集装箱偏载检测系统的制作方法

本发明涉及铁路运输技术领域，特别涉及一种集装箱偏载检测系统及正面吊。

背景技术：

现有技术的集装箱正面吊，如附图1所示，由于吊具与臂架为单个铰点连接，如果集装箱存在偏载情况，吊起集装箱平衡稳定后也必定是偏斜的，自身无法保持水平，集装箱将保持偏斜，锁头也会同样偏斜，这样精确称重将会受到偏斜的影响，称重结果与实际结果偏差较大。由于集装箱内货物装完封箱后，其重心位置不知，如果偏载，吊起平衡后，同样会倾斜，这时即便有称重数据也无法计算出此集装箱的偏载值。

然随着铁路集装箱化的快速发展，正面吊得以广泛应用。铁路由于其高速运行的特点，对集装箱的超重、偏重、偏载等要求非常严格，当其偏载量超过规定范围时，火车高速运行时将会产生严重的安全隐患。

综上，提供一种集装箱偏载检测系统，精确测量集装箱实际重量及集装箱重心偏载量，是本发明所要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种集装箱偏载检测系统，精确测量集装箱实际重量及集装箱重心偏载量。

本发明提供的集装箱偏载检测系统包括：臂架1，与所述臂架铰接的吊具3，安装于所述吊具3上调整吊具倾斜角度的油缸，所述吊具3包括锁头：位于所述吊具3一侧长边的第一锁头和第二锁头，位于所述吊具3另一侧长边的第三锁头和第四锁头，还包括：

安装于所述锁头上的称重传感器4，包括，安装于所述第一锁头上的第一称重传感器、安装于所述第二锁头上的第二称重传感器、安装于所述第三锁头上的第三称重传感器、安装于所述第四锁头上的第四称重传感器；

安装于所述吊具3上的吊具倾角传感器6，实时检测吊具倾斜角度；

调平控制系统，包括：

采集模块，实时采集所述吊具倾斜角度；

存储模块，存储有吊具水平度误差角度；

判断模块、控制模块，当吊具倾斜角度≤吊具水平度误差角度时，判断模块判断所述吊具3处于水平范围内；当吊具倾斜角度＞吊具水平度误差角度时，所述判断模块判断所述吊具3超出水平状态范围、控制模块控制所述油缸伸出或缩回、调整所述吊具3至水平状态范围内；

偏载检测系统：

所述采集模块实时采集所述称重传感器4检测的集装箱重量，包括所述第一称重传感器检测的第一重量g1、所述第二称重传感器检测的第二重量g2、所述第三称重传感器检测的第三重量g3、所述第四重量传感器检测的第四重量g4；

所述存储模块还存储有集装箱尺寸；

还包括计算模块，当所述调平控制系统判断所述吊具3处于水平状态，所述计算模块计算集装箱实际重量g和集装箱重心偏载量。

本发明提供的集装箱偏载检测系统，对集装箱吊具进行主动调平后，消除了集装箱倾斜状态对重量测量精度及偏载计算时重心高度位置的影响，可精确测量出集装箱实际重量以及集装箱重心偏载量。

优选地，所述吊具倾斜角度包括吊具第一倾斜角度α，所述吊具水平度误差角度包括吊具第一水平度误差角度δα，所述集装箱重心偏载量包括集装箱宽度方向重心偏载量δw；

所述集装箱尺寸包括集装箱宽度w；

所述油缸包括与所述臂架1和所述吊具3铰接的摇摆油缸2；

所述吊具倾角传感器6实时检测所述吊具第一倾斜角度α，

当α≤δα时，所述判断模块判断所述吊具3处于水平范围内；当α＞δα时，所述判断模块判断所述吊具3超出水平状态范围、所述控制模块控制所述摇摆油缸2伸出或缩回、调整所述吊具3至水平状态范围内；

所述偏载检测系统：当所述调平控制系统判断所述吊具3处于水平状态，所述计算模块计算集装箱实际重量g和集装箱宽度方向重心偏载量δw。

优选地，所述集装箱宽度方向重心偏载量

优选地，所述吊具倾斜角度还包括吊具第二倾斜角度β，所述吊具水平度误差角度还包括吊具第二水平度误差角度δβ，所述集装箱重心偏载量还包括集装箱长度方向重心偏载量δg；所述吊具3还包括侧移油缸；

