本发明公开了一种钢轨打磨试验系统及方法，系统包括：滑台、滑轨、钢轨、传动电机、滑轮、传送装置和龙门架。打磨小车通过龙门架悬挂在滑台的上方，钢轨固定在滑轨的上部，滑台上设置有可供滑轨往复自由移动的滑槽，滑槽的长度大于滑轨的长度。在滑台沿打磨小车作业方向的两端分别设置有传动电机和滑轮，滑轨或钢轨的两端与传送装置相连。当进行钢轨打磨试验时，打磨小车通过龙门架固定并下压在钢轨的上方，传动电机运行，滑轨在传送装置的牵引下沿滑槽往复自由移动，打磨小车的打磨磨头下放以进行钢轨打磨试验。本发明能够克服现有钢轨打磨试验方式存在的建设和使用成本高，难以实际应用的技术问题，具占地面积小、投资成本低、应用方便等优点。
1.一种钢轨打磨试验系统，用于对打磨小车（9）进行钢轨打磨试验，其特征在于，包括：
滑台（1）、滑轨（3）、钢轨（4）、传动电机（5）、滑轮（6）、传送装置（7）和龙门架（11）；所述打磨小车（9）通过所述龙门架（11）悬挂在所述滑台（1）的上方，所述钢轨（4）固定在所述滑轨（3）的上部，所述滑台（1）上沿所述打磨小车（9）的作业方向设置有可供所述滑轨（3）往复自由移动的滑槽（2），所述滑槽（2）的长度大于所述滑轨（3）的长度；在所述滑台（1）沿所述打磨小车（9）作业方向的一端设置有传动电机（5），另一端设置有滑轮（6），所述滑轨（3）或钢轨（4）的两端与所述传送装置（7）相连，所述传动电机（5）通过所述滑轮（6）带动所述传送装置（7）；当进行钢轨打磨试验时，所述打磨小车（9）通过所述龙门架（11）固定并下压在所述钢轨（4）的上方，所述传动电机（5）运行，所述滑轨（3）在所述传送装置（7）的牵引下沿所述滑槽（2）的长度方向往复自由移动，所述打磨小车（9）的打磨磨头（10）下放以进行钢轨打磨试验。
2.根据权利要求1所述的钢轨打磨试验系统，其特征在于：所述钢轨打磨试验系统还包括控制系统（16），所述控制系统（16）通过速度传感器采集所述传动电机（5）的运行速度信号，并通过变频器（17）调节输出至所述传动电机（5）的电源，以改变所述传动电机（5）的运行速度；当所述钢轨（4）运行至匀速区段时，所述打磨小车（9）的打磨磨头（10）下放以进行钢轨打磨试验。
3.根据权利要求2所述的钢轨打磨试验系统，其特征在于：在所述滑台（1）的两端与所述滑轨（3）端部对应的位置设置有位置检测装置（8），当所述位置检测装置（8）检测到所述钢轨（4）运动至所述滑槽（2）两端的极限位置时，所述传动电机（5）自动减速运行并对所述滑轨（3）进行换向牵引。
4.根据权利要求3所述的钢轨打磨试验系统，其特征在于：当所述钢轨（4）运动至所述滑槽（2）两端的极限位置并停止以进行换向运行时，所述打磨磨头（10）提起，以防止对所述钢轨（4）的过度打磨。
5.根据权利要求2、3或4任一项所述的钢轨打磨试验系统，其特征在于：所述打磨小车（9）通过液压油缸（12）与所述龙门架（11）固定，所述控制系统（16）通过液压泵（15）控制所述液压油缸（12），以实现所述打磨小车（9）的提升和下放。
6.根据权利要求5所述的钢轨打磨试验系统，其特征在于：所述打磨小车（9）沿作业方向的两端均通过液压油缸（12）与所述龙门架（11）固定，所述液压油缸（12）进一步通过牵引杆（14）与所述打磨小车（9）相连，所述牵引杆（14）用于防止所述打磨小车（9）因受到所述钢轨（4）的作用力而发生晃动。
7.一种钢轨打磨试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
