| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN201910704422.X | 申请日 | 2019-07-31 |
| 公开(公告)号 | CN110422761B | 公开(公告)日 | 2020-12-11 |
| 申请人 | 安徽合力股份有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 薛振见; 许涛; 杨雪松; 王法录; 王云飞; 宋强; | 第一发明人 | 薛振见 |
| 权利人 | 安徽合力股份有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 安徽合力股份有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：安徽省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：安徽省合肥市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：安徽省合肥市经开区方兴大道668号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：230601 |
| 主IPC国际分类 | B66C13/04 | 所有IPC国际分类 | B66C13/04 ; B66C13/16 |
| 专利引用数量 | 4 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 合肥天明专利事务所 | 专利代理人 | 汪贵艳; |
| 摘要 | 本 发明 提供一种 正面 吊集装箱防 脱轨 自动控制方法，包括闭合防脱轨使能 开关 后，检测吊具与集装箱之间是否 锁 紧；当吊具与集装箱分离时，检测吊具的上升高度H1；继续慢速起升高度H2时，设置基准重量值；吊具继续起升高度H3，在此过程中随时记录各个称重 传感器 的称重值，并将其分别与基准重量值进行比较；如有任一个称重值大于基准重量值时，则立即关闭大臂起升动作进行检修；否则吊具恢复到正常的起升速度，直到集装箱脱离 平板车 。所以本发明通过车辆 控制器 采集称重传感器的称重值，并与基准重量值进行比较，根据比较结果来自动判定集装箱是否脱离其下方的带有鹰头结构的F‑TR锁的平板车，以确保集装箱与平板车安全脱离。 | ||
| 权利要求 | 1.一种正面吊集装箱防脱轨自动控制方法，其特征在于：包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种正面吊集装箱防脱轨自动控制系统及方法技术领域[0001] 本发明涉及一种正面吊，具体涉及一种正面吊集装箱防脱轨自动控制系统及方法。 背景技术[0002] 正面吊，是集装箱正面起重机的简称，正面吊是用来装卸集装箱的一种起重机，属于起重设备的一种，也可以说是一种流动机械。正面吊是由起升油缸向上推动大臂，大臂再带动吊具提升集装箱，从而实现集装箱的吊运和堆放。随着铁路集装箱运输量的不断增加，集装箱与专用平板车之间的锁闭装置由原来的直台锁、凸台锁、手动旋锁发展到现在的全自动旋锁和具有独特鹰头结构的F-TR锁，特别是铁路集装箱F-TR锁具有结构简单、经久耐用、锁固性和顺畅性适中等优点，已成为目前铁路集装箱专用平板车的主力锁型。F-TR锁安装在沿轨道行进的平板车的顶端面，其与集装箱底端的槽口相适配，对接后，如图1所示，安装在平板车6上的F-TR锁5的鹰头端部插入集装箱4底端的槽口4-1中并钩住集装箱4，防止其番翻转和上跳。