CN114475669A - 一种单轨吊机车自动变驱控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及单轨吊机车技术领域，具体为一种单轨吊自动变驱控制系统，包括控制器、检测单元、操控单元、执行单元,所述控制器分别与检测单元、操控单元、执行单元连接，所述检测单元包括转速传感器，倾角传感器，压力传感器和发动机ECU；所述执行单元包括操作箱和行走手柄；所述执行单元包括甩驱装置和单向阀。本发明相比现有技术实现了单轨吊机车驱动部的自动变驱，在某驱动轮损坏打滑、需要增加驱动力、需要调整行车速度、上坡、下坡等不同工况时，该控制系统可自动判定工况，自动执行相适应的变驱操作，且不需要先停车制动再变驱，可在机车行驶过程中变驱，有效提高了变驱效率，工作效率，降低了设备损坏的可能性。

Description

一种单轨吊机车自动变驱控制系统

技术领域

本发明涉及单轨吊机车技术领域，具体为一种单轨吊自动变驱控制系统。

背景技术

单轨吊机车在运行过程中有需要变驱(调整驱动部布局、数量)的情况，比如某个驱动轮损坏打滑时，需要将该驱动轮甩掉，令其变成自由轮，从而使其不影响其它驱动轮的工作；单轨吊机车需要增加驱动力或增加行车速度时，则需要加驱或减驱；单轨吊机车上坡行驶时，尽量将驱动力调整在机车前部，需要调整驱动部的布局；下坡行驶时，则尽量将驱动力调整在机车后部，需要调整驱动部的布局。

目前，在这些情况下，需要变驱时，需人工目视判定哪个驱动轮损坏；人工凭经验判定是否需要加驱或减驱，以使单轨吊机车既有足够的驱动力拉得动货物，又能达到较快的行车速度；在上坡或下坡前，人工提前调整驱动部的布局。并且，目前技术状况是，单轨吊机车需先制动，然后才能执行变驱操作。这就造成了在应对各种需要变驱的工况时，变驱效率较低，降低了工作效率，甚至造成设备的损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单轨吊自动变驱控制系统，提高变驱效率，工作效率，降低设备损坏的可能性。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种单轨吊机车自动变驱控制系统，包括控制器、检测单元、操控单元、执行单元,所述控制器分别与检测单元、操控单元、执行单元连接，所述检测单元包括用于检测机车驱动轮转速的转速传感器，检测机车的运行坡度的倾角传感器，检测机车行走泵出油口、回油口压力的压力传感器和用于采集发动机各项参数的发动机ECU；所述执行单元包括用于选择发动机运行档位的操作箱和用于向机车发送行驶指令、向发动机发送油门深度指令的行走手柄；所述执行单元包括机车驱动轮组的甩驱装置和安装于甩驱装置前端的单向阀。

进一步地，所述检测单元、操控单元通过CAN总线和控制器连接，控制器和甩驱装置之间为电连接。

进一步地，所述转速传感器安装在机车驱动轮或驱动马达上，倾角传感器安装在机车两端，压力传感器安装在机车行走泵A口、B口。

进一步地，所述单向阀安装在甩驱装置的电磁换向阀动力油口前端。

进一步地，一种单轨吊机车自动变驱控制方法，具体步骤如下：

S1：采集用于计算的参数：检测单元通过转速传感器、倾角传感器、压力传感器、发动机ECU采集机车的驱动轮转速、行驶坡度、油压和发动机转速、负荷率和油门深度；

S2：根据采集的参数,计算拟调整的驱动部布局、数量：控制器根据采集到的当前发动机负荷率，计算出行走泵的实际功率，同时根据当前油门深度，计算出行走泵的油门当前最大允许功率；行走泵的实际功率小于当前油门最大允许功率，则执行减驱，用当前油门最大允许功率除以行走泵的实际功率得到减驱系数1，计算行走泵A、B口压差，行走泵的最大允许压差除以当前行走泵A、B口压差得到减驱系数2，减驱系数1和减驱系数2，两者取小得到减驱系数，再用当前有效驱动部数量除以减驱系数，得到拟减驱后的有效驱动部数量；当行走泵的实际功率接近或等于当前油门最大允许功率时，不执行减驱；当控制器检测到行走泵A、B口压差快速增大，或机车的行驶速度在下降时，根据行走泵A、B口压差增速大小和车速减速的加速度，控制器计算得到拟加驱后的有效驱动部数量。

