专利名称：无缝线路锁定轨温预处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无缝线路锁定 轨温控制技术领域，尤其涉及一种非接触磁电式无缝线路锁定轨温预处理系统。
背景技术：
随着我国高速、重载铁路的大面积推广，无缝线路乃至超长无缝线路被人们接受并得到实际应用，是世界铁路轨道结构的发展方向。为了保证无缝线路轨道的使用寿命及确保行车安全，对于无缝线路技术的研究显得越发重要。自然环境条件下的温度变化会在钢轨内部产生拉伸应力，影响无缝线路轨道的稳定性。因此在铺设无缝线路时，钢轨温度需要保持在锁定轨温条件下，保证铁轨焊接时内部处于零应力状态，以避免恶劣气候条件下钢轨内部产生的拉伸应力对其产生的损害。由于我国的幅员辽阔，经纬度跨越大，对于寒冷地区，一年内有较长时间环境温度低于锁定轨温 (25 30°C )，在此种情况下铺设无缝线路轨道时若不进行锁定轨温的预处理，钢轨在使用中会由于温度变化过大而积蓄过量的温度应力，从而影响轨道寿命、危及行车安全，因此， 目前亟需研究一套新型可快速、均勻进行无缝线路轨道锁定轨温预处理的控制系统，以保证无缝线路轨道的铺设质量与效率。目前，欧美等发达国家通常采用温度控制法进行无缝线路轨道锁定轨温的预处理，利用丙烷_ 丁烷混合气体火焰加热无缝线路轨道，该方法易于操作、工序简单，但由于其属于接触式加热，对钢轨表面伤害较大，且热传导方式易导致钢轨内部应力不均，预处理效果不甚理想。我国目前主要采用拉伸机拉伸钢轨以达到锁定轨温允许长度范围的方法进行锁定轨温的预处理。拉伸法虽具有轨温控制准确、受施工环境条件影响较小等特点；但其操作工序较为复杂、施工时间较长。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种无缝线路锁定轨温预处理系统，以解决长期以来接触式锁定轨温控制技术中钢轨表面损害大、轨道内部应力分布不均勻、操作复杂等问题。( 二 )技术方案为解决上述问题，本发明提供了一种无缝线路锁定轨温预处理系统，包括电磁感应加热装置，安装在行走控制系统上，用于对无缝线路钢轨产生磁通，以加热钢轨；行走控制系统，活动设置在所述钢轨上，用于控制所述电磁感应加热装置沿所述钢轨纵向的行走；传输系统，用于采集无缝线路锁定轨温预处理过程中的各项参数并传输至上位机数据处理系统，以及将所述上位机数据处理系统发出的控制信号对应传输至所述电磁感应加热装置和行走控制系统；上位机数据处理系统，用于处理和分析经所述传输系统传入的所述各项参数，经所述传输系统发出所述控制信号，并将处理过程的信息显示给用户。优选地，所述电磁感应加热装置包括靠近所述无缝线路钢轨设置的轭铁、绕设在所述轭铁上并对所述无缝线路钢轨产生交变磁通的若干组线圈、以及给所述线圈提供交变电流的变频激励电源。优选地，所述轭铁对称地设置在所述钢轨两侧。优选地，所述若干组线圈对称的分布在所述钢轨两侧，所述线圈中同相的交变电流产生的交变磁通垂直于所述钢轨。优选地，所述若干组线圈为两组线圈。优选地，所述行走控制系统包括沿所述钢轨移动的滚轮、受所述上位机数据处理系统控制以驱动所述滚轮转动的驱动电机、以及用于支撑所述电磁感应加热装置并随滚轮的转动而沿钢轨纵向行走的支撑装置。优选地，所述传输系统为无线传输系统，包括传感器模块、处理器模块、无线收发模块和能量供应模块，其中所述传感器模块用于采集钢轨的温度场分布数据，并将采集到的数据传输到所述处理器模块；所述处理器模块用于将所述传感器模块传输来的数据处理后输送到所述无线收发模块，以及将所述无线收发模块接收的控制信号对应输送到所述电磁感应加热装置和行走控制系统；所述无线收发模块用于实现所述处理器模块与所述上位机数据处理系统之间的无线数据传输；所述能量供应模块用于对应地向所述传感器模块、处理器模块以及无线收发模块提供能量。优选地，所述无线传输系统为Zigbee无线传输系统。优选地，所述上位机数据处理系统包括核心微处理器、显示设备及I/O设备，其中所述核心微处理器用于处理和分析经所述传输系统传入的所述各项参数，并向所述传输系统发出所述控制信号；所述显示设备用于将处理过程的信息显示给用户；所述I/O设备用于供用户输入指令以及将处理后的参数输出保存。(三)有益效果本发明提出了一种无缝线路锁定轨温预处理系统，采用非接触式电磁感应加热方式，有效降低了在无缝线路锁定轨温预处理过程中对轨道表面的损害，有效降低预处理过程的操作难度、提高无缝线路铺设作业的工作效率；被加热钢轨通过电磁感应产生的涡流损耗作为热源对自身进行加热，其热传递更加高效均勻，从而保证了无缝线路预处理的时效性和可靠性；并且在线圈结构设计上利用横向磁通电磁感应理论，使感应涡流平行于钢轨表面，有效减少感应加热过程中的无功功率损耗，提高工作热效率。
