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壓路機的安全控制策略

文檔作者：胡剛毅周亞軍陳樂堯文檔來源：三一重工股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月08日
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速約6．3 m／s(圖14)，與路試相近。
原地叉裝舉升試驗始終處于平穩(wěn)工作狀態(tài)，中
間無中斷，因此試驗數(shù)據(jù)平滑，無脈動現(xiàn)象。
5 結(jié)論與建議
從叉裝機的高速跑車試驗和叉裝舉升試驗結(jié)
果來看，整機冷卻性能很好，作為衡量散熱能力主
要指標(biāo)的發(fā)動機出水水溫保持在合理的溫度范圍
內(nèi)，即使在高溫環(huán)境下工作也未出現(xiàn)開鍋現(xiàn)象；液
力變矩器油溫適中；中冷器出口溫度、散熱器風(fēng)速
與理論計算結(jié)果及發(fā)動機要求偏差很小，工作正常。
此次試驗結(jié)果也顯示出整機的一些不足和值
得改進的地方：
(1)液壓油冷卻采用的是直接回油箱冷卻，對
高速跑車工況無影響，因為高速跑車時液壓系統(tǒng)幾
乎不工作，但在叉裝舉升這一正常使用工況下卻顯
方式，空氣從發(fā)動機前端進入，經(jīng)過發(fā)動機倉到達散
熱器后的溫度提高很多(約12℃)，若能采用吸風(fēng)式
風(fēng)扇并將散熱器布置在發(fā)動機前端，冷卻效果將會
更好，并能在一定程度上減小散熱器的整體尺寸。
參考文獻
【1】GBfI'12542汽車熱平衡能力道路試驗方法[s]．
[2】JBtr 6033履帶式推土機熱平衡性能試驗方法[s】．
f3] 3趙獻榮，劉玲．大型振動壓路機水、油散熱方案試驗研究
[JJ．工程機械，2006(5)：18—20．
[4]解玉欽．LG953輪式裝載機散熱系統(tǒng)的改進設(shè)計【D】．吉
林：吉林大學(xué)，2009．
【5】郭洪江．XCL50裝載機液壓系統(tǒng)熱平衡問題研究【D】．吉
林：吉林大學(xué)，2004．
通信地址：江蘇省徐州市金山橋開發(fā)區(qū)馱藍山路3號徐州
工程機械研究院(221004) (收稿日期：2011-01—28)
壓路機的安全控制策略
胡剛毅，周亞軍，陳樂堯
(三一重工股份有限公司)
摘要：在分析壓路機施工特點的基礎(chǔ)上，提煉出壓路機施工中的安全控制需求，并由此構(gòu)建壓路機
的安全控制系統(tǒng)，介紹該系統(tǒng)的組成、主要安全控制模塊及控制方法。通過在壓路機上的實際應(yīng)用，表明
該方法可有效保護壓路機的相應(yīng)部件，消除可能危及到人身和財產(chǎn)安全的隱患，達到了預(yù)期的目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：壓路機；安全；控制方法
安全性、人性化、智能化f1】已成為當(dāng)今工程機械
控制技術(shù)的發(fā)展方向，同時也是提升設(shè)備檔次的有
效手段。
壓路機是周期性連續(xù)作業(yè)的工程機械，同時也
是典型的以追求施工質(zhì)量為目標(biāo)的工程設(shè)備，如果
在連續(xù)作業(yè)中發(fā)生故障或者安全事故，不僅會降低
作業(yè)效率，而且會影響施工質(zhì)量甚至危及作業(yè)人員
的人身安全。如能在提高作業(yè)人員的安全作業(yè)意識
的同時，使機器具有自動進行自我保護和人身安全
保護的功能，無疑為壓路機的作業(yè)安全裝上了一層
“防護網(wǎng)”。
1 壓路機施工特點及安全控制需求
工程機械用柴油發(fā)動機，持續(xù)運行時間長，作
業(yè)環(huán)境惡劣，如果發(fā)動機無法啟動或停車，安全施
工則無從談起。發(fā)動機的啟動裝置和潤滑裝置是最
易出現(xiàn)故障的部件，因此，安全控制首先需要控制
發(fā)動機啟動的安全性，并實時監(jiān)控潤滑系統(tǒng)的運行
狀態(tài)。
壓路機在連續(xù)作業(yè)過程中，要經(jīng)歷起步-+加
作者簡介：胡剛毅(1984一)，男，四川眉山人，學(xué)士，助理工程師，研究方向：工程機械電氣控制。
一22—
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速一恒速一減速一換向一加速一恒速一減速一停
車的作業(yè)周期，周期中的每個過程都應(yīng)做到平穩(wěn)、
有序。在停車與起步時，制動系統(tǒng)應(yīng)能安全有效地
作用于行駛裝置，尤其在坡道施工時，制動系統(tǒng)更
是安全的重要保障。
對于壓路機的振動系統(tǒng)則要求：起步后再開啟
振動，停車前關(guān)閉振動，硬地轉(zhuǎn)場時嚴(yán)禁開啟振動，
這些要求不僅是對機器自身的保護，也是對已建路
面和周圍建筑物的保護。對瀝青面層進行壓實作業(yè)
時，振動與壓實的速度必須保持在一定范圍內(nèi) ，否
則施工效果不佳，甚至?xí)茐穆访妗?
