CN103321128B - 防止振动压路机的振动轮沉陷的方法、系统以及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止振动压路机的振动轮沉陷的方法、系统以及一种工程机械，该方法包括：检测振动压路机的行走速度；检测振动压路机车身与水平面的倾斜角度；以及采集所述振动压路机的行走速度、在所述振动压路机的行走速度小于或等于预定值时实时采集所述倾斜角度以实时计算振动轮沉陷深度，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时进行报警。本发明可以有效防止振动压路机振动轮下陷，避免了振动压路机的振动轮沉陷的发生。

Description

防止振动压路机的振动轮沉陷的方法、系统以及工程机械

技术领域

本发明涉及振动压路机领域，具体地，涉及一种防止振动压路机的振动轮沉陷的方法、一种防止振动压路机的振动轮沉陷的系统以及一种工程机械。

背景技术

在工程机械领域中，振动压路机是一种道路施工中广泛使用的机械设备。其主要通过自身的重力和振动来压实各种建筑和筑路材料，适宜压实各种非粘性土壤、碎石、碎石混合料以及各种沥青混凝土，因而被广泛应用在公路或道路建设中。目前，振动压路机主要可分为单钢轮振动压路机和双钢轮振动压路机。单钢轮压路机的结构特点为前轮为钢轮（振动轮），左右后轮为橡胶轮胎为振动压路机提供驱动力。因此只有重量较大的前钢轮具有振动功能，在实际施工过程中，特别是在振动压路机处于停止状态时，经常出现振动压路机在某个区域出现振动轮沉陷的问题，一方面将对路面造成很大影响，需要对该区域进行修复，另一方面因为较重的前轮沉陷造成压路机前轮被困在沉陷区域，需要另外调派拖车将振动压路机拖出来，导致了施工成本的提高和施工工期的延长。因此，本领域中迫切地需要可以防止振动压路机沉陷的方法以及设备，从而避免振动压路机的振动轮沉陷。

现有技术中存在一些防止上述问题的方法，例如利用车速低于设定的最小值时将振动功能停止并且大于设定的车速开启振动的方法，但这种方法会在振动压路机行走时频繁的启停振动功能，影响振动压路机振动系统的寿命，而且限制了振动压路机在停止状态下的起振。另外，上述方法不能避免振动压路机在停止状态下由于自重较大而出现的沉陷，因此具有很大局限性。

发明内容

针对现有的技术中存在的上述问题，本发明提出了一种防止振动压路机的振动轮沉陷的方法、一种防止振动压路机的振动轮沉陷的系统以及一种工程机械。

本发明提供了一种防止振动压路机的振动轮沉陷的方法，该方法包括：检测振动压路机的行走速度；检测振动压路机车身与水平面的倾斜角度；以及采集所述振动压路机的行走速度、在所述振动压路机的行走速度小于或等于预定值时实时采集所述倾斜角度以实时计算振动轮沉陷深度，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时进行报警。

相应地，本发明还提供了一种防止振动压路机的振动轮沉陷的系统，该系统包括：第一检测装置，用于检测振动压路机的行走速度；第二检测装置，用于检测振动压路机车身与水平面的倾斜角度；以及控制器，与所述第一检测装置和所述第二检测装置连接，用于采集所述振动压路机的行走速度、在所述振动压路机的行走速度小于或等于预定值时实时采集所述倾斜角度以实时计算振动轮沉陷深度，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时输出报警指令。

此外，本发明还提供了一种工程机械，该工程机械包括根据本发明实施方式的防止振动压路机的振动轮沉陷的系统。

采用本发明提供的防止振动压路机的振动轮沉陷的方法、系统以及工程机械，可以预先设定振动轮沉陷的报警深度，在振动压路机处于停止状态时通过检测车身与水平面的倾斜角度来实时地计算振动轮沉陷深度，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时进行报警，从而在第一时间警示相关操作人员振动压路机振动轮发生沉陷危险，以采取相关措施，从而避免了振动压路机的振动轮沉陷的发生。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一种实施方式的示例防止振动压路机的振动轮沉陷的系统的结构示意图；

