一种地下铲运机转向控制方法、系统及地下铲运机

摘要

本发明公开了一种地下铲运机转向控制方法、系统及地下铲运机，属于地下铲运机领域。本发明在操作转向手柄时，向整车控制器发送两路转向信号，整车控制器根据接收到的信号情况向第一输出模块和第二输出模块发送转向指令，第一输出模块和第二输出模块将转向指令输出，用于控制液压转向系统，实现地下铲运机的转向控制；在控制过程中，以第一输出模块输出的转向指令为主，第二输出模块输出的转向指令为辅助，当第一输出模块不能正常输出转向指令控制地下铲运机转向时，进行切换，由第二输出模块输出的转向指令控制地下铲运机转向。本发明通过双路控制的方式，减少了因转向系统失灵引发的安全事故，提高了铲运机的安全性，保证了操作人员的安全。

说明书

技术领域

本发明属于地下铲运机领域，具体涉及一种地下铲运机转向控制方法、系统及地下铲运机。

背景技术

地下电池铲运机广泛用于矿山作业，工作于井下矿山环境中，装载和铲运矿石。地下电池铲运机在转向时，操作人员操作转向手柄，然后整车控制器将转向手柄发来的转向信号转发给液压转向系统，液压转向系统中设置有转向比例电磁阀，转向比例电磁阀根据收到的转向信号进行动作，从而控制转向油缸驱动铲运机转向。

然而，目前的铲运机的转向控制过程中，已由传统的继电器控制转向自动化程度较高的电液控制，并且电控比例手柄已经代替机械液压手柄。然而由于这种转变，控制系统中包括了大量的电器控制模块，铲运机在工作过程中，如果电器控制模块出现故障，或者各电器模块之间的通信出现问题，容易导致铲运机操纵失控，从而导致安全事故的发生。而转向控制是铲运机工作过程中最重要的部分之一，如果在铲运机运行时，如果转向控制系统失灵，则容易造成操作人员受到伤害，尤其是地下铲运机工作在地下矿井巷道中，工作环境非常恶劣，一但操纵失控，将造成非常严重的安全事故。

但是，现有技术中，缺少有效避免铲运机转向失控的控制方法或是系统，因此有必要针对地下电池铲运机的转向控制进行研究，从而避免铲运机在运行过程中转向失灵，从而引发安全事故。

发明内容

技术问题：针对目前地下铲运机在转向过程中，容易因转向系统失灵引发安全事故的问题，本发明提供一种地下铲运机转向控制方法，并基于该方法提出一种转向控制系统，以及利用该方法及系统进行转向控制的地下铲运机，能够有效避免因铲运机转向控制系统失灵引发的安全事故，提高了铲运机的安全性，保护了操作人员的安全。

技术方案：本发明的地下铲运机转向控制方法，包括：操作转向手柄，通过第一信号输出通道向整车控制器发送第一转向信号，同时通过第二信号输出通道同时向整车控制器发送第二转向信号，整车控制器根据信号接收情况，执行以下控制动作：

若整车控制器同时收到第一转向信号和第二转向信号，则向第一输出模块发送第一转向指令，向第二输出模块发送第二转向指令，若第一输出模块接收到第一转向指令，则第一输出模块将第一转向指令输出发给液压转向系统，驱动铲运机转向；若第一输出模块未接收到第一转向指令，且第二输出模块接收到第二转向指令，则第二输出模块将第二转向指令转发给液压转向系统，驱动地下铲运机转向；

若整车控制器只接收到第一转向信号，整车控制器向第一输出模块发送第一转向指令，第一输出模块接收到第一转向指令，则第一输出模块将第一转向指令输出发给液压转向系统，驱动地下铲运机转向；

若整车控制器只接收到第二转向信号，整车控制器将向第二输出模块发送第二转向指令，第二输出模块接收到第二转向指令，则第二输出模块将第二转向指令输出发送给液压转向系统，驱动地下铲运机转向。

进一步地，若整车控制器只接收到第一转向信号，和/或第一输出模块未收到第一转向指令，则整车控制器向显示器发送报警信息。

进一步地，若整车控制器只接收到第二转向信号，和/或第二输出模块未收到第二转向指令，整车控制器向显示器发送报警信息。

进一步地，还包括：铲运机启动后，进行转向系统模拟，模拟的方法为：

发出第一模拟指令，模拟由转向手柄、整车控制器、第一输出模块构成的控制线路出现故障，使第二信号输出通道发送第二转向信号到整车控制器，整车控制器向第二输出模块发送第二转向指令，测试第二输出模块能否接收到第二转向指令；

