全電動站駕式堆高車輔助安全系統設計

楊朝舉　胡東方

摘 要：隨著近年來國家對新能源方面的戰略政策扶持，結合未來新能源發展的趨勢，越來越多的生產堆高車相關企業紛紛開始對全電動堆高車進行相關的研究和設計。文章以全電動站駕式堆高車為研究對象，主要來分析堆高車輔助安全系統，其中以硬件電路和軟件代碼的架構為研究重點。

關鍵詞：全電動；站駕式堆高車；輔助安全系統；硬件電路；軟件代碼

新能源戰略思想已經被全球多個國家所倡導，為了緩解傳統能源供應的危機，眾多相關企業紛紛開始將新能源應用到相關的產品上，特別是目前占重要地位的交通工具，另外，本文所研究的堆高車也是重要的組成部分。下面我們就以全電動站駕式堆高車為研究對象，來分析其輔助安全系統方面的設計問題。

1 全電動站駕式堆高車研究現狀

這幾年，堆高車的相關技術越來越成熟，特別是在國外，堆高車的操作安全方面和駕駛安全方面已經比較成熟了，比如日本的豐田堆高車已經做到了以人的安全為第一要素，另外，其操作的效率也得到了大的提高。由豐田公司開發的SAS系統在駕駛員操作時的危險事故降到了最低。在國內，雖然和國外的技術相比還有很大的差距，但是同以前相比，電動堆高車的發展已經取得了很大的進步。比如，防水系統的增加使得堆高車的安全性能得到了巨大的提升，還有門架上的緩沖設計功能，使得堆高車在運輸過重貨物時，不至于因震蕩而滑落貨物，從而對貨物的安生運輸提供了一定的保障。但是，也有不足的地方，比如堆高車運輸貨物的重心位置不能通過顯示屏顯示出來，這樣便不能保證貨物在運輸移動過程之中因肉眼的判斷失誤而出現貨物滑落或傾覆，不僅對于駕駛操作員的人身安全帶來了危險，對于運輸移動的貨物也帶來了損失[1]。

2 全電動站駕式堆高車的輔助安全系統設計

輔助安全系統的設計主要是為了保證駕駛操作員在操作堆高車的時候實時高效地掌握堆高車的工作狀態和性能。完美的輔助安全系統可以幫助駕駛操作員在遇到突發狀況時能夠正確地做出操作堆高車的行動，比如根據輔助安全系統中的相關指示燈，做出正確的操作。

本文提出的輔助安全系統設計方案主要以傳統的設計為主，然后進行顯示方面以及硬件電路方面的改進，從而保證顯示的數據信息足夠使用，另外保證占用空間盡量不大，信息的傳輸足夠及時。

2.1 全電動站駕式堆高車輔助安全系統的功能結構設計

如圖1所示，全電動站駕式堆高車輔助安全系統的功能主要由兩部分組成，一部分是重物顯示方面，一部分是電池系統顯示方面。其中重物顯示方面主要有3個方面內容的顯示，一個是貨物的高度顯示信息，一個是貨物的重心顯示信息，最后一個是貨物的重量顯示信息。而電池系統顯示方面主要包括兩個方面的內容顯示，一個是電池的剩余電量信息，一個是電池的健康狀況方面的信息。

2.1.1 全電動站駕式堆高車的重物顯示

堆高車不同于其他的運輸車輛，堆高車主要用在倉儲物流行業，隨著物流行業的大規模發展，倉儲貨物的堆放不再是單層的存放，而是多層的復雜性存放，這就給堆高車帶來了一定的難度，所以堆高車內貨物信息方面的顯示非常重要，特別是重物方面的顯示，其中高度顯示的信息就是非常重要的一個方面。如果不能準確無誤地掌握貨物的高度參數，貨物在堆放和取出的時候肯定會出現這樣或那樣的問題，比如插齒和貨架的碰撞問題、貨物和工作人員的人身安全問題都有可能出現。本文提出的高度顯示將采用數字直接顯示出來，不僅占用顯示屏的空間小，而且精度還高。

