CN109606246A - 一种用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘及控制方法 - Google Patents
一种用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘及控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘及控制方法，平衡液压底盘包括车体半挂底盘、液压机构、动平衡液压执行系统和中央控制系统；根据液压传感器输出电信号的变化与三轴陀螺仪采集的信号进行比较，中央控制系统将得出路面颠簸数据与分体式集装箱重心位移数据进行指令输出，以震荡或重心缓移的方式确保分体式集装箱重心在运输过程中保持动态稳定。能够实时监控路面平整度与分体式集装箱的重心位移，以全自动方式动平衡稳定车辆重心，保障车辆运输中不会由于物料重心位移导致侧翻。采用分体式集装箱运输方式便于物料运输的物流组织与协调，有效提高运输效率、降低半流体运输成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘及控制方法，尤其适用于具有含水率高于70％的半流体的运输，属于车辆运输领域。
背景技术
目前，具有粘稠特征的半流体运输常采用吸粪车或常规厢式货车运输。但该类运输工具存在以下问题：1)采用槽罐运输车运输，载容不满足车辆最低要求时，运输过程容易由于物料在车厢中的重心失衡导致翻车事故发生；2)常规厢式货车运输中也容易由于物料在车厢中的重心失衡导致翻车事故发生。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘及控制方法。
技术方案：本发明的用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘，包括安装分体式集装箱的车体半挂底盘，还包括液压机构、动平衡液压执行系统和中央控制系统；所述的液压机构成对分组对称固定在车体半挂底盘的两侧，液压机构的伸缩头部呈球形，球头圆弧面与分体式集装箱底部的球形圆弧凹槽相配合，所述的动平衡液压执行系统通过油路与液压机构相连，所述的中央控制系统通过信号线分别连接动平衡液压执行系统和车体半挂底盘上的三轴陀螺仪仪。
所述的三轴陀螺仪设在底盘架的中央位置，实时监测车体半挂底盘在三维坐标体系的水平面的两轴加速度与垂直轴的加速度，实时将结果传输至动平衡中央控制系统。
所述的动平衡液压执行系统包括正调压液压泵站、负调压液压泵站、震荡电磁阀和油箱；所述的震荡电磁阀跨接在正调压液压泵站、负调压液压泵站和液压机构油路连接中，通过震荡电磁阀的切换与频率控制，为液压机构提供高频的震荡液压或稳定液压；震荡电磁阀的电路与中央控制系统连接，根据中央控制系统给出的动作指令完成开关与通道切换动作，并将执行结果反馈至中央控制系统。
所述的中央控制系统包括集控器、液压传感器、行程传感器；所述的液压传感器分别设在成对分组对称固定在车体半挂底盘两侧的液压机构上，将液压机构中的压力数据转换成电信号传输给集控器；集控器通过每个液压传感器输出电信号的变化与三轴陀螺仪对车体半挂底盘在三维坐标系中的三轴加速度数据进行比较，对道路路况与分体式集装箱受到的颠簸程度做出判断，并自主记录与矫正液压传感器与三轴陀螺仪出现的数据误差。
所述的液压机构由4个液压伸缩器构成，液压机构的油路分别与震荡电磁阀和液压传感器连接，液压机构根据震荡电磁阀给出的液压执行动作，液压机构的液压实时液压传感器执行监控；同时液压机构的动作由行程传感器进行实时监控；集控器实时对震荡电磁阀、液压传感器、行程传感器的数据进行计算，确保集控器的所有动作指令以成功执行。
使用上述的用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘的控制方法：
在运输过程中，中央控制系统实时采集设在底盘中部的三轴陀螺仪、与成对分组对称固定在车体半挂底盘两侧液压机构相连的动平衡液压执行系统的信息数据；根据三轴陀螺仪实时监测的车体半挂底盘在三维坐标体系的水平面的两轴加速度与垂直轴的加速度判断路面情况，并根据液压传感器数据判断当前路面情况下分体式集装箱的重心偏移情况，中央控制系统根据不同的路面情况执行以下动作：
①路面水平并不颠簸时且各路压传感器压力相等：代表分体式集装箱处于安全状态，动平衡液压执行系统不动作；
