连挂区车辆速度单元式自动控制系统及该系统的控制方法

摘要

连挂区车辆速度单元式自动控制系统及该系统的控制方法，涉及驼峰调速技术领域，它为了解决普通顶小顶群无法区分溜放车辆是难行车还是易行车，导致难行车在通过小顶群时降速非常明显，造成堵门的问题。本发明的可控顶小顶群采用TDJ-DS106型可控顶实现。车辆各轴经过测重传感器时，控制单元记录测重传感器发来的波形信号，并对该信号进行滤波处理，划分车辆重量级别和累计车辆轴数，对不同重量级别的车辆进行不同控制，不会造成车辆拥堵。将上述方法应用在连挂区，能够使易行车达到安全连挂速度，使难行车溜放距离更远。本发明适用于编组场连挂区、三部位及需要进行调速的各类专用线的车辆速度控制。

说明书

技术领域

本发明涉及驼峰调速技术领域，具体涉及一种安装于钢轨上用于调节车辆走行速度的 设备。

背景技术

目前大型驼峰编组站主要采用减速器加减速顶的点连式调速系统。驼峰溜放区和股道 内三部位设置减速器，打靶区末端设置普通减速顶小顶群，连挂区按当量坡设置普通减速 顶。其存在的主要问题是连挂区始端设置普通减速顶小顶群解决了由于减速器控制偏差导 致的易行车超速等问题，但由于普通减速顶小顶群无法区分溜放车辆是难行车还是易行 车，对难行车的也同时起制动和阻力作用，直接导致难行车在通过小顶群时降速非常明显， 造成堵门。特别是在线路坡度变缓，冬季难行车阻力变大时尤其明显。影响了驼峰的作业 安全和效率。此外，传统的可控顶控制机执行电源都是安装于驼峰旁的房间内，对全场可 控顶进行统一控制。但整体设备臃肿庞大，如果某站只有极少量可控顶需要进行控制，也 要占据一间房屋安装全套设备。

发明内容

本发明的目的是为了解决普通顶小顶群无法区分溜放车辆是难行车还是易行车，导致 难行车在通过小顶群时降速非常明显，造成堵门的问题，提供一种连挂区车辆速度单元式 自动控制系统及该系统的控制方法。

本发明所述的连挂区车辆速度单元式自动控制系统包括测重区传感器、测速区传感 器、测重信号采集单元、信号处理及控制单元、执行电源单元和可控顶小顶群，所述的测 重区传感器设置在打靶区，执行电源单元用于为可控顶小顶群提供工作电源，测重区传感 器的信号输出端连接测重信号采集单元的信号输入端，测速区传感器的信号输出端连接信 号处理及控制单元的速度信号输入端，测重信号采集单元与信号处理及控制单元之间、以 及信号处理及控制单元与执行电源单元之间均通过通讯线进行连接，信号处理及控制单元 内嵌入有软件实现的控制模块，该控制模块用于根据测速区传感器和测重信号采集单元发 来的信息对可控顶小顶群的工作状态进行控制。

所述的控制模块包括以下单元：

车重分析单元：分析测重信号采集单元发来的重量信息，得出经过车辆的重量等级i， 并在该单元运行结束之后启动速度判断单元，

其中，i为大于0且小于5的整数；

速度判断单元：根据车辆重量等级i和测速区传感器发来的速度信息，判断当前车速 v是否小于对应等级的速度限值v_i，并在判断结果为是时启动送电控制信号发送单元，在 判断结果为否时启动速度判断单元，

其中，v₄、v₃、v₂及v₁均为预先设定好的数值，且v₁＝+∞；

送电控制信号发送单元：向执行电源单元发送送电控制信号，并在该单元运行结束之 后启动轴数量判断单元；

轴数量判断单元：判断经过测速区传感器的轴的数量n是否到达车辆经过测重区传感 器的轴的数量N，并在判断结果为是时启动断电控制信号发送单元，在判断结果为否时启 动轴数量判断单元；

