一种起重机的路况自适应系统及起重的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种起重机的路况自适应系统及起重机，包括：路况参数采集模块、行驶模式分析模块和行驶模式控制模块；路况参数采集模块实时采集行驶状态参数，并将行驶状态参数发送给行驶模式分析模块；行驶模式分析模块根据行驶状态参数判断起重机所处的路况并确定行驶模式，将与行驶模式对应的控制参数发送到行驶模式控制模块；行驶模式控制模块根据控制参数调整起重机的行驶状态。本发明的起重机的路况自适应系统及起重机，能够识别路况并自动或由驾驶员手动确定行驶模式，调整车辆相应的行驶工况，能完全满足起重机的恶劣工况，能够提高车辆驾驶的安全性、经济性、舒适性并且成本低、安装调试简单。
【专利说明】一种起重机的路况自适应系统及起重机
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程机械【技术领域】，尤其涉及一种起重机的路况自适应系统及起重 机。
【背景技术】
[0002] 随着汽车技术不断进步，车辆在道路上行驶时不仅需要关注其安全性、动力性、燃 油经济性以及操纵稳定性，还需要密切关注驾驶舒适性、行驶平顺性。对于起重机，特别是 大型全地面起重机，要进行如山地风电安装、草原风电安装、厂区内设备安装、楼宇建设、修 路架桥等多种吊装作业工况，全地面起重机要面对多种复杂路况，对于车辆的驾驶舒适性、 行驶平顺性要求更高。影响驾驶舒适性、行驶平顺性的因素较多，如路面不平度、行驶速度、 悬架刚度、轮胎、传动系及发动机驱动模式、座椅气弹簧刚度等。其中，路面不平度是客观存 在的，不可改变的；行驶速度、悬架刚度、轮胎、传动系及发动机驱动模式、座椅气弹簧刚度 可以通过主动控制实现变化。
[0003] 目前通常通过超声波测距、车载声纳、图像采集与识别等多种系统组合进行路况 识别，但对于大型车辆，特别是大型起重机，该技术无法应用。1、起重机工况恶劣，灰尘、油 垢、泥垢等使图像采集与识别系统无法工作。2、起重机行驶路况异常复杂，涉水过坑振动 大，并且长期野外作业，上述的路况识别系统无法保证可靠性。因此，需要一种新型的起重 机的路况自适应系统。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种起重机的路况自适应系统及 起重机，能够识别路况并确定行驶模式。
[0005] -种起重机的路况自适应系统，包括：路况参数采集模块、行驶模式分析模块和行 驶模式控制模块；所述路况参数采集模块实时采集行驶状态参数，并将所述行驶状态参数 发送给所述行驶模式分析模块；所述行驶模式分析模块根据所述行驶状态参数判断起重机 所处的路况并确定行驶模式，将与所述行驶模式对应的控制参数发送到所述行驶模式控制 模块；所述行驶模式控制模块根据所述控制参数调整起重机的行驶状态。
[0006] 根据本发明的一个实施例，进一步的，所述路况参数采集模块包括：位移传感器、 双轴倾角传感器、压力传感器、车速传感器；所述行驶状态参数包括：悬架油缸位移量、悬 架系统压力、车辆倾斜度、车速。
[0007] 根据本发明的一个实施例，进一步的，所述行驶模式分析模块根据所述位移传感 器采集的悬架油缸位移量计算悬架油缸的振幅和频率，并结合所述车速传感器采集的当前 车速以及所述压力传感器采集的悬架系统压力判断当前车辆所处路面的路面粗糙度；所述 行驶模式分析模块根据所述双轴倾角传感器采集的车辆倾斜度判断当前起重机的行驶姿 态；所述行驶模式分析模块根据所述路面粗糙度和当前起重机的行驶姿态确定行驶模式。
[0008] 根据本发明的一个实施例，进一步的，所述行驶模式控制装置根据所述控制参数 控制起重机的多个子系统的运行状态，所述多个子系统包括：发动机系统、变速箱系统、悬 架系统、座椅系统。
[0009] 根据本发明的一个实施例，进一步的，所述控制参数包括：行驶模式、传动系差速 控制是否开启、发动机转速、发动机扭矩、变速箱档位、悬架刚度、座椅弹性。
[0010] 根据本发明的一个实施例，进一步的，所述行驶模式包括：公路模式、小场地模式、 爬坡模式、下坡模式、越野模式。
[0011] 根据本发明的一个实施例，进一步的，在所述行驶模式分析模块确定起重机的行 驶模式为下坡模式的状态下、并且所述行驶模式控制装置判断发送机转速超过预设的阈值 时，所述行驶模式控制装置起动车辆辅助制动装置。
[0012] 根据本发明的一个实施例，进一步的，手动选择模式装置；所述手动选择模式装置 将选定的行驶模式发送给所述行驶模式分析模块，所述行驶模式分析模块将与选定的行驶 模式对应的控制参数发送到所述行驶模式控制模块。
[0013] 一种起重机，包括如上所述的起重机的路况自适应系统。
