CN101730634A - 用于控制包括倾卸体的车辆的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制包括倾卸体(2)的车辆(1)的方法，所述方法包括自动地进行如下步骤：在提升运动期间监测倾卸体的内含物，在提升运动期间确定倾卸体何时达到预定条件，和当确定倾卸体已达到预定条件时控制车辆。

Description

用于控制包括倾卸体的车辆的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制包括倾卸体的车辆的方法。本发明也涉及用于控制包括倾卸体的车辆的装置。另外，本发明涉及具有可倾斜倾卸体的不同类型的车辆，例如自卸卡车或铰接式拖车。

背景技术

在运输重载荷时，例如在合约工作中(contracting work)，铰接式拖车类型的工程机械被频繁使用。这样的车辆可以在无道路的地区以大载荷和重载荷运行，例如在筑路、隧道建设、采砂场、矿山和类似的环境中的运输中。

铰接式拖车包括用于将可倾斜倾卸体在降低位置和升高位置之间移动的液压系统。倾卸体通过铰链在车辆的后部处连接到车辆的车架，且两个液压缸布置在车架和倾卸体之间用于使倾卸体倾斜。

常规地，车辆的操作者通过操作例如倾斜杆的控制元件来控制倾斜过程。在倾斜运行期间，倾卸体升高到其极限(完全升高的位置)，且然后返回到其原始位置(完全降低的位置)。

铰接式拖车经常使用在重复的工作循环中。术语“工作循环”包括工程机械的路线(即，工作循环行驶路径)和倾卸体的倾斜。工作循环在相同的地理区域内重复。根据工程机械的例子，铰接式拖车在第一位置处装载，沿变化的路线行驶，在第二位置处卸载且沿变化的路线驶回。通常，挖掘机或轮式装载机将在第一位置将自卸卡车的容器装载。铰接式拖车通过将倾卸体倾斜而卸载。

EP 1 286 850 B1披露了用于便于倾斜过程期间铰接式拖车的操作的半自动系统。根据此系统，当操作者按下倾斜启动按钮时，制动器被自动启动，且变速箱被自动控制到空档位置。

发明内容

本发明的第一目的是实现通过缩短工作循环时间而产生提高生产率的条件的方法。

此目的通过根据权利要求1所述的方法实现。因此，此目的通过如下步骤实现：在提升运动期间监测倾卸体的内含物，在提升运动期间确定倾卸体何时达到预定条件，和当确定倾卸体已达到预定条件时控制车辆。

术语“在提升运动期间监测倾卸体”指直接或间接地监测倾卸体内的内含物量。

根据优选实施例，预定条件被定义为排空状态。术语“排空状态”表示其中大体上所有材料/泥土已离开倾卸体内部的状态。因此，一旦倾卸体排空，则提升运动可以终止。因为倾卸体在许多情况中在大体上小于最大倾斜角的倾斜角下排空，所以总倾斜循环时间被显著缩短。

根据替代实施例，预定条件被定义为倾卸体内的材料开始滑出倾卸体的时间点。当操作一旦处于运动则容易滑动的材料时，此实施例可以是有利的。这样的材料的例子是砂砾。因此，只要材料处于运动，则提升运动可以停止且维持在此位置直至所有材料已离开倾卸体。

由于方便操作，所以该方法产生用于提高生产率和安全性的条件。此优点对于经验少的操作者特别地显著。

另外，术语“控制车辆”指任何控制，例如控制倾卸体和/或其他车辆系统(例如用于推进车辆的动力系统)的操作/移动。优选地，控制倾卸过程。例如，可以运行动力系统以驱动车辆使得材料以受控方式在一定距离上被倾卸，优选地在地面上以均匀的层倾卸。优选地，车辆以一定速度前进。另外，倾卸体和动力系统的操作/移动可以同时被操作。

根据优选的实施例，该方法包括当确定倾卸体已达到排空状态时降低倾卸体的步骤。通过在倾卸体已被排空时立即自动降低倾卸体，进一步缩短了总倾斜循环时间。

优选地，该方法包括在提升运动期间监测倾卸体的载荷接收部分且基于该检测来确定倾卸体是否排空的步骤。因此，监测倾卸体的内部，以确定倾卸体何时排空。

根据另外的优选实施例，该方法包括检测适合于操作倾卸体的液压缸内的压力并基于该压力检测来确定倾卸体是否已达到预定条件的步骤。优选地，该方法包括当检测到一定的压力变化时确认所述预定条件的步骤。该压力变化优选地是预定的，且设定为指示预定条件。

