專利名稱：無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無縫線路鎖定 軌溫控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非接觸磁電式無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國高速、重載鐵路的大面積推廣，無縫線路乃至超長無縫線路被人們接受并得到實際應(yīng)用，是世界鐵路軌道結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。為了保證無縫線路軌道的使用壽命及確保行車安全，對于無縫線路技術(shù)的研究顯得越發(fā)重要。自然環(huán)境條件下的溫度變化會在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，影響無縫線路軌道的穩(wěn)定性。因此在鋪設(shè)無縫線路時，鋼軌溫度需要保持在鎖定軌溫條件下，保證鐵軌焊接時內(nèi)部處于零應(yīng)力狀態(tài)，以避免惡劣氣候條件下鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力對其產(chǎn)生的損害。由于我國的幅員遼闊，經(jīng)緯度跨越大，對于寒冷地區(qū)，一年內(nèi)有較長時間環(huán)境溫度低于鎖定軌溫 (25 30°C )，在此種情況下鋪設(shè)無縫線路軌道時若不進行鎖定軌溫的預(yù)處理，鋼軌在使用中會由于溫度變化過大而積蓄過量的溫度應(yīng)力，從而影響軌道壽命、危及行車安全，因此， 目前亟需研究一套新型可快速、均勻進行無縫線路軌道鎖定軌溫預(yù)處理的控制系統(tǒng)，以保證無縫線路軌道的鋪設(shè)質(zhì)量與效率。目前，歐美等發(fā)達國家通常采用溫度控制法進行無縫線路軌道鎖定軌溫的預(yù)處理，利用丙烷_ 丁烷混合氣體火焰加熱無縫線路軌道，該方法易于操作、工序簡單，但由于其屬于接觸式加熱，對鋼軌表面?zhèn)^大，且熱傳導(dǎo)方式易導(dǎo)致鋼軌內(nèi)部應(yīng)力不均，預(yù)處理效果不甚理想。我國目前主要采用拉伸機拉伸鋼軌以達到鎖定軌溫允許長度范圍的方法進行鎖定軌溫的預(yù)處理。拉伸法雖具有軌溫控制準確、受施工環(huán)境條件影響較小等特點；但其操作工序較為復(fù)雜、施工時間較長。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，以解決長期以來接觸式鎖定軌溫控制技術(shù)中鋼軌表面損害大、軌道內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻、操作復(fù)雜等問題。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，包括電磁感應(yīng)加熱裝置，安裝在行走控制系統(tǒng)上，用于對無縫線路鋼軌產(chǎn)生磁通，以加熱鋼軌；行走控制系統(tǒng)，活動設(shè)置在所述鋼軌上，用于控制所述電磁感應(yīng)加熱裝置沿所述鋼軌縱向的行走；傳輸系統(tǒng)，用于采集無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理過程中的各項參數(shù)并傳輸至上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以及將所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)出的控制信號對應(yīng)傳輸至所述電磁感應(yīng)加熱裝置和行走控制系統(tǒng)；上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于處理和分析經(jīng)所述傳輸系統(tǒng)傳入的所述各項參數(shù)，經(jīng)所述傳輸系統(tǒng)發(fā)出所述控制信號，并將處理過程的信息顯示給用戶。優(yōu)選地，所述電磁感應(yīng)加熱裝置包括靠近所述無縫線路鋼軌設(shè)置的軛鐵、繞設(shè)在所述軛鐵上并對所述無縫線路鋼軌產(chǎn)生交變磁通的若干組線圈、以及給所述線圈提供交變電流的變頻激勵電源。優(yōu)選地，所述軛鐵對稱地設(shè)置在所述鋼軌兩側(cè)。優(yōu)選地，所述若干組線圈對稱的分布在所述鋼軌兩側(cè)，所述線圈中同相的交變電流產(chǎn)生的交變磁通垂直于所述鋼軌。優(yōu)選地，所述若干組線圈為兩組線圈。優(yōu)選地，所述行走控制系統(tǒng)包括沿所述鋼軌移動的滾輪、受所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制以驅(qū)動所述滾輪轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機、以及用于支撐所述電磁感應(yīng)加熱裝置并隨滾輪的轉(zhuǎn)動而沿鋼軌縱向行走的支撐裝置。