铁路集装箱F-TR锁独特的鹰头结构设计，保证了运输途中集装箱的安全，解决了防止空箱坠落的安全难题，但在集装箱卸车作业过程中却引发了F-TR锁脱钩困难，易导致平板车脱轨等安全问题。因此，为降低集装箱卸车作业安全事故概率，更好地发挥集装箱运输优势，解决铁路集装箱F-TR锁在卸车作业过程中平板车脱轨的问题极为重要。 发明内容[0003] 本发明针对以上存在的安全隐患，提供一种正面吊集装箱防脱轨自动控制系统及方法，车辆控制器根据所吊集装箱在起吊过程中的重量变化来判断是否与铁路平板车脱离，进而自动判断是否可以安全起吊。 [0004] 本发明的技术方案如下： [0005] 一种正面吊集装箱防脱轨自动控制方法，包括以下步骤： [0007] B、当吊具与集装箱之间未锁紧时，正面吊的大臂正常速度动作； [0008] C、当吊具与集装箱之间已锁紧时，使大臂慢速起升； [0009] D、当吊具与集装箱分离时，检测吊具的上升高度H1； [0011] F、吊具继续起升高度H3，在此过程中随时记录各个称重传感器的称重值，并将其分别与步骤E中的基准重量值进行比较； [0012] G、如果其中有任一个称重值大于基准重量值时，则立即关闭大臂起升动作，工作人员对其进行检修； [0013] H、如果均小于或等于基准重量值时，吊具恢复到正常的起升速度，直到集装箱脱离平板车。 [0015] 更进一步方案，步骤C中，在控制大臂升降动作的起升油缸的进油端安装一比例电磁阀，所述比例电磁阀的电源端与车辆控制器的输出端连接，车辆控制器接收到锁紧传感器信号后，输出小电流来控制比例电磁阀的开口变小，从而控制进入起升油缸的进油量，使大臂慢速起升。 [0017] 进一步方案，步骤D中上升高度H1检测方法是：先由安装在大臂上的长度角度传感器分别检测大臂慢速起升时及着箱传感器输出信号消失时的大臂的长度和其与水平线间夹角，然后根据三角函数SinA*L分别计算出L1、L2，则此时吊具的上升高度H1＝L2-L1；其中A为大臂与水平线间夹角，L为大臂的长度，L1为大臂慢速起升时吊具所在直角边的长度，L2为着箱传感器输出信号消失时吊具所在直角边的长度。 [0018] 进一步方案，步骤E中基准重量值中m为集装箱允许偏载重量值的一半。 [0019] 进一步方案，所述偏载重量值是利用重心计算公式计算集装箱重心，从而得出集装箱的重心偏移量及偏载重量。 [0020] 进一步方案，步骤G中工作人员对其进行检修之前，使大臂下降，如降到底后返回步骤C使大臂慢速起升；如没降到底，则返回到步骤F循环。 [0021] 本发明中H1、H2、H3表示吊具每次上升的位移量，其中H1是吊具上锁后慢速起升到着箱信号消失时的位移量，即集装箱开始被吊起产生的高度差；也是打开防脱轨使能开关来启用防脱轨功能时记录吊具锁头高度的起点；H2是集装箱被完全吊起但未脱离平板车时的上升高度，H3是集装箱完全脱离平板车时的上升高度。即H1是测量值，并据此测量可吊具实际上升高度可到达限定的H2、H3数值；H2、H3一般是根据F-TR锁的鹰头端部的长度来设置的，指F-TR锁从集装箱底端的槽口中脱出来的高度值。如一般情况下设置为：H1为30mm、H2为50mm、H3为70mm。 [0022] 上升高度H2、H3的检测方法同H1。 [0023] 即锁紧传感器检测到吊具与集装箱之间已锁紧时，长度角度传感器检测此时大臂长度和其与水平线间夹角；等着箱传感器无信号输出时，即集装箱开始被吊起时的大臂长度和其与水平线间夹角；然后根据三角函数SinA*L，分别计算出两次吊具所在直角边的长度L1、L2，则此时吊具的上升高度H1＝L2-L1；当集装箱被完全吊起但未脱离平板车时，根据大臂长度和其与水平线间夹角可计算出吊具再次上升的高度H2＝L3-L2；同理，当集装箱完全脱离平板车时，员具第三次上升的高度H3＝L4-L3。 [0024] 长度角度传感器分别检测大臂慢速起升时及着箱传感器输出信号消失时的大臂的长度和其与水平线间夹角，然后根据三角函数SinA*L分别计算出L1 [0025] 本发明的另一个发明目的是提供一种正面吊集装箱防脱轨控制系统，包括车辆控制器，防脱轨使能开关，连接在大臂前端吊具，以及驱动大臂进行升降的起升油缸，所述起升油缸的进油端串接有比例电磁阀，所述大臂上安装有用于检测大臂长度和其与水平线间夹角的长度角度传感器；所述吊具的吊具锁头处分别安装有接近传感器和称重传感器，所述长度角度传感器、接近传感器、称重传感器、防脱轨使能开关的输出端均与车辆控制器的输入端连接，所述车辆控制器的输出端与比例电磁阀连接并控制其开口大小。 [0026] 进一步方案，所述接近传感器包括用于检测吊具锁头与集装箱是否接触的着箱传感器、及是否锁紧的锁紧传感器。 [0027] 其中着箱传感器、锁紧传感器均为接近传感器。 [0028] 本发明中车辆控制器、起升油缸、防脱轨使能开关是目前现有的正面吊上自带的部件，其中防脱轨使能开关用于区分不同的车辆工作状态。锁紧传感器、长度角度传感器、称重传感器、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。 [0029] 本发明利用称重传感器检测吊具上四个吊具锁头的吊重量，然后利用重心计算公式计算集装箱的重心，从而得出集装箱的重心偏移量及偏载重量；利用长度角度传感器将此时大臂长度和其与水平线间夹角计算出吊具锁头上升的高度，然后车辆控制器根据吊具起升高度记录集装箱吊离平板车时四个吊点的重量，取其中最大的那个重量值再加上一个允许的偏载重量值作为基准重量值，在吊具吊着集装箱继续起升过程中，将四个锁头处的称重传感器的重量值与该基准重量值进行比较，当任意一个锁头处的称重传感器的称重值大于基准重量值，则表明集装箱未脱离平板车。为了防止吊具将集装箱连同平板车一起吊离铁轨而发生危险，车辆控制器关闭比例电磁阀，则自动切断吊具的起升动作，并在显示器上显示哪一个锁头的重量最大即未脱离平板车，以便驾驶员快速准确地检查处理；此时可操作吊具下降，然后通过操作吊具侧移、旋转等动作来调整集装箱位置，然后再次重复以上起升过程。 [0030] 如果整个过程中锁头称重传感器重量值均小于或等于基准重量值，则吊具会一直起升直到集装箱脱离平板车，然后按正常速度起升，整个过程吊具不会停止。 [0031] 所以本发明既降低了平板车脱轨事故的概率，还能根据四个称重传感器提供的数据准确计算出集装箱的重心偏移量和偏载重量。 [0032] 所以本发明通过车辆控制器采集安装于正面吊吊具锁头上的称重传感器标定基准重量值；然后在吊具起升过程中，车辆控制器将集装箱实际重量值与基准重量值进行比较，根据比较结果来自动判定集装箱是否脱离其下方的带有鹰头结构的F-TR锁的平板车，以确保集装箱与平板车安全脱离。本发明既实现了集装箱防脱轨自动控制功能，又实现了精确称量集装箱重量及偏载重量的功能。附图说明 [0033] 图1为F-TR锁的结构示意图， [0034] 图2为本发明的装置示意图， [0035] 图3为本发明的控制原理图。 [0036] 图1中:1-吊具，2-接近传感器，3-称重传感器，4-集装箱，4-1槽口，5-F-TR锁，6-平板车，7-长度角度传感器，8-大臂，9-电磁阀，10-车辆控制器，11-防脱轨使能开关，12-起升油缸。 