火车移动采样机同步摔制技术

李朋

火车移动采样同步控制技术是火车移动采样机的重要技术之一，笔者试图以同步移动采样机电控系统的整体设计、同步追踪关键技术、控制软件设计等方面作为研究角度，对火车移动采样机进行研究，重点对主动追踪、被动补偿、采样过程保护、同步追踪关键设备等技术进行研究，分析当前现状，寻求其中问题，给出合理修整建议。

通常情况下，我国最早的火车移动采样机只能以被动补偿的方式进行采样，虽然可以满足一些工作的需求，也替代了手工采样，确实提升了工作的效率，但整体来看，该方式还是存在着很多的问题，尤其是其补偿方式采样会使得采样器逐渐地倾斜，进而插入到储煤中，严重地影响实际的工作效率，也会造成采样深度不足以及采样点的越界位移的问题，进而影响整体的样品代表性。采样设备的不配套以及专用设备的缺失是目前影响采样工作机械化的主要制约因素。笔者所在的单位火车上有采样机两台，采样轨道达到了六十米，具体的型号为XR-QCYl50门市采样机直插铲筒式。文章结合实际的工作和业界理论的发展，以单位火车实际情况为例，笔者展开了相关分析。

同步移动采样机控制系统的整体设计

火车同步移动采样机的控制系统主要包括专用的伺服控制系统、测速的传感器及测速的雷达、以及其他的相关硬件、样点布置软件和同步追踪软件。对于其整体运转而言，同步追踪是其是具体的实现。在具体的过程中，首先要对其速度以及方向等指标进行输入的控制，再对采样点进行计算，同时在这个环节也要控制好伺服器的速度控制；控制系统根据车厢所运行的速度自动布置采样点，实时地对相关数据进行控制和调整，比如速度以及方向等指标；达到了与采样期间列车同步随动的状态，就基本满足相关业务的需求。

结合技术的角度来看，笔者所在单位的火车控制系统主要的中心部件是PLC的设施，与之相互联系的部件包括PC操作台、实际操作台、采样头、小行车、闸门控制指令输出、伺服电机、同步追踪系统、以及相关数据的记录和控制器。下文将结合这些内容展开分析。

控制系统的性能要求。在控制系统的之中，需要有UPS电源保证其真实的电力供应，对于电源的要求，要保证其十分钟之内断电不影响整体的数据处理及报警信号的有效输出，特别是装车站故障連锁信号不会失效，否则将会造成很多的问题。笔者所在单位的火车控制电源按实际的负荷分级可以分为具体的A类PLC、PC操作站和连锁信号用电源；B类故障报警设施、测速雷达及声纳探测器电源；c类包括单体设备控制、失速开关等电源。控制系统必须有危险保护控制的措施，如果出现任何问题应当能够立刻做出实际控制。

笔者所在单位的火车移动采样还具有以下的功能：首先，它结合了左右两侧的双伺服电机驱动方案，非常有利于整体的传动系统布置；它还可以自动的获取火车的速度方向进而可逐步的建立起十八点循环采样点位置和随动速度，辅助相关人员展开具体分析；可实现全断面的采样或分层采样，可为科研项目积累大量可靠的数据；可自动识别空车、K型车以及高位车厢；对于单体设备可以执行手动控制；具备了整体的软限位、装车站信号连锁保护功能；可以实时监测单体设备的运转状态、采样进程、归档不同没种类的采样信息和对于故障的报警等。

控制系统的主要参数。笔者所在单位的火车控制系统的主要参数包括以下几项，在总负荷方面大致为30kw，在行走速度方面为0.01-1.5米每秒，在同步精度方面大致为±1毫米，在响应时间方面的数据大致为小于10毫秒，在最小采样循环周期方面则为小于40秒，在防护等级方面则为防尘防水的IP65级。整体的性能数据指标比较的高端，可以满足日常的各项业务需求。

同步追踪关键技术

伺服同步控制系统的整体作用就是保持火车整体的两个轮能够同步地运行以及处理数据，且可以随着车厢的主体共同地移动，进而避免其在具体的行进过程中出现各类的偏移。其中的采用位置、速度控制等技术，可以辅助整体实时的绘制出各类别的数据曲线和图表，在四象限的工作区域内驱动实际的交流伺服电机，进而保证其加速、制动、翻转、瞬时调解等工作等都能满足需求。伺服同步控制其必须有足够的精度，尤其是在相应火车速度和实际的方向变化方面，否则将会造成指挥错误。

