CN106865459B - 一种移动升降机的全工况自动防翻系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动升降机的全工况自动防翻系统及方法，涉及车辆装备领域。本发明自动防翻系统包括控制系统、感知模块、行进防翻模块、空中作业防翻模块和点动防翻模块。将对操纵者操纵移动升降机的不同动作的自动响应和根据感知模块对移动升降机所处状态的感知的自动判断决策相结合，实现对各类复杂环境下的行驶、空中作业及点动移动各类工况下的主被动结合防翻控制，结构简单、多工况自动判断、操作便捷，有效满足移动升降机全工况的防翻安全保护需要。

Description

一种移动升降机的全工况自动防翻系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆装备领域，特别涉及一种移动升降机的全工况自动防翻系统及方法。

背景技术

移动升降机在生产生活中有着广泛的应用，而在农业和工程中移动升降机常需工作在斜坡、非平坦的复杂地面条件下，因而其防翻能力成为保障移动升降机的作业安全性和满足多种应用场合范围的关键。

移动升降机的工作过程中，具有行进、空中作业和作业位置小幅移动的多种工况，不同工况的移动升降机状态具有极大差异。而目前移动升降机防翻方法均采用操作支撑脚下放来稳定机身，仅起到在作业状态的静态防翻作用，而无法满足空中作业和作业位置小幅移动工况下的防翻需要，同时不便于各种工况的频繁切换，给升降作业带来极大不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动升降机的全工况自动防翻系统及方法，满足移动升降机在行进、空中作业和作业位置小幅移动各类工况下的自动防翻需要。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种移动升降机的全工况自动防翻系统，其特征在于：包括控制系统（8）、感知模块（7）、行进防翻模块（9）、空中作业防翻模块（10）和点动防翻模块（11）；

所述行进防翻模块（9）包括制动继电器（12）、减速报警灯（13）、减速报警继电器（14）、制动报警灯（15）、底盘制动器（16）和防翻机构；所述制动继电器（12）的控制线圈端接入控制系统（8）的I/O口，制动报警灯（15）和底盘制动器（16）与制动继电器（12）的动合触点连接，而底盘控制器（2）与制动继电器（12）的动断触点连接。由底盘制动器（16）对底盘（1）进行制动。减速报警继电器（14）的控制线圈接入控制系统（8）的I/O口，控制减速报警灯（13）与减速报警继电器（14）的动合触点连接；

所述空中作业防翻模块（10）包括复位保护继电器（19）、升降保护继电器（20）、升降报警灯（21）、升降制动器（22）和防翻机构；所述升降保护继电器（20）的控制线圈端接入控制系统（8）的I/O口，升降报警灯（21）和升降制动器（22）与升降保护继电器（20）的动合触点连接，升降控制器（5）与升降保护继电器（20）的动断触点连接。由升降制动器（22）对升降机构（6）实施制动。复位保护继电器（19）和平衡继电器（17）互锁连接。复位保护继电器（19）的控制线圈与底盘操纵杆（3）的电位器相连，防翻平衡装置（18）的控制器与复位保护继电器（19）的动断触点连接；

所述点动防翻模块（11）包括定时开关（23）、降落限位开关（24）和防翻平衡装置（18）；降落限位开关（24）安装在升降机构（6）上，升降机构（6）下降到最低位置时触发降落限位开关（24）；降落限位开关（24）的一组常闭触点连接在定时开关（23）和底盘操纵杆（3）内的电位器之间，定时开关（23）的触点连接在防翻平衡装置（18）的控制器上。

所述的一种移动升降机的全工况自动防翻控制方法，其特征在于：通过控制系统对操纵者操纵移动升降机的不同动作的自动响应和根据感知模块（7）对移动升降机所处状态的感知的自动判断决策来共同实现对不同工况的判断与防翻控制。

