本發明涉及一種高空作業車及控制方法，具體是一種具有自穩定系統的高空作業車及其自穩定控制方法，屬于高空作業車技術領域。

背景技術：

高空作業車是運送工作人員和使用器材至高空對位于高空的設備進行安裝、維護、清洗的專用特種車輛，與搭腳手架、梯子等傳統的作業方式相比具有作業性能好、作業效率高、作業安全等優點，目前廣泛應用于電力、交通、石化、通信、園林等基礎設施行業。

目前國內的高空作業車在作業穩定性方面主要是通過車身自重對支腿形成的反力矩來平衡作業平臺產生的力矩來實現其作業的穩定，但隨著行業中大高度、大跨距設備設施的不斷增加，要求高空作業車的作業高度和幅度也不斷增加，進而造成高空作業車的支腿跨距也越來越大，但較大的支腿跨距不僅需要占用較大的作業場地空間，而且較大的支腿跨距還容易造成車架變形、進而影響作業安全性。

現有的高空作業車為了適應不同的作業環境，通常將水平支腿的跨距進行分級管理，通常分為水平支腿的全伸出、半伸出和不伸出三種作業工況，三種作業工況對應產生三種不同的作業性能曲線，這往往是犧牲作業高度和作業幅度得到適應的作業環境，以18米高空作業車為例，水平支腿完全伸出狀態下最大作業幅度是12米、最大作業高度是18米，在作業幅度是9米時作業高度為12.5米，在作業幅度是6米時作業高度為16米；水平支腿半伸出狀態下的最大作業幅度是9米，此時的作業高度僅為6米；水平支腿不伸出狀態下的最大作業幅度6米，此時的作業高度也只有6米，且只能在后方區域工作，當高空作業車需要在狹窄路面或空間較狹小的場地進行高空作業時，往往水平支腿半伸出和不伸出狀況下對應的作業高度和幅度不能滿足使用要求，只能借助登高梯或其它設備來完成高空作業，這嚴重違反了高空作業安全操作規程，作業極不安全，具有很高的安全隱患，嚴重時會出現人身傷亡事故。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供一種具有自穩定系統的高空作業車及其自穩定控制方法，通過控制自穩定系統能夠實現在不同的水平支腿跨距下得到水平支腿完全伸出狀態下的最大作業高度和作業幅度，特別適用于狹窄路面或空間較狹小的場地進行高空作業。

為實現上述目的，本具有自穩定系統的高空作業車包括車體總成、臂架支撐、臂架總成、液壓支腿和自穩定控制系統；

所述的車體總成包括駕駛室、底盤、副車架和行走裝置，副車架固定連接在底盤上；

所述的臂架支撐底端通過臂架支撐回轉機構與副車架連接，臂架支撐回轉機構包括回轉支承和回轉驅動；

所述的臂架總成鉸接安裝在臂架支撐上，包括基礎臂、臂架變幅油缸和工作平臺，臂架變幅油缸一端鉸接安裝在臂架支撐上、另一端鉸接安裝在臂架總成的基礎臂上，臂架變幅油缸通過控制閥組與車載液壓系統連接；

所述的液壓支腿設置為四件，四件液壓支腿中心對稱設置在底盤或副車架上，液壓支腿包括水平變距液壓缸和豎直加載液壓缸，水平變距液壓缸和豎直加載液壓缸通過控制閥組與車載液壓系統連接；

所述的自穩定控制系統包括平衡配重裝置、控制盒、液壓支腿水平變距位移傳感器、臂架變幅角度傳感器和臂架變幅油缸壓力傳感器；

平衡配重裝置包括平衡配重、滑移導向機構和平衡配重推拉液壓缸；平衡配重通過滑移導向機構與臂架支撐連接，且平衡配重和滑移導向機構相對于臂架總成位于臂架總成的正后方；平衡配重推拉液壓缸一端與平衡配重鉸接連接、另一端與臂架支撐鉸接連接，且平衡配重推拉液壓缸的伸縮方向與滑移導向機構的滑移方向一致，平衡配重推拉液壓缸通過控制閥組與車載液壓系統連接；

液壓支腿水平變距位移傳感器設置在液壓支腿上，臂架變幅角度傳感器設置在臂架總成與臂架支撐的鉸接連接位置，臂架變幅油缸壓力傳感器設置在臂架變幅油缸上；

控制盒包括控制器、信號處理模塊、控制模塊，液壓支腿水平變距反饋回路、臂架變幅角度反饋回路、臂架變幅油缸壓力反饋回路、平衡配重控制回路、數值比較回路；控制器分別與信號處理模塊和控制模塊電連接；信號處理模塊分別與液壓支腿水平變距位移傳感器、臂架變幅角度傳感器和臂架變幅油缸壓力傳感器電連接；控制模塊與平衡配重推拉液壓缸的控制閥組電連接。