[0014] 本发明的起重机的路况自适应系统及起重机，能够识别路况并自动或由驾驶员手 动确定行驶模式，调整车辆相应的行驶工况，能完全满足起重机的恶劣工况，能够提高车辆 驾驶的安全性、经济性、舒适性并且成本低、安装调试简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还 可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1为根据本发明的起重机的路况自适应系统的一个实施例的示意图；
[0017] 图2为根据本发明的起重机的路况自适应系统的一个实施例中路况参数采集模 块的不意图；
[0018] 图3为根据本发明的起重机的路况自适应系统的一个实施例中行驶模式控制模 块控制起重机的多个子系统的框图；
[0019] 图4为根据本发明的起重机的路况自适应系统的另一个实施例的示意图；
[0020] 图5为根据本发明的起重机的路况自适应系统的控制逻辑示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下 面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实 施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属 于本发明保护的范围。
[0022] 如图1所示，一种起重机的路况自适应系统包括：路况参数采集模块11、行驶模式 分析模块12和行驶模式控制模块13。路况参数采集模块11实时采集行驶状态参数，并将 行驶状态参数发送给行驶模式分析模块12。行驶模式分析模块12根据行驶状态参数判断 起重机所处的路况并确定行驶模式，将与行驶模式对应的控制参数发送到行驶模式控制模 块13。行驶模式控制模块13根据控制参数调整起重机的行驶状态。
[0023] 本发明的起重机的路况自适应系统，车辆能够自动识别行驶路况，根据不同行驶 路况能够自动或由驾驶员手动开关调整车辆相应的行驶工况，如转向模式、动力/经济模 式切换、驱动方式、辅助制动控制、悬架系统、座椅系统等，以提高车辆驾驶的安全性、经济 性、舒适性。
[0024] 根据本发明的一个实施例，路况参数采集模块11包括位移传感器、双轴倾角传感 器、压力传感器、车速传感器等，主要用于实时采集车辆悬架油缸位移量，悬架系统压力，车 辆倾斜度、车速等参数。行驶模式分析模块12可以实现为单片机、单板机、PLC、集成电路 等。行驶模式分析模块12存储相关的控制程序，运算、接收、发送数据。例如，以悬架油缸 位移量的大小、变化频率，悬架系统压力大小、压力波动值、车速为依据，通过行驶模式分析 模块12中的程序算法换算出当前车辆所处路面的路面粗糙度；以车辆倾斜度为依据，通过 行驶模式分析模块12中的程序算法换算出当前车辆的倾斜角度。
[0025] 根据本发明的一个实施例，如图2所示，路况参数采集模块11包括：位移传感器 111、双轴倾角传感器114、压力传感器112、车速传感器113。位移传感器又称线性传感器， 用来测量物体机械位移的传感器。双轴倾角传感器用来测量物体相对于水平面倾角变化量 的传感器；双轴为两个轴向即：X轴向、Y轴向。行驶状态参数包括：悬架油缸位移量、悬架 系统压力、车辆倾斜度、车速。
[0026] 根据本发明的一个实施例，在行驶过程中，地面不平对车辆产生的振动通过轮胎、 桥传递至悬架油缸，悬架油缸通过活塞杆在缸筒内来回运动吸收车辆振动。同等车速下，路 面越差，振动越大，活塞杆运动越剧烈，悬架系统的压力波动越大。
[0027] 根据本发明的一个实施例，行驶模式分析模块12根据位移传感器111采集的悬架 油缸位移量计算悬架油缸的振幅和频率，并结合车速传感器113采集的当前车速以及压力 传感器112采集的悬架系统压力判断当前车辆所处路面的路面粗糙度；行驶模式分析模块 12根据双轴倾角传感器114采集的车辆倾斜度判断当前起重机的行驶姿态。
[0028] 悬架是指车架与车桥之间一切传力连接装置的总称，一般是由弹性元件、减振器 和导向机构三部分组成，其作用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力 (牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩按人们预定的目的传递车架 上，以保证汽车的正常行驶。悬架油缸为一种液压油缸，用于车桥与车架之间的连接，并且 通过液压控制实现刚性和弹性两种状态。
[0029] 位移传感器111可以根据悬架油缸的设置情况进行相应的设置，例如，可以在每 个悬架油缸中都设置位移传感器111。通过位移传感器111实时测量油缸位移量，可以计算 出悬架油缸的振幅和频率，结合车速传感器113采集的当前车速，能够分析出起重机当前 所处的路况路谱。采用双轴倾角传感器114可以设置在底盘转台上，用于测量车辆前后、 左右的倾角，可以分析出当前起重机的行驶姿态，如上坡、下坡、左倾，右倾等。
