一种工程车辆自动限高限速安全控制系统及其控制方法与流程

本发明属于机械控制领域，具体涉及一种工程车辆自动限高限速安全控制系统及其控制方法。

背景技术：

采用固定式门架的工程车辆，主要有叉车和空箱堆高机两类，都属于搬运类工程机械，搬运操作中的取货及堆放，主要通过车辆前置的货叉(或属具)和门架结构来实现，现有的上述两类工程车辆，具备运行高度检测和相应的安全监控的不多，基本不具备运行高度限制报警和车辆行驶限速保护功能，在实际工作中，如果司机不具备良好的安全意识，操作不够规范时，存在一定的安全风险。

比如：当门架搬运货物上升并处于高位运行时，由于前方货物的阻挡，会阻挡驾驶员的视线，导致发生意外的碰撞事故；另外，当门架持续处于高位，车辆带载高速运行时，因车辆重心前移，可能会因紧急刹车，导致工程车辆发生意外的翻车等严重事故。

上述问题，随着控制技术的不断进步，已经有可行的技术方案来帮助解决。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种工程车辆自动限高限速安全控制系统及其控制方法，通过对工程车辆的门架运行高度的实时监测，进行自动限高和自动限速控制。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种工程车辆自动限高限速的控制方法，首先设置移动门架的上升行程高度基准值：h1、h2、h3，其中h1<h2<h3，h1为移动门架的最低高度(移动门架下降到极限的高度值)，h2为移动门架的安全高度(移动门架高度不超出固定门架)；h3为移动门架的最高高度(移动门架上升到极限的高度)；设定105％h1～95％h2为安全运行高度区间，然后按下列步骤进行：

(1)采集当前车辆运行状态信息参数；

(2)判断当前车辆运行状态信息参数是否有移动门架的高度h；如果是，进入步骤(3)；如果否，返回步骤(1)；

(3)比较h与h3的数值大小；当h>h3时，为无效参数，返回步骤(1)；当h≤h3时，为有效参数，进入步骤(4)；

(4)判断h是否在安全运行高度区间内；如果是，则进入步骤(5)；如果否，则进入步骤(6)；

(5)车辆正常运行，返回步骤(1)；

(6)车辆进入受限制运行状态；即当移动门架进行上升或下降动作时，慢速执行上升或下降；其中，如果移动门架执行上升动作，当h2<h<h3时，车辆慢速行驶；当95％h2≤h＜h2时，则门架限速上升，蜂鸣报警器报警提示；

(7)车辆受限制运行状态中，实时采集移动门架当前的运行高度，返回步骤(1)进行下一循环操作。

进一步方案，步骤(3)和步骤(4)中，比较h与h3的数值大小以及判断h是否处于安全运行高度区间内，是由车辆控制器完成的，车辆控制器完成判断后发出控制信号。

进一步方案，所述车辆控制器是根据下表完成判断并发出控制信号的：

进一步方案，所述步骤(1)中h是通过安装在移动门架上的高度传感器采集的。

进一步方案，所述高度传感器为拉线式高度传感器。

进一步方案，骤(2)、(3)中返回步骤(1)之前进行报警，并显示为“ff”。

本发明的另一个目的是提供一种实现上述所述的控制方法的安全控制系统，包括车辆控制器，发动机，固定门架，移动门架以及驱动移动门架进行升降的升降油缸；其特征在于：所述移动门架上安装有用于检测其高度的高度传感器，所述发动机连接有发动机控制器，所述升降油缸的进油端串接有比例电磁阀；所述高度传感器的的输出端与车辆控制器的输入端连接，所述车辆控制器的输出端与发动机控制器、比例电磁阀的输入端连接。

进一步方案，所述车辆控制器的输出端连接有车辆仪表。以便实时掌握门架的运行高度状态，以及车辆运行速度等状况，对车辆进行实时控制。进一步优选的，所述车辆仪表包括显示屏、蜂鸣报警器和键盘。显示屏用于实时显示车辆的运行状等信息，当门架运行高度超过安全运行高度区间时，控制器会发出信号使蜂鸣报警器，提示司机安全操作，键盘可用于停止蜂鸣报警器。

本发明中车辆控制器、升降油缸、发动机是目前现有的空箱堆高机上自带的部件。高度传感器、发动机控制器、比例电磁阀均为本领域常用的市购产品。本发明不涉及它们的内部结构和工作原理的改进，本发明目的是将它们应用到本申请中来解决本申请的技术问题。

