铁路大型养路机械(D09-32型)拨道系统安全监控装置的研究

摘要

铁路大型养路机械（D09-32型）是对有碴轨道进行自动起道、拨道和捣固等方式维修铁路线路的高度自动化的大型养路机械，在我国铁路工务系统内运用广泛。其维修线路质量好、效率高，具有人工不可替代的作用，在铁路既有线各次大提速中发挥了重要作用。 本文针对铁路大型养路机械（D09-32型）拨道系统容易发生故障造成拨坏线路危害行车安全的问题，对拨道系统安全监控装置进行了研究，可有效防止拨道系统出现故障的情况下进一步破坏铁路线路正矢。对于在施工天窗内保证其维修线路作业安全正点开通作业区段，维护铁路正常运输秩序具有重要的工程意义。 本文对其拨道原理和控制信号流进行了细致分析，并结合现场运用过程中经常发生的拨道传感器拨道弦线折断和拨道小车脱轨的故障现象，提出了对拨道控制系统关键部位节点电压值进行监控的拨道系统安全监控装置方案。首先依据拨道系统机械构造和电气液压伺服原理，推导了正常和异常工况下拨道传感器电压变化幅值和电压变化速率的监控算法。 论文完成了安全监控装置的硬件设计。综合考虑后续扩展应用，选用了具有17个输入通道、±12.5V输入的ADC转换功能的AMC7832芯片对拨道系统609\609HG型正矢传感器电压输出值进行采集转换，通过串口 SPI通信方式送入拥有 Cortex-M3 内核的主控制器LM3S615芯片，对电压值进行平滑处理后，监控电压变化幅值和变化速率，并输出电压显示，平滑后的电压值超出正常范围±5030mV 或者 10ms 内变化差值达到22mV，立即输出停止拨道信号（卸载拨道旁路液压电磁阀）、停止机械车走行信号（卸载走行旁路液压电磁阀）和声光报警信号，防止拨道系统产生误拨道动作破坏铁路线路正矢。 在软件设计方面，安全监控装置选用了FreeRTOS嵌入式实时操作系统，具有运行稳定、易于开发的功能。对LM3S615芯片硬件关键寄存值初始配置进行了说明，并将软件功能模块主要划分为读取原始电压值任务、电压值平滑任务、电压值监控任务和显示任务等，各个任务间通过消息队列传递信息。 通过该监控装置样机在铁路大型养路机械（D09-32型）上现场调试试验，取得了预期效果，验证了安全监控方案的可行性和算法的有效性。

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