[0030] 本发明的起重机的路况自适应系统，通过位移传感器、双轴倾角传感器、压力传感 器、速度传感器等采集起重机倾角，悬架油缸行程、振频、振幅、刚度等参数，作为车辆行驶 路况的判断依据，根据行驶模式分析模块12自动或由驾驶员手动选择预存在行驶模式分 析模块12中相适应的行驶工况，满足驾驶需求。
[0031] 根据本发明的一个实施例，行驶模式控制装置13根据控制参数控制起重机的多 个子系统的运行状态，多个子系统包括：发动机系统、变速箱系统、悬架系统、座椅系统。如 图3所示，行驶模式控制模块13可以控制起重机的转向控制器23、悬架控制阀组24、传动 控制模块25、发动机ECU21、变速箱ECU22、座椅控制器26等车身部件，针对不同的行驶模式 进行控制，使起重机具有不同的驱动行驶、悬架刚度、发动机转速控制、变速箱换挡形式等， 并能够获得起重机车身部件运行的数据。
[0032] 根据本发明的一个实施例，控制参数包括：行驶模式、传动系差速控制是否开启、 发动机转速、发动机扭矩、变速箱档位、悬架刚度、座椅弹性。行驶模式控制模块13执行行 驶模式分析模块12对发动机、变速箱、悬架系统、座椅系统等系统的综合控制，使车辆达到 行驶平顺性及舒适性的最佳平衡点。
[0033] 行驶模式控制模块13通过发动机E⑶21控制发送机制动模块211、油门踏板212、 转速输入模块213、限速控制模块214等，控制发动机的转速。行驶模式控制模块13通过变 速箱ECU22控制变速箱档位221、切换模块222、缓速制动223控制变速箱换档形式。行驶 模式控制模块13通过转向控制器23控制转向角度传感器231、控制阀组232控制形式的 转向速率等。行驶模式控制模块13通过悬架控制阀组24控制悬架刚度控制阀241控制悬 架的刚度。行驶模式控制模块13通过传动控制模块25控制差速控制阀251、高低档控制 阀252和脱壳控制阀253控制是否采用差速控制模式。行驶模式控制模块13通过座椅控 制器26控制充放气控制阀261和气压传感器262控制座椅的弹性。
[0034] 根据本发明的一个实施例，如图4所示，在行驶模式分析模块12确定起重机的行 驶模式为下坡模式的状态下、并且行驶模式控制装置13判断发送机转速超过预设的阈值 时，行驶模式控制装置13起动车辆辅助制动装置15。辅助制动装置是指直接或间接地使行 驶中的车辆（特别是下长坡的车辆）减速或保持恒速的制动的装置。
[0035] 手动选择模式装置14将选定的行驶模式发送给行驶模式分析模块12,行驶模式 分析模块12将与选定的行驶模式对应的控制参数发送到行驶模式控制模块13。
[0036] 根据本发明的一个实施例，行驶模式分析模块12包含自动和手动两种模式。行驶 模式分析模块12可根据起重机当前路况参数选择最佳控制模式；驾驶员可通过手动选择 模式装置14自行选择所需行驶模式。行驶模式分析模块12接收路况识别模块采集到的悬 架油缸位移变化量及车辆倾角参数等，经过程序算法得出起重机所处路况，根据不同路况 自动或由驾驶员手动激活预存在行驶模式分析模块12中相应的行驶模式，提高行驶平顺 性和舒适性。行驶模式包括：公路模式、小场地模式、爬坡模式、下坡模式、越野模式等。
[0037] 根据本发明的一个实施例，起重机的路况自适应系统的控制逻辑示意图如图5所 示：
[0038] 步骤301，接收采集到的行驶状态参数。
[0039] 步骤302,判断是否为自动模式，如果为手动模式进入步骤312,如果为自动模式， 进入步骤303,判断车速是否为0,如果为0则进入步骤312,如果不为0则进入步骤304。
[0040] 步骤304 - 307,依次判断是否为公路模式、小场地模式、爬坡模式越野模式，如果 判断出行驶模式则进入步骤308至311，执行相应的操作，例如，差速关闭、限速报警、悬挂 越野刚度等等。
[0041] 步骤312,驾驶员可通过手动选择模式装置14自行选择所需行驶模式。
[0042] 步骤313 - 3316,依次判断是否为公路模式、小场地模式、爬坡模式越野模式，如 果判断出行驶模式则进入步骤317至321，执行相应的操作，例如，差速关闭、限速报警、悬 挂越野刚度等等。
[0043] 根据本发明的一个实施例，一种起重机，包括如上的起重机的路况自适应系统。起 重机可以为全地面起重机，全地面起重机是一种高性能的起重机械，既能快速移动、长距离 行驶，又可满足在狭小和崎岖不平或泥泞场地作业的要求。
[0044] 本发明的起重机的路况自适应系统及起重机具有下述的优点：
[0045] 1、通过悬架油缸位移传感器、倾角传感器、车速传感器、压力传感器等元件实时采 集起重机行驶数据，并通过程序算法计算起重机所处路况。