断电控制信号发送单元：向执行电源单元发送断电控制信号，并在该单元运行结束之 后启动轴数量清零单元；

轴数量清零单元：n＝0，N＝0，并在该单元运行结束之后启动车辆判断单元；

车辆判断单元：判断是否有车辆经过，并在判断结果为是时启动车重分析单元，在判 断结果为否时启动车辆判断单元。

上述连挂区车辆速度单元式自动控制系统的控制方法采用可控顶对车辆速度进行控 制。

上述方法包括以下步骤：

车重分析步骤：分析测重信号采集单元发来的重量信息，得出经过车辆的重量等级i， 并在该步骤结束之后执行速度判断步骤，

其中，i为大于0且小于5的整数；

速度判断步骤：根据车辆重量等级i和测速区传感器发来的速度信息，判断当前车速 v是否小于对应等级的速度限值v_i，并在判断结果为是时执行送电控制信号发送步骤，在 判断结果为否时返回执行速度判断步骤，

其中，v₄、v₃、v₂及v₁均为预先设定好的数值，且v₁＝+∞；

送电控制信号发送步骤：向执行电源单元发送送电控制信号，并在该步骤结束之后执 行轴数量判断步骤；

轴数量判断步骤：判断经过测速区传感器的轴的数量n是否到达车辆经过测重区传感 器的轴的数量N，并在判断结果为是时执行断电控制信号发送步骤，在判断结果为否时返 回执行轴数量判断步骤；

断电控制信号发送步骤：向执行电源单元发送断电控制信号，并在该步骤结束之后执 行轴数量清零步骤；

轴数量清零步骤：n＝0，N＝0，并在该步骤结束之后执行车辆判断步骤；

车辆判断步骤：判断是否有车辆经过，并在判断结果为是时执行车重分析步骤，在判 断结果为否时返回执行车辆判断步骤。

本发明所述的连挂区车辆速度单元式自动控制系统中，可控顶小顶群采用TDJ-DS106 型可控顶实现。车辆各轴经过测重区传感器时，测重信号采集单元记录测重区传感器发来 的波形信号，在对该信号进行滤波处理之后发送给信号处理及控制单元，信号处理及控制 单元根据接收到的数据划分车辆重量等级和累计车辆轴数，对不同重量等级的车辆进行不 同控制。并具有判断追钩等功能。溜放调速控制的依据是根据钩车的重量级别、运行速度、 走行阻力、外界环境和执行机构的性能等来调整控制参数，进行变速或定速控制。力求使 难行车车溜放最远，同时兼顾易行车，使其经打靶区末端顶群后，车辆的速度调整到允许 速度，实现与前车安全连挂。且系统高度集成化，将原来至少要占据一间房屋的电源机柜、 控制机、监测机全部集成在现场的几个箱盒内，同时又具备微机可控顶调速系统的重量识 别、速度识别、智能控制等全部功能。形成了一套完全独立的系统，可单独存在，并安装 于现场任何有调速需要的位置，机动灵活。

本发明所述的连挂区车辆速度自动控制方法对不同重量不同速度的车辆采取不同的 溜放调速控制方式，不会造成车辆拥堵。将上述方法应用在连挂区，能够使难行车溜放到 最远，同时兼顾易行车，使其经打靶区末端顶群后，车的速度调整到允许速度，实现与前 车安全连挂。同时该系统也可应用于三部位，做为辅助调速系统来使用，或者安装在各类 有调速需要的专用线上。

附图说明

图1为实施方式一所述的连挂区车辆速度单元式自动控制系统的原理框图；

图2为实施方式三所述的连挂区车辆速度单元式自动控制系统的设备现场布置示意 图；

图3为实施方式四所述的连挂区车辆速度单元式自动控制系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的连挂区车辆速度单 元式自动控制系统包括测重区传感器1、测速区传感器2、测重信号采集单元3、信号处 理及控制单元4、执行电源单元5和可控顶小顶群6，所述的测重区传感器1设置在打靶 区，执行电源单元5用于为可控顶小顶群6提供工作电源，测重区传感器1的信号输出端 连接测重信号采集单元3的信号输入端，测速区传感器2的信号输出端连接信号处理及控 制单元4的速度信号输入端，测重信号采集单元3与信号处理及控制单元4之间、以及信 号处理及控制单元4与执行电源单元5之间均通过通讯线进行连接，信号处理及控制单元 4内嵌入有软件实现的控制模块，该控制模块用于根据测速区传感器2和测重信号采集单 元3发来的信息对可控顶小顶群6的工作状态进行控制。