S3：根据计算结果，控制甩驱装置调整驱动部布局和数量。

进一步地，所述S2根据采集的参数,计算拟调整的驱动部布局、数量的步骤中，控制器将每个驱动轮的转速数据进行对比，当某个驱动轮转速突然远大于其它驱动轮，则判定该驱动轮打滑，控制器发出控制指令，控制该驱动轮所在的驱动部的甩驱装置，进行甩驱操作，令该驱动部的驱动轮成为自由轮，同时使用正常的驱动轮转速数据计算出单轨吊机车的行驶速度。

进一步地，所述S2根据采集的参数,计算拟调整的驱动部布局、数量的步骤中，当控制器检测到单轨吊机车在上坡时，控制器控制各驱动部的甩驱装置，将有效驱动部都布局到机车的前部，有效驱动部数量不变；当控制器检测到单轨吊机车在下坡时，控制器控制各驱动部的甩驱装置，将有效驱动部都布局到机车的后部，有效驱动部数量不变。

进一步地，所述S3根据计算结果，控制甩驱装置调整驱动部布局和数量的步骤中，还可通过操作箱控制进行变驱数量的调整。

本发明相比现有技术实现了单轨吊机车驱动部的自动变驱，在某驱动轮损坏打滑、需要增加驱动力、需要调整行车速度、上坡、下坡等不同工况时，该控制系统可自动判定工况，自动执行相适应的变驱操作，且不需要先停车制动再变驱，可在机车行驶过程中变驱，有效提高了变驱效率，工作效率，降低了设备损坏的可能性。

附图说明

图1本发明一种单轨吊自动变驱控制系统示意图；

图2本发明控制系统的检测单元示意图；

图3本发明控制系统的操控单元示意图；

图4本发明控制系统的执行单元示意图；

图5本发明一种单轨吊自动变驱控制方法流程图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明进一步详细描述。但是此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

一种单轨吊自动变驱控制系统，包括：控制器1、检测单元2、操控单元3、执行单元4。

检测单元2包括：

转速传感器201，在单轨吊机车每个驱动轮或驱动马达上安装一个转速传感器201，用于检测每个驱动轮的转速。

倾角传感器202，在单轨吊机车两端各安装一个倾角传感器202，用于检测机车行驶坡度。

压力传感器203，在单轨吊机车行走泵的A口(即出油口/回油口)和B口(即回油口/出油口)各安装一个压力传感器203，用于检测出油口、回油口压力。现有技术的行走泵，多采用闭式变量泵，为且只为所有驱动轮提供动力，单轨吊机车向一个方向行驶时，行走泵A口为出油口(动力油)，B口为回油口，而当单轨吊机车向另一个方向行驶时，则行走泵B口为出油口(动力油)，A口为回油口，所以A、B口的压差即可表征驱动轮上的拉力，也即负载大小。

发动机ECU 204，采集发动机各项参数，本实施例用于检测发动机转速、发动机负荷率数据。

操控单元3包括：

操作箱301，用于选择低速、中速、高速档位。

行走手柄302，用于发送机车前进后退的行驶指令，用于发送发动机油门深度指令。

执行单元4包括：

单向阀401，用于控制甩驱装置动力油的单向流动；在甩驱装置402的甩驱电磁换向阀4021P口(动力油口)前设置一个单向阀401，防止当某个驱动部在执行甩驱动作时，其它驱动部的夹紧油缸泄压，从而保证单轨吊机车可以在行驶过程中甩驱，不需停车制动后再甩驱。