壓路機施工環(huán)境嘈雜，施工區(qū)域經(jīng)常有人員走
動，因此要配置多級報警警示裝置。
以上壓路機的施工特點決定了其安全控制技
術(shù)需包含：發(fā)動機安全控制、行駛安全控制、制動安
全控制、振動安全控制和安全報警控制等方面。
2 安全控制系統(tǒng)組成
壓路機的安全控制系統(tǒng)以壓路機整機電氣控
制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，所有元器件均為主機已有的配置，
因此只需在控制程序內(nèi)將其設(shè)置為全局變量，再調(diào)
用即可。圖1為壓路機安全控制系統(tǒng)的組成框圖，
開關(guān)、按鈕、速度傳感器和行駛手柄傳感器用于工
況的判定及對操作人員下一步動作的預(yù)測，啟動裝
置、加濃閥、斷油電磁閥和剎車閥是系統(tǒng)控制對象。
SYLD顯示器
行駛手柄傳感器
口壁巫
發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器
行駛速度傳感器
S’婦 C
控制器
言光警示燈
啟動裝置
加濃閥
斷油閥
剎車閥
中位開關(guān) I座椅開關(guān)I 倒車報警器
圖1 壓路機安全控制系統(tǒng)框圖
顯示器和控制器之間采用基于SCP協(xié)議的
CAN2．0B總線網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)?？刂破鞑捎萌坏墓?
程機械運動控制器，該控制器具備兩路CAN接口，
一路RS485和一路以太網(wǎng)接口，多種輸入、輸出端
口，復(fù)用程度高。顯示器采用三一生產(chǎn)的5．7 in
(0．144 78 ra)LCD顯示器，用于顯示工況數(shù)據(jù)和提
示當(dāng)前操作。
3 安全控制策略
3．1 發(fā)動機安全控制
發(fā)動機啟動的安全控制可歸結(jié)于：啟動時機和
持續(xù)時間的控制。在安全允許的條件下才能夠啟
動，防止因反復(fù)啟動、運行中啟動和線路問題而造
成的故障的產(chǎn)生；同時管理啟動時間，在足以滿足
發(fā)動機無負(fù)荷運轉(zhuǎn)的條件后，盡可能快地停止啟動
裝置[31。此外，還必須設(shè)定成行駛手柄在中位和振動
按鈕無效時才能啟動發(fā)動機。行走系統(tǒng)和振動系統(tǒng)
是壓路機的主要耗能系統(tǒng)，在發(fā)動機啟動階段要限
制開啟這兩個系統(tǒng)，保證發(fā)動機無負(fù)荷31~,,J啟動。
啟動保護控制流程圖如圖2所示。
在發(fā)動機啟動前，點火開關(guān)處于OFF位置，啟
動時，將其首先置于AC位置，此時蓄電池向預(yù)熱單
元和控制單元供電，斷油閥也首先被打開，以便在
發(fā)動機啟動時燃油能被吸入高壓油泵?？刂茊卧?
