CN102066885A - 用于运行运输车辆的方法、运输车辆、用于控制作业现场的运行的方法及作业现场系统 - Google Patents

用于运行运输车辆的方法、运输车辆、用于控制作业现场的运行的方法及作业现场系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行设有车斗的运输车辆的方法，该方法适当考虑了所述车斗内容纳的物料的重量。该方法包括如下步骤：从外部源接收与所述车斗内容纳的物料的重量有关的信息(501)；以及，响应于该重量信息来控制所述车辆的运行(503)。

Description

用于运行运输车辆的方法、运输车辆、用于控制作业现场的运行的方法及作业现场系统
技术领域
本发明涉及一种用于运行设有车斗的运输车辆的方法，该方法适当考虑了所述车斗内容纳的物料的重量。本发明还涉及这种运输车辆。
本发明还涉及一种用于控制作业现场的运行的方法，该作业现场包括工程机械和运输车辆，该工程机械被构造为在高于地面的升高位置装载物料，该运输车辆设有车斗，该车斗被构造为用于从所述工程机械接收物料。本发明还涉及这种作业现场系统。
本发明尤其涉及如下一种运输车辆：该运输车辆被构造为用于在无道路的区域内运输诸如土、石或砂等的重型物料，例如用于与道路或隧道修建、沙坑、矿山和类似环境相关的运输。
下面，将针对具有铰接式运输车类型的工程机械形式的运输车辆来说明本发明。然而，这种应用仅应视作运输车辆的优选示例，且本发明可适用于其他类型的运输车辆，例如带有刚性车架的自卸卡车。
背景技术
在铰接式运输车内，已知具有车载式重量测量设备。在一个这种已知的设备中，通过刚性附接到转向架装置内的转向架梁的应变计来测量重量。所测量到的重量信息在驾驶室内的显示屏上呈现给操作者。更具体地，对载运物的重量进行监测，以防止特定类型的铰接式运输车过载。
然而，在长期的恶劣环境下，这样的重量测量设备无法实现所要求的精度和可靠性。更具体地，应变计暴露于灰尘、尘土和物料，因此可能受到磨损，并且可能在此恶劣环境中失效。
发明内容
本发明的第一目的是实现一种用于运行运输车辆的方法，该方法适当考虑了载荷重量，该方法可靠、具有成本效率且适合应用于恶劣环境中。
该目的通过权利要求1所述的特征而实现。因此，实现该目的的方法包括如下步骤：从外部源接收与所述车斗内容纳的物料的重量有关的信息；以及，响应于该重量信息来控制所述车辆的运行。
因此，运输车辆从外部源接收该重量信息。该外部源被构造为用于测量装载在运输车辆的车斗内的物料的重量，并将该信息传送到运输车辆。这样，运输车辆不必设有车载式重量测量设备。因此，本发明为响应于装载在所述车斗内的物料的重量来改善运行创造了条件，同时维持了运输车辆的成本效率。
此外，通过响应于所接收到的重量信息来自动地控制所述运输车辆的运行，能够实现改善的运行，因为不同的车辆系统可相应地受到控制，以提高燃料效率、操作者舒适性等。
在作业现场，多个运输车辆在不同目的地之间移动，以装载和卸载物料。此外，诸如轮式装载机和挖掘机等的装载车辆位于不同的装载目的地，以对运输车辆进行装载。
根据一优选实施例，该方法包括如下步骤：从将物料装载在所述车斗内的工程机械接收与所容纳的物料的重量有关的信息。因此，根据该实施例，该装载车辆(例如轮式装载机)形成上述外部源。与铰接式运输车相比，诸如轮式装载机等的装载车辆更适于配备有车载式重量测量系统，因为载荷传感器可容易地与用于操作铲斗的液压系统相关地布置。
因此，该装载车辆设有车载式重量测量设备，且包括用于将具有所述重量信息的信号发送到运输车辆的装置。特别地，工程机械车队(包括运输车辆和轮式装载机)的采购和控制可具有成本效率。对于其运输车辆的数量大于装载车辆数量的作业现场来说，成本效益尤其明显。
设有这种用于防止其过载的车载式重量测量设备的轮式装载机是公知的。因此，以上实施例为获得所装载物料的重量值创造了条件，以通过使用已知的重量测量设备来控制所述运输车辆的运行，且仅为该运输车辆提供了诸如天线等的结构较小的特征件和控制器内的相应软件。
根据另外的扩展，该方法包括如下步骤：从将物料装载在所述车斗内的工程机械直接接收与所容纳的物料的重量有关的信息。优选地，在装载车辆与运输车辆之间存在有无线通信。此无线通信至少是单向的，即从装载车辆朝向运输车辆。根据一替代或补充方案，该重量信息从装载车辆发送到作业现场的中心站，以进一步分配给运输车辆。
根据一优选实施例，该方法包括如下步骤：当所述车辆将所容纳的物料向目的地运输时，响应于该重量信息来控制所述车辆的运行。优选地，自动地控制至少一个车辆系统，例如悬架系统或动力传动系。这样，能够明显改善该运输车辆的运行。