②路面水平并不颠簸，但各路压传感器出现压差，代表分体式集装箱重心偏移，分体式集装箱处于危险状态，中央控制系统自动控制动平衡液压执行系统动作，控制压力数值最大的压传感器所对应的液压伸缩器上升，与上升的液压伸缩器对角的位液压伸缩器保持低位，其他液压伸缩器随动，并保持压力等于各路压传感器中的最低值，调整到位后，中央控制系统控制震荡电磁阀使各路液压伸缩器油路在正调压液压泵站、负调压液压泵站之间切换，使液压机构进行低幅度的高频震荡，驱动分体式集装箱中的半流体向低水平方向流动，恢复重心平衡；
③路面存在前后或左右倾斜，并不颠簸时且各路压传感器压力相等：代表分体式集装箱处于安全状态，动平衡液压执行系统不动作；
④路面存在前后或左右倾斜，不颠簸，但各路压传感器出现压差：代表分体式集装箱重心偏移，分体式集装箱处于危险状态，中央控制系统自动控制动平衡液压执行系统动作，首先控制液压机构使分体式集装箱保持水平，其次进一步控制压力数值最大的压传感器所对应的液压伸缩器上升，与上升的液压伸缩器对角的位液压伸缩器保持低位，其他各路液压伸缩器随动，并保持压力等于各路压传感器中的最低值，调整到位后，中央控制系统控制震荡电磁阀使各路液压伸缩器油路在正调压液压泵站、负调压液压泵站之间切换，使液压机构进行低幅度的高频震荡,驱动分体式集装箱中的半流体向低水平方向流动，恢复重心平衡；
⑤路面存在前后或左右倾斜，存在剧烈颠簸，无论各路压传感器是否出现压差，均代表分体式集装箱存在重心偏移的可能性，分体式集装箱处于危险状态，中央控制系统启动动平衡液压执行系统动作，首先控制液压机构使分体式集装箱保持水平，其次进一步控制压力数值最大的压传感器所对应的液压伸缩器上升，上升的液压伸缩器对角位液压伸缩器保持低位，其他各路液压伸缩器随动，并保持压力等于各路压传感器中的最低值，将分体式集装箱)的姿态与路面颠簸相配合，确保分体式集装箱的重心平衡。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明集装箱动平衡液压底盘能够实时监控路面平整度与分体式集装箱的重心位移，以全自动方式动平衡稳定车辆重心，保障车辆运输中不会由于物料重心位移导致侧翻。同时本发明采用分体式集装箱运输方式便于物料运输的物流组织与协调，有效提高运输效率、降低半流体运输成本。可广泛应用于具有一定流动性与粘稠行动半流体或相似物料的运输，如吸粪车或常规厢式货车的半流体运输。通过自动调整厢体重心，使车辆重心保持动平衡，预防车辆因物料重心位移导致的侧翻等事故的发生，本发明对降低沼气产业物料成本，提高环保产业发展具有积极作用。
附图说明
图1是本发明的用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘侧视图；
图2是本发明的用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘动平衡液压执行系统结构图；
图3是本发明的用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘中央控制系统结构图。
图中：车体半挂底盘-1；底盘架-11；三轴陀螺仪-12；分体式集装箱-2；液压机构-3；液压伸缩器-31；动平衡液压执行系统-4；正调压液压泵站-41；负调压液压泵站-42；震荡电磁阀-43；油箱-44；中央控制系统-5；集控器-51；液压传感器-52；行程传感器-53。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
本发明的用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘，主要由安装分体式集装箱2的车体半挂底盘1、液压机构3、动平衡液压执行系统4和中央控制系统5构成；所述的液压机构3成对分组对称固定在车体半挂底盘1的两侧，液压机构3的伸缩头部呈球形，球头圆弧面与分体式集装箱2底部的球形圆弧凹槽相配合，所述的动平衡液压执行系统4通过油路与液压机构3相连，所述的中央控制系统5通过信号线分别连接动平衡液压执行系统4和车体半挂底盘1上的三轴陀螺仪仪。
