叉車主動安全技術現況研究

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摘要：叉車主動安全技術主要用于叉車工作過程中的狀態控制，增加叉車的安全系數，避免叉車因不安全的駕駛方式導致叉車運行出現事故。介紹目前已經應用的叉車主動安全技術現狀并總結相關技術的屬性，同時解析相關主動安全技術。

關鍵詞：叉車；主動；安全技術

1叉車主動安全技術現狀

世界各地區對于叉車的安全要求都有明確的標準化約束，其中國際標準有ISO3691-1《工業車輛安全條件及檢驗》，國內標準有GB10827.1《工業車輛安全要求和驗證》。叉車的安全影響因素分為人、作業環境、叉車本身三方因素。叉車安全技術的目標是減少人為及環境影響因素，提升叉車設備自身的安全事故防控能力。叉車的安全技術又分為主動安全技術與被動安全技術，被動安全主要應用于事故發生后減小事故后果的安全對策，主動安全則為預防事故發生的安全對策。由于叉車自身結構剛度較大，所以主動安全的技術更加受到消費者的青睞，而有些主動安全技術也被寫入了叉車的安全標準，例如國內標準GB10827.1增加了操作者存在感應技術的設備要求，需要駕駛人員處于正確駕駛位置才能操作叉車的行走及工作裝置。叉車主動安全技術主要集中于叉車行走及工作裝置操作控制的安全性，即利用傳感器收集車輛運轉狀態信息，通過控制器集成信息并判斷，從而智能控制車輛操作，保證駕駛者的安全。例如，豐田叉車推出了主動穩定系統技術SAS(SystemofActiveStability)，科朗叉車推出了Access123綜合控制系統和Intrinsicstabilitysystem內置安全穩定系統。而國內的主要叉車生產廠家也逐漸推出了一些主動安全系統技術，例如轉彎自動減速技術，高貨位門架前傾角度控制技術，車速與方向盤扭矩關聯系統，門架起升高度負載與行走速度關聯技術等。由于叉車行走的速度都不是很高，這些主動安全技術從本質上來說，多數是用于提升叉車運行時的四項穩定性，即滿載縱向堆垛穩定性、滿載縱向運行穩定性、滿載橫向堆垛穩定性，空載橫向運行穩定性，進而減少車輛側翻事故。

2叉車主動安全技術的分類

叉車主動安全技術主要是結合叉車作業工況，利用傳感器收集車輛作業狀態，進而主動調整叉車執行動作參數的技術。根據叉車作業工況可分為驅動型、工作裝置型以及融合型控制。

3驅動型主動安全技術

叉車驅動型主動安全技術主要應用于叉車的行走過程控制，目前市場上常見的此類叉車控制有轉彎自動降速系統、車速與方向盤轉向扭矩關聯系統、同步轉向系統、車體轉向鎖定油缸等技術。

3.1轉彎自動降速系統

由于叉車采用后輪轉向，轉彎半徑小，作業通道窄的特點，所以轉彎時，車輛慣性力相對較大。轉彎自動降速系統可以在叉車高速行駛進行轉向時，強制降低轉彎時叉車速度，減小叉車轉向時的慣性離心力，避免車輛出現側翻事故。其技術實現主要是利用電位器檢測后輪轉角，編碼器檢測車輪轉速，控制器通過收集這些信息并結合叉車質心計算出安全的叉車行駛速度值，按照速度控制值來控制電機或者發動機轉速，進而實現轉彎降速，達到轉彎安全的控制的目的。

3.2車速與方向盤轉向扭矩關聯系統

該系統同樣是用于叉車時的轉彎控制，不同是該項技術目前只應用于電子輔助轉向的三支點叉車。這項技術通過編碼器收集車速信息反饋給控制器，控制器將車速對應的方向盤操作轉為阻力，通過改變車輛轉向裝置觸覺反饋裝置（TFD）的電流，來實現方向盤扭矩變化，進而實現車速快轉向扭矩大、車速慢轉向扭矩小的控制。

