一种轮式起重机四轮定位预警方法、系统及起重机与流程

本发明涉及工程机械检测与车辆安全，具体涉及一种轮式起重机四轮定位预警方法、系统及起重机。

背景技术：

1、轮式起重机是一种广泛应用于工程建设领域的特种车辆，通常具有3~5根车桥，部分车桥具备转向功能。由于其作业工况复杂、行驶里程长、载荷变化大，四轮定位参数的稳定性直接影响轮胎寿命、行驶安全性和燃油经济性。

2、目前，四轮定位检测主要依赖静态离线方式：车辆必须驶入维修站，由专业人员操作四轮定位仪，在静态条件下测量各定位参数并进行调整。这种传统方式存在以下问题：1）发现滞后，驾驶员往往只能通过轮胎出现明显偏磨（“吃胎”）时才发现定位失准，此时轮胎已接近报废；2）检测不便，需要专门设备和专业人员，无法实现实时监测；3）工况适应性差，起重机采用钢板弹簧或油气悬架，空载和重载时车架高度变化可达100~200mm，导致定位参数随之变化，静态检测无法反映动态行驶状态下的真实情况。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的第一目的是提供一种实时动态监测、自动分级预警的轮式起重机四轮定位预警方法；本发明的第二目的是提供一种轮式起重机四轮定位预警系统；本发明的第三目的是提供一种具有该四轮定位预警系统的起重机。

2、技术方案：本发明的一种轮式起重机四轮定位预警方法，所述轮式起重机上安装有方向盘转角传感器、轮速传感器、悬架高度传感器和横向位移传感器，所述方向盘转角传感器用于实时监测方向盘转角，所述轮速传感器用于实时监测各车轮轮速，所述悬架高度传感器用于实时监测悬架高度，所述横向位移传感器成对布置，用于实时监测后桥左侧相对车架的横向位移和后桥右侧相对车架的横向位移；

3、所述轮式起重机四轮定位预警方法包括：

4、数据采集与工况判断：实时获取各传感器数据，根据方向盘转角和车速确定轮式起重机是否进入有效直线行驶工况；

5、定位参数计算与载荷补偿：在有效直线行驶工况下，针对各车桥，根据其同轴左右轮的轮速差、左右轮平均轮速、轮距计算车桥的动态前束角；根据后桥横向位移差和整车轴距计算推力角，其中后桥横向位移差根据成对的两套横向位移传感器检测值及其标定零点确定；根据悬架当前实时高度和空载停于水平地面时记录的悬架静态高度计算悬架压缩量；根据悬架压缩量划分载荷状态并确定不同载荷状态下的补偿系数，根据补偿系数确定补偿后的动态前束角；

6、阈值比较与分级判定：将推力角和补偿后的前束角分别与相应的预设阈值进行比较，预设阈值分为黄色预警阈值和红色报警阈值，从而确定正常状态、黄色预警状态和红色报警状态，其中黄色预警状态表示轻微失准，红色报警状态表示严重失准；

7、分级提示：根据正常状态、黄色预警状态和红色报警状态进行各车桥分级提示；

8、持续监测与更新：延时一定时间后，返回数据采集与工况判断步骤，实现循环监测预警。

9、进一步地，|方向盘转角|小于转角阈值、车速稳定在设定车速范围内并且持续时间大于设定的时间阈值，判定为有效直线行驶工况。

10、进一步地，所述载荷状态分为空载、半载和重载三种，当悬架压缩量小于第一压缩量阈值时为空载状态，当悬架压缩量大于等于第一压缩量阈值且小于等于第二压缩量阈值时为半载状态，当悬架压缩量大于第二压缩量阈值时为重载状态。

11、进一步地，不同载荷状态下的补偿系数预先标定并存储为标定数据表，使用时通过查表确定载荷状态对应的补偿系数。

12、进一步地，阈值比较与分级判定时，若补偿后的前束角和推力角均小于等于黄色预警阈值，判定为正常；若补偿后的前束角和推力角中任一参数大于黄色预警阈值但小于等于红色报警阈值，触发黄色预警；若补偿后的前束角和推力角中任一参数大于红色报警阈值，或补偿后的前束角和推力角同时超出黄色预警阈值，触发红色报警。

13、进一步地，阈值比较与分级判定时，采用连续多次采样均超限作为触发条件，以避免瞬时干扰导致的误报，每次采样间隔设定时间。

14、本发明的一种轮式起重机四轮定位预警系统，用于实现所述的轮式起重机四轮定位预警方法，包括运算单元以及分别与运算单元连接的传感器模组和人机交互单元；

15、所述传感器模组包括方向盘转角传感器、轮速传感器、悬架高度传感器和横向位移传感器；

16、所述运算单元，包括mcu和存储器，其中mcu获取各传感器数据并运行存储器中存储的计算机程序实现所述的轮式起重机四轮定位预警方法的步骤，输出状态指令；

17、所述人机交互单元包括显示屏、指示灯和蜂鸣器，正常状态时绿灯常亮；黄色预警时黄灯常亮，显示屏显示“！”图标和文字建议；红色报警时红灯闪烁，显示屏显示“×”图标和文字警告，蜂鸣器鸣响；将报警事件存入存储器，供后续维修查阅。