所述吊具倾角传感器6还实时检测吊具第二倾斜角度β，所述采集模块还实时采集所述吊具第二倾斜角度β，所述存储模块还存储有吊具第二水平度误差角度δβ；

当α≤δα且β≤δβ时，所述判断模块判断所述吊具3处于水平范围内；

当α≤δα，β＞δβ时，所述判断模块判断所述吊具3超出水平状态范围、所述控制模块控制所述侧移油缸伸出或缩回、调整所述吊具3至水平状态范围内；

当α＞δα，β≤δβ时，所述判断模块判断所述吊具3超出水平状态范围、所述控制模块控制所述摇摆油缸2伸出或缩回、调整所述吊具3至水平状态范围内；

当所述调平控制系统调整所述吊具3至水平状态，所述计算模块还计算集装箱长度方向重心偏载量δg，其中，

所述集装箱长度方向重心偏载量δg＝|(g1+g3)-(g2+g4)|。

优选地，所述吊具倾斜角度包括吊具第二倾斜角度β，所述吊具水平度误差角度包括吊具第二水平度误差角度δβ，所述集装箱重心偏载量包括集装箱长度方向重心偏载量δg；所述吊具3还包括侧移油缸；

所述吊具倾角传感器6实时检测吊具第二倾斜角度β，所述采集模块还实时采集所述吊具第二倾斜角度β，所述存储模块还存储有吊具第二水平度误差角度δβ；

当β≤δβ时，所述判断模块判断所述吊具3处于水平范围内；当β＞δβ时，所述判断模块判断所述吊具3超出水平状态范围、所述控制模块还控制所述侧移油缸伸出或缩回、调整所述吊具3至水平状态范围内；

当所述调平控制系统调整所述吊具3至水平状态，所述计算模块还计算集装箱长度方向重心偏载量δg，其中，

所述集装箱长度方向重心偏载量δg＝|(g1+g3)-(g2+g4)|。

优选地，所述集装箱尺寸还包括集装箱长度l；所述集装箱重心偏载量包括集装箱长度方向重心偏载距离δl；

当所述调平控制系统调整所述吊具3至水平状态，所述计算模块还计算集装箱长度方向重心偏载距离δl，其中，

所述集装箱长度方向重心偏距离

优选地，所述存储单元还存储有第二安全偏载量g0，所述判断单元判断还所述集装箱长度方向重心偏载量δg是否超过第二安全偏载量g0；

当所述判断单元判断所述集装箱长度方向重心偏载量δg超过第二安全偏载量g0，所述控制单元发送控制命令，所述控制命令包括报警命令和/或禁止设备行驶。

优选地，所述存储单元还存储有第一安全偏载量l0，所述判断单元判断还所述集装箱宽度方向重心偏载量δl是否超过第一安全偏载量l0；

当所述判断单元判断所述集装箱宽度方向重心偏载量δl超过第一安全偏载量l0，所述控制单元发送控制命令，所述控制命令包括报警命令和/或禁止设备行驶。

优选地，还包括与所述控制器连接的智能称重键，所述智能称重键启动称重与偏载检测命令。

优选地，还包括与所述控制器连接的显示器，显示所述集装箱实际重量g和所述集装箱重心偏载量。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明提供的集装箱偏载检测系统一实施例的结构示意图；

图2是图1所示的集装箱偏载检测系统调平后的结构示意图；

图3是本发明提供的集装箱偏载检测系统又一实施例的结构示意图；

图4是图3所示的集装箱偏载检测系统调平后的结构示意图。

图1至4中附图标记说明：

1臂架；2摇摆油缸；3吊具；4称重传感器；5集装箱；6吊具倾角传感器；7侧移油缸。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供的集装箱偏载检测系统包括：

臂架1，臂架1，与所述臂架铰接的吊具3，安装于所述吊具3上调整吊具倾斜角度的油缸，所述吊具3包括锁头：位于所述吊具3一侧长边的第一锁头和第二锁头，位于所述吊具3另一侧长边的第三锁头和第四锁头，还包括：

