高速铁路起重机无线横移控制系统及控制方法与流程

1.本发明涉及高速铁路的跨线作业铁路起重机领域，尤其涉及高速铁路起重机无线横移控制系统及控制方法。


背景技术：

2.高铁起重机在进行起重作业时，单个支腿的支点反力较大，如果起重机的支腿直接支撑在桥梁上方的轨道上，桥面无法承受现有铁路起重机打开支腿作业时支承在路基上的支腿对桥面的压力。在此种情况下，将一组横移装置装于起重机底盘鱼腹梁之下，横移装置的轨道在作业时可以靠油缸自动伸展开来并架设在双线轨道之间，从而完成起重机的横移动作，将起重机支腿的集中载荷通过四对轮对分散传递到双侧铁路轨道上，有效解决了起重机支腿对铁路轨道的集中载荷力较大。但是，在横移过程中，起重机操作人员存在较大的视觉盲区，无法观察到起重机前后四个支腿是否正确放置在横移装置上，一旦支腿没有放置在稳定位置上，起重机会发生侧偏的危险。因此，为了解决上述问题，本发明提供高速铁路起重机无线横移控制系统及控制方法，采用位置感知和无线遥控的方式实现起重机横移，克服因存在视觉盲区导致起重机侧偏的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提出了高速铁路起重机无线横移控制系统及控制方法，采用位置感知和无线遥控的方式实现起重机横移，克服因存在视觉盲区导致起重机侧偏的问题。
4.本发明的技术方案是这样实现的：一方面，本发明提供了高速铁路起重机无线横移控制系统，其包括无线遥控装置、起重机、四台支撑台车和两套横移装置，两组四台支撑台车设置在起重机前后，对称布置在双线轨道上，两套横移装置分别横向架设在双线轨道并前后设置的对应支撑台车上，无线遥控装置与起重机的总控装置无线连接，现场技术人员通过无线遥控装置无线控制起重机动作；
5.横移装置上设置有横梁、滑车和横移油缸；所述横梁的延伸方向上设置有导轨，滑车与导轨滑动连接，横移油缸驱动滑车在导轨上滑动；滑车上设置有两个第一对射式光电开关；两个所述第一对射式光电开关的距离与起重机的两个前辅助支腿的距离相等；所述第一对射式光电开关的发射端安装在横移装置的滑车上，第一对射式光电开关的接收端安装在辅助支腿末端；所述横梁在其延伸方向上的中点位置设置有第三对射式光电开关，第三对射式光电开关的发射端安装在横梁的中点位置，第三对射式光电开关的接收端安装在滑车的中心位置；
6.支撑台车上设置有纵梁、支撑装置和两个纵移油缸；横梁置于纵梁之上并且与纵梁正交，两个纵移油缸分别与横梁的两端固定连接，并带动横梁在纵梁上移动；支撑装置安装在纵梁上靠近起重机的一端，支撑装置上设置有第二对射式光电开关；第二对射式光电开关的发射端安装在支撑台车的支撑装置上，第一对射式光电开关的接收端安装在主支腿末端；所述纵梁在其延伸方向上的中心位置设置有第四对射式光电开关，第四对射式光电
开关的发射端安装在纵梁的中点位置，第四对射式光电开关的接收端安装在主支腿末端。
7.在以上技术方案的基础上，优选的，无线遥控装置包括控制器，以及分别与控制器电性连接的操作开关、无线通信模块和显示面板；
8.所述控制器通过无线通信模块与起重机的总控装置无线连接，并建立无线数据传输通道，总控装置将起重机的动作反馈信号通过无线方式传输给无线遥控装置的控制器，并在显示面板上进行显示，操作人员按下操作开关实现对起重机动作的无线控制。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括用于检测辅助支腿末端位置的第一位置传感器，用于检测主支腿末端位置的第二位置传感器；
10.第一位置传感器安装在辅助支腿中水平油缸；第二位置传感器安装在主支腿中水平油缸。
11.在以上技术方案的基础上，优选的，四台所述支撑台车靠近起重机的一端设置有用于检测支撑台车与起重机之间水平距离的位移传感器。
