Система электрооборудования гусеничной машины


 


Владельцы патента RU 2550876:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" (RU)

Система содержит устройства электроснабжения, электронные микропроцессорные контроллеры, приспособленные для управления двигателем, трансмиссией и рабочим оборудованием, приборы низковольтного оборудования, датчики параметров работы машины, органы управления и панель оператора. В системе реализовано ограничение допуска к работе на машине неквалифицированных лиц, ограничение максимально допустимых параметров работы машины в зависимости от квалификации оператора, вывод на панель оператора информации о правилах безопасной работы на машине и технологической карте производства работ. Предусмотрен ввод в энергонезависимую память системы и отображение информации о техническом состоянии машины, обеспечены безопасные заправки машины топливом и запуск двигателя, осуществляется контроль безопасных условий работы оператора, осуществляется безопасное управление машиной при работе на косогорах, крутых подъемах и спусках и вблизи ЛЭП, контролируется наличие на машине огнетушителя, медицинской аптечки и других предметов, необходимых для безопасной работы оператора. Реализуются различные варианты звуковой и световой сигнализации о работе машины. Осуществляется изменение максимально допустимых режимов работы машины в зависимости от наличия ROPS, сигналов с датчиков ремня безопасности и положения дверей кабины, а также реализация других функций безопасного управления машиной в различных условиях и режимах ее работы. Достигается повышение безопасности работы оператора. 17 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к гусеничным сельскохозяйственным, строительно-дорожным и землеройно-транспортным машинам, в частности к бульдозерам.

Известна система электрооборудования землеройно-транспортной машины (бульдозера), содержащая электронный блок управления трансмиссией и рабочим оборудованием и подключенные к нему средства измерения скорости движения бульдозера, а также буксования и ускорения его левого и правого бортов. Эта система обеспечивает управление подъемом/опусканием рабочего оборудования (отвала бульдозера), а также движением машины, в том числе стабилизацию ее прямолинейного движения путем воздействия на механизмы управления поворотами и перекоса рабочего органа [1].

Недостатком известной системы являются ограниченные функциональные возможности, поскольку в ней не предусмотрено управление двигателем, приборами освещения, звуковыми сигналами и другими устройствами машины.

Наиболее близкой к предложенной является система электрооборудования гусеничной машины, содержащая систему электроснабжения, электронные контроллеры, приспособленные для управления двигателем, трансмиссией и рабочим оборудованием машины, приборы освещения и звуковой сигнализации, кондиционер и стеклоочистители, управление которыми осуществляется от контроллеров или клавишных переключателей, а также органы управления и датчики параметров работы двигателя и трансмиссии машины, подключенные к контроллерам и к приборной панели оператора [2].

Недостатком этой системы электрооборудования является пониженная безопасность работы оператора на машине. Это обусловлено тем, что в данной системе не реализованы функции автоматизированной или автоматической зашиты машины и оператора от возникновения аварийных ситуаций и режимов в различных условиях эксплуатации машины.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение во всех вариантах его исполнения, является повышение безопасности работы оператора машины.

В системе электрооборудования гусеничной машины, содержащей систему электроснабжения, электронные контроллеры, приспособленные для управления двигателем, трансмиссией, рабочим оборудованием и/или приборами освещения, устройствами звуковой сигнализации, а также датчики параметров работы машины, подключенные, по меньшей мере, к одному контроллеру, органы управления машиной, подключенные, по меньшей мере, к одному контроллеру, и панель оператора, приспособленную для отображения параметров работы машины, указанный технический результат достигается за счет того, что в этой системе реализовано одно или несколько следующих технических решений в их любом сочетании:

- в состав системы включено устройство считывания персональных или биометрических данных оператора, а сигналы разрешения работы машины формируются только после сравнения считанных данных с данными, по меньшей мере, об одном операторе, допущенном к управлению машиной, хранящимися в энергонезависимой памяти системы;

- энергонезависимая память системы содержит информацию о требования или правилах безопасной работы на машине, а панель оператора приспособлена для ее отображения;

- энергонезависимая память системы содержит информацию о наряде или технологической карте производства работ, маршруте движения машины или месте выполнения работ, и/или об особенностях безопасного выполнения этих работ, а панель оператора приспособлена для ее отображения;

- предусмотрен ввод в энергонезависимую память системы и отображение информации о техническом состоянии машины;

- реализована передача данных о параметрах работы машины и ее техническом состоянии на терминал, расположенный вне машины, а также записи этих данных для хранения в энергонезависимую память терминала с возможностью считывания в случае необходимости;

- контроллер обеспечивает проверку, контроль и регистрацию в энергонезависимой памяти проведения оператором действия (работы) на холостом ходу (справности) механизмов машины после запуска двигателя перед началом работы машины путем выявления изменений выходных сигналов датчиков параметров работы машины;

- система выявляет режим заправки машины топливом путем контроля снятия крышки топливного бака или изменений уровня топлива в баке и далее формирует сигнал остановки двигателя или устанавливает малую частоту его вращения в этом режиме режиме, а также содержит датчик дыма (курения оператора-заправщика) и/или освещенности машины в районе топливного бака и блокирует подачу топлива в бак в случае наличия дыма и/или недостаточной освещенности;

- контроллер, после получения сигнала от ключа, осуществляет контроль условий безопасного запуска двигателя: отключение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины, включенное состояние стояночного тормоза, нахождение оператора в кабине или в кресле машины и отключенное состояние привода технологического оборудования;