優(yōu)選地，所述傳輸系統(tǒng)為無線傳輸系統(tǒng)，包括傳感器模塊、處理器模塊、無線收發(fā)模塊和能量供應(yīng)模塊，其中所述傳感器模塊用于采集鋼軌的溫度場分布數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鎏幚砥髂K；所述處理器模塊用于將所述傳感器模塊傳輸來的數(shù)據(jù)處理后輸送到所述無線收發(fā)模塊，以及將所述無線收發(fā)模塊接收的控制信號對應(yīng)輸送到所述電磁感應(yīng)加熱裝置和行走控制系統(tǒng)；所述無線收發(fā)模塊用于實現(xiàn)所述處理器模塊與所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間的無線數(shù)據(jù)傳輸；所述能量供應(yīng)模塊用于對應(yīng)地向所述傳感器模塊、處理器模塊以及無線收發(fā)模塊提供能量。優(yōu)選地，所述無線傳輸系統(tǒng)為Zigbee無線傳輸系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括核心微處理器、顯示設(shè)備及I/O設(shè)備，其中所述核心微處理器用于處理和分析經(jīng)所述傳輸系統(tǒng)傳入的所述各項參數(shù)，并向所述傳輸系統(tǒng)發(fā)出所述控制信號；所述顯示設(shè)備用于將處理過程的信息顯示給用戶；所述I/O設(shè)備用于供用戶輸入指令以及將處理后的參數(shù)輸出保存。(三)有益效果本發(fā)明提出了一種無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，采用非接觸式電磁感應(yīng)加熱方式，有效降低了在無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理過程中對軌道表面的損害，有效降低預(yù)處理過程的操作難度、提高無縫線路鋪設(shè)作業(yè)的工作效率；被加熱鋼軌通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生的渦流損耗作為熱源對自身進行加熱，其熱傳遞更加高效均勻，從而保證了無縫線路預(yù)處理的時效性和可靠性；并且在線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計上利用橫向磁通電磁感應(yīng)理論，使感應(yīng)渦流平行于鋼軌表面，有效減少感應(yīng)加熱過程中的無功功率損耗，提高工作熱效率。


圖1 為本發(fā)明實施例所述無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例所述電磁感應(yīng)加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例所述傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1 電磁感應(yīng)加熱裝置；2 行走控制系統(tǒng)；3 傳輸系統(tǒng)；4 上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；5 鋼軌；11 軛鐵；12 線圈；13 變頻激勵電源；21 滾輪；22 支撐裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明如下。圖1為本發(fā)明實施例所述無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，包括電磁感應(yīng)加熱裝置1、行走控制系統(tǒng)2、傳輸系統(tǒng)3和上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4。其中所述電磁感應(yīng)加熱裝置1和所述傳輸系統(tǒng)3的主體安裝在行走控制系統(tǒng)2上；所述行走控制系統(tǒng)2活動設(shè)置在無縫線路鋼軌5上。電磁感應(yīng)加熱裝置1用于對所述鋼軌5產(chǎn)生磁通以加熱鋼軌5，確保鋼軌鋪設(shè)時達到鎖定軌溫范圍；所述傳輸系統(tǒng)3用于采集各項參數(shù)，例如鋼軌5的溫度參數(shù)并將其傳輸給所述上位機處理系統(tǒng)4，所述上位機處理系統(tǒng)4用于接收傳輸系統(tǒng)3發(fā)送來的數(shù)據(jù)并進行處理分析，然后通過傳輸系統(tǒng)3對電磁感應(yīng)加熱裝置1和行走控制系統(tǒng)2發(fā)送控制信號，以及將處理過程的信息顯示給用戶。例如所述上位機處理系統(tǒng)4對參數(shù)處理分析后認為被處理部分的鋼軌5達到設(shè)定的溫度之后，通過傳輸系統(tǒng)3向所述行走控制系統(tǒng)2發(fā)送控制信號，所述行走控制系統(tǒng)2接收到信號之后朝向未處理部分鋼軌5行走，使得所述電磁感應(yīng)加熱裝置1緊接著對未處理部分的鋼軌5段進行加熱。圖2為本發(fā)明實施例所述電磁感應(yīng)加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述電磁感應(yīng)加熱裝置1包括對稱地設(shè)置在所述鋼軌5兩側(cè)的軛鐵11、繞設(shè)在所述軛鐵11上并對所述無縫線路鋼軌5產(chǎn)生交變磁通的兩組線圈12、以及給所述線圈提供交變電流的變頻激勵電源13，其中所述兩組線圈12對稱設(shè)置在所述鋼軌5兩側(cè)，所述兩組線圈12中同相的交變電流產(chǎn)生的交變磁通(橫向磁通)垂直于所述鋼軌5，使得感應(yīng)出的渦流平行于鋼軌 5，進而使得在鋼軌截面上的渦流并不存在相互抵消的問題，由此可有效降低工作頻率(如本實施例中工作頻率為50 600Hz)，進而實現(xiàn)減少無功功率損耗、節(jié)能降耗的目的；另外， 由于線圈12設(shè)置在鋼軌5的兩側(cè)而非繞設(shè)在鋼軌5外周，使得電磁感應(yīng)加熱裝置的放置靈活，為本系統(tǒng)在無縫線路預(yù)處理作業(yè)中提供了便利。