自卸汽車作業(yè)采用無線遙控控制的改進(jìn)方案

陳文斐，王衛(wèi)平，朱陽，黨憲斌（陜西汽車集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710200）

自卸汽車作業(yè)采用無線遙控控制的改進(jìn)方案

陳文斐，王衛(wèi)平，朱陽，黨憲斌
（陜西汽車集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710200）

摘 要：文章主要介紹了自卸汽車采用工業(yè)無線遙控操縱的一種改進(jìn)方案，可將自卸車舉升卸貨操縱方式由車內(nèi)手動(dòng)操縱改為遠(yuǎn)程遙控操縱。在特殊工況，操作者可遠(yuǎn)離車輛操縱貨箱舉升卸貨，有效保障人員安全并提高車輛的環(huán)境適應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞：工業(yè)無線遙控技術(shù)；遠(yuǎn)程油門；液壓舉升系統(tǒng)；安全

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.10.002

CLC NO.: U469.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)10-03-03

引言

工業(yè)無線遙控技術(shù)是本世紀(jì)初新興的、一種面向設(shè)備間信息交互的無線通信技術(shù)。歐美等國政府多次在發(fā)展規(guī)劃中指出，工業(yè)無線技術(shù)將在提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高能源效率等方面發(fā)揮重要作用。中國研究人員則在科技部高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）和中國科學(xué)院創(chuàng)新方向性項(xiàng)目等支持下，在工業(yè)無線技術(shù)方面取得了一些突破，并在冶金、石化等領(lǐng)域進(jìn)行了初步應(yīng)用。

近年來，由于運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，較長貨箱的后翻自卸單車、半掛自卸車和列車以其裝載量大、轉(zhuǎn)運(yùn)半徑長等特點(diǎn)倍受用戶青睞。但是，自卸車貨箱越長，在卸料過程中由于貨箱舉升高度過高、路面不平整以及貨物堆積，加之司機(jī)視覺盲區(qū)大、舉升速度慢等因素，就越容易導(dǎo)致卸貨時(shí)傾翻事故的發(fā)生，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。本文介紹的自卸汽車采用工業(yè)無線遙控操縱的改進(jìn)方案，通過對(duì)原有自卸車液壓舉升系統(tǒng)的相關(guān)改進(jìn)，可將自卸車舉升卸貨操縱方式由車內(nèi)手動(dòng)操縱改為車外遠(yuǎn)程遙控操縱，在特殊工況，操作者可遠(yuǎn)離車輛無線遙控操縱貨箱舉升卸貨。本改進(jìn)方案具有遙控距離遠(yuǎn)，操作無盲點(diǎn)，操控方便高效、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，可良好的解決上述問題，有效保障人員安全，并提高自卸汽車在礦區(qū)現(xiàn)場、重度污染區(qū)等惡劣、危險(xiǎn)工況下的適應(yīng)能力及安全性，是工業(yè)無線遙控技術(shù)在自卸汽車上的一次新的改進(jìn)應(yīng)用。

1、方案改進(jìn)需解決的主要問題

1.1 貨箱舉升卸貨與下降回位動(dòng)作的遙控操作實(shí)現(xiàn)方法

實(shí)現(xiàn)無線遙控操作液壓舉升系統(tǒng)正常工作，是整個(gè)方案改進(jìn)的關(guān)鍵?，F(xiàn)有自卸汽車采用液壓舉升系統(tǒng)，是一種功能較為完備可靠的工作系統(tǒng)，它主要由手動(dòng)氣閥控制液壓換向閥改變液壓油路供油狀態(tài)，從而驅(qū)動(dòng)油缸伸縮，推動(dòng)貨箱舉升卸貨或下降回位，完成整個(gè)作業(yè)過程。可見，現(xiàn)有系統(tǒng)中手動(dòng)氣控閥和液壓換向閥是主要控制元件，其中氣控閥是根本控制元件，則本技術(shù)方案的重點(diǎn)是將無線遙控植入現(xiàn)有液壓舉升系統(tǒng)控制部分，實(shí)現(xiàn)氣控閥的遙控操縱，進(jìn)而控制整個(gè)系統(tǒng)正常工作。