- система содержит датчик концентрации выбросов вредных веществ с отработавшими газами или дымности отработавших газов двигателя и информирует оператора о превышении максимально допустимого значения этого параметра, предварительно записанного в ее энергонезависимую память;

- система содержит, по меньшей мере, один датчик концентрации пыли, окиси углерода, паров алкоголя или топлива в воздухе кабины, уровня звука на рабочем месте оператора, вибрации на сиденьи или органе управления машины, температуры воздуха в кабине оператора и информирует оператора о превышении максимально допустимого значения этого параметра, записанного в ее память, и/или формирует сигнал остановки двигателя или машины;

- система содержит датчик внешней освещенности (освещенности рабочей площадки или трассы движения), а ее контроллер осуществляет автоматическое включения приборов освещения, если уровень этой освещенности ниже минимально допустимой величины, либо формирует предупредительный сигнал для оператора и/или сигнал остановки двигателя или машины, если при наличии сигнала включения приборов освещения уровень внешней освещенности остается меньше минимально допустимой величины, например, вследствие неисправности или загрязненности приборов освещения;

- система содержит, по меньшей мере, один датчик интенсивности тумана, дождя, снегопада и/или запыленности окружающей среды, а ее контроллер осуществляет постоянное или периодического включение приборов освещения и/или звуковой сигнализации, если величина контролируемого датчиком параметра превышает величину, записанную в его энергонезависимую память, и/или реализует управление машиной из условия ограничения скорости ее движения на уровне, предварительно записанном в память контроллера;

- система содержит датчик угла наклона машины в продольной и/или поперечной плоскости и, по меньшей мере, один датчик внешней освещенности, тумана, дождя, снегопада и/или запыленности окружающей среды, а контроллер формирует предупредительный сигнал и/или блокирует работу машины, если фактическая величина продольного и/или поперечного наклона машины превышает предельно допустимую величину, зависящую от внешней освещенности, интенсивности тумана, дождя, снегопада и/или запыленности окружающей среды, предварительно записанную в память контроллера;

- контроллер системы электрооборудования гусеничной машины, оснащенной тяговой лебедкой, блокирует включение привода этой лебедки, если датчик ограждения заднего стекла кабины из металлической решетки указывает ее на отсутствие, или если оператор не подтверждает наличия этого ограждения путем воздействия на органы управления;

- контроллер осуществляет сравнение какого-либо направления и/или скорости линейного или углового перемещения машины и/или ее рабочего оборудования с сигналами органов управления машины, задающими эти скорости и направления, и, при наличии несоответствий, например, вследствие неисправности машины, формирует предупредительный сигнал для оператора и/или сигнал остановки двигателя или машины;

- система содержит, по меньшей мере, один датчик наличия на машине огнетушителя, лопаты, аптечки первой медицинской помощи, емкости для питьевой воды и/или буксирного троса, а контроллер формирует предупредительный сигнал и/или сигнал остановки двигателя или машины в зависимости сигнала этого датчика. Каждый из этих датчиков может быть выполнен в виде транспондера (RFID-метки), прикрепленного к соответствующему устройству (предмету) и устройства его считывания. Датчик наличия на машине огнетушителя или емкости для питьевой воды может быть также выполнен в виде датчика веса. В последнем случае контроллер дополнительно определяет наличие достаточного количества огнетушащего средства в огнетушителе или питьевой воды в указанной емкости;

- контроллер преобразует параметры работы машины и сигналы органов управления машины в сигналы управления устройствами световой или звуковой сигнализации в соответствии с программой этого преобразования, предварительно записанной в его энергонезависимой памяти и определяющей порядок этого преобразования, характеристику и/или вид сигналов управления устройствами световой или звуковой сигнализации. Эти сигналы управления формируются, в частности, из условия подачи предупредительного звукового и/или светового сигнала перед началом или изменением направления движения машины и ее рабочего оборудования, при движении машины задним ходом, причем для различных направлений движения или поворота машины и ее рабочего оборудования контроллером устанавливаются различные частоты, длительности, периоды следования или различные комбинации длительностей и пауз этого предупредительного сигнала. Панель оператора при этом может быть оснащена органом управления, используемом для переключения вида и характеристик предупредительных сигналов в зависимости от уровня опасности, создаваемой работающей машиной, от внешних условий ее работы, от наличия людей в рабочей зоне машины, либо из условия обеспечения возможности идентификации по этим сигналам различных машин, работающих на одной площадке (в одной зоне);

- система содержит датчик угла наклона машины в продольной и/или поперечной плоскости и датчик наличия устройства защиты оператора при опрокидывании машины (ROPS), либо панель оператора приспособлена для подтверждения оператором наличия ROPS, а контроллер осуществляет изменение предельно допустимой величины продольного и/или поперечного угла наклона машины в зависимости от наличия ROPS, а также формирование предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины, если угол продольного и/или поперечного наклона машины превышает предельно допустимую величину;

- система содержит датчик ремня безопасности кресла оператора и датчик наличия ROPS, или панель оператора приспособлена для подтверждения оператором наличия ROPS, а контроллер формирует предупредительный сигнал и/или сигнала остановки двигателя или машины, если при наличии ROPS ремень безопасности не застегнут;

