一种桥面吊机变幅、横移装置以及移动监测方法与流程

本发明涉及大型桥面吊机安全防护领域，具体为一种桥面吊机变幅、横移装置以及移动监测方法，尤其适用于1850t级大吨位桥面吊机。

背景技术：

1、大型桥面吊机是桥梁施工中的核心设备，用于梁段的起吊、变幅、横移及精准对接作业。其中，变幅及横移装置作为实现梁段微调对接的关键部件，需在重载（如1850t额定吊重）工况下沿轨道滑动，其运行安全性直接决定施工安全。

2、现有桥面吊机的变幅及横移机构多仅依靠滑板与轨道的配合实现滑动，缺少防脱防倾覆结构。在实际施工中，受吊重振动、轨道安装偏差、横向风载等因素影响，滑动组件易出现横向偏移、脱轨甚至倾覆风险，严重威胁施工安全。尤其对于1850t级大吨位吊机，重载下的安全冗余要求更高，现有防护结构已无法满足抗倾翻安全系数≥1.5的设计标准，亟需一种针对性的安全防护的方案。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种桥面吊机变幅、横移装置以及移动监测方法，旨在解决因振动、风载等因素导致脱轨倾覆的技术问题，本发明方案结构稳定、适配性强、安全系数高，确保重载工况下变幅及横移作业的安全性与精准性。

2、本发明提供如下技术方案：一种桥面吊机变幅、横移装置，所述装置包括一对变幅轨道，所述变幅轨道上安装有变幅油缸以及移动座，所述变幅油缸的驱动端连接至所述移动座，所述移动座的底部有变幅滑板，通过所述变幅滑板支撑于变幅轨道上，所述移动座的左右两侧均设置有导向限位组件和反钩，所述移动座上设有支座和一对横移油缸，所述横移油缸的驱动端连接至支座，所述支座的底部还设有横移滑板，通过横移滑板用于支撑移动座，两个支座顶部设有吊臂。

3、优选的，所述导向限位组件包括焊接于移动座侧壁的耳座，所述耳座的底部通过螺栓锁紧连接有槽型件，所述槽型件的内侧设有可转动的导向轮，所述变幅轨道的顶部为轨道板，所述导向轮位于轨道板的外侧。

4、优选的，所述反钩包括通过螺栓固定于移动座侧壁的钩板，所述钩板底部向内设有钩头，所述钩头位于轨道板的两侧底部且保留间隙。

5、优选的，所述钩板的背面焊接有多个沿其长度方向均匀排布的加强板。

6、优选的，所述吊臂上还设置有振动传感器，所述振动传感器的监测数据控制变幅油缸和横移油缸。

7、本发明还提供一种桥面吊机变幅、横移的移动监测方法，包括下述步骤：

8、步骤一、由车载控制单元同步触发吊臂上的三轴振动传感器、变幅油缸位移传感器、横移油缸位移传感器及油压传感器进行数据采集，采用基于统一时钟基准的线性插值对齐算法，对不同采样频率的传感数据进行时间戳配准，对非同步采样点按一阶线性插值拟合得到对齐时刻的对应数值，使各通道数据时间偏差控制在10ms以内，获得同步后的振动加速度序列、油缸位移序列与油压序列。

9、步骤二、对同步后的三轴振动加速度信号进行去直流与趋势项去除处理后，采用自适应阈值分层分解算法，将振动信号分解为稳态承载振动分量与瞬时冲击振动分量，分别计算径向振动有效值vr、横向振动峰值ap与振动冲击系数ci，其中振动冲击系数按公式ci=(apeak-vr)/vr计算，apeak为单周期内振动加速度峰值，构建包含vr、ap、ci的三维振动特征向量，用于后续风险评估。

10、步骤三、构建吊机变幅横移作业的安全风险评估模型，以振动特征向量、当前油缸工作油压p、油缸相对行程占比s为输入量，按风险系数公式r=α・vr/vr0+β・ap/ap0+γ・ci/ci0+δ・(p・s)/(p0・s0)计算实时风险系数r，式中vr0、ap0、ci0分别为额定工况下的振动特征基准值，p0为额定工作油压，s0为最大变幅行程，α、β、γ、δ为预设权重系数，根据风险系数r的数值将作业状态划分为平稳级、预警级、危险级三个等级。

11、步骤四、根据实时风险系数r，采用增量式前馈调速算法调节变幅油缸的驱动速度，变幅油缸的目标运行速度v按公式v=v0・(1-k・r)计算，其中v0为额定变幅速度，k为速度调节系数；当作业状态为平稳级时，变幅油缸按额定速度运行；当处于预警级时，随风险系数升高线性降低运行速度，同时限制单次连续运行行程不超过30mm；当处于危险级时，立即切断变幅油缸的前进驱动回路，进入保压锁止状态。

12、步骤五、当横向振动峰值ap超出预警阈值，且单侧导向轮与轨道板的间隙偏差超出预设允许范围时，启动横移油缸的脉冲式纠偏算法，单次纠偏位移量δx按公式δx=kx・(δe+kc・δap)计算，式中δe为当前间隙与标准间隙的偏差值，δap为横向振动峰值与预警阈值的差值，kx为位移纠偏增益，kc为振动耦合增益；每次纠偏后暂停采集振动数据，直至间隙与横向振动均回归允许区间后停止纠偏。

13、步骤六、通过高频振动能量占比算法识别反钩与轨道板底部的碰摩状态，提取1khz以上频段的振动能量与全频段总能量的比值η，当η超过碰摩判定阈值时，判定反钩与轨道板间隙过小存在硬接触风险；此时控制变幅油缸以微速进行姿态微调，按间隙补偿量δh=kh・(η-η0)调整移动座纵向姿态，直至η回归正常区间，保证反钩既保留防脱间隙又避免持续碰摩。