图2是根据本发明的一种实施方式的振动压路机沉陷过程的示意图；

图3是根据本发明的另一种实施方式的示例防止振动压路机的振动轮沉陷的系统的结构示意图；

图4是根据本发明的再一种实施方式的示例防止振动压路机的振动轮沉陷的系统的结构示意图；以及

图5是根据本发明的一种实施方式的示例防止振动压路机的振动轮沉陷的方法的流程图。

附图标记说明

100第一检测装置                         200第二检测装置

300控制器                               400振动电磁阀

500显示装置                             600报警装置

700驱动轮                               800振动轮

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据本发明的一种实施方式的示例防止振动压路机的振动轮沉陷的系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括：第一检测装置100，用于检测振动压路机的行走速度；第二检测装置200，用于检测振动压路机车身与水平面的倾斜角度；以及控制器300，与所述第一检测装置和所述第二检测装置连接，用于采集所述振动压路机的行走速度、在所述振动压路机的行走速度小于或等于预定值时实时采集所述倾斜角度以实时计算振动轮沉陷深度，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时输出报警指令。

具体来说，第一检测装置100可以是任何适当的能够检测振动压路机的行走速度的装置（例如，雷达测速仪、视频测速仪、红外测速仪、超声波测速仪等）。例如，第一检测装置可以是雷达测速仪，其可以检测出振动压路机的行走速度。此外，第一检测装置100还可以是包括行走马达转速传感器的装置，其可以根据转速检测出振动压路机的行走速度，具体测速过程与现有技术相同，为了不混淆本发明的范围，在此不再赘述。第二检测装置200可以是任何适当的能够检测振动压路机车身与水平面的倾斜角度的装置（例如，角度测量仪、角度传感器等），优选地第二检测装置200可以为倾角传感器。控制器300，与第一检测装置100和第二检测装置200连接，可以实时采集振动压路机的行走速度和振动压路机车身与水平面的倾斜角度，并且实时计算振动轮沉陷深度，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时输出报警指令到蜂鸣器、指示灯、显示屏等具有警示作用的装置，提醒相关人员有发生沉陷的危险，采取相关措施，例如将振动压路机开离该区域。

根据本发明的一种实施方式，考虑到振动压路机在行走过程中发生振动轮沉陷的可能很小。所以为了减少功率消耗和系统的复杂度，控制器300可以仅在可能出现振动轮沉陷时（即振动压路机行走很慢或停止时）才计算振动轮沉陷深度。例如，控制器300可以预先存储一预定值，该预定值的范围可以设定为振动压路机的行走速度0-1公里/每小时（km/h）之间，例如0.5km/h，或者控制器300也可以接收一预定值，例如通过操作者的人工输入等，本发明对此不进行限定。控制器300在采集到的振动压路机的行走速度小于或等于预定值（例如0.5km/h）时才开始实时采集倾斜角度。

图2是根据本发明的一种实施方式的振动压路机沉陷过程的示意图。如图2所示，该采集的倾斜角度是振动压路机车身（即图2中所示振动轮800）与水平面（驱动轮700所在的平面）之间的角度。

例如，控制器300在采集到的振动压路机的行走速度小于或等于预定值（例如0.5km/h）时，开始采集倾斜角度，此时的倾斜角度为振动轮初始倾斜角度θ₁，之后实时采集到的倾斜角度为θ₂，之后控制器300可以根据以下公式计算振动轮沉陷深度h：

h＝L·tan(θ₂-θ₁)      公式（1）

其中h为振动轮沉陷深度，L为振动压路机的轴距，θ₁为振动轮初始倾斜角度，θ₂为实时采集的振动轮倾斜角度。

其中，振动压路机的轴距L是已知量（不同型号的压路机轴距L可以不同）可以预先存储在控制器300中，如图2所示的Δθ为振动轮倾斜角度的变化量，其中Δθ＝θ₂-θ₁。

之后，控制器300可以将计算出的振动轮沉陷深度h与预先存储在控制器300中的报警深度相比较，以执行相应操作，其中报警深度可以根据实际情况或期望来设定（例如设置为20cm等），或者控制器300也可以接收一报警深度（例如通过操作者的人工输入等），本发明对此不进行限定。例如，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时，控制器300将输出报警指令到蜂鸣器、指示灯、显示屏等具有警示作用的装置，提醒相关人员有发生沉陷的危险，采取相关措施，例如将振动压路机开离该区域。

根据本发明的另一种实施方式，还可以将时间与振动轮沉陷深度结合来判断是否有发生沉陷的危险，例如给定时间内的振动轮沉陷速率，即如果振动轮沉陷速率过快（例如超过报警速率），则有可能发生沉陷，需要报警以及采取措施。具体来说，控制器300可以预先存储选择的给定时间和适当的报警速率，或者控制器300也可以接收给定时间和报警速率（例如通过操作者的人工输入等），本发明对此不进行限定。之后，控制器300根据给定时间的振动轮沉陷深度来计算振动轮沉陷速率（例如，计算的振动轮沉陷深度/给定时间），以及当计算出的振动轮沉陷速率大于报警速率时输出报警指令。

