捣固车计算机自动引导一体化控制系统关键技术研究

In order to fulfill the need to improve the automation level of our nation's large railway maintenance machinery, the need to optimize railway operation processes, and the significant demand to improve railway operation efficiency, aimed to address the problems that arise when designing and optimizing the control system of railway tamping machine's automatic guidance system, this project applies intelligent control theory to the control strategies and operation control methods of the integrated control system of the tamping machine's automatic guidance system, which includes the architecture of railway tamping machine's integrated control system, control strategies, and operation control methods, etc. This project uses data and knowledge fusion methods to build real-time intelligent operation optimization model and related methods for railway tamping machine's automatic guidance system. This project will do further research on the architecture and design process of real-time operation optimization of integrated control system of railway tamping machine's automatic guidance system. This project will develop novel data and knowledge based models and methods for real-time intelligent operation optimization theory and propose methods for fault prediction, safety operation and maintenance of railway tamping machines. Aimed to address typical automatic guidance processes of railway tamping machines and using the advantages of cross-discipline research, this project proposes a novel theory model for automatic guidance integrated control system of railway tamping machines, which provides new ideas and theory foundation for further research and field application of railway tamping machine's automatic guidance system.

本课题从提高我国铁路大型养护机械综合自动化水平、实现铁路作业过程优化、提高铁路运营效率的重大需求出发，针对捣固车自动引导系统控制与优化，从中提出亟待解决的问题，课题采用智能控制理论研究捣固车自动引导一体化控制系统整体控制策略和运行控制方法，包括捣固车一体化控制系统的体系结构、控制策略以及运行控制方法等。采用数据和知识融合方法，建立基于数据和知识的捣固车自动引导系统的实时智能运行优化模型和方法。进一步对捣固车自动引导一体化控制系统的实时运行优化体系结构及设计方法进行研究；深入探讨基于数据和知识的实时智能运行优化理论模型和方法，提出捣固车故障预报与安全运行维护理论模型与方法。项目以捣固车典型自动引导过程入手，结合交叉学科的优势，提出新的捣固车计算机自动引导一体化控制系统的理论模型，为捣固车计算机自动引导系统的进一步研究与应用提供新思路和理论依据。

铁路轨道经过一段时间的使用以后，由于多种因素的影响会导致铁路线路的几何形状发生改变，这将严重影响铁路运输的速度和安全，必须对其进行维护与修正。为提高我国铁路大型养护机械综合自动化水平、实现铁路作业过程优化、提高铁路运营效率的重大需求出发，针对捣固车自动引导一体化控制和优化。采用智能控制理论研究捣固车自动引导一体化控制系统控制策略和运行控制方法。包括捣固车一体化控制系统的体系结构、控制策略以及运行控制方法等。采用数据和知识融合方法，建立基于数据和知识的捣固车自动引导系统的实时智能运行优化模型和方法。进一步对捣固车自动引导一体化控制系统的实时运行优化体系结构及设计方法进行研究。自动引导控制系统是捣固车研发的核心技术，也是阻碍国内捣固车发展的主要瓶颈，本课题在充分掌握捣固车轨道参数自动引导一体化控制系统相关理论的基础上，深入研究了捣固车自动引导控制系统的关键理论，创建了适合我国各种铁路线路线型作业参数计算的数学模型。根据数学模型优化改进了捣固车的测量与控制系统，实现了控制系统的模块化。深入研究了捣固车智能故障诊断的理论方法。完成了捣固车所需的作业参数的计算；优化了自动引导控制系统的数据与作业控制单元进行数据交换的方法，实现了作业数据的实时传输。完成了自主知识产权的自动引导控制系统软件系统的开发并成功实现了在0832捣固车的车载试验。通过与国外系统在实验路段的作业对比，试验结果表明计算模型和优化后的控制系统从性能核技术指标上全部达到了国外同类产品的技术指标。从不同的角度对自动引导控制系统的功能进行了验证，获得了较好的效果，从而完成了捣固车自动引导一体化控制系统的总体设计，为捣固车计算机自动引导系统的进一步研究与应用提供新思路和理论依据。