长短决定的。

现有换挡方式由于是通过操作换挡按钮给定走行液压泵排量，因此走行液压泵排量大小和液压驱动力保持时间只能人为控制，同时存在操作困难、顶齿现象严重、换挡效率低下等技术缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢轨打磨车走行换挡系统，以解决现有换挡方式走行液压泵排量大小和液压驱动力保持时间只能人为控制，存在操作困难、顶齿现象严重、换挡效率低下的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种钢轨打磨车走行换挡系统的技术实现方案，一种钢轨打磨车走行换挡系统，用于控制走行轴换挡，包括：上位机、底层DI模块、底层DO模块、排量控制阀、发动机、走行液压泵和马达。通过所述上位机向所述底层DO模块发送点动指令，所述底层DO模块对比并根据所述点动指令中由所述上位机给出的目标档位与通过所述底层DI模块采集到的走行轴的当前档位计算出需要给定所述排量控制阀的控制信号。所述发动机以固定转速带动所述走行液压泵，所述底层DO模块通过所述排量控制阀控制所述走行液压泵向所述马达输出给定的液压流量，并由所述马达带动所述走行轴。

优选的，所述系统还包括与所述马达相连的EDA，在所述马达流量一定的情况下，所述EDA通过调节所述马达的排量来调节所述马达的转速。

优选的，给定所述排量控制阀的控制信号包括给定所述走行液压泵的排量大小和施加至所述走行轴的液压驱动力的保持时间。

优选的，如果所述底层DO模块对比所述上位机给出的目标档位与通过所述底层DI模块采集到的走行轴的当前档位不匹配，则所述底层DO模块根据所述上位机设定的液压驱动力驱动对应的走行轴微动，如果目标档位和当前档位匹配则不需再给所述走行轴施加液压驱动力。

优选的，所述底层DO模块实时检测所述上位机是否发出点动指令，如果检测到有点动指令，则计算所述钢轨打磨车的当前车速，只有车速小于设定的最大换挡速度情况下，所述点动指令有效。

优选的，在所述点动指令有效的情况下，所述底层DO模块判断所述点动指令是点动向前指令还是点动向后指令。如果是点动向前指令，并且所述走行轴的当前档位和目标档位不一致，则根据设置值给定所述排量控制阀相应的排量。如果所述走行轴的当前档位和目标档位匹配，则无需再给所述排量控制阀排量。如果是点动向后指令，并且所述走行轴的当前档位和目标档位不一致，则根据设置值给定所述排量控制阀相应的排量。如果所述走行轴的当前档位和目标档位匹配，则无需再给所述排量控制阀排量。

优选的，所述上位机带有触摸屏，当操作者通过操作带由触摸屏的上位机，点击点动按钮1次，则所述上位机自动下发该点动指令至所述底层DO模块。

优选的，所述底层DO模块给定的所述走行液压泵的排量大小和施加至所述走行轴的液压驱动力的保持时间能通过所述上位机的界面参数进行修改设置。

优选的，所述底层DO模块通过PWM端口输出控制信号驱动所述排量控制阀动作，所述排量控制阀采用比例阀。

通过实施上述本发明提供的钢轨打磨车走行换挡系统的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明采用智能化电动换挡控制取代传统的硬件换挡方式，走行液压泵排量大小和液压驱动力保持时间可以通过上位机设定并实现自动控制，从而解决顶齿现象严重的问题；

(2)本发明无需专门设计换挡控制电路，无需设计换挡按钮和点动开关，具有设计成本更低，走行液压泵排量大小和液压驱动力保持时间更加优化，操作简便，换挡成功率高等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是本发明钢轨打磨车走行换挡系统一种具体实施例的系统结构框图；

图2是基于本发明系统的钢轨打磨车走行换挡方法一种具体实施例的程序流程示意图；

图中：1-上位机，2-底层DI模块，3-底层DO模块，4-排量控制阀，5-发动机，6-走行液压泵，7-EDA，8-马达，9-走行轴。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

底层DO模块：底层数字量输出模块的简称；

底层DI模块：底层数字量输入模块的简称；

PWM：Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制的简称；

EDA：马达排量调节电路板的简称。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1和附图2所示，给出了本发明钢轨打磨车走行换挡系统的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示，一种钢轨打磨车走行换挡系统的具体实施例，用于控制走行轴9换挡，系统包括：上位机1、底层DI模块2、底层DO模块3、排量控制阀4、发动机5、走行液压泵6和马达8。操作者通过上位机1向底层DO模块3发送点动指令，底层DO模块3对比并根据点动指令中由上位机1给出的目标档位与通过底层DI模块2采集到的走行轴9的当前档位计算出需要给定排量控制阀4的控制信号。发动机5以固定转速带动走行液压泵6，底层DO模块3通过排量控制阀4控制走行液压泵6向马达8输出给定的液压流量，并由马达8带动走行轴9。上位机1带有触摸屏，当操作者通过操作带由触摸屏的上位机1，点击点动按钮1次，则上位机1自动下发该点动指令至底层DO模块3。