优选地，该运输车辆的特定控制被设定为与未装载的车斗有关的标准模式(缺省模式)。在装载之后，确定与所述车斗内的载荷重量相对应的模式，且该车辆在其通往卸载目的地的路上受到相应控制。
根据上一实施例的扩展，该方法包括如下步骤：当该车辆已到达目的地时，中断响应于该重量信息对所述运输车辆的运行的控制。这样，该运输车辆再次根据空的车斗(即根据缺省模式)受到控制。
本发明的第二目的是实现设有车斗的运输车辆，该车斗被构造为用于容纳物料，该运输车辆被构造为适当考虑载荷重量来控制其运行，该运输车辆可靠、具有成本效率且适合应用于恶劣环境中。
该目的通过权利要求17所述的特征而实现。因此，实现该目的的运输车辆包括接收装置和控制器，该接收装置用于以无线方式接收与容纳在所述车斗内的物料的重量有关的信息，该控制器以可操作方式连接到所述接收装置，其中，该控制器适于响应于该重量信息来控制所述车辆内的至少一个系统。
本发明的第三目的是实现一种用于控制作业现场的运行的方法，该作业现场包括工程机械和运输车辆，该工程机械被构造为在高于地面的升高位置处装载物料，该运输车辆设有车斗，该车斗被构造为用于从所述工程机械接收物料，该方法可靠、具有成本效率且适合应用于恶劣环境中。
该目的通过权利要求19所述的特征而实现。因此，实现该目的的方法包括如下步骤：对物料称重并将物该料装载到所述车斗内；把与物料重量有关的信息以无线方式传输到所述运输车辆；以及，响应于所传输的重量信息来控制所述运输车辆的运行。
本发明的第四目的是实现作业现场系统，该作业现场系统包括工程机械和运输车辆，该工程机械被构造为在高于地面的升高位置处装载物料，该运输车辆设有车斗，该车斗用于从所述工程机械接收物料，该作业现场系统可靠、具有成本效率且适合应用于恶劣环境中。
该目的通过权利要求20所述的特征而实现。因此，实现该目的的工程机械包括用于对装载在所述车斗内的物料进行称重的装置和用于发送信号的装置，所发送的信号具有与物料的重量有关的信息，所述运输车辆包括包括接收装置和控制器，该接收装置用于接收信号，所接收的信号具有与容纳在所述车斗内的物料的重量有关的信息，该控制器以可操作方式连接到所述接收装置，其中，该控制器适于响应于该重量信息来控制所述车辆内的至少一个系统。
在以下描述和从属权利要求中阐明了本发明各个实施例的其他有利特征和功能。
附图说明
下面，将参考附图所示的实施例来说明本发明，在附图中：
图1以侧视图示出了轮式装载机，
图2以侧视图示出了铰接式运输车，
图3示出了在作业现场该轮式装载机和铰接式运输车的运行，
图4示意性示出了用于控制铰接式运输车的运行的系统，并且
图5示出了本发明的实施例示例的流程图。
具体实施方式
图1以侧视图示出了构成轮式装载机101的车架转向式工程机械。轮式装载机101的车身包括前车身部分102和后车身部分103，这些车身部分分别具有用于驱动一对车轮的车轴112、113。后车身部分103包括驾驶室114。车身部分102、103以如下方式彼此连接：即，它们能够通过两个第一致动器相对于彼此绕竖直轴线枢转，所述两个第一致动器为布置在两个车身部分之间的液压缸104、105的形式。因此，液压缸104、105在车辆行驶方向上的车辆水平中心线的每一侧各布置有一个，以使轮式装载机101转向。
轮式装载机101包括用于处理物体或物料的设备111。该设备111包括装载臂单元106和装配在该装载臂单元上的铲斗形式的工具107。装载臂单元106的第一端枢转地连接到前车身部分102。工具107枢转地连接到装载臂单元106的第二端。
装载臂单元106可通过两个第二致动器相对于前车身部分102升高和降低，所述两个第二致动器为两个液压缸108、109的形式，它们中的每一个均在一端处连接到前车身部分102并在另一端处连接到装载臂单元106。铲斗107能够通过第三致动器而相对于装载臂单元106倾翻，该第三致动器为液压缸110的形式，它在一端处连接到前车身部分102并在另一端处经由连杆臂系统115连接到铲斗107。
图2以侧视图示出了铰接式运输车(也称为车架转向式自卸车)201。该铰接式运输车包括前车辆部分202，该前车辆部分202包括前车架203、前轮轴204和用于驾驶员的驾驶室206。铰接式运输车201也包括后车辆部分207，该后车辆部分207包括后车架208、前轮轴209、后轮轴210和可倾斜车斗211。
第一枢转接头225适于允许前车架203和后车架208相对于彼此围绕虚拟的纵向轴线枢转，换言之，所述虚拟的纵向轴线是在车辆201的纵向方向上延伸的轴线。
前车架203经由第二接头221连接到后车架208，这允许前车架203和后车架208相对于彼此围绕竖直轴线234枢转，以使该车辆转向(转弯)。一对液压缸224形式的致动器布置在用于使该车辆转向的旋转接头221的各侧。这些液压缸由车辆驾驶员通过方向盘和/或操纵杆(未示出)来控制。