发出第二模拟指令，模拟由转向手柄、整车控制器、第二输出模块构成的通信线路出现故障，使第一信号输出通道发送第一转向信号到整车控制器，整车控制器向第一输出模块发送第二转向指令，测试第一输出模块能否接收到第二转向指令。

本发明的地下铲运机转向控制系统，包括：整车控制器、转向手柄、第一输出模块、第二输出模块、切换模块、液压转向系统；

所述转向手柄、第一输出模块与第二输出模块均与整车控制器通讯连接；所述第一输出模块与第二输出模块均经过切换模块与液压转向系统中的转向比例电磁阀通讯连接；

操作转向手柄，产生转向信号，并将转向信号发送给整车控制器，整车控制器根据接收到的转向信号向第一输出模块和第二输出模块发送转向指令；

切换模块根据第一输出模块和第二输出模块接收到转向指令的情况，选择由第一输出模块或是第二输出模块将转向指令输出发给液压转向系统的转向比例电磁阀，控制地下铲运机转向。

进一步地，所述转向手柄上设置第一信号输出通道和第二信号输出通道，所述第一信号输出通道输出第一转向信号，第一转向信号通过整车控制器发送到第一输出模块，所述第二信号输出通道输出第二转向信号，第二转向信号通过整车控制器发送到第二输出模块。

进一步地，所述切换模块为电磁继电器，所述电磁继电器包括辅助常开触点和辅助常闭触点，第一输出模块与电磁继电器的辅助常开触点连接，第二输出模块与电磁继电器的辅助常闭触点连接。

进一步地，还包括显示器，显示器与整车控制器通讯连接，所述显示器用于显示转向手柄、整车控制器、第一输出模块、第二输出模块之间的通信状态信息，并在状态异常时发出警报。

进一步地，所述显示器上设置有模拟按键，用于向整车控制器发送模拟指令，请求整车控制器控制地下铲运机完成转向控制模拟。

本发明的地下铲运机，其特征在于，利用本发明的转向控制方法和转向控制系统，控制地下铲运机转向。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明的地下铲运机转向控制方法，转向手柄向整车控制器同时发送两个转向信号到整车控制器，然后整车控制根据接收信号情况，向第一输出模块和第二输出模块同时发送转向指令。第一转向指令为主，第二转向指令作为辅助，当不能接收到第一转向指令时，则以第二转向指令控制地下铲运机完成转向动作。有效地避免了当控制线路发生故障时，转向指令不能发送到液压转向系统，导致转向失灵，从而造成安全事故的发生。同时，通过同时发送两个转向信号，避免了采用单信号控制时，如果信号丢失，就必然会发生转向失灵的情况，通过两个信号，有效地提高了转向的可靠性，从而减少了因为转向控制系统失灵引发的安全事故。

(2)本发明的转向控制系统，实现了地下铲运机转向的双线路控制，铲运机转向时用其中一个控制线路控制地下铲运机转向，另一个控制线路当作备选，当控制铲运机转向的控制线路出现故障后，迅速切换到备选线路，对铲运机进行转向控制，从而有效地减少了因转向控制系统失灵造成的安全事故发生。

(3)本发明的铲运机，利用所提供的方法及系统，使得铲运机的安全性得到提高，不易发生转向失灵的情况，从而在铲运机作业时，保证了驾驶员的安全。

附图说明

图1为本发明的地下电池铲运机转向控制系统的系统框图；

图2为本发明的一个实施例中的系统电路图(第一控制线路)；

图3为本发明的一个实施例中的系统电路图(第二控制线路)。

图中有：1、整车控制器；2、转向手柄；21、第一信号输出通道；23、第二信号输出通道；3、第一输出模块；4、第一输出模块；5、切换模块；6、液压转向系统；61、转向比例电磁阀；62、转向油缸；7、显示器。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

说明：术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

结合图1所示，本发明中，地下铲运机转向控制系统包括：整车控制器1、转向手柄2、第一输出模块3、第二输出模块4、切换模块5、液压转向系统6。其中，整车控制器1是地下铲运机的控制核心，用于完成地下铲运机的各种控制功能。转向手柄2与整车控制器1通讯连接，具体可以是有线连接也可以是无线连接，例如在本发明优选的实施例中，为了保证控制系统的可靠性，采用有线连接的方式。

