一种支腿控制系统、方法及桥梁检测车与流程

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种支腿控制系统、方法及桥梁检测车。

背景技术：

桥梁检测车是一种可以为桥梁检测人员在检测过程中提供作业平台，并装备有桥梁检测仪器，用于流动检测和维修作业的专用汽车。桥梁检测车上所使用的支腿机构，由油缸、车架、支腿及滚轮构成。通过调整油缸伸缩量，改变滚轮与地面的垂直距离，实现承载功能，并通过驱动滚轮，实现桥检车行驶作业。

目前，桥梁检测车所使用的支腿机构，一般通过支腿油缸、车架和支腿形成稳定的三角形结构，实现承载功能。通过人工控制油缸伸缩，实现支腿机构的支撑与回收。另外，支腿机构上带有滚轮，并通过减速机驱动，实现桥检车的前后作业移动。

支腿油缸通过多路阀进行控制，其操作方式有两种，一种是操作人员通过操作手柄进行支撑与回收操作，另一种是通过遥控器控制电磁阀进行支撑与回收操作。一般地，在桥梁检测车进行桥梁检测作业前，先将支腿机构支撑到位，然后进行上车操作，最后进行桥梁检测作业，支腿机构支撑到位后，在进行桥梁检测作业过程中，即使在作业过程中出现整车单侧下沉或部分轮胎离地的现象，也不可以对支腿再次进行伸出操作。

现有技术的方案中，通过操作手柄或遥控器对支腿油缸进行支撑操作时，通过油缸控制支腿伸出，当油缸完全伸出时，支撑作业完成，此时，整个支腿机构实现承载功能。在进行桥梁检测作业的过程中，由于桥梁检测车的上车部分结构会延展至桥下，使得桥梁检测车的整车质量分布左右偏差较大，易出现部分轮胎离地的现象，此时存在较大的整车倾翻隐患，由于支腿油缸此时已完全伸出，无法再次对整车姿态进行调整，使得部分轮胎离地现象无法消除，因而整车倾翻危险一直存在。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种支腿控制系统、方法及桥梁检测车，能够提高在作业过程中整车的稳定性。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种支腿控制系统，包括：

检测部件，用于实时检测工程作业机械轮胎的胎压值；

控制部件，用于根据所述检测部件检测到的所述胎压值，计算各个轮胎相对于作业前的胎压变化量，并判断当前的胎压变化量是否均处于预设安全范围内，如果是，则不对所述工程作业机械的垂直支腿进行调整，否则对所述垂直支腿进行调整，直至胎压变化量处于所述预设安全范围内。

进一步地，超出所述预设安全范围的部分包括调整范围和危险范围，所述危险范围的绝对值大于所述调整范围的绝对值，所述调整范围的绝对值大于所述预设安全范围的绝对值，所述控制部件能够在当前胎压变化量处于所述调整范围时，直接对所述垂直支腿进行调整，在当前胎压变化量处于所述危险范围时，切断所述工程作业机械的上车动作后再对所述垂直支腿进行调整。

进一步地，所述控制部件能够在判断出某一侧轮胎的当前胎压变化量为负值且超出所述预设安全范围时，控制该侧轮胎对应的所述垂直支腿缩回，或者控制该侧轮胎对侧的所述垂直支腿伸出。

进一步地，所述控制部件能够在判断出某一侧轮胎的当前胎压变化量为正值且超出所述预设安全范围时，控制该侧轮胎对应的所述垂直支腿伸出，或者控制该侧轮胎对侧的所述垂直支腿缩回。

进一步地，还包括报警部件，所述报警部件能够在当前胎压变化量处于所述调整范围和危险范围时发出不同的报警信号。

进一步地，还包括信号放大部件，用于对所述检测部件检测到的胎压值进行信号放大后传递给所述控制部件。

为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种桥梁检测车，包括上述实施例所述的支腿控制系统。

为实现上述目的，本发明第三方面提供了一种支腿控制方法，包括：

实时检测工程作业机械轮胎的胎压值；

根据检测到的所述胎压值计算各个轮胎相对于作业前的胎压变化量；

判断当前胎压变化量是否均处于预设安全范围内，如果是，则不对所述工程作业机械垂直支腿进行调整，否则对所述垂直支腿进行调整，直至胎压变化量处于所述预设安全范围内。

进一步地，超出所述预设安全范围的部分包括调整范围和危险范围，所述危险范围的绝对值大于所述调整范围的绝对值，所述调整范围的绝对值大于所述预设安全范围的绝对值，当判断出存在胎压变化量超出预设安全范围之后，还包括：