所述的一种移动升降机的全工况自动防翻控制方法，其特征在于所述对不同工况的判断与防翻控制具体如下：

类型一为行驶工况的行进防翻控制：当降落限位开关（24）被触发时，推动底盘操纵杆（3）表明移动升降机处于升降机构（6）在最低位置的行驶工况；此时推动底盘操纵杆（3）发出的高电平信号同时使行驶保护继电器（25）将升降控制器（5）断开，从而使底盘（1）行驶过程中升降开关（4）失去作用，以避免误操作或误触碰发生危险；

控制系统（8）对感知模块（7）实时检测到的移动升降机参数进行横向载荷转移率R计算；如果横向载荷转移率R超过了翻倒预警阈值[R₁]，表明移动升降机由于坡度、速度而具有轻度翻倒风险，自动触发行进防翻模块（9）中的减速报警继电器（14），减速报警继电器（14）动作时触发减速报警灯（13），提示操纵者通过底盘操纵杆（3）降低底盘（1）行进速度并观察路况，实现防翻的主动响应；如果横向载荷转移率R超过了翻倒危险阈值[R₂]，表明移动升降机具有明显翻倒危险，自动触发行进防翻模块（9）中的制动继电器（12）和平衡继电器（17）动作，启动底盘制动器（16）对底盘（1）进行紧急制动，同时防翻平衡装置（18）自动展开进行防翻保护，并触发制动报警灯（15）进行报警，提示操纵者停机处理，放弃向更大坡度危险环境行进而改变行进作业安排；

类型二为升起作业工况的空中作业防翻控制：底盘操纵杆（3）复位后电位器发出的低电平信号使升降开关（4）作用恢复；底盘操纵杆（3）复位后电位器发出的低电平信号使复位保护继电器（19）吸合，防翻平衡装置（18）自动展开的同时，通过复位保护继电器（19）和平衡继电器（17）的互锁关系使平衡继电器（17）失效，从而实现复位锁定，为升起和空中作业提供保护；

复位锁定后，当按动升降开关（4）时表明移动升降机处于升起作业工况；控制系统（8）对升起过程中感知模块（7）实时检测到的移动升降机参数进行横向载荷转移率R计算，如果横向载荷转移率R超过了翻倒预警阈值[R₁]，表明在坡度和不平坦的路面情况下继续升起具有轻度翻倒风险，自动触发空中作业防翻模块（10）中的升降保护继电器（20）动作，启动升降制动器（22）对升降机构（6）进行紧急制动的同时触发升降报警灯（21）进行报警，提示操纵者放弃更高空中作业；

类型三为点动移动的点动防翻控制：当降落限位开关（24）不触发时，表明移动升降机处于升起状态，此时推动底盘操纵杆（3）表明操纵者将要进行点动进行移动升降机的小范围位置移动，从而方便进行空中作业工位的调整；推动底盘操纵杆（3）发出的高电平信号使点动防翻模块（11）中的定时开关（23）触发，从而使防翻平衡装置（18）半展开，允许底盘（1）进行小幅移动的同时进行防翻保护；同时，推动底盘操纵杆（3）发出的高电平信号通过复位保护继电器（19）和平衡继电器（17）的互锁关系使平衡继电器（17）恢复作用而复位保护继电器（19）失效，从而在底盘（1）进行小幅移动过程恢复防翻响应能力；

控制系统（8）对感知模块（7）实时检测到的移动升降机参数进行横向载荷转移率R计算，如横向载荷转移率R超过了翻倒预警阈值[R₁]，表明移动升降机由于坡度、速度和操纵者在空中的摇晃而具有轻度翻倒风险，自动触发行进防翻模块（9）中的减速报警继电器（14），减速报警继电器（14）动作时触发减速报警灯（13），提示操纵者通过底盘操纵杆（3）降低底盘（1）小幅移动的速度并观察路况，实现防翻的主动响应；如果横向载荷转移率R超过了翻倒危险阈值[R₂]，表明移动升降机具有明显翻倒危险，自动触发行进防翻模块（9）中的制动继电器（12）和平衡继电器（17）动作，启动底盘制动器（16）对底盘（1）进行紧急制动的同时防翻平衡装置（18）从半展开状态自动展开进行防翻保护，同时触发制动报警灯（15）进行报警，提示操纵者停机处理，放弃向更大坡度危险环境移动而改变空中作业安排。