3.3同步轉向系統

同步轉向系統是叉車轉向的輔助系統，主要應用于全液壓轉向系統。傳統的全液壓轉向系統，由于全液壓轉向器在工作過程中普遍存在內部泄漏問題，導致方向盤的轉動角度和車輪的轉動角度無法實現線性對應。同步轉向系統就是為了解決這一問題而做出的技術創新。同步轉向系統的控制器通過安裝的在方向盤下的多圈轉角電位器，收集方向盤轉角信息，通過安裝在轉向橋上的轉角電位器收集轉向輪轉角信息，并將兩者實際轉角差異信息與控制器內部存儲設定信息進行比對。如存在差異，控制器發出控制信息作用于安裝在全液壓轉向器上的補油電磁閥，補充全液壓轉向器的有也泄漏，進而保持方向盤的轉動角度和車輪的轉動角度線性對應關系，降低駕駛者的操作難度。如圖1所示。

3.4車體轉向鎖定液壓缸技術

車體轉向鎖定液壓缸技術通過液壓缸連接叉車的車體和轉向橋，其安裝形式如圖2所示。在叉車進行高速轉向操作時，切斷鎖定液壓缸的油路，實現車體和轉向橋的剛性連接，減小車輛重心外移，進而減小車輛因轉彎時的慣性力而側翻的風險。該項技術通過控制器收集安裝于車體的加速度傳感器，收集車輛橫向加速度以及后輪轉角電位器的轉向輪角度來綜合判斷，由控制器比較實際值與理論值的大小，進而決定是否控制電磁閥切斷鎖定液壓缸油路，將車架與轉向橋形成剛體連接。車體轉向鎖定液壓缸液壓安裝如圖2所示。

4工作裝置型主動安全技術

叉車工作裝置型主動安全技術主要應用于叉車的起重系統動作控制，多應用于堆垛工況。控制器通過對叉車工作裝置自身工作狀態的檢測，主動預防危險堆垛工況，增加叉車堆垛作業的安全性。普通叉車的工作裝置主要包含起升及傾斜兩個動作，而工作裝置型主動安全技術也主要應用于這兩個動作的智能控制。目前市場上常見的此類技術有工作裝置傾斜速度及傾角度控制、液壓缸末端緩沖技術等。工作裝置傾斜速度及角度控制其功能，主要是通過檢測工作裝置起升高度、帶負載狀態，控制器通過控制叉車的液壓系統，實現叉車工作裝置的低起升傾斜角速度快、高起升傾斜角速度慢（高起升高負載時前傾角度小，低起升低負載時前傾角度大），從而提高叉車堆垛的安全性。液壓缸末端緩沖技術主要是通過傳感器檢測液壓缸的行程，在液壓缸行程接近末端時，提前控制液壓系統減少油量供給，進而實現液壓缸末端減速，減小液壓缸末端沖擊的效果，進而減少叉車晃動，提升車輛安全性。其主要組成如圖3所示。

5融合型主動安全技術

叉車融合型主動安全技術是將叉車行蹤驅動與工作裝置狀態進行信息集成后進行的綜合性控制。叉車在滿載狀態下，門架舉升較高且伴有前傾，此時車輛若以較快速度行走，車輛就容易發生傾翻事故，所以在叉車的司機手冊中都會提及“行走時，門架需下落后傾到位”的警示。但是現實生產中許多叉車司機還是會追求操作效率，無視操作警示，導致安全生產事故時有發生。融合型主動安全技術是將叉車行走、起升、傾斜功能進行聯動，建立聯動控制邏輯關系表，進而避免因不規范駕駛叉車而產生的不安全狀態，強制駕駛者修正駕駛習慣。

6結語

叉車主動安全技術結合傳感器技術、智能控制技術、液壓技術為以一體，用于改變叉車行走、堆垛時的速度、車體剛性、操作力等性能參數實現叉車主動的安全防控，減少叉車運行過程中的側翻風險，提高了車輛的駕駛安全性。隨著科技的進一步發展，AGV搬運設備也逐漸流行，其中的安全技術也大多采用了主動安全控制方案，所以主動安全技術的研發正處于爬坡階段，將是各叉車及AGV廠家不斷探索研發的技術新區域。

作者：徐家祥 單位：安徽合力股份有限公司