1.2 舉升過程中遠(yuǎn)程油門的遙控操作

現(xiàn)有的自卸汽車舉升系統(tǒng)工作時(shí)，控制氣動(dòng)液壓換向閥的手動(dòng)氣閥安置在駕駛座椅旁邊，駕駛員可同時(shí)操作手動(dòng)氣閥和油門，從而控制貨箱升降。但是，若采用遠(yuǎn)程無線遙控操作，操作人員遠(yuǎn)離汽車，無法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制，就失去了油門對(duì)舉升力量和速度的調(diào)節(jié)能力；所以，遙控系統(tǒng)中油門的遙控操作是另一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是需要注意對(duì)原有油門控制器和遠(yuǎn)程油門控制器的切換和干預(yù)問題。

1.3 遙控操作系統(tǒng)的供電

現(xiàn)有自卸汽車的液壓舉升系統(tǒng)是氣動(dòng)控制液壓舉升的方式，系統(tǒng)中沒有涉及電器系統(tǒng)。而無線遙控操作系統(tǒng)是電器系統(tǒng)，所以，該方案改進(jìn)首先需要解決遙控操作系統(tǒng)中用電單元的供電問題，保證此系統(tǒng)與車載電源的供電能力、電源電壓以及電源接口形式等匹配，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無線遙控功能的基礎(chǔ)。

2、無線遙控控制的改進(jìn)方案

2.1 遙控控制改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

在現(xiàn)有自卸汽車的液壓舉升系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過在電氣系統(tǒng)中增加無線遙控設(shè)備，同時(shí)在液壓舉升系統(tǒng)中手動(dòng)氣控閥旁并聯(lián)一只電磁換向氣閥，切換控制液壓換向閥；并通過電路連接，構(gòu)成互鎖回路，實(shí)現(xiàn)無線遙控設(shè)備對(duì)電磁換向氣閥的獨(dú)立遙控操作。切換至遙控操作狀態(tài)是，無線遙控設(shè)備可有效的完成對(duì)電磁換向氣閥的遙控操作，進(jìn)而控制液壓換向閥工作，實(shí)現(xiàn)自卸汽車舉升和回落動(dòng)作的遙控操縱。

1.高壓油管 2.油缸限位氣閥 3.油缸 4.氣管 5.止回閥6.液壓油泵 7.回油過濾器 8.球閥 9.液壓油箱 10.進(jìn)油過濾器11.氣源 12.遙控器發(fā)射器 13.遙控信號(hào) 14.油門控制裝置15.中央接線板 16.遙控器接收器 17.繼電器 18.電磁換向氣閥19.手動(dòng)氣控閥 20.三通接頭 21.液壓換向閥

另一方面，當(dāng)司機(jī)離開駕駛室后，失去對(duì)油門的操作，而在舉升過程中，由于系統(tǒng)負(fù)載較大，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速下無法滿足舉升時(shí)的液壓動(dòng)力需求，所以，需同時(shí)實(shí)現(xiàn)油門的遙控操作。方法是在自卸汽車底盤生產(chǎn)過程中預(yù)留油門控制裝置，并在駕駛室設(shè)置預(yù)留油門狀態(tài)切換開關(guān)，在舉升時(shí)只需通過遙控設(shè)備切換開關(guān)狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制（注：預(yù)留油門的轉(zhuǎn)速是通過油門控制手柄預(yù)先設(shè)定舉升過程所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）。遙控控制改進(jìn)方案見圖1：自卸汽車遙控操作系統(tǒng)連接圖。

2.2 遙控系統(tǒng)的供電計(jì)算

在駕駛室中央接線板的+30端引出電源線，為遙控接收器和電氣系統(tǒng)提供電源，通過遙控器發(fā)射器向接收器提供開關(guān)信號(hào)，由接收器接收到開關(guān)信號(hào)后向電磁氣動(dòng)閥提供相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁氣動(dòng)閥的電氣控制操作。系統(tǒng)功率匹配計(jì)算如下：

（1）用電設(shè)備及其用電功率：

a．工業(yè)遙控器：Pa=4A×24V=96W，I=4A

b．油門控制器：Pb=6A×24V=144W，I=6A

c．電磁閥：Pc=0.3A×24V×2=14.4W，I=0.6A

d．中間繼電器：Pd=0.5×4A×24V×4=192W，I=8A

（2）功率匹配計(jì)算：

總功率：P=Pa+ Pb+ Pc+ Pd=96W+114W+14.4W+192W=446.4W

總電流：I總=P/24V=18.6A

中央接線板+30端：I=30A＞（2/3）×30A＞18.6A，系統(tǒng)的供電符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，系統(tǒng)供電匹配合理。