安装于所述锁头上的称重传感器4，包括，安装于所述第一锁头上的第一称重传感器、安装于所述第二锁头上的第二称重传感器、安装于所述第三锁头上的第三称重传感器、安装于所述第四锁头上的第四称重传感器；

安装于所述吊具3上的吊具倾角传感器6，实时检测吊具倾斜角度；

调平控制系统，包括：

采集模块，实时采集所述吊具倾斜角度；

存储模块，存储有吊具水平度误差角度；

判断模块、控制模块，当吊具倾斜角度≤吊具水平度误差角度时，判断模块判断所述吊具3处于水平范围内；当吊具倾斜角度＞吊具水平度误差角度时，所述判断模块判断所述吊具3超出水平状态范围、控制模块控制所述油缸伸出或缩回、调整所述吊具3至水平状态范围内；

偏载检测系统：

所述采集模块实时采集所述称重传感器4检测的集装箱重量，包括所述第一称重传感器检测的第一重量g1、所述第二称重传感器检测的第二重量g2、所述第三称重传感器检测的第三重量g3、所述第四重量传感器检测的第四重量g4；

所述存储模块还存储有集装箱尺寸；

还包括计算模块，当所述调平控制系统判断所述吊具3处于水平状态，所述计算模块计算集装箱实际重量g和集装箱重心偏载量。

所述集装箱实际重量g＝g1+g2+g3+g4。

本发明提供的集装箱偏载检测系统的工作原理为：当吊具与集装箱旋锁到一起后可以看成一个整体，在吊具上的倾角传感器实时测量吊具倾斜角度，吊具油缸设置主动控制功能、主动控制吊具倾斜角度，倾角传感器测量的角度数据实时传递给控制器，控制器根据吊具倾斜角度主动控制吊具直到吊具倾斜角度调整到水平范围内，实现调平。此时锁头称重传感器上的受力为垂直方向，其称重的精度大幅提高，且每次称重时稳定性好，称重结果不会反复跳动。集装箱主动调整至水平状态后控制器再计算偏载量，消除了重心高低对重心偏载量的影响，通过四个锁头的称重数据即可精确计算出集装箱实际重量g、集装箱重心偏载量。

参照图1和2所示，作为一种优选的实施例，所述吊具倾斜角度包括吊具第一倾斜角度α，所述吊具水平度误差角度包括吊具第一水平度误差角度δα，所述集装箱重心偏载量包括集装箱宽度方向重心偏载量δw；

所述集装箱尺寸包括集装箱宽度w；

所述油缸包括与所述臂架1和所述吊具3铰接的摇摆油缸2；

所述吊具倾角传感器6实时检测所述吊具第一倾斜角度α，

当α≤δα时，所述判断模块判断所述吊具3处于水平范围内；当α＞δα时，所述判断模块判断所述吊具3超出水平状态范围、所述控制模块控制所述摇摆油缸2伸出或缩回、调整所述吊具3至水平状态范围内；

所述偏载检测系统：当所述调平控制系统判断所述吊具3处于水平状态，所述计算模块计算集装箱实际重量g和集装箱宽度方向重心偏载量δw。

作为一种优选的实施例，所述集装箱宽度方向重心偏载量

上述技术方案的工作原理为：在吊具上的倾角传感器实时测量吊具第一倾斜角度α，吊具的摇摆油缸设置主动控制功能、主动控制吊具的摇摆，倾角传感器测量的角度数据实时传递给控制器，控制器根据吊具第一倾斜角度，判断是否超出吊具第一水平度误差角度，若超出，则主动控制吊具直到吊具倾斜角度调整到水平范围内，实现调平。此时锁头称重传感器上的受力为垂直方向，其称重的精度大幅提高，且每次称重时稳定性好，称重结果不会反复跳动。集装箱主动调整至水平状态后控制器分别计算集装箱实际重量g、集装箱宽度方向重心偏载量δw，消除了重心高低对重心偏载量的影响，通过四个锁头的称重数据即可精确计算出集装箱实际重量g、集装箱宽度方向重心偏载量δw。

如图2中所示，o为重心所处位置，w为集装箱宽度；

w＝w1+w2；(1-1)

f1为吊具远离臂架一侧锁头对集装箱提供的拉力：

f1＝g1+g2；(1-2)

f2为吊具靠近臂架一侧锁头对集装箱提供的拉力：

f2＝g3+g4；(1-3)

