CN110104591B - 一种电气化施工多功能高空作业车的控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电气化施工多功能高空作业车的控制***，包括IFM工程机械控制器，所述IFM工程机械控制器基于Can‑BUS总线通讯的方式与带ECU控制器的发动机互通，从而读取发动机常规控制参数，启停、监控所述带ECU控制器的发动机的状态；轨道轮和走行轮由轮边液压马达驱动，轨道轮液压马达自带行车及驻车制动器，走行轮液压马达自带驻车制动器。整车为无动力牵引，板簧悬挂减震，牵引制动采用惯性液压制动，制动平稳，灵敏度高。
Description
技术领域
本发明涉及铁路接触网检修领域，尤其涉及一种电气化施工多功能高空作业车的控制***。
背景技术
当前铁路接触网检修作业主要依赖于传统的人力推车，安全性、机动性差，作业效率低，显然已经无法满足高速发展的铁路建设需求。铁路电气化施工多功能高空作业平台配有剪叉式升降平台和桅柱式升降作业斗，可用于全天候(白天及黑夜)安全地进行接触网检修作业。可以铁路和公路两种模式自力推进，保持了车辆最大的灵活性。当需要远距离运输时，可以进行拖车牵引，满足快速机动性要求。高度灵活的无线电***控制器，控制车辆上下线路，简便实用。该作业平台是一种工作到达范围广泛的接触网检修车，专门用于检修接触网线，承力索，支撑臂及悬臂。两人用剪叉式升降台用于检修接触网线和承力索，可旋转的桅柱式升降作业斗用于到达边缘区域检修接触网线附件，包括支撑臂及悬臂等。此外还可以对接触网线进行测量。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种电气化施工多功能高空作业车的控制***，大大提高作业工作效率，缩短铁路接触网新建及运维检修工期。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了一种电气化施工多功能高空作业车的控制***，包括IFM工程机械控制器，所述IFM工程机械控制器基于Can-BUS总线通讯的方式与带ECU控制器的发动机互通，从而读取发动机常规控制参数，启停、监控所述带ECU控制器的发动机的状态；
手持无线操作装置通过无线收发装置把操作指令传给所述IFM工程机械控制器；
车载设备及信号状态通过数字量输入和模拟量输入传输给所述IFM工程机械控制器，并通过数字量输出和占空比信号执行来自所述IFM工程机械控制器的命令。
进一步，所述IFM工程机械控制器分别与剪叉式升降台控制箱、基座平台控制箱和桅柱式作业斗控制箱通讯相连接；
所述基座平台控制箱通过操作手柄在轨道轮模式下驱动轨道轮走行；
所述剪叉式升降台控制箱能够控制剪叉式升降台的上升或下降；
所述桅柱式作业斗控制箱能够控制桅柱式作业斗的上升或下降。
所述IFM工程机械控制器能够控制整车控制***电源通断，发动机启停，监控发动机状态、整车报警及选择模式，预留有线操作装置接口。
进一步，所述IFM工程机械控制器通过读取水平传感器的模拟量输入信号和限位开关的数字量输入信号，通过PID算法，把结果通过占空比信号调整比例方向阀的流量，使调平液压缸调整，并通过读取所述水平传感器的信号来确认调整结果，形成闭环；
当有异常状态时，使用数字量输出，触发车身报警器报警。
进一步，所述桅柱式作业斗底部装有超限位器，所述桅柱式作业斗一旦超载，***立即触发车身报警器并在规定时间使所述桅柱式作业斗处于安全的位置；
所述桅柱式作业斗旋转有平台左限位和平台右限位及机械销，下降过程中触发限位***监测到会触发车身报警器短暂停留几秒后并继续下降直到到位后停止。
走行轮模式下走行，所述手持无线操作装置及车身两侧均装有急停装置，以实现紧急制动。
进一步，还包括车架和底架，
所述底架的中部设有牵引轮，所述底架的前部和后部均设有轨道轮，所述底架的前端和后端均设有支架，所述支架上设有走行轮；