钢轨打磨车走行换挡系统还包括与马达8相连的EDA 7，在马达8流量一定的情况下，EDA 7通过调节马达8的排量来调节马达8的转速。给定排量控制阀4的控制信号进一步包括给定走行液压泵6的排量大小(通过控制排量控制阀4的开度实现)和施加至走行轴9的液压驱动力的保持时间(通过控制排量控制阀4的保持时间实现)。底层DO模块3给定的走行液压泵6的排量大小和施加至走行轴9的液压驱动力的保持时间能通过上位机1的界面参数进行修改设置。如果底层DO模块3对比上位机1给出的目标档位与通过底层DI模块2采集到的走行轴9的当前档位不匹配，则底层DO模块3根据上位机1设定的液压驱动力驱动对应的走行轴9微动，如果目标档位和当前档位匹配则不需再给走行轴9施加液压驱动力。底层DO模块3可通过PWM端口输出控制信号驱动排量控制阀4动作，排量控制阀4采用比例阀，底层DO模块3通过调节排量控制阀4的开度来控制走行液压泵6的排量，从而控制马达8的排量。

底层DO模块3实时检测上位机1是否发出点动指令，如果检测到有点动指令，则计算钢轨打磨车的当前车速，只有车速小于设定的最大换挡速度情况下，点动指令有效。在点动指令有效的情况下，底层DO模块3判断点动指令是点动向前指令还是点动向后指令。如果是点动向前指令，并且述走行轴9的当前档位和目标档位不一致，则根据设置值给定排量控制阀4相应的排量。如果走行轴9的当前档位和目标档位匹配，则无需再给排量控制阀4排量。如果是点动向后指令，并且走行轴9的当前档位和目标档位不一致，则根据设置值给定排量控制阀4相应的排量。如果走行轴9的当前档位和目标档位匹配，则无需再给排量控制阀4排量。

一种基于上述系统的钢轨打磨车走行换挡方法的具体实施例，包括以下步骤：

S100)操作者通过上位机1向底层DO模块3发送点动指令；

S200)底层DO模块3对比并根据点动指令中由上位机1给出的目标档位与通过底层DI模块2采集到的走行轴9的当前档位计算出需要给定排量控制阀4的控制信号；

S300)发动机5以固定转速带动走行液压泵6，底层DO模块3通过排量控制阀4控制走行液压泵6向马达8输出给定的液压流量，并由马达8带动走行轴9。给定排量控制阀4的控制信号包括给定走行液压泵6的排量大小和施加至走行轴9的液压驱动力的保持时间。

步骤S300还包括以下过程：

在马达8流量一定的情况下，通过EDA 7调节马达8的排量来调节马达8的转速。

步骤S200还包括以下过程：

如果底层DO模块3对比上位机1给出的目标档位与通过底层DI模块2采集到的走行轴9的当前档位不匹配，则底层DO模块3根据上位机1设定的液压驱动力驱动对应的走行轴9微动，如果目标档位和当前档位匹配则不需再给走行轴9施加液压驱动力。

步骤S100还包括以下过程：

底层DO模块3实时检测上位机1是否发出点动指令，如果检测到有点动指令，则计算钢轨打磨车的当前车速，只有车速小于设定的最大换挡速度情况下，点动指令有效。

如附图2所示，钢轨打磨车走行换挡方法进一步包括以下步骤：

A)底层DO模块3检测是否有点动指令；

B)如果有点动指令，则计算钢轨打磨车的走行速度；

C)如果钢轨打磨车的走行速度小于或等于设定的最大换挡速度，则换挡指令有效，并存储此次点动指令；

D)如果钢轨打磨车的走行速度大于设定的最大换挡速度，则走行速度过快，不允许进行换挡(因为在高速走行情况下换挡容易打坏换挡齿)，并存储此次点动指令；

E)当点动指令有效，底层DO模块3判断点动指令是点动向前指令还是点动向后指令；

F)如果是点动向前指令，并且走行轴9的当前档位和目标档位不一致，则根据设置值给定排量控制阀4相应的排量；如果走行轴9的当前档位和目标档位匹配，则无需再给排量控制阀4排量；

G)如果是点动向后指令，并且走行轴9的当前档位和目标档位不一致，则根据设置值给定排量控制阀4相应的排量；如果走行轴9的当前档位和目标档位匹配，则无需再给排量控制阀4排量；

H)排量的大小及其保持时间可由上位机1的界面设置，当调试出最优参数后可通过界面保存下来(该步骤图中未示出)。

在上述步骤中，当操作者点击点动按钮1次，则上位机1自动下发该点动指令至底层DO模块3。底层DO模块3给定的走行液压泵6的排量大小和施加至走行轴9的液压驱动力的保持时间能通过上位机1的界面参数进行修改设置。

本发明上述具体实施例描述的钢轨打磨车走行换挡系统通过智能化控制实现点动换挡功能，换挡时底层DO模块3自动监测当前档位，通过对比目标档位和反馈档位，对于档位不匹配的走行轴9给予一定驱动力微动直到到位。对于已经到位的则不给驱动力，大大减少了换挡齿轮箱的磨损，同时也大大提高了换挡的成功率。同时，底层DO模块3自动检测换挡到位与否，没有到位的会给一定微动力去驱动走行轴9直到到位，微动力的大小及保持时间是可通过上位机1的界面进行设置和修改的，这样可以保证在调试过程中选择一个最佳微动力和微动力的保持时间。

通过实施本发明具体实施例描述的钢轨打磨车走行换挡系统的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的钢轨打磨车走行换挡系统采用智能化电动换挡控制取代传统的硬件换挡方式，走行液压泵排量大小和液压驱动力保持时间可以通过上位机设定并实现自动控制，从而解决顶齿现象严重的问题；

(2)本发明具体实施例描述的钢轨打磨车走行换挡系统无需专门设计换挡控制电路，无需设计换挡按钮和点动开关，具有设计成本更低，走行液压泵排量大小和液压驱动力保持时间更加优化，操作简便，换挡成功率高等优点。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。