CN102009690B - 一种起重机及转向安全控制系统，以及转向安全控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机转向安全控制方法，其特征在于，包括以下步骤：11)预先存储与转向相关的元件的标准状态参数；12)实时采集上述元件的当前状态参数，并检测是否收到与转向相关的故障信息；13)判断所述当前状态参数是否属于所述标准状态参数相符；当两者不相符时，或收到故障信息时，进入步骤14)；当两者相符且未收到故障信息时，返回步骤12)；14)发送怠速信号至发动机电子控制单元。该控制方法以与转向相关的元件的参数为依据，实时进行检测分析，当车体发生故障后，可以即时自动地控制发动机处于怠速状态，保证车体转向安全。本发明还公开了一种起重机转向安全控制系统，以及包括所述转向安全控制系统的起重机。

Description

一种起重机及转向安全控制系统,以及转向安全控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种起重机转向安全控制方法，本发明还涉及一种转向安全控制系统以及包括上述转向安全控制系统的起重机。

背景技术

起重机转向系统用于改变或恢复起重机的行驶方向，是起重机行驶过程中较为重要的系统。

目前，起重机的转向系统主要为液压转向系统。对于大型起重机，一般通过液压助力系统来实现起重机的转向，即在机械转向系统的基础上加装一套转向加力装置，主要包括由转向盘控制的转向助力油缸，进行转向助力。对于安装电液转向的起重机，按照国家标准，前轴为机械转向形式，后轴可为电液转向形式，此种形式可以保证起重机电气系统故障后，起重机仍能正常转向，保证起重机不会倾翻。

当起重机转向系统发生故障时，由于车轮转角不正确，起重机整车可能发生倾翻等事故，因此，起重机需要安置控制系统以便对转向系统加以控制。

起重机通常通过安装转向锁死装置的方式来保障转向系统的安全性，比如，转向锁死油缸装置，即安装于车桥上的液压定位油缸。转向系统在车桥上分别具有两个液压转向油缸和一个液压定位油缸，每个液压定位油缸上置有安全阀，安全阀通过一个通道阀门加以控制，发生转向故障时关闭安全阀，从而使液压定位油缸回中位，在行驶时，当发生转向故障时，则直接利用开关来手动控制电液转向阀，使其不得电，即关闭液压定位油缸的安全阀，使电液转向车轮锁定在中位，使车轮不能进行转向。

然而，传统直接锁死电液转向阀的控制方式所考虑的因素并不全面，并没有对行驶过程中的转向桥的各个状态进行监测，而且只能通过人为观察电液转向轮的动作状态，并人为地控制电液转向阀得电情况，不能自动根据整车系统状态进行电液转向阀的锁死。

因此，如何提供一种可以自动检测整车系统状态，并根据检测结果控制整车转向的转向安全控制系统是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种起重机转向安全控制方法，该转向安全控制方法能够自动检测整车系统状态，并根据检测结果控制整车转向。本发明的另一目的为提供一种转向安全控制系统。本发明的又一目的为提供一种包括上述转向安全控制系统的起重机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种起重机转向安全控制方法，所述方法包括以下步骤：

