Система автоматической стабилизации пневмоколесной платформы для транспортировки крупногабаритных грузов (стр. 12 из 13)
Проектируемая система автоматической стабилизации предназначена, в частности, для установки на большегрузные транспортные средства, перевозящие крупногабаритные и опасные грузы. Масса, габариты и номенклатура перевозимых грузов очень разнообразны и достигают внушительных величин. В случае возникновения аварийных ситуаций при транспортировке тяжелых и опасных грузов риск нанести существенный ущерб людям, оборудованию и окружающей среде очень велик.
4.3. Постановка задачи
Требуется решить задачу сигнализации возникновения аварийных ситуаций при транспортировке грузов на пневмоколесной платформе.
Необходимо перечислить возможные варианты ситуаций, которые следует считать опасными для людей, груза и оборудования, проанализированы их признаки и методы обнаружения и разработать на основе этих предпосылок алгоритм функционирования системы автоматической стабилизации при возникновении аварийных ситуаций.
4.4. Решение задачи
Рассмотрим типичные ситуации при транспортировке грузов, которые следует считать аварийными.
Смещение центра тяжести груза. Возникает в случае воздействия на плохо закрепленный груз инерционных сил, внушительных ввиду большой массы перевозимого груза. Здесь возможны следующие опасности: разрушение элементов крепления груза, нарушение габаритных параметров транспортного средства и как крайний случай - частичное или полное обособление груза от платформы, сопровождающееся опасным разрушением перевозимого груза.
Крен опасной величины. Может быть отмечен на стадии загрузки пневмоколесной платформы ввиду неправильного расположения груза на платформе. Также подобная ситуация может возникнуть и как следствие смещения центра тяжести груза. Опасности здесь такие же, а риск потерять груз - еще выше.
Следует отметить, что возникновение подобных аварийных ситуаций в движении значительно опаснее, чем при неподвижной платформе. Инерционные силы и моменты, действующие на груз, существенно выше. Предупреждение и отслеживание аварийных ситуаций также сильно зависят от своевременных и корректных действий оператора пневмоколесной платформы.
Разработанную систему автоматической стабилизации необходимо дополнить вспомогательными датчиками, отслеживающими признаки возникновения вышеперечисленных аварийных ситуаций и элементами индикации опасности на пульте управления оператора.
Ключевыми признаками возникновения аварийных ситуаций будем считать следующие:
- Резкое изменение крена платформы в продольной, поперечной или обоих плоскостях одновременно (отслеживается программно на уже имеющейся элементной базе)
- Внезапная неспособность системы автоматической стабилизации выровнять крен платформы (отслеживается программно на уже имеющейся элементной базе)
- Изменение массы груза при движении, что свидетельствует о потери части груза или всего груза по той или иной причине. Для отслеживания данного параметра понадобится дополнить систему датчиком массы перевозимого груза.
Таким образом, будут задействованы уже имеющиеся в системе датчики крена грузовой платформы. Дополнительно в системе будет установлен датчик массы перевозимого груза.
На панели управления оператора в качестве индикации предлагаю продублировать визуальную информацию звуковым предупреждением, иначе говоря, дополнить контрольную лампу зуммером. Это гарантированно привлечет внимание оператора за наименьший промежуток времени. В критической ситуации выигрыш во времени является неоспоримым преимуществом.
Рис. 4.2. Алгоритм функционирования системы автоматической стабилизациипри возникновении аварийной ситуации
Разработанный алгоритм функционирования системы представлен на рис. 4.2.
Система работает следующим образом. На основании информации с датчиков продольного и поперечного крена рассчитывается скорость изменения угла наклона платформы, иными словами, сигналы с датчиков дифференцируются. Результат дифференцирования сравнивается с некоторым предельным значением скорости крена, который следует считать критерием опасности. Если вычисленная величина превышает критерий опасности, на пульт управления оператора выводится сигнал об опасности. В противном случае система переходит к следующему этапу своего функционирования.
На следующем этапе контролируется число попыток стабилизации платформы в горизонтальной плоскости. Многократные безуспешные попытки стабилизировать платформу свидетельствуют о возникновении аварийной ситуации. Если количество попыток превышает критерий опасности, система выводит на пульт оператора сигнал об опасности. В противном случае система переходит к следующему этапу своего функционирования.
В систему вводится информация с датчика массы перевозимого груза. При движении платформы неизбежны флуктуации показаний данного датчика, что обязательно должно учитываться при программной обработке сигнала. Если на основании пришедшей с датчика информации можно сделать вывод о том, что масса груза уменьшилась, на пульт управления оператора выводится сигнал об опасности и система прекращает свое функционирование. В противном случае система возвращается к первому этапу свой работы, и алгоритм повторяется снова.
Получив предупредительный сигнал, оператор пневмоколесной платформы должен приостановить движение платформы или осуществляемую операцию и максимально оперативно принять меры по обеспечению безопасности людей, груза и оборудования.
