CN115167262B - 一种架桥机过孔安全监控装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架桥机过孔安全监控装置及安装方法。安全监控装置包括以下模块：称重传感器、风速方向仪、报警灯、安全预警控制箱和人机界面；所述安全预警控制箱在实时风速和实时风向超过危险阈值时向架桥机提供恶劣天气过孔预警保护；在中支腿受力低于预设预警设定值和危险停机值时向架桥机提供过孔防倾覆预警保护。本发明公开的一种架桥机过孔安全监控装置，在操作人员没有设置正确的支腿距离值时，也能在架桥机发生前倾之前进行预警操作，及时中止主梁的移动，从技术上保证架桥机过孔作业的安全；同时在风速过大时，禁止主梁继续向前伸出进行过孔作业，只能将主梁后退至安全位置；保证了施工作业的安全。

Description

一种架桥机过孔安全监控装置及安装方法

技术领域

本发明涉及轨道交通桥梁状态监测和预警系统领域，尤其是一种架桥机过孔安全监控装置及安装方法。

背景技术

在桥梁建设过程中，架桥机的过孔作业是一项危险系统比较高的作业工序，过孔作业是指通过天车将运来的预制梁片进行吊装作业，每铺设完两个桥墩之间的梁片后，将主梁吊起，然后将前支腿和中支腿分别前移一个桥墩，再将主梁固定在前支腿和中支腿上，重复进行梁片铺设。

架桥机过孔过程中，主梁中支腿视为为配重，根据杠杆原理，中支腿与前支腿之间的距离，就决定了中支腿的能提供的力矩的大小，过小的支腿之间的间距会导致架桥机的倾覆；同时过孔作业安全也受天气的影响及工人的经验及操作技能高低的影响，在操作工人经验不足的情况下，容易因操作不当或对环境产生误判而引发安全事故。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种架桥机过孔安全监控装置及安装方法。

本发明的第一方面提供一种架桥机过孔安全监控装置，包括以下模块：称重传感器、风速方向仪、报警灯、安全预警控制箱和人机界面；其中，安全预警控制箱与称重传感器、风速方向仪、报警灯和人机界面分别建立连接关系；

所述称重传感器用于检测架桥机中支腿位置过孔时的支撑力；

所述风速方向仪用于检测架桥机位置的实时风速和实时风向；

所述人机界面用于显示架桥机的实时状态；

所述报警灯用于发出报警信号，报警信号包括声音信号和光信号；

所述安全预警控制箱用于接收称重传感器所发送的中支腿实时受力和风速方向仪所发送的架桥机位置实时风速及实时风向；

所述安全预警控制箱的控制模式包括自动控制和手动控制；

在所述安全预警控制箱处于自动控制模式时：

在实时风速和实时风向超过危险阈值时向架桥机提供恶劣天气过孔预警保护；

在中支腿受力低于预设预警设定值和危险停机值时向架桥机提供过孔防倾覆预警保护。

进一步地，所述恶劣天气过孔预警保护，具体包括以下步骤：

安全预警控制箱向架桥机的PLC主控箱发出停止作业信号；

PLC主控箱接收到停止信号后，判断架桥机当前是否处于过孔工作状态中；

在架桥机处于过孔工作状态时，切断主梁的前进电机，阻止主梁向前继续移动进行过孔作业。

进一步地，所述过孔防倾覆预警保护，具体包括以下步骤：

当中支腿位置处的支撑力小于预警设定值时，在人机界面显示预警信息；

当中支腿位置处的支撑力小于危险停机值时，向架桥机的PLC主控箱发出主梁后退信号；

PLC主控箱接收到主梁后退信号后，判断架桥机当前是否处于过孔工作状态中，在架桥机处于过孔工作状态时，启动主梁后退程序，将主梁进行后退；

当中支腿位置处的支撑力大于预警设定值时，停止主梁后退程序。

进一步地，所述人机界面显示的架桥机实时状态包括供电指示、工作模式、报警灯状态和实时风速风向；所述架桥机的实时状态通过与安全预警控制箱和PLC主控箱进行数据交互取得。