作為本發明的優選方案，所述的平衡配重裝置的滑移導向機構是套筒結構的導向平移機構，包括滑移伸縮臂和固定臂，固定臂一端配合套接安裝在滑移伸縮臂的一端上、另一端固定連接在臂架支撐上，滑移伸縮臂的另一端固定連接在平衡配重上。

作為本發明的進一步改進方案，所述的滑移伸縮臂和固定臂在平衡配重的寬度方向上至少左右平行對稱設置為兩套。

作為本發明的進一步改進方案，所述的平衡配重裝置的滑移導向機構水平設置。

作為本發明的進一步改進方案，所述的液壓支腿的豎直加載液壓缸上設有豎直加載液壓缸壓力傳感器，豎直加載液壓缸壓力傳感器與平衡配重裝置的信號處理模塊電連接。

一種具有自穩定系統的高空作業車的自穩定控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.液壓支腿水平變距位移數據采集：將本具有自穩定系統的高空作業車定位于工作地點后根據場地需要通過車載液壓系統直接控制液壓支腿的豎直加載液壓缸伸出使液壓支腿穩固支撐于地面上、或先控制液壓支腿的水平變距液壓缸使液壓支腿水平伸出至場地允許的伸出長度后再控制液壓支腿的豎直加載液壓缸伸出使液壓支腿穩固支撐于地面上，液壓支腿動作的過程中液壓支腿水平變距位移傳感器反饋液壓支腿水平位移信息至平衡配重裝置的信號處理模塊；

b.臂架變幅角度數據采集：臂架總成通過臂架變幅油缸伸出變幅，臂架總成變幅過程中臂架變幅角度傳感器反饋臂架總成的變幅角度信息至平衡配重裝置的信號處理模塊；

c.臂架變幅油缸的承載壓力數據采集：臂架總成變幅后根據需要繼續伸出或展開使工作平臺上升至工作高度、并根據需要控制臂架支撐回轉驅動使臂架支撐帶動臂架總成水平回轉至工作位置，臂架總成變幅展開的過程中臂架變幅油缸壓力傳感器反饋臂架變幅油缸的承載壓力信息至平衡配重裝置的信號處理模塊；

d.數據處理：信號處理模塊即將液壓支腿水平位移信息、臂架總成的變幅角度信息和臂架變幅油缸的承載壓力信息這三個數值信息根據設定程序分析和計算出需要平衡配重提供的反力矩后將此數據與程序設定的穩定力矩進行比較、并選擇更接近此反力矩數值的穩定力矩數值實時輸出反饋給控制器；

e.平衡作業平臺產生的傾翻力矩：控制器根據信號處理模塊輸出的數據計算出平衡配重推拉液壓缸的伸縮量，并實時發出控制指令使控制模塊控制平衡配重推拉液壓缸的控制閥組動作使平衡配重推拉液壓缸根據伸縮量數值進行實時伸縮，平衡配重推拉液壓缸帶動平衡配重伸出或縮入實現改變平衡配重的重心位置使其產生穩定力矩以平衡作業平臺產生的傾翻力矩。

與現有技術相比，本具有自穩定系統的高空作業車的自穩定控制系統由于包括平衡配重裝置、控制盒、液壓支腿水平變距位移傳感器、臂架變幅角度傳感器和臂架變幅油缸壓力傳感器，平衡配重裝置包括平衡配重、滑移導向機構和平衡配重推拉液壓缸，因此工作狀態時，液壓支腿水平變距位移傳感器首先反饋液壓支腿水平位移信息至平衡配重裝置的信號處理模塊，然后臂架變幅角度傳感器和臂架變幅油缸壓力傳感器反饋臂架總成的變幅角度信息和臂架變幅油缸的承載壓力信息至平衡配重裝置的信號處理模塊，信號處理模塊再將此三個數據信息根據設定程序分析和計算出需要平衡配重提供的反力矩后將此數據與程序設定的穩定力矩進行比較、并選擇輸出更接近此反力矩數值的穩定力矩數值實時反饋給控制器，控制器根據信號處理模塊輸出的數據計算出平衡配重推拉液壓缸的伸縮量并實時發出控制指令使控制模塊控制平衡配重推拉液壓缸的控制閥組動作使平衡配重推拉液壓缸帶動平衡配重伸出或縮入以改變平衡配重的重心位置、并使其產生穩定力矩以平衡作業平臺產生的傾翻力矩，從而實現在較大作業高度和作業幅度的工況下使作業車始終在安全工況下工作的自動穩定；平衡配重裝置的設置可提高高空作業車的整體作業性能，實現相同的作業高度和作業幅度的情況下縮小液壓支腿的跨距、相同的液壓支腿跨距的情況下增大作業高度和作業幅度，本具有自穩定系統的高空作業車通過合理設置平衡配重的伸縮長度可以實現在不同的水平支腿跨距下得到水平支腿完全伸出狀態下的最大作業高度和作業幅度，特別適用于狹窄路面或空間較狹小的場地進行高空作業。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是圖1的A向視圖。