甩驱装置402，用于对驱动部每个驱动轮组进行甩驱操作，其通过电磁换向阀4021、驱动轮夹紧端缸4022、液控换向阀Ⅰ4023、液控换向阀Ⅱ4024和驱动马达4025实现加减驱。

检测单元2、操控单元3通过CAN总线和控制器1连接，控制器1和甩驱装置402之间是电连接。

本发明还公开了一种单轨吊自动变驱的控制方法，具体步骤如下：

S1：采集用于计算的参数；

S2：控制器根据采集的参数进行计算，如何调整有效驱动部布局、数量；

S3：根据计算结果，控制甩驱装置调整驱动部布局和数量。

步骤S1：采集用于计算的参数：检测单元2通过转速传感器201、倾角传感器202、压力传感器203、发动机ECU 204采集机车的驱动轮转速、行驶坡度、行走泵A、B口油压和发动机转速、负荷率和油门深度；

步骤S2：控制器根据采集的参数进行计算，如何调整有效驱动部布局、数量:控制器1根据采集到的当前发动机负荷率，计算出分配到行走泵的实际功率；同时，根据当前油门深度，计算出行走泵的当前油门最大允许功率。

当行走泵的实际功率小于当前油门最大允许功率，则执行减驱加速。用当前油门最大允许功率除以行走泵的实际功率得到减驱系数1；计算行走泵A、B口压差，行走泵的最大允许压差除以当前行走泵A、B口压差，得到减驱系数2。减驱系数1和减驱系数2，二者取小得到减驱系数，再用当前有效驱动部数量除以减驱系数，得到拟减驱后的有效驱动部数量(四舍五入取整数)。

当行走泵的实际功率接近或等于当前油门最大允许功率时，不执行减驱，但当控制器1检测到行走泵A、B口压差快速增大，或单轨吊机车的行驶速度在下降时，说明单轨吊机车进入了上坡或其它负载增大的情况，这时需要加驱以增加机车驱动力，牺牲机车行驶速度。根据行走泵A、B口压差增速大小和车速减速的加速度，控制器1计算得到拟加驱后的有效驱动部数量。如果加驱后，机车速度仍然下降，则继续加驱，直到加至满驱。

步骤S3根据计算结果，控制甩驱装置调整驱动部布局和数量：控制器1根据计算后得到的有效驱动部数量，控制相应甩驱装置402完成变驱。

进一步地，单轨吊机车运行过程中，控制器1检测每一个驱动轮的转速数据，将每个驱动轮的转速数据进行对比，从而判断驱动轮是否有异常。当某个驱动轮转速突然远大于其它驱动轮，则认为该驱动轮打滑，此时控制器1发出控制指令，控制该打滑驱动轮所在的驱动部的甩驱装置402，对其进行甩驱操作，令该驱动部的驱动轮成为自由轮，同时，使用正常的驱动轮转速数据计算出单轨吊机车的行驶速度。

进一步地，当控制器1检测到单轨吊机车在上坡时，控制器1控制各驱动部的甩驱装置402，将有效驱动部都布局到机车的前部，有效驱动部数量不变，这可以提升机车的工作效率，同时避免损伤轨道；当控制器1检测到单轨吊机车在下坡时，控制器1控制各驱动部的甩驱装置402，将有效驱动部都布局到机车的后部，有效驱动部数量不变，避免损伤轨道。并且，为保证安全，下坡时不自动减驱。

进一步地，操作箱301可以进行档位选择，比如低速、中速、高速，不同档位设定不同的驱动部数量。操作箱301档位选择的指令发送给控制器1，控制器1根据档位，进行变驱数量的调整，比如同样的工况，则低速档比高速档的有效驱动部多。

Claims (8)