所述牵引轮由第一液压缸控制升降；所述走行轮由第二液压缸控制升降；所述带ECU控制器的发动机控制所述第一液压缸和所述第二液压缸。
进一步，所述底架通过旋转支点与基座活动相连接，所述基座上沿着所述基座的周长方向依次设有剪叉式升降台、桅柱式作业斗和接地受电弓，所述基座上设有所述水平传感器和调平液压缸。
本发明的有益效果为：整车具有三种工作模式，可满足公路快速机动牵引、上下轨道线路走行及轨道线路作业三种工况需求。牵引轮、走行轮通过液压缸控制收放，可以实现三种工作模式的切换。基座具有倾斜自动调平及调平锁定功能，最大可实现水平超高(1435mm轨距)185mm的基座调平，确保高空作业安全性和舒适性。基座装有角度传感器，可将基座调至与车架平行，在牵引模式及走行模式下，基座自动调平功能关闭，通过该角度传感器将基座调至与车架平行，并通过机械限位，可将基座固定，防止基座在牵引及走行模式下左右晃动。桅柱式升降作业斗可以进行0～180°旋转和升降，剪叉式升降平台可垂直升降。两者布置于基座上方两侧，中间留有过道，作业人员从车尾爬梯登上基座，由基座过道进入升降设备进行作业。车尾中部搭载接地受电弓，防止作业人员触电，由空压机控制升降，可进行接触网线导高和拉出值的测量。
整车采用康明斯QSF2.8T3NA46(自然吸气)柴油发动机，带动可变流量泵和齿轮泵，作为液压动力源。轨道轮和走行轮由轮边液压马达驱动，轨道轮液压马达自带行车及驻车制动器，走行轮液压马达自带驻车制动器。整车为无动力牵引，板簧悬挂减震，牵引制动采用惯性液压制动，制动平稳，灵敏度高。
附图说明
图1为本发明一种电气化施工多功能高空作业车的控制***的框架图；
图2为本发明一种电气化施工多功能高空作业车的控制***的调平控制框架；
图3为本发明一种电气化施工多功能高空作业车的控制***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一种电气化施工多功能高空作业车的控制***，包括IFM工程机械控制器9101，所述IFM工程机械控制器9101基于Can-BUS总线通讯的方式与带ECU控制器的发动机9102互通，从而读取发动机常规控制参数，启停、监控所述带ECU控制器的发动机9102的状态；
手持无线操作装置9103通过无线收发装置9104把操作指令传给所述IFM工程机械控制器9101；
车载设备及信号状态9105通过数字量输入和模拟量输入传输给所述IFM工程机械控制器9101，并通过数字量输出和占空比信号执行来自所述IFM工程机械控制器9101的命令。
所述IFM工程机械控制器9101分别与剪叉式升降台控制箱9106、基座平台控制箱9107和桅柱式作业斗控制箱9108通讯相连接；
所述基座平台控制箱9107通过操作手柄在轨道轮模式下驱动轨道轮走行；
所述剪叉式升降台控制箱9106能够控制剪叉式升降台7的上升或下降；
所述桅柱式作业斗控制箱9108能够控制桅柱式作业斗9的上升或下降。
所述IFM工程机械控制器9101能够控制整车控制***电源通断，发动机启停，监控发动机状态、整车报警及选择模式，预留有线操作装置接口。
请参阅图2，所述IFM工程机械控制器9101通过读取水平传感器9203的模拟量输入信号和限位开关的数字量输入信号，通过PID算法，把结果通过占空比信号调整比例方向阀9206的流量，使调平液压缸9207调整，并通过读取所述水平传感器9203的信号来确认调整结果，形成闭环；
当有异常状态时，使用数字量输出，触发车身报警器9205报警。
所述桅柱式作业斗9底部装有超限位器，所述桅柱式作业斗9一旦超载，***立即触发车身报警器并在规定时间使所述桅柱式作业斗9处于安全的位置；
所述桅柱式作业斗9旋转有平台左限位9202和平台右限位9204及机械销，下降过程中触发限位***监测到会触发车身报警器短暂停留几秒后并继续下降直到到位后停止。
走行轮模式下走行，所述手持无线操作装置9103及车身两侧均装有急停装置，以实现紧急制动。
请参阅图3，还包括车架1和底架2，