图1 为本发明实施例所述无缝线路锁定轨温预处理系统的结构示意图；图2为本发明实施例所述电磁感应加热装置的结构示意图；图3为本发明实施例所述传输系统的结构示意图。其中1 电磁感应加热装置；2 行走控制系统；3 传输系统；4 上位机数据处理系统；5 钢轨；11 轭铁；12 线圈；13 变频激励电源；21 滚轮；22 支撑装置。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。图1为本发明实施例所述无缝线路锁定轨温预处理系统的结构示意图。如图1所示，所述无缝线路锁定轨温预处理系统，包括电磁感应加热装置1、行走控制系统2、传输系统3和上位机数据处理系统4。其中所述电磁感应加热装置1和所述传输系统3的主体安装在行走控制系统2上；所述行走控制系统2活动设置在无缝线路钢轨5上。电磁感应加热装置1用于对所述钢轨5产生磁通以加热钢轨5，确保钢轨铺设时达到锁定轨温范围；所述传输系统3用于采集各项参数，例如钢轨5的温度参数并将其传输给所述上位机处理系统4，所述上位机处理系统4用于接收传输系统3发送来的数据并进行处理分析，然后通过传输系统3对电磁感应加热装置1和行走控制系统2发送控制信号，以及将处理过程的信息显示给用户。例如所述上位机处理系统4对参数处理分析后认为被处理部分的钢轨5达到设定的温度之后，通过传输系统3向所述行走控制系统2发送控制信号，所述行走控制系统2接收到信号之后朝向未处理部分钢轨5行走，使得所述电磁感应加热装置1紧接着对未处理部分的钢轨5段进行加热。图2为本发明实施例所述电磁感应加热装置的结构示意图。如图2所示，所述电磁感应加热装置1包括对称地设置在所述钢轨5两侧的轭铁11、绕设在所述轭铁11上并对所述无缝线路钢轨5产生交变磁通的两组线圈12、以及给所述线圈提供交变电流的变频激励电源13，其中所述两组线圈12对称设置在所述钢轨5两侧，所述两组线圈12中同相的交变电流产生的交变磁通(横向磁通)垂直于所述钢轨5，使得感应出的涡流平行于钢轨 5，进而使得在钢轨截面上的涡流并不存在相互抵消的问题，由此可有效降低工作频率(如本实施例中工作频率为50 600Hz)，进而实现减少无功功率损耗、节能降耗的目的；另外， 由于线圈12设置在钢轨5的两侧而非绕设在钢轨5外周，使得电磁感应加热装置的放置灵活，为本系统在无缝线路预处理作业中提供了便利。由图1可以看出，本实施例行走控制系统2包括滚轮21、支撑装置22以及驱动电机(未示出)，在本实施例中，所述变频激励电源13固定于所述支撑装置22上；所述轭铁 11和线圈12固定悬置于所述支撑装置22下方并位于所述钢轨2两侧；所述滚轮21可转动地与所述支撑装置22连接并位于所述钢轨5上，滚轮21的轴向与所述钢轨5的走向垂直，所述驱动电机在上位机数据处理系统4的控制下驱动所述滚轮21转动，使得所述支撑装置22带着电磁感应加热装置1沿着钢轨5行走，完成预处理系统的行走控制任务，保证本发明在轨道铺设预处理过程中的连续作业。图3为本发明具体实施例传输系统的结构示意图。本实施例的传输系统采用 Zigbee技术实现，当然，本发明的传输系统也可以使用其它合适的传输系统代替。如图3所示，所述Zigbee无线传输系统包括传感器模块、处理器模块、支持Zigbee协议的无线收发模块和能量供应模块。本实施例中，所述传感器模块和处理器模块设置在图1中所述行走控制系统2的支撑装置22上所述变频激励电源13所在的位置。本实施例中所述传感器模块包括传感器、信号调理单元和A/D转换器，所述传感器采集处理过程中的对应参数，如温度传感器采集钢轨的温度场分布数据，根据需要，本发明的传感器还可以包括位置传感器等。本实施例中的处理器模块包括微处理器和存储器，所述微处理器可以采用LM3S8962对传感器模块发送来的数据进行发送前的处理，需要时数据被发送到所述存储器中保存。所述无线收发模块包括Zgibee网络和Zigbee收发器。所述能量供应模块用于利用自身电源或者对外部输入的电源进行转换，如通过一 AC-DC转换器进行AC-DC转换后向所述传感器模块、处理器模块以及无线收发模块提供能量，在本实施例中，所述能量供应模块与所述电磁感应加热装置1共用所述变频激励电源13。所述上位机数据处理系统4包括核心微处理器、显示设备及I/O设备，其中所述核心微处理器用于处理和分析经所述传输系统传入的所述各项参数，并向所述传输系统发出所述控制信号；所述显示设备用于将处理过程的信息显示给用户，所述显示设备的一个实例为液晶显示器；所述I/O设备用于供用户输入指令以及将处理后的参数输出保存。