所述的三轴陀螺仪12设在底盘架11的中央位置，按坐标实时测试底盘在水平面两轴与垂直轴的加速度，通过三轴陀螺仪12实时监测与分析车体半挂底盘1在坐标水平面的倾斜与在垂直轴的颠簸信息，对运输汽车自振动和由于道路颠簸产生的震荡进行自主分辨，并实时将判断结果传输至动平衡中央控制系统4。
所述的动平衡液压执行系统4包括正调压液压泵站41、负调压液压泵站42、震荡电磁阀43和油箱44；所述的震荡电磁阀43跨接在正调压液压泵站41、负调压液压泵站42和液压机构3油路连接中，通过震荡电磁阀43将液压机构3的联通油路在正调压液压泵站41、负调压液压泵站42切换与切换频率控制，为液压机构3提供高频的震荡液压或稳定液压；震荡电磁阀43的电路与中央控制系统5连接，根据中央控制系统5给出的动作指令完成开关与通道切换动作，并将执行结果反馈至中央控制系统5。中央控制系统5实时比照指令信号与反馈信号的相关性，对非正相关信号给予错误判断，当判断震荡电磁阀43动作错误，中央控制系统5给出警示信息，并执行停机操作。
所述的中央控制系统5包括集控器51、液压传感器52、行程传感器53；所述的液压传感器52分别设在成对分组对称固定在车体半挂底盘1两侧的液压机构3上，将液压机构3中的压力数据转换成电信号传输给集控器51；集控器51通过每个液压传感器52输出电信号的变化与三轴陀螺仪12对车体半挂底盘1在三维坐标系中的三轴加速度数据进行比较，滤除发动机抖动干扰，对道路路况与分体式集装箱2受到的颠簸程度做出判断，并自主记录与矫正液压传感器52与三轴陀螺仪12出现的数据误差。
所述的液压机构3由4个液压伸缩器31构成，液压机构3的油路分别与震荡电磁阀43和液压传感器52连接，液压机构3根据震荡电磁阀43给出的液压执行动作，液压机构3的液压实时液压传感器52执行监控；同时液压机构3的动作由行程传感器53进行实时监控；集控器51实时对震荡电磁阀43、液压传感器52、行程传感器53的数据进行计算，确保集控器51的所有动作指令以成功执行。
一种使用上述的用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘的控制方法：
在运输过程中，安装在车体半挂底盘1中部的三轴陀螺仪12实时监测车体半挂底盘1自身抖动数据；中央控制系统5将采集到的每个液压传感器52输出电信号去除汽车自身抖动数据后计算出的路面颠簸数据；中央控制系统5根据行程传感器53数据确定当前分体式集装箱2姿态；中央控制系统5综合路面颠簸数据与当前分体式集装箱2姿态计算出重心位移量，并作出指令输出；控制正调压液压泵站41、负调压液压泵站42和震荡电磁阀43动作，控制液压机构3以震荡或重心缓移的方式确保分体式集装箱2重心在运输过程中保持动态稳定。
三轴陀螺仪12对道路路况与分体式集装箱2受到的颠簸程度做出判断：
①单一高频垂直轴的加速度波动代表石子或碎石路面；
②低频垂直轴加速伴以车辆走向的垂直方向加速度代表车辆正在经过崎岖路面；
③低频垂直轴加速伴以车辆走向的平行方向加速度代表车辆正在经过上下坡、减速带路面；
④低频垂直轴加速伴以车辆走向的垂直与平行两个方向加速度代表车辆正在经过极度不均匀的崎岖路面；
⑤单一车辆走向的平行方向加速度代表车辆正在减速或加速动作；
⑥单一车辆走向的垂直方向加速度代表车辆有可能存在侧翻危险；
根据每个液压传感器52输出电信号的变化与三轴陀螺仪12数据比对与当前分体式集装箱2所处运输环境的判断结果执行自主记录与矫正液压传感器52与三轴陀螺仪12出现的漂移数据；
所述震荡电磁阀43根据中央控制系统5的指令执行的与正调压液压泵站41、负调压液压泵站42的联通将第一时间反应在液压传感器52数据的变化中，进一步通过液压机构3的动作执行，中央控制系统5的指令在行程传感器53中体现；中央控制系统5的指令、震荡电磁阀43动作信号、液压传感器52、和行程传感器53的数据变化应具有相关性。有任一信号存在不相关，中央控制系统5将判断为对应传感器错误或失效，并给出警示信息。
所述的中央控制系统5根据每个液压传感器52输出电信号的变化与三轴陀螺仪12进行比较后计算出的路面颠簸数据，与根据液压传感器52、行程传感器53计算出的分体式集装箱2重心位移数据进行指令输出，通过正调压液压泵站41、负调压液压泵站42、震荡电磁阀43动作，以震荡或重心缓移的方式确保分体式集装箱2重心在运输过程中保持动态稳定。
中央控制系统5根据不同的路面情况执行以下动作：
①路面水平并不颠簸时且各路压传感器52压力相等：代表分体式集装箱2处于安全状态，动平衡液压执行系统4不动作；