有益效果：本发明提供的工程车辆自动限高限速控制方法，通过高度传感器检测门架的运行高度参数，并将高度信息发送给车辆控制器，车辆控制器接收到高度信息后，判定其是否在安全运行高度区间内并发出控制信号，比例电磁阀和发动机控制器接收到控制信号后，对升降油缸和发动机进行控制，从而实现对门架的上升或下降速度的限制、对车辆行驶速度的限速。本控制方法能够对门架的运行高度进行实时检测，可有效提升车辆工作中的安全性和舒适性。

附图说明

图1为本发明安的装置示意图；

图2为发明的结构框图；

图3为本发明的控制方法流程图；

附图标记：1-固定门架，2-移动门架，3-车辆仪表，4-高度传感器，5-车辆控制器，6-比例电磁阀，7-升降油缸，8-发动机控制器，9-发动机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例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作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。

实施例1

一种工程车辆自动限高限速的控制方法，首先设置移动门架的上升行程高度基准值：h1、h2、h3，其中h1<h2<h3，h1为移动门架的最低高度(移动门架下降到极限的高度值)，h2为移动门架的安全高度(移动门架高度不超出固定门架)；h3为移动门架的最高高度(移动门架上升到极限的高度)；设定105％h1～95％h2为安全运行高度区间，然后按下列步骤进行：

(1)采集当前车辆运行状态信息参数；

(2)判断当前车辆运行状态信息参数是否有移动门架的高度h；如果是，进入步骤(3)；如果否，返回步骤(1)；

(3)比较h与h3的数值大小；当h>h3时，为无效参数，返回步骤(1)；当h≤h3时，为有效参数，进入步骤(4)；

(4)判断h是否在安全运行高度区间内；如果是，则进入步骤(5)；如果否，则进入步骤(6)；

(5)车辆正常运行，返回步骤(1)；

(6)车辆进入受限制运行状态；即当移动门架进行上升或下降动作时，慢速执行上升或下降；其中，如果移动门架执行上升动作，当h2<h<h3时，车辆慢速行驶；当95％h2≤h＜h2时，则门架限速上升，蜂鸣器报警提示；车辆控制器将根据下表对门架当前动态高度h进行判定，并发出相应的控制信号。具体为：

当h1<h≤105％h1时，车辆控制器发出信号给比例电磁阀，比例电磁阀控制门架升降油缸的出油量，来限制移动门架的下降速度，使移动门架慢速下降，以防止门架在下降到下极限位置的冲击；速度控制方法为，从105％h1开始到h1结束，比例阀将控制下降速度做线性衰减到理论0

当105％h1<h<95％h2时，车辆不受限制运行，在此区间内门架的上升或下降、车辆的行驶速度均可保持正常速度；

当95％h2≤h＜h2时，车辆控制器发出信号给比例电磁阀，比例电磁阀控制门架升降油缸的进油量，来限制移动门架的上升速度，使移动门架慢速上升，同时蜂鸣报警器报警提示驾驶员，移动门架即将超出固定门架高度，必须注意碰撞风险；速度控制方法为，在95％h2～h2高度区间，移动门架的上升最大速度限制为原速度的50％运行。

当h2≤h<95％h3时，车辆控制器发出信号给发动机控制器，对车辆行驶速度进行限速；速度控制方法为，在h2≤h<95％h3高度区间，车辆的行驶最大速度限制为原速度的50％运行，防止高速行驶时、突发的行车制动冲击，可能导致的翻车风险：移动门架升降速度不做限制；

当95％h3≤h＜h3时，车辆控制器发出信号给比例电磁阀，比例电磁阀控制门架升降油缸的进油油量，来限制门架的上升速度，使门架慢速上升，以防止门架在上升到上极限位置的冲击；速度控制方法为，从95％h3开始到h3结束，比例阀将控制上升速度做线性衰减到理论0；

当h＞h3时，直接判定运行高度参数h数值无效，蜂鸣报警器报警，同时显示“ff”提示。

(7)车辆受限制运行状态中，实时采集门架当前的运行高度，返回步骤(1)进行下一循环操作。

实施例2

为了便于准确描述，这里使用空箱堆高机来作为案例车型，如图3所示，一种工程车辆自动限高限速的控制方法，首先设置移动门架上升行程的高度基准值：h1(2500mm)、h2(8080mm)、h3(14050mm)，设定2625～7676mm为安全运行高度区间，然后按下列步骤进行：