无缝线路锁定轨温作业过程中的各项参数通过传感器模块采集并经过Zigbee无线收发模块上传到所述上位机数据处理系统1，并实时显示于如液晶显示屏的显示设备上，保证操作人员能够快速获取预处理过程的相关信息，以及及时完成相应的操作。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种无缝线路锁定轨温预处理系统，其特征在于，包括电磁感应加热装置(1)，安装在行走控制系统(2)上，用于对无缝线路钢轨(5)产生磁通，以加热钢轨(5)；行走控制系统O)，活动设置在所述钢轨( 上，用于控制所述电磁感应加热装置(1) 沿所述钢轨(5)纵向的行走；传输系统(3)，用于采集无缝线路锁定轨温预处理过程中的各项参数并传输至上位机数据处理系统G)，以及将所述上位机数据处理系统(4)发出的控制信号对应传输至所述电磁感应加热装置(1)和行走控制系统O)；上位机数据处理系统G)，用于处理和分析经所述传输系统C3)传入的所述各项参数， 经所述传输系统(3)发出所述控制信号，并将处理过程的信息显示给用户。
2.如权利要求1所述的无缝线路锁定轨温预处理系统，其特征在于，所述电磁感应加热装置(1)包括靠近所述无缝线路钢轨( 设置的轭铁(11)、绕设在所述轭铁(11)上并对所述无缝线路钢轨(5)产生交变磁通的若干组线圈、以及给所述线圈提供交变电流的变频激励电源(13)。
3.如权利要求2所述的无缝线路锁定轨温预处理系统，其特征在于，所述轭铁(11)对称地设置在所述钢轨( 两侧。
4.如权利要求3所述的无缝线路锁定轨温预处理系统，其特征在于，所述若干组线圈对称的分布在所述钢轨(5)两侧，所述线圈(12)中同相的交变电流产生的交变磁通垂直于所述钢轨(5)。
5.如权利要求4所述的无缝线路锁定轨温预处理系统，其特征在于，所述若干组线圈 (12)为两组线圈(12)。
6.如权利要求1所述的无缝线路锁定轨温预处理系统，其特征在于，所述行走控制系统( 包括沿所述钢轨( 移动的滚轮(21)、受所述上位机数据处理系统(4)控制以驱动所述滚轮转动的驱动电机、以及用于支撑所述电磁感应加热装置(1)并随滚轮的转动而沿钢轨( 纵向行走的支撑装置02)。
7.如权利要求1所述的无缝线路锁定轨温预处理系统，其特征在于，所述传输系统(3) 为无线传输系统，包括传感器模块、处理器模块、无线收发模块和能量供应模块，其中所述传感器模块用于采集钢轨(5)的温度场分布数据，并将采集到的数据传输到所述处理器模块；所述处理器模块用于将所述传感器模块传输来的数据处理后输送到所述无线收发模块，以及将所述无线收发模块接收的控制信号对应输送到所述电磁感应加热装置(1)和行走控制系统O)；所述无线收发模块用于实现所述处理器模块与所述上位机数据处理系统(4)之间的无线数据传输；所述能量供应模块用于对应地向所述传感器模块、处理器模块以及无线收发模块提供能量°
8.如权利要求7所述的无缝线路锁定轨温预处理系统，其特征在于，所述无线传输系统为Zigbee无线传输系统。
9.如权利要求1所述的无缝线路锁定轨温预处理系统，其特征在于，所述上位机数据处理系统(4)包括核心微处理器、显示设备及I/O设备，其中所述核心微处理器用于处理和分析经所述传输系统C3)传入的所述各项参数，并向所述传输系统C3)发出所述控制信号；所述显示设备用于将处理过程的信息显示给用户；所述I/O设备用于供用户输入指令以及将处理后的参数输出保存。
全文摘要
本发明公开了一种无缝线路锁定轨温预处理系统，包括电磁感应加热装置，安装在行走控制系统上，用于对无缝线路钢轨产生磁通；行走控制系统，活动设置在所述钢轨上，用于控制所述电磁感应加热装置沿所述钢轨纵向的行走；传输系统，用于采集无缝线路锁定轨温预处理过程中的各项参数并传输至上位机数据处理系统，以及将所述上位机数据处理系统发出的控制信号对应传输至所述电磁感应加热装置和行走控制系统；上位机数据处理系统，用于处理和分析经所述传输系统传入的所述各项参数，经所述传输系统发出所述控制信号，并将处理过程的信息显示给用户。本发明有效降低了在预处理过程中对轨道表面的损害，提高无缝线路铺设作业的工作效率。
文档编号E01B31/18GK102296501SQ201110162790
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者王书茂, 王培儒, 王志国, 王新 申请人:中国农业大学