具体实施方式[0037] 实施例1： [0038] 如图3所示，一种正面吊集装箱防脱轨自动控制方法，包括以下步骤： [0039] A、闭合防脱轨使能开关后，通过安装在吊具上的锁紧传感器来检测吊具与集装箱之间是否锁紧；当吊具与集装箱之间锁紧时，锁紧传感器将锁紧信号发送给车辆控制器； [0040] B、当吊具与集装箱之间未锁紧时，正面吊的大臂正常速度动作； [0041] C、当吊具与集装箱之间已锁紧时，在起升油缸的进油端安装一比例电磁阀，所述比例电磁阀的电源端与车辆控制器的输出端连接，车辆控制器接收到锁紧传感器信号后，输出小电流来控制比例电磁阀的开口变小，从而控制进入起升油缸的进油量，使大臂慢速起升； [0042] D、通过着箱传感器来检测吊具与集装箱之间的位置关系，当吊具与集装箱分离时，着箱传感器的输出信号消失，则检测吊具的上升高度H1； [0043] E、大臂带动吊具继续慢速起升，当起升高度H2时，记录此时安装于各个吊具锁头处的称重传感器的称重值，并取其中的最大值Mmax，依此设置基准重量值为Mmax+m，其是m为集装箱允许偏载重量值的一半； [0044] F、吊具继续起升高度H3，在此过程中随时记录各个称重传感器的称重值，并将其分别与步骤E中的基准重量值进行比较； [0045] G、如果其中有任一个称重值大于基准重量值时，则立即关闭大臂起升动作，工作人员对其进行检修；检修之前，先使大臂下降，如降到底后返回步骤C使大臂慢速起升；如没降到底，则返回到步骤F循环。 [0046] H、如果均小于或等于基准重量值时，吊具恢复到正常的起升速度，直到集装箱脱离平板车。 [0047] 进一步方案，步骤D中上升高度H1检测方法是：先由安装在大臂上的长度角度传感器分别检测大臂慢速起升时及着箱传感器输出信号消失时的大臂的长度和其与水平线间夹角，然后根据三角函数SinA*L分别计算出L1、L2，则此时吊具的上升高度H1＝L2-L1；其中A为大臂与水平线间夹角，L为大臂的长度，L1为大臂慢速起升时吊具所在直角边的长度，L2为着箱传感器输出信号消失时吊具所在直角边的长度。 [0048] 上升高度H2、H3的检测方法同H1。 [0049] 由于吊具是沿直线上升的，而大臂是可以伸缩的，所以根据大臂长度和大臂与水平线间夹角就可计算出此时夹角所对应的吊具所在直角边的长度。 [0050] 进一步方案，所述偏载重量值是利用重心计算公式计算集装箱重心，从而得出集装箱的重心偏移量及偏载重量。m为集装箱允许偏载重量值的一半，即附加重量值m根据规定允许的集装箱最大偏载重量来确定，比如允许的最大偏载重量为6吨，则m=6/2=3吨。 [0051] 集装箱的重心偏移量及偏载重量的计算具体的举例如下： [0052] 吊具上在同一平面内的四个吊点围成一个长边为5850mm、短边为2260mm的矩形，如果集装箱为均匀介质，则重心位于矩形中心；如果集装箱为不均匀介质，如设矩形中心为原点（0,0），则四个吊点的坐标可分别表示为（x1,y1）、（x2,y2）、（x3,y3）、（x4,y4），即为（-2925,1130）、（2925,1130）、（2925，-1130）、（-2925，-1130），当通过称重传感器得出四个吊点的重量值m1、m2、m3、m4后，就可以通过公式计算出重心坐标（x，y），其中x=(x1*m1+x2*m2+x3*m3+x4*m4)/(m1+m2+m3+m4);y=(y1*m1+y2*m2+y3*m3+y4*m4)/(m1+m2+m3+m4)。然后根据原点坐标（0,0）和重心坐标（x，y）得出集装箱的重心偏移量，偏载重量根据集装箱左右重量差计算得出，即（m1+m4）与（m2+m3）的差值进行比较。从而得出集装箱的重心及货物实际偏移情况。 [0053] 实施例2： [0054] 一种正面吊集装箱防脱轨自动控制方法，包括以下步骤： [0055] A、关闭防脱轨自动控制使能开关后，通过锁紧传感器检测吊具与集装箱之间是否锁紧； [0056] B、当吊具与集装箱之间未锁紧时，锁紧传感器无信号输出，则车辆控制器不会进入正面吊集装箱防脱轨自动控制程序，驾驶员可以快速提升大臂，以免影响正常作业； [0057] C、当吊具与集装箱之间已锁紧时，锁紧传感器输出信号给车辆控制器，车辆控制器控制起升油缸工作使大臂缓慢上升；大臂慢速起升时和吊具着箱传感器信号消失时，长度角度传感器分别将当时的大臂长度L和其与水平线间夹角A传输给车辆控制器；车辆控制器运用三角函数，根据大臂长度L及角度A，计算出此时吊具上升高度H1＝L2*sinA2－L1*sinA1≈30mm； [0058] D、当检测到吊具继续上升50mm时，记录此时四个吊具锁头处的四个称重传感器所测得的称重值m1（5吨）、m2（5.5吨）、m3（6吨）、m4（5.2吨），然后取其中的最大值Mmax（6吨），然后在Mmax（6吨）的基础上，增加一个附加重量值m（2吨），即Mmax+m＝8吨作为基准重量值； [0059] 其中集装箱起升停止而预设的最大允许偏载重量为4吨，则附加重量值m=4/2=2吨。 [0060] E、当吊具继续起升过程中，将四个吊具锁头称重传感器的称重值m12、m22、m32、m42自动与基准重量值8吨进行比较，在起升过程中四个吊具锁头处称重传感器的称重值是变化的，如果四个称重传感器的称重值m12、m22、m32、m42任意一个大于基准重量值8吨时，则控制器关闭比例电磁阀而自动切断吊具起升动作，并在仪表上显示具体位于哪个吊具锁头处的称重传感器检测的重量最大，同时驾驶室内有声光蜂鸣提示，以帮助相关人员快速准确检查处理，提高作业效率；否则吊具继续起升，检测起升有70 mm后，则吊具恢复到正常的高速起升速度。 [0061] 实施例3： [0062] 如图1、2所示，一种正面吊集装箱防脱轨控制系统，包括车辆控制器10，防脱轨使能开关11，连接在大臂8前端吊具1，以及驱动大臂8进行升降的起升油缸12，所述起升油缸12的进油端串接有比例电磁阀9，所述大臂8上安装有用于检测大臂8长度和其与水平线间夹角的长度角度传感器7；所述吊具1的吊具锁头处分别安装有接近传感器2和称重传感器 3，所述长度角度传感器7、接近传感器2、称重传感器3、防脱轨使能开关11的输出端均与车辆控制器10的输入端连接，所述车辆控制器10的输出端与比例电磁阀9连接并控制其开口大小。 [0063] 进一步方案，所述接近传感器2包括用于检测吊具锁头与集装箱是否接触的着箱传感器、及是否锁紧的锁紧传感器。 [0064] 本发明利用长度角度传感器将此时大臂长度和其与水平线间夹角来计算出吊具锁头上升的高度，然后车辆控制器根据吊具起升高度记录集装箱吊离平板车时四个吊点的重量，取其中最大的那个重量值再加上一个允许的偏载重量值作为基准重量值，在吊具吊着集装箱继续起升过程中，将四个锁头处的称重传感器的重量值与该基准重量值进行比较，当任意一个锁头处的称重传感器的称重值大于基准重量值，则表明集装箱未脱离平板车。为了防止吊具将集装箱连同平板车一起吊离铁轨而发生危险，车辆控制器关闭比例电磁阀，则自动切断吊具的起升动作，并在显示器上显示哪一个锁头的重量最大即未脱离平板车，以便驾驶员快速准确地检查处理；此时可操作吊具下降，然后通过操作吊具侧移、旋转等动作来调整集装箱位置，然后再次重复以上起升过程。 [0065] 如果整个过程中锁头称重传感器重量值均小于或等于基准重量值，则吊具会一直起升直到集装箱脱离平板车，然后按正常速度起升，整个过程吊具不会停止。 [0066] 所以本发明既降低了平板车脱轨事故的概率，还能根据四个称重传感器提供的数据，利用重心计算公式准确计算出集装箱的重心偏移量和偏载重量，避免了集装箱与平板车之间连接不对位而发生倾斜等事故。 |
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