A）通过龙门架（11）将打磨小车（9）悬挂在滑台（1）的上方；
B）将钢轨（4）固定在滑轨（3）的上部，并将所述滑轨（3）设置在所述滑台（1）的滑槽（2）中，所述滑槽（2）沿所述打磨小车（9）的作业方向设置；
C）在所述滑台（1）沿所述打磨小车（9）作业方向的一端设置传动电机（5），另一端设置有滑轮（6），在所述滑轨（3）或钢轨（4）的两端连接传送装置（7），所述传动电机（5）通过所述滑轮（6）带动所述传送装置（7）运行；
D）当进行钢轨打磨试验时，所述打磨小车（9）通过所述龙门架（11）固定并下压在所述钢轨（4）的上方，所述传动电机（5）带动所述传送装置（7）运行，所述滑轨（3）在所述传送装置（7）的牵引下沿所述滑槽（2）的长度方向往复自由移动，所述打磨小车（9）的打磨磨头（10）下放以进行钢轨打磨试验。
8.根据权利要求7所述的钢轨打磨试验方法，其特征在于：在所述步骤D）中，控制系统（16）通过速度传感器采集所述传动电机（5）的运行速度信号，并通过变频器（17）调节输出至所述传动电机（5）的电源，以改变所述传动电机（5）的运行速度；当所述钢轨（4）运行至匀速区段时，所述打磨小车（9）的打磨磨头（10）下放以进行钢轨打磨试验。
9.根据权利要求7或8所述的钢轨打磨试验方法，其特征在于：在所述步骤D）中，当设置于所述滑台（1）沿所述打磨小车（9）作业方向两端的位置检测装置（8）检测到所述钢轨（4）运动所述滑槽（2）两端的极限位置时，所述传动电机（5）自动减速运行并对所述滑轨（3）进行换向牵引。
10.根据权利要求9所述的钢轨打磨试验方法，其特征在于：在所述步骤D）中，当所述钢轨（4）运动至所述滑槽（2）两端的极限位置并停止以进行换向运行时，所述打磨磨头（10）提起，以防止对所述钢轨（4）的过度打磨。
一种钢轨打磨试验系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及铁路工程机械领域，尤其是涉及一种应用于钢轨打磨车的打磨试验系统及方法。
背景技术
[0002] 随着列车重载化，以及运行速度的不断提高，钢轨的使用频次升高、压力承受增大，从而极易导致钢轨产生波磨、肥边、裂纹等病害。钢轨病害的产生不但使列车运行时的振动和噪音增加，甚至会使钢轨发生横向波动振荡，从而产生蛇形运动。这不但影响了乘坐的舒适性，降低了列车走行部件和钢轨的使用寿命，也带来了严重的安全隐患。钢轨打磨作为铁路工程领域中的一种常规作业方式，不但可以消除钢轨病害、修正钢轨轮廓、改善轮轨接触关系，还能减少钢轨的接触应力和磨耗，提高列车运行的舒适性，有效延长钢轨的使用寿命。因此，钢轨打磨已经成为现代轨道交通钢轨维护的重要作业方式。
[0003] 上世纪90年代铁路部门从国外引进数种型号的钢轨打磨列车，其核心控制系统全部为进口。为了降低打磨车采购及使用维护成本，国家铁路部门倡导实现打磨车的国产化，但如何对打磨的控制算法和打磨效果进行试验验证是国产化打磨控制系统的一个技术难题。目前，国内普遍采用的主要做法是在钢轨打磨控制系统安装好后，通过动力车牵引打磨装置在钢轨上进行打磨测试。这种方法需要较长的钢轨线路，以及动力机车牵引进行配合，投资及试验成本都比较高。现有的钢轨打磨试验方法要求必须采用铁路线路和牵引动力装置，这在一般的研发企业是很难实现的，如若进行投资，则需要极高的建设和使用成本，即使是采用租赁方式其应用成本也是一般企业难以承受的。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢轨打磨试验系统及方法，能够克服现有钢轨打磨试验方式存在的建设和使用成本高，难以实际应用的技术问题。