无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统及方法，系统包括远程指挥调度平台（1）、设于打磨车一端的无人驾驶单元（2）、与该无人驾驶单元（2）依次连接的第一车体（3）和第二车体（4），设于第一车体（3）内的打磨车控制单元（6），设于第二车体（4）内的水射流控制单元（6），设于无人驾驶单元（2）内的车载控制平台（8），打磨车控制单元（8）和水射流控制单元（7）分别与车载控制平台（8）通讯连接，以及用于实现远程指挥调度平台（1）和车载控制平台（8）通讯连接的5G网络通讯单元（5）。本发明专利技术通过5G网络与远程指挥调度平台零时延通信，实现钢轨状态检测、恒低速走行、水射流打磨作业等全过程智能控制。程智能控制。程智能控制。

【技术实现步骤摘要】
无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统及方法


[0001]本专利技术属于水射流钢轨打磨装备
，更具体地，涉及一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统及方法。

技术介绍

[0002]我国高铁、城际、市域铁路以及城市轨道交通快速发展，运营里程达到巨大规模，在铁路提速的背景下，列车直接的承载基础设施
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钢轨，担负着巨大的运营压力，由于轮轨作用，钢轨在服役期间会产生波磨、裂纹、剥离、肥边等现象，给行车安全带来隐患。
[0003]目前，钢轨打磨主要依靠小型设备或大型养路机械借助砂轮对钢轨进行打磨修型，以降低钢轨的不利影响。而目前，高铁、城际、市域铁路维修作业时间一般在夜间，且一处维修机构需要负责多条线路的维修工作，任务量大，人员紧张，对工作人员的技术水品要求高，钢轨打磨过程中产生大量的灰尘对人体伤害大，钢轨强化作业过程精细，操作人员难以长时间高质高效的工作。为了解决上述问题，中国专利CN 111843857 A公开了一种轨道超高压磨料射流与纯水射流联合打磨装置及方法，包括行走单元、控制终端，以及安装在行走单元上的装置总成、磨料射流单元和纯水射流单元，所述装置总成包括水箱、由液压系统驱动的换向阀；所述磨料射流单元用于对轨道进行切削打磨，其包括通过管路依次连通的空气压缩机、磨料罐和第一喷嘴；所述纯水射流单元用于对钢轨进行表面喷射强化，其包括第二喷嘴；所述水箱的出口通过第一支管路与第一喷嘴连通，所述水箱的出口通过第二支管路与第二喷嘴连通，所述换向阀设于第一支管路上。
[0004]专利CN 111843857 A水射流打磨装置，将磨料射流与纯水射流联合起来，在保留钢轨硬化层的同时，提高了打磨质量。但水射流钢轨打磨车系统极其复杂，不仅包含打磨车自身的控制问题，而且还涉及水射流打磨系统如水射流控制、磨料控制等系列问题，如何实现钢轨打磨车的远程、安全、精确控制，实现钢轨智能打磨是亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统及方法，通过5G网络与远程指挥调度平台进行无线通信，可将大量的现场图像、速度、位置、钢轨状态、水射流水压等数据实时传输给远程指挥调度平台进行分析处理，用于作为控制决策指令下达的数据依据，保障远程控制的可靠性；可基于北斗/GPS进行双模式长距离定位，利用水射流打磨车自身的位置传感器实现地下环境中短距离的准确定位，保障作业区域的准确性；通过本专利技术可实现钢轨状态检测、恒低速走行、水射流打磨作业等全过程的远程智能控制。
[0006]为了实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统，包括远程指挥调度平台、设于打磨车一端的无人驾驶单元、与该无人驾驶单元依次连接的第一车体和第二车体，设于第一车体内的打磨车控制单元，设于第二车体内的水射流控制单元，设于无人驾驶单元内的车载控制平台，打磨车控制单元和水射流控
制单元分别与车载控制平台通讯连接，以及用于实现远程指挥调度平台和车载控制平台通讯连接的5G网络通讯单元；所述远程指挥调度平台将调度指令通过5G网络通讯单元传输至车载控制平台，所述车载控制平台根据指令控制打磨车控制单元启动打磨车各项设备沿轨道运动并实时检测轨道如现场图像、位置、钢轨状态，检测数据实时通过5G网络通讯单元传输至远程指挥调度平台，远程指挥调度平台对病害数据进行高速计算，分析轨道生锈、微裂纹、疲劳裂纹、波磨之类钢轨表面产生的病害情况，根据病害情况获得钢轨水射流打磨参数生成水射流打磨指令并实时回传至车载控制平台，所述车载控制平台控制水射流控制单元启动水射流各设备实现对钢轨的智能打磨。
[0007]进一步地，所述打磨车控制单元包括设于所述无人驾驶单元前端底部用于实时采集现场图像、位置、钢轨状态数据的检测/监测传感器控制模块。
[0008]进一步地，所述打磨车控制单元包括设于第一车体内的综合控制柜，以及与综合控制柜通信连接的发电机及蓄电池组控制柜、冷却系统控制柜及车载空调控制柜。
[0009]进一步地，所述水射流控制单元包括设于第二车体内的水射流控制柜，与所述水射流控制柜通信连接的增压泵控制板、真空泵控制及空压机控制板。
[0010]进一步地，所述水射流控制单元包括与所述水射流控制柜通信连接的磨料控制模块。
[0011]进一步地，所述水射流控制单元包括与所述水射流控制柜通信连接的水射流驱动臂控制模块。
[0012]进一步地，系统包括中继通讯单元，所述中继通讯单元包括设于第二车体内的中继通讯控制柜和无人机舱。
[0013]进一步地，所述中继通讯单元包括设于第二车体内的线缆卷盘、通讯线缆以及中继通讯无人机；所述中继通讯无人机与线缆相连，所述线缆缠绕线缆卷盘并分别与中继通讯控制柜和无无人机舱连接。