定是否達到允許啟動的條件，啟動條件包括：1)單
次啟動時間不超過10 S；2)每次啟動的間隔時間不
低于15 s；3)發(fā)動機運行中，不能被啟動；4)連續(xù)啟
動3次不成功后必須檢修確認(rèn)；5)行駛手柄處于中
位；6)振動按鈕／開關(guān)無效。如果滿足條件，則表明
啟動時機已經(jīng)成熟，電控單元控制接通啟動電機線
圈，同時接通啟動加濃閥，保證足夠的燃油混合濃
度。電控單元開始進行啟動持續(xù)時間的控制，以發(fā)
動機曲軸轉(zhuǎn)速作為判斷啟動成功的條件：轉(zhuǎn)速達到
噴油系統(tǒng)能提供足夠的燃油，以滿足發(fā)動機穩(wěn)定運
轉(zhuǎn)的要求轉(zhuǎn)速。同時電控單元將啟動的持續(xù)時間自
動控制在3～10 S內(nèi)，如超過10 s仍未達到設(shè)定轉(zhuǎn)
速，將自動退出啟動程序并停止啟動，并在顯示器
上顯示相應(yīng)的提示信息。
3．2 行駛安全控制
壓路機在行駛過程中需要頻繁進行前后換向、
加減速操作，操作人員為觀察作業(yè)情況，有時會離
開座椅進行操作，這種行為對操作人員的作業(yè)安全
極為不利。為此，壓路機的行駛安全控制采用基于
座椅占用狀態(tài)的控制方法，一方面減少操作人員體
力的消耗，另一方面防止施工中或檢修時因誤操作
而造成人身危害。
一23～
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一 ? 一
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啟動保護子程序)
●
點火開關(guān)AC擋
+
點火開關(guān)sI擋 一 I _· “． ．h bd． 窟{甘．
’ r l ●
啟動標(biāo)志sI 接通啟動線圈
記錄啟動次數(shù) 接通加濃閥
’ Y
‘
N ：： ’： ／ 開＼美 ＼＼N — ： ：
N N
I Y
N
Y
Y丫 +《＼／提、—^示／、5 ) -．(＼／、提^—示／、7／) ＼
)
＼
提示1)
動間隔時間計時
1 r
主 1 r ’ r 1 r 葬翥黎街圈
／，，—、 啟動完畢s2
f提示31 、 『
( 退出)
圖2 啟動保護控制流程圖
圖3是行駛安全控制流程圖。在壓路機施工過
程中，循環(huán)檢測機油壓力，若低于安全值，則優(yōu)先跳
轉(zhuǎn)并控制發(fā)動機熄火，避免發(fā)動機因潤滑系故障而
導(dǎo)致燒瓦事故。發(fā)動機啟動完畢后，壓路機處于怠
速狀態(tài)等待行走，要求操作人員坐在座椅上或者系
好安全帶才能開動機器。如果違反這些規(guī)定或者行
駛系統(tǒng)線路故障，則電控單元斷開斷油電磁閥，使
發(fā)動機熄火，避免因未熄火就離開機器或者檢修時
誤動作帶來的安全隱患，此功能具有最高優(yōu)先級。
在行駛過程中，要求操作人員不能長時間離開
座位，但允許因視野問題短時間站起觀看周圍情
況?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)座椅未占用的時間 來預(yù)測操作
人員的動作意圖。如果行走過程中 ≥3 S，則認(rèn)為違
反操作規(guī)程而自動控制發(fā)動機熄火；如果T<3 S，則
一24一
不作處理。在熄火過程中，如果操作人員在發(fā)動機
熄火完畢前，又回到座位，則控制燃油加濃閥高頻
間隔通斷，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速逐漸上升至額定轉(zhuǎn)速；如
果發(fā)動機已停機，只能通過手動操作重新啟動。
3．3 制動安全控制
合理的制動系統(tǒng)及控制方式，是壓路機安全控
制的另一重要部分。全液壓壓路機一般采用閉式行
走系統(tǒng)，行走馬達上帶有濕式常閉盤式制動器，可
實現(xiàn)三級制動，且在發(fā)動機熄火后能自動鎖死行走
裝置而實現(xiàn)駐車制動。其制動作用傳遞路線為：操
縱裝置一制動控制一動力／液壓驅(qū)動一制動執(zhí)行機
構(gòu) 壓路機制動。
行車制動由靜液壓行走本身所具備的柔性制
動特性提供，加減速平穩(wěn)且不會產(chǎn)生鋼輪抱死滑移
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圖3 行駛安全控制流程圖
現(xiàn)象[41；駐車制動由電磁切換閥控制制動器的制動
和解除制動；緊急情況下，按下急停按鈕，發(fā)動機熄
火且行駛馬達迅速制動，達到快速停車的目的。在
坡道中施工時，尤其需要制動系統(tǒng)的高可靠性和安
全性，當(dāng)行駛手柄回到中位，如果不繼續(xù)行駛操作，
則 時間后駐車制動自動生效，以防液壓油泄漏或
其他故障引發(fā)的惡性事件， 則依據(jù)于不同機器行
駛系統(tǒng)的起步、停車性能而定。
需要特別指出的是，在高速行駛過程中不允許
使用駐車制動，否則會對減速器和液壓系統(tǒng)造成嚴(yán)
重?fù)p害。同時基于人性化的考慮，如果在行駛中不