图3是根据本发明的另一种实施方式的示例防止振动压路机的振动轮沉陷的系统的结构示意图。如图3所示，根据本发明的另一种实施方式，控制器300还可以与振动电磁阀400连接以获取振动压路机的状态，在所述振动压路机处于振动状态下当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时，输出振动电磁阀关闭指令，以关闭振动电磁阀400，避免振动压路机由于振动而进一步沉陷。或者，所述控制器还可以在所述振动压路机处于振动状态下当计算出的振动轮沉陷速率大于报警速率时，输出振动电磁阀关闭指令，以关闭振动电磁阀400，避免振动压路机由于振动而进一步沉陷。

上述预定值、给定时间、报警深度、以及报警速率的设置和选择仅是一种说明本发明的示例性实施方式，本领域技术人员可以根据实际情况或振动压路机的配置来设置，本发明对此不进行限定。

根据本发明的另一种实施方式，如图3所示，该系统还可以包括显示装置500，与控制器200连接，用于对振动轮倾斜角度的变化量Δθ（Δθ＝θ₂-θ₁）和/或计算出的振动轮沉陷深度h进行显示，以及当接收到上述报警指令的同时显示“沉陷警报”等字样并优选地使字样闪烁，以提醒相关人员尽快采取措施。此外，该显示装置500可以用作指令的输入端，例如相关人员可以根据实际操作工况或期望，输入上述预定值、给定时间、报警深度、或报警速率来灵活地使该系统适用于各种工况，防止振动轮沉陷的发生。

图4是根据本发明的再一种实施方式的示例防止振动压路机的振动轮沉陷的系统的结构示意图。根据本发明的再一种实施方式，如图4所示，该系统还可以包括报警装置600，与控制器300连接，用于根据上述报警指令执行报警操作。

优选地，该报警装置600可以包括蜂鸣器、指示灯等任何适当的具有警示作用的装置。例如，当报警装置600接收到来自控制器300的报警指令，其可以开启指示灯和蜂鸣器来警示相关人员有发生沉陷的危险，应尽快采取相关措施。例如，如上所述，如果振动压路机处于振动状态下时，应立即关闭振动电磁阀400；反之，则应尽快将振动压路机开离该区域，避免沉陷的发生。

根据上述实施方式，可以在防止振动压路机的振动轮沉陷同时，提高整个过程的安全性且设计更加人性化。

应当理解的是，描述的上述多种实施方式可以独立使用也可以以各种组合形式结合使用，本领域技术人员可以根据实际情况来适当的选择和设置。

图5是根据本发明的一种实施方式的示例防止振动压路机的振动轮沉陷的方法的流程图。如图5所示，该方法包括：

在步骤1001，检测振动压路机的行走速度以及检测振动压路机车身与水平面的倾斜角度；

在步骤1002，采集振动压路机的行走速度；

在步骤1003，判断振动压路机的行走速度是否小于或等于预定值；

在步骤1004，在振动压路机的行走速度小于或等于预定值时实时采集所述倾斜角度以实时计算振动轮沉陷深度；以及

在步骤1005，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时进行报警。

其中，所述振动轮沉陷深度利用公式（1）计算：h＝L·tan(θ₂-θ₁)，

其中h为振动轮沉陷深度，L为振动压路机的轴距，θ₁为振动轮初始倾斜角度，θ₂为实时采集的振动轮倾斜角度。

优选地，该方法还包括显示振动轮倾斜角度的变化量Δθ和/或计算出的振动轮沉陷深度h，其中Δθ＝θ₂-θ₁。

优选地，该方法还包括根据给定时间内的振动轮沉陷深度计算振动轮沉陷速率，当计算出的振动轮沉陷速率大于报警速率时进行报警。

优选地，该方法还包括在振动压路机处于振动状态下当所述计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时，关闭振动电磁阀。