2.3 貨箱舉升卸貨及下降回位遙控改進(jìn)

根據(jù)上述改進(jìn)方案，在駕駛室設(shè)置一個(gè)電磁換向氣閥，與液壓系統(tǒng)的手動(dòng)氣控閥并聯(lián)。在手動(dòng)氣控閥處于中位的狀態(tài)下，遙控接收器可通過控制電磁氣動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)遙控系統(tǒng)對(duì)液壓系統(tǒng)舉升和下降動(dòng)作的遙控控制；配合遙控模擬量操作裝置模擬遠(yuǎn)程油門輸入，控制車輛遠(yuǎn)程油門開度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)舉升速度調(diào)節(jié)。另外，在液壓油缸的下降氣控管路上串聯(lián)安裝手動(dòng)氣控調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)氣路壓力，實(shí)現(xiàn)液壓油缸下降速度的手動(dòng)調(diào)節(jié)。液壓系統(tǒng)改進(jìn)見圖2：液壓舉升系統(tǒng)改進(jìn)原理圖。

取力器遙控操作，是在PTO氣動(dòng)控制的氣管路中并聯(lián)一個(gè)電磁氣動(dòng)閥，通過遙控器操作切換取力器氣動(dòng)開關(guān)，控制取力器離合動(dòng)作。

2.4 遠(yuǎn)程油門接口

在底盤設(shè)計(jì)制造時(shí)，預(yù)留專用的油門控制接口（如混凝土攪拌車預(yù)留輔助油門控制裝置）、切換開關(guān)、油門調(diào)節(jié)等裝置，用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程油門的安裝與使用。遙控系統(tǒng)通過遙控器控制切換開關(guān)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)油門踏板與遠(yuǎn)程油門間切換的遙控操作，通過遙控器上的模擬量調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)油門開度調(diào)節(jié)的遙控操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，在舉升過程中為液壓系統(tǒng)提供足夠的動(dòng)力輸出。遠(yuǎn)程油門預(yù)留接口見圖3：遠(yuǎn)程油門連接接口示意圖。

注意：僅當(dāng)車輛處于停止?fàn)顟B(tài)（變速器空檔），油門遠(yuǎn)程遙控功能才可發(fā)揮作用。并且由于遠(yuǎn)程控制油門與電子油門踏板在線束插接器上的接線形式有所不同，遠(yuǎn)程控制油門和電子油門踏板不可互換。

3、結(jié)論

上述自卸汽車采用無線遙控控制的改進(jìn)，是工業(yè)無線遙控技術(shù)在自卸汽車上的應(yīng)用的一種有效的解決方案。將自卸車舉升卸貨操縱方式由車內(nèi)手動(dòng)操縱改為車外遠(yuǎn)程遙控操縱，在特殊工況，操作者可遠(yuǎn)離車輛無線遙控操縱貨箱舉升卸貨，有效保障人員安全，并提高自卸汽車在礦區(qū)現(xiàn)場、重度污染區(qū)等惡劣、危險(xiǎn)工況下的適應(yīng)能力，提高產(chǎn)品的市場競爭優(yōu)勢。同時(shí)，作為技術(shù)無線遙控技術(shù)的應(yīng)用，從中長期發(fā)展考慮，符合專用車產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造及機(jī)械工程領(lǐng)域的總體發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景，該類技術(shù)的研究和應(yīng)用將大有可為。

Dump truck with wireless remote control improvements

Chen Wenfei, Wang Weiping, Zhu Yang, Dang Xianbin
（Shaanxi Automobile group Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710200）

Abstract:This paper mainly introduced adopts an improved scheme of industrial wireless remote control, are able to operate the way will dump truck lift unloading from the car manual manipulation to remote control. In special condition, the operator can be far away from the vehicle handling container lifting discharge, effectively protect the safety of personnel and improve the environmental adaptation ability of the vehicle.

Keywords:Industrial wireless remote control technology; Remote accelerator; Hydraulic lifting system; security

作者簡介：陳文斐，就職于陜西汽車集團(tuán)有限公司。

中圖分類號(hào)：U469.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2015)10-03-03