当操作转向手柄2时，会向整车控制器1发送转向信号，然后整车控制器1会根据收到的转向信号，控制地下铲运机进行转向。第一输出模块3和第二输出模块4均与整车控制器1通讯连接，具体可以是有线连接，也可以是无线连接，在本发明优选的实施例中，采用的也是有线连接。

第一输出模块3和第二输出模块4的作用是在铲运机转向控制时，将整车控制器1发来的转向指令输出。当整车控制器1接收到转向手柄2发来的转向信号后，会对转向信号进行运算处理，然后向第一输出模块3和第二输出模块4发送转向指令，第一输出模块3和第二输出模块4能够将转向指令输出，发送到液压转向系统6中，从而控制液压转向系统6，然后控制液压转向系统6驱动地下铲运机转向。更具体地，液压转向系统6是通过转向比例电磁阀61进行动作控制的，因此转向指令直接发送到转向比例电磁阀61，转向比例电磁阀61能够控制进入转向油缸62中的液压油，从而对转向油缸 62进行控制，实现铲运机的转向控制。

由于为了避免两个输出模块同时将转向信号发送给液压转向系统，造成信号冲突，在本发明的实施例中，第一输出模块3和第二输出模块4均通过切换模块5与液压转向系统通讯连接。具体地，在本发明的实施例中，第一输出模块3与切换模块5有线连接，第二输出模块4与切换模块5有线连接，然后切换模块5与转向比例电磁阀61 有线连接。由此，转向手柄2、整车控制器1、第一输出模块3行成一路控制线路，为便于描述，称为第一控制线路；转向手柄2、整车控制器1、第二输出模块4行成另一路控制线路，称为第二控制线路。在地下铲运机的转向控制系统无任何故障时，由第一控制线路将转向信号发送到液压转向系统6，控制地下铲运机进行转向，如果地下铲运机运行过程中，由于第一输出模块3断电或损坏，或者整车控制器1与第一输出模块3 之间无法正常通讯，从而液压转向系统6无法收到转向信号，故而不能控制地下铲运机转向时，切换模块5迅速切换到第二控制线路，由第二控制线路将转向信号发送到液压转向系统6，从而控制铲运机正常转向。

当然，在本发明的其他实施例中，也可以将第二控制线路作为首选的控制线路，第一控制线路当作备选控制线路。

利用本发明的转向控制系统，实现了地下铲运机转向的双线路控制，铲运机转向时用其中一个控制线路控制地下铲运机转向，另一个控制线路当作备选，当控制铲运机转向的控制线路出现故障后，迅速切换到备选线路，对铲运机进行转向控制，从而有效地减少了因转向控制系统失灵造成的安全事故发生。

进一步地，为了避免转向手柄2向整车控制器1发送转向信号时，因为通讯线路故障或其他原因，导致无法将转向信号发送到整车控制器1，从而转向控制系统失灵，使得地下铲运机无法正常转向。在本发明的实施例中，转向手柄2包括两个信号输出通道，分别为第一信号输出通道21和第二信号输出通道22，其中第一信号输出通道21 输出第一转向信号，第二信号输出通道22输出第二转向信号，其中第一转向信号与第二转向信号相同。第一转向信号经过整车控制器1处理，然后整车控制器1向第一输出模块3发送第一转向指令；第二转向信号经过整车控制器1处理，然后整车控制器1向第二输出模块4发送第二转向指令，因为第一转向信号与第二转向信号相同，所以整车控制器1发出的第一转向指令与第二转向指令也是相同的。由此，在第一控制线路中，传输的是第一转向信号；在第二控制线路中，传输的是第二转向信号。因此，在操作转向手柄2时，通过两个信号输出通道输出转向信号，更进一步地保证转向控制系统的可靠性，避免了单通道输出转向信号时，如果转向手柄2与整车控制器2之间的通讯断开，导致整个控制系统失灵。

进一步地，在本发明的实施例中，切换模块5为电磁继电器，并且第一输出模块3和第二输出模块4均与电磁继电器有线连接，本发明的实施例中采用的电磁继电器包括辅助常开触点和辅助常闭触点。具体的，第一输出模块3与电磁继电器的辅助常开触点连接，第二输出模块4与电磁继电器的辅助常闭触点连接，同时转向比例电磁阀61也分别与电磁继电器的辅助常开触点和辅助常闭触点连接。当由第一控制线路控制铲运机转向时，辅助常开触点闭合，辅助常闭触点断开，第一转向信号被发送到液压转向系统 6的转向比例电磁阀，对液压转向系统6进行控制，控制地下铲运机转向。当由第二控制线路控制地下铲运机转向时，辅助常开触点断开，辅助常闭触点闭合，第二转向信号被发送到液压转向系统6的转向比例电磁阀61，对液压转向系统6进行控制，从而控制地下铲运机转向。