除了貨物的高度顯示方面以外，還有貨物的中心顯示信息，這也是非常重要的，特別是對于貨物的安全來講，是至關重要的，重心能否確定，直接關系到貨物在取放的時候貨物的安全能否得到保障。特別是對于形狀不規則的貨物取放的時候，顯示尤為重要，駕駛操作員如果掌握了貨物的重心位置，將不會出現插齒傾覆角度的大小不好把控的問題。

最后，貨物的重量顯示信息也是非常重要的組成部分，其實貨物的重量對插齒來講是一個考驗，因為插齒的不同部分其實所能承受的重量是不一樣的，如果貨物過重對于插來講是非常不利的，還有可能會造成損壞。如果駕駛操作員掌握了這一重要的信息，再結合重心的位置信息，貨物的堆放將變得非常輕松[2]。

2.1.2 全電動站駕式堆高車的電池系統顯示

電池作為全電動站駕式堆高車的電源供應來源，其重要性不言而喻，電池系統是否準確顯示，直接影響著堆高車能否操作和駕駛的問題。通過查看電池的剩余電量可以了解到堆高車的工作時間，以方便駕駛操作員進行必要的合理安排，而通過查看電池的健康情況，可以幫助駕駛操作員更加準確地了堆高車的整體工作性能，從而對電池是否需要更換作出正確的判斷。

2.2 全電動站駕式堆高車的系統組成結構

如圖2所示，我們可以看出，全電動站駕式堆高車的系統主要由3部分組成，其中一個是控制器局域網絡（Controller Area Network，CAN）網絡通信模塊，一個是控制器模塊部分，最后一個是顯示器模塊部分。

2.2.1 CAN網絡通訊模塊

CAN是工業制造方面的專業術語，目前CAN已經是國際上通用的通訊總線通訊模塊，CAN網絡總線不僅具有良好的實用性和高可靠性，還具有非常強的靈活性和快速率的通信傳播等優勢。除此以外，其抗干擾能力也比較強，在產品使用出現錯誤時檢出率也是比較高的，所以此種通信技術要比傳統的其他通信技術在此方面的應用要具有更多的優勢[3]。

2.2.2 控制器模塊

控制器模塊主要由系統控制芯片組成，為了達到最好的效果，本文主要采用意法半導體生產的STM32F103RB芯片來作為本模塊的主要芯片，其最高可以達到72 MHz的工作頻率。另外這種芯片的價格也具有很強的優勢，在功耗方面和穩定性方面也都表現不錯。目前，這種芯片在交通工具方面的應用特別廣泛，比如電機驅動器和汽車方面的儀表設備領域已經非常普及了。除此以外，這種芯片本身已經具有開發好的函數庫，使用者不需要另外花費時間就可以直接拿來使用，所以這種芯片的出現使得開發的時間成本得到了大大的降低，開發的周期也相應得到了縮短。

2.2.3 顯示器模塊

本文所設計的顯示器模塊，不同于傳統的顯示模塊，傳統的顯示模塊主要通過控制電路的接通與否，來實現指示燈的亮或滅，從而判斷堆高車出現的相關信息。本文提出的這種顯示器主要使用LED顯示屏來實現堆高車的信息顯示，另外，個別信息還可以以圖像的形式被顯示出來，這樣顯示器所顯示出來的效果最直接，效果也最佳[4]。

3 結語

綜上所述，不同于傳統的堆高車，本文提出的是全電動站駕式堆高車的輔助安全系統問題，以傳統的堆高車為起點，結合目前現存的實際問題，本文在網絡通訊模塊、控制器模塊以及顯示器模塊作了部分調整和改進，特別是貨物的重心位置和重量指示方面的改進對實際的應用效果非常不錯。但是，本文主要是在設計方面提出了這些改進，還比較缺少實際方面的落實，所以關于全電動站駕式堆高車輔助安全系統的設計還需要在日后多多修整，以便更早地投入到實際應用當中去。

[參考文獻]

[1]楊梅，徐寧.基于人機工程學的堆高車造型設計[J].包裝工程，2018（18）：100-105.

[2]董心.電動堆高車安全顯示系統設計[J].汽車零部件，2017（1）：22-25.

[3]董心.電動堆高車駕駛輔助信息系統設計[D].青島：青島理工大學，2016.

[4]王成振.電動堆高車負載檢測技術研究[D].青島：青島理工大學，2016.