12.在以上技术方案的基础上，优选的，第一对射式光电开关、第二对射式光电开关、第三对射式光电开关和第四对射式光电开关的发射端按照固定组数据间隔发送数据，第一对射式光电开关、第二对射式光电开关、第三对射式光电开关和第四对射式光电开关的接收端接收到正确的数据时，其对应的发射端停止发送数据。
13.在以上技术方案的基础上，优选的，组数据间隔的确定方法包括以下步骤：
14.s101、起重机总控装置接收第一组数据，并记录接收到第一组数据的起始符对应时间t1；
15.s102、起重机总控装置接收第二组数据，并记录接收到第二组数据的起始符对应的时间t2，以及第二组数据的结束符对应的时间t3；
16.s103、将t2与t1之间的时间差记为最短组数据间隔，将t3与t1之间的时间差记为最长组数据间隔，组数据间隔在最短组数据间隔和最长组数据间隔之间。
17.另一方面，高速铁路起重机无线横移控制方法，包括以下步骤：
18.s1、初始状态，两组四台支撑台车设置在起重机前后，对称布置在双线轨道上，两套横移装置分别横向架设在双线轨道并前后设置的对应支撑台车上，辅助支腿和主支腿处于收敛状态；
19.s2、启动后，四个辅助支腿的水平油缸驱动辅助支腿水平延伸，当第一对射式光电开关触发时，伸出四个辅助支腿中垂直油缸，使垂直油缸支顶在横移装置中的滑车上，准备横移，操纵横移油缸带动滑车沿双线轨道中心横移，当第三对射式光电开关触发后，高速铁路起重机横移至两条铁路线的中间，横移油缸停止工作；
20.s3、纵移油缸带动支撑台车向高速铁路起重机回转中方向纵移第一预设距离后，主支腿的水平油缸驱动主支腿水平延伸，当第二对射式光电开关触发时，主支腿的垂直油缸尾端与支撑台车的支撑装置对齐，主支腿的垂直油缸伸出，垂直油缸的球头落入支撑台车纵梁的支撑座内；
21.s4、辅助支腿的垂直油缸收缩，起重机的重量集中在主支腿上；辅助支腿的水平油缸收缩，收缩完毕后辅助支腿的垂直油缸顶起；
22.s5、主支腿的垂直油缸回缩，使其与支撑台车纵梁脱离；支撑台车在纵移油缸的作用下，支撑台车向高速铁路起重机回转中心移动第二预设距离，当第四对射式光电开关触
发后，主支腿的垂直油缸的支撑点位于支撑台车的中心，收缩辅助支腿的垂直油缸。
23.在以上技术方案的基础上，优选的，执行s2之前还包括以下步骤：
24.s101、获取四台支撑台车上位移传感器的位移信息，将起重机前的两台支撑台车上的位移传感器设为一组，另外两个支撑台车上的位移传感器设为另一组，设置支撑台车与起重机之间的第三预设距离，将每组内的位移信息与第三预设距离进行比对，若数值相等，则执行下一步；否则，驱动支撑台车移动预设距离直至组内位移信息与第三预设距离相等；
25.s102、获取第一位置传感器和第二位置传感器的位移信息，并设置预设位移值，将第一位置传感器和第二位置传感器的位移信息与预设位移值进行比对，若两者位移信息相同，则进行s2；否则，辅助支腿的水平油缸驱动辅助支腿伸缩或回缩，直至位移信息等于预设位移值。
26.本发明的高速铁路起重机无线横移控制系统及控制方法相对于现有技术具有以下有益效果：
27.(1)在横移装置的滑车上设置有两个用于检测辅助支腿是否达到横滑车正上方的第一对射式光电开关，以及在横梁延伸方向上的中点位置设置有用于检测起重机是否达到双轨中间位置的第三对射式光电开关，在横移过程中，可以精确判断辅助支腿是否达到预设位置，为横移提供精确的位置信息，保证起重机在横移过程中不会因为位置偏移导致起重机侧翻；
28.(2)在支撑台车的支撑装置上设置有用于检测主支腿是否达到横梁的第二对射式光电开关，纵梁在其延伸方向上的中心位置设置有用于检测主支腿是否达到纵梁中心位置的第四对射式光电开关，在纵移过程中，可以精确判断主支腿是否达到预设位置，为纵移提供精确的位置信息，保证起重机在纵移过程中不会因为重心不稳导致支持台车侧翻；