②路面水平并不颠簸，但各路压传感器52出现压差，代表分体式集装箱2重心偏移，分体式集装箱2处于危险状态，中央控制系统5自动控制动平衡液压执行系统4动作，控制压力数值最大的压传感器52所对应的液压伸缩器31上升，与上升的液压伸缩器31对角的位液压伸缩器31保持低位，其他液压伸缩器31随动，并保持压力等于各路压传感器52中的最低值，调整到位后，中央控制系统5控制震荡电磁阀43使各路液压伸缩器31油路在正调压液压泵站41、负调压液压泵站42之间切换，使液压机构3进行低幅度的高频震荡，驱动分体式集装箱2中的半流体向低水平方向流动，恢复重心平衡；
③路面存在前后或左右倾斜，并不颠簸时且各路压传感器52压力相等：代表分体式集装箱2处于安全状态，动平衡液压执行系统4不动作；
④路面存在前后或左右倾斜，不颠簸，但各路压传感器52出现压差：代表分体式集装箱2重心偏移，分体式集装箱2处于危险状态，中央控制系统5自动控制动平衡液压执行系统4动作，首先控制液压机构3使分体式集装箱2保持水平，其次进一步控制压力数值最大的压传感器52所对应的液压伸缩器31上升，与上升的液压伸缩器31对角的位液压伸缩器31保持低位，其他各路液压伸缩器31随动，并保持压力等于各路压传感器52中的最低值，调整到位后，中央控制系统5控制震荡电磁阀43使各路液压伸缩器31油路在正调压液压泵站41、负调压液压泵站42之间切换，使液压机构3进行低幅度的高频震荡,驱动分体式集装箱2中的半流体向低水平方向流动，恢复重心平衡；
⑤路面存在前后或左右倾斜，存在剧烈颠簸，无论各路压传感器52是否出现压差，均代表分体式集装箱2存在重心偏移的可能性，分体式集装箱2处于危险状态，中央控制系统5启动动平衡液压执行系统4动作，首先控制液压机构3使分体式集装箱2保持水平，其次进一步控制压力数值最大的压传感器52所对应的液压伸缩器31上升，上升的液压伸缩器31对角位液压伸缩器31保持低位，其他各路液压伸缩器31随动，并保持压力等于各路压传感器52中的最低值，将分体式集装箱2的姿态与路面颠簸相配合，确保分体式集装箱2的重心平衡。
当中央控制系统5通过一些列动作无法保证分体式集装箱2重心处于安全区域与稳定状态时，将给与警示信息。
Claims (6)
1.一种用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘，包括安装分体式集装箱(2)的车体半挂底盘(1)，其特征是：还包括液压机构(3)、动平衡液压执行系统(4)和中央控制系统(5)；所述的液压机构(3)成对分组对称固定在车体半挂底盘(1)的两侧，液压机构(3)的伸缩头部呈球形，球头圆弧面与分体式集装箱(2)底部的球形圆弧凹槽相配合，所述的动平衡液压执行系统(4)通过油路与液压机构(3)相连，所述的中央控制系统(5)通过信号线分别连接动平衡液压执行系统(4)和车体半挂底盘(1)上的三轴陀螺仪仪(12)。
2.根据权利要求1所述的一种用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘，其特征是：所述的三轴陀螺仪(12)设在底盘架(11)的中央位置，实时监测车体半挂底盘(1)在三维坐标体系的水平面的两轴加速度与垂直轴的加速度，实时将结果传输至动平衡中央控制系统(4)。
3.根据权利要求1所述的一种用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘，其特征是：所述的动平衡液压执行系统(4)包括正调压液压泵站(41)、负调压液压泵站(42)、震荡电磁阀(43)和油箱(44)；所述的震荡电磁阀(43)跨接在正调压液压泵站(41)、负调压液压泵站(42)和液压机构(3)油路连接中，通过震荡电磁阀(43)的切换与频率控制，为液压机构(3)提供高频的震荡液压或稳定液压；震荡电磁阀(43)的电路与中央控制系统(5)连接，根据中央控制系统(5)给出的动作指令完成开关与通道切换动作，并将执行结果反馈至中央控制系统(5)。