判断当前胎压变化量是否处于调整范围内，如果是，则直接对所述垂直支腿进行调整，如果处于危险范围，则在切断所述工程作业机械上车动作后再对所述垂直支腿进行调整。

进一步地，还包括：

当检测到当前胎压变化量处于所述调整范围和危险范围时发出不同的报警信号。

进一步地，如果判断出当前胎压变化量超出所述预设安全范围内时，对所述垂直支腿进行调整的具体步骤包括：

判断超出所述预设安全范围的当前胎压变化量的正负，如果是负值则控制胎压变化量超出所述预设安全范围的轮胎对应侧的垂直支腿缩回，或者控制该轮胎对侧的所述垂直支腿伸出；如果是正值则控制胎压变化量超出所述预设安全范围的轮胎对应侧的垂直支腿伸出，或者控制该轮胎对侧的所述垂直支腿缩回。

进一步地，在检测到各个轮胎的胎压变化量均处于所述预设安全范围后，还包括：

恢复所述工程作业机械的上车动作。

进一步地，在实时检测工程作业机械轮胎的胎压值的步骤之后，还包括：

对检测到的胎压值进行信号放大后向外传递。

基于上述技术方案，本发明的支腿控制系统，通过对工程作业机械的轮胎压力进行实时检测，能够根据各个轮胎相对于作业前的胎压变化量对垂直支腿进行反馈控制，以将各个轮胎的压力及时调整到预设安全范围内，使得各个轮胎与垂直支腿可以一起共同地对整车形成稳定的支承，尽量避免工程作业机械在作业过程中由于重心不稳或者路面不平而出现部分轮胎离地甚至倾翻的危险，从而提高整车作业的稳定性。

附图说明

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

图1为本发明支腿控制方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本发明支腿控制方法的另一个实施例的流程示意图；

图3为本发明支腿控制方法的一个具体实施例的流程示意图；

图4为发明支腿控制方法的再一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

为了提高工程作业机械在作业过程中整车的稳定性，本发明提供了一种支腿控制系统，用于对工程作业机械的垂直支腿进行调整，工程作业机械可以是桥梁检测车(下面简称桥检车)等。在一个示意性的实施例中，支腿控制系统包括：检测部件，用于实时检测工程作业机械轮胎的胎压值；控制部件，用于根据检测部件检测到的胎压值，计算各个轮胎相对于作业前的胎压变化量，并判断当前的胎压变化量是否均处于预设安全范围内，如果是，则不对工程作业机械的垂直支腿进行调整，整车正常进行作业，否则对垂直支腿进行调整，直至胎压变化量处于预设安全范围内。

进一步地，检测部件可以选择设在轮胎上的胎压传感器，能够实时地检测轮胎的压力值。在实际中，可以对工程作业机械的所有轮胎上都安装胎压传感器，也可以仅对在常用作业工况下部分容易离地的轮胎安装胎压传感器。

在采集到胎压值信号后，为了使信号的判断更加准确，可辨识度更高，本发明的支腿控制系统还包括信号放大部件，用于对检测部件检测到的胎压值进行信号放大后传递给所述控制部件，例如信号放大部件可以是放大器等。采用了放大器的实施例对支腿控制的可靠性和准确性较高，当然在控制要求较低的场合，也可以不采用放大器，将检测到的信号直接发送给控制部件。

控制部件可以选择PLC或者DSP等控制器，控制部件能够在接收到当前轮胎的压力值后进行逻辑判断，通过与作业前的胎压值进行比较，可以对整车轮胎的承载能力进行监测，一旦检测到部分轮胎不能对整车形成稳定支承时，便按照预设的步长对相应的垂直支腿进行伸缩控制，以对整车的姿态进行调整，直至使所有的轮胎能够有效地与地面接触，并保持一定的轮胎支承力，从而提高整车的支承稳定性。控制部件可以额外设置，或者与工程作业机械的车载控制部件集成设置。

对于该实施例中提到的一些参数，可以通过如下的方式计算得出。

其中，胎压变化量＝(当前胎压值-作业前胎压值)/作业前胎压值，如果部分轮胎由于离地而使得当前胎压值减小，则胎压变化量为负值，这部分轮胎的胎压值减小，一般会使得其它轮胎(尤其是对侧的轮胎)胎压值增大，计算得到的胎压变化量就为负值。因而控制部件能够根据胎压变化量的符号来判断轮胎的承载能力，例如是处于离地状态还是重载状态，由此判断出整车的质量分布或者偏载情况。控制部件在对垂直支腿进行调整前，既可以单独依据胎压减小的轮胎进行判断，也可以单独依据胎压增大的轮胎进行判断。