- система содержит датчик фиксации левой и/или правой двери кабины в открытом положении и датчик поперечного и/или продольного крена машины, а контроллер формирует предупредительный сигнал и/или сигнал остановки двигателя или машины, если дверь кабины закрыта, а величина угла поперечного и/или продольного наклона машины превышает максимально допустимую величину, предварительно записанную в память контроллера;

- система содержит датчик угла наклона машины в продольной плоскости, а контроллер сравнивает текущее значение этого угла с предварительно записанными в его энергонезависимой памяти величинами углов наклона машины на подъемах и спусках, превышение которых требует реализации мер безопасности, а также, в случае этого превышения, управляет двигателем и/или трансмиссией машины с реализацией запрета потенциально опасных управляющих воздействий на крутых подъемах и спусках: остановки двигателя, движения машины накатом или под уклон с остановленным двигателем, выключения муфты сцепления, переключения передач с разрывом потока мощности, запуска двигателя от силы инерции движущейся под уклон машины, поворота с радиусом меньше величины, предварительно записанной в памяти контроллера, торможения с ускорением, превышающим величину, предварительно записанную в память контроллера, и/или отключения одной гусеницы;

- система содержит датчик угла наклона машины в поперечной плоскости, а контроллер сравнивает текущее значение этого угла с предварительно записанной в его энергонезависимой памяти величиной угла поперечного наклона машины, превышение которого требует реализации мер безопасности, а также, в случае этого превышения, формирует сигналы управления трансмиссией или механизмами поворота машины с реализацией запрета поворота с торможением одной гусеницы в нагорную сторону или поворота с радиусом меньше величины, предварительно записанной в памяти этого контроллера;

- система, с целью реализации безопасного управления машиной при преодолении брода, содержит содержит датчик наличия воды, установленный на машине с возможностью выявления движения машины в этом режиме, а контроллер при этом осуществляет управление двигателем и/или трансмиссией машины с реализацией запрета остановки двигателя, уменьшения его угловой скорости меньше величины, предварительно записанной в памяти контроллера, переключения передач трансмиссии, остановки машины, увеличения скорости движения машины свыше величины, предварительно записанной в памяти контроллера, и/или поворота с радиусом меньше величины, предварительно записанной в памяти контроллера;

- система содержит датчик тягового усилия машины, а контроллер формирует сигнал остановки машины при ее наезде на препятствия, выявляемом по скорости возрастания тягового усилия, превышающей величину, предварительно записанную в память контроллера;

- система содержит датчик направления ветра и сигнализатор, используемые для обеспечения безопасности оператора при снятии крышки радиатора нагретого двигателя путем индикации положения наветренной стороны этой пробки или крышки;

- контроллер, при поступлении на него сигнала торможения машины, реализует алгоритм безопасной остановки машины, формируя сигналы управления двигателем, трансмиссией и прицепным рабочим оборудованием (если оно имеет колесный ход), в следующей последовательности: уменьшение подачи топлива в двигатель, включение тормозов колес прицепного оборудования, выключение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины, включение тормоза машины;

- система содержит датчик угла наклона машины в продольной плоскости, а контроллер обеспечивает реализацию безопасного управления машиной при непредвиденной остановке двигателя машины на подъемах и спусках, превышающих величины, предварительно установленные и записанные в память контроллера, путем формирования сигналов управления двигателем и трансмиссией в следующей последовательности: включение тормоза машины, выключение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины, запуск двигателя и одновременное выключение тормоза и включение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины;

- система содержит датчики скорости движения и угла наклона машины в продольной плоскости, а контроллер формирует сигналы торможения машины из условия ограничения интенсивности торможения машины, максимального допустимая величина которой при различной скорости движения машины на подъемах и спусках предварительно записана в энергонезависимую память контроллера;

- система содержит устройство глобального спутникового позиционирования GPS/ГЛОНАСС, подключенное к контроллеру или панели оператора, в энергонезависимой памяти которого/которой предварительно записаны координаты или область допустимого местоположения машины и/или величины уклонов грунтовой поверхности с привязкой к этим координатам, а контроллер обеспечивает управление двигателем и трансмиссией из условия перемещения машины в пределах ее допустимого местоположения и предотвращения опрокидывания;

- система содержит датчик напряженности электрического поля линии электропередачи (ЛЭП) и устройство, приспособленное для выявления наличия у оператора наряда-допуска на работу в охранной зоне ЛЭП и подключенное контроллеру, который обеспечивает остановку двигателя и/или машины при отсутствии этого наряда-допуска при величине напряженности электрического поля, превышающей максимально допустимую величину, предварительно записанную в память контроллера. При этом устройство, выполненное с возможностью выявления наличия у оператора этого наряда-допуска, может быть реализовано в виде устройства считывания данных о наличии этого наряда-допуска с памяти смарт-карты, чип-карты, Flash-карты, накопителя Flash USB Drive либо в виде клавиатуры панели оператора, приспособленной для ввода и анализа кода этого допуска.