[0046] 2、本案涉及的传感器在工程机械上已经成熟应用，能完全满足起重机的恶劣工 况；
[0047] 3、本案涉及的传感器均为标准元件，成本低，安装调试简单；
[0048] 4、本发明通过中央控制器集中处理，行驶路况与行驶模式在控制程序中一一对 应，具备手动和自动两种模式，使起重机实现路况自适应，有效提高驾驶平顺性、舒适性。
[0049] 5、行驶模式种类可以通过控制程序修改实现，系统设计方便快捷。
[0050] 6、可以根据不同的极限工况进行细分，保证行车安全性，有效指导用。
[0051] 可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者 软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是 为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说 明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括 用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发 明的方法的程序的记录介质。
[0052] 本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明 限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描 述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理 解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【权利要求】
1. 一种起重机的路况自适应系统，其特征在于，包括： 路况参数采集模块、行驶模式分析模块和行驶模式控制模块； 所述路况参数采集模块实时采集行驶状态参数，并将所述行驶状态参数发送给所述行 驶模式分析模块；所述行驶模式分析模块根据所述行驶状态参数判断起重机所处的路况并 确定行驶模式，将与所述行驶模式对应的控制参数发送到所述行驶模式控制模块；所述行 驶模式控制模块根据所述控制参数调整起重机的行驶状态。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于： 所述路况参数采集模块包括：位移传感器、双轴倾角传感器、压力传感器、车速传感器； 所述行驶状态参数包括：悬架油缸位移量、悬架系统压力、车辆倾斜度、车速。
3. 如权利要求2所述的系统，其特征在于： 所述行驶模式分析模块根据所述位移传感器采集的悬架油缸位移量计算悬架油缸的 振幅和频率，并结合所述车速传感器采集的当前车速以及所述压力传感器采集的悬架系统 压力判断当前车辆所处路面的路面粗糙度； 所述行驶模式分析模块根据所述双轴倾角传感器采集的车辆倾斜度判断当前起重机 的行驶姿态； 所述行驶模式分析模块根据所述路面粗糙度和当前起重机的行驶姿态确定行驶模式。
4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于： 所述行驶模式控制装置根据所述控制参数控制起重机的多个子系统的运行状态，所述 多个子系统包括：发动机系统、变速箱系统、悬架系统、座椅系统。
5. 如权利要求4所述的系统，其特征在于： 所述控制参数包括：行驶模式、传动系差速控制是否开启、发动机转速、发动机扭矩、变 速箱档位、悬架刚度、座椅弹性。
6. 如权利要求1所述的系统，其特征在于： 所述行驶模式包括：公路模式、小场地模式、爬坡模式、下坡模式、越野模式。
7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于： 在所述行驶模式分析模块确定起重机的行驶模式为下坡模式的状态下、并且所述行驶 模式控制装置判断发送机转速超过预设的阈值时，所述行驶模式控制装置起动车辆辅助制 动装置。
8. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括： 手动选择模式装置； 所述手动选择模式装置将选定的行驶模式发送给所述行驶模式分析模块，所述行驶模 式分析模块将与选定的行驶模式对应的控制参数发送到所述行驶模式控制模块。
9. 一种起重机，其特征在于： 包括如权利要求1至8任意一项所述的起重机的路况自适应系统。
【文档编号】B60W30/182GK104057954SQ201410291158
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】朱林, 朱长建, 李丽, 陈正尚, 高 浩 申请人:徐州重型机械有限公司