11)预先存储与转向相关的元件的标准状态参数；

12)实时采集上述元件的当前状态参数，并检测是否收到与转向相关的故障信息；

13)判断所述当前状态参数是否属于所述标准状态参数相符；当两者不相符时，或收到故障信息时，进入步骤14)；当两者相符且未收到故障信息时，返回步骤12)；

14)发送怠速信号至发动机电子控制单元。

优选地，步骤14)中，还锁死电液转向阀。

优选地，步骤14)中，还开启故障指示灯。

优选地，步骤11)中，预先存储的所述标准状态参数包括前桥转向角度与后桥转向角度的差函数，所述当前状态参数包括后桥转向角度与前桥转向角度；

步骤13)中，判断所述后桥转向角度与所述前桥转向角度是否符合所述差差函数，不符合，进入步骤14)，符合，返回步骤12)。

优选地，步骤11)中所述标准状态参数包括所述电液转向阀端口的正常工作电压值，步骤12)中所述当前状态参数包括所述电液转向阀端口的当前电压值；

步骤13)中，判断所述当前电压值与所述正常工作电压值是否一致，不一致，进入步骤14)，一致，返回步骤12)。

优选地，步骤12)中，检测是否收到转向油路中液压油阻塞开关的故障信息。

优选地，所述标准状态参数包括控制网络之间发送的信息频率的波动区间，所述当前状态参数包括当前接收的信息频率；

步骤13)中，判断当前接受的所述信息频率是否属于所述信息频率的波动区间内，不属于，进入步骤14)，属于，返回步骤12)。

该发明所提供的安全控制方法通过将检测的与转向相关的元件的当前状态参数与预先存储的上述元件的标准状态参数进行比较分析，判断转向是否存在故障，同时实时检测是否存在其他与转向相关的故障信息，存在转向故障时，即发送怠速信号至发动机电子控制单元，此时发动机转速降低到怠速状态，即使驾驶员踩脚油门也不能提高发动机转速，即将脚油门功能屏蔽，则整车的运行速度得以控制，在产生转向故障时，降低转向的危险。因此，该转向安全控制方法以与转向相关的元件的参数为依据，实时进行检测分析，当车体发生故障后，可以即时自动地控制发动机处于怠速状态，保证车体的转向安全，考量的因素较为全面。

为达到本发明的另一目的，本发明还提供一种起重机的转向安全控制系统，包括：

转向参数采集装置，用于实时采集并输出与转向相关的元件的当前状态参数；

转向参数分析装置，预先存储所述元件的标准状态参数，实时将所述当前状态参数与所述标准状态参数进行对比，并检测是否收到与转向相关的故障信息；

当所述当前状态参数与所述标准状态参数不符合时，或收到故障信息时，所述转向参数分析装置发送怠速信号至发动机电子控制单元。

优选地，当所述当前状态参数与所述标准状态参数不符合时，或收到故障信息时，所述转向参数分析装置锁死电液转向阀。

优选地，当所述当前状态参数与所述标准状态参数不符合时，或收到故障信息时，所述转向参数分析装置开启故障指示灯。

优选地，所述转向参数分析装置预先存储前桥转向角度与后桥转向角度的差函数；所述转向参数采集装置实时采集后桥以及前桥的转向角度并输出至所述转向参数分析装置；所述转向参数分析装置判断所述后桥以及前桥的转向角度是否符合所述差函数。

优选地，与转向相关的所述故障信息包括转向油路中液压油阻塞开关的开启信息。

优选地，所述转向参数分析装置预先存储控制网络之间发送信息频率的正常波动区间；所述转向参数采集装置实时采集控制网络之间发送信息频率并输出至所述转向参数分析装置；所述转向参数分析装置判断接收的所述信息频率是否属于所述正常波动区间内。

该发明所提供的转向安全控制系统包括转向参数采集装置和转向参数分析装置。通过转向参数采集装置实时采集各种与转向相关的元件的当前状态参数，并检测是否存在故障信息，还通过转向参数分析装置将当前状态参数与标准状态参数进行分析，二者不符，或是存在故障信息时，即发送怠速信号至发动机电子控制单元，则整车的运行速度得以控制，在产生转向故障时，降低转向的危险。因此，该转向安全控制系统可以在车体发生故障后，即时自动地控制发动机处于怠速状态，保证车体的转向安全，考量的因素较为全面。

本发明还提供一种起重机，包括转向系统以及转向安全控制系统，所述转向安全控制系统为上述任一项所述的转向安全控制系统。由于上述转向安全控制系统具有上述技术效果，具有上述转向安全控制系统的起重机也具有上述技术效果。

附图说明

图1为本发明所提供转向安全控制方法的控制流程图；

图2为本发明所提供转向安全控制系统的组成框图。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种起重机转向安全控制方法，该转向安全控制方法能够自动检测整车系统状态，并根据检测结果控制整车转向。本发明的另一核心为提供一种转向安全控制系统。本发明的又一核心为提供一种包括上述转向安全控制系统的起重机。

请参考图1，图1为本发明所提供转向安全控制方法的控制流程图。

本发明所提供的起重机转向安全控制方法，按照下述步骤进行：

步骤S11：预先存储与转向相关的元件的标准状态参数；

与转向相关的元件包括电液转向轮、转向桥、电液转向阀以及转向的控制器等，元件的参数用以表征元件的工作状态，比如转向桥的转向角度、电液转向阀的端口电压、电液转向轮的转向响应时间等；元件标准状态参数指在正常工作状态下元件的参数，比如，在转向指令发出后，电液转向轮正常转向的响应时间应处于一特定的区间内，该特定的区间即电液转向轮的一个标准状态参数，则在该步骤中，可以存储电液转向轮的转向响应时间区间。

步骤S12：实时采集上述元件的当前状态参数，并检测是否收到与转向相关的故障信息；

步骤S13：判断所述当前状态参数是否属于所述标准状态参数相符；当两者不相符时，或收到故障信息时，进入步骤S14；当两者相符且未收到故障信息时，返回步骤S12；

步骤S14：发送怠速信号至发动机电子控制单元。可以自动发送一个高电平至发动机电子控制单元的PTO使能端口，发动机电子控制单元的PTO使能端口接收到高电平后，自动将油门功能切换到远程油门状态，此时发动机转速降低到怠速状态，即使驾驶员踩脚油门也不能提高发动机转速，即将脚油门功能屏蔽。

