郝守慶，王曉璐，楊祥慶

（山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272103）

輪胎攤鋪機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，可快速轉(zhuǎn)場(chǎng)，因此被廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路、高速公路匝道、市政道路、丘陵山區(qū)、園林、居民小區(qū)、人行道及公路養(yǎng)護(hù)工程的瀝青混凝土路面攤鋪和修補(bǔ)［1］［2］。全液壓輪胎攤鋪機(jī)質(zhì)量較大，轉(zhuǎn)場(chǎng)等高速行駛過(guò)程中引起的慣性相應(yīng)較大，同時(shí)整車(chē)振動(dòng)性較大，工況路況不理想等情況，行駛過(guò)程中，踏板很難穩(wěn)定不動(dòng)，勢(shì)必造成整車(chē)行駛的不穩(wěn)定性，顛簸性，有較大沖擊感，及駕駛的不舒適式性。如何提高輪胎攤鋪機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)高速行駛系統(tǒng)的速度控制及行駛的舒適性是該領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

1 全液壓驅(qū)動(dòng)輪胎攤鋪機(jī)行走控制系統(tǒng)

全液壓輪胎式攤鋪機(jī)行駛檔下行駛速度控制方法，提出針對(duì)全液壓輪胎攤鋪機(jī)行駛檔下行駛速度控制采用電子踏板形式控制左右行走泵的排量，從而控制行駛速度的大?。徊⒃跍p速控制中加入了速度柔性控制策略，使得車(chē)輛減速過(guò)程更平緩，減少減速的沖擊感，并達(dá)到安全可靠，操縱簡(jiǎn)單，實(shí)施方便的要求［3］。

全液壓驅(qū)動(dòng)輪胎攤鋪機(jī)行走控制系統(tǒng)包括：

（1）檢測(cè)裝置，用于獲取當(dāng)前左右后輪行走速度信號(hào)及檢測(cè)前輪轉(zhuǎn)向角度大小。

（2）速度加速電子踏板和剎車(chē)電子踏板，用于給定控制器速度控制信號(hào)。

（3）控制器，用于接收當(dāng)前后輪行走速度信號(hào)和速度踏板給定速度控制信號(hào)，并輸出后輪控制信號(hào)至行走泵，從而控制后輪行走速度。

該種全液壓輪胎攤鋪機(jī)的行走系統(tǒng)采用2泵2馬達(dá)形式，即：左行走泵——左馬達(dá)——左驅(qū)動(dòng)輪，右行走泵——右馬達(dá)——右驅(qū)動(dòng)輪。其中速度由泵的排量決定，控制泵即可以控制整車(chē)形式速度。行駛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)不變，電子踏板包含加速腳踏板和剎車(chē)腳踏板，控制器根據(jù)加速腳踏板和剎車(chē)腳踏板的信號(hào)控制行走泵的排量，達(dá)到控制行走速度的要求［4］。

2 行走控制系統(tǒng)具體實(shí)施方式

該全液壓輪胎式攤鋪機(jī)行駛控制系統(tǒng)包括：驅(qū)動(dòng)左驅(qū)動(dòng)輪的左馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)右驅(qū)動(dòng)輪的右馬達(dá)。

左馬達(dá)與左行走泵連通，右馬達(dá)與右行走泵連通；在左行走泵設(shè)置有控制左行走泵排量的左行走電磁閥，在右行走泵上設(shè)置有控制右行走泵排量的右行走電磁閥。左行走電磁閥和右行走電磁閥分別與控制器連接；控制器與剎車(chē)電子腳踏板及加速電子腳踏板連接；控制器還與安裝在左前輪上的轉(zhuǎn) 向角度傳感器連接。該系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 行走控制系統(tǒng)圖

在該控制中，通過(guò)加速腳踏板對(duì)行駛進(jìn)行加速和減速控制，通過(guò)剎車(chē)腳踏板實(shí)現(xiàn)減速和剎車(chē)功能。加速腳踏板和剎車(chē)腳踏板均采用電子腳踏板通過(guò)控制器來(lái)控制行走泵的排量，其信號(hào)送到控制器，控制器根據(jù)該信號(hào)大小及轉(zhuǎn)向角度傳感器的轉(zhuǎn)向信號(hào)，共同計(jì)算出左右后輪的速度控制信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)控制電磁閥的開(kāi)度控制行走泵的排量，從而改變行走速度。

具體控制策略如下并參考圖2、3、4。

（1）該行駛系統(tǒng)控制方式模擬自動(dòng)擋小汽車(chē)行駛方式，當(dāng)加速踏板和剎車(chē)踏板都未踏下時(shí)，整車(chē)按照一個(gè)較低的怠速行駛。

（2）圖2為加速腳踏板和剎車(chē)腳踏板踏板角度變化與輸出信號(hào)曲線，該曲線中，腳踏板的行程角度和輸出信號(hào)成正比關(guān)系。當(dāng)踏下加速踏板時(shí)，踏板的角度和速度成線性關(guān)系，控制器根據(jù)加速踏板信號(hào)控制泵的排量線性增大，用于加速，其過(guò)程為一個(gè)線性增大過(guò)程。