Кроме того, с целью достижения указанных технических результатов, в системе управления землеройно-транспортной машины, в частности:

- устройство считывания персональных или биометрических данных оператора выполнено в виде устройства считывания отпечатков его пальцев, или перезаписи данных с долговременной памяти смарт-карты, или чип-карты, или Flash-карты, или накопителя Flash USB Drive, или удостоверения оператоpa, или его паспорта, или акустического контроля голоса оператора, или видеоконтроля черт его лица, или в виде приемника радиочастотного, или ультразвукового, или оптического, или инфракрасного сигнала, сформированного мобильным устройством идентификации оператора;

- контроллер приспособлен для хранения в энергонезависимой памяти предварительно записанной информации о квалификации оператора, либо устройство считывания данных о операторе дополнительного считывает информацию, характеризующую его квалификацию, а контроллер реализует изменение максимально допустимых параметров работы машины (скорости движения, продольного и поперечного крена машины и т.д.) в зависимости от информации об этой квалификации (от квалификации оператора);

- контроллер обеспечивает подсчет продолжительности работы каждого оператора и их запись в долговременную энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости и, при необходимости, выявление нарушений установленного режима труда и отдыха и последующей записи информации об этих нарушениях в долговременную энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости, а также формирования предупредительного информационного сигнала;

- контроллер осуществляет выявление и/или идентификацию неисправностей машины, влияющих на безопасность ее работы, путем обработки записей информации о техническом состоянии машины по программе, предварительно записанной в блок энергонезависимой памяти панели оператора или контроллера, и/или выявляет отклонения параметров работы машины за пределы их допустимых значений, предварительно записанных в указанный блок энергонезависимой памяти, а также формирует предупредительный сигнал или сигнал остановки двигателя и/или блокирования работы трансмиссии при наличии указанных неисправностей или отклонений;

- система содержит датчики фиксации дверей кабины в открытом положении и датчик поперечного крена машины, а контроллер формирует предупредительный сигнал и/или сигнал остановки двигателя или машины, если сигнал датчика положения двери кабины со стороны, обращенной к верхней части склона, указывает на ее закрытое положение, а величина угла поперечного крена машины превышает максимально допустимую величину, предварительно записанную в энергонезависимую память контроллера;

- любые параметры, устанавливаемые оператором, включая признаки наличия ROPS, ограждения заднего стекла кабины и ограничения на параметры работы машины и ее рабочего оборудования, при первоначальном включении системы устанавливаются из условия отсутствия этих защитных устройств и наименьших значений параметров безопасной работы машины и ее рабочего оборудования;

- система содержит устройство глобального спутникового позиционирования GPS/ГЛОНАСС, подключенное к контроллеру или панели оператора, в энергонезависимой памяти которого/которой предварительно записаны координаты положения опор ЛЭП, а контроллер приспособлен для управления движением машины из условия пересечения линии электропередачи под прямым углом вблизи опоры (в зонах наименьшего провисания проводов ЛЭП);

- контроллер, формирующий сигналы управления или предупредительные сигналы, дополнительно выполнен с возможностью записи этих сигналов в энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости;

- контроллеры и панель оператора реализованы на основе микроконтроллеров и связаны между собой с использованием протоколов последовательного интерфейса Controller Area Network (CAN) и/или Local Interconnect Network (LIN).

- панель оператора содержит цветную графическую панель, устройство звуковой или речевой сигнализации и органы управления этой панелью и/или машиной, выполненные в виде кнопок или клавиш;

- органы управления машиной выполнены в виде джойстиков управления движением и рабочим оборудованием машины, ключа запуска двигателя, рукоятки управления подачей топлива, педалей тормоза и десселератора, а также клавишных выключателей приборов освещения.

Реализация как одного из указанных отличительных признаков изобретения, так и одновременно любого количества альтернативных признаков в их любом сочетании, приводит к достижению одного и того же технического результата - к повышению безопасности работы оператора на машине. При этом уровень достигаемого повышения безопасности зависит от выбора этих альтернативных признаков и их сочетания, что далее показано при описании примеров реализации предложенной системы электрооборудования.

На чертеже представлена упрощенная схема системы электрооборудования гусеничной машины с электромеханической трансмиссией. Эта система применима также на машине с механической, гидромеханической, гидростатической и гибридной трансмиссией.

Роль первичного источника энергии выполняет приводной двигатель 1, выполненный, как правило, в виде двигателя внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно дизеля.

В приведенном примере используется последовательная кинематическая схема моторно-трансмиссионной установки машины, которая исключает механическую связь ДВС с гусеничным движителем. ДВС соединен с генератором 2, который является источником электрической энергии для двух тяговых электродвигателей 3 и 4, которые соединены с бортовыми редукторами 5, 6.

На бортовых редукторах закреплены ведущие колеса (звездочки) 7, 8 гусеничного движителя.

Система электрооборудования, которая может именоваться системой контроля, защиты и управления. В общем случае она включает в себя высоковольтную (для машины с электромеханической или гибридной трансмиссией) и низковольтную части и содержит один или несколько контроллеров, в частности, главный (ведущий) контроллер 9, контроллер 10 генератора 2, два контроллера 11, 12 электродвигателей 3, 4, контроллер 13 привода рабочего оборудования или вала отбора мощности 14, органы управления движением и рабочим оборудованием машины 15, панель оператора (оператора, тракториста водителя) 16, датчики параметров работы машины 17 и приборы низковольтного оборудования (электроснабжения, освещения, звуковой сигнализации, поддержания микроклимата в кабине, стеклоочистители и т.д.) 18 и другие устройства, условно не показанные на чертеже.

Контроллеры могут именоваться также блоками управления, управляющими устройствами, блоками входов и нагрузок, информационно-управляющими блоками или устройствами и т.д., что не имеет принципиального значения.

Контроллер 10 генератора 2 выполнен, в частности, в виде синхронного выпрямителя и преобразует выходное напряжение генератора 2 в постоянное напряжение силовой сети трансмиссии, например, 550 В.