车斗211在后车架208的后部处经由铰接件(未示出)连接到该后车架。一对倾斜缸232以第一端连接到后车架208且以第二端连接到平板车身211。在该车辆的沿其纵向方向的中心轴线的每一侧各定位有一个倾斜缸232。因此，当致动这些倾斜缸232时，平板车身211相对于后车架208倾斜。
该车斗通常为具有侧壁、前壁、封闭底部和敞口顶部的盒体的形式。在倾卸其间，容纳物从该盒体滑落到地面上或滑落到在一旁等待的车斗内。
参考图3，示出了在作业现场该轮式装载机101和铰接式运输车201的运行。轮式装载机101用于使用铲斗107从装载位置掘起物料(挖掘天然地面301)并将该物料卸载到铰接式运输车201的车斗211中。
图3示出了行驶模式，其包括从挖掘至装载到铰接式运输车201上的一系列步骤。具体地，轮式装载机101在直行位置向前(见箭头302)行驶到天然地面301，其中，前车辆部分和后车辆部分成一条直线。当轮式装载机101接近该天然地面301时，轮式装载机101推入到天然地面中，见箭头303。然后，装载臂单元升起，其中铲斗107装满了来自天然地面的物料。
当完成挖掘时，轮式装载机101从挖掘操作位置以高速度撤回，见箭头304，且该轮式装载机向右转(或向左转)，见箭头305。然后，轮式装载机101向前移动，见箭头306，同时向左(或向后)急转，然后调直该车辆以行驶接近所述铰接式运输车201，见箭头307。提升臂单元106升起，铲斗107倾斜，且将物料堆积在该铰接式运输车的车斗内。当自卸卡车320的装载操作结束时，轮式装载机101从铰接式运输车201反向移开，见箭头308，转向至停止位置309，且再次朝向天然地面301向前行驶310。轮式装载机101的这种操作重复进行，直至车斗211被装满。
当车斗211中装满物料时，铰接式运输车201从其装载位置311经由路径312移向目的地313，该目的地313为卸载位置的形式。在位置314处，通过使车斗211倾斜，车斗211内的容纳物被卸载。
图4示出了用于控制该铰接式运输车的运行的系统401。系统401包括轮式装载机101和铰接式运输车201。
轮式装载机101包括用于确定铲斗107内的物料重量的装置403、405、407。所述重量确定装置403、405、407包括适于感测铲斗107的位置的至少一个传感器403。更具体地，第一位置传感器适于感测铲斗107的竖直位置，更确切地说，用于感测提升臂106相对于车架102的角位置。第二传感器适于感测铲斗107相对于提升臂106的角位置。该第一传感器和第二传感器例如可由布置在各枢转接头内的角度传感器形成，或者由适于检测各液压缸的直线位移的直线传感器形成。
所述重量确定装置还包括适于感测液压系统内的压力的传感器405，该压力表示施加在所述系统上的载荷。优选地，传感器405适于感测提升缸108、109内的压力。
所述重量确定装置还包括控制器407，该控制器407适于从传感器403、405接收具有位置信息和压力信息的信号。控制器407包括用于基于传感器信号内的信息来确定物料重量并产生相应的重量信号的软件。
轮式装载机101还包括用于发送由控制器407产生的重量信号的装置409。该发送装置409优选包括天线，它以可操作方式连接到控制器407且构造为用于传输电磁波，例如无线电波。
铰接式运输车201包括用于从轮式装载机101接收重量信号的接收装置411。优选地，该接收装置411包括被构造为用于接收电磁波的天线。
铰接式运输车201还包括控制器413，所述控制器413以可操作方式连接到天线411，用于接收所述重量信号。控制器411包括如下软件：该软件用于确定并产生被输出给至少一个车辆系统415、417或车辆部件的输出信号，以对它们进行控制。
第一车辆系统被示例为动力传动系415。内燃发动机(柴油发动机)形式的动力源419适于推进该运输车201。该动力传动系还包括自动变速箱形式的主变速箱421，该主变速箱421以可操作方式连接到发动机419的输出轴。该动力传动系还包括中间变速箱423(分动变速箱)，以在前轮轴204与后轮轴209、210(见图2)之间分配驱动动力。
第一驱动轴(传动轴)在车辆的纵向方向上延伸且以可操作方式连接在分动变速箱423与轮轴204内的中心变速器425(差速器)之间。一对横向驱动轴(棒状轴)从中心变速器425沿两个相反方向延伸。每个横向驱动轴驱动一个车轮。
第二车辆系统被示例为悬架系统417。该示例的悬架系统417适于将车架203、208悬挂在轮轴204、209、210上。具体地，悬架系统417构造为响应于转弯、坡道等来进行连续控制。