14、步骤七、当作业状态进入危险级后，控制单元锁止变幅油缸与横移油缸并触发报警，同时存储当前时刻的振动特征、油缸参数与风险系数；复位操作时，先执行空载振动自检，采集自检工况下的振动特征向量，计算其与标准平稳工况特征向量的欧氏距离d，当d小于复位判定阈值时，按低速运行、中速运行、额定速度运行的三级顺序逐步解锁油缸驱动权限，每一级运行稳定后再进入下一级，完成复位恢复作业。

15、与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

16、从结构设计来看，通过设计反钩配合两端导向限位组件，从纵向和横向双重限制组件位移，有效避免脱轨倾覆风险，使吊机抗倾翻安全系数≥1.5，满足设计标准；且采用q355b高强度材质及顶部加强筋设计，结构强度与耐磨性能兼顾，适配1850t级吊机的重载工况及20m/s工作风速下的受力要求。

17、从监测方法来看，通过振动分层提取特征并耦合油缸参数构建风险模型，分三级管控作业；预警工况自动降速限行程，危险工况立刻锁止油缸报警；可联动横移脉冲纠偏、纵向微调反钩间隙，提前规避脱轨、碰摩隐患；故障复位前空载自检校验振动特征欧氏距离，分级解锁，杜绝带故障高速作业，兼顾吊装对接精度与重载施工安全。

1.一种桥面吊机变幅、横移装置，其特征在于：所述装置包括一对变幅轨道（1），所述变幅轨道（1）上安装有变幅油缸（2）以及移动座（3），所述变幅油缸（2）的驱动端连接至所述移动座（3），所述移动座（3）的底部有变幅滑板（4），通过所述变幅滑板（4）支撑于变幅轨道（1）上，所述移动座（3）的左右两侧均设置有导向限位组件（5）和反钩（6），所述移动座（3）上设有支座（7）和一对横移油缸（8），所述横移油缸（8）的驱动端连接至支座（7），所述支座（7）的底部还设有横移滑板（9），通过横移滑板（9）用于支撑移动座（3），两个支座（7）顶部设有吊臂（10）。

2.如权利要求1所述的一种桥面吊机变幅、横移装置，其特征在于：所述导向限位组件（5）包括焊接于移动座（3）侧壁的耳座（51），所述耳座（51）的底部通过螺栓锁紧连接有槽型件（52），所述槽型件（52）的内侧设有可转动的导向轮（53），所述变幅轨道（1）的顶部为轨道板（11），所述导向轮（53）位于轨道板（11）的外侧。

3.如权利要求2所述的一种桥面吊机变幅、横移装置，其特征在于：所述反钩（6）包括通过螺栓固定于移动座（3）侧壁的钩板（61），所述钩板（61）底部向内设有钩头（62），所述钩头（62）位于轨道板（11）的两侧底部且保留间隙。

4.如权利要求3所述的一种桥面吊机变幅、横移装置，其特征在于：所述钩板（61）的背面焊接有多个沿其长度方向均匀排布的加强板（63）。

5.如权利要求4所述的一种桥面吊机变幅、横移装置，其特征在于：所述吊臂（10）上还设置有振动传感器，所述振动传感器的监测数据控制变幅油缸（2）和横移油缸（8）。

6.一种桥面吊机变幅、横移的移动监测方法，其特征在于：应用于权利要求5所述装置，所述方法包括下述步骤：

7.根据权利要求6所述的一种桥面吊机变幅、横移的移动监测方法，其特征在于：步骤s1中采用基于统一时钟基准的线性插值对齐算法进行时间戳配准，使各传感通道数据时间偏差控制在10ms以内；步骤s2中采用自适应阈值分层分解算法分离振动分量，其中振动冲击系数满足公式ci=(apeak-vr)/vr，apeak为单周期内振动加速度峰值，vr为径向振动有效值。

8.根据权利要求6所述的桥面吊机变幅、横移的移动监测方法，其特征在于：步骤s3中按风险系数公式r=α・vr/vr0+β・ap/ap0+γ・ci/ci0+δ・(p・s)/(p0・s0)计算实时风险系数r，式中vr0、ap0、ci0为额定工况下的振动特征基准值，p0为额定工作油压，s0为最大变幅行程，α、β、γ、δ为预设权重系数；步骤s4中采用增量式前馈调速算法调节变幅油缸（2）速度，目标运行速度v满足公式v=v0・(1-k・r)，v0为额定变幅速度，k为速度调节系数，预警级工况下单次连续运行行程不超过30mm。

9.根据权利要求6所述的桥面吊机变幅、横移的移动监测方法，其特征在于：步骤s5中启动脉冲式纠偏算法时，单次纠偏位移量δx满足公式δx=kx・(δe+kc・δap)，δe为导向轮（53）与轨道板（11）的间隙和标准值的偏差值，δap为横向振动峰值与预警阈值的差值，kx为位移纠偏增益，kc为振动耦合增益；步骤s6中提取1khz以上频段振动能量与全频段总能量的比值η判定碰摩状态，间隙微调量δh满足公式δh=kh・(η-η0)，kh为间隙补偿系数，η0为基准能量占比阈值。

10.根据权利要求6所述的桥面吊机变幅、横移的移动监测方法，其特征在于：步骤s7中危险工况触发后同步存储振动特征、油缸参数与风险系数数据；复位时先执行空载振动自检，计算自检振动特征向量与标准平稳工况特征向量的欧氏距离d，当d小于复位判定阈值后，按低速、中速、额定速度三级顺序逐步解锁变幅油缸（2）与横移油缸（8）的驱动权限，每一级运行稳定后进入下一级。