Контроллеры 11 и 12 осуществляют преобразование этого напряжения в переменное напряжение или однополярные импульсы перед подачей на электродвигатели 3, 4. Они выполнены в виде силовых частотных преобразователей, инверторов или коммутаторов и имеют встроенные системы управления, реализованные на основе микроконтроллеров.

Возможно как объединение контроллеров 9-13 в единый блок (модуль), так и их раздельное исполнение в зависимости от выполняемых функций и требований к компоновке машины. Возможно также конструктивное объединение контроллера 10 с генератором 1, а контроллеров 11, 12 - с электродвигателями 3, 4.

Линии передачи информационных сигналов между контроллерами выполнены с использованием стандарта промышленной сети CAN (Controller Area Network - сеть контроллеров), ориентированной на объединение в единую сеть различных устройств с использованием последовательного, широковещательного и пакетного режимов передачи. Возможно также применение интерфейсов LIN (Local Interconnection Network), RS-485 (стандарт EIA/TIA) и т.д., а также беспроводных интерфейсов типа ZigBee (стандарт IEEE 802.15.4), Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11), Bluetooth (стандарт IEEE 802.15.1) и т.п.

Главный контроллер 9 осуществляет координацию работы всей системы электрооборудования, а также реализует функции управления двигателем 1 непосредственно, либо через дополнительный контроллер двигателя, встроенный в него.

Электродвигатели 3, 4 могут быть асинхронными частотно-управляемыми. Более предпочтительным является применение вентильных реактивных (индукторных, индукционных) электродвигателей (ВРД, ВИД, ВИРД) - трех или более фазных электродвигателей без магнитов и электромагнитов в роторе и статоре, управляемых электронными ключами контроллеров 11, 12. В англоязычной литературе они называются электродвигателями с переменным магнитным сопротивлением: «Switched Reluctance Motor (SRM)».

Перспективно также применение синхронных электродвигателей с постоянными магнитами в роторе, которые на английском языке называются «Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM)». Реже используется название «BrushLess Direct Current motor (BLDC)», что переводится, как «Бесщеточный мотор постоянного тока».

Генератор 2 может иметь конструкцию, аналогичную электродвигателям 3, 4, или отличающуюся от них.

Контроллер 10 обеспечивает также коммутацию обмоток генератора 2 при его работе в режиме электродвигателя (выполняет функции синхронного выпрямителя), а контроллеры 11, 12 - коммутацию обмоток электродвигателей 3, 4 при их работе в режиме генератора.

Машина может быть оснащен рабочим (навесным) оборудованием и/или валом отбора мощности (ВОМ) с гидромеханическим, гидравлическим, электрогидравлическим или электромеханическим приводом 14, управление которым осуществляется оператором (именуемым также машинистом, трактористом или водителем) с помощью органов управления 15 через главный контроллер 9 и контроллер 13 привода 14, либо этими контроллерами в автоматическом режиме.

В случае применения гидравлического (гидромеханического, электрогидравлического) привода 14, на машине дополнительно устанавливается гидрораспределитель, связывающий гидронасос, по меньшей мере, с одним гидравлическим цилиндром или гидромотором. Распределитель, гидронасос и/или гидромотор могут быть выполнены с пропорциональным или дискретным управлением от контроллера 13.

В электродвигатели 3, 4 или в бортовые редукторы 7, 8 встроены нормально замкнутые стояночные тормоза 19, 20, управление которыми осуществляется непосредственно главным контроллером 9 или контроллерами 11, 12 электродвигателей. Контроллеры обеспечивают включение тормозов 19, 20 для предотвращения скатывания машины под уклон, а также для ее торможения и остановки, если по каким-либо причинам интенсивность торможения электродвигателями 3, 4 оказывается недостаточной.

Контроллеры 11 и 12 осуществляют управление электродвигателям 3, 4 с возможностью изменения как скорости, так и направления движения машины. Альтернативным вариантом реализации трансмиссии машины является применение одного электродвигателя, главной передачи, устройства дифференциального управления, бортовых фрикционов и рабочих тормозов.

Органы управления 16 предназначены для формирования сигналов управления движением и приводом рабочего оборудования 14 машины и включают с себя, по меньшей мере, один аппарат управления движением машины (джойстиком), соединенный с главным контроллером 9, ключ запуска двигателя, клавишные и кнопочные переключатели, рукоятку управления подачей топлива, педали тормоза и десселератора. Управление приборами низковольтного оборудования 18 возможно непосредственно от переключателей, либо через контроллеры.

Сигналы торможения машины могут формироваться аппаратом управления (джойстиком) путем установки его рукоятки в нейтральное положение, либо с помощью педали тормоза.

Контроллер 9 соединен также с панелью оператора 16, именуемую также панелью контрольно-измерительных приборов, комбинацией приборов, блоком индикации, блоком отображения информации и т.п, выполненной в виде набора электромеханических указателей, графической панели и обеспечивающих отображение параметров работы машины и формирование аварийных и предупредительных сигналов для оператора. Панель оператора 16 может быть выполнена в виде отдельного блока или совмещена с одним из контроллеров.

