輪胎攤鋪機行駛系統(tǒng)柔性控制

郝守慶，王曉璐，楊祥慶

（山推工程機械股份有限公司，山東 濟寧 272103）

輪胎攤鋪機機動靈活，可快速轉(zhuǎn)場，因此被廣泛應(yīng)用于高等級公路、高速公路匝道、市政道路、丘陵山區(qū)、園林、居民小區(qū)、人行道及公路養(yǎng)護工程的瀝青混凝土路面攤鋪和修補［1］［2］。全液壓輪胎攤鋪機質(zhì)量較大，轉(zhuǎn)場等高速行駛過程中引起的慣性相應(yīng)較大，同時整車振動性較大，工況路況不理想等情況，行駛過程中，踏板很難穩(wěn)定不動，勢必造成整車行駛的不穩(wěn)定性，顛簸性，有較大沖擊感，及駕駛的不舒適式性。如何提高輪胎攤鋪機轉(zhuǎn)場高速行駛系統(tǒng)的速度控制及行駛的舒適性是該領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。

1 全液壓驅(qū)動輪胎攤鋪機行走控制系統(tǒng)

全液壓輪胎式攤鋪機行駛檔下行駛速度控制方法，提出針對全液壓輪胎攤鋪機行駛檔下行駛速度控制采用電子踏板形式控制左右行走泵的排量，從而控制行駛速度的大??；并在減速控制中加入了速度柔性控制策略，使得車輛減速過程更平緩，減少減速的沖擊感，并達到安全可靠，操縱簡單，實施方便的要求［3］。

全液壓驅(qū)動輪胎攤鋪機行走控制系統(tǒng)包括：

（1）檢測裝置，用于獲取當前左右后輪行走速度信號及檢測前輪轉(zhuǎn)向角度大小。

（2）速度加速電子踏板和剎車電子踏板，用于給定控制器速度控制信號。

（3）控制器，用于接收當前后輪行走速度信號和速度踏板給定速度控制信號，并輸出后輪控制信號至行走泵，從而控制后輪行走速度。

該種全液壓輪胎攤鋪機的行走系統(tǒng)采用2泵2馬達形式，即：左行走泵——左馬達——左驅(qū)動輪，右行走泵——右馬達——右驅(qū)動輪。其中速度由泵的排量決定，控制泵即可以控制整車形式速度。行駛過程中發(fā)動機油門不變，電子踏板包含加速腳踏板和剎車腳踏板，控制器根據(jù)加速腳踏板和剎車腳踏板的信號控制行走泵的排量，達到控制行走速度的要求［4］。

2 行走控制系統(tǒng)具體實施方式

該全液壓輪胎式攤鋪機行駛控制系統(tǒng)包括：驅(qū)動左驅(qū)動輪的左馬達，驅(qū)動右驅(qū)動輪的右馬達。

左馬達與左行走泵連通，右馬達與右行走泵連通；在左行走泵設(shè)置有控制左行走泵排量的左行走電磁閥，在右行走泵上設(shè)置有控制右行走泵排量的右行走電磁閥。左行走電磁閥和右行走電磁閥分別與控制器連接；控制器與剎車電子腳踏板及加速電子腳踏板連接；控制器還與安裝在左前輪上的轉(zhuǎn) 向角度傳感器連接。該系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 行走控制系統(tǒng)圖

在該控制中，通過加速腳踏板對行駛進行加速和減速控制，通過剎車腳踏板實現(xiàn)減速和剎車功能。加速腳踏板和剎車腳踏板均采用電子腳踏板通過控制器來控制行走泵的排量，其信號送到控制器，控制器根據(jù)該信號大小及轉(zhuǎn)向角度傳感器的轉(zhuǎn)向信號，共同計算出左右后輪的速度控制信號，該信號通過控制電磁閥的開度控制行走泵的排量，從而改變行走速度。

具體控制策略如下并參考圖2、3、4。

（1）該行駛系統(tǒng)控制方式模擬自動擋小汽車行駛方式，當加速踏板和剎車踏板都未踏下時，整車按照一個較低的怠速行駛。

（2）圖2為加速腳踏板和剎車腳踏板踏板角度變化與輸出信號曲線，該曲線中，腳踏板的行程角度和輸出信號成正比關(guān)系。當踏下加速踏板時，踏板的角度和速度成線性關(guān)系，控制器根據(jù)加速踏板信號控制泵的排量線性增大，用于加速，其過程為一個線性增大過程。