另外，预设安全范围是指胎压变化量处于此范围内时，整车不会因为各个轮胎的承载状况不合理而出现倾翻危险。预设安全范围可以根据试验或者软件模拟得出。

现有技术中的桥检车在作业之前，支腿油缸已经控制垂直支腿完全伸出，即使整车出现倾翻危险，也无法通过调整垂直支腿来改变整车的姿态。而本发明实施例的支腿控制系统，在整车作业过程中，垂直支腿与轮胎共同承载，垂直支腿在初始伸出时，只根据需要伸出部分长度，以释放轮胎压力，只要使各个轮胎的胎压值达到合适的范围内即可，在后续作业过程中，可以根据当前的胎压值实时地对垂直支腿的伸缩进行调整，以将各个轮胎的压力及时调整到预设安全范围内，使得各个轮胎与垂直支腿可以一起共同地对整车形成稳定的支承，尽量避免工程作业机械在作业过程中由于重心不稳或者路面不平而出现部分轮胎离地甚至倾翻的危险，从而提高整车作业的稳定性，进而保障操作者的安全。为了使工程作业机械在工作过程中整车质量分布发生变化时仍然具有较高的稳定性，或者能够适应不同的路面，本发明实施例需要通过设计来保证垂直支腿具有足够的调整余量。

更进一步地，超出预设安全范围的部分还可以划分为调整范围和危险范围，危险范围的绝对值大于调整范围的绝对值，调整范围的绝对值大于预设安全范围的绝对值，控制部件能够在当前胎压变化量处于调整范围时，直接对垂直支腿进行调整，在当前胎压变化量处于危险范围时，切断上车动作后再对垂直支腿进行调整。

其中，上车的动作由上车液压系统电磁开关进行控制，只需要通过接通或切断该电磁开关即可恢复或切断上车动作。垂直支腿的伸缩通过控制部件向电液比例阀发送控制信号，并由电液比例阀控制支腿油缸进行伸缩，从而带动垂直支腿的伸缩。

更优选地，为了能够在局部轮胎出现离地现象时对操作者进行提醒，以使操作者清楚地掌握整车的轮胎承载情况，本发明的支腿控制还包括报警部件，报警部件能够在当前胎压变化量超出预设安全范围时发出报警信号，例如声光报警或者显示报警等。进一步地，可以对当前胎压变化量处于调整范围和危险范围时发出不同的报警信号，例如，在处于危险范围时发出红色报警信号，处于调整范围时发出黄色报警信号。这样可以使操作者清楚地了解整车当前所处的安全等级，以相应地采取不同的调整策略，能够提高作业的安全性。

对于该实施例中的预设安全范围、调整范围和危险范围，均是根据工程作业机械各个轮胎的胎压传感器在作业前所采集的轮胎压力，与在整个作业过程中所监测的轮胎压力大小进行对比，根据胎压变化量进行划分。在一种判断形式中，当部分轮胎有离地的趋势时，一般会导致剩余的轮胎发生过载，存在离地趋势的轮胎对应的胎压变化量为负值，为了进行比较，这三个范围也相应地为负值区间；存在过载趋势的轮胎对应的胎压变化量为正值，这三个范围也相应地为正值区间，再判断胎压变化量具体处于哪个区间内。例如，工程作业机械为桥检车，在一种划分方式中，如果出现某个轮胎的胎压值降低20％(含20％)以内，则划分为预设安全范围；如果出现某个轮胎的胎压值降低20～60％，则划分为调整范围；如果出现某个轮胎的胎压值降低60％以上(含60％)，则划分为危险范围。在另一种判断形式中，也可以将预设安全范围、调整范围和危险范围均定义为正值区间，并判断胎压变化量的绝对值具体处于哪个区间内。

在实际中，上述三个范围的设定一般依据现场试验和软件模拟来实现。可以根据多个工程作业机械现场试验测试的胎压值，以及整车作业危险工况试验测试，得出百分比范围；其次，根据软件模拟计算分析工程作业机械的各种作业工况(例如对于桥检车可以将展臂处于不同位置作为各种工况)，获得各个支撑轮胎载荷大小，反推该载荷下的轮胎压力大小(一般由轮胎厂家提供)，并根据轮胎载荷，计算工程作业机械是处于预设安全范围、调整范围还是危险范围。