进一步地，所述安全预警控制箱与PLC主控箱的数据交互方式包括以太网和RS485数据总线，所述PLC主控箱的数据接口为专用数据接口。

进一步地，所述人机界面还用于设置传感器数据，所述传感器数据包括称重传感器的预警设定值和危险停机值，以及风速方向仪的危险阈值；

所述人机界面还用于查询架桥机的历史预警记录和设置架桥机登录权限，以及切换安全预警控制箱的自动模式和手动模式。

进一步地，在所述安全预警控制箱的控制模式为手动模式时，当实时风速和实时风向超过危险阈值时以及在中支腿受力低于预设预警设定值和危险停机值时，所述报警灯会持续发出声音信号和光信号，以提醒操作人员及时执行操作。

进一步地，所述称重传感器为销轴传感器，通过实时监测架桥机过孔时销轴安装位置的支撑力完成中支腿的受力监测。

本发明的第二方面提供一种架桥机过孔安全监控装置安装方法，用于安装一种架桥机过孔安全监控装置，包括以下步骤：

在架桥机的中支腿处安装称重传感器；

在主梁顶端安装风速方向仪；

在中支腿处安装安全预警控制箱，在安全预警控制箱表面安装人机界面；

在安全预警控制箱旁安装报警灯；

建立安全预警控制箱和PLC主控箱的数据连接；

通过人机界面完成危险阈值、预警设定值、危险停机值的设置、架桥机登录权限的设置和安全预警控制箱的控制模式选择。

本发明具有如下有益效果：本发明要求保护的一种架桥机过孔安全监控装置，在操作人员没有设置正确的支腿距离值时，也能在架桥机发生前倾之前进行预警操作，及时中止主梁的移动，从技术上保证架桥机过孔作业的安全；同时在风速过大时，禁止主梁继续向前伸出进行过孔作业，只能将主梁后退至安全位置。本方案避免了操作人员经验不足带来的施工风险，可以有效减少桥梁施工安全事故的发生。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种架桥机过孔安全监控装置的组成结构示意图；

图2是本发明一种架桥机过孔安全监控装置的安装位置示意图；

图3是图2中详图A放大部分的示意图；

图4是本发明安全预警控制箱的受力监测逻辑流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本实施例介绍了一种架桥机过孔安全监控装置的组成结构，参考图1，包括以下模块：称重传感器、风速方向仪、报警灯、安全预警控制箱和人机界面，其中，安全预警控制箱与称重传感器、风速方向仪、报警灯和人机界面分别建立连接关系。

称重传感器用于检测架桥机中支腿位置过孔时的支撑力；本实施例中称重传感器为销轴传感器，通过实时监测架桥机过孔时销轴安装位置的支撑力完成中支腿的受力监测。可以理解的是，本领域技术人员可以使用其它类型的称重传感器完成中支柱的受力监测，例如平行梁式称重传感器、S型称重传感器、轮辐称重传感器等。

风速方向仪用于检测架桥机位置的实时风速和实时风向；本实施例中，风速方向仪实时监控的风速风向信号通过RS485信号传输至安全预警控制箱中；同时在人机界面显示当前的风速风向值。由于现行施工章程规定风力超过6级时不得进行桥梁施工作业，因此可以将危险阈值设置为5级。当检测到的风力值达到5级，安全预警控制箱控制报警灯发出预警信号，当检测到的风力值达到6级时，安全预警控制箱通过数据交互向PLC主控箱发出停止过孔作业信号。安全预警控制箱与PLC主控箱的数据交互方式包括以太网和RS485数据总线，所述PLC主控箱的数据接口为专用数据接口，以防止对架桥机其它作业的干扰。

人机界面用于显示架桥机的实时状态；人机界面具有架桥机过孔作业状态的实时显示功能，能以图形、图像、图表和文字的方式显示架桥机的过孔时的设备工作状态和参数，如本系统的系统供电指示、报警灯状态、工作模式等等以及其他通过与主PLC控制箱通过通信(可以RS485或以太网)方式采集的其他参数。

