导管打入控制系统及暗挖台车的制作方法

本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种导管打入控制系统及暗挖台车。

背景技术：

在采用暗挖法进行地铁施工时，暗挖大断面的初期支护是必不可少的环节。目前主要以格栅和锚喷混凝土作为初期支护的手段，当栅格放好后再进行超前导管的打入。超前导管的打入要求较为严格，打入后的导管在断面上的分布情况及打入深度将直接影响大断面初期支护的质量，如果打入导管的位置或质量不好，则导致初期支护效果不佳，影响施工质量。

目前在暗挖施工中超前导管的打入主要有两种方式，一种是人工用风镐打入导管，另一种是利用暗挖台车打入导管。其中，人工作业时，首先在隧道断面上测量并标记需打入工作杆的位置，然后由操作人员手持风镐将导管一个个打入。手持风镐的方式不但效率低、劳动强度大，而且打入导管的深度也无法保证，在打入过程中，还容易把导管折弯。

暗挖台车是一种地铁暗挖施工机械，利用工作臂前端的凿岩机进行超前导管打入工作。现有的暗挖台车采用全液压控制系统，控制过程中主要依靠液压手柄和开关按钮进行简单的系统控制，其控制精度低，当遇到复杂的施工工况时，难以实现较好的控制效果。

现有的暗挖台车所采用的控制方案存在以下缺点：

1、由于隧道工作面与暗挖台车操控台距离较远，操作人员坐在操作座椅进行打导管作业时，凿岩机前端机构阻挡视线，使得操作人员对推进梁与支撑面的距离、角度不好确认，导致导管定位不准确。

2、整机没有控制器和显示器，主要依靠继电器的切换实现对凿岩机的逻辑控制，可靠性不高，传感器采集的数据无法和控制器实现闭环，也不能进行人机交互，作业精度低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种导管打入控制系统及暗挖台车，能够提高导管打入的效率和定位精度。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种导管打入控制系统，包括：无线遥控装置、无线接收器、控制器和电控液压阀，所述无线遥控装置与所述无线接收器采用无线通信信号连接，用于将操作指令以无线方式发送给所述无线接收器，所述控制器分别与所述无线接收器和所述电控液压阀信号连接，所述电控液压阀设置在导杆打入作业机构的工作油路中，用于控制所述导杆打入作业机构的定位和打入动作。

进一步地，所述无线遥控装置包括无线发射器和操作面板，在所述操作面板上设有摇杆和按钮，分别与所述无线发射器信号连接，通过操纵所述操作面板能够将相应的操作指令通过所述无线发射器传递给所述无线接收器。

进一步地，还包括车载操控装置，所述车载操控装置与所述控制器信号连接，所述控制器对从所述车载操控装置和所述无线接收器接收的信号进行检测，并在确认所述车载操控装置有信号输出时，拒绝采纳来自所述无线接收器的操作指令，以及在确认所述车载操控装置无信号输出时，采纳来自所述无线接收器的操作指令。

进一步地，所述操作面板上还设有对应于微动模式的微动开关，对于所述摇杆的相同操作行程，该微动模式下所述控制器对所述电控液压阀的控制输出电流值I_微小于正常模式下所述控制器对所述电控液压阀的控制输出电流值I_正常。

进一步地，还包括人机交互装置，与所述控制器信号连接，能够显示传感数据，并能够根据接收的外部输入进行参数设定。

进一步地，所述无线接收器和所述人机交互装置均通过控制器局域网总线信号连接。

进一步地，还包括长度传感器和压力传感器，与所述控制器信号连接，分别用于检测凿岩机的推进长度和推进压力。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种暗挖台车，包括凿岩机，其中，还包括前述的导管打入控制系统。

基于上述技术方案，本实用新型通过无线遥控装置向控制器发送操作指令，并通过电控液压阀控制导杆打入作业机构的定位和打入动作。无线遥控装置使得操作人员能够离开工作座位而到达凿岩机前端进行控制，视线不受影响，在打导管定位过程中能够方便地快速定位，增加工作效率，提高导管打入的效率和定位精度；此外，通过电控方式简化液压系统，能够减少液压元件的使用，既能降低故障率，也能够使维修更为方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型导管打入控制系统的一实施例的原理示意图。

图2为本实用新型导管打入控制系统的另一实施例的原理示意图。

图3为本实用新型导管打入控制系统实施例中的控制器在正常模式和微动模式下不同的输出结果示意图。

图4为基于本实用新型导管打入控制系统的控制流程实例的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，为本实用新型导管打入控制系统的一实施例的原理示意图。在本实施例中，导管打入控制系统包括：无线遥控装置10、无线接收器20、控制器30和电控液压阀40，所述无线遥控装置10与所述无线接收器20采用无线通信信号连接，用于将操作指令以无线方式发送给所述无线接收器20，所述控制器30分别与所述无线接收器20和所述电控液压阀40信号连接，所述电控液压阀40设置在导杆打入作业机构50的工作油路中，用于控制所述导杆打入作业机构50的定位和打入动作。

在本实施例中，操作人员可以手持无线遥控装置离开工作座位，并到达凿岩机前端适合的位置进行远程控制，由于该位置视线不受影响，因此在打导管定位过程中能够方便地快速定位，提高了工作效率。另外，相比于现有的全液压控制系统，本实施例通过电控方式简化液压系统，能够减少液压元件的使用，既能降低故障率，也能够使维修更为方便。