4.5. Вывод
В данном разделе был рассмотрен комплекс общих конструктивных и эксплуатационных свойств транспортных средств, снижающих вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий, тяжесть их последствий и отрицательное влияние на окружающую среду, а также опасности, возникающие при транспортировке крупногабаритных грузов на пневмоколесной платформе.
Перечислены возможные варианты ситуаций, которые следует считать опасными для людей, груза и оборудования, проанализированы их признаки и методы обнаружения. На основе этих предпосылок был успешно разработан алгоритм функционирования системы автоматической стабилизации, обеспечивающий в большинстве случаев гарантированное распознавание опасных ситуаций и своевременное предупреждение оператора.
Таким образом, разработанная система повышает безопасность эксплуатации пневмоколесных платформ для транспортировки крупногабаритных грузов.
5. Использованная литература
1. Аксенов П.В. Многоосные автомобили. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 280 с.: ил.
2. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие/С.В. Якубовский, Н.А. Барканов, Л.И. Ниссельсон и др.; Под ред. С.В. Якубовского. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 432 с., ил.
3. Вахминцев А.А. Автоматическая стабилизация пневмоколесной платформы для транспортировки крупногабаритных грузов в строительстве. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, МАДИ, 1990.
4. Виглеб Г. Датчики: Пер. с нем. - М.: Мир, 1989. - 196 с., ил.
5. Горбунов В.Л., Панфилов Д.И., Преснухин Д.Л. Справочное пособие по микропроцессорам и микроЭВМ:/Под ред. Л.Н. Преснухина. - М.: Высш. шк., 1988. - 272 с.: ил.
6. Коноплянко В.И., Рыжков С.В., Воробьев Ю.В. Основы управления автомобилем и безопасность движения. - М.: ДОСААФ, 1989. - 224 с.: ил.
7. Микропроцессорные системы автоматического управления/ В.А. Бесекерский, Н.Б. Ефимов, С.И. Зиатдинов и др.; Под общ. ред. В.А. Бесекерского. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. - 365 с.
8. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник. В 2 т. / В.-Б.Б. Абрайтис, Н.Н. Аверьянов, А.И. Белоус и др.; Под ред. В.А. Шахнова. - М.: Радио и связь, 1988.
9. Микросхемы памяти. ЦАП и АЦП: Справочник - 2-е изд., стереотип / О.Н. Лебедев, А-Й.К. Марцинкявичюс, Э.-А.К. Багданскис и др.; - М.: КубК-а, 1996 - 384 с.: ил.
10. Пахтер И.Х., Цейтлин Г.Д. Современные конструкции автопоездов-тяжеловозов. М., НИИНавтопром, 1974.
11. Петленко Б.И., Рожков В.М., Соколов В.Г. системы сбора, преобразования и передачи информации на автотранспорте. Виды информации и датчики на автомобиле: Учебное пособие/ МАДИ - М., 1989. - 86 с.
12. Пиковская А.Я., Рожков В.М., Соколов В.Г. Автомобильные системы сбора, преобразования и передачи информации. Преобразование сигналов автомобильных датчиков: Учебное пособие/ МАДИ-М., 1990. - 88 с.
13. Прокунцев А.Ф., Юмаев Р.М. Преобразование и обработка информации с датчиков физических величин. - М.: Машиностроение, 1992. - 288 с.: ил.
14. Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф. Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224 с.
15. Титов М.А. и др. Изделия электронной техники. Микропроцессоры и однокристальные микроЭВМ: Справочник / М.А. Титов, А.Ю. Веревкин, В.И. Валерьянов; Под ред. А.И. Ладика и А.И. Сташкевича. - М.: Радио и связь, 1994. - 120 с.: ил.
16. Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. - М.: Радио и связь, 1989. - 288 с.: ил.
17. Электронные промышленные устройства: Учеб. для студ. вузов спец. "Пром. электрон."/ В.И. Васильев, Ю.М. Гусев, В.Н. Миронов и др. - М.: Высш. шк., 1988. - 303 с.: ил.
При разработке проекта также были использованы следующие ресурсы всемирной компьютерной сети Интернет:
1. http://avs.endtown.ac.ru/avs/doc/mps/index.html - Кафедра автоматизированных и вычислительных систем Воронежского государственного технического университета
2. http://dimasen.narod.ru - электрооборудование и датчики на автомобилях
3. http://dinistor.webzone.ru - научно-производственная и конструкторская фирма ООО НПКФ "Динистор", изготовитель командоаппаратов
4. http://elga5.narod.ru/index.html - сайт разработчика и изготовителя гидравлических компонентов
5. http://nauka.relis.ru/06/0109/06109066.htm - Как перевозят тяжелые грузы. Журнал "Наука и жизнь"