控制器413还适于产生被输出给操作者显示装置427的输出信号，以向驾驶员指示所装载的重量。控制器413还适于产生被输出给电子存储器的输出信号，该电子存储器为存储器429的形式，用于与个体操作者、作业班次等相关地存储该重量信息。
下面，将描述用于控制该铰接式运输车的方法的实施例示例。
根据第一示例，见图5，该方法开始于框501。该方法包括如下步骤：从外部源接收与所述车斗内容纳的物料的重量有关的信息503；以及，响应于该重量信息来控制所述车辆的运行505。具体地，该方法包括如下步骤：从将物料装载在所述车斗内的工程机械101接收与所容纳的物料的重量有关的信息。优选地，该方法包括如下步骤：以无线方式接收与所容纳的物料的重量有关的信息。
该方法还包括如下步骤：当所述车辆将所容纳的物料向目的地313运输时(见图3中的行驶路径312)，响应于该重量信息来控制所述车辆的运行。更具体地，该方法还包括如下步骤：响应于该重量信息来控制所述运输车辆的悬架系统417。该方法优选包括如下步骤：响应于该重量信息来自动地控制所述运输车辆的运行。
该方法还包括如下步骤：当所述车辆已到达目的地313时，中断响应于该重量信息对运输车辆的运行的控制507。特别地，该方法包括如下步骤：当物料已在目的地处被卸载时，中断响应于该重量信息对运输车辆的运行的控制。然后，该方法回到框501，用于在随后的装载阶段中再次开始这种过程。
除了自动地控制车辆系统之外，该方法优选还包括如下步骤：把与所述重量有关的信息呈现给所述运输车辆的驾驶员，以响应于该信息来手动控制所述车辆的运行。优选地，在驾驶室内的显示器上显示信息。例如，驾驶员可以注意到所述车斗何时完全装满，或装填到希望的重量极限，其中，驾驶员可立即开始使所述运输车辆前行到希望的目的地。
根据该方法的、可视作第一实施例示例的替代或补充方案的第二实施例，该方法包括如下步骤：响应于该重量信息来控制所述运输车辆的动力传动系415。更具体地，该方法包括如下步骤：响应于该重量信息来控制所述运输车辆的动力源419。更具体地，该方法包括如下步骤：从多个可用曲线中选择发动机曲线，并根据所选择的发动机曲线来控制内燃发动机。
根据上述任何实施例示例的替代或补充方案，该方法包括如下步骤：从多个可用换档模式中选择换档模式，并根据所选择的换档模式来控制变速箱421。
根据上述任何实施例示例的另一替代或补充方案，该方法包括如下步骤：响应于该重量信息来控制所述运输车辆的差速器。
根据上述任何实施例示例的又一替代或补充方案，该方法包括如下步骤：响应于该重量信息来控制所述运输车辆中的巡航控制功能。
根据上述任何实施例示例的又一替代或补充方案，该方法包括如下步骤：将该重量信息与所述运输车辆的个体驾驶员相关地存储在电子存储器429内。
另外，根据一替代方案，该方法包括如下步骤：在多个装载步骤中接纳物料；以及，与每个装载步骤相结合地接收与每个步骤中所接纳的物料的重量有关的信息。根据第二替代方案，该方法包括如下步骤：在多个装载步骤中接纳物料；以及，与最后一个装载步骤相结合地接收与在所有步骤中接纳的所有物料的重量有关的信息。一个装载步骤代表该工程机械的铲斗被装满一次。因此，该方法包括如下步骤：以无线方式接收具有与所容纳的物料的重量有关的信息的至少一个信号。
本发明决不局限于上述实施例，相反，在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可以进行各种替代和修改。
根据上述任何实施例示例的又一替代或补充方案，向驾驶员发出信号，以在所述车斗装填到希望的极限时警示该驾驶员。然后，驾驶员可立即开始向目的地运输物料。因此，能够缩短装载循环时间。
根据上述任何实施例示例的又一替代或补充方案，当所述车斗装填到希望的极限时，变速器自动置于前进档。这样，能够缩短装载循环时间。
根据上述任何实施例示例的又一替代或补充方案，当所述车斗装填到希望的极限时，使在装载阶段被致动的制动器自动分离。这样，能够缩短装载循环时间。

Claims (22)

1.一种用于运行设有车斗(211)的运输车辆(201)的方法，所述方法适当考虑了所述车斗内容纳的物料的重量，其特征在于，所述方法包括如下步骤：从外部源接收与所述车斗内容纳的物料的重量有关的信息(501)；以及，响应于该重量信息来控制所述车辆的运行(503)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：从将所述物料装载在所述车斗内的工程机械(101)接收与所容纳的物料的重量有关的信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：当所述车辆将所容纳的物料向目的地(314)运输时，响应于所述重量信息来控制所述车辆的运行。