29.(3)第一对射式光电开关、第二对射式光电开关、第三对射式光电开关和第四对射式光电开关的发射端按照固定组数据间隔发送数据，第一对射式光电开关、第二对射式光电开关、第三对射式光电开关和第四对射式光电开关的接收端接收到正确的数据时，其对应的发射端停止发送数据，可以有效避免交叉干扰，保证每组对射式光电开关能够接收到正确的数据，为起重机横移提供数据基础；
30.(4)设置合适的组数据间隔，避免因组数据间隔选择不当造成无法解决交叉干扰的问题。
附图说明
31.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地介绍，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附图。
32.图1为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统中横移俯视状态图a；
33.图2为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统中横移俯视状态图b；
34.图3为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统中横移俯视状态图c；
35.图4为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统中纵移俯视状态图d；
36.图5为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统中纵移正视状态图d’；
37.图6为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统中纵移俯视状态图e；
38.图7为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统中纵移正视状态图e’；
39.图8为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统中纵移俯视状态图f；
40.图9为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统中纵移正视状态图f’；
41.图10为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统中横移装置2的正视图；
42.图11为本发明高速铁路起重机无线横移控制系统的结构图。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
44.实施例1
45.在横移过程中，起重机操作人员存在较大的视觉盲区，无法观察到起重机前后四个支腿是否正确放置在横移装置2上，一旦支腿没有放置在稳定位置上，起重机会发生侧偏的危险。为了解决上述问题，本发明的高速铁路起重机无线横移控制系统，其包括无线遥控装置、起重机、四台支撑台车1和两套横移装置2，如图1所示，其中两组四台支撑台车1设置在起重机前后，对称布置在双线轨道上，两套横移装置2分别横向架设在双线轨道并前后设置的对应支撑台车1上。无线遥控装置与起重机的总控装置无线连接，现场技术人员通过无线遥控装置无线控制起重机动作。
46.无线遥控装置，现有的起重机设置有驾驶室，起重机操作人员需坐在驾驶室中进行操作，由于起重机体积大，并且操纵时需要同时注意起重机全方位的情况，难免会存在视觉误区，导致起重机发生碰撞或操作失误的情况。因此，本实施例提供了一种新的思路，起重机操作人员不用坐在驾驶室中，可在起重机外无线操作起重机动作并完成作业，解决现有技术中操作人员存在视觉盲区的问题。优选的，如图11所示，无线遥控装置包括控制器，以及分别与控制器电性连接的操作开关、无线通信模块和显示面板；控制器通过无线通信模块与起重机的总控装置无线连接，并建立无线数据传输通道，总控装置将起重机的动作反馈信号通过无线方式传输给无线遥控装置的控制器，并在显示面板上进行显示，操作人员按下操作开关实现对起重机动作的无线控制。