Для контроля параметров работы машины в состав системы электрооборудования входят датчики 17. К ним относятся датчики температуры и давления в трансмиссии и двигателе 1, датчики продольного и поперечного наклона машины (креномеры), параметров окружающей среды (температуры, освещенности рабочей зоны, запыленности, дождя, тумана, ветра), положения машины (приемники сигналов GPS/ГЛОНАСС), тягового усилия машины, ускорения, угловых скоростей валов трансмиссии (электродвигателей, гидромоторов) 21, 22 и другие датчики.

В систему электроснабжения системы входят генераторная установка и аккумуляторная батарея (на чертеже условно не показаны).

Предельно допустимые значения параметров работы машины и ее рабочего оборудования зависят от конструктивного исполнения машины и применяемой технологии выполнения работ. Их численные значения предварительно определяются расчетным или экспериментальным путем при проектировании системы электрооборудования и записываются в память контроллеров и/или панели оператора.

Система электрооборудования гусеничной машины работает следующим образом.

При вращении выходного вала дизельного двигателя 1 контроллер 10 в соответствии с информационными сигналами, поступающими от генератора 2, формирует необходимые сигналы на его обмотки (в случае применения вентильного индукторно-реактивного генератора).

Контроллер 10 выполняет функции выпрямителя. Напряжение постоянного тока силовой сети трансмиссии с его выхода поступает на контроллеры 11, 12, выполняющие функции силовых электронных коммутаторов или инверторов - преобразователей постоянного напряжения в переменное регулируемой частоты.

Тяговые электродвигатели 3, 4, получающие электрическую энергию от контроллеров 11, 12, преобразуют ее в механическую энергию и передают вращающий момент на бортовые редукторы 5, 6 и далее на ведущие звездочки 7, 8 гусеничного движителя, обеспечивая движение машины.

Режимы работы двигателя 1, генератора 2 и электродвигателей 3, 4 задаются главным контроллером 9, связанным с органами управления машины 16 и панелью оператора 16. Он реализован на основе микроконтроллера и выполняет функции координатора системы электрооборудования машины.

Во время работы машины скорость ее движения устанавливается контроллерами 9, 11, 12 в зависимости от положения рукоятки органа управления 16. Повороты машины осуществляются путем задания разных угловых скоростей электродвигателей 3, 4. Датчики угловой скорости 21, 22 при этом используются для контроля этих скоростей и синхронизации работы бортов машины с целью обеспечения ее прямолинейного движения при отсутствии поворотов.

При поступлении на главный контроллер 9 сигнала остановки (торможения) машины путем перевода органа управления ее движением в нулевое положение или путем воздействия на орган управления тормозом (например, педаль), контроллеры 11, 12 по сигналам с главного контроллера 9, переводят электродвигатели 3, 4 в режим генераторов. Интенсивность торможения определяется положением (перемещением), углом наклона органа управления 16, или силой, с которой на него воздействует оператор (машинист).

При этом электродвигатели 3, 4, работающие в режиме генераторов, преобразуют кинетическую энергию движения машины в электрическую энергию и подают ее в силовую сеть трансмиссии. Избыточная энергия силовой сети трансмиссии утилизируется путем ее передачи в аккумуляторную батарею, двигатель 1, привод рабочего оборудования или блок тормозных резисторов (на чертеже условно не показан).

Путем регулирования тормозного момента, создаваемого электродвигателями 3, 4, обеспечивается необходимая интенсивность торможения, заданная органом управления 16. Сигнал торможения может быть также сформирован самой системой электрооборудования машины в автоматическом режиме без участия оператора (машиниста).

Машина может быть оснащена нормально замкнутыми стояночными тормозами 19, 20, которые предназначены для удержания машины на уклоне и не принимают участия при ее нормальной работе (не являются рабочими тормозами машины). Однако контроллеры 11, 12 могут осуществлять включение этих тормозов, если главным контроллером 9 будет установлено, что тормозного момента, создаваемого при реализации альтернативных способов торможения, недостаточно для торможения машины с интенсивностью, заданной органом управления торможением 16.

Контроль действительных значений скорости движения, интенсивности торможения и радиуса поворота машины осуществляется главным контроллером 9 с использованием выходных сигналов датчиков теоретической скорости движения машины 21, 22, действительной скорости или ускорения машины, а также датчиков 17 других параметров работы машины. Далее главный контроллер 9, используя шину CAN, LIN или другой интерфейс передачи данных, передает в другие контроллеры информацию о требуемых параметрах и режимах работы связанных с ними узлов и агрегатов машины, обеспечивая приведение в соответствие заданных оператором и действительных значений скорости движения, интенсивности торможения и радиуса поворота машины.

Аналогичным образом осуществляется управление машиной с гидростатической или гидромеханической трансмиссией. Различие конструктивных параметров трансмиссий различного типа учитывается в конструкции контроллеров и панели оператора, в программах работы микроконтроллеров, на основе которых они реализованы, а также при выборе состава датчиков 17.

На гусеничной машине с любым типом трансмиссии система электрооборудования реализует ряд функций безопасности, описанных в формуле изобретения в виде альтернативных признаков. Их реализация в любом сочетании приводит к достижению одного и того же технического результата - повышению безопасности работы оператора на машине.