围绕重心o，根据力矩平衡远离，有f1×w1＝f2×w2；(1-4)

结合(1-1)、(1-2)、(1-3)、(1-4)有，

集装箱宽度方向重心偏载量或

或

考虑重心o可能在中心线左右任何位置的实际情况，有：

或

参照图3所示，作为一种优选的实施例，所述吊具倾斜角度还包括吊具第二倾斜角度β，所述吊具水平度误差角度还包括吊具第二水平度误差角度δβ，所述集装箱重心偏载量还包括集装箱长度方向重心偏载量δg；所述吊具3还包括侧移油缸；

所述吊具倾角传感器6还实时检测吊具第二倾斜角度β，所述采集模块还实时采集所述吊具第二倾斜角度β，所述存储模块还存储有吊具第二水平度误差角度δβ；

当α≤δα且β≤δβ时，所述判断模块判断所述吊具3处于水平范围内；

当α≤δα，β＞δβ时，所述判断模块判断所述吊具3超出水平状态范围、所述控制模块控制所述侧移油缸伸出或缩回、调整所述吊具3至水平状态范围内；

当α＞δα，β≤δβ时，所述判断模块判断所述吊具3超出水平状态范围、所述控制模块控制所述摇摆油缸2伸出或缩回、调整所述吊具3至水平状态范围内；

当所述调平控制系统调整所述吊具3至水平状态，所述计算模块还计算集装箱长度方向重心偏载量δg，其中，

所述集装箱长度方向重心偏载量δg＝|(g1+g3)-(g2+g4)|。

该技术方案中，在吊具上的倾角传感器实时测量吊具第一倾斜角度α、吊具第二倾斜角度β，吊具的摇摆油缸、侧移油缸设置主动控制功能、主动控制吊具在集装箱宽度方向、集装箱长度方向的倾斜角度，倾角传感器测量的角度数据实时传递给控制器，控制器根据吊具第一倾斜角度α、吊具第二倾斜角度β，分别判断是否超出吊具第一水平度误差角度δα、吊具第二水平度误差角度δβ，若超出，则主动控制吊具直到吊具倾斜角度调整到水平范围内，实现调平。此时锁头称重传感器上的受力为垂直方向，其称重的精度大幅提高，且每次称重时稳定性好，称重结果不会反复跳动。集装箱主动调整至水平状态后控制器分别计算集装箱实际重量g、集装箱宽度方向重心偏载量δw、集装箱长度方向重心偏载量δg，消除了重心高低对重心偏载量的影响，通过四个锁头的称重数据即可精确计算出集装箱实际重量g、集装箱宽度方向重心偏载量δw、集装箱长度方向重心偏载量δg。

作为一种优选的实施例，所述吊具倾斜角度包括吊具第二倾斜角度β，所述吊具水平度误差角度包括吊具第二水平度误差角度δβ，所述集装箱重心偏载量包括集装箱长度方向重心偏载量δg；所述吊具3还包括侧移油缸7；

所述吊具倾角传感器6实时检测吊具第二倾斜角度β，所述采集模块还实时采集所述吊具第二倾斜角度β，所述存储模块还存储有吊具第二水平度误差角度δβ；

当β≤δβ时，所述判断模块判断所述吊具3处于水平范围内；当β＞δβ时，所述判断模块判断所述吊具3超出水平状态范围、所述控制模块还控制所述侧移油缸伸出或缩回、调整所述吊具3至水平状态范围内；

当所述调平控制系统调整所述吊具3至水平状态，所述计算模块还计算集装箱长度方向重心偏载量δg，其中，

所述集装箱长度方向重心偏载量δg＝|(g1+g3)-(g2+g4)|。

该技术方案中，在吊具上的倾角传感器实时测量吊具第二倾斜角度β，吊具的摇摆油缸设置主动控制功能、主动控制吊具的摇摆，倾角传感器测量的角度数据实时传递给控制器，控制器根据吊吊具第二倾斜角度β，判断是否超出吊具第二水平度误差角度δβ，若超出，则主动控制吊具直到吊具倾斜角度调整到水平范围内，实现调平。此时锁头称重传感器上的受力为垂直方向，其称重的精度大幅提高，且每次称重时稳定性好，称重结果不会反复跳动。集装箱主动调整至水平状态后控制器分别计算集装箱实际重量g、集装箱长度方向重心偏载量δg，消除了重心高低对重心偏载量的影响，通过四个锁头的称重数据即可精确计算出集装箱实际重量g、集集装箱长度方向重心偏载量δg。