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种钢轨打磨试验系统的技术实现方案，一种钢轨打磨试验系统，用于对打磨小车进行钢轨打磨试验，包括：滑台、滑轨、钢轨、传动电机、滑轮、传送装置和龙门架。所述打磨小车通过所述龙门架悬挂在所述滑台的上方，所述钢轨固定在所述滑轨的上部，所述滑台上沿所述打磨小车的作业方向设置有可供所述滑轨往复自由移动的滑槽，所述滑槽的长度大于所述滑轨的长度。在所述滑台沿所述打磨小车作业方向的两端分别设置有传动电机和滑轮，所述滑轨或钢轨的两端与所述传送装置相连，所述传动电机通过所述滑轮带动所述传送装置。当进行钢轨打磨试验时，所述打磨小车通过所述龙门架固定并下压在所述钢轨的上方，所述传动电机运行，所述滑轨在所述传送装置的牵引下沿所述滑槽的长度方向往复自由移动，所述打磨小车的打磨磨头下放以进行钢轨打磨试验。
[0006] 优选的，所述钢轨打磨试验系统还包括控制系统，所述控制系统通过速度传感器采集所述传动电机的运行速度信号，并通过变频器调节输出至所述传动电机的电源，以改变所述传动电机的运行速度。当所述钢轨运行至匀速区段时，所述打磨小车的打磨磨头下放以进行钢轨打磨试验。
[0007] 优选的，在所述滑台的两端与所述滑轨端部对应的位置设置有位置检测装置，当所述位置检测装置检测到所述钢轨运动至所述滑槽两端的极限位置时，所述传动电机自动减速运行并对所述滑轨进行换向牵引。
[0008] 优选的，当所述钢轨运动至所述滑槽两端的极限位置并停止以进行换向运行时，所述打磨磨头提起，以防止对所述钢轨的过度打磨。
[0009] 优选的，所述打磨小车通过液压油缸与所述龙门架固定，所述控制系统通过液压泵控制所述液压油缸，以实现所述打磨小车的提升和下放。
[0010] 优选的，所述打磨小车沿作业方向的两端均通过液压油缸与所述龙门架固定，所述液压油缸进一步通过牵引杆与所述打磨小车相连，所述牵引杆用于防止所述打磨小车因受到所述钢轨的作用力而发生晃动。
[0011] 本发明还另外具体提供了一种基于上述系统的钢轨打磨试验方法的技术实现方案，一种钢轨打磨试验方法，包括以下步骤：
[0012] A)通过龙门架将打磨小车悬挂在滑台的上方；
[0013] B)将钢轨固定在滑轨的上部，并将所述滑轨设置在所述滑台的滑槽中，所述滑槽沿所述打磨小车的作业方向设置；
[0014] C)在所述滑台沿所述打磨小车作业方向的两端分别设置传动电机和滑轮，在所述滑轨或钢轨的两端连接传送装置，所述传动电机通过所述滑轮带动所述传送装置运行；
[0015] D)当进行钢轨打磨试验时，所述打磨小车通过所述龙门架固定并下压在所述钢轨的上方，所述传动电机带动所述传送装置运行，所述滑轨在所述传送装置的牵引下沿所述滑槽的长度方向往复自由移动，所述打磨小车的打磨磨头下放以进行钢轨打磨试验。
[0016] 优选的，在所述步骤D)中，控制系统通过速度传感器采集所述传动电机的运行速度信号，并通过变频器调节输出至所述传动电机的电源，以改变所述传动电机的运行速度。当所述钢轨运行至匀速区段时，所述打磨小车的打磨磨头下放以进行钢轨打磨试验。
[0017] 优选的，在所述步骤D)中，当设置于所述滑台沿所述打磨小车作业方向两端的位置检测装置检测到所述钢轨运动所述滑槽两端的极限位置时，所述传动电机自动减速运行并对所述滑轨进行换向牵引。
[0018] 优选的，在所述步骤D)中，当所述钢轨运动至所述滑槽两端的极限位置并停止以进行换向运行时，所述打磨磨头提起，以防止对所述钢轨的过度打磨。