В первом варианте реализации системы в ее состав включено устройство считывания персональных или биометрических данных оператора, выполненное, в частности, в виде устройства считывания отпечатков его пальцев, устройства перезаписи этих данных с долговременной памяти смарт-карты, чип-карты, Flash-карты, накопителя Flash USB Drive, удостоверения или паспорта оператора, или устройства акустического контроля голоса оператора (микрофона и средства обработки речевой информации), или видеоконтроля черт его лица (видеокамеры и средства обработки видеоизображения), или в виде приемника радиочастотного, ультразвукового, оптического инфракрасного сигнала, сформированного мобильным устройством идентификации оператора, например, транспондера. При этом одновременно могут считываться или храниться в памяти контроллера или панели оператора данные о квалификации оператора. Это техническое решение позволяет повысить безопасность за счет обеспечения возможность доступа к управлению машиной только тех операторов, которые имеют такой доступ, причем с учетом их квалификации, поскольку контроллер 9 осуществляет автоматическое изменение максимально допустимых параметров работы машины (скорости движения, продольного и поперечного крена машины и т.д.) в зависимости от этой квалификации.

В дополнение к такому контролю и автоматическому изменению максимально допустимых параметров работы машины контроллером 9 может быть реализован контроль продолжительности работы каждого оператора и их запись в долговременную энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости, а также, при необходимости, выявление нарушений установленного режима труда и отдыха различных операторов с записью информации об этих нарушениях в энергонезависимую память и формированием предупредительного сигнала. Это позволяет повысить безопасность за счет ограничения работы на машине уставшего оператора.

Во втором варианте реализации системы в энергонезависимую память контроллера 9 или панели оператора 16 записана информация о требованиях или правилах безопасной работы на машине, а панель оператора приспособлена для ее отображения. В этом случае оператор оперативно (непосредственно на машине) получает информацию требованиях (правилах) работы, позволяющих предотвратить возникновение опасных ситуаций при транспортировании, монтаже (демонтаже) и эксплуатации машины, что повышает безопасность его работы. Такое информирование оператора может быть реализовано как к самостоятельно (отдельно), так и в дополнение к реализации ограничения доступа к управлению машиной и изменения максимально допустимых параметров работы машины.

В третьем варианте реализации системы, независимо или в дополнение к реализации предыдущих альтернативных признаков, энергонезависимая память системы содержит информацию о наряде или технологической карте производства работ, маршруте движения машины или месте выполнения работ, и/или об особенностях безопасного выполнения этих работ. Оперативное отображение этой информации на панели оператора, в том числе непосредственно во время движения машины, когда оператор не имеет возможности изучать документацию в бумажном виде, позволяет повысить безопасность производства работ.

Перед началом работы оператор обязан ознакомиться техническим состоянием машины, например, путем прочтения записей в журнале технического состояния машины и устранить эти неисправности, а после окончания работы сделать записи о неисправностях, возникших во время его работы. С целью повышения эффективности реализации таких действий оператора, обеспечивающих повышение безопасности его работы, в четвертом варианте системы предусмотрен ввод в энергонезависимую память системы и отображение информации о техническом состоянии машины, т.е. бумажный вариант ведения такого журнала заменен электронным, реализованным непосредственно на машине. Неисправности машины, влияющие на безопасность ее работы, могут быть также выявлены контроллером 9 путем обработки записей информации о техническом состоянии машины по программе, предварительно записанной в блок энергонезависимой памяти панели оператора или контроллера, либо путем контроля отклонения параметров работы машины за пределы их допустимых значений, предварительно записанных в энергонезависимую память контроллера.

В дополнение к этому в системе может быть реализована передача данных о параметрах работы машины и ее техническом состоянии на терминал, расположенный вне машины, а также запись этих данных для хранения в энергонезависимую память терминала с возможностью считывания в случае необходимости. Это позволяет осуществить дистанционный контроль работы оператора, что является дисциплинирующим фактором, способствует снижению нарушений правил эксплуатации машины и, соответственно, повышает безопасность ее работы.

Эти варианты повышения безопасность также могут быть реализованы как самостоятельно, так и в любом сочетании с указанными выше.

Оператор, для повышения безопасности работы машины, после устранения обнаруженных неисправностей должен проверить действие всех ее механизмов на холостом ходу. В пятом варианте системы, предусматривающем реализацию этой функции безопасности, контроллер 9, путем выявления изменений выходных сигналов датчиков параметров работы машины 17, обеспечивает проверку, контроль и регистрацию в энергонезависимой памяти проведения оператором действия (работы) на холостом ходу (исправности) механизмов машины после запуска двигателя.

Контроллер 9 в шестом варианте реализации системы выявляет режим заправки машины топливом путем контроля снятия крышки топливного бака или изменений уровня топлива в баке и далее формирует сигнал остановки двигателя или устанавливает малую частоту его вращения в этом режиме и/или на основании сигналов датчика дыма и внешней освещенности машины в районе топливного бака блокирует подачу топлива в бак в случае наличия дыма (курения оператора-заправщика) и/или недостаточной освещенности машины. Эта функция, реализованная как отдельно, так и в сочетании с другими функциями безопасности, соответствующими другим альтернативным признакам изобретения, позволяет повысить безопасность за счет исключения аварий и травм при заправке машины топливом.

В седьмом варианте реализации системы контроллер 9, после получения сигнала от ключа, реализует алгоритм безопасного запуска двигателя, а именно, осуществляет контроль условий безопасного запуска двигателя: отключение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины, включенное состояние стояночного тормоза, нахождение оператора в кабине или в кресле машины и отключенное состояние привода технологического оборудования.