圖中：1、車體總成，2、臂架支撐，3、液壓支腿，4、平衡配重裝置，41、平衡配重，42、滑移伸縮臂，43、固定臂，44、平衡配重推拉液壓缸。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

如圖1所示，本具有自穩定系統的高空作業車包括車體總成1、臂架支撐2、臂架總成、液壓支腿3和自穩定控制系統。

所述的車體總成1包括駕駛室、底盤、副車架和行走裝置，副車架固定連接在底盤上。

所述的臂架支撐2底端通過臂架支撐回轉機構與副車架連接，臂架支撐回轉機構包括回轉支承和回轉驅動，回轉驅動可以驅動臂架支撐2沿回轉支承的回轉中心軸向360°旋轉。

所述的臂架總成鉸接安裝在臂架支撐2上，包括基礎臂、臂架變幅油缸21和工作平臺，臂架變幅油缸21一端鉸接安裝在臂架支撐2上、另一端鉸接安裝在臂架總成的基礎臂上，臂架變幅油缸21通過控制閥組與車載液壓系統連接。

所述的液壓支腿3設置為四件，四件液壓支腿3中心對稱設置在底盤或副車架上，液壓支腿3包括水平變距液壓缸和豎直加載液壓缸，水平變距液壓缸和豎直加載液壓缸通過控制閥組與車載液壓系統連接。

所述的自穩定控制系統包括平衡配重裝置4、控制盒、液壓支腿水平變距位移傳感器、臂架變幅角度傳感器和臂架變幅油缸壓力傳感器。

如圖2所示，平衡配重裝置4包括平衡配重41、滑移導向機構和平衡配重推拉液壓缸44；平衡配重41通過滑移導向機構與臂架支撐2連接，且平衡配重41和滑移導向機構相對于臂架總成位于臂架總成的正后方；平衡配重推拉液壓缸44一端與平衡配重41鉸接連接、另一端與臂架支撐2鉸接連接，且平衡配重推拉液壓缸44的伸縮方向與滑移導向機構的滑移方向一致，平衡配重推拉液壓缸44通過控制閥組與車載液壓系統連接，通過控制平衡配重推拉液壓缸44的伸縮可以實現平衡配重41通過滑移導向機構沿背離臂架總成的方向伸出或縮入。

液壓支腿水平變距位移傳感器設置在液壓支腿3上，臂架變幅角度傳感器設置在臂架總成與臂架支撐2的鉸接連接位置，臂架變幅油缸壓力傳感器設置在臂架變幅油缸21上。

控制盒包括控制器、信號處理模塊、控制模塊，液壓支腿水平變距反饋回路、臂架變幅角度反饋回路、臂架變幅油缸壓力反饋回路、平衡配重控制回路、數值比較回路；控制器分別與信號處理模塊和控制模塊電連接；信號處理模塊分別與液壓支腿水平變距位移傳感器、臂架變幅角度傳感器和臂架變幅油缸壓力傳感器電連接；控制模塊與平衡配重推拉液壓缸44的控制閥組電連接。