[0019] 通过实施上述本发明提供的钢轨打磨试验系统及方法的技术方案，具有如下有益效果：
[0020] (1)本发明不需要占用铁路轨道，也不需要牵引机车，试验系统占地面积小，钢轨更换十分方便；
[0021] (2)本发明还具有投资小、使用成本低、控制灵活、应用方便等优点。
附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0023] 图1是本发明钢轨打磨试验系统一种具体实施方式的结构示意图；
[0024] 图2是本发明钢轨打磨试验系统一种具体实施方式的控制系统结构框图；
[0025] 图中：1-滑台，2-滑槽，3-滑轨，4-钢轨，5-传动电机，6-滑轮，7-传送装置，8-位置检测装置，9-打磨小车，10-打磨磨头，11-龙门架，12-液压油缸，13-立柱，14-牵引杆，15-液压泵，16-控制系统，17-变频器。
具体实施方式
[0026] 为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：
[0027] PLC：Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器的简称。
[0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 如附图1和附图2所示，给出了本发明钢轨打磨试验系统及方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0030] 如附图1所示，一种钢轨打磨试验系统的具体实施例，用于对打磨小车9进行钢轨打磨试验，系统包括：滑台1、滑轨3、钢轨4、传动电机5、滑轮6、传送装置7和龙门架11。滑台1固定在地面基础上，龙门架11通过立柱13支撑在地面基础上，打磨小车9通过龙门架11悬挂设置在滑台1的上方。钢轨4固定在滑轨3的上部，滑台1上沿打磨小车9的作业方向设置有可供滑轨3往复自由移动的滑槽2，滑槽2的长度大于滑轨3的长度。在滑台1沿打磨小车9作业方向的两端分别设置有传动电机5和滑轮6，滑轨3或钢轨4的两端与传送装置7相连，传动电机5通过滑轮6带动传送装置7。当进行钢轨打磨试验时，打磨小车9通过龙门架11固定，并依靠自身重力下压在钢轨4的上方，传动电机5运行，滑轨3在传送装置7的牵引下沿滑槽2的长度方向往复自由移动，打磨小车9的打磨磨头10下放以进行钢轨打磨试验。作为本发明一种典型的具体实施例，传送装置7采用钢丝绳，标准轨距的两根钢轨4通过滑轨3固定在滑台1上，钢轨4受到钢丝绳的牵引，通过传动电机5可以在滑台1上实现钢轨4在水平方向(如附图1中L所示方向)的自由往复运动。
[0031] 本发明具体实施例描述的钢轨打磨试验系统采取钢轨4运动而打磨装置(打磨小车9)固定的方式，通过传动电机5与传送装置7牵引实现打磨小车9与钢轨4的相对运动，模拟钢轨打磨车打磨单元的作业工况，用于测试验证钢轨打磨控制系统、液压部件、砂轮等的工作性能，并对打磨工艺进行研究测试。
[0032] 如附图2所示，钢轨打磨试验系统还包括控制系统16，整个钢轨打磨试验系统的控制系统16基于PLC或微机系统实现，主要负责钢轨打磨试验系统液压泵15的启停、钢轨4的走行伺服控制、限位检测，以及安全保护等功能。控制系统16通过速度传感器采集传动电机5的运行速度信号，并通过变频器17调节输出至传动电机5的电源，以改变传动电机5的运行速度。当钢轨4运行至匀速区段时，打磨小车9的打磨磨头10下放以进行钢轨打磨试验。传动电机5通过变频器17驱动，其运动速度可调，并可通过连接数字仪表显示传动电机5的运行速度，由打磨小车9的钢轨打磨控制系统自动控制，或由工作人员通过钢轨打磨控制系统控制打磨磨头10下放。