在本发明的一部分实施例中，人机界面还具有销轴传感器的预报警值设定、危险报警值设定、传感器误差修正、报警记录历史查询、系统登录权限控制、消音等功能。

人机界面所显示的风速风向实时值，可设定为过去1小时每5分钟取样一次的风速趋势图。

报警灯用于发出报警信号，报警信号包括声音信号和光信号。本实施例中采用的报警灯为双色报警灯，可以进行两种光信号的报警提示，通过颜色对预警信号加以区分，本实施例将双色灯设置为橙色灯和红色灯，本领域技术人员可以基于自身需求设置报警灯的种类、数量和颜色。

安全预警控制箱用于接收称重传感器所发送的中支腿实时受力和风速方向仪所发送的架桥机位置实时风速及实时风向；

安全预警控制箱的控制模式包括自动控制和手动控制；本实施例中控制模式的选择与切换通过人机界面完成。可以理解的是，本领域技术人员可以将人机界面集成在软件平台上，通过运营商网络与安全预警控制箱进行数据交互，进而实现对控制模式的远程切换。

在所述安全预警控制箱处于自动控制模式时：

在实时风速和实时风向超过危险阈值时向架桥机提供恶劣天气过孔预警保护；

在中支腿受力低于预设预警设定值和危险停机值时向架桥机提供过孔防倾覆预警保护。

在所述安全预警控制箱的控制模式为手动模式时，当实时风速和实时风向超过危险阈值时以及在中支腿受力低于预设预警设定值和危险停机值时，所述报警灯会持续发出声音信号和光信号，以提醒操作人员及时执行操作。

本实施例中恶劣天气过孔预警保护，具体包括以下步骤：

安全预警控制箱向架桥机的PLC主控箱发出停止作业信号；

PLC主控箱接收到停止信号后，判断架桥机当前是否处于过孔工作状态中；

在架桥机处于过孔工作状态时，切断主梁的前进电机，阻止主梁向前继续移动进行过孔作业。

本实施例中过孔防倾覆预警保护，逻辑流程参考图4，具体包括以下步骤：

当中支腿位置处的支撑力小于预警设定值时，在人机界面显示预警信息；

当中支腿位置处的支撑力小于危险停机值时，向架桥机的PLC主控箱发出主梁后退信号；

PLC主控箱接收到主梁后退信号后，判断架桥机当前是否处于过孔工作状态中，在架桥机处于过孔工作状态时，启动主梁后退程序，将主梁进行后退；

当中支腿位置处的支撑力大于预警设定值时，停止主梁后退程序。

本实施例中通过安装在架桥机中支腿横梁与横移驱动装置连接处的销轴式称重传感器(如图2所示)，实时监测架桥机过孔时该销轴位置的支撑力，设定有预警值与危险停机值，当销轴传感器处的支撑力小于预警设定值时，报警灯的橙色灯会亮起，警示作业操作人员，需要注意过孔的安全状态，当达到危险停机值时，红色灯亮起，架桥机自动停止过孔作业，前后起重天车及主梁只能往后方移动，充分保障人设备和人员的安全。架桥机在自动过孔后，双色灯发出三长两短的急速警报红灯，在安全预警系统选择到自动状态下时，持续5秒钟后，向架桥机的主PLC箱发出主梁向后退信号，架桥机PLC箱主控箱根据判断目前是否属于过孔模式，如是，将启动向后退回主梁程序，向后退主梁，在后支腿的受力高于支腿受力预警值时，危险解除，停止自动退梁。

本实施例中安全预警控制箱和PLC主控箱的数据交互通过专用接口进行，以实现本发明的安全监控装置的保护措施只是在特定的过孔作业过程中起保护作用，在吊梁作业以及其它非过孔作业时的支腿位置调整等其他工况，本发明的安全监控装置不参与安全防护作用，避免该安全监控装置的误判断，以便整机能够顺利运行。

本实施例介绍了一种架桥机过孔安全监控装置安装方法，用于安装一种架桥机过孔安全监控装置，包括以下步骤：

在架桥机的中支腿处安装称重传感器；

在主梁顶端安装风速方向仪；

在中支腿处安装安全预警控制箱，在安全预警控制箱表面安装人机界面；

在安全预警控制箱旁安装报警灯；

建立安全预警控制箱和PLC主控箱的数据连接；

通过人机界面完成危险阈值、预警设定值、危险停机值的设置、架桥机登录权限的设置和安全预警控制箱的控制模式选择。

具体的安装效果参考图2和图3。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种架桥机过孔安全监控装置，其特征在于，包括以下模块：称重传感器、风速方向仪、报警灯、安全预警控制箱和人机界面；其中，安全预警控制箱与称重传感器、风速方向仪、报警灯和人机界面分别建立连接关系；

