[发明专利]装载机防倾翻控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种装载机防倾翻控制系统及控制方法，系统包括防侧倾控制器以及与该控制器相连的水平仪传感器、液压缸行程传感器、折腰角度传感器、轮胎力传感器、液压锁止系统、传动控制系统、制动控制系统和报警装置；控制方法为：利用三维设计软件计算后车架设计重心、前车架重心和铲斗几何重心随液压缸行程的变化情况，利用液压缸行程传感器辅助计算车辆重心，通过各传感器及控制器对装载机工作过程中侧倾稳定性指标进行实时监控，当被监测指标达到阈值时，报警装置报警，并通过液压锁止系统、传动控制系统和制动控制系统对工作系统和行驶系统采取一定的措施，实现不同紧急等级的防倾翻控制措施。本发明具有检测灵敏、成本低和通用性强等优点。

技术领域

本发明涉及车辆控制系统及控制方法，尤其涉及一种装载机防倾翻控制系统，同时还涉及一种防倾翻控制方法。

背景技术

轮式装载机是目前应用范围十分广泛，应用量十分巨大的工程车辆。在装载机的使用过程中，尤其是在矿山，陡坡，沟壕，丘陵等不规则地形地带作业工况下，倾翻事故占轮式装载机事故比例的很大部分。倾翻事故主要包括侧倾翻，前后倾翻，在倾翻事故中，侧倾翻是最容易发生的。并且装载机作业人员操作水平参次不齐，需要采取必要的保护措施保护工作人员安全，同时能降低作业人员的教育成本。

轮式装载机的倾翻保护措施包括被动式保护和主动式保护。被动式保护旨在通过提高驾驶室的性能在事故发生后保护驾驶人员的生命安全，如专利200910067131.0所示，被动式保护不能有效的避免事故发生。主动保护是轮式装载机安全保护措施的重要研究方向。

目前，主动保护主要有以下几类措施：

1.主动转向/制动，通过主动转向/制动实现对车辆测量速度和加速度的控制，达到预防车辆倾翻的效果。其中主要采用LTR([1]徐延海.基于主动转向技术的汽车防倾翻控制的研究[J].汽车工程,2009(27):518-521.)来实现控制器的触发，当LTR达到阈值时，控制器开始执行主动转向和主动制动，降低车辆侧向加速度，实现车辆的防倾翻。该方法相对简单实用，目前主要使用在普通汽车上，考虑到装载机在作业工况中重心还会伴随着工作装置运动而发生改变，因此仅仅采用该方法不能完全适用于装载机作业过程。

2.主动悬架控制，即通过一套主动悬架系统，减小侧倾角并降低车辆作业时的侧倾加速度，提高车辆作业时的侧倾稳定性。然而大多数装载机不具有悬架结构，该装置无法大规模应用于轮式装载机。

3.实时计算报警，专利201210285387.0提供了一种实时监测装载机运动参数的方法，该方法通过测来那个车辆运动学参数，进行实时计算得到转载该机行驶状态提供报警信息。但是该方法仅仅提供了报警信号，并没有提出针对装载机的防倾翻具体措施，仍然存在作业人员后续操作导致倾翻的可能。

目前急需一款针对轮式装载机的经济、有效、方便的主动防倾翻系统，能够保护作业人员安全，降低经济损失，降低作业人员训练水平对装载机作业安全性的影响。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够自动检测和控制车辆安全的装载机防倾翻控制系统，本发明的另一目的是基于上述控制系统，提供一种通过传感器检测获取车辆信息，再由控制器对车辆进行实时监控，进而能够有效防止车辆侧倾事故发生的装载机防倾翻控制方法。

技术方案：本发明的一种装载机防倾翻控制系统，包括传动控制系统、制动控制系统和液压锁止系统，系统还包括用于测量车辆前倾角和侧倾角的水平仪传感器、用于测量车辆折腰角的折腰角传感器、用于测量轮胎所受侧向力及垂向力的轮胎力传感器、用于测量液压缸位移的液压缸行程传感器以及防侧倾控制器；其中，所述轮胎力传感器安装在轮胎中心位置，所述折腰角传感器安装在前车架和后车架的铰接点位置，所述液压缸行程传感器包括动臂液压缸行程传感器和摇臂液压缸行程传感器，分别用于测量动臂液压缸位移和摇臂液压缸位移；