上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述集装箱尺寸还包括集装箱长度l；所述集装箱重心偏载量包括集装箱长度方向重心偏载距离δl；

当所述调平控制系统调整所述吊具3至水平状态，所述计算模块还计算集装箱长度方向重心偏载距离δl，其中，

所述集装箱长度方向重心偏距离

如图4中所示，o为重心所处位置，l为集装箱长度；

l＝l1+l2；(2-1)

f3为吊具一侧短边锁头对集装箱提供的拉力：

f3＝g1+g3；(2-2)

f4为吊具另一侧短边锁头对集装箱提供的拉力：

f4＝g2+g4；(2-3)

围绕重心o，根据力矩平衡远离，有f3×l1＝f4×l2；(2-4)

结合(2-1)、(2-2)、(2-3)、(2-4)有，

集装箱宽度方向重心偏载量或

或

考虑重心o可能在中心线左右任何位置的实际情况，有：

或

该技术方案中，对集装箱长度方向偏载情况的计算，还包括计算集装箱长度方向重心偏载距离δl，提供一个重心调整距离的参考值，进一步提高本发明所提供技术方案的实用性。

上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述存储单元还存储有第二安全偏载量g0，所述判断单元判断还所述集装箱长度方向重心偏载量δg是否超过第二安全偏载量g0；

当所述判断单元判断所述集装箱长度方向重心偏载量δg超过第二安全偏载量g0，所述控制单元发送控制命令，所述控制命令包括报警命令和/或禁止设备行驶。

该技术方案中，控制器存储模块还存储有集装箱长度方向重心偏载量的安全阈值——第二安全偏载量g0，集装箱重心的偏载情况对整机的稳定性有很大的影响，偏载量过大，严重影响整机的稳定性，如在火车箱中装载集装箱长度方向偏载量过大的载荷，则影响火车运行过程中的稳定性。设定偏载量安全阈值，对操作手进行提醒及设备安全限制，可进一步提高安全性能。

上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述存储单元还存储有第一安全偏载量l0，所述判断单元判断还所述集装箱宽度方向重心偏载量δl是否超过第一安全偏载量l0；

当所述判断单元判断所述集装箱宽度方向重心偏载量δl超过第一安全偏载量l0，所述控制单元发送控制命令，所述控制命令包括报警命令和/或禁止设备行驶。

该技术方案中，控制器存储模块还存储有集装箱宽度方向重心偏载量的安全阈值——第一安全偏载量l0，集装箱宽度方向重心的偏载情况对整机的稳定性同样有很大的影响，偏载量过大，严重影响整机的稳定性。如在火车箱中装载集装箱长度方向偏载量过大的载荷，则影响火车运行过程中的稳定性，导致火车箱左右摇晃。设定偏载量安全阈值，对操作手进行提醒及设备安全限制，可进一步提高安全性能。

上述技术方案中，作为一种优选的实施例，还包括与所述控制器连接的智能称重键，所述智能称重键启动称重与偏载检测命令。

该技术方案中，在驾驶室操作面板上设置智能称重键，当需要进行称重、偏载测量操作时，按下智能称重键，即可自动启动集装箱偏载检测系统进行吊具调平、集装箱重量测量、集装箱重心偏载量测量。

上述技术方案中，作为一种优选的实施例，还包括与所述控制器连接的显示器，显示所述集装箱实际重量g和所述集装箱重心偏载量。

该技术方案中，集装箱实际重量g、集装箱重心偏载量δl的测量结果，可在驾驶室的显示器上实时显示，进一步提高本发明所提供技术方案的实用性。

本发明所提供的正面吊，对集装箱吊具进行主动调平，消除了集装箱倾斜状态对重量测量精度及偏载计算时重心高度位置的影响，可精确测量出集装箱实际重量、以及集装箱重心偏载量。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。