该控制方法以与转向相关的元件的参数为依据，实时进行检测分析，当车体发生故障后，可以即时自动地控制发动机处于怠速状态，保证车体的转向安全。

为了进一步确保转向安全，当步骤S13中，判断当前状态参数与标准状态参数不相符时，或收到故障信息时，在步骤S14中，发送怠速信号至发动机电子控制单元的同时还可以锁死电液转向阀，将电液转向轮锁定在中位，则电液转向轮无法转向，从而有效地防止车体倾翻。

在步骤S14中，还可以开启故障指示灯，在显示屏中显示，提醒驾驶员此时存在转向故障，不宜进行转向操作。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

在步骤S11中，可以预先存储前桥转向角度与后桥转向角度的差函数，假设前桥转向角度为X值，后桥转向角度为Y值，差函数为Z＝g(X，Y)，即正常转向时，前桥转向角度与后桥转向角度的差值会满足一定的函数关系式，在步骤S12中，可以实时检测后桥转向角度与前桥转向角度，可以通过角度传感器检测，在步骤S13中判断检测的转向角度是否符合预存的函数，不符合，则表明存在转向故障，进入步骤S14，即进入安全模式，使发动机进入怠速状态、锁死电液转向阀、进行故障灯提醒；符合，则返回步骤S12，车体仍然处于正常工作模式。

在步骤S11中，可以预先存储电液转向阀端口的正常工作电压值，比如，正常工作时，由底盘控制系统中的转向控制器发出24V的高电平使电液转向阀工作，则可以存储24V的数值作为电液转向阀的标准状态参数值，在步骤S12中，可以实时检测电液转向阀端口的当前电压值，可以通过传感器检测；在步骤S13中，判断检测的当前电压值与存储的正常工作电压值是否一致，若检测的电压值为5V，与存储的24V不一致，则电液转向阀端口处于悬空状态，此时电液转向阀插座脱落，表明电液转向阀处于断路状态，不能进行正常转向，进入步骤S14，即进入安全模式，若判断结果一致，则返回步骤S12，车体仍然处于正常工作模式。当然，也可以通过检测电流的方式，进行比较分析。

转向油路发生堵塞或是泄漏时，供油不足，也会导致转向故障的产生，因此，在步骤S12中，可以检测是否收到转向油路中液压油阻塞开关的故障信息。当液压油阻塞报警开关损坏、液压管路或液压元件不清洁时，液压油会顶起报警开关，则报警开关将处于开启状态。可以通过传感器检测报警开关的状态，当报警开关将处于开启状态时，即检测到故障信息，经由步骤S13，则进入步骤S14，进入安全模式。也可以通过压力传感器的压力变化检测液压油管路是否存在泄漏，进而检测出液压油管路是否存在故障信息。

在步骤S11中，可以预先存储控制网络之间发送的信息频率的波动区间，起重机底盘控制系统的控制器之间可以互相收发信息，形成控制网络，发送的与转向相关的信息频率在正常工作状态下应处于一定的波动区间内，符合特定的波动曲线，则可以预先存储该波动区间讯息；在步骤S12中，可以实施检测当前接收的信息频率，若某一通讯地址未接受到应收的信号，则属于故障信息；在步骤S13中，将当前接收的信息频率与预先存储的波动区间讯息进行比对，若不属于该波动区间内，或接收的信息频率未呈现与波动区间相对应的波动曲线，则与预选存储的标准状态参数不符，不符时或存在故障信息时，则表明控制网络存在故障，进入步骤S14，即进入安全工作模式。

车体的转向操作是在一定的车速范围之内进行操作的，因此，在步骤S11中，还可以存储车体正常转向的车速范围，作为标准状态参数，在步骤S12中，可以实施检测当前车速，在步骤S13中，判断当前车速是否属于存储的车速范围之内，不属于，则进入步骤S14。

在上述控制方法的基础上，下面对本发明所提供的转向安全控制系统进行说明。

请参考图2，图2为本发明所提供转向安全控制系统的组成框图。

本发明所提供的起重机转向安全控制系统，包括转向参数采集装置以及转向参数分析装置。

转向参数采集装置可以包括多种传感器类检测元件或与传感器类检测元件连接的采集单元，转向参数采集装置用于实时采集与转向相关的元件的当前状态参数，并将采集的当前状态参数输出至转向参数分析装置。