18、进一步地，所述人机交互单元还包括复位/校准按钮，用于系统初始化、维修后复位和传感器标定。

19、本发明的一种起重机，包括车架、多个车轴以及设置于车架与车轴之间的油气悬架系统，还包括所述的轮式起重机四轮定位预警系统。

20、进一步地，所述起重机为全地面起重机或多轴轮式起重机。

21、有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：

22、（1）实现定位失准的早期预警：将定位检测从传统静态检测变为动态在线实时监测，根据传感器数据确定推力角和补偿后的前束角，并与相应的黄色预警阈值和红色报警阈值进行比较，可在定位参数刚刚偏离、尚未造成明显磨损时即发出提示，彻底改变“发现即已吃胎”的被动局面，实现预防性维护。

23、（2）显著降低轮胎运营成本：通过对推力角和动态前束角的分级预警，保证定位参数在允许范围内，有效抑制轮胎的偏磨和拖滑，可将起重机专用轮胎这一高价值耗材的使用寿命延长30%以上，大幅降低设备运营方的更换成本和停机时间。

24、（3）提升行驶安全性与操控稳定性：实时监测推力角，能够有效预警因车桥移位导致的“跑偏”或“甩尾”隐患，确保车辆在高速转场行驶时的直线稳定性，减少驾驶员纠偏负担，提升工程机械的道路交通安全水平。

25、（4）支持多桥复杂底盘的适配：通过载荷补偿解决了悬挂变形对定位参数的干扰，使动态监测技术成功应用于采用钢板弹簧或油气悬架的起重机多桥复杂底盘，填补了行业内在该领域的技术空白。

26、（5）降低维修排查难度：维修人员可根据各车桥分级提示快速定位问题车桥（例如“第几桥前束偏大”或“推力角超差”），无需全车检查，节省维修时间和成本。

1.一种轮式起重机四轮定位预警方法，其特征在于，所述轮式起重机上安装有方向盘转角传感器、轮速传感器、悬架高度传感器和横向位移传感器，所述方向盘转角传感器用于实时监测方向盘转角，所述轮速传感器用于实时监测各车轮轮速，所述悬架高度传感器用于实时监测悬架高度，所述横向位移传感器成对布置，用于实时监测后桥左侧相对车架的横向位移和后桥右侧相对车架的横向位移；

2.根据权利要求1所述的轮式起重机四轮定位预警方法，其特征在于，|方向盘转角|小于转角阈值、车速稳定在设定车速范围内并且持续时间大于设定的时间阈值，判定为有效直线行驶工况。

3.根据权利要求1所述的轮式起重机四轮定位预警方法，其特征在于，所述载荷状态分为空载、半载和重载三种，当悬架压缩量小于第一压缩量阈值时为空载状态，当悬架压缩量大于等于第一压缩量阈值且小于等于第二压缩量阈值时为半载状态，当悬架压缩量大于第二压缩量阈值时为重载状态。

4.根据权利要求3所述的轮式起重机四轮定位预警方法，其特征在于，不同载荷状态下的补偿系数预先标定并存储为标定数据表，使用时通过查表确定载荷状态对应的补偿系数。

5.根据权利要求1所述的轮式起重机四轮定位预警方法，其特征在于，阈值比较与分级判定时，若补偿后的前束角和推力角均小于等于黄色预警阈值，判定为正常；若补偿后的前束角和推力角中任一参数大于黄色预警阈值但小于等于红色报警阈值，触发黄色预警；若补偿后的前束角和推力角中任一参数大于红色报警阈值，或补偿后的前束角和推力角同时超出黄色预警阈值，触发红色报警。

6.根据权利要求1所述的轮式起重机四轮定位预警方法，其特征在于，阈值比较与分级判定时，采用连续多次采样均超限作为触发条件，以避免瞬时干扰导致的误报，每次采样间隔设定时间。

7.一种轮式起重机四轮定位预警系统，用于实现权利要求1至6中任一项所述的轮式起重机四轮定位预警方法，其特征在于，包括运算单元以及分别与运算单元连接的传感器模组和人机交互单元；

8.根据权利要求7所述的轮式起重机四轮定位预警系统，其特征在于，所述人机交互单元还包括复位/校准按钮，用于系统初始化、维修后复位和传感器标定。

9.一种起重机，包括车架、多个车轴以及设置于车架与车轴之间的油气悬架系统，其特征在于，还包括权利要求7或8所述的轮式起重机四轮定位预警系统。

10.根据权利要求9所述的起重机，其特征在于，所述起重机为全地面起重机或多轴轮式起重机。