所述底架2的中部设有牵引轮202，所述底架2的前部和后部均设有轨道轮203，所述底架2的前端和后端均设有支架205，所述支架205上设有走行轮209；
所述牵引轮202由第一液压缸501控制升降；所述走行轮209由第二液压缸502控制升降；所述带ECU控制器的发动机9102控制所述第一液压缸501和所述第二液压缸502。
所述底架2通过旋转支点2012与基座6活动相连接，所述基座6上沿着所述基座6的周长方向依次设有剪叉式升降台7、桅柱式作业斗9和接地受电弓8，所述基座6上设有所述水平传感器9203和调平液压缸9207。
整个控制***分为五个部分和三种模式，无线控制装置部分、基座平台控制箱部分、剪叉式升降台控制箱部分、桅柱式作业斗控制箱部分、总控制箱部分，三种控制模式(牵引模式、走行轮模式、轨道轮模式)
在强大CAN总线上支持CANopen协议的模块联网可实现应用的快速实施。两个集成的CANopen接口可用于对配有其他输入/输出端或控制模块的***之灵活且强效的扩展操作。另外，发动机数据和CANopen数据之间的交换可通过此类接口来轻松执行。
发动机带ECU控制器，基于Can-bus总线通讯方式与IFM控制器互通，读取发动机常规控制参数，启停、监控发动机状态。
通过手持无线装置可以手动控制走行轮模式下驱动前进、后退、转向、制动等功能。
基座平台控制箱通过操作手柄可以在轨道轮模式下驱动轨道轮走行，驻车制动、行车制动，也可分别控制剪叉式升降台和桅柱式作业斗的上升下降功能等。
剪叉式升降台和桅柱式作业斗可以单独控制自身的上升下降等功能，同时可以在轨道轮模式下驱动走行，驻车制动等功能。
总控制箱上可以控制整车控制***电源通断，发动机启停，监控发动机状态、整车报警及选择模式等功能，预留有线操作装置接口。
发动机带ECU控制器，基于Can-bus总线通讯方式与IFM控制器互通，读取发动机常规控制参数，启停、监控发动机状态。
通过手持无线装置可以手动控制走行轮模式下驱动前进、后退、转向、制动等功能。
基座平台控制箱通过操作手柄可以在轨道轮模式下驱动轨道轮走行，驻车制动、行车制动，也可分别控制剪叉式升降台和桅柱式作业斗的上升下降功能等。
剪叉式升降台和桅柱式作业斗可以单独控制自身的上升下降等功能，同时可以在轨道轮模式下驱动走行，驻车制动等功能。
总控制箱上可以控制整车控制***电源通断，发动机启停，监控发动机状态、整车报警及选择模式等功能，预留有线操作装置接口。
选择带受电弓模式，启动气动装置带动气缸上升，通过拉绳开关及压力开关来实时监控导高值及压力状态，一旦出现导高值变化或压力开关状态异常，会触发车身报警器，保证受电弓与上方电缆完全接触，防止意外情况发生。
平台作业斗底部装有超限限位器，平台斗一旦超载，***立即触发车身报警器并在规定时间使作业斗处于安全位置，防止超载安全故事发生。
作业斗旋转有左右限位及机械销、受电弓上中下限位、作业斗上中下限位，下降过程中触发中限位***监测到会触发车身报警器短暂停留几秒后并继续下降直到到位后停止，提醒下方人员避让，防止故事发生，提高安全性。
轨道轮在走行状态下，通过监测轨道轮速度传感器实时信号，在剪叉升降台及桅柱作业斗收回下，到达最大设计走行速度，当剪叉升降台及桅柱作业斗在工作模式下，轨道轮驱动只能在安全速度范围内走行，通过选择走行模式可以谁选择谁优先，双手操控走行方式，确保操作走行安全性。
在工作模式下，可以实时监测发动机状态信号和液压回路过程中的油箱液位及过滤器状态等，防止发动机因为其它原因引起的非正常工作，液压回路中油液过低、油路堵塞等引起的工作异常，一旦发生状况，触发车身报警，保证车身安全正常工作。
整个车身配备行车灯、驻车灯、夜间工作灯、作业斗工作灯、报警灯及装置，实时提醒整车工作状态，满足夜间模式工作下的要求，提高工作效率。
电气操孔装置面板分为：手持有线/无线操作、设备总控制箱操作、基座平台控制箱操作、桅柱作业斗控制箱操作、剪叉平台控制箱操作。
