[发明专利]一种塔机群主动安全作业方法

权利要求书

1.一种塔机群主动安全作业方法，其特征在于：按照以下步骤实施：

步骤1、根据塔机群作业特点，设定塔机群安全通过交迭区的条件；所述步骤1包括：

当塔机T1即将进入交迭区时，及时判断交迭区内是否存在其它塔机，若存在其它塔机，则比较它们的塔身高度、塔臂回转方向及驶出交迭区的时间；

若等高且回转方向相同，则塔机T1在交迭区外停机等待，直至交迭区塔机驶出交迭区；

若等高但回转方向不同，则比较两塔机驶出交迭区的时间，若塔机T1驶出交迭区的时间大于交迭区塔机驶出交迭区的时间，则两塔机保持原状态安全运行，反之，则塔机T1减速回转，与前方塔机保持安全距离；

若非等高且高位塔机塔臂和低位塔机拉杆互相干涉，其安全通过塔臂与拉杆交迭区的条件与等高塔机安全通过塔臂与塔臂交迭区的条件相同；

若非等高且回转方向相同，则比较高位塔机的最小变幅l_min.h、变幅制动距离l_br.h、低位塔机的塔臂长度R_l三者之和是否小于两塔机中心在水平面内投影点间的距离d，若l_min.h+l_br.h+R_l<d，则高位塔机向内变幅l_c.h，使l_c.h+l_br.h+R_l<d，即高位塔机吊绳不再和低位塔机发生干涉；若l_min.h+l_br.h+R_l≥d，则塔机T1在交迭区外停机等待，直至交迭区塔机驶出交迭区；

若非等高但回转方向不同，则比较两塔机驶出交迭区的时间，若塔机T1驶出交迭区的时间t₁大于交迭区塔机驶出交迭区的时间t₂，则两塔机保持原状态运行，不会发生碰撞；若t₁≤t₂，则比较高位塔机的最小变幅l_min.h、变幅制动距离l_br.h、低位塔机的塔臂长度R_l三者之和是否小于两塔机中心在水平面内投影点间的距离d，若l_min.h+l_br.h+R_l<d，则高位塔机向内变幅l_c.h，使l_c.h+l_br.h+R_l<d，即高位塔机吊绳不再和低位塔机发生干涉；若l_min.h+l_br.h+R_l≥d，塔机T1减速回转，与前方塔机保持安全距离；

动臂塔机能通过改变动臂仰角来防止动臂塔机间、动臂塔机与其它塔机间相碰撞，与非等高塔机通过小车变幅来防止低位塔机和高位塔机吊绳相碰撞一样，均是通过改变吊绳的回转半径来实现的，因此可按非等高塔机安全通过交迭区的要求，来设定动臂塔机的安全作业条件；

步骤2、以塔机安全通过交迭区为约束条件，建立塔机群主动安全作业的斥力势场模型和引力势场模型；所述步骤2包括：

对等高塔机，为防止两塔机塔臂端点相碰撞，将斥力场设置在塔机塔臂端点处，以等高塔机安全通过交迭区为约束条件，建立等高塔机塔臂间的斥力势场模型；

对非等高塔机，为防止高位塔机塔臂和低位塔机拉杆相碰撞，将斥力场设置在高位塔机塔臂端点处，以低位塔机拉杆与高位塔机塔臂安全通过交迭区为约束条件，建立低位塔机拉杆与高位塔机塔臂的斥力势场模型；

对非等高塔机，为防止低位塔机塔臂和高位塔机吊绳相碰撞，将斥力场设置在低位塔机塔臂的端点处，以低位塔机塔臂和高位塔机吊绳安全通过交迭区为约束条件，建立低位塔机塔臂和高位塔机吊绳间的斥力势场模型；

对动臂塔机，为防止动臂和其它塔机塔臂或吊绳相碰撞，将斥力场设置在动臂端点处，以动臂塔机安全通过交迭区为约束条件，建立动臂塔机间、动臂塔机和其它塔机间的斥力势场模型；

在塔机运行目标点处设置相对位置引力势场，引力作用在塔机吊钩处，方向为塔机吊钩指向目标点；

步骤3、求塔机主动安全作业斥力势场和引力势场模型的负梯度，得出塔机的势场引力和势场斥力，将塔机的势场引力按照塔机的变幅、回转、起升三个运动方向进行分解，得出塔机的变幅、回转、起升引力；再将塔机的所有势场斥力按照变幅、回转、起升三个运动方向进行分解，得出塔机的变幅、回转、起升斥力；分别求引力和所有斥力在变幅、回转、起升方向上的合力，如果在某运动方向上求得的合力为正，所对应的运动机构向正方向运动，如果在某运动方向上求得的合力为负，所对应的运动机构向负方向运动，进而实现塔机的主动安全作业。

2.根据权利要求1所述的塔机群主动安全作业方法，其特征在于：在所述步骤2中，所述的等高塔机主动安全作业的斥力势场模型为：

所述的等高塔机主动安全作业的引力势场模型为：

式1～2中，ε为塔机回转安全裕度，P₁、P₂分别为塔机T1与干涉塔机T2的交迭区，θ₁、θ₂分别为塔机T1与干涉塔机T2的实时回转角，ω₁、ω₂分别为塔机T1与干涉塔机T2的回转角速度，t₁、t₂分别为塔机T1与干涉塔机T2驶过交迭区的时间，X、X_o、X_g分别为塔机T1的吊钩坐标、干涉塔机T2的塔臂顶点坐标及目标点坐标；

所述的非等高塔机主动安全作业的斥力势场模型为：

所述的非等高塔机主动安全作业的引力势场模型为：

式3～4中，l_bf.h为高位塔机的向内变幅幅度，R_l为低位塔机的塔臂长度，当h_max.1>h_max.2时，塔机T₁为高位塔机，l_bf.h＝l_bf.1，l_br.h＝l_br.1，R_l＝l_q.2；否则l_bf.h＝l_bf.2，l_br.h＝l_br.2，R_l＝l_q.1，l_q.1、L_q.2分别为塔机T₁、T₂的起重臂长度。