如图1所示，本实施方式中，测重区传感器1安装在减速器后，用于收集车辆的重量 信息和轴数信息，信息通过测重信号采集单元3处理之后，传递给信号处理及控制单元4 进行重量等级的判断。测速区传感器2包括2个测速传感器，安装在可控顶小顶群6前， 用于收集车辆的速度信息，并将此信息传送给信号处理及控制单元4。信号处理及控制单 元4根据不同的重量和速度对可控顶小顶群6进行不同控制，不会造成拥堵现象。

传统的微机可控顶调速系统都是应用在加速区、道岔区和三部位。本实施方式所述的 连挂区车辆速度单元式自动控制系统可应用于连挂区，可替代普通顶小顶群，也可应用于 连挂区任意需要调速的位置，机动灵活。还可应用于各类有调速需要的专用线。

本实施方式所述的连挂区车辆速度单元式自动控制系统具有如下优点：

1、系统高度集成化

将原来至少要占据一间房屋的电源机柜、控制机、检测机全部集成在现场的几个箱盒 内，同时又具备微机可控顶调速系统的重量识别、速度识别、智能控制等全部功能。形成 了一套完全独立的系统，可单独存在，并安装于现场任何有调速需要的位置，机动灵活。

2、测重信息的采集处理、信息交换

车辆各轴经过测重区传感器1时，测重信号采集单元3记录测重传感器发来的波形信 号，在对该信号进行滤波处理之后发送给信号处理及控制单元4，信号处理及控制单元4 根据接收到的数据划分车辆重量级别和累计车辆轴数，对不同重量级别的车辆进行不同控 制。并具有判断追钩等功能。

3、智能溜放调整控制

溜放调速控制的依据是根据钩车的重量级别、运行速度、走行阻力、外界环境和执行 机构的性能等来调整控制参数，进行变速或定速控制。力求使钩车溜放最远，最终把经打 靶区末端顶群的速度调整到允许速度，实现与前车安全连挂。

4、自启动的功能

由于电源不稳定等原因出现异常时，系统能够快速启动，重新恢复正常运行。

5、调度管理功能

为保证系统动作逻辑的高度正确和可靠，设计了功能完善的管理调度软件，使各种随 机信息能有条不紊、井然有序，保证系统的实时控制效能。

6、具有实时性、自适应外部环境

系统能及时响应外界的中断信息，响应速度快，并根据外部变化，自修正控制参数， 提高系统的控制精度。

7、具有可扩充性

在保证整个系统安全，正常运转的前提下，系统能进行修改、扩充程序。

具体实施方式二：本实施方式是对实施方式一所述的连挂区车辆速度单元式自动控 制系统的进一步限定，本实施方式中，所述的控制模块包括以下单元：

车重分析单元：分析测重信号采集单元3发来的重量信息，得出经过车辆的重量等级 i，并在该单元运行结束之后启动速度判断单元，

其中，i为大于0且小于5的整数；

速度判断单元：根据车辆重量等级i和测速区传感器2发来的速度信息，判断当前车 速v是否小于对应等级的速度限值v_i，并在判断结果为是时启动送电控制信号发送单元， 在判断结果为否时启动速度判断单元，

其中，v₄、v₃、v₂及v₁均为预先设定好的数值，且v₁＝+∞；

送电控制信号发送单元：向执行电源单元5发送送电控制信号，并在该单元运行结束 之后启动轴数量判断单元；

轴数量判断单元：判断经过测速区传感器2的轴的数量n是否到达车辆经过测重区传 感器的轴的数量N，并在判断结果为是时启动断电控制信号发送单元，在判断结果为否时 启动轴数量判断单元；