转向参数分析装置，用于预先存储上述元件的标准状态参数，实时地将当前状态参数与标准状态参数进行对比，并检测是否收到与转向相关的故障信息；当当前状态参数与标准状态参数不符合时，或收到故障信息时，转向参数分析装置将发送怠速信号至发动机电子控制单元，使发动机转速降低到怠速状态，即使驾驶员踩脚油门也不能提高发动机转速。

该转向安全控制系统以与转向相关的元件的多种参数为依据，实时进行检测分析，当车体发生故障后，可以即时自动地控制发动机处于怠速状态，保证车体的转向安全。

当当前状态参数与标准状态参数不符合时，或收到故障信息时，转向参数分析装置还可以锁死电液转向阀，将电液转向轮锁定在中位，则电液转向轮无法转向，从而有效地防止车体倾翻。

当所述当前状态参数与标准状态参数不符合时，或收到故障信息时，转向参数分析装置还可以开启故障指示灯，在显示屏中显示，提醒驾驶员此时存在转向故障，不宜进行转向操作，进一步提高转向安全。

转向参数分析装置可以预先存储前桥转向角度与后桥转向角度的差函数；转向参数采集装置实时采集后桥以及前桥的转向角度并输出至转向参数分析装置；转向参数分析装置判断后桥以及前桥的转向角度是否符合差函数，不符合时，则进入安全模式，使发动机进入怠速状态，还可以锁死电液转向阀或进行故障灯提醒。

后桥以及前桥的转向角度可以由角度传感器检测，并输出至底盘控制系统中转向控制器的采集单元，并由转向控制器的分析单元进行判断，判断存在故障时，则由转向控制器发送怠速信号至发动机电子控制单元，锁死电液转向阀或进行故障灯提醒。

转向参数分析装置可以检测转向油路中液压油阻塞开关是否处于开启状态，从而检测出转向油路是否处于堵塞状态，也可以通过压力传感器检测转向油路是否处于泄漏状态。当转向油路存在诸如上述堵塞或泄漏等状态时，则发送怠速信号至发动机电子控制单元，锁死电液转向阀或进行故障灯提醒。

底盘控制系统包括转向控制器、中央控制器以及中央控制器的子部件控制器等，各控制器可以互相收发信息，由此形成控制网络，转向参数分析装置还可以预先存储控制网络之间发送信息频率的正常波动区间；转向参数采集装置实时采集控制网络之间发送信息频率并输出至转向参数分析装置；转向参数分析装置判断接收的信息频率是否属于存储的信息频率正常波动区间内，或接收的信息频率是否呈现与波动区间相对应的波动曲线，不属于或未对应时，则发送怠速信号至发动机电子控制单元，锁死电液转向阀或进行故障灯提醒。

比如，中央控制器、显示屏等其他网络节点会接收转向控制器发出的CAN信息，此时，转向参数采集装置包括中央控制器、显示屏等部件的信息采集单元，信息采集单元采集该CAN信息，转向参数分析装置包括中央控制器、显示屏等部件的信息分析单元以及转向控制器，信息分析单元判断接收到的信息频率与预先设定的不同时，则将此讯息发送至转向控制器，由转向控制器发送怠速信号至发动机电子控制单元，锁死电液转向阀或进行故障灯提醒，当控制网络某一通讯地址未接受到应收的信息时，信息分析单元判断为故障信息，同样将此故障讯息发送至转向控制器，由转向控制器的控制信号输出单元发送怠速信号至发动机电子控制单元，锁死电液转向阀或进行故障灯提醒。

起重机的电液转向控制系统中，各转向桥以及电液转向轮的转向状态均在显示屏中进行动画仿真，以便驾驶员实时观测各转向桥以及电液转向轮的转向状态。当机械转向桥随方向盘转向后，电液转向车轮并没有在预期的时间内进行相应的转向，延迟时间过长或不进行转向，则表明存在转向故障。

转向参数采集装置可以采集电液转向轮的转向响应时间的参数，转向参数采集装置可以包括中央控制器的信息采集单元，可以由信息采集单元采集电液转向轮的转向信息，转向参数分析装置可以包括中央控制器的信息分析单元和转向控制器，在信息分析单元中分析电液转向轮转向响应时间是否正常，判断结果为电液转向轮存在转向故障时，则将此故障信息发送至转向控制器，由转向控制器发送怠速信号至发动机电子控制单元，锁死电液转向阀或进行故障灯提醒进入转向安全模式。