47.起重机的总控装置，现有的起重机总控装置是控制起重机各油缸动作的装置，其中，起重机各油缸包括：四条辅助支腿的水平油缸和垂直油缸，主支腿的水平油缸和垂直油缸，四台支撑台车1的驱动油缸和四台纵移油缸13，两套横移装置2的驱动油缸。通过无线遥控装置可以无线控制起重机各油缸的运动。其中，辅助支腿中水平油缸内嵌有用于检测辅助支腿末端位置的第一位置传感器；主支腿中水平油缸内嵌有用于检测主支腿末端位置的第二位置传感器。
48.横移装置2，实现起重机跨线作用的装置。本实施例包括两套结构相同的横移装置2，两套横移装置2装于起重机前后底盘鱼腹梁之下，横移装置2的轨道在作业时可以靠油缸自动伸展开来并架设在双线轨道之间，从而完成起重机的横移动作，将起重机支腿的集中
载荷通过四对轮对分散传递到双侧铁路轨道上，有效解决了起重机支腿对铁路轨道的集中载荷力较大。如图10所示，现有的横移装置2上设置有横梁21、滑车22和横移油缸23；所述横梁21的延伸方向上设置有导轨，滑车22与导轨滑动连接，横移油缸23驱动滑车22在导轨上滑动。起重机操作人员在起重机驾驶室外操纵起重机时，虽然可以肉眼观察到现场情况，但是由于起重机占地较大，需要不停的更换观察位置，待所有的观察位置上的操作条件均满足要求后才能进行起重机动作，存在工作效率低并且肉眼存在误差的问题，因此，为了解决上述问题，本实施例采用位置感知的方式获取起重机全方位的位置信息，提高工作效率。为了实现该目的，本实施例在滑车22上设置有两个第一对射式光电开关；两个所述第一对射式光电开关的距离与起重机的两个前辅助支腿的距离相等；所述第一对射式光电开关的发射端安装在横移装置2的滑车22上，第一对射式光电开关的接收端安装在辅助支腿末端；所述横梁21在其延伸方向上的中点位置设置有第三对射式光电开关，第三对射式光电开关的发射端安装在横梁21的中点位置，第三对射式光电开关的接收端安装在滑车22的中心位置。四个辅助支腿的水平油缸驱动辅助支腿水平延伸，当第一对射式光电开关触发时，伸出四个辅助支腿中垂直油缸，使垂直油缸支顶在横移装置2中的滑车22上，准备横移，操纵横移油缸23带动滑车22沿双线轨道中心横移，当第三对射式光电开关触发后，高速铁路起重机横移至两条铁路线的中间，横移油缸23停止工作。其中，第一对射式光电开关和第三对射式光电开关可以采用红外传感器或者激光传感器。
49.支撑台车1，在起重机横移时提供支撑平台。在横移过程中，需要将起重机的主支腿支撑在支撑台车1上，由于主支腿并排设置在辅助支腿后，因此，起重机通过横移装置2移动至两条铁路线的中间后，再将主支腿完全伸出时，主支腿刚好位于支撑台车1的末端，若在此基础上直接将起重机的全部重量集中在主支腿上，则会将支撑台车1翘起，起重机也会因重心不稳导致侧翻。因此，为了解决上述问题，在将起重机全部重力集中在主支腿之前，本实施例将支撑台车1往起重机回转中方向纵移一端距离，使主支腿的末端正好处于支撑台车1的中心位置，防止支撑台车1翘起导致起重机侧翻。具体的，如图5所示，支撑台车1上设置有纵梁11、支撑装置12和两个纵移油缸13；横梁21置于纵梁11之上并且与纵梁11正交，两个纵移油缸13分别与横梁21的两端固定连接，并带动横梁21在纵梁11上移动；支撑装置12安装在纵梁11上靠近起重机的一端，支撑装置12上设置有第二对射式光电开关；第二对射式光电开关的发射端安装在支撑台车1的支撑装置12上，第一对射式光电开关的接收端安装在主支腿末端；所述纵梁11在其延伸方向上的中心位置设置有第四对射式光电开关，第四对射式光电开关的发射端安装在纵梁11的中点位置，第四对射式光电开关的接收端安装在主支腿末端。当第二对射式光电开关触发时，主支腿的垂直油缸尾端与支撑台车1的支撑装置12对齐，主支腿的垂直油缸伸出，垂直油缸的球头落入支撑台车1纵梁11的支撑座内；当第四对射式光电开关触发后，主支腿的垂直油缸的支撑点位于支撑台车1的中心，收缩辅助支腿的垂直油缸。第二对射式光电开关和第四对射式光电开关可以采用红外传感器或者激光传感器。