[0033] 在滑台1的两端与滑轨3端部对应的位置设置有位置检测装置8，当位置检测装置8检测到钢轨4运动至滑槽2两端的极限位置时，传动电机5自动减速运行(刹车)并对滑轨3进行换向牵引。当钢轨4运动至滑槽2两端的极限位置并停止以进行换向运行时，打磨磨头10提起，以防止对钢轨4的过度打磨。打磨磨头10的提起和再次下放操作由打磨小车9的钢轨打磨控制系统自动控制，或由工作人员通过钢轨打磨控制系统进行控制。
[0034] 打磨小车9通过液压油缸12与龙门架11固定，控制系统16通过液压泵15控制液压油缸12，以实现打磨小车9的提升和下放。打磨小车9沿作业方向的两端均通过液压油缸12与龙门架11固定，液压油缸12进一步通过牵引杆14与打磨小车9相连，牵引杆14用于防止打磨小车9因受到钢轨4的作用力而发生水平方向的晃动。
[0035] 一种钢轨打磨试验方法的具体实施例，包括以下步骤：
[0036] A)通过龙门架11将打磨小车9悬挂在滑台1的上方；
[0037] B)将钢轨4固定在滑轨3的上部，并将滑轨3设置在滑台1的滑槽2中，滑槽2沿打磨小车9的作业方向设置；
[0038] C)在滑台1沿打磨小车9作业方向的两端分别设置传动电机5和滑轮6，在滑轨3或钢轨4的两端连接传送装置7，传动电机5通过滑轮6带动传送装置7运行；
[0039] D)当进行钢轨打磨试验时，打磨小车9通过龙门架11固定并下压在钢轨4的上方，传动电机5带动传送装置7运行，滑轨3在传送装置7的牵引下沿滑槽2的长度方向往复自由移动，打磨小车9的打磨磨头10下放以进行钢轨打磨试验。
[0040] 在上述步骤D)中，控制系统16通过速度传感器采集传动电机5的运行速度信号，并通过变频器17调节输出至传动电机5的电源，以改变传动电机5的运行速度。当钢轨4运行至匀速区段时，打磨小车9的打磨磨头10下放以进行钢轨打磨试验。
[0041] 在上述步骤D)中，当设置于滑台1沿打磨小车9作业方向两端的位置检测装置8检测到钢轨4运动滑槽2两端的极限位置时，传动电机5自动减速运行并对滑轨3进行换向牵引。
[0042] 在上述步骤D)中，当钢轨4运动至滑槽2两端的极限位置并停止以进行换向运行时，打磨磨头10提起，以防止对钢轨4的过度打磨。
[0043] 本发明上述具体实施例描述的钢轨打磨试验系统及方法采用打磨装置静止而钢轨运动的方式，通过打磨装置与钢轨之间的相对运动，实现了钢轨打磨试验测试，具有场地占用少、设备投资小、试验成本低、控制灵活、应用方便等诸多优点。
[0044] 通过实施本发明具体实施例描述的钢轨打磨试验系统及方法的技术方案，能够产生如下技术效果：
[0045] (1)本发明具体实施例描述的钢轨打磨试验系统及方法采用打磨装置静止而钢轨运动的试验方法，不需要占用铁路轨道，也不需要牵引机车，试验系统占地面积小，钢轨更换十分方便；
[0046] (2)本发明具体实施例描述的钢轨打磨试验系统及方法还具有投资小、使用成本低、控制灵活、应用方便等优点。
[0047] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0048] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