4.根据权利要求1所述的一种用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘，其特征是：所述的中央控制系统(5)包括集控器(51)、液压传感器(52)、行程传感器(53)；所述的液压传感器(52)分别设在成对分组对称固定在车体半挂底盘(1)两侧的液压机构(3)上，将液压机构(3)中的压力数据转换成电信号传输给集控器(51)；集控器(51)通过每个液压传感器(52)输出电信号的变化与三轴陀螺仪(12)对车体半挂底盘(1)在三维坐标系中的三轴加速度数据进行比较，对道路路况与分体式集装箱(2)受到的颠簸程度做出判断，并自主记录与矫正液压传感器(52)与三轴陀螺仪(12)出现的数据误差。
5.根据权利要求1所述的一种用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘，其特征是：所述的液压机构(3)由4个液压伸缩器(31)构成，液压机构(3)的油路分别与震荡电磁阀(43)和液压传感器(52)连接，液压机构(3)根据震荡电磁阀(43)给出的液压执行动作，液压机构(3)的液压实时液压传感器(52)执行监控；同时液压机构(3)的动作由行程传感器(53)进行实时监控；集控器(51)实时对震荡电磁阀(43)、液压传感器(52)、行程传感器(53)的数据进行计算，确保集控器(51)的所有动作指令以成功执行。
6.一种使用权利要求1-5任一项所述的用于半流体运输集装箱动平衡液压底盘的控制方法，其特征是：
在运输过程中，中央控制系统(5)实时采集设在底盘中部的三轴陀螺仪(12)、与成对分组对称固定在车体半挂底盘(1)两侧液压机构(3)相连的动平衡液压执行系统(4)的信息数据；根据三轴陀螺仪(12)实时监测的车体半挂底盘(1)在三维坐标体系的水平面的两轴加速度与垂直轴的加速度判断路面情况，并根据液压传感器(52)数据判断当前路面情况下分体式集装箱(2)的重心偏移情况，中央控制系统(5)根据不同的路面情况执行以下动作：
①路面水平并不颠簸时且各路压传感器(52)压力相等：代表分体式集装箱(2)处于安全状态，动平衡液压执行系统(4)不动作；
②路面水平并不颠簸，但各路压传感器(52)出现压差，代表分体式集装箱(2)重心偏移，分体式集装箱(2)处于危险状态，中央控制系统(5)自动控制动平衡液压执行系统(4)动作，控制压力数值最大的压传感器(52)所对应的液压伸缩器(31)上升，与上升的液压伸缩器(31)对角的位液压伸缩器(31)保持低位，其他液压伸缩器(31)随动，并保持压力等于各路压传感器(52)中的最低值，调整到位后，中央控制系统(5)控制震荡电磁阀(43)使各路液压伸缩器(31)油路在正调压液压泵站(41)、负调压液压泵站(42)之间切换，使液压机构(3)进行低幅度的高频震荡，驱动分体式集装箱(2)中的半流体向低水平方向流动，恢复重心平衡；
③路面存在前后或左右倾斜，并不颠簸时且各路压传感器(52)压力相等：代表分体式集装箱(2)处于安全状态，动平衡液压执行系统(4)不动作；
④路面存在前后或左右倾斜，不颠簸，但各路压传感器(52)出现压差：代表分体式集装箱(2)重心偏移，分体式集装箱(2)处于危险状态，中央控制系统(5)自动控制动平衡液压执行系统(4)动作，首先控制液压机构(3)使分体式集装箱(2)保持水平，其次进一步控制压力数值最大的压传感器(52)所对应的液压伸缩器(31)上升，与上升的液压伸缩器(31)对角的位液压伸缩器(31)保持低位，其他各路液压伸缩器(31)随动，并保持压力等于各路压传感器(52)中的最低值，调整到位后，中央控制系统(5)控制震荡电磁阀(43)使各路液压伸缩器(31)油路在正调压液压泵站(41)、负调压液压泵站(42)之间切换，使液压机构(3)进行低幅度的高频震荡,驱动分体式集装箱(2)中的半流体向低水平方向流动，恢复重心平衡；
⑤路面存在前后或左右倾斜，存在剧烈颠簸，无论各路压传感器(52)是否出现压差，均代表分体式集装箱(2)存在重心偏移的可能性，分体式集装箱(2)处于危险状态，中央控制系统(5)启动动平衡液压执行系统(4)动作，首先控制液压机构(3)使分体式集装箱(2)保持水平，其次进一步控制压力数值最大的压传感器(52)所对应的液压伸缩器(31)上升，上升的液压伸缩器(31)对角位液压伸缩器(31)保持低位，其他各路液压伸缩器(31)随动，并保持压力等于各路压传感器(52)中的最低值，将分体式集装箱(2)的姿态与路面颠簸相配合，确保分体式集装箱(2)的重心平衡。
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