(1)采集当前车辆运行状态信息参数；

(2)判断当前车辆运行状态信息参数是否有移动门架的高度h；如果是，进入步骤(3)；如果否，返回步骤(1)；

(3)判断h数值是否有效；当h>14050mm时，为无效参数，返回步骤(1)；当h≤14050mm时，为有效参数，进入步骤(4)；

(4)判断h是否在安全运行高度2625～7676mm区间内；如果是，则进入步骤(5)；如果否，则进入步骤(6)；

(5)车辆正常运行(车辆的行驶速度30km/h，移动门架的升降速度500mm/s)，返回步骤(1)；

(6)车辆进入受限制运行状态，即当移动门架进行上升或下降动作速度时，上升或下降的速度受到限制，或者车辆的行驶速度受到限制，速度由正常速度变为慢速；同时由蜂鸣报警器发出车辆安全风险提示；车辆控制器将根据下表对移动门架当前动态高度h进行判定，并发出相应的控制信号。具体为：

当2500<h≤2625时，车辆控制器发出信号给比例电磁阀，比例电磁阀控制升降油缸的出油量，来限制移动门架的下降速度，使移动门架慢速下降，以防止移动门架在下降到下极限位置的冲击；速度控制方法为，从2625开始下降到2500结束，比例阀将控制下降速度做线性衰减到理论0；

当2625h1<h<7676时，车辆不受限制运行，在此区间内移动门架的上升或下降、车辆的行驶速度均可保持正常速度(行驶速度30km/h，升降速度500mm/s)；

当7676≤h＜8080时，车辆控制器发出信号给比例电磁阀，比例电磁阀控制升降油缸的进油量，来限制移动门架的上升速度，使移动门架慢速上升，同时蜂鸣报警器报警提示驾驶员，移动门架即将超出固定门架高度，必须注意碰撞风险；速度控制方法为，在7676～8080高度区间，上升最大速度限制为原速度的50％运行(250mm/s)；(备注：限制在h2高度内工作为用户选项，标准控制程序仅限速及提示)。

当8080≤h<13348时，车辆控制器发出信号给发动机控制器，对车辆行驶速度进行限速；速度控制方法为，在8080≤h<13348高度区间，行驶最大速度限制为原速度的50％运行(15km/h)，防止高速行驶时、突发的行车制动冲击，可能导致的翻车风险：移动门架的升降速度不做限制(500mm/s)；

当13348≤h＜14050时，车辆控制器发出信号给比例电磁阀，比例电磁阀控制升降油缸的进油油量，来限制移动门架的上升速度，使移动门架慢速上升，以防止移动门架在上升到上极限位置的冲击；速度控制方法为，从13348开始到14050结束，比例阀将控制上升速度做线性衰减到理论0；

当h＞14050时，直接判定运行高度参数h数值无效，蜂鸣报警器报警，同时显示“ff”提示。

(7)车辆受限制运行状态中，实时采集移动门架当前的运行高度，返回步骤(1)进行下一循环操作。

实施例3

如图1-3所示，一种实现上述所述的控制方法的安全控制系统，包括车辆控制器5，发动机9，固定门架1，移动门架2，以及驱动移动门架1进行升降的升降油缸7；所述移动门架1上安装有用于检测门架高度的高度传感器4，所述发动机9连接有发动机控制器8，所述升降油缸7的进油端串接有比例电磁阀6；所述高度传感器4的输出端与车辆控制器5的输入端连接，所述车辆控制器5的输出端与发动机控制器8、比例电磁阀6的输入端连接。

进一步方案，所述车辆控制器5的输出端连接有车辆仪表3。以便实时掌握移动门架的运行高度状态，以及车辆运行速度等状况，提示驾驶员注意安全规范的操作，对车辆进行实时控制。进一步优选的，所述车辆仪表3包括显示屏、蜂鸣报警器和键盘。显示屏用于实时显示车辆的运行状等信息，当移动门架运行高度超过安全运行高度区间时，控制器会发出信号使蜂鸣报警器，提示司机安全操作，键盘可用于停止蜂鸣报警器。