采用电磁继电器作为切换模块4，使得控制系统连线方便，通讯稳定，使得地下铲运机转向控制系统可靠性更好，从而减少转向控制失灵导致的安全事故。

进一步地，在本发明的实施例中，转向控制系统还包括显示器7，显示器7与整车控制器通讯连接，用于显示转向手柄2、整车控制器1、第一输出模块3、第二输出模块 4之间的通信状态信息，并在状态异常时发出警报，即实时监控第一控制线路和第二控制线路的是否正常，如果不正常，就进行报警，并且使得操作人员可以实时对转向控制系统的两个控制线路进行监控。

进一步地，在本发明的实施例中，显示器7上设置有模拟按键，用于向整车控制器发送模拟指令，请求整车控制器1控制地下铲运机完成转向控制系统模拟，从而能够对地下铲运机在非运行状态时，对转向控制系统进行测试，从而减少安全事故的发生。

如图2和图3给出了本发明的控制系统的一个实施例中的具体电路图，说明的是，在具体的工程应用中，整车控制器1、第一输出模块3、第二输出模块4、转向手柄2、电磁继电器、显示器7均为标准化的模块，并且为了工程需要，本发明的一个实施例中，标准化后的第一输出模块3和第二输出模块4能够将转向手柄2的转向信号转发给整车控制器1，实现转向手柄2与整车控制器1的通信连接，即转向手柄2是借助第一输出模块3或第二输出模块4间接通信的。当然在其他的实施例中，如果模块的架构不同，也可以将转向手柄2与整车控制器1直接连接通信。

在图2和图3所示的实施例中，各元件的接口如下：转向手柄的接口包括Y2-5、 Y2-6、Y2-7、Y2-8、Y1-1、Y1-2、Y1-3、Y1-4，其中接口Y2-5、Y2-6、Y2-7、Y2-8属于第一信号输出通道；Y1-1、Y1-2、Y1-3、Y1-4属于第二信号输出通道。第一输出模块的接口包括X1-1、X1-2、X1-3、X1-4、X1-5、X9-2、X9-3、X9-5；第二输出模块的接口包括X5-2、X3-2、X3-3、X3-5、X2-2、X2-3、X2-4；电磁继电器的接口包括X241-2、 X241-3、X241-4、X242-3、X242-4、X242-5、X243-2、X243-3、X243-4；转向比例电磁阀的接口包括X270-2、X270-3、X270-4。并且，在本发明的实施例中，第一控制线路中还包括一个编码器，编码器的接口包括X8-3、X8-2、X8-8、X8-1、X4-1、X4-2、 X4-3、X4-4、X4-5。

如图2所示，为第一控制线路部分的电路图，具体的连接方式为：Y2-5与X8-3连接，Y2-6与X8-2连接，Y2-7与X8-8连接，Y2-8与X8-1连接；X4-1与X1-1连接， X4-2与X1-2连接，X4-3与X1-3连接，X4-4与X1-4连接，X4-5与X1-5连接；X9-2 与X241-2连接，X9-3与X241-3连接，X9-4与X241-4连接；X243-2与X270-2连接， X243-3与X270-3连接，X243-4与X270-4连接。

如图3所示，为第二控制线路部分的电路图，具体的连接方式为：Y1-1与X3-5连接，Y1-2与X3-2连接，Y1-3与X5-2连接，Y1-4与X3-3连接；X2-2与X242-2连接， X2-3与X242-3连接，X2-4与X242-4连接。

当第一控制线路工作时，电磁继电器的辅助常开触点43-44、53-54、63-64点闭合，辅助常闭触点11-12、21-22、31-32断开；辅助常开触点43-44、53-54、63-64点断开，辅助常闭触点11-12、21-22、31-32闭合。

利用该系统，能够有效避免因铲运机转向控制系统失灵造成安全事故的发生，提高了铲运机的安全性，保护了操作人员的安全。

在该控制系统下，控制地下铲运机转向的控制方法包括：操作转向手柄，通过第一信号输出通道向整车控制器发送第一转向信号，同时通过第二信号输出通道同时向整车控制器发送第二转向信号，整车控制器根据信号接收情况，执行以下控制动作：