在该实施例中，在轮胎的胎压变化量超出预设安全范围时，控制部件能够进一步结合整车的实际工况采取不同的控制策略，从而使整车在危险性不高的情况下能够快速便捷地进行调整，以快速使整车恢复稳定性，在危险性较高的情况下能够停止上车动作，以在最大程度上保障整车的安全性。在当前胎压变化量处于危险范围时，切断上车动作后，可以通过控制部件对垂直支腿进行自动调整，也可以人工调整垂直支腿的伸缩量。自动调整的方式可以减轻操作人员的工作量，能够提高整车在作业过程中的自动化程度，而且对垂直支腿的调整量较为精确；人工调整的方式能够在整车有较为严重的倾翻趋势时，能够根据情况选择合适的步长以快速地对垂直支腿进行伸缩调整，以提高整车的安全性。

在上述实施例的基础上，接下来将给出轮胎的胎压变化量超出预设安全范围时，控制部件具体对垂直支腿进行调整的方式。

在一种方式中，对即将离地的轮胎进行判断，控制部件能够在判断出某一轮胎的当前胎压变化量为负值且超出预设安全范围时，控制该侧轮胎对应的垂直支腿缩回，或者控制该侧轮胎对侧的垂直支腿伸出。这种通过胎压降低量进行判断的控制方式，能够较为直接地监测出即将离地的轮胎，以及时地控制垂直支腿的伸缩来调整这部分轮胎的承载力。

在另一种方式中，对过载的轮胎进行判断，控制部件能够在判断出某一侧轮胎的当前胎压变化量为正值且超出预设安全范围时，控制该侧轮胎对应的垂直支腿伸出，或者控制该侧轮胎对侧的垂直支腿缩回。

需要说明的是，在调整时，并不仅仅对胎压变化量超出预设安全范围的轮胎对应的垂直支腿进行调整，而是整个一侧的垂直支腿都可能涉及到调整。

其次，本发明还提供了一种桥梁检测车，包括上述实施例所述的支腿控制系统。由于桥检车在作业时，需要停在桥梁的某一侧，然后将臂展至桥梁下方为操作者提供检测平台，在展臂和收臂的过程中，桥检车的质量分布左右偏差较大，尤其在展臂时重心会明显地偏向于展臂的一侧，相比于其它工程作业机械更容易出现部分轮胎离地的现象，使得整车有较大的倾翻危险，因而通过支腿控制系统对垂直支腿及时地进行调整有着非常重要的意义，支腿控制系统能够对整车的轮胎承载状况进行调整，从而提高桥检车作业的安全性，进而保障桥梁检测作业人员的生命安全。

具体地，桥检车在展臂和收臂的过程中，支腿控制系统具体所采用的控制策略为：在桥检车展臂的过程中，远离臂一侧的轮胎容易离地，随着臂的逐渐展出，远离臂一侧轮胎的胎压会逐渐降低，当胎压降低量超出预设安全范围时，需要控制远离臂一侧的垂直支腿缩回，或者控制靠近臂一侧的垂直支腿伸出，以改善整车朝向臂一侧倾斜的状况，从而使远离臂一侧轮胎的压力增大，以尽量避免该侧轮胎离地甚至出现整车向展臂侧倾翻。在桥检车收臂的过程中，靠近臂一侧轮胎的压力会随着臂的收回逐渐减小，当胎压降低量超出预设安全范围时，需要控制靠近臂一侧的垂直支腿缩回，或者控制远离臂一侧的垂直支腿伸出，从而使靠近臂一侧轮胎的压力增大，以尽量避免该侧轮胎离地甚至出现整车向臂对侧倾翻。该控制策略是依据胎压降低量进行判断的，当然在其它的控制策略中，也可以依据胎压增加量进行判断。

进一步地，当胎压降低量处于调整范围内时，可以直接依据上述调整策略对桥检车的垂直支腿进行调整，当胎压降低量处于危险范围内时，先切断上车液压系统电磁开关，停止上车的动作，再依据上述调整策略对桥检车的垂直支腿进行调整。这样能够可以在桥检车的状态固定的情况下再对垂直支腿的伸缩进行调整，可以降低调整难度，并尽量保障操作人员的安全性。另外，当胎压降低量处于调整范围和危险范围时，还可以发出不同的报警信号给操作者进行提示。

另外，本发明还提供了一种支腿控制方法，在一种实施方式中，如图1所示，包括如下步骤：

步骤101、实时检测工程作业机械轮胎的胎压值；

步骤102、根据检测到的胎压值计算各个轮胎相对于作业前的胎压变化量；

步骤103、判断当前胎压变化量是否均处于预设安全范围内，如果是，则不执行步骤104，经过预设的时间间隔后继续返回步骤101获得下一个胎压值，并对胎压变化量进行判断；否则执行步骤104，直至胎压变化量处于所述预设安全范围内，在这一过程中，每执行一次步骤104都需要返回到步骤101，并通过步骤102重新进行判断；