50.本实施例的有益效果为：在横移装置2的滑车22上设置有两个用于检测辅助支腿是否达到横滑车22正上方的第一对射式光电开关，以及在横梁21延伸方向上的中点位置设置有用于检测起重机是否达到双轨中间位置的第三对射式光电开关，在横移过程中，可以精确判断辅助支腿是否达到预设位置，为横移提供精确的位置信息，保证起重机在横移过
程中不会因为位置偏移导致起重机侧翻；
51.在支撑台车1的支撑装置12上设置有用于检测主支腿是否达到横梁21的第二对射式光电开关，纵梁11在其延伸方向上的中心位置设置有用于检测主支腿是否达到纵梁11中心位置的第四对射式光电开关，在纵移过程中，可以精确判断主支腿是否达到预设位置，为纵移提供精确的位置信息，保证起重机在纵移过程中不会因为重心不稳导致支持台车侧翻。
52.实施例2
53.在实施例1的基础上，本实施例提供高速铁路起重机无线横移控制系统的控制方法，具体包括以下步骤：
54.s1、初始状态，如图1所示，两组四台支撑台车1设置在起重机前后，对称布置在双线轨道上，两套横移装置2分别横向架设在双线轨道并前后设置的对应支撑台车1上，辅助支腿和主支腿处于收敛状态；
55.为了使辅助支腿的垂直油缸精确地支顶在横移装置2中的滑车22上，本实施例在横移前，对支撑台车1与起重机的距离进行限制，以便辅助支腿完全伸出时，垂直油缸正对滑车22。具体操作步骤如下：
56.s101、获取四台支撑台车1上位移传感器的位移信息，将起重机前的两台支撑台车1上的位移传感器设为一组，另外两个支撑台车1上的位移传感器设为另一组，设置支撑台车1与起重机之间的第三预设距离，将每组内的位移信息与第三预设距离进行比对，若数值相等，则执行下一步；否则，驱动支撑台车1移动预设距离直至组内位移信息与第三预设距离相等；
57.此步骤是用于调节支撑台车1与起重机的距离，以便辅助支腿完全伸出时，垂直油缸正对滑车22。
58.s102、获取第一位置传感器和第二位置传感器的位移信息，并设置预设位移值，将第一位置传感器和第二位置传感器的位移信息与预设位移值进行比对，若两者位移信息相同，则进行s2；否则，辅助支腿的水平油缸驱动辅助支腿伸缩或回缩，直至位移信息等于预设位移值。
59.此步骤是用于检测起重机的前后辅助支腿是否伸出相同位移，只有前后辅助支腿伸出相同位移长度时，才可以启动辅助支腿的垂直油缸，以免发生辅助支腿未完全伸开导致起重机侧翻的问题。
60.s2、启动后，如图2所示，四个辅助支腿的水平油缸驱动辅助支腿水平延伸，当第一对射式光电开关触发时，伸出四个辅助支腿中垂直油缸，使垂直油缸支顶在横移装置2中的滑车22上，准备横移，如图3所示，操纵横移油缸23带动滑车22沿双线轨道中心横移，当第三对射式光电开关触发后，高速铁路起重机横移至两条铁路线的中间，横移油缸23停止工作；
61.s3、纵移油缸13带动支撑台车1向高速铁路起重机回转中方向纵移第一预设距离后，如图4所示，主支腿的水平油缸驱动主支腿水平延伸，当第二对射式光电开关触发时，如图5所示，主支腿的垂直油缸尾端与支撑台车1的支撑装置12对齐，主支腿的垂直油缸伸出，垂直油缸的球头落入支撑台车1纵梁11的支撑座内；
62.此步骤进一步缩小支撑台车1与起重机的距离，是为了便于主支腿在伸开时，其末端正对支撑台车1上的纵梁11，在主支腿的垂直油缸放下时，其末端正好可以落在纵梁11
上。
63.s4、如图6和图7所示，辅助支腿的垂直油缸收缩，起重机的重量集中在主支腿上；辅助支腿的水平油缸收缩，收缩完毕后辅助支腿的垂直油缸顶起；
