[发明专利]基于GPS精确授时的轨道式群吊同步系统及方法

说明书

技术领域

本发明是一种控制装卸长轨(500m)的方法，具体是一种基于GPS精确授时的轨道式群吊同步系统及方法。

背景技术

普通铁路是由25米长的短轨铺设而成的，由于铁路短轨的有缝接头和列车车轮撞击发出的声响，乘坐的列车不停地发出“嗒嗒、嗒嗒”的响声。采用长轨(铁轨长度约500米)铺设铁路可以大大减少了线路钢轨的焊接接头数量，减少了轮轨冲击、振动，提高了轨道铺设精度，保持了轨道的持续平顺，确保了轨道处于优良状态，具有铺设速度快、安全性能好、铺设精度高等特点。由于高速铁路对钢轨的要求特别高，铺设铁路时选用长轨。长轨在出厂后经由专门的列车运输至施工现场，通过长轨铺设机进行焊接。

长轨在装入列车过程中需要多个起重设备(一般采用吊车)协同工作，若出现起重设备运动不同步的情况，则吊车间相互作用力会对铁轨或设备装置造成损坏。已有的系统一般采用电磁方式进行运行装置的精确定位，但此种方案有设备成本高，计算复杂，维护成本高等问题。

随着科学技术的发展，精确的时间同步需求越来越广泛。利用全球定位系统GPS(Global Positioning System)可进行高精度全球授时。不同设备将各自GPS接收机输出的时间信号修正成标准时间，便可使不同设备之间的时间精确统一，其精度可以达到几十纳秒。随着技术的不断发展，GPS接收机的集成度越来越高，价格越来越低。因此，GPS已经成为目前应用最广泛的主动式高精度卫星授时手段。

发明内容

本发明提供了一种基于GPS精确授时的轨道式群吊同步系统及方法，在铺设长轨时，该方法可以有效的控制群吊系统的同步，并且具有较高的精确度。

本发明涉及一种利用GPS精确地授时，通过PC机与终端模块通信，通信模块控制群吊的前进速度进而实现群吊的同步。其具体技术方案如下：本系统包括GPS设备、PC机和若干个终端模块。其中：PC机与GPS设备相连，通过GPS设备获得当前标准时间。PC机分别与各个终端模块相连，每个终端模块都连接有一个吊车。

本发明利用GPS设备精确地对PC机(上位机)授时，通过PC机与终端模块(下位机)通信将GPS(Global Position System，全球定位系统)上的时间准确地传递到每个终端模块上，然后终端模块控制其相应的吊车运行轨迹从而实现群吊的同步。基于GPS精确授时的轨道式群吊同步系统及方法的实现，其具体实现步骤如下：

1)PC机通过GPS获取当前的标准时间，并将获取的标准时间依次发送给各个终端模块；

2)PC机依次向所有终端发送吊车启动的绝对时间；

3)绝对时间到达，所有吊车同时启动；

4)吊车启动后，PC机仍然通过GPS获取当前的标准时间，并将获取的标准时间发送给各个终端模块，各终端模块依据接收到的标准时间通过与吊车相连接的变频器来调整吊车的速度，进而使各个吊车同步运动；

5))当所有吊车都到达了目的地址时，PC机停止给终端模块发布当前的标准时间，群吊结束。

本系统在满足精度的前提下采用一种时间同步的方法解决多个吊车在装卸长轨运动中的同步问题，整个系统在通信上采用的是应答方式，具有可靠性高的优点。

附图说明

图1系统拓扑结构图；

图2终端模块的结构示意图；

图3系统流程图；

图4软件启动流程图，其中i的初始值为30，即吊车的总个数；

图5软件同步流程图，其中K初始化为吊车个数，x[k]为用于判断终端k是否已经停止运行的数组，(初始值为1，停止为0)；

图6行走过程的速度变化图。

具体的实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本系统的结构如图1所示，包括GPS设备、PC机和30个终端模块。GPS通过USB接口与PC机相连，PC机通过RS485同各个终端模块相连接，其中每个终端模块都有其独一无二的地址。每个终端模块都连接有一个吊车，控制吊车的运行，在本系统中，要控制30个吊车同步性的问题，即就是PC机要与30组终端模块进行通信。在装卸长轨的过程中，首先会给所有的吊车一个相同的绝对坐标位置(包括水平位置和垂直位置)，命令这些吊车运行到待起吊的目标长轨的正上方。在吊车空载的过程中，并不要求所有吊车保持同步运行，本发明主要是针对吊车在有负载的情况下，控制其运行的同步性。