断电控制信号发送单元：向执行电源单元5发送断电控制信号，并在该单元运行结束 之后启动轴数量清零单元；

轴数量清零单元：n＝0，N＝0，并在该单元运行结束之后启动车辆判断单元；

车辆判断单元：判断是否有车辆经过，并在判断结果为是时启动车重分析单元，在判 断结果为否时启动车辆判断单元。

本实施方式中，将车辆的重量分为四个等级，对每个等级分别设置与其对应的速度限 值，根据不同的重量等级进行不同控制。在实际使用时，可采用同样的原理，改变重量等 级的数量，以适用不同的使用环境。

具体实施方式三：本实施方式是对实施方式一所述的连挂区车辆速度单元式自动控 制系统的进一步限定，本实施方式中，所述的可控顶小顶群6采用TDJ-DS106型可控顶实 现。

可控顶使用TDJ-DS106型，这种可控顶在断电情况下处于解锁状态，可对车辆进行 制动。送电时，经车轮滚压，可处于锁闭状态；不送电情况下，经车轮滚压，可以保持立 起状态。TDJ-DS106可控顶型有如下优点：

1、制动能力强：在车轮压下该顶的过程中，与普通电动锁闭可控减速顶相比，该顶 空行程小、制动功增加15％以上，从而对溜放车辆产生较大的制动能力。此时滑动油缸初 被压下，车轮依然与钢轨接触，该顶比普通电动锁闭可控减速顶所增加的那部分制动功不 会影响车辆的安全溜放。

2、滑动油缸具有锁闭沟槽，可通过电控阀锁舌将其锁闭在壳体下方，使之对溜放车 辆不起减速作用。这种锁闭顶比真空吸下可控顶具有更稳定的锁闭效果。

3、TDJDS-106(C)电动锁闭可控顶采用DS-103A型电控阀，当电控阀不通电时，减速 顶滑动油缸处于非锁闭状态，可控减速顶作为普通减速顶使用。当电控阀通电时，通过电 磁力控制机械锁舌伸出锁紧，使滑动油缸锁在轨面以下，减速顶对溜放车辆不起减速作用。

4、另外还有机体强度高、整体导向好、高负荷性能、承载性能好等优点。

TDJ-DS106型可控顶的主要技术参数如表1所示。

表1 TDJ-DS106型可控顶的主要技术参数

具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的连 挂区车辆速度单元式自动控制系统的进一步限定，本实施方式中，所述的测重信号采集单 元3、信号处理及控制单元4和执行电源单元5均设置在线路两侧。

如图2所示，测重信号采集单元3设置在采集箱内，信号处理及控制单元4设置在控 制箱内，执行电源单元5设置在电源箱内，本实施方式所述的连挂区车辆速度单元式自动 控制系统，其功能高度集成化，安装于线路旁的若干箱盒内，且不侵入限界，并能实现全 部控制系统功能，可在任意位置安装，并独立起作用。

具体实施方式五：本实施方式是实施方式一所述的连挂区车辆速度单元式自动控制 系统的控制方法，该方法采用可控顶对车辆速度进行控制。该顶可根据控制机发送的信息 改变电控阀的状态。通过电控阀可使顶处于锁闭或工作(解锁)状态。

具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式是实施方式五所述的连挂 区车辆速度单元式自动控制系统的控制方法的进一步限定，本实施方式中，所述的控制方 法包括以下步骤：

车重分析步骤：分析测重信号采集单元3发来的重量信息，得出经过车辆的重量等级 i，并在该步骤结束之后执行速度判断步骤，

其中，i为大于0且小于5的整数；

速度判断步骤：根据车辆重量等级i和测速区传感器2发来的速度信息，判断当前车 速v是否小于对应等级的速度限值v_i，并在判断结果为是时执行送电控制信号发送步骤， 在判断结果为否时返回执行速度判断步骤，

其中，v₄、v₃、v₂及v₁均为预先设定好的数值，且v₁＝+∞；

送电控制信号发送步骤：向执行电源单元5发送送电控制信号，并在该步骤结束之后 执行轴数量判断步骤；

轴数量判断步骤：判断经过测速区传感器2的轴的数量n是否到达车辆经过测重区传 感器的轴的数量N，并在判断结果为是时执行断电控制信号发送步骤，在判断结果为否时 返回执行轴数量判断步骤；