本发明的第二目的是通过缩短工作循环时间而实现产生提高生产率的条件的装置。

此目的通过根据权利要求18所述的装置实现。因此，实现为使装置包括：用于在提升运动期间自动监测倾卸体内含物的装置，和适合于在提升运动期间确定倾卸体何时达到预定条件且当确定为倾卸体已达到预定条件时控制车辆的装置。本发明的各种实施例的其他有利特征和功能在如下的描述和从属权利要求中阐明。

附图说明

以下，将参照附图中示出的实施例解释本发明，其中：

图1以透视图示出铰接式拖车，其中倾卸体升起，

图2以侧视图示出处于其两个极端位置的倾卸体，

图3示出根据第一实施例的液压系统，和

图4示出用于控制倾斜过程的控制系统。

具体实施方式

图1以透视图示出以铰接式拖车1的形式的自卸卡车，其中倾卸体2升起。铰接式拖车1包括前车辆部分3，前车辆部分3包括前车架、前车桥和用于驾驶员的驾驶舱。铰接式拖车1还包括后车辆部分4，后车辆部分4包括后车架、两个车桥和可倾斜的倾卸体或容器2。

前车架通过第一枢转接头5连接到后车架，所述第一枢转接头5允许前后车架相互围绕竖直轴线枢转，以使车辆转向(转弯)。一对液压缸(未示出)布置成在该枢转接头的每侧各一个，用于使车辆转向。液压缸由车辆驾驶员通过方向盘和/或操纵杆(未示出)控制。

第二枢转接头6布置为允许前车架和后车架相互围绕虚拟的纵向轴线枢转，该虚拟纵向轴线在车辆纵向方向上走向。

可倾斜倾卸体2通过枢转接头7在后车架的后部处连接到后车架。一对液压操作的倾斜缸8、9在第一端处连接到后车架且在第二端处连接到倾卸体2。倾斜缸8、9在车辆的纵向方向的中心轴线的每侧上各布置一个。因此，当倾斜缸8、9被启动时，倾卸体2相对于后车架向上倾斜。

倾卸体2通常具有箱的形式，该箱带有封闭的底部、侧壁、前壁和打开的顶部。在倾卸期间，内含物从箱滑出到地面上或等待的容器内。

在图2中，倾卸体5示出为处于两个极端位置：完全降低的位置和完全升高的位置(见虚线)。完全升高的位置对应于最大倾斜角度α。用于监测倾卸体2的内部的装置31布置在倾卸体上。所述监测装置31可以由雷达检测装置形成。虚线指示出由雷达检测装置31辐射出的电磁波。一些材料32附着在倾卸体2内。

图3示出根据第一实施例的用于操作液压缸8、9的液压系统101。液压系统101包括适合于通过液压管线15、16、17从容器11为液压缸8、9提供加压液压流体的泵10。倾斜缸8、9适合于在倾斜运动期间在一致地移动。

以方向阀形式的第一阀装置12在管线15上布置在泵10和液压缸8、9之间。方向阀12适合于在第一位置中通过管线16将流体引导到缸的活塞侧18、19，且在第二位置中通过管线17将流体引导到活塞杆侧20、21。当流体通过管线16被引导向活塞侧18、19时，相应的流将通过管线17从活塞杆侧20、21穿过方向阀行进到容器11，反之亦然。方向阀12具有三个位置，其中中间位置阻挡任何过流。

根据对于以上所述方向阀的替代，阀可以包括四位置方向阀。除以上所述的三位置方向阀外，这样的方向阀包括四个位置，这将活塞侧与活塞杆侧都连接到大气压力，例如连接到容器，其中实现浮动状态。这样的浮动状态在运输期间是有利的，因为液压系统被释放。

图4示出根据示例的用于控制倾斜过程的控制系统。控制系统包括控制器25或ECU(电子控制单元)。监测装置31适合于生成通向控制器25的信号，该信号带有关于倾卸体2的状态(是否存在材料)的信息。控制器25适合于基于状态信号来确定是否应停止倾斜运动。控制器25进一步适合于响应于所述确定来控制液压系统101。更具体地，控制器25控制阀装置12的运行。包括发动机27和变速器28的动力系统26可操作地连接到控制器25。另外，用于防止车辆移动的装置29可操作地连接到控制器25。