本发明具有有益效果。本发明将对操纵者操纵移动升降机的不同动作的自动响应和根据感知模块7对移动升降机所处状态的感知的自动判断决策相结合，实现对各类复杂环境下的行驶、空中作业及点动移动等各类工况下的主被动结合防翻控制，结构简单、多工况自动判断、操作便捷，有效满足移动升降机全工况的防翻安全保护需要。

附图说明

图1为移动升降机结构示意图。

图2为移动升降机自动防翻逻辑结构示意图。

图3为移动升降机防翻控制流程示意图。

图中，1.底盘，2.底盘控制器，3.底盘操纵杆，4.升降开关，5.升降控制器，6.升降机构，7.感知模块，8.控制系统，9.行进防翻模块，10.空中作业防翻模块，11.点动防翻模块，12.制动继电器，13.减速报警灯，14.减速报警继电器，15.制动报警灯，16.底盘制动器，17.平衡继电器，18.防翻平衡装置，19.复位保护继电器，20.升降保护继电器，21.升降报警灯，22.升降制动器，23.定时开关，24.降落限位开关，25.行驶保护继电器。

具体实施方式

如图1，移动升降机包括底盘1、底盘控制器2、底盘操纵杆3、升降开关4、升降控制器5、升降机构6和行驶保护继电器25。其中底盘操纵杆3内安装有电位器，底盘操纵杆3在被前后和左右推动时电位器输出高电平信号，推动底盘操纵杆3输出的高电平信号通过底盘控制器2控制底盘1进退和转向，底盘操纵杆3在被释放后自动复位到中间位置时电位器输出低电平信号。升降开关4通过升降控制器5控制升降机构6的升降。行驶保护继电器25接入底盘操纵杆3的电位器，升降控制器5与行驶保护继电器25的动断触点连接。当推动底盘操纵杆3发出高电平信号使底盘1行驶或移动时，推动底盘操纵杆3发出的高电平信号同时使行驶保护继电器25将升降控制器5断开，从而使底盘1行驶或移动过程中升降开关4失去作用，以避免误操作或误触碰发生危险。

如图2所示，移动升降机的全工况自动防翻系统包括控制系统8、感知模块7、行进防翻模块9、空中作业防翻模块10和点动防翻模块11。感知模块7检测移动升降机所处状态并输入控制系统8，并由控制系统8对行进防翻模块9、空中作业防翻模块10和点动防翻模块11输出动作指令。

其中行进防翻模块9包括制动继电器12、减速报警灯13、减速报警继电器14、制动报警灯15、底盘制动器16和防翻机构。制动继电器12的控制线圈端接入控制系统8的I/O口，制动报警灯15和底盘制动器16与制动继电器12的动合触点连接，而底盘控制器2与制动继电器12的动断触点连接。由底盘制动器16对底盘1进行制动。减速报警继电器14的控制线圈端接入控制系统8的I/O口，减速报警灯13与减速报警继电器14的动合触点连接。当制动继电器12动作时，启动底盘制动器16对底盘1进行紧急制动的同时触发制动报警灯15。当减速报警继电器14动作时触发减速报警灯13，提示操纵者通过底盘操纵杆3降低底盘1行进速度并观察路况，实现防翻的主动响应。

其中防翻机构包括平衡继电器17和防翻平衡装置18，平衡继电器17的一个控制线圈接入控制系统8的I/O口，防翻平衡装置18的控制器与平衡继电器17的动合触点连接。其中防翻平衡装置18是由3个以上防翻支臂组成，3个以上防翻支臂分别安装在底盘1的四周。