Восьмой вариант реализации системы, в котором реализована защита оператора от воздействия выбросов вредных веществ с отработавшими газами с недопустимо высокой концентраций или отработавших газов двигателя высокой дымности, предусматривает установку датчиков контроля этих параметров и информирование оператора о превышении максимально допустимых значений этих параметров. Предотвращение работы машины с высокой дымностью отработавших газов двигателя позволяет также повысить безопасность работы машины за счет улучшения видимости рабочей зоны или трассы движения машины (например, на тракторах выхлопная труба двигателя устанавливается впереди кабины).

Аналогичным образом, в девятом варианте реализации системы, к повышению безопасности приводит контроль концентрации пыли, окиси углерода, паров алкоголя или топлива в воздухе кабины, уровня звука на рабочем месте оператора, вибрации на сиденье или органе управления машины, температуры воздуха в кабине оператора, а также информирование оператора о превышении максимально допустимого значения какого-либо из этих параметров.

Десятый вариант системы, реализованный отдельно, либо в сочетании с другими функциями безопасности, предусматривает контроль внешней освещенности (освещенности рабочей площадки или трассы движения), автоматическое включение контроллером 9 приборов освещения 18, если уровень этой освещенности ниже минимально допустимой величины, а также автоматическое формирование предупредительного сигнала для оператора и/или сигнала остановки двигателя или машины, если при наличии сигнала включения приборов освещения уровень внешней освещенности по каким либо причинам, например, вследствие неисправности или загрязненности приборов освещения, остается меньше минимально допустимой величины.

Система еще в одном варианте ее реализации содержит, датчик интенсивности тумана, дождя, снегопада и/или запыленности окружающей среды, а ее контроллер 9 осуществляет постоянное или периодического включение приборов освещения и/или звуковой сигнализации, если величина контролируемого датчиком параметра превышает установленную величину, и/или реализует управление машиной из условия ограничения скорости ее движения на уровне, предварительно записанном в память контроллера 9. Это позволяет повысить безопасность за счет исключения наезда машины на людей или на другие машины в условиях плохой видимости.

Система в двенадцатом варианте ее реализации автоматически ограничивает работу машины при повышенных углах продольного и/или поперечного наклона при работе в условиях плохой видимости. Эту функцию безопасности контроллер 9 реализует программно, с использованием сигналов датчиков угла наклона, внешней освещенности, интенсивности тумана, дождя, снегопада и/или запыленности окружающей среды 17, путем формирования предупредительного сигнала для оператора и/или блокирования работы машины. При этом допустимые значения углов наклона машины зависят от уровня внешней освещенности, интенсивности тумана, дождя, снегопада и/или запыленности окружающей среды и предварительно записаны в память этого контроллера.

Тринадцатый вариант реализации системы, предусматривающий повышение безопасности работа оператора на машине, оснащенной тяговой лебедкой, предусматривает блокирование включения привода этой лебедки при отсутствии датчика ограждения заднего стекла кабины из металлической решетки. Для этого используется либо датчик наличия ограждения, либо подтверждение оператором его наличия путем воздействия на органы управления панели оператора. Эта функция безопасности также может быть реализована либо отдельно, либо в любом сочетании с реализацией других функций безопасности, характеризующих альтернативные признаки формулы изобретения.

Аварии и несчастные случаи нередко происходит по причине возникновения неисправностей машины во время ее работы. Для их предотвращения еще в одном варианте реализации системы электрооборудования контроллер 9 выявляет эти неисправности путем сравнения направлений и/или скоростей линейного или углового перемещения машины и/или ее рабочего оборудования с сигналами органов управления, задающими эти скорости и направления, и, при наличии несоответствий, формирует предупредительный сигнал для оператора и/или сигнал остановки двигателя или машины.

Система в следующем варианте ее исполнения содержит датчик наличия на машине огнетушителя, лопаты, аптечки первой медицинской помощи, емкости для питьевой воды и/или буксирного троса. Каждый из этих датчиков выполнен, в частности, в виде транспондера (RFID-метки), прикрепленного к соответствующему устройству (предмету) и устройства его считывания. Датчик наличия на машине огнетушителя или емкости для питьевой воды может быть также выполнен в виде датчика веса, что позволяет определяет наличие достаточного количества огнетушащего средства в огнетушителе или питьевой воды в указанной емкости. Наличие устройств (предметов), выявляемое контроллером 9 повышает эффективность ликвидации произошедших аварий машины, что также обеспечивает повышение безопасности работы оператора.

Еще в одном варианте системы электрооборудования реализуются различные алгоритмы формирования световых и звуковых предупреждающих сигналов о работе машины, что также повышает безопасность ее работы. С этой целью контроллер 9 преобразует сигналы с датчиков 17 и органов управления 15 в сигналы управления приборами освещения и устройствами световой или звуковой сигнализации 18 в соответствии с программой этого преобразования, определяющей его порядок, а также характеристику и/или вид этих предупреждающих сигналов. Они формируются, в частности, из условия подачи предупредительного звукового и/или светового сигнала перед началом или изменением направления движения машины и ее рабочего оборудования, а также при движении машины задним ходом.

При этом для различных направлений движения или поворота машины и ее рабочего оборудования устанавливаются различные частоты, длительности, периоды следования или различные комбинации длительностей и пауз этого предупредительного сигнала. Изменение вида и характеристик предупредительных сигналов в зависимости от уровня опасности, создаваемой работающей машиной, от внешних условий ее работы, от наличия людей в рабочей зоне машины, либо из условия обеспечения возможности идентификации по этим сигналам различных машин, работающих на одной площадке (