运梁车的液压顶升控制系统的应用研究

39
2018.05建设机械技术与管理
在我国西部高速铁路的建设中，箱梁从梁场运送到箱梁架设现场，往往要通过隧道，若将箱梁放在移梁小车上通过隧道，此时因箱梁高度较高，箱梁顶面与隧道上拱面干涉，使箱梁无法通过隧道。

因此，设计出适合通过隧道的低位运梁车，在高铁施工中尤为重要。

当前，解决箱梁过隧的方法主要是采用液压顶升系统满足运梁车低位运输箱梁通过隧道，即在未放箱梁前，先通过比例控制阀来将顶升油缸调至较低位置，再把箱梁放于顶升油缸上运送，当箱梁运至工地，实现运梁车与架桥机对接后，上升顶升油缸至一定高度，将移梁小车放于箱梁下适当位置，再下降顶升油缸，将箱梁放于移梁小车上，此后，便可进行移梁和架梁操作。

但是运梁车驮运的箱梁在升降过程中，各个油
缸很难保证不发生倾斜扭曲倾斜的现象，因此，运梁车在施工过程中，需要对顶升油缸进行合理的控制。

1 液压顶升系统的设计
目前，大多液压顶升系统采用较简单四缸四点支撑，用分流阀实现四个油缸的上下升降同步。

此方法的缺点是：箱梁在运送过程中始终为四点支撑，箱梁易发生扭曲，另外，由于受分流阀精度限制，液压顶升油缸在升降过程中同步性能不好，易发生箱梁倾斜，发
生重大安全事故。

本文将介绍一种液压顶升系统，重点解决上述问题。

该系统的原理图如图1、图2、图3所示。

图中，（1）第一顶升油缸；（2）第一平衡阀；（3）第二顶升油缸；（4）第二平衡阀；（5）第一比例换向阀；（6）第一球阀；
（7）第三顶升油缸；（8）第三平衡阀；（9）第二比例换向阀；（10）第二球阀；（11）第三球阀；（12）第四平衡阀；（13）第三比例换向阀；（14）第四顶升油
运梁车的液压顶升控制系统的应用研究
Application of Hydraulic Jacking Control System for Beam Truck
徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 王 伟/WANG Wei 李寒光/LI Hanguang 王苏东/WANG Sudong 陈虹燕/CHEN Hongyan
摘　要：运梁车是运输箱梁的主要设备，在通过隧道中，为避免箱梁顶面与隧道上拱面干涉，需要将运梁车的总体高度降低，介绍了一种液压顶升控制系统，实践证明，该系统用在过隧型运梁车上，满足实际工况，并提高了施工效率和安全性。

关键词：高速铁路 运梁车
液压顶升
控制系统
图1图2图3
缸；（15）第四球阀；（16）第四比例换向阀；（17）顶升油缸活塞；（18）顶升油缸缸底；（19）磁致伸缩位移传感器；（20）检测磁环；（21）控制器；（22）操作手柄；（23）报警器。

该液压顶升系统是这样实现的：第二顶升油缸和第三顶升油缸的有杆腔之间通过液压管和第二球阀相连接，第二顶升油缸和第三顶升油缸的无杆腔之间通过液压管和第一球阀相连接；第二顶升油缸的有杆腔端与第一比例换向阀的一端连接，第二顶升油缸的无杆腔端通过第二平衡阀与第一比例换向阀的另一端连接；第三顶升油缸的有杆腔端与第二比例换向阀的一端连接，第三顶升油缸的无杆腔端通过第三平衡阀与第二比例换向阀的另一端连接；第一顶升油缸和第四顶升油缸的有杆腔之间通过液压管和第四球阀相连接，第一顶升油缸和第四顶升油缸的无杆腔之间通过液压管和第三球阀相连接；第一顶升油缸的有杆腔端与第四比例换向阀的一端连接，第一顶升油缸的无杆腔端通过第一平衡阀与第四比例换向阀的另一端连接；第四顶升油缸的有杆腔端与第三比例换向阀的一端连接，第四顶升油缸的无杆腔端通过第四平衡阀与第三比例换向阀的另一端连接；第一比例换向阀、第二比例换向阀、第三比例换向阀和第四比例换向阀均与控制器的输入端连接，控制器的输出端子连接，控制器的输入端子、输出端子还与操作手柄和报警器连接，顶升油缸内置磁致伸缩位移传感器，用于检测油缸的伸缩长度。

2 控制方法
箱梁在升降过程中，各个油缸很难保证不发生倾斜扭曲倾斜的现象，因此，首先调整液压系统，即关闭第一球阀、第二球阀，打开第三球阀、第四球阀，这样，箱梁在运送过程中，四个顶升油缸对其形成了四点作用，三点支撑。

在控制过程中，需要对各顶升油缸的升降进行合理的控制，以保证其同步性，从而避免因各顶升油缸升降不同步，使得箱梁倾斜，从运梁车上滑落、倾翻。

在工程领域中，通常利用闭环控制来控制连续变化的模拟量，而无论是使用模拟控制器的模拟控制系统，还是使用计算机的数字控制系统，PID 控制都得到了广泛的应用。

利用积分控制可以消除系统的静差，微分控制可以改善系统的动态响应速度，比例、积分、微分控制三者有效地结合就可以满足不同的控制要求。

依3 结论
该液压顶升控制系统使得运梁车承载的箱梁上下平稳升降，不会发生倾斜，箱梁在升降和运送过程中也不会发生扭曲而损坏箱梁。

从而降低箱梁的整体运输高度，使运梁车运送箱梁通过隧道。

用位移传感器实时监测油缸的位移，并将其数值传至控制器，由控制器自动调节四个油缸的升降速度，从根本上保证箱梁在升降过程中不受扭曲，不发生倾斜。

经实践证明，如兰新线和哈牡线高速铁路施工重中，该液压顶升控制系统用在过隧型运梁车上，满足实际工况，并提高了施工效率和安全性，得到用户的充分肯定。

收稿日期：2017-11-18
通讯地址：江苏省徐州经济开发区广德路99号(221116)
据被控对象的具体情况，还可以灵活合理的采用各种PID 的改进型控制。

本文提供一种运梁车的顶升系统同步控制方法，满足油缸控制的稳定、准确和高效，克服了液压系统的滞后性，从而保证箱梁在运送及升降过程中不发生扭曲倾斜的现象。

顶升同步控制系统，由一个控制器为控制核心如图3所示，执行元件包括控制手柄、多路阀和液压顶升油缸，还包括磁致伸缩位移传感器和报警器等，控制手柄给出升降指令分别到第一比例换向阀、第二比例换向阀、第三比例换向阀、第四比例换向阀，四个比例换向阀得电后产生换向，分别控制第一顶升油缸、第二顶升油缸、第三顶升油缸、第四顶升油缸的升降，四个顶升油缸上分别安装的磁致伸缩位移传感器实时监控每个油缸的升降高度。

在箱梁升降过程中，磁致伸缩位移传感器实作为闭环负反馈信号输入到控制器，采用PID 算法得出控制信号，再经过 D/A 转换成模拟量，输出给比例控制阀，自动调整油缸升降速度，实现力和位移的控制、位移误差的控制、行程的控制，最终自动实现位移同步，满足油缸控制的稳定、准确和高效，克服了液压系统的滞后性，从而保证箱梁在运送及升降过程中不发生扭曲、倾斜的现象。

控制系统框图如图4所示。

图4
给定值伸缩长度
顶升油缸
比例阀
D/A转换
PID控制器
磁致伸缩位移传感器
402018.05
CMTM。