其中空中作业防翻模块10包括复位保护继电器19、升降保护继电器20、升降报警灯21、升降制动器22和防翻机构。其中升降保护继电器20的控制线圈端接入控制系统8的I/O口，升降报警灯21和升降制动器22与升降保护继电器20的动合触点连接，升降控制器5与升降保护继电器20的动断触点连接。由升降制动器22对升降机构6实施制动。复位保护继电器19和平衡继电器17互锁连接，使复位保护继电器19和平衡继电器17不会同时动作。复位保护继电器19的控制线圈与底盘操纵杆3的电位器相连，防翻平衡装置18的控制器与复位保护继电器19的动断触点连接。当升降保护继电器20动作时，启动升降制动器22进行升降机构6的制动的同时触发升降报警灯21。

其中点动防翻模块11包括定时开关23、降落限位开关24和防翻平衡装置18。降落限位开关24安装在升降机构6上。降落限位开关24的一组常闭触点连接在定时开关23和底盘操纵杆3内的电位器之间，定时开关23的触点连接在防翻平衡装置18的控制器上。当升降机构6下降到最低位置时触发降落限位开关24，使底盘操纵杆3内的电位器与定时开关23断开。而当升降机构6升起时，底盘操纵杆3内的电位器与定时开关23接通，当推动底盘操纵杆3时电位器发出的高电平信号触发定时开关23，使防翻平衡装置18按照规定时间动作后停止，从而使防翻平衡装置18半展开。

如图3所示，一种移动升降机的全工况自动防翻控制，通过控制系统对操纵者操纵移动升降机的不同动作的自动响应和根据感知模块7对移动升降机所处状态的感知的自动判断决策来共同实现。各工况的判断与防翻控制方法为：

（1）行驶工况的行进防翻控制：其中当降落限位开关24被触发时，当推动底盘操纵杆3表明移动升降机处于升降机构6在最低位置的行驶工况。此时推动底盘操纵杆3发出的高电平信号同时使行驶保护继电器25将升降控制器5断开，从而使底盘1行驶过程中升降开关4失去作用，以避免误操作或误触碰发生危险。

控制系统8对感知模块7实时检测到的移动升降机参数进行横向载荷转移率R计算，如横向载荷转移率R超过了翻倒预警阈值[R₁]，表明移动升降机由于坡度、速度而具有轻度翻倒风险，自动触发行进防翻模块9中的减速报警继电器14，减速报警继电器14动作时触发减速报警灯13，提示操纵者通过底盘操纵杆3降低底盘1行进速度并观察路况，实现防翻的主动响应；如果横向载荷转移率R超过了翻倒危险阈值[R₂]，表明移动升降机具有明显翻倒危险，自动触发行进防翻模块9中的制动继电器12和平衡继电器17动作，启动底盘制动器16对底盘1进行紧急制动，同时防翻平衡装置18自动展开进行防翻保护，同时触发制动报警灯15进行报警，提示操纵者停机处理，放弃向更大坡度危险环境行进而改变行进作业安排。

（2）升起作业工况的空中作业防翻控制：其中底盘操纵杆3复位后电位器发出的低电平信号使升降开关4作用恢复；底盘操纵杆3复位后电位器发出的低电平信号还使复位保护继电器19吸合，防翻平衡装置18自动展开的同时，通过复位保护继电器19和平衡继电器17的互锁关系使平衡继电器17失效，从而实现了复位锁定，为升起和空中作业提供保护。

复位锁定后，当按动升降开关4时表明移动升降机处于升起作业工况。控制系统8对升起过程中感知模块7实时检测到的移动升降机参数进行横向载荷转移率R计算，如横向载荷转移率R超过了翻倒预警阈值[R₁]，表明在坡度和不平坦的路面情况下继续升起具有轻度翻倒风险，自动触发空中作业防翻模块10中的升降保护继电器20动作，启动升降制动器22对升降机构6进行紧急制动，同时触发升降报警灯21进行报警，提示操纵者放弃更高空中作业。