该电气化施工多功能高空作业车的整车电气操控流程如下：
牵引模式停止、控制箱电源通电、控制箱启停发动机、行车轮下降中、左行车轮伸出中和右行车轮伸出中、行车轮下降到位、牵引轮收回到位、行车旋转走行、行车轮到位停止、行车轮收到位且轨道轮到位。
一种电气化施工多功能高空作业车的控制***，能够控制该多功能高空作业车的三种模式：
1)牵引模式
当需要公路远距离运输时，该作业平台可以通过牵引车进行整车牵引，满足公路牵行驶要求。牵引行驶模式下，液压缸作用于轮轴铰链，将牵引轮放下触地，走行轮呈收起状态。牵引轮采用板簧悬挂，满足车辆公路行驶减震要求；
2)走行模式
当该作业平台到达指定地点需上轨道时，将牵引模式切换成走行模式。走行轮在液压缸作用下放下触地，并将整车顶起，然后牵引轮收起。四个走行轮由四个轮边液压马达驱动，可以实现横向上下轨道要求。走行轮支架上带有限位孔，可以***限位杆。当前方走行轮跨过第二根轨道时，后方限位杆刚好与第一根轨道接触实现限位，从而可以实现轨道轮与轨道的准确对中；
3)轨道模式
当作业平台轨道轮对中轨道后，走行轮慢慢收起，整车慢慢降低，在确保轨道轮和轨道对中接触后，走行轮完全收起。四个轨道轮由四个轮边液压马达驱动，满足轨道60‰坡度动力要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (2)
1.一种电气化施工多功能高空作业车的控制***，其特征在于：包括IFM工程机械控制器(9101)，所述IFM工程机械控制器(9101)基于Can-BUS总线通讯的方式与带ECU控制器的发动机(9102)互通，从而读取发动机常规控制参数，启停、监控所述带ECU控制器的发动机(9102)的状态；
手持无线操作装置(9103)通过无线收发装置(9104)把操作指令传给所述IFM工程机械控制器(9101)；
车载设备及信号状态(9105)通过数字量输入和模拟量输入传输给所述IFM工程机械控制器(9101)，并通过数字量输出和占空比信号执行来自所述IFM工程机械控制器(9101)的命令；
所述IFM工程机械控制器(9101)通过读取水平传感器(9203)的模拟量输入信号和限位开关的数字量输入信号，通过PID算法，把结果通过占空比信号调整比例方向阀(9206)的流量，使调平液压缸(9207)调整，并通过读取所述水平传感器(9203)的信号来确认调整结果，形成闭环；
当有异常状态时，使用数字量输出，触发车身报警器(9205)报警；
桅柱式作业斗(9)底部装有超限位器，所述桅柱式作业斗(9)一旦超载，***立即触发车身报警器并在规定时间使所述桅柱式作业斗(9)处于安全的位置；
所述桅柱式作业斗(9)旋转有平台左限位(9202)和平台右限位(9204)及机械销，下降过程中触发限位***监测到会触发车身报警器短暂停留几秒后并继续下降直到到位后停止；
走行轮模式下走行，所述手持无线操作装置(9103)及车身两侧均装有急停装置，以实现紧急制动；
还包括车架(1)和底架(2)，
所述底架(2)的中部设有牵引轮(202)，所述底架(2)的前部和后部均设有轨道轮(203)，所述底架(2)的前端和后端均设有支架(205)，所述支架(205)上设有走行轮(209)；
所述牵引轮(202)由第一液压缸(501)控制升降；所述走行轮(209)由第二液压缸(502)控制升降；所述带ECU控制器的发动机(9102)控制所述第一液压缸(501)和所述第二液压缸(502)；
所述底架(2)通过旋转支点(2012)与基座(6)活动相连接，所述基座(6)上沿着所述基座(6)的周长方向依次设有剪叉式升降台(7)、桅柱式作业斗(9)和接地受电弓(8)，所述基座(6)上设有所述水平传感器(9203)和调平液压缸(9207)；
所述的电气化施工多功能高空作业车的控制***，能够控制该多功能高空作业车的三种模式：
1)牵引模式