64.此时，起重机的重量主要集中在主支腿上，并且主支腿的支点落在了支撑装置12上，而非纵梁11的中心处，因此，需要下一步工作需要进行纵移。为了减小纵移过程中辅助支腿对纵移的影响，本步骤将辅助支腿收回。
65.s5、主支腿的垂直油缸回缩，使其与支撑台车1纵梁11脱离；如图8所示，支撑台车1在纵移油缸13的作用下，支撑台车1向高速铁路起重机回转中心移动第二预设距离，当第四对射式光电开关触发后，如图9所示，主支腿的垂直油缸的支撑点位于支撑台车1的中心，收缩辅助支腿的垂直油缸。
66.实施例3
67.第一对射式光电开关、第二对射式光电开关、第三对射式光电开关和第四对射式光电开关可以采用红外传感器或者激光传感器，多组红外传感器或者激光传感器同时使用时，容易产生交叉干扰，导致红外线信号或者激光信号丢失造成起重机无法基于对射式光电开关的信号执行横移操作，或起重机接收到错误的信号执行了错误的操作，导致起重机侧翻的事故发生。因此，为了解决上述问题，本实施例在实施例1或实施例2的基础上，提供了一种避免多组对射式光电开关同时使用时产生交叉干扰的现象。具体包括两个方面，以下分别介绍具体的原理。
68.第一方面是在对射式光电开关的发射端发送数据结构上进行改进，主要是第一对射式光电开关、第二对射式光电开关、第三对射式光电开关和第四对射式光电开关的发射端按照固定组数据间隔发送数据。在所述固定组数据间隔内，对应的对射式光电开关不发送任何数据，使得多组对射式光电开关在固定组数据间隔内不交叉重叠地完成数据发送。
69.优选的，组数据间隔决定了多组对射式光电开关能否不交叉地发送数据，若组数据间隔过长，则会导致对射式光电开关处于滞空状态，起重机无法基于对射式光电开关的信号执行相应的动作；若组数据间隔过短，任然会发产生交叉干扰的问题，因此，为了解决上述问题，本实施例的组数据间隔接近起重机总控装置接收并解析对射式光电开关发送数据的所需时间，这个时间确定方法包括以下步骤：
70.s101、起重机总控装置接收第一组数据，并记录接收到第一组数据的起始符对应时间t1；
71.s102、起重机总控装置接收第二组数据，并记录接收到第二组数据的起始符对应的时间t2，以及第二组数据的结束符对应的时间t3；
72.s103、将t2与t1之间的时间差记为最短组数据间隔，将t3与t1之间的时间差记为最长组数据间隔，组数据间隔在最短组数据间隔和最长组数据间隔之间。
73.另一方面是第一对射式光电开关、第二对射式光电开关、第三对射式光电开关和第四对射式光电开关的接收端接收到正确的数据时，其对应的发射端停止发送数据，以保证同一时间内的多组对射式光电开关中只有一个发射端在发送，保证接收端接收数据的完整。本实施例将正确接收到数据的对射式光电开关定义为接收态开关，将未接收到正确数据的对射式光电开关定义为发送态开关。采用这种方法时，发送态开关在接收态开关处于接收并解析的状态时，一直处于发送数据的状态，当发送态开关从发送数据状态变为接收
数据状态时，接收态开关也刚好从接收数据状态变为发送数据状态，这样每个对射式光电开关都可以轮流发送和接收数据，避免数据交叉干扰。
74.本实施例的有益效果为：第一对射式光电开关、第二对射式光电开关、第三对射式光电开关和第四对射式光电开关的发射端按照固定组数据间隔发送数据，第一对射式光电开关、第二对射式光电开关、第三对射式光电开关和第四对射式光电开关的接收端接收到正确的数据时，其对应的发射端停止发送数据，可以有效避免交叉干扰，保证每组对射式光电开关能够接收到正确的数据，为起重机横移提供数据基础；
75.设置合适的组数据间隔，避免因组数据间隔选择不当造成无法解决交叉干扰的问题。
76.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。