（3）点动移动的点动防翻控制：当降落限位开关24不触发时，表明移动升降机处于升起状态，此时推动底盘操纵杆3表明操纵者将要进行点动进行移动升降机的小范围位置移动，从而方便进行空中作业工位的调整。推动底盘操纵杆3发出的高电平信号使点动防翻模块11中的定时开关23触发，从而使防翻平衡装置18半展开，允许底盘1进行小幅移动的同时进行防翻保护。同时，推动底盘操纵杆3发出的高电平信号通过复位保护继电器19和平衡继电器17的互锁关系使平衡继电器17恢复作用而复位保护继电器19失效，从而在底盘1进行小幅移动过程恢复防翻响应能力。

控制系统8对感知模块7实时检测到的移动升降机参数进行横向载荷转移率R计算，如横向载荷转移率R超过了翻倒预警阈值[R₁]，表明移动升降机由于坡度、速度和操纵者在空中的摇晃而具有轻度翻倒风险，自动触发行进防翻模块9中的减速报警继电器14动作，减速报警继电器14动作触发减速报警灯13，提示操纵者通过底盘操纵杆3降低底盘1小幅移动的速度并观察路况，实现防翻的主动响应；如果横向载荷转移率R超过了翻倒危险阈值[R₂]，表明移动升降机具有明显翻倒危险，自动触发行进防翻模块9中的制动继电器12和平衡继电器17动作，启动底盘制动器16对底盘1进行紧急制动，同时防翻平衡装置18从半展开状态自动展开进行防翻保护，同时触发制动报警灯15进行报警，提示操纵者停机处理，放弃向更大坡度危险环境移动而改变空中作业安排。

Claims (3)

1.一种移动升降机的全工况自动防翻系统，其特征在于：包括控制系统（8）、感知模块（7）、行进防翻模块（9）、空中作业防翻模块（10）和点动防翻模块（11）；

所述行进防翻模块（9）包括制动继电器（12）、减速报警灯（13）、减速报警继电器（14）、制动报警灯（15）、底盘制动器（16）和防翻机构；所述制动继电器（12）的控制线圈端接入控制系统（8）的I/O口，制动报警灯（15）和底盘制动器（16）与制动继电器（12）的动合触点连接，而底盘控制器（2）与制动继电器（12）的动断触点连接；

由底盘制动器（16）对底盘（1）进行制动；

减速报警继电器（14）的控制线圈接入控制系统（8）的I/O口，控制减速报警灯（13）与减速报警继电器（14）的动合触点连接；

所述空中作业防翻模块（10）包括复位保护继电器（19）、升降保护继电器（20）、升降报警灯（21）、升降制动器（22）和防翻机构；所述升降保护继电器（20）的控制线圈端接入控制系统（8）的I/O口，升降报警灯（21）和升降制动器（22）与升降保护继电器（20）的动合触点连接，升降控制器（5）与升降保护继电器（20）的动断触点连接；

由升降制动器（22）对升降机构（6）实施制动；

复位保护继电器（19）和平衡继电器（17）互锁连接；

复位保护继电器（19）的控制线圈与底盘操纵杆（3）的电位器相连，防翻平衡装置（18）的控制器与复位保护继电器（19）的动断触点连接；

所述点动防翻模块（11）包括定时开关（23）、降落限位开关（24）和防翻平衡装置（18）；降落限位开关（24）安装在升降机构（6）上，升降机构（6）下降到最低位置时触发降落限位开关（24）；降落限位开关（24）的一组常闭触点连接在定时开关（23）和底盘操纵杆（3）内的电位器之间，定时开关（23）的触点连接在防翻平衡装置（18）的控制器上。

2.如权利要求1所述的一种移动升降机的全工况自动防翻系统的控制方法，其特征在于：通过控制系统对操纵者操纵移动升降机的不同动作的自动响应和根据感知模块（7）对移动升降机所处状态的感知的自动判断决策来共同实现对不同工况的判断与防翻控制。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于所述对不同工况的判断与防翻控制具体如下：

类型一为行驶工况的行进防翻控制：当降落限位开关（24）被触发时，推动底盘操纵杆（3）表明移动升降机处于升降机构（6）在最低位置的行驶工况；此时推动底盘操纵杆（3）发出的高电平信号同时使行驶保护继电器（25）将升降控制器（5）断开，从而使底盘（1）行驶过程中升降开关（4）失去作用，以避免误操作或误触碰发生危险；