由圖1可以看出，本實施例行走控制系統(tǒng)2包括滾輪21、支撐裝置22以及驅(qū)動電機(未示出)，在本實施例中，所述變頻激勵電源13固定于所述支撐裝置22上；所述軛鐵 11和線圈12固定懸置于所述支撐裝置22下方并位于所述鋼軌2兩側(cè)；所述滾輪21可轉(zhuǎn)動地與所述支撐裝置22連接并位于所述鋼軌5上，滾輪21的軸向與所述鋼軌5的走向垂直，所述驅(qū)動電機在上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4的控制下驅(qū)動所述滾輪21轉(zhuǎn)動，使得所述支撐裝置22帶著電磁感應(yīng)加熱裝置1沿著鋼軌5行走，完成預(yù)處理系統(tǒng)的行走控制任務(wù)，保證本發(fā)明在軌道鋪設(shè)預(yù)處理過程中的連續(xù)作業(yè)。圖3為本發(fā)明具體實施例傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的傳輸系統(tǒng)采用 Zigbee技術(shù)實現(xiàn)，當然，本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)也可以使用其它合適的傳輸系統(tǒng)代替。如圖3所示，所述Zigbee無線傳輸系統(tǒng)包括傳感器模塊、處理器模塊、支持Zigbee協(xié)議的無線收發(fā)模塊和能量供應(yīng)模塊。本實施例中，所述傳感器模塊和處理器模塊設(shè)置在圖1中所述行走控制系統(tǒng)2的支撐裝置22上所述變頻激勵電源13所在的位置。本實施例中所述傳感器模塊包括傳感器、信號調(diào)理單元和A/D轉(zhuǎn)換器，所述傳感器采集處理過程中的對應(yīng)參數(shù)，如溫度傳感器采集鋼軌的溫度場分布數(shù)據(jù)，根據(jù)需要，本發(fā)明的傳感器還可以包括位置傳感器等。本實施例中的處理器模塊包括微處理器和存儲器，所述微處理器可以采用LM3S8962對傳感器模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)進行發(fā)送前的處理，需要時數(shù)據(jù)被發(fā)送到所述存儲器中保存。所述無線收發(fā)模塊包括Zgibee網(wǎng)絡(luò)和Zigbee收發(fā)器。所述能量供應(yīng)模塊用于利用自身電源或者對外部輸入的電源進行轉(zhuǎn)換，如通過一 AC-DC轉(zhuǎn)換器進行AC-DC轉(zhuǎn)換后向所述傳感器模塊、處理器模塊以及無線收發(fā)模塊提供能量，在本實施例中，所述能量供應(yīng)模塊與所述電磁感應(yīng)加熱裝置1共用所述變頻激勵電源13。所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4包括核心微處理器、顯示設(shè)備及I/O設(shè)備，其中所述核心微處理器用于處理和分析經(jīng)所述傳輸系統(tǒng)傳入的所述各項參數(shù)，并向所述傳輸系統(tǒng)發(fā)出所述控制信號；所述顯示設(shè)備用于將處理過程的信息顯示給用戶，所述顯示設(shè)備的一個實例為液晶顯示器；所述I/O設(shè)備用于供用戶輸入指令以及將處理后的參數(shù)輸出保存。無縫線路鎖定軌溫作業(yè)過程中的各項參數(shù)通過傳感器模塊采集并經(jīng)過Zigbee無線收發(fā)模塊上傳到所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1，并實時顯示于如液晶顯示屏的顯示設(shè)備上，保證操作人員能夠快速獲取預(yù)處理過程的相關(guān)信息，以及及時完成相應(yīng)的操作。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括電磁感應(yīng)加熱裝置(1)，安裝在行走控制系統(tǒng)(2)上，用于對無縫線路鋼軌(5)產(chǎn)生磁通，以加熱鋼軌(5)；行走控制系統(tǒng)O)，活動設(shè)置在所述鋼軌( 上，用于控制所述電磁感應(yīng)加熱裝置(1) 沿所述鋼軌(5)縱向的行走；傳輸系統(tǒng)(3)，用于采集無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理過程中的各項參數(shù)并傳輸至上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)G)，以及將所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)發(fā)出的控制信號對應(yīng)傳輸至所述電磁感應(yīng)加熱裝置(1)和行走控制系統(tǒng)O)；上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)G)，用于處理和分析經(jīng)所述傳輸系統(tǒng)C3)傳入的所述各項參數(shù)， 經(jīng)所述傳輸系統(tǒng)(3)發(fā)出所述控制信號，并將處理過程的信息顯示給用戶。