根据一个实施例，见图2至图4，方法包括在倾斜过程期间确定在倾卸体内是否存留有任何材料的步骤，以确定倾斜运动是否应停止。因此，首先确定当倾卸体2处于升高位置时其内是否仍存在材料。该方法包括在提升运动期间通过雷达检测倾卸体2的装载状态的步骤，和基于雷达检测确定倾卸体是否排空的步骤。一旦确定倾卸体2排空，则提升运动终止。然后，倾卸体2立即向其下极端位置降低。

另外，根据替代实施例，该方法包括在提升运动期间光学检测倾卸体2的载荷部分的步骤，和基于检测确定倾卸体是否排空的步骤。这样的光学检测可以通过照相机进行。

替代地，在提升运动期间确定倾卸体2内的材料重量，且基于此重量确定来确定倾卸体2是否排空。可以使用多种方式确定重量，例如在倾卸体铰链内使用载荷传感器和检测液压系统101、201内的压力。

根据另外的扩展，当接收到(例如，由操作者控制的元件例如倾斜启动按钮生成的)开始信号时，在以上所述步骤之前自动进行如下步骤：

-通过启动例如一个或数个制动器的运动阻止装置29使车辆保持静止。优选地，启动基础制动器(车轮制动器)。作为补充或替代，启动驻车制动器。

-在变速器28内应用空档状态。

根据再另一个扩展，在第一步骤之后自动进行如下步骤：

-将发动机27控制到适合于驱动液压系统101内的泵10的运行速度，以提升倾卸体。

-通过液压系统提升倾卸体2。

在所述倾卸体提升期间，进行已描述的检测步骤和停止步骤。因此：

-在提升运动期间确定倾卸体何时达到排空状态。

-当确定倾卸体已达到排空状态时停止提升运动。倾卸体的提升运动被连续地监测。

根据再另一个扩展，在提升监测停止后自动进行如下步骤：

-当确定倾卸体已达到排空状态时降低倾卸体。

根据再另一个扩展，在提升监测停止后自动进行如下步骤中的一个或多个：

-将发动机设定到怠速。

-在倾卸体达到下极端位置前在变速器内接合前进档。

-使制动器(多个制动器)分离。

-当倾卸体的角度低于下极端位置附近的预定位置但仍不处于下极端位置时立即使拖车开始以预定最大速度转动。仅启动最大速度极限直至倾卸体达到下极端位置。机器开始转动的事实对于操作者是倾卸过程结束且操作者可以驶离的指示。

因此，所有将倾卸体2内的载荷倾卸所必需的动作可以自动进行。因此，操作者仅需将拖车停在正确的位置且然后启动系统。

为启动所述方法提供操作者控制装置，例如柄(或杆)或两个按钮。将柄在第一方向上移动生成方法次序的开始信号。只要柄保持在偏开的位置则进行该次序。另一方面，将柄在其他方向上的移动生成停止信号，其中次序被中断且倾卸体优选地自动返回到下极端位置。根据双按钮式的替代实现类似的控制，即通过按下对应于由柄处于两个相反位置所生成的信号的按钮来生成信号。

优选地，在方法可被启动之前，控制为使机器处于静止或替代地在接近于零的速度极限之下移动。

根据另一个替代，当倾卸体处于升高位置时，倾卸体自动振动以去除附着的材料。因此，如果倾卸体内的内含物在一定倾斜角下(例如，上极端位置处)不完全地从其去除，则使倾卸体振动。优选地，所述液压缸8、9运行为使得在所述倾卸体内产生振动。这优选地通过重复改变通向液压缸8、9的活塞侧18、19和活塞杆侧20、21的液压流体来实现。此步骤可以通过将阀装置12在其两个最外位置之间往复运行而实现。倾卸体优选地以20至40Hz之间的频率振动。

