履帶式平板運輸車電氣系統

安玉忠，安欣（.中海油有限公司天津分公司，天津30045；.河北工業大學，天津30030）

履帶式平板運輸車電氣系統

安玉忠1，安欣2
（1.中海油有限公司天津分公司，天津300452；2.河北工業大學，天津300130）

提出一種新型近海灘涂履帶式平板運輸車，該運輸車是近海灘涂地區專用的重載運輸工具，采用全閉式液壓系統，電液控制方式，及差速轉向控制技術，對該車電氣控制系統組成、功能及控制技術等予以簡要介紹。

水陸灘運輸；履帶式平板運輸車；差速轉向；電氣控制系統

0　前言

隨著國內風電產業的飛速發展，風電設備吊裝所用起重機單機額定起重量也越來越大，同時對吊裝風電設備用起重機的重載型運輸工具需求也越來越大。但目前承擔灘涂運輸的運載工具仍以民用拖拉機為主，偶爾也有專業的運載工具使用，如中國一拖集團有限公司生產的東方紅-120R履帶式運輸車，但是該履帶式平板運輸車并不是為風電灘涂區域專門設計，而是一種灘涂、沙漠、低濕地等條件下通用的運載工具，且該車控制為液壓控制方式，也嚴重不能滿足大型風電設備運輸的要求。因此，迫切需要專門設計一種新型的、適用于灘涂地區的重載運輸工具。根據市場實際需求，本文提出一種新型履帶式運輸車輛，采用全閉式液壓系統，利用電液控制方式，采用先進控制理論，實現節能降噪、環保的目的。本文將簡要分析履帶式平板運輸車的電氣控制系統。

1　運輸車電氣系統構成

履帶式平板運輸車主要作業于近海潮間帶，用作近海系列風力發電機組基礎施工設備、安裝設備的運輸。履帶式平板運輸車電控系統主要包括以下幾個部分：動力系統控制；液壓系統控制；人機界面（HMI）；輔助電器控制。上述四部分中動力系統控制、液壓系統控制為電控系統設計的重點。除去人機界面外，其余部分都由檢測元件、控制部件、指令輸入設備和最終執行部件組成。系統經由CAN總線進行通信，如圖1所示。

在滿足設計要求的基礎上，硬件連接線路越簡單、控制器之間的通訊越少越好。這在客觀上要求線路中的接插件要合理布置，兼顧安裝和維修的方便性。因此，采用如圖2所示的分布式布置方式。所有控制器都放置于主駕駛室電氣柜內，布置多個分線盒，實現了集中——分散——集中的分布方式，線路簡單明了，便于布置。

圖1　履帶式平板運輸車電氣控制系統

圖2　電氣系統的分布式布置

2　發動機控制

發動機與變量泵功率匹配控制控制包括2個基本方面：（1）負載適應模式控制，其作用是根據作業工況負荷變化選擇發動機功率模式，通過負荷感應的智能化控制，使發動機輸出功率按照負荷實際消耗功率匹配輸出；（2）發動機極限功率模式控制，作用是當發動機處于極限功率時，智能調節泵的排量，改變外界負載使之適應發動機的功率，防止因外界負荷變化而改變發動機轉速，使系統始終工作在最佳工作點附近，進而穩定發動機工作轉速，防止發動機轉速下降過快而熄火，保證系統節能。

2.1負載適應模式

所謂負載適應模式，就是改變發動機的功率來適應外界負載的要求，滿足使用性能[1]。負載適應模式是一種開環控制方式，控制器將檢測到的負載信號發送給發動機ECU，根據外界負載計算所需發動機功率，進而控制發動機噴油調節機構，改變噴油量，從而實現發動機對外輸出功率的改變，適應負載的需求，其原理如圖3所示。

圖3　負載適應模式的控制原理

通常而言，負載檢測可通過兩種途徑來實現：一是檢測電控操作手柄的動作，再根據手柄動作識別負載的大小；二是檢測液壓泵的出口壓力，進而判斷出此時的負載情況。本文所提及的履帶運輸車綜合應用了上述兩種負載檢測方式。

2.2極限功率模式

極限功率模式控制是一種自動調節變量泵排量的智能控制技術，其基本原理是：當變量泵的吸收功率大于發動機的輸出功率時，控制器自動降低變量泵的吸收功率，保護發動機不過載，使發動機工作在一個較好的工況下[2]。

極限功率控制主要由兩部分組成：

判斷泵的吸收功率PP是否大于發動機的輸出功率PE，即PP>PE是否成立；

當PP>PE時，快速減小泵的排量，降低泵的吸收功率，使發動機回到正常轉速區域內。

極限功率控制模式中，若系統判斷出泵吸收功率PP大于發動機輸出功率PE，需要進行調節后，系統迅速做出響應，降低變量泵的排量，使發動機轉速回到允許的轉速范圍內。調節方式一般采用PID調節方式。

控制框圖如圖4所示。

3　液壓系統控制及差速轉向模式

與傳統的履帶式平板運輸車輛轉向時利用后橋轉向離合器（制動器），改變快慢側驅動輪上的驅動扭矩，使兩側履帶產生不同的驅動力，從而形成轉向力矩來實現轉向的“差力轉向模式”相比，本文所提及的履帶式運輸車采用了“差速”轉向模式。

圖4　極限功率PID控制原理

“差速”轉向的基本工作原理是：通過不同開度的手柄，分別控制左右兩側履帶的速度，因左右兩側行走速度不同，形成相對速度差，與地面相對滑移過程中實現了轉向的功能。控制兩手柄的不同開度，理論上可實現轉向半徑大小的無極改變。

4　結語

本文介紹了履帶式平板運輸車電氣控制系統的組成、功能及相關控制方式；闡明了發動機與變量泵的兩種匹配方式，提出了差速轉向控制模式，并在實際車輛中取得了良好的應用效果。

發動機采用了兩種控制模式：負載適應控制模式和極限功率控制模式，使發動機與液壓泵的匹配更為科學合理，同時，增加了可操作性，更好地保護了發動機；

采用了差速轉向模式，增強了履帶運輸車的機動性和合理性。

更經濟、更節能。由于采用功率極限控制作用，減小了發動機功率儲備，降低了履帶運輸車的制造成本。

［1］陳欠根，李延偉，郝鵬.液壓挖掘機負載自適應全局功率匹配控制系統［J］.工程機械，2007（38）：21-24.

［2］史金鐘，徐玉梅，劉華，等.東方紅-120R履帶式運輸車靜液壓傳動系設計［J］.液壓與氣動，2005（05）：19-21.

(編輯：向飛)

Electric System for Crawler Flat-Bed-Transporter

AN Yu-zhong1，AN Xin2
（1.CNOOCChina Limited，Tianjin Branch Company，Tianjin300452，China；2.HebeiUniversity of Technology，Tianjin300130，China）

In this report a new crawler flat-bed-transporter on the offshore beach is proposed.Such a transporter is used specifically for heavy-load transportation in offshore area with mudflats.It adopts a fully closed hydraulic system，electro-hydraulic control and differential steering control technique.Brief introduction of the composition，function and control technique of the electric control system are given in the paper.

land and water bank transportation；crawler flat-bed-transporter；differentialsteering；electric controlsystem

U469.694

A

1009－9492(2015)06－0082－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.020

2015－02－04

安玉忠，男，1968年生，河北人，大學本科，工程師。研究領域：機械設備。已發表論文1篇。