断电控制信号发送步骤：向执行电源单元5发送断电控制信号，并在该步骤结束之后 执行轴数量清零步骤；

轴数量清零步骤：n＝0，N＝0，并在该步骤结束之后执行车辆判断步骤；

车辆判断步骤：判断是否有车辆经过，并在判断结果为是时执行车重分析步骤，在判 断结果为否时返回执行车辆判断步骤。

本实施方式中，对车辆重量的检测可通过测重区传感器1来实现，对通过车辆行驶速 度的检测可通过测速区传感器2来实现。如图3所示，有车辆经过时，首先检测车辆的重 量，确定车辆重量等级，按不同重量等级，对车辆采取不同的控制方式。

对于空车，即本系统主要针对的难行车，必须保证它的顺利通过，这时信号处理及控 制单元4向执行电源单元5发送送电控制信号，使执行电源单元5对可控顶送电，可控顶 处于锁闭状态。如果车辆到达前可控顶处于锁闭状态，那么可控顶群会始终处于锁闭状态， 不对车辆进行制动；如果车辆到达前可控顶处于立起状态，即解锁状态，那么由于可控顶 自身特征，经过空车第一轮滚压后，可控顶处于锁闭状态，直至所有车辆通过可控顶群。 车辆通过后，可控顶群仍然处于锁闭状态。

对于非空车，会根据其重量等级i，判断其当前车辆速度是否高于该重量等级对应的 速度限值v_i，当车辆速度高于此限值，则不对可控顶送电，可控顶处于解锁状态，可对车 辆进行制动。如果在车辆到来前可控顶之前处于锁闭状态，那么由于其自身特性，经过重 车第一轮滚压之后，可控顶能够解锁，此时可控顶对车辆的后续车轮做功，直至速度低于 v_i，此时给可控顶送电，使其处于锁闭状态，可控顶对车辆无制动功，直至所有车辆通过 可控顶群后断电。

本实施方式所述的连挂区车辆速度自动控制方法对不同重量不同速度的车辆采取不 同的溜放调速控制方式，不会造成车辆拥堵。将上述方法应用在连挂区，能够使车辆溜放 到最远，最终把经打靶区末端顶群的速度调整到允许速度，实现与前车安全连挂。

具体实施方式七：本实施方式是对实施方式六所述的连挂区车辆速度单元式自动控 制系统的控制方法的进一步限定，本实施方式中，所述的车重分析步骤的实现方法为：对 测重信号采集单元3发来的重量信息G进行判断，当G≥G₄时，i＝4，当G₄＞G≥G₃时， i＝3，当G₃＞G≥G₂时，i＝2，当G₂＞G≥G₁时，i＝1；当i＝1时，经过的车辆为空车，

其中，G₄＞G₃＞G₂＞G₁＞0，且G₄、G₃、G₂及G₁均为预先设定好的值。

本实施方式中，将测重区传感器1安装在减速器后。有车辆经过时，测重信号采集单 元3会采集并处理测重区传感器1的信号，然后将测得的重量信号G发送给信号处理及 控制单元4，信号处理及控制单元4根据该信号的大小来判断车辆的重量等级。

具体实施方式八：本实施方式是对实施方式六所述的连挂区车辆速度单元式自动控 制系统的控制方法的进一步限定，本实施方式中，所述的车辆判断步骤的实现方法为：判 断N是否大于0，当N>0时，有车辆经过，当N＝0时，没有车辆经过。

具体实施方式九：本实施方式是对实施方式六所述的连挂区车辆速度单元式自动控 制系统的控制方法的进一步限定，本实施方式中，所述的轴数量判断步骤中，n的初始值 为0，测速区传感器2每检测到一个轴，则n的值增加1；N的初始值为0，测重信号采集 单元3每检测到一个轴，则N的值增加1。

每辆车的轴的数量是确定的，根据轴的数量来检测经过的车的数量。当有车辆的轴经 过时，测重区传感器1和测速区传感器2均能进行记轴，测重区传感器1上每经过一个轴， N值便增加1，测速区传感器2上每经过一个轴，n值便增加1,当n＝N时，则认为所有 车辆都已通过，然后将n与N的值均清零，准备进行下一次控制。