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塔式起重机多机防碰撞系统研究

作者:czjzaq 来源: 日期:2013-09-24 16:07:20 人气: 标签:
    吴  涛 ,高  昂 ,潘宏昆 
(1.大连益利亚工程机械有限公司,辽宁 大连,116025;
2.常州益利亚重工机械科技有限公司,江苏 常州,213000)
    摘要:本文探讨了多台塔机密集作业相互间存在碰撞情况时,如何通过自动控制系统防止碰撞,保障安全作业方案。
    关键词:塔式起重机,多机防碰撞,报警,控制
    1 前言
    随着建筑业的发展,塔式起重机的应用日益广泛,塔式起重机的多机防碰撞成为了其安全发展的方向。多机防碰撞主要针对临近的塔式起重机臂架之间、臂架与起升机构(钢丝绳、吊具、重物)之间的干涉与碰撞,做出报警与控制,避免危险的发生。
    2 塔机多机防碰撞系统概述
    塔式起重机多机防碰撞系统,实时监测存在碰撞可能性的塔式起重机的起升高度、变幅幅度、回转角度等信息,结合多台塔式起重机之间的位置关系,计算塔式起重机的臂架与起升机构之间的最小距离并分析其运动方向,建立三维的数学模型。塔式起重机之间存在干涉或碰撞危险时,系统及时提示相关的报警信息,并在必要时执行限速、紧急停车等控制。其具体功能如下:
    1、干涉预警:一台塔式起重机进入多机防碰撞的干涉区域时,系统以图像与声音的方式向此干涉区域相关塔式起重机提示干涉预警信息。
    2、碰撞预警:两台或两台以上塔式起重机进入多机防碰撞的干涉区域时,系统以图像与声音的方式向此干涉区域相关塔式起重机提示碰撞预警信息。
    3、限速控制:两台或两台以上塔式起重机的臂架与起升机构的距离小于减速距离时,系统自动切断起升、变幅、回转机构的高速档电源,并以图像与声音的方式向相关塔式起重机提示限速信息。
    4、锁车控制:两台或两台以上塔式起重机的臂架与起升机构的距离小于碰撞距离时,系统自动执行紧急停车操作,并以图像与声音的方式向相关塔式起重机提示锁车信息。塔式起重机锁车后,需要进行解锁才可以继续运行。

    3 塔机多机防碰撞系统结构
    塔式起重机多机防碰撞系统的结构如下:
 
    图1 系统结构图
    控制器是系统的核心元件,用于数据处理与报警、控制信号的输出。
    显示器使用触摸显示屏,用于参数设置、信息显示与数据记录。
    通信模块构成无线局域网,用于多台塔式起重机之间的数据交互。
    传感器用于采集起升高度、变幅幅度、回转角度的实时数据。
    电控柜将塔式起重机的操作信息发送至控制器,并接收控制器的控制信息。
    上述各元件共同组成塔式起重机多机防碰撞系统。通过选择合适的型号,将系统的延迟时间控制在1秒以内,综合误差小于1%,可以满足塔式起重机多机防碰撞的实际需求[1]。
    4 塔机多机防碰撞系统控制原理
    塔式起重机多机防碰撞系统的基本数学模型如下:
 
    图2 数学模型示意图
    其中,左面的圆表示高位塔机的活动范围,右面的圆表示低位塔机的活动范围,A点为高位塔机的垂直臂位置,B点为高位塔机的变幅小车位置,C点为低位塔机的垂直臂位置,D点为低位塔机的变幅小车位置,线段BE为两台塔机在水平面投影的最小距离[2]。
    报警分析中,首先比较两台塔机的塔身高度,得到高位塔机与低位塔机的具体参数,并以高位塔机的变幅小车与低位塔机的塔臂在水平面的投影距离BE作为控制距离。具体分析流程如下:
 
图3 防碰撞控制流程图
    以上数学模型是基于两台塔式起重机的基本参考模型,当塔机防碰撞区域内包含三台或以上的塔式起重机时,每两台塔机之间都进行同样的判断,分别进行相关报警与控制处理[3] [4]。
    5 结语
    安全是发展的前提,塔式起重机多机防碰撞系统的应用与推广,必将提高塔式起重机的安全性能,降低事故发生率,促进建筑业的飞速发展,带来工程机械行业的技术变革。
    参考文献:
    [1]GB-T 5013-2008,塔式起重机技术要求[S].
    [2]GB-T 3811-2003,塔式起重机设计规范[S].
    [3]刘春林.塔机防碰撞及工作区域限制技术[J].建筑机械,2004.
    [4]令召兰. 基于MAS的多塔机防碰撞控制系统研究[M].西安:西安工业大学出版社,2007.

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