[0014]按照本专利技术另一个方面，提供一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制方法，包括如下步骤：步骤S1：将水射流钢轨打磨车布置于相应打磨轨道线路上，启动发电机及蓄电池组，为全车所有设备供电；步骤S2：远程指挥调度平台下达行走命令，划定水射流打磨车需打磨区域，若打磨车未到达打磨区域，则继续行驶，直至到达指定区域,到达指定区域；步骤S3：由远程调度平台下达作业命令，打磨车通过5G网络获得打磨指令后，启动摄像头、增压泵、真空泵等水射流打磨输入输出设备；步骤S4：实时检测轨道如现场图像、位置、钢轨状态，检测数据实时通过5G网络通讯单元传输至远程指挥调度平台，远程指挥调度平台对病害数据进行高速计算，分析轨道生锈、微裂纹、疲劳裂纹、波磨之类钢轨表面产生的病害情况，并将钢轨病害情况回传至车载控制平台进行分析识别，判断钢轨实时状态是否需要打磨；步骤S5：若不需要打磨，返回步骤S4；若需要打磨，则根据钢轨实时状态指定水射流设备姿态、水压以及打磨车行走速度等参数；通过速度、压力等传感器反馈水射流设备以
及车辆实时参数，与指定值进行对比，判断误差范围是否合理；步骤S6：若误差超出合理范围，调整控制量并返回步骤S5指定水射流设备姿态、水压以及打磨车行走速度等参数；若误差处于合理范围，则发动机停止工作，全车由蓄电池供电，车辆开始行驶以及开始打磨作业；步骤S7：通过图像分析钢轨打磨状态，并实时调整车速；水射流姿态、水压等以满足钢轨的打磨质量要求,制定区域打磨完毕后，如要继续前往其他区域进行打磨作业，则重复以上步骤。
[0015]进一步地，还包括：步骤S10：当无人水射流打磨车进入长大隧道后，无人水射流打磨车将中继通讯控制柜释放并滞留在隧道口，通讯方式由车载5G基站隧道外5G基站通讯，转换为中继通讯无人机与隧道外5G基站通讯；步骤S20：车辆通过线缆的电缆给中继通讯控制柜供能，通过线缆的通讯电缆与无人机通讯，中继通讯控制柜获得供能，并在隧道口悬停获得隧道外5G基站信号；步骤S70：当无人水射流打磨车完成长大隧道打磨并驶离隧道后，车载5G基站恢复与隧道外5G基站的通讯，此时无人水射流打磨车由隧道外5G基站通讯并控制，中继通讯控制柜取消悬停本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统，其特征在于，包括远程指挥调度平台（1）、设于打磨车一端的无人驾驶单元（2）、与该无人驾驶单元（2）依次连接的第一车体（3）和第二车体（4），设于第一车体（3）内的打磨车控制单元（6），设于第二车体（4）内的水射流控制单元（6），设于无人驾驶单元（2）内的车载控制平台（8），打磨车控制单元（8）和水射流控制单元（7）分别与车载控制平台（8）通讯连接，以及用于实现远程指挥调度平台（1）和车载控制平台（8）通讯连接的5G网络通讯单元（5）；所述远程指挥调度平台（1）将调度指令通过5G网络通讯单元（5）传输至车载控制平台（8），所述车载控制平台（8）根据指令控制打磨车控制单元（6）启动打磨车各项设备沿轨道运动并实时检测轨道如现场图像、位置、钢轨状态，检测数据实时通过5G网络通讯单元（5）传输至远程指挥调度平台（1），远程指挥调度平台（1）对病害数据进行高速计算，分析轨道生锈、微裂纹、疲劳裂纹、波磨之类钢轨表面产生的病害情况，根据病害情况获得钢轨水射流打磨参数生成水射流打磨指令并实时回传至车载控制平台（8），所述车载控制平台（8）控制水射流控制单元（7）启动水射流各设备实现对钢轨的智能打磨。2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统，其特征在于，所述打磨车控制单元（6）包括设于所述无人驾驶单元（2）前端底部用于实时采集现场图像、位置、钢轨状态数据的检测/监测传感器控制模块（65）。3.根据权利要求2所述的一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统，其特征在于，所述打磨车控制单元（6）包括设于第一车体内的综合控制柜（61），以及与综合控制柜（61）通信连接的发电机及蓄电池组控制柜（62）、冷却系统控制柜（63）及车载空调控制柜（64）。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统，其特征在于，所述水射流控制单元（7）包括设于第二车体（4）内的水射流控制柜（71），与所述水射流控制柜（71）通信连接的增压泵控制板（72）、真空泵控制（73）及空压机控制板（74）。5.根据权利要求4所述的一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统，其特征在于，所述水射流控制单元（7）包括与所述水射流控制柜（71）通信连接的磨料控制模块（76）。6.根据权利要求4所述的一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统，其特征在于，所述水射流控制单元（7）包括与所述水射流控制柜（71）通信连接的水射流驱动臂控制模块（75）。7.根据权利要求1
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3中任一项所述的一种无人驾驶水射流钢轨打磨车智能控制系统，其特征在于，系统包括中继通讯单元（9），所述中继通讯单元（9）包括设于第二车体（...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琨，王剑涛，张浩，光振雄，董云松，巫世晶，殷勤，邱绍峰，周明翔，李加祺，龙新平，陈平，刘辉，张俊岭，彭方进，李成洋，孟庆宇，李登，赵磊，李硕，杨柳，
申请(专利权)人：武汉大学沈阳奥拓福科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：