圖2 踏板角度變化與踏板信號輸出關(guān)系

（3）電子腳踏板信號送到控制器，控制器根據(jù)該信號大小及轉(zhuǎn)向角度傳感器的轉(zhuǎn)向信號共同計算出左右后輪的速度控制信號，該信號通過控制電磁閥的開度控制行走泵的排量，從而改變行走速度。

（4）圖3為加速踏板踏下與抬起的過程中速度對應(yīng)的變化關(guān)系，踏板踏下的角度變化正比例對應(yīng)于輸出速度大小，踏板踏下的最大角度對應(yīng)于輸出的最大速度，踏板踏下一定角度時，速度輸出按照如圖線性變化增大到對應(yīng)于該角度下的速度值，當踏板抬起時，速度按照如圖曲線形式減小，該曲線坡度更緩一些，有效緩解減速的沖擊感。

圖3 加速踏板加速與減速過程信號輸入與速度變化關(guān)系

（5）當踏下剎車踏板時，踏板角度和速度成線性關(guān)系，控制器根據(jù)剎車踏板信號控制整車速度線性減小。如需緊急減速或者剎車則踏下剎車踏板，剎車踏板速度變化曲線如圖4所示。剎車踏板踏到底時，速度輸出為零；松開剎車踏板后，速度線性恢復(fù)到怠速，保證了行車安全性。

（6）轉(zhuǎn)向模式：當全液壓輪胎攤鋪機在轉(zhuǎn)向時，采用的是圖5所示的“半八字轉(zhuǎn)向模式”。圖5中以向左轉(zhuǎn)向為例說明：據(jù)此可以建立數(shù)學(xué)模型，利用左前輪轉(zhuǎn)向傳感器獲取左前輪轉(zhuǎn)向角α，同時結(jié)合已知的軸距S，利用三角函數(shù)定理，即可方便地求出輪胎攤鋪機各輪的轉(zhuǎn)向半徑。后輪轉(zhuǎn)向時的差速比等于左后輪和右后輪的線速度之比，由于兩者角速度相同，因此等于兩者的轉(zhuǎn)向半徑之比［5］。

圖4 剎車過程與踏板角度變化關(guān)系

圖5 半八字轉(zhuǎn)向模式

實際攤鋪機轉(zhuǎn)場行駛時，加速電子腳踏板或剎車腳踏板在踏下時，會輸入速度控制信號給控制器，控制器同時根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角度傳感器角度信號大小執(zhí)行轉(zhuǎn)向模式，并輸出控制信號至左右行走電磁閥，據(jù)此調(diào)整后輪驅(qū)動中左右行駛馬達速度大小，從而進行完成轉(zhuǎn)向功能。

3 結(jié)束語

該行走控制系統(tǒng)已經(jīng)在山推SRP60T全液壓輪胎攤鋪機上進行了產(chǎn)品驗證并使用。SRP60T為4輪全液壓輪胎攤鋪機，左右后輪獨立控制，同時應(yīng)用本文設(shè)計的行走控制系統(tǒng)。全液壓輪胎攤鋪機行駛擋下行駛速度控制采用電子踏板形式控制左右行走泵的排量，從而控制行駛速度的大小，并在減速控制中加入了速度柔性控制策略，使得車輛減速過程更平緩，減少減速的沖擊感。根據(jù)該機型在實際工地的應(yīng)用情況，認為文中提出與設(shè)計的行走控制系統(tǒng)具有實際的可行性，并對輪胎攤鋪機轉(zhuǎn)場過程中行駛速度的穩(wěn)定性、駕駛員操縱的舒適性等問題提出了一種解決方案。由此可見，該控制系統(tǒng)具有實質(zhì)性特點和進步，其實施的有益效果顯而易見。

［1］ 焦生杰，周賢彪. 瀝青混凝土攤鋪機國內(nèi)外發(fā)展與研究現(xiàn)狀［J］. 建筑機械，2003，（5）：21-22.

［2］ 白志強. 輪式攤鋪機前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)方案研究［J］. 筑路道路與施工機械化，2014，31（4）：95-97.

［3］ 郝守慶，王曉璐，等. 一種全液壓輪胎式攤鋪機行駛控制系統(tǒng)［P］. 中國：ZL201520170733.X，2015，7.

［4］ 朱濤，周天沛，等. 新型輪胎式攤鋪機行駛控制系統(tǒng)的設(shè)計［J］. 價值工程，2015，（29）：157-158.

［5］ 郝守慶，王曉璐，等. 輪胎攤鋪機及其行走控制系統(tǒng)［P］. 中國：ZL201410715573.2，2016，9.