所述称重传感器用于检测架桥机中支腿位置过孔时的支撑力；

所述风速方向仪用于检测架桥机位置的实时风速和实时风向；

所述人机界面用于显示架桥机的实时状态；

所述报警灯用于发出报警信号，报警信号包括声音信号和光信号；

所述安全预警控制箱用于接收称重传感器所发送的中支腿实时受力和风速方向仪所发送的架桥机位置实时风速及实时风向；

所述安全预警控制箱的控制模式包括自动控制和手动控制；

在所述安全预警控制箱处于自动控制模式时：

在实时风速和实时风向超过危险阈值时向架桥机提供恶劣天气过孔预警保护；

在中支腿受力低于预设预警设定值和危险停机值时向架桥机提供过孔防倾覆预警保护；

所述过孔防倾覆预警保护，具体包括以下步骤：

当中支腿位置处的支撑力小于预警设定值时，在人机界面显示预警信息；

当中支腿位置处的支撑力小于危险停机值时，向架桥机的PLC主控箱发出主梁后退信号；

PLC主控箱接收到主梁后退信号后，判断架桥机当前是否处于过孔工作状态中，在架桥机处于过孔工作状态时，启动主梁后退程序，将主梁进行后退；

当中支腿位置处的支撑力大于预警设定值时，停止主梁后退程序。

2.根据权利要求1所述的一种架桥机过孔安全监控装置，其特征在于，所述恶劣天气过孔预警保护，具体包括以下步骤：

安全预警控制箱向架桥机的PLC主控箱发出停止作业信号；

PLC主控箱接收到停止信号后，判断架桥机当前是否处于过孔工作状态中；

在架桥机处于过孔工作状态时，切断主梁的前进电机，阻止主梁向前继续移动进行过孔作业。

3.根据权利要求1所述的一种架桥机过孔安全监控装置，其特征在于，所述人机界面显示的架桥机实时状态包括供电指示、工作模式、报警灯状态和实时风速风向；所述架桥机的实时状态通过与安全预警控制箱和PLC主控箱进行数据交互取得。

4.根据权利要求3所述的一种架桥机过孔安全监控装置，其特征在于，所述安全预警控制箱与PLC主控箱的数据交互方式包括以太网和RS485数据总线，所述PLC主控箱的数据接口为专用数据接口。

5.根据权利要求1所述的一种架桥机过孔安全监控装置，其特征在于，所述人机界面还用于设置传感器数据，所述传感器数据包括称重传感器的预警设定值和危险停机值，以及风速方向仪的危险阈值；

所述人机界面还用于查询架桥机的历史预警记录和设置架桥机登录权限，以及切换安全预警控制箱的自动模式和手动模式。

6.根据权利要求1所述的一种架桥机过孔安全监控装置，其特征在于，在所述安全预警控制箱的控制模式为手动模式时，当实时风速和实时风向超过危险阈值时以及在中支腿受力低于预设预警设定值和危险停机值时，所述报警灯会持续发出声音信号和光信号，以提醒操作人员及时执行操作。

7.根据权利要求1所述的一种架桥机过孔安全监控装置，其特征在于，所述称重传感器为销轴传感器，通过实时监测架桥机过孔时销轴安装位置的支撑力完成中支腿的受力监测。

8.一种架桥机过孔安全监控装置安装方法，用于安装权利要求1-7任一项所述的一种架桥机过孔安全监控装置，其特征在于，包括以下步骤：

在架桥机的中支腿处安装称重传感器；

在主梁顶端安装风速方向仪；

在中支腿处安装安全预警控制箱，在安全预警控制箱表面安装人机界面；

在安全预警控制箱旁安装报警灯；

建立安全预警控制箱和PLC主控箱的数据连接；

通过人机界面完成危险阈值、预警设定值、危险停机值的设置、架桥机登录权限的设置和安全预警控制箱的控制模式选择。

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