有砟道床长期运营后,道砟发生破碎粉化,导致道床排水能力降低,出现板结、翻浆冒泥等病害,需周期性进行大修作业,全断面道砟清筛机是有砟道床维护作业中的主力设备之一。中国铁路“十三五”发展规划中强调现代化、智能化、绿色化是线路养护机械的发展方向,而国内全断面道砟清筛机仍停步于凭经验手动操作的阶段,恶劣工况下作业效率低,难以满足铁路大提速、规模网扩大对线路养护的需求。针对上述问题,本文基于作业工况智能识别与功率动态分配,设计了全断面道砟清筛机工况自适应智能作业系统,提高清筛机在恶劣工况下的作业效率,主要研究内容如下:首先,分析了一般工况、翻浆冒泥工况、板结工况下清筛机各作业装置的功率特征,提出基于功率动态自主分配的工况自适应智能作业系统,确定功率分配原理、功率动态分配途径、作业系统工作流程,完成作业系统液压元件的选型及液压原理图的设计。其次,提出全局工况外环、局部工况内环的双闭环工况自适应控制策略。基于工况识别与功率决策库,提出全局工况自适应外环控制策略;针对局部工况突变时全局工况自适应控制的不足,采用具有自学习能力的单神经元PID控制器,实现局部工况自适应内环控制。再次,建立了液压泵变排量机构数学模型,设计了基于参考模型的模糊自适应PID液压泵控制器,并建立载荷冲击严重、惯性大的挖掘装置液压系统AMESim仿真模型,通过AMESim与Simulink联合仿真对控制器进行了仿真验证,降低了挖掘装置在功率动态分配时受到的冲击,提高了液压元件使用寿命及作业安全性。最后,在AMESim与Simulink中建立了作业系统的联合仿真模型,采用实验数据修正负载理论计算式的方法模拟液压系统负载,通过拟合特性曲线建立了柴油机仿真模型;在不同工况下对设计的工况自适应智能作业系统进行了仿真,结果表明作业系统工况适应能力强,对工况的局部突变响应快,翻浆冒泥、板结等恶劣工况下,清筛机均能达到设计作业效率,充分发挥其作业潜能。