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：当所述车辆已到达所述目的地时，中断响应于所述重量信息对所述运输车辆的运行的控制(505)。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：当所述物料已在所述目的地处被卸载时，中断响应于所述重量信息对所述运输车辆的运行的控制。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：以无线方式接收与所容纳的物料的重量有关的信息。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：响应于所述重量信息来自动地控制所述运输车辆的运行。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：把与所述重量有关的信息呈现给所述运输车辆的驾驶员，以响应于所述信息来手动地控制所述车辆的运行。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：响应于所述重量信息来控制所述运输车辆的悬架系统(417)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：响应于所述重量信息来控制所述运输车辆的动力传动系(415)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：响应于所述重量信息来控制所述运输车辆的动力源(419)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：从多个可用曲线中选择发动机曲线，并根据所选择的发动机曲线来控制内燃发动机。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：从多个可用换档模式中选择换档模式，并根据所选择的换档模式来控制变速箱(421)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：响应于所述重量信息来控制所述运输车辆的差速器(425)。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：响应于所述重量信息来控制所述运输车辆中的巡航控制功能。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将所述重量信息与所述运输车辆的个体驾驶员相关地存储在电子存储器(429)内。
17.一种设有车斗的运输车辆，所述车斗被构造为用于容纳物料，其特征在于，所述运输车辆包括接收装置(411)和控制器(413)，所述接收装置(411)用于以无线方式接收与容纳在所述车斗内的物料的重量有关的信息，所述控制器(413)以可操作方式连接到所述接收装置，其中，所述控制器适于响应于重量信息来控制所述车辆内的至少一个系统(415，417)。
18.根据权利要求17所述的运输车辆，其特征在于，所述车辆是铰接式运输车(201)。
19.一种用于控制作业现场的运行的方法，所述作业现场包括工程机械(101)和运输车辆(201)，所述工程机械(101)被构造为在高于地面的升高位置处装载物料，所述运输车辆(201)设有车斗(211)，所述车斗(211)被构造为用于从所述工程机械接收物料，其特征在于，所述方法包括如下步骤：对物料称重并将所述物料装载在所述车斗内；把与所述物料的重量有关的信息以无线方式传输到所述运输车辆(201)；以及，响应于所传输的重量信息来控制所述运输车辆的运行。
20.一种作业现场系统，所述作业现场系统包括工程机械(101)和运输车辆(201)，所述工程机械(101)被构造为在高于地面的升高位置处装载物料，所述运输车辆(201)设有用于从所述工程机械接收物料的车斗，其特征在于，所述工程机械包括用于对装载在所述车斗内的物料进行称重的装置(403，405)和用于发送信号的装置(409)，所发送的信号具有与所述物料的重量有关的信息，所述运输车辆(101)包括接收装置(411)和控制器(413)，所述接收装置(411)用于接收信号，所接收的信号具有与容纳在所述车斗内的物料的重量有关的信息，所述控制器(413)以可操作方式连接到所述接收装置，其中，所述控制器适于响应于重量信息来控制所述车辆内的至少一个系统(415，417)。
21.根据权利要求20所述的作业现场系统，其特征在于，所述车辆是铰接式运输车。
22.根据权利要求20或21所述的作业现场系统，其特征在于，所述工程机械是轮式装载机。
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