履带式平板运输车电气系统

安玉忠，安欣（.中海油有限公司天津分公司，天津30045；.河北工业大学，天津30030）

履带式平板运输车电气系统

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

提出一种新型近海滩涂履带式平板运输车，该运输车是近海滩涂地区专用的重载运输工具，采用全闭式液压系统，电液控制方式，及差速转向控制技术，对该车电气控制系统组成、功能及控制技术等予以简要介绍。

水陆滩运输；履带式平板运输车；差速转向；电气控制系统

0　前言

随着国内风电产业的飞速发展，风电设备吊装所用起重机单机额定起重量也越来越大，同时对吊装风电设备用起重机的重载型运输工具需求也越来越大。但目前承担滩涂运输的运载工具仍以民用拖拉机为主，偶尔也有专业的运载工具使用，如中国一拖集团有限公司生产的东方红-120R履带式运输车，但是该履带式平板运输车并不是为风电滩涂区域专门设计，而是一种滩涂、沙漠、低湿地等条件下通用的运载工具，且该车控制为液压控制方式，也严重不能满足大型风电设备运输的要求。因此，迫切需要专门设计一种新型的、适用于滩涂地区的重载运输工具。根据市场实际需求，本文提出一种新型履带式运输车辆，采用全闭式液压系统，利用电液控制方式，采用先进控制理论，实现节能降噪、环保的目的。本文将简要分析履带式平板运输车的电气控制系统。

1　运输车电气系统构成

履带式平板运输车主要作业于近海潮间带，用作近海系列风力发电机组基础施工设备、安装设备的运输。履带式平板运输车电控系统主要包括以下几个部分：动力系统控制；液压系统控制；人机界面（HMI）；辅助电器控制。上述四部分中动力系统控制、液压系统控制为电控系统设计的重点。除去人机界面外，其余部分都由检测元件、控制部件、指令输入设备和最终执行部件组成。系统经由CAN总线进行通信，如图1所示。

在满足设计要求的基础上，硬件连接线路越简单、控制器之间的通讯越少越好。这在客观上要求线路中的接插件要合理布置，兼顾安装和维修的方便性。因此，采用如图2所示的分布式布置方式。所有控制器都放置于主驾驶室电气柜内，布置多个分线盒，实现了集中——分散——集中的分布方式，线路简单明了，便于布置。

图1　履带式平板运输车电气控制系统

图2　电气系统的分布式布置

2　发动机控制

发动机与变量泵功率匹配控制控制包括2个基本方面：（1）负载适应模式控制，其作用是根据作业工况负荷变化选择发动机功率模式，通过负荷感应的智能化控制，使发动机输出功率按照负荷实际消耗功率匹配输出；（2）发动机极限功率模式控制，作用是当发动机处于极限功率时，智能调节泵的排量，改变外界负载使之适应发动机的功率，防止因外界负荷变化而改变发动机转速，使系统始终工作在最佳工作点附近，进而稳定发动机工作转速，防止发动机转速下降过快而熄火，保证系统节能。

2.1负载适应模式

所谓负载适应模式，就是改变发动机的功率来适应外界负载的要求，满足使用性能[1]。负载适应模式是一种开环控制方式，控制器将检测到的负载信号发送给发动机ECU，根据外界负载计算所需发动机功率，进而控制发动机喷油调节机构，改变喷油量，从而实现发动机对外输出功率的改变，适应负载的需求，其原理如图3所示。

图3　负载适应模式的控制原理

通常而言，负载检测可通过两种途径来实现：一是检测电控操作手柄的动作，再根据手柄动作识别负载的大小；二是检测液压泵的出口压力，进而判断出此时的负载情况。本文所提及的履带运输车综合应用了上述两种负载检测方式。

2.2极限功率模式

极限功率模式控制是一种自动调节变量泵排量的智能控制技术，其基本原理是：当变量泵的吸收功率大于发动机的输出功率时，控制器自动降低变量泵的吸收功率，保护发动机不过载，使发动机工作在一个较好的工况下[2]。

极限功率控制主要由两部分组成：

判断泵的吸收功率PP是否大于发动机的输出功率PE，即PP>PE是否成立；

当PP>PE时，快速减小泵的排量，降低泵的吸收功率，使发动机回到正常转速区域内。

极限功率控制模式中，若系统判断出泵吸收功率PP大于发动机输出功率PE，需要进行调节后，系统迅速做出响应，降低变量泵的排量，使发动机转速回到允许的转速范围内。调节方式一般采用PID调节方式。

控制框图如图4所示。

3　液压系统控制及差速转向模式

与传统的履带式平板运输车辆转向时利用后桥转向离合器（制动器），改变快慢侧驱动轮上的驱动扭矩，使两侧履带产生不同的驱动力，从而形成转向力矩来实现转向的“差力转向模式”相比，本文所提及的履带式运输车采用了“差速”转向模式。

图4　极限功率PID控制原理

“差速”转向的基本工作原理是：通过不同开度的手柄，分别控制左右两侧履带的速度，因左右两侧行走速度不同，形成相对速度差，与地面相对滑移过程中实现了转向的功能。控制两手柄的不同开度，理论上可实现转向半径大小的无极改变。

4　结语

本文介绍了履带式平板运输车电气控制系统的组成、功能及相关控制方式；阐明了发动机与变量泵的两种匹配方式，提出了差速转向控制模式，并在实际车辆中取得了良好的应用效果。

发动机采用了两种控制模式：负载适应控制模式和极限功率控制模式，使发动机与液压泵的匹配更为科学合理，同时，增加了可操作性，更好地保护了发动机；

采用了差速转向模式，增强了履带运输车的机动性和合理性。

更经济、更节能。由于采用功率极限控制作用，减小了发动机功率储备，降低了履带运输车的制造成本。

［1］陈欠根，李延伟，郝鹏.液压挖掘机负载自适应全局功率匹配控制系统［J］.工程机械，2007（38）：21-24.

［2］史金钟，徐玉梅，刘华，等.东方红-120R履带式运输车静液压传动系设计［J］.液压与气动，2005（05）：19-21.

(编辑：向飞)

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，大学本科，工程师。研究领域：机械设备。已发表论文1篇。