步骤104、对垂直支腿进行调整；

其中，在工程作业机械执行作业的过程中，步骤101～104可循环执行，直至接收到上车甚至整车停止作业的信号才中断该循环，以达到实时判断轮胎承载情况的目的。在步骤102之前，还可包括接收检测到的轮胎的胎压值的步骤。在步骤104对垂直支腿进行调整的过程中，可以通过控制部件向电液比例阀发送控制信号，并由电液比例阀控制支腿油缸进行伸缩，从而带动垂直支腿伸缩。一般地，将垂直支腿缩回适当长度可以增加轮胎与地面的接触程度，从而使该侧支腿对应轮胎的胎压值增大；将垂直支腿伸出适当长度可以减小轮胎与地面的接触程度，从而使该侧支腿对应轮胎的胎压值减小。

本发明的该实施例的支腿控制方法，通过对工程作业机械的轮胎压力进行实时检测，能够根据各个轮胎相对于作业前的胎压变化量对垂直支腿进行反馈控制，在预测出即将出现倾翻趋势时，通过循环调整和检测步骤及时地将各个轮胎的压力调整到预设安全范围内，以使得各个轮胎与垂直支腿可以一起共同地对整车形成稳定的支承，尽量避免工程作业机械在作业过程中由于重心不稳或者路面不平而出现部分轮胎离地甚至倾翻的危险，从而提高整车作业的稳定性。

在本发明的另一种实施方式中，超出预设安全范围的部分包括调整范围和危险范围，危险范围的绝对值大于调整范围的绝对值，调整范围的绝对值大于预设安全范围的绝对值，当如图2所示的流程示意图，当通过步骤103判断出存在胎压变化量超出预设安全范围之后，还包括：

步骤103’、判断当前胎压变化量是否处于调整范围内，如果是，则直接执行步骤104对垂直支腿进行调整，如果处于危险范围，则在执行步骤105后，再执行步骤104对垂直支腿进行调整。

步骤105、切断工程作业机械的上车动作，可通过切断上车液压系统的电磁开关来实现。

该实施例通过步骤103’对整车的安全等级进行更加具体的判断，就能够根据实际情况选择不同的控制策略，在处于危险范围时首先停止上车作业，从保障整车及操作者安全性的角度来说有着重要的意义。

更进一步地，在上一种实施方式的基础上，还可以包括：

步骤106、当检测到当前胎压变化量处于调整范围和危险范围时发出不同的报警信号。

在一个具体的实施例中，如图3所示的流程示意图，如果通过步骤103判断出当前胎压变化量超出预设安全范围内时，步骤104对垂直支腿进行调整的具体步骤包括：

步骤201、判断超出预设安全范围的当前胎压变化量的正负，如果是负值则执行步骤202；如果是正值则执行步骤203。

步骤202、控制胎压变化量超出预设安全范围的轮胎对应侧的垂直支腿缩回，或者控制该轮胎对侧的垂直支腿伸出；

步骤203、控制胎压变化量超出预设安全范围的轮胎对应侧的垂直支腿伸出，或者控制该轮胎对侧的垂直支腿缩回。

在本发明的另一个实施例中，如图4所示的流程示意图，当步骤103’判断当前胎压变化量处于危险范围，通过执行步骤105切断上车动作后，如果通过步骤104对垂直支腿调整后使得各个轮胎的胎压变化量均处于预设安全范围，则还包括：

步骤107、恢复工程作业机械的上车动作，可通过接通上车液压系统的电磁开关来实现。

为了提高对轮胎的胎压变化量的辨识度，以提高控制垂直支腿伸缩的信号的准确性，在步骤101实时检测工程作业机械轮胎的胎压值的步骤之后，优选地在步骤101与步骤102之间，还可包括：

步骤101’、对检测到的胎压值进行信号放大后向外传递。对信号的放大可通过硬件放大器或者通过软件构造的放大模块来实现。

对于上述的各个实施例，步骤101可由检测部件执行，其它步骤均可由控制部件执行。由于本发明的支腿控制方法与支腿控制系统的内容基本上相互对应，本文已在支腿控制系统的各实施例中详细地阐述了各功能的具体实现形式以及相应的有益技术效果，在支腿控制方法的实施例中就不再赘述，这两部分内容可以相互借鉴。

以上对本发明所提供的一种支腿控制系统、方法及桥梁检测车进行了详细介绍，上述三个主题中提到的相关特征和有益效果可以相互借鉴。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。