根据替代，在倾卸体2的部分或完全提升运动期间产生振动模式。

根据对于自动开始倾卸体振动的替代，如果在倾卸体已达到其上极端位置时仍有材料，则振动通过操作者控制元件手动开始。

另外，根据对于自动降低倾卸体的替代，降低运动通过操作者控制控制元件手动开始。

根据另一个扩展，倾卸体的当前位置和/或载荷的状态指示给驾驶舱内的操作者。

作为用于防止拖车转动过速的安全措施，监测机器的转动角度，基于当前的转动角度(且优选地基于载荷信息)确定倾卸体的最大允许倾斜角，并且当倾卸体已达到最大允许角度时自动停止倾卸体的提升运动。

在优选实施例中，控制器包括微处理器。控制器包括存储器，存储器又包括带有计算机程序段或程序代码的计算机程序，用于当程序运行时实施控制方法。此计算机程序能够以多种方式通过传输信号传输到控制器，例如通过从另一台计算机经有线和/或无线方式下载，或通过安装在存储电路内。特别地，传输信号能够通过互联网传输。

本发明不以任何方式限制于以上所述的实施例，而是在不偏离如下权利要求的范围的情况下可存在多个替代和修改。

Claims (20)

1.一种用于控制包括倾卸体(2)的车辆(1)的方法，所述方法包括自动地进行如下步骤：

在提升运动期间监测所述倾卸体的内含物，

在所述提升运动期间确定所述倾卸体何时达到预定条件，和

当确定所述倾卸体已达到所述预定条件时控制所述车辆。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定条件被定义为排空状态。

3.根据权利要求1或2所述的方法，包括当确定所述倾卸体已达到所述预定条件时停止所述提升运动的步骤。

4.根据任何前述权利要求所述的方法，包括连续地监测所述倾卸体的内含物的步骤。

5.根据任何前述权利要求所述的方法，包括当确定所述倾卸体已达到所述预定条件时自动降低所述倾卸体的步骤。

6.根据任何前述权利要求所述的方法，包括如下步骤：在所述提升运动期间监测所述倾卸体的载荷接收部分并基于该监测来确定所述倾卸体是否已达到所述预定条件。

7.根据权利要求6所述的方法，包括如下步骤：以电磁波辐射所述倾卸体的所述载荷接收部分，接收回声信号，并基于所述回声信号确定所述倾卸体是否已达到所述预定条件。

8.根据权利要求6或7所述的方法，包括将雷达用于所述监测的步骤。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，包括如下步骤：在所述提升运动期间光学检测所述倾卸体的所述载荷接收部分，并基于所述光学检测来确定所述倾卸体是否已达到所述预定条件。

10.根据权利要求6或9所述的方法，包括将照相机用于所述监测的步骤。

11.根据任何前述权利要求所述的方法，包括如下步骤：在所述提升运动期间确定所述倾卸体内的材料的重量，并基于所述重量确定步骤来确定所述倾卸体是否已达到所述预定条件。

12.根据权利要求11所述的方法，包括使用倾卸体铰链内的载荷传感器来确定重量的步骤。

13.根据任何前述权利要求所述的方法，包括如下步骤：检测适合于操作所述倾卸体的提升运动的液压系统内的压力，并基于该压力检测来确定所述倾卸体是否已达到所述预定条件。

14.根据任何前述权利要求所述的方法，包括如下步骤：检测适合于操作所述倾卸体的液压缸内的压力，并基于该压力检测来确定所述倾卸体是否已达到所述预定条件。

15.根据权利要求13或14所述的方法，包括当检测到一定的压力变化时确认所述预定条件的步骤。

16.一种计算机程序，所述计算机程序包括计算机程序段，所述计算机程序段用于当所述计算机程序在计算机上运行时实施根据权利要求1至15中任一项所述的方法。

17.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读取装置上的计算机程序段，所述计算机程序段用于当所述计算机程序在计算机上运行时实施根据权利要求1至15中任一项所述的方法。

18.一种用于控制包括倾卸体(2)的车辆(1)的装置，包括：用于在提升运动期间自动地监测所述倾卸体的内含物的装置(31)，和适合于在所述提升运动期间确定所述倾卸体何时达到预定条件且当确定所述倾卸体已达到所述预定条件时控制所述车辆的装置(25)。

19.根据权利要求18所述的装置，包括当确定所述倾卸体已达到所述预定条件时用于停止所述提升运动的装置(12)。

20.根据权利要求18或19所述的装置，包括当确定所述倾卸体已达到所述预定条件时用于驱动所述车辆的装置(26)。

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