主动追踪。接触式速度传感器或者测速雷达在输入的时候，瞬间的速度可以很高，且对于其速度和方向的对应来说也需要精确的计算点，以及基础参数做依据；分析系统结合数据的处理分析，可以自动的生成采样机的绝对位置、采样机与车厢的相对位置，以及各类所需的速度方向等关键的指标，结合国家标准GB/T19494-2004的相关要求对其格式进行处理。在具体的采样实际操作中，控制系统要实时的调整左右两侧的伺服电机，保证其速度和方向的正确性和可操作性。

笔者所在的单位火车对主动追踪性能的要求包括以下几项。首先是对于其同步设计精度要求为±1毫米，在具体的过程中不可出现任何地采样器倾斜或者踩空现象；在采样机实际位置的数据控制方面，偏差不可以超过5厘米，且必须要避免对样品的实际扰动和影响的；在速度补偿旋钮，要结合具体人工修正的方式，对于不利于火车设施行驶的地段进行修正。这些要求都是非常具体的，对于火车移动采样机同步控制而言非常关键。

被动补偿。所谓被动补偿，主要是为了防止同步偏差的出现而采取的一个措施。如果在行驶的过程中确实需要因为速度偏差而导致采样机与车辆发生未知偏移，此时必须需要调整的，该措施实际的效果就会得到体现。螺旋采样器倾斜或者采空也会造成同样的问题。在采样头煤体停止时间过长的时候，采样器会发生各类的倾斜、进而激活保护的程序，这时需要结合具体被动补偿技术来做出适度的调整。

笔者结合实际的工作来看，从生产效率角度入手，被动补偿必须要考虑到实际的平衡，尤其是对于平衡质量的考虑。在火车底部有支撑框架，在其上需要放置着平衡质量块和硅片台宏微驱动，在其之间则采用气体浮动支撑方式，被动补偿系统则被安放在了支撑框架和其气体浮动支撑装置的中间，保证其整体的效用。对于火车的被动补偿而言，平衡质量系统是双工件台系统中承上启下的一部分，是位于支撑框架与硅片台宏驱动系统之间的部分，对于整体的控制有着重要的影响作用。在实际建设过程中必须对于相关的设施赋予足够的重视，保证整体运行的稳定性和持久性。

采样过程保护。所谓采样过程保护，指的是结合火车移动采样机同步控制而开展的过程保护活动，在发生采样机靠近限位点或采样器严重倾斜的情况时，就会立刻启动时机的连锁保护程序，使其避免停车的因运动而产生太多的位移，进而出现危险情况发生。在实际的采样机发生打滑而冲出了限位点的时候，最终起到保护的作用。手动泵也是其中重要的保护措施。具体的保护过程相对较为具体，都是结合各类可能出现的情况而设计的。整体的保护对于火车移动采样机同步控制是非常关键的，需要相关人员提起足够的重视。

同步追踪关键设备。同步追踪指的是装车站以实际的速度变化时，根据不同的需求侧出各类的实际数据项，进而保证采样机与设计的速度、方向同等运行，如果采取固定的速度运行则不需要对同步追踪关键设备进行追踪。速度信号源整体包括装车站的调整速度反馈信号、直接测量速度传感器信号、低速测速雷达信号等。

装车站调整速度反馈信号：装车站调整速度反馈信号不可以随时反应车厢之间的间隙、列车运行及相关情况关键的数据，如果对于各类数据的监测变得缓慢，则会严重的影响整体的进展。所以必须提高对预装车站调整速度反馈信号传递的性能。

低速测速雷达：该设备多使用波多普勒效应，来具体的对相关的指标测量。笔者所在单位的火车采用的是配套研制的8毫米测速雷达默契工作频率达到了39.65±0.3GHz，作用距离大致是3米至10米，测速的精度可以达到0.01千米每小时，而输出的信号在4Ma至20Ma之间。

直接测量速度传感器：接触时速度传感器是火车同步移动采样机是重要的速度、方向控制单元，具体包括壳体、线的速度识别单位和脉冲控制单位等。其中的摩擦耦合系数包括因摩擦耦合而导致速度偏差。而传感器线的速度转换成电脉冲信号传递到十几单元，对于运动方向和目标的测试也需要预置出口才可以实现。除了硬件方面的设置之外，在实际工作中还必须结合实际的需求，大力开展各类的软件技术研究，包括对于十八点位置计算首次随机的研究、对于位置合适的研究、对于同步追踪控制块的研究等。

火车移动采样机同步控制对于火车的运行而言意义重大，相关工作人员应当结合工作中出现的实际情况，对其中存在的问题进行认真的分析，得出相关的结论，促进火车移动采样机同步控制技术的发展。