小心誤操作了駐車開關(guān)，控制系統(tǒng)會認(rèn)為是非法操
作，不執(zhí)行該動作并提示操作人員緊急狀況時請使
用緊急制動。表1是各級制動所對應(yīng)的控制關(guān)系。
表1 制動控制表
制動形式 操作裝置 控制部位 執(zhí)行機構(gòu) 壓路機狀態(tài) 制動效果
發(fā)動機 行駛液壓泵刷動閥
行車制動 行駛操縱桿 不控制 漸減行駛泵排量 行駛泵 速度漸減至停車 平穩(wěn)無危害
行駛操縱桿 不控制 減行駛泵排量 速度漸減至停 平穩(wěn)無危害、
駐車制動 回中位后延時 制動閥生效 行駛泵、制動器 車
、輪被鎖死 停車安全鎖
駐車開關(guān) 不控制 制動閥生效(行駛中無效) 制動器 機器靜止、輪被 停 車安全 鎖 、
鎖死 無危害
快減行駛泵排量(僅限于電比
緊急制動 急停按鈕 立即熄火 例泵) 行駛泵、制動器 速度迅速減為 迅速制動，有
制動閥立即生效 零、輪被鎖死 一定危害
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3．4 振動安全控制
壓路機的振動系統(tǒng)應(yīng)在行駛速度低于 一時
開啟，嚴(yán)禁在成型硬地上開啟振動，當(dāng)速度高于I，一
時，控制系統(tǒng)控制振動裝置自動停振。通常要求行
駛系統(tǒng)和振動系統(tǒng)不能同一時刻啟動與停止，一方
面保證施工質(zhì)量，另一方面也可降低發(fā)動機的最大
功率需求。行駛系統(tǒng)的優(yōu)先級高于振動系統(tǒng)，因此
控制振動裝置去協(xié)調(diào)行駛系統(tǒng)是較為合理的方式。
圖4是振動與行駛的控制關(guān)系。圖4中 舳是
前進施工振動開啟最大限制速度， 一是后退施工
速度及手柄位置
振動開啟最大限制速度， 和 一可根據(jù)不同國
家和地區(qū)的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)置。壓路機的振動
系統(tǒng)應(yīng)在行駛速度低于 和 一時才允許開啟，
當(dāng)速度高于 或 一時，控制振動裝置自動停
振。振動控制分為手動控制和自動控制，手動時，由
操作人員操作振動按鈕，在起步后開啟振動，在停
車前停止振動；自動時，根據(jù)行駛手柄的位置作為
起振與停振的條件，此時壓路機正處于起步階段，
速度慢慢建立，但是行駛泵壓力建立很快，滿足振
動與行駛的“錯峰”控制。
圖4 振動與行駛的控制關(guān)系
3．5 安全報警裝置
壓路機的安全報警裝置包括：顯示器故障提
示、駕駛室內(nèi)蜂鳴報警器、駕駛室頂部聲光警示燈
和壓路機尾部倒車報警器。
壓路機所有機載傳感器的狀態(tài)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及
行駛速度均在顯示器首頁顯示，當(dāng)某一個狀態(tài)出現(xiàn)
異常或傳感器故障時，顯示器頁面內(nèi)相對應(yīng)的圖標(biāo)
會按一定的頻率閃爍，表明應(yīng)檢修；若該異常狀態(tài)
是機器上的關(guān)鍵部位，則蜂鳴器鳴響予以警示。
當(dāng)操作人員違反安全操作規(guī)程時，機器在進行
自我保護的同時，蜂嗚器發(fā)出響聲，警示其違規(guī)操
作，如超速振動，行駛過程中站離座位，就屬于上述
范疇。駕駛室頂部聲光警示燈作為壓路機的標(biāo)準(zhǔn)配
置，施工時開啟以對周邊的人員警示。在掛入倒擋
或行駛手柄向后時，倒車報警器聯(lián)動響起。
必要性。根據(jù)控制需求，建立了安全控制系統(tǒng)，通過
5個安全控制分模塊，對機器進行保護；并從人性化
的角度出發(fā)，對操作人員無意中違規(guī)操作可能造成
的風(fēng)險進行控制。本安全控制系統(tǒng)在三一重工
STR130C型全液壓雙鋼輪振動壓路機上的成功應(yīng)
用表明，該安全控制系統(tǒng)控制穩(wěn)定，對機器和人員
都能起到較好的保護效果，達到了預(yù)期的目標(biāo)。
參考文獻
[1】蔡自興．智能控制導(dǎo)論fM】．北京：中國水利水電出版
社．2007．
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【3】陳新軒．現(xiàn)代工程機械發(fā)動機與底盤構(gòu)造【M]．北京：人
民交通出版社，2002．
『4J萬漢馳．壓路機三級制動評說【J】．建筑機械化，2007
(4)：23—27．
4 結(jié)束語 通信地址
：湖南省長沙經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)三一路1號三一工
本文從壓路機施工需求出發(fā)并結(jié)合操作人員 業(yè)城路機研究院(41ol00)
的行為習(xí)慣，闡明安全控制對于壓路機安全施工的 (收{(diào)高日期：2011-01—27)

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