采用线控转向系统提高叉车工作效率及安全性

来源:用户上传      作者: Ｐｅｔｅｒ　Ｔａｕｂｅ

　　一般来说，采用液压转向系统的传统叉车需要使用泵和软管，通过液体将液压输送到用于控制车辆转向的电机。这种方法通常会产生大量损耗，例如，在不使用转向系统时，仍需要提供使液压泵运转的能量。常规的液压转向系统还需要将软管经转向管柱布置到车轮，以输送液压用液体。软管占据了很大空间，也增加了成本，并降低了设计的灵活性。此外，传统液压转向系统的局限性还体现在，为改善和提高转向系统的安全性和工作效率而进行的设计比较困难，并且费用较高(如稳定性控制)。
　　为了解决这些问题，许多叉车设计人员正在考虑将他们的新型叉车转换为线控转向系统，有些设计人员已经开始进行这种转换了。
　　
　　线控转向系统的特点
　　
　　线控转向系统由一个执行器和一个驱动器组成，使用电子控制系统，增加了如有线制导和稳定性等可提高叉车安全性和工作效率的特性，因此，线控转向系统对于应用在狭小空间内进行复杂货物搬运的仓储叉车提供了特殊优势。由于只有在转向系统工作时才使用电能，因此线控转向系统消耗的功率比较低；而取消了软管，使线控转向系统降低了重量、节省了空间，也降低了成本，同时设计灵活性得到显著改进。以电子方式替代液压方式，当叉车要向相反方向移动时，可以使转向盘反向动作变得更加容易；增加了电子稳定控制，确保叉车在转弯时不会过快。在转向系统发生故障的情况下，安全控制系统就会自动将车辆停止。
　　线控转向系统通常通过工业标准CANOpen数据通讯协议进行通讯。通过该协议，可将牵引驱动器、线控制动(brake-by-wire)、线控换挡(shift-by-wire)、线控节气门(throttle-by-wire)等各种车辆系统轻松集成，实现完美的协同工作，并通过共同控制线运行，从而降低了车辆布线成本和组装成本。控制器和无刷电机通常是集成在一起的，这样转向系统占用的空间也大大缩小了。
　　在叉车市场上，向线控转向系统的过渡是与从直流(DC)电机向永磁(PMAC)电机的转变同时发生的。PMAC电机的优点是，可达到相同尺寸直流电机所达不到的较高转矩，响应更加快速，效率更高，从而可实现较长的运转时间或使用较小的电池，并不需实时维护。PMAc电机的效率为85％，而直流电机的效率只有65％。因此，典型的线控转向系统功耗仅为450W，而典型的液压转向系统功耗高达1.2 kw。这样，线控转向叉车可将叉车电池的使用寿命提高3％～5％。
　　线控转向系统可用于所有主要叉车类型。目前已开发了用于载重1～5.5吨、功率超过5KW的平衡重式叉车的解决方案。
　　
　　软件提供的竞争优势
　　
　　线控转向系统的一个突出优点是能够通过软件编程来提供特殊功能，从而提高叉车的生产效率和安全性。例如，线控转向系统可与用于叉车安全操作的有线制导系统集成在一起，同时将一条导线嵌入到地面内，并通上音频电流以产生一个磁场，叉车上的有线制导系统能够检测到该磁场，并与线控转向系统连接，控制叉车按照通道的中心线直线行驶，这样，叉车可以在仓库通道只是稍稍大于叉车宽度的仓库中进行搬运操作，节省了空间。
　　由于线控转向系统不需要驾驶员传送机械力，因此可以设计出能够大大提高人机工程学性能、提高驾驶员工作效率的新转向方法。一个有趣的例子是无限制的360°转向，即司机可以简单地通过改变转向盘的方向，实现连续反向移动。这种特性可显著提高操作空间受限制的仓库内的工作效率。而在一般情况下，驾驶员每次在装载货物时，必须先将转向盘向左转动90°，然后再向右转动90°。通过360°转向特性，装载一次货物可实现较少的转弯，因此每小时可处理数量更多的托盘货物。
　　要将这种特性集成到液压转向系统中，成本十分昂贵，并且设计极为复杂，而通过可进行软件编程的线控驾驶系统就能很容易地实现，并且只需按下一个按钮即可接通或关闭。
　　通过线控转向系统，还可以对其他独特功能进行编程。例如，采用常规180°转向的叉车可在叉车被反向操纵时改变车轮方向。这意味着当叉车前行或后退时能够向正被转向的方向移动。
　　
　　根据速度改变转向灵敏度
　　
　　使用线控转向系统，能够根据车辆速度或其他条件来改变转向盘的灵敏度。通常，对转向系统进行编程时，要使车辆缓慢移动时具有较高转向灵敏度，而车辆速度增加时，灵敏度需大大下降。这样就可以通过让驾驶员在车辆慢速移动时使车轮快速转动起来而提高工作效率，而当车辆移动很快时将转向传动比减小。
　　值得注意的是，线控驾驶系统本身并不提供触觉反馈，因此一些叉车厂商使用了可控制人工力反馈装置来产生转矩反馈。人工力反馈常常模仿正被取代的常规系统的感觉。控制器通过一种触觉反馈算法进行编程，该算法通过转向盘转动速度、加速度、转向盘位置、转向后位置、车辆速度或其他参数及其组合的函数对驾驶进行转矩反馈调制。更详细的信息可通过一个人工力反馈装置而不是常规液压转向系统提供给驾驶员。例如，车辆转向时发生脉动可能表示一个车辆故障；而另一方面，对于某些车辆如低速使用的拣选车，一个简单的摩擦装置就足够了。
　　
　　线控转向系统的应用实例
　　
　　海斯特(Hyster)R30XM2使用了线控转向系统，为用户提供了独特功能。通过线控转向，驾驶员可通过很小的腕部移动使车辆转向，并可以舒适地在叉铲或车架方向上驾驶叉车，从而降低了工作强度。一个可选的有线制导系统可与线控转向系统集成在一起。采用线控转向系统后，无需再提供很长的液压软管，而这种液压软管是使用液压转向方法使液压系统沿驾驶员平台上下移动时所必需的。
　　皇冠(Crown)ESR4500是另一个使用线控转向以保持竞争优势的实例。这种叉车可提供360°转向，驾驶员只需将车轮转向相反方向就能够将叉车移动方向掉转。通过该系统，驾驶员可以选择180°或360°旋转以便与驾驶条件、经验级别和个人偏好相符合。转向灵敏度随行进速度成正比降低，从而降低持续校正的需要。改进的结果是，与同级别的叉车相比，ESR4500每小时搬运的托盘数量增加了18％，而能量消耗降低了13％。
　　总体来看，线控转向系统可以降低能耗，减少部件和组装成本，更重要的是，通过软件编程来提供特殊功能，可以提高工作效率和安全性。这就是为何最具革新能力和技术最先进的叉车厂商正在迅速将这种技术集成到他们的新车型设计中的重要原因。

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