若整车控制器同时收到第一转向信号和第二转向信号，则向第一输出模块发送第一转向指令，向第二输出模块发送第二转向指令，若第一输出模块接收到第一转向指令，则第一输出模块将第一转向指令输出发给液压转向系统，驱动铲运机转向；若第一输出模块未接收到第一转向指令，且第二输出模块接收到第二转向指令，则第二输出模块将第二转向指令转发给液压转向系统，驱动地下铲运机转向。说明的是，本发明的实施例中，当第一输出模块收到第一转向指令后，无论第二输出模块能否接收到第二转向指令，地下铲运机转向时均是由第一转向指令控制。

若整车控制器只接收到第一转向信号，整车控制器向第一输出模块发送第一转向指令，第一输出模块接收到第一转向指令，则第一输出模块将第一转向指令输出发给液压转向系统，驱动地下铲运机转向；若整车控制器只接收到第二转向信号，整车控制器将向第二输出模块发送第二转向指令，第二输出模块接收到第二转向指令，则第二输出模块将第二转向指令输出发送给液压转向系统，驱动地下铲运机转向。

本发明的控制方法，转向手柄向整车控制器同时发送两个转向信号到整车控制器，然后整车控制根据接收信号情况，向第一输出模块和第二输出模块同时发送转向指令。第一转向指令为主，第二转向指令作为辅助，当不能接收到第一转向指令时，则以第二转向指令控制地下铲运机完成转向动作。有效地避免了当控制线路发生故障时，转向指令不能发送到液压转向系统，导致转向失灵，从而造成安全事故的发生。同时，通过同时发送两个转向信号，避免了采用单信号控制时，如果信号丢失，就必然会发生转向失灵的情况，通过两个信号，有效地提高了转向的可靠性，从而减少了因为转向控制系统失灵引发的安全事故。

进一步地，在本发明的实施例中，若整车控制器只接收到第一转向信号，和/或第一输出模块未收到第一转向指令，则整车控制器向显示器发送报警信息。由于显示器上能够显示第一控制线路和第二控制线路的状态，当出现上述情况是，说明第一控制线路出现了故障，显示器报警提示驾驶员，使得驾驶员能够及时知晓，从而及时做出判断，停车检修，有效避免了安全事故发生。

进一步地，在本发明的实施例中，若整车控制器只接收到第二转向信号，和/或第一输出模块未收到第二转向指令，则整车控制器向显示器发送报警信息。此时说明第一控制线路出现了故障，显示器报警提示驾驶员。

在铲运机运行前，会对铲运机进行自检，检查铲运机的转向控制系统是否能够正常工作，以减少铲运机在运行时的故障发生率，因此，本发明的控制方法还包括：铲运机启动后，进行转向控制模拟，模拟的方法为：

发出第一模拟指令，模拟由转向手柄、整车控制器、第一输出模块构成的控制线路出现故障，即第一控制线路发生故障，第二信号输出通道输出第二转向信号到整车控制器，整车控制器将第二转向指令发送给第二输出模块，测试第二输出模块能否接收到第二转向指令；从而能够模拟在第一控制线路发生故障时，第二控制线路能否正常工作，并对铲运机进行转向控制。

发出第二模拟指令，模拟由转向手柄、整车控制器、第二输出模块构成的控制线路出现故障，即第二控制线路出现故障，第一信号输出通道输出第一转向信号到整车控制器，整车控制器将第一转向信号发送给第一输出模块，测试第一输出模块能否接收到第二转向信号。从而能够模拟在第二控制线路发生故障时，第一控制线路能否正常工作，并对铲运机进行转向控制。

因为铲运机的工作环境非常恶劣，在铲运机启动后进行模拟自检，仅是能够减少转向控制系统失灵的情况发生，因为运行环境和静止时的环境是不同的，因此在铲运机工作时，转向系统还是可能发生故障，导致转向失灵，从而造成安全事故发生。因此，采用本发明的控制方法，通过两路信号进行转向控制，一路作为首选，一路作为备选，当首选的一路出现故障时，迅速切换到备选的一路，从而使转向控制系统依然能够正常工作，控制铲运机转向，减少了因为转向控制系统失灵引起的安全事故的发生。

同时，本发明提供了一种地下铲运机，该地下铲运机利用本发明的转向控制系统，并利用本发明的转向控制方法，进行转向控制，有效地减少了因转向控制系统失灵造成的车辆损坏和人员安全事故。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。