控制系统（8）对感知模块（7）实时检测到的移动升降机参数进行横向载荷转移率R计算；如果横向载荷转移率R超过了翻倒预警阈值[R₁]，表明移动升降机由于坡度、速度而具有轻度翻倒风险，自动触发行进防翻模块（9）中的减速报警继电器（14），减速报警继电器（14）动作时触发减速报警灯（13），提示操纵者通过底盘操纵杆（3）降低底盘（1）行进速度并观察路况，实现防翻的主动响应；如果横向载荷转移率R超过了翻倒危险阈值[R₂]，表明移动升降机具有明显翻倒危险，自动触发行进防翻模块（9）中的制动继电器（12）和平衡继电器（17）动作，启动底盘制动器（16）对底盘（1）进行紧急制动，同时防翻平衡装置（18）自动展开进行防翻保护，并触发制动报警灯（15）进行报警，提示操纵者停机处理，放弃向更大坡度危险环境行进而改变行进作业安排；

类型二为升起作业工况的空中作业防翻控制：底盘操纵杆（3）复位后电位器发出的低电平信号使升降开关（4）作用恢复；底盘操纵杆（3）复位后电位器发出的低电平信号使复位保护继电器（19）吸合，防翻平衡装置（18）自动展开的同时，通过复位保护继电器（19）和平衡继电器（17）的互锁关系使平衡继电器（17）失效，从而实现复位锁定，为升起和空中作业提供保护；

复位锁定后，当按动升降开关（4）时表明移动升降机处于升起作业工况；控制系统（8）对升起过程中感知模块（7）实时检测到的移动升降机参数进行横向载荷转移率R计算，如果横向载荷转移率R超过了翻倒预警阈值[R₁]，表明在坡度和不平坦的路面情况下继续升起具有轻度翻倒风险，自动触发空中作业防翻模块（10）中的升降保护继电器（20）动作，启动升降制动器（22）对升降机构（6）进行紧急制动的同时触发升降报警灯（21）进行报警，提示操纵者放弃更高空中作业；

类型三为点动移动的点动防翻控制：当降落限位开关（24）不触发时，表明移动升降机处于升起状态，此时推动底盘操纵杆（3）表明操纵者将要进行点动进行移动升降机的小范围位置移动，从而方便进行空中作业工位的调整；推动底盘操纵杆（3）发出的高电平信号使点动防翻模块（11）中的定时开关（23）触发，从而使防翻平衡装置（18）半展开，允许底盘（1）进行小幅移动的同时进行防翻保护；同时，推动底盘操纵杆（3）发出的高电平信号通过复位保护继电器（19）和平衡继电器（17）的互锁关系使平衡继电器（17）恢复作用而复位保护继电器（19）失效，从而在底盘（1）进行小幅移动过程恢复防翻响应能力；

控制系统（8）对感知模块（7）实时检测到的移动升降机参数进行横向载荷转移率R计算，如横向载荷转移率R超过了翻倒预警阈值[R₁]，表明移动升降机由于坡度、速度和操纵者在空中的摇晃而具有轻度翻倒风险，自动触发行进防翻模块（9）中的减速报警继电器（14），减速报警继电器（14）动作时触发减速报警灯（13），提示操纵者通过底盘操纵杆（3）降低底盘（1）小幅移动的速度并观察路况，实现防翻的主动响应；如果横向载荷转移率R超过了翻倒危险阈值[R₂]，表明移动升降机具有明显翻倒危险，自动触发行进防翻模块（9）中的制动继电器（12）和平衡继电器（17）动作，启动底盘制动器（16）对底盘（1）进行紧急制动的同时防翻平衡装置（18）从半展开状态自动展开进行防翻保护，同时触发制动报警灯（15）进行报警，提示操纵者停机处理，放弃向更大坡度危险环境移动而改变空中作业安排。