如图2所示，为本实用新型导管打入控制系统的另一实施例的原理示意图。与上一实施例相比，本实施例中的无线遥控装置10包括无线发射器11和操作面板12，在所述操作面板12上设有摇杆和按钮，分别与所述无线发射器11信号连接，通过操纵所述操作面板12能够将相应的操作指令通过所述无线发射器11传递给所述无线接收器20。在本实施例中，操作人员可以通过摇杆来实现导杆的定位和打入动作，通过按钮来调整控制模式。

导杆打入作业机构50可以包括执行导杆定位、打入等作业的液压缸、液压马达等执行机构。这些执行机构的具体操作可以在操作面板上通过不同的摇杆和按钮实现。除了用于控制导杆运动位置和打入动作的相关操作元件之外，在操作面板上还可以包括对应于微动模式的微动开关。当操作人员按下微动开关时，则导管打入控制系统从正常模式进入微动模式，而复位微动开关或者按下对应于正常模式的按钮时，则导管打入控制系统恢复成正常模式。

对于摇杆的相同操作行程，该微动模式下控制器30对电控液压阀40的控制输出电流值I_微小于正常模式下所述控制器30对所述电控液压阀40的控制输出电流值I_正常。由于控制器在微动模式下输出较小，以使得导杆打入执行机构50的运动速度较正常模式下更慢，因此更容易实现对导杆打入执行机构50的细微控制，实现更高的控制精度。通过微动模式和正常模式的切换，操作人员可以在导杆距离打入位置较远时使用正常模式来实现高效率的位置粗调，而当导杆已到达打孔位置附近时，则使用微动模式进行细微调整，提高导杆的定位精度。

举例来说，参考图3，正常模式下所述控制器30对所述电控液压阀40的控制输出电流值I_正常的计算公式可如下式：

I_正常＝c*(I₁-I₀)/(b-a)+I₀；

而微动模式下，控制器30对所述电控液压阀40的控制输出电流值I_微的计算公式可如下式：

I_微＝c*(I₁-I₀)/[k*(b-a)]+I₀；

其中，a、I₀分别为所述摇杆到达死区边界时的输出值和对应的比例阀电流值，b、I1分别为所述摇杆最大行程时的输出值和对应的比例阀口全开电流值，c为摇杆当前行程对应的输出值，且c∈[a，b]，k为微动系数，且k>1。

微动系数k可以根据实际需要进行选择，例如取值为2或更大，相应的可实现微动模式下更为细微的调整精度。

除了无线遥控装置的无线远程控制之外，导管打入控制系统还可以进一步包括车载操控装置70(参见图2)，车载操控装置70与所述控制器30信号连接，所述控制器30对从所述车载操控装置70和所述无线接收器20接收的信号进行检测，并在确认所述车载操控装置70有信号输出时，拒绝采纳来自所述无线接收器20的操作指令，以及在确认所述车载操控装置70无信号输出时，采纳来自所述无线接收器20的操作指令。

车载操控装置70可以实现操作人员在暗挖台车上的操控要求，而且为了提高安全性能，在本实施例中采用的是车载操控装置控制优先的安全规则。当车载操控装置有车载操控信号发出时，无论无线遥控装置是否发出无线操控信号，或者发出的无线操纵信号代表何种操作指令，都不会被控制器采纳，只有当车载操控装置没有信号输出时，才会采纳来自无线遥控装置所发出的无线操纵信号所对应的操作指令。这样能有效地防止控制信号的混乱，提高系统的安全性。

为了提高作业精度，在本实用新型的导管打入控制系统的实施例中，还可以加入人机交互装置80，该装置与控制器30信号连接，能够显示传感数据，并能够根据接收的外部输入进行参数设定。传感数据可以来自与控制器30信号连接的长度传感器61和压力传感器62，这两种传感器分别用于检测凿岩机的推进长度和推进压力。参数设定可以包括对k值的设定、车载操控和无线遥控模式的优先选择等。无线接收器20和所述人机交互装置80均可通过控制器局域网(Controller Area Network，简称CAN)总线信号连接。

上述各导管打入控制系统实施例可适用于各类需要进行导管打入的作业设备，尤其适用于地下作业的暗挖台车。因此本实用新型也提供了一种暗挖台车，包括凿岩机，还包括前述的导管打入控制系统。

下面将参考图4对本实用新型导管打入控制系统的一种控制流程实例进行说明。该控制流程包括以下步骤：

步骤100、控制器判断是否接收到车载操控信号输入，是则执行步骤400，否则执行步骤200；

步骤200、控制器判断是否接收到无线操纵信号输入，是则执行步骤300，否则返回步骤100；

步骤300、控制器判断是否接收到切换到微动模式的操作指令，是则执行步骤500，否则执行步骤400；

步骤400、控制器按照正常模式对电控液压阀进行控制输出，然后执行步骤600；

步骤500、控制器按照微动模式对电控液压阀进行控制输出，然后执行步骤600；

步骤600、电控液压阀根据控制指令控制导杆打入作业机构的定位和打入动作。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。