本具有自穩定系統的高空作業車在正常行駛狀態時，平衡配重41貼近臂架支撐2處于完全縮入狀態、液壓支腿3完全縮入至底盤或副車架內部，不影響正常行駛。

本具有自穩定系統的高空作業車在工作狀態時是通過各傳感器的反饋控制平衡配重41的移動以實現自動穩定控制：首先將本具有自穩定系統的高空作業車定位于工作地點，然后根據場地需要通過車載液壓系統直接控制液壓支腿3的豎直加載液壓缸伸出使液壓支腿3穩固支撐于地面上、或先控制液壓支腿3的水平變距液壓缸使液壓支腿3水平伸出至場地允許的伸出長度后再控制液壓支腿3的豎直加載液壓缸伸出使液壓支腿3穩固支撐于地面上，液壓支腿3動作的過程中液壓支腿水平變距位移傳感器反饋液壓支腿水平位移信息至平衡配重裝置4的信號處理模塊，直接控制液壓支腿3的豎直加載液壓缸伸出時液壓支腿水平變距位移傳感器反饋的液壓支腿水平位移信息即為零，信號處理模塊對液壓支腿水平位移信息進行暫存待命處理，然后臂架總成通過臂架變幅油缸21伸出變幅后根據需要繼續伸出或展開使工作平臺上升至工作高度、并根據需要控制臂架支撐2回轉驅動使臂架支撐2帶動臂架總成水平回轉至工作位置，臂架總成變幅展開的過程中臂架變幅角度傳感器和臂架變幅油缸壓力傳感器反饋臂架總成的變幅角度信息和臂架變幅油缸21的承載壓力信息至平衡配重裝置4的信號處理模塊，信號處理模塊即將液壓支腿水平位移信息、臂架總成的變幅角度信息和臂架變幅油缸21的承載壓力信息這三個信息根據設定程序分析和計算出需要平衡配重41提供的反力矩后將此數據與程序設定的穩定力矩進行比較、并選擇輸出更接近此反力矩數值的穩定力矩數值實時反饋給控制器，控制器根據信號處理模塊輸出的數據計算出平衡配重推拉液壓缸44的伸縮量并實時發出控制指令使控制模塊控制平衡配重推拉液壓缸44的控制閥組動作使平衡配重推拉液壓缸44伸縮，進而實現平衡配重41伸出或縮入以改變平衡配重41的重心位置、并使其產生穩定力矩以平衡作業平臺產生的傾翻力矩，從而實現在較大作業高度和作業幅度的工況下使作業車始終在安全工況下工作的自動穩定。

所述的平衡配重裝置4的滑移導向機構可以采用導向槽體結構的導向平移機構，也可以采用套筒結構的導向平移機構，由于前者為保證足夠的平移量需設置較長的槽體結構、額外伸出的槽體結構占用較多的空間，而后者可不用占用較多的空間，因此優選后者，即，作為本發明的優選方案，所述的平衡配重裝置4的滑移導向機構是套筒結構的導向平移機構，包括滑移伸縮臂42和固定臂43，固定臂43一端配合套接安裝在滑移伸縮臂42的一端上、另一端固定連接在臂架支撐2上，滑移伸縮臂42的另一端固定連接在平衡配重41上。

為了保證平衡配重41的穩固伸縮，作為本發明的進一步改進方案，所述的滑移伸縮臂42和固定臂43在平衡配重41的寬度方向上至少左右平行對稱設置為兩套。

為了保證平衡配重41更有效提供反力矩，作為本發明的進一步改進方案，所述的平衡配重裝置4的滑移導向機構水平設置。

為了更準確地使作業車始終在安全工況下工作，作為本發明的進一步改進方案，所述的液壓支腿3的豎直加載液壓缸上設有豎直加載液壓缸壓力傳感器，豎直加載液壓缸壓力傳感器與平衡配重裝置4的信號處理模塊電連接，臂架總成變幅展開的過程中豎直加載液壓缸壓力傳感器同時反饋豎直加載液壓缸的壓力信息至信號處理模塊，信號處理模塊同時根據豎直加載液壓缸的壓力數值根據設定程序分析和計算出需要平衡配重41提供的反力矩。

本具有自穩定系統的高空作業車的自穩定控制系統由于包括平衡配重裝置4、控制盒、液壓支腿水平變距位移傳感器、臂架變幅角度傳感器和臂架變幅油缸壓力傳感器，平衡配重裝置4包括平衡配重41、滑移導向機構和平衡配重推拉液壓缸44，因此工作狀態時，液壓支腿水平變距位移傳感器首先反饋液壓支腿水平位移信息至平衡配重裝置4的信號處理模塊，然后臂架變幅角度傳感器和臂架變幅油缸壓力傳感器反饋臂架總成的變幅角度信息和臂架變幅油缸21的承載壓力信息至平衡配重裝置4的信號處理模塊，信號處理模塊再將此三個數據信息根據設定程序分析和計算出需要平衡配重41提供的反力矩后將此數據與程序設定的穩定力矩進行比較、并選擇輸出更接近此反力矩數值的穩定力矩數值實時反饋給控制器，控制器根據信號處理模塊輸出的數據計算出平衡配重推拉液壓缸44的伸縮量并實時發出控制指令使控制模塊控制平衡配重推拉液壓缸44的控制閥組動作使平衡配重推拉液壓缸44帶動平衡配重41伸出或縮入以改變平衡配重41的重心位置、并使其產生穩定力矩以平衡作業平臺產生的傾翻力矩，從而實現在較大作業高度和作業幅度的工況下使作業車始終在安全工況下工作的自動穩定；平衡配重裝置4的設置可提高高空作業車的整體作業性能，實現相同的作業高度和作業幅度的情況下縮小液壓支腿3的跨距、相同的液壓支腿3跨距的情況下增大作業高度和作業幅度，本具有自穩定系統的高空作業車通過合理設置平衡配重41的伸縮長度可以實現在不同的水平支腿跨距下得到水平支腿完全伸出狀態下的最大作業高度和作業幅度，特別適用于狹窄路面或空間較狹小的場地進行高空作業。