圖2 踏板角度變化與踏板信號(hào)輸出關(guān)系

（3）電子腳踏板信號(hào)送到控制器，控制器根據(jù)該信號(hào)大小及轉(zhuǎn)向角度傳感器的轉(zhuǎn)向信號(hào)共同計(jì)算出左右后輪的速度控制信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)控制電磁閥的開(kāi)度控制行走泵的排量，從而改變行走速度。

（4）圖3為加速踏板踏下與抬起的過(guò)程中速度對(duì)應(yīng)的變化關(guān)系，踏板踏下的角度變化正比例對(duì)應(yīng)于輸出速度大小，踏板踏下的最大角度對(duì)應(yīng)于輸出的最大速度，踏板踏下一定角度時(shí)，速度輸出按照如圖線性變化增大到對(duì)應(yīng)于該角度下的速度值，當(dāng)踏板抬起時(shí)，速度按照如圖曲線形式減小，該曲線坡度更緩一些，有效緩解減速的沖擊感。

圖3 加速踏板加速與減速過(guò)程信號(hào)輸入與速度變化關(guān)系

（5）當(dāng)踏下剎車(chē)踏板時(shí)，踏板角度和速度成線性關(guān)系，控制器根據(jù)剎車(chē)踏板信號(hào)控制整車(chē)速度線性減小。如需緊急減速或者剎車(chē)則踏下剎車(chē)踏板，剎車(chē)踏板速度變化曲線如圖4所示。剎車(chē)踏板踏到底時(shí)，速度輸出為零；松開(kāi)剎車(chē)踏板后，速度線性恢復(fù)到怠速，保證了行車(chē)安全性。

（6）轉(zhuǎn)向模式：當(dāng)全液壓輪胎攤鋪機(jī)在轉(zhuǎn)向時(shí)，采用的是圖5所示的“半八字轉(zhuǎn)向模式”。圖5中以向左轉(zhuǎn)向?yàn)槔f(shuō)明：據(jù)此可以建立數(shù)學(xué)模型，利用左前輪轉(zhuǎn)向傳感器獲取左前輪轉(zhuǎn)向角α，同時(shí)結(jié)合已知的軸距S，利用三角函數(shù)定理，即可方便地求出輪胎攤鋪機(jī)各輪的轉(zhuǎn)向半徑。后輪轉(zhuǎn)向時(shí)的差速比等于左后輪和右后輪的線速度之比，由于兩者角速度相同，因此等于兩者的轉(zhuǎn)向半徑之比［5］。

圖4 剎車(chē)過(guò)程與踏板角度變化關(guān)系

圖5 半八字轉(zhuǎn)向模式

實(shí)際攤鋪機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)行駛時(shí)，加速電子腳踏板或剎車(chē)腳踏板在踏下時(shí)，會(huì)輸入速度控制信號(hào)給控制器，控制器同時(shí)根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角度傳感器角度信號(hào)大小執(zhí)行轉(zhuǎn)向模式，并輸出控制信號(hào)至左右行走電磁閥，據(jù)此調(diào)整后輪驅(qū)動(dòng)中左右行駛馬達(dá)速度大小，從而進(jìn)行完成轉(zhuǎn)向功能。

3 結(jié)束語(yǔ)

該行走控制系統(tǒng)已經(jīng)在山推SRP60T全液壓輪胎攤鋪機(jī)上進(jìn)行了產(chǎn)品驗(yàn)證并使用。SRP60T為4輪全液壓輪胎攤鋪機(jī)，左右后輪獨(dú)立控制，同時(shí)應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的行走控制系統(tǒng)。全液壓輪胎攤鋪機(jī)行駛擋下行駛速度控制采用電子踏板形式控制左右行走泵的排量，從而控制行駛速度的大小，并在減速控制中加入了速度柔性控制策略，使得車(chē)輛減速過(guò)程更平緩，減少減速的沖擊感。根據(jù)該機(jī)型在實(shí)際工地的應(yīng)用情況，認(rèn)為文中提出與設(shè)計(jì)的行走控制系統(tǒng)具有實(shí)際的可行性，并對(duì)輪胎攤鋪機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程中行駛速度的穩(wěn)定性、駕駛員操縱的舒適性等問(wèn)題提出了一種解決方案。由此可見(jiàn)，該控制系統(tǒng)具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果顯而易見(jiàn)。

［1］ 焦生杰，周賢彪. 瀝青混凝土攤鋪機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展與研究現(xiàn)狀［J］. 建筑機(jī)械，2003，（5）：21-22.

［2］ 白志強(qiáng). 輪式攤鋪機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)方案研究［J］. 筑路道路與施工機(jī)械化，2014，31（4）：95-97.

［3］ 郝守慶，王曉璐，等. 一種全液壓輪胎式攤鋪機(jī)行駛控制系統(tǒng)［P］. 中國(guó)：ZL201520170733.X，2015，7.

［4］ 朱濤，周天沛，等. 新型輪胎式攤鋪機(jī)行駛控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］. 價(jià)值工程，2015，（29）：157-158.

［5］ 郝守慶，王曉璐，等. 輪胎攤鋪機(jī)及其行走控制系統(tǒng)［P］. 中國(guó)：ZL201410715573.2，2016，9.