当需要公路远距离运输时，作业平台可以通过牵引车进行整车牵引，满足公路牵行驶要求；牵引行驶模式下，液压缸作用于轮轴铰链，将牵引轮放下触地，走行轮呈收起状态；牵引轮采用板簧悬挂，满足车辆公路行驶减震要求；
2)走行模式
当该作业平台到达指定地点需上轨道时，将牵引模式切换成走行模式；走行轮在液压缸作用下放下触地，并将整车顶起，然后牵引轮收起；四个走行轮由四个轮边液压马达驱动，可以实现横向上下轨道要求；走行轮支架上带有限位孔，可以***限位杆；当前方走行轮跨过第二根轨道时，后方限位杆刚好与第一根轨道接触实现限位，从而可以实现轨道轮与轨道的准确对中；
3)轨道模式
当作业平台轨道轮对中轨道后，走行轮慢慢收起，整车慢慢降低，在确保轨道轮和轨道对中接触后，走行轮完全收起；四个轨道轮由四个轮边液压马达驱动，满足轨道60‰坡度动力要求。
2.根据权利要求1所述的一种电气化施工多功能高空作业车的控制***，其特征在于：所述IFM工程机械控制器(9101)分别与剪叉式升降台控制箱(9106)、基座平台控制箱(9107)和桅柱式作业斗控制箱(9108)通讯相连接；
所述基座平台控制箱(9107)通过操作手柄在轨道轮模式下驱动轨道轮走行；
所述剪叉式升降台控制箱(9106)能够控制剪叉式升降台(7)的上升或下降；
所述桅柱式作业斗控制箱(9108)能够控制桅柱式作业斗(9)的上升或下降；
所述IFM工程机械控制器(9101)能够控制整车控制***电源通断，发动机启停，监控发动机状态、整车报警及选择模式，预留有线操作装置接口。
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Effective date of registration: 20201202 Address after: 430000 room 6, floor 5, unit 1, block a, Zhongnan international city, No. 442, Wuluo Road, Wuchang District, Wuhan City, Hubei Province Applicant after: Wuhan Beiyu International Trade Co.,Ltd. Address before: 432000 East Lake New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Applicant before: WUHAN DIYAWEI FASTENER Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: 430074 Business Project (Changjiang Digital Culture Center), No. 792 Gaoxin Avenue, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province, China, Phase I, Building B1, Office 5th Floor, Room 02-1 Patentee after: Beiyu Technology (Wuhan) Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 430000 room 6, 5 / F, unit 1, block a, Zhongnan international city, 442 Wuluo Road, Wuchang District, Wuhan City, Hubei Province Patentee before: Wuhan Beiyu International Trade Co.,Ltd. Country or region before: China |
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