当前,针对各类重型自卸车货箱举升状态下行车、拉断架空管道及电缆等事故,社会上开发了许多安全防控系统———有的是在货箱举升状态下发出报警,警示驾驶人员;有的是货箱处于举升时,自动产生制动,抱死制动,都在一定程度上避免了此类事故的发生。本文通过理论分析、实车测试,对比此类装置系统的优劣,不断试验,不断改进,自主研发出功能完善的 “举升报警联锁制动系统”。
此系统实用性强、可靠性高、操作简便、不改变驾驶员原有的操作习惯,在实现短距离范围内边走车边卸货的同时,达到举升报警、联锁制动的目的,从而更加有效地杜绝事故,也避免了技改后二次隐患的产生。
目前自卸车厂家在货箱举升控制系统和车辆制动系统的设计上是互相独立的,驾驶员如果按照操作标准严格操作,即等待货箱完全落回到副车架后行驶,便不会出现货箱拉断架空管道、电缆等恶性事故。但是,一方面由于日常工作中人为因素的影响,比如驾驶员忘记关闭取力开关、举升操纵阀,使取力装置运行,举升状态未改变;另一方面车辆本身举升取力系统老化或出现故障,机构不分离,均可导致车辆在货箱处于举升状态下行驶,拉断管道、电缆的恶性事故屡禁不止。本设计正是基于这个安全盲区进行的改良,在举升控制系统和制动气路间建立联锁控制装置,使自卸车工作时做到本质化安全。
本设计一方面使车辆的举升状态控制在制动状态,杜绝在货箱举升状态时行驶而引发事故,实现本质化安全;另一方面在卸车过程中,实现驾驶员手动操作联锁装置,使车辆在货箱举升的状态下能够实现短距离移动,方便卸车。
1 最初的设计方案
在四回路保护阀与手制动操纵阀之间加装一个二位三通常开式电磁阀。行车状态下 (图1),由于箱底下压,使得行程开关常闭触点断开,由蓄电池、熔断丝过来的电流无法流经常闭按钮和举升报警器,电磁阀线圈处于无电状态。此时,电磁阀柱塞在弹簧的作用下,保持手制动控制气路通气,使手制动继动阀的主气路处于接通状态,不产生手制动力。
当大货箱升起时 (图2),行程开关常闭触点闭合,举升报警器工作,发出提示音。同时,电流流经常闭按钮,接通二位三通电磁阀内的电磁线圈,并产生电磁场,在磁场力的作用下,推动柱塞下移,切断控制气源,手制动继动阀断气,制动后分泵手制动分室内高压气体消失,在自身弹簧力的作用下进入制动状态。
当大货箱升起卸货时,需要车辆短暂滑行,此时,驾驶员按下常闭按钮,二位三通电磁阀线圈随之断电,柱塞上移,从而接通控制气源,手制动继动阀动作,高压气体通向手制动分室,手制动的制动状态消失,车辆可以移动。若车辆无需继续滑行,驾驶员松开按钮,则车辆恢复制动状态。
卸货完毕,驾驶员操纵举升系统,大货箱落下,行程开关柱塞下压,常闭触点断开,举升报警器、二位三通电磁阀无电流通过,提示音消失,电磁线圈磁场消失,控制气源接通,高压气体通向手制动分室,制动状态消失,车辆进入正常行驶状态。
2 改进的设计方案
最初的设计方案在装车测试、推广运行后,较为有效地保证了行车、卸车安全,未出现过一起因货箱自举导致的隐患事故,并于2012年获得专利,专利号为ZL201120359826.9。但在使用中发现依旧存在以下的不足和弊端。
采用箱底下压机械接触式开关作为输入信号,结构繁琐,此开关主要由自制的钢筒、阀杆、弹簧和一个行程开关组成。同时,行程开关密封性差,在特殊作业环境中易受腐蚀,可靠性不强。
最初系统中,电路里的常闭开关按钮,用于在卸车举升过程中解除手制动联动保护,实现边走边卸。但在实际使用中发现,影响了驾驶人员正常的操作习惯,特别是在场地条件较差的情况下,需要探出头观察举升状态,防止车辆卸货侧翻,这样长按按钮无疑加大了操作难度,埋下了安全隐患,有个别驾驶员干脆用大头针或曲别针将按钮按下卡死,致使整个举升联动保护系统失效。而这种违规做法很隐蔽,很难被发现,即使组织专项检查,也很难抓住现行,查处难度大,成为阻碍举升抱制动系统正常运行的一大弊病。
针对系统中存在的不足,又改进了设计,形成了现在实用性强、可靠性高、操作简便的举升报警联锁制动系统。具体改进如下。
2.1传感部分
去掉钢筒、行程开关等组成的机械接触式开关,用一个NPN常闭金属接近开关和一个普通继电器组成的非接触式传感器代替。接近开关主要是利用金属物体在接近感应头时,使物体内部产生涡流,涡流反作用于接近开关,使接近开关内部电路参数发生变化,识别出有无金属物体是否在其附近,进而控制开关的通或断。可将其安装在驾驶室与货箱之间的副车架上 (图3)。对于侧翻式自卸车,可在车箱侧面下部安装一只接近开关。
2.2控制部分
控制部分有2种设计可备选用。
一种设计是危险报警开关控制的非接触式举升报警联锁制动系统 (由于安装车型受限,主要应用于HOWO车,所以这里不做详细介绍)。此设计去掉了常闭开关按钮,用一个带常闭触点的普通继电器代替,此继电器的控制线圈由危险报警 (四闪)开关处搭铁。需要走车卸货时,只需打开四闪,即能实现边走边卸货。且打开四闪开关,车辆本身就有 “哒哒” 的警示音,使举升作业变得更加安全、简便。