优选地，在所述振动压路机处于振动状态下当所述计算出的振动轮沉陷速率大于报警速率时，关闭振动电磁阀。

上述方法步骤中对公式（1）、预定值、给定时间、报警深度、以及报警速率等的选择和设置等的实施方式如上所述，在此不再赘述。

相应地，本发明还提供了一种工程机械（未示出），该工程机械不但可以包括如上所述的根据本发明实施方式的防止振动压路机的振动轮沉陷的系统，而且该工程机械也可以采用上述防止振动压路机的振动轮沉陷的方法进行上述操作。应当理解的是，该工程机械可以是任何具有振动轮的设备，例如振动压路机。

采用本发明提供的防止振动压路机的振动轮沉陷的方法、系统以及工程机械，可以预先设定振动轮沉陷的报警深度，在振动压路机处于停止状态时通过检测车身与水平面的倾斜角度来实时地计算振动轮沉陷深度，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时进行报警，从而在第一时间警示相关操作人员振动压路机振动轮发生沉陷危险，以采取相关措施，从而避免了振动压路机的振动轮沉陷的发生。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种防止振动压路机的振动轮沉陷的方法，其特征在于，该方法包括：

检测振动压路机的行走速度；

检测振动压路机车身与水平面的倾斜角度；以及

采集所述振动压路机的行走速度、在所述振动压路机的行走速度小于或等于预定值时实时采集所述倾斜角度以实时计算振动轮沉陷深度，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时进行报警。

2.根据权利要求1所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的方法，其特征在于，所述振动轮沉陷深度利用以下公式计算：h＝L·tan(θ₂-θ₁)，

其中h为振动轮沉陷深度，L为振动压路机的轴距，θ₁为振动轮初始倾斜角度，θ₂为实时采集的振动轮倾斜角度。

3.根据权利要求2所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的方法，其特征在于，该方法还包括显示振动轮倾斜角度的变化量Δθ和/或计算出的振动轮沉陷深度h，其中Δθ＝θ₂-θ₁。

4.根据权利要求1所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的方法，其特征在于，该方法还包括在振动压路机处于振动状态下当所述计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时，关闭振动电磁阀。

5.根据权利要求1所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的方法，其特征在于，该方法还包括根据给定时间内的振动轮沉陷深度计算振动轮沉陷速率，当计算出的振动轮沉陷速率大于报警速率时进行报警。

6.根据权利要求5所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的方法，其特征在于，在所述振动压路机处于振动状态下当所述计算出的振动轮沉陷速率大于报警速率时，关闭振动电磁阀。

7.一种防止振动压路机的振动轮沉陷的系统，其特征在于，该系统包括：

第一检测装置，用于检测振动压路机的行走速度；

第二检测装置，用于检测振动压路机车身与水平面的倾斜角度；以及

控制器，与所述第一检测装置和所述第二检测装置连接，用于采集所述振动压路机的行走速度、在所述振动压路机的行走速度小于或等于预定值时实时采集所述倾斜角度以实时计算振动轮沉陷深度，当计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时输出报警指令。

8.根据权利要求7所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的系统，其特征在于，所述振动轮沉陷深度利用以下公式计算：h＝L·tan(θ₂-θ₁)，

其中h为振动轮沉陷深度，L为振动压路机的轴距，θ₁为振动轮初始倾斜角度，θ₂为实时采集的振动轮倾斜角度。

9.根据权利要求8所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的系统，其特征在于，该系统还包括显示装置，与所述控制器连接，用于对振动轮倾斜角度的变化量Δθ和/或计算出的振动轮沉陷深度h进行显示，其中Δθ＝θ₂-θ₁。

10.根据权利要求7所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的系统，其特征在于，所述控制器还用于与振动电磁阀连接以获取振动压路机的状态，所述控制器还用于在所述振动压路机处于振动状态下当所述计算出的振动轮沉陷深度大于报警深度时，输出振动电磁阀关闭指令。

11.根据权利要求7所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的系统，其特征在于，所述控制器还用于根据给定时间内的振动轮沉陷深度计算振动轮沉陷速率，当计算出的振动轮沉陷速率大于报警速率时输出报警指令。

12.根据权利要求11所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的系统，其特征在于，所述控制器还用于与振动电磁阀连接以获取振动压路机的状态，所述控制器还用于在所述振动压路机处于振动状态下当所述计算出的振动轮沉陷速率大于报警速率时，输出振动电磁阀关闭指令。

13.根据权利要求7所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的系统，其特征在于，所述第一检测装置为转速传感器，所述第二检测装置为倾角传感器。

14.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包括权利要求7-13中任一项权利要求所述的防止振动压路机的振动轮沉陷的系统。