1.一种单轨吊机车自动变驱控制系统，包括控制器、检测单元、操控单元、执行单元,所述控制器分别与检测单元、操控单元、执行单元连接，其特征在于：所述检测单元包括用于检测机车驱动轮转速的转速传感器，检测机车的运行坡度的倾角传感器，检测机车行走泵出油口、回油口压力的压力传感器和用于采集发动机各项参数的发动机ECU；所述执行单元包括用于选择发动机运行档位的操作箱和用于向机车发送行驶指令、向发动机发送油门深度指令的行走手柄；所述执行单元包括机车驱动轮组的甩驱装置和安装于甩驱装置前端的单向阀。

2.根据权利要求1所述的一种单轨吊机车自动变驱控制系统，其特征在于：所述检测单元、操控单元通过CAN总线和控制器连接，控制器和甩驱装置之间为电连接。

3.根据权利要求1所述的一种单轨吊机车自动变驱控制系统，其特征在于：所述转速传感器安装在机车驱动轮或驱动马达上，倾角传感器安装在机车两端，压力传感器安装在机车行走泵A口、B口。

4.根据权利要求1所述的一种单轨吊机车自动变驱控制系统，其特征在于：所述单向阀安装在甩驱装置的电磁换向阀动力油口前端。

5.一种基于权利要求1所述系统的单轨吊机车自动变驱控制方法，其特征在于：具体步骤如下，

S1：采集用于计算的参数：检测单元通过转速传感器、倾角传感器、压力传感器、发动机ECU采集机车的驱动轮转速、行驶坡度、油压和发动机参数和油门深度；

S2：根据采集的参数,计算拟调整的驱动部布局、数量：控制器根据采集到的当前发动机负荷率，计算出行走泵的实际功率，同时根据当前油门深度，计算出行走泵的油门当前最大允许功率；行走泵的实际功率小于当前油门最大允许功率，则执行减驱，用当前油门最大允许功率除以行走泵的实际功率得到减驱系数1，计算行走泵A、B口压差，行走泵的最大允许压差除以当前行走泵A、B口压差得到减驱系数2，减驱系数1和减驱系数2两者取小得到减驱系数，再用当前有效驱动部数量除以减驱系数，得到拟减驱后的有效驱动部数量；当行走泵的实际功率接近或等于当前油门最大允许功率时，不执行减驱；当控制器检测到行走泵A、B口压差快速增大，或机车的行驶速度在下降时，根据行走泵A、B口压差增速大小和车速减速的加速度，控制器计算得到拟加驱后的有效驱动部数量。

S3：根据计算结果，控制甩驱装置调整驱动部布局和数量。

6.根据权利要求5所述的一种单轨吊机车自动变驱控制方法，其特征在于：所述S2根据采集的参数,计算拟调整的驱动部布局、数量的步骤中，控制器将每个驱动轮的转速数据进行对比，当某个驱动轮转速突然远大于其它驱动轮，则判定该驱动轮打滑，控制器发出控制指令，控制该驱动轮所在的驱动部的甩驱装置，进行甩驱操作，令该驱动部的驱动轮成为自由轮，同时使用正常的驱动轮转速数据计算出单轨吊机车的行驶速度。

7.根据权利要求5所述的一种单轨吊机车自动变驱控制方法，其特征在于：所述S2根据采集的参数,计算拟调整的驱动部布局、数量的步骤中，当控制器检测到单轨吊机车在上坡时，控制器控制各驱动部的甩驱装置，将有效驱动部都布局到机车的前部，有效驱动部数量不变；当控制器检测到单轨吊机车在下坡时，控制器控制各驱动部的甩驱装置，将有效驱动部都布局到机车的后部，有效驱动部数量不变。

8.根据权利要求5所述的一种单轨吊机车自动变驱控制方法，其特征在于：所述S3根据计算结果，控制甩驱装置调整驱动部布局和数量的步骤中，还可通过操作箱控制进行变驱数量的调整。

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