当然，驾驶员也可以通过显示屏直接监测转向桥或电液转向轮的转向情况，从而人为地取消电液转向阀的操作开关，取消转向控制器接收的由中央控制器传递的操作指令。

本发明还提供一种起重机，包括转向系统以及转向安全控制系统，所述转向安全控制系统为上述任一项所述的转向安全控制系统。由于上述的转向安全控制系统具有上述的技术效果，具有该转向安全控制系统的起重机也应具有相应的技术效果，其余具体的实施方式与上述实施例类似，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的一种起重机及其转向安全控制系统，以及一种起重机转向安全控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (14)

1.一种起重机转向安全控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

11)预先存储与转向相关的元件的标准状态参数；

12)实时采集上述元件的当前状态参数，并检测是否收到与转向相关的故障信息；

13)判断所述当前状态参数是否属于所述标准状态参数相符；当两者不相符时，或收到故障信息时，进入步骤14)；当两者相符且未收到故障信息时，返回步骤12)；

14)发送怠速信号至发动机电子控制单元。

2.根据权利要求1所述的转向安全控制方法，其特征在于，步骤14)中，还锁死电液转向阀。

3.根据权利要求2所述的转向安全控制方法，其特征在于，步骤14)中，还开启故障指示灯。

4.根据权利要求1至3任一项所述的转向安全控制方法，其特征在于，步骤11)中，预先存储的所述标准状态参数包括前桥转向角度与后桥转向角度的差函数，所述当前状态参数包括后桥转向角度与前桥转向角度；

步骤13)中，判断所述后桥转向角度与所述前桥转向角度是否符合所述差函数，不符合，进入步骤14)，符合，返回步骤12)。

5.根据权利要求2或3所述的转向安全控制方法，其特征在于，步骤11)中所述标准状态参数包括所述电液转向阀端口的正常工作电压值，步骤12)中所述当前状态参数包括所述电液转向阀端口的当前电压值；

步骤13)中，判断所述当前电压值与所述正常工作电压值是否一致，不一致，进入步骤14)，一致，返回步骤12)。

6.根据权利要求1至3任一项所述的转向安全控制方法，其特征在于，步骤12)中，检测是否收到转向油路中液压油阻塞开关的故障信息。

7.根据权利要求1至3任一项所述的转向安全控制方法，其特征在于，所述标准状态参数包括控制网络之间发送的信息频率的波动区间，所述当前状态参数包括当前接收的信息频率，其中，控制网络为起重机底盘控制系统中各控制器之间收发信息形成的网络；

步骤13)中，判断当前接受的所述信息频率是否属于所述信息频率的波动区间内，不属于，进入步骤14)，属于，返回步骤12)。

8.一种起重机的转向安全控制系统，其特征在于，包括：

转向参数采集装置，用于实时采集并输出与转向相关的元件的当前状态参数；

转向参数分析装置，预先存储所述元件的标准状态参数，实时将所述当前状态参数与所述标准状态参数进行对比，并检测是否收到与转向相关的故障信息；

当所述当前状态参数与所述标准状态参数不符合时，或收到故障信息时，所述转向参数分析装置发送怠速信号至发动机电子控制单元。

9.根据权利要求8所述的转向安全控制系统，其特征在于，当所述当前状态参数与所述标准状态参数不符合时，或收到故障信息时，所述转向参数分析装置锁死电液转向阀。

10.根据权利要求9所述的转向安全控制系统，其特征在于，当所述当前状态参数与所述标准状态参数不符合时，或收到故障信息时，所述转向参数分析装置开启故障指示灯。

11.根据权利要求8至10任一项所述的转向安全控制系统，其特征在于，所述转向参数分析装置预先存储前桥转向角度与后桥转向角度的差函数；所述转向参数采集装置实时采集后桥以及前桥的转向角度并输出至所述转向参数分析装置；所述转向参数分析装置判断所述后桥以及前桥的转向角度是否符合所述差函数。

12.根据权利要求8至10任一项所述的转向安全控制系统，其特征在于，与转向相关的所述故障信息包括转向油路中液压油阻塞开关的开启信息。

13.根据权利要求8至10任一项所述的转向安全控制系统，其特征在于，所述转向参数分析装置预先存储控制网络之间发送信息频率的正常波动区间；所述转向参数采集装置实时采集控制网络之间发送信息频率并输出至所述转向参数分析装置，其中，控制网络为起重机底盘控制系统中各控制器之间收发信息形成的网络；所述转向参数分析装置判断接收的所述信息频率是否属于所述正常波动区间内。

14.一种起重机，包括转向系统以及转向安全控制系统，其特征在于，所述转向安全控制系统为权利要求8至13任一项所述的转向安全控制系统。

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