2.如權(quán)利要求1所述的無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁感應(yīng)加熱裝置(1)包括靠近所述無縫線路鋼軌( 設(shè)置的軛鐵(11)、繞設(shè)在所述軛鐵(11)上并對所述無縫線路鋼軌(5)產(chǎn)生交變磁通的若干組線圈、以及給所述線圈提供交變電流的變頻激勵電源(13)。
3.如權(quán)利要求2所述的無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述軛鐵(11)對稱地設(shè)置在所述鋼軌( 兩側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述若干組線圈對稱的分布在所述鋼軌(5)兩側(cè)，所述線圈(12)中同相的交變電流產(chǎn)生的交變磁通垂直于所述鋼軌(5)。
5.如權(quán)利要求4所述的無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述若干組線圈 (12)為兩組線圈(12)。
6.如權(quán)利要求1所述的無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述行走控制系統(tǒng)( 包括沿所述鋼軌( 移動的滾輪(21)、受所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)控制以驅(qū)動所述滾輪轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機、以及用于支撐所述電磁感應(yīng)加熱裝置(1)并隨滾輪的轉(zhuǎn)動而沿鋼軌( 縱向行走的支撐裝置02)。
7.如權(quán)利要求1所述的無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸系統(tǒng)(3) 為無線傳輸系統(tǒng)，包括傳感器模塊、處理器模塊、無線收發(fā)模塊和能量供應(yīng)模塊，其中所述傳感器模塊用于采集鋼軌(5)的溫度場分布數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鎏幚砥髂K；所述處理器模塊用于將所述傳感器模塊傳輸來的數(shù)據(jù)處理后輸送到所述無線收發(fā)模塊，以及將所述無線收發(fā)模塊接收的控制信號對應(yīng)輸送到所述電磁感應(yīng)加熱裝置(1)和行走控制系統(tǒng)O)；所述無線收發(fā)模塊用于實現(xiàn)所述處理器模塊與所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)之間的無線數(shù)據(jù)傳輸；所述能量供應(yīng)模塊用于對應(yīng)地向所述傳感器模塊、處理器模塊以及無線收發(fā)模塊提供能量°
8.如權(quán)利要求7所述的無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳輸系統(tǒng)為Zigbee無線傳輸系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1所述的無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)包括核心微處理器、顯示設(shè)備及I/O設(shè)備，其中所述核心微處理器用于處理和分析經(jīng)所述傳輸系統(tǒng)C3)傳入的所述各項參數(shù)，并向所述傳輸系統(tǒng)C3)發(fā)出所述控制信號；所述顯示設(shè)備用于將處理過程的信息顯示給用戶；所述I/O設(shè)備用于供用戶輸入指令以及將處理后的參數(shù)輸出保存。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理系統(tǒng)，包括電磁感應(yīng)加熱裝置，安裝在行走控制系統(tǒng)上，用于對無縫線路鋼軌產(chǎn)生磁通；行走控制系統(tǒng)，活動設(shè)置在所述鋼軌上，用于控制所述電磁感應(yīng)加熱裝置沿所述鋼軌縱向的行走；傳輸系統(tǒng)，用于采集無縫線路鎖定軌溫預(yù)處理過程中的各項參數(shù)并傳輸至上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以及將所述上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)出的控制信號對應(yīng)傳輸至所述電磁感應(yīng)加熱裝置和行走控制系統(tǒng)；上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于處理和分析經(jīng)所述傳輸系統(tǒng)傳入的所述各項參數(shù)，經(jīng)所述傳輸系統(tǒng)發(fā)出所述控制信號，并將處理過程的信息顯示給用戶。本發(fā)明有效降低了在預(yù)處理過程中對軌道表面的損害，提高無縫線路鋪設(shè)作業(yè)的工作效率。
文檔編號E01B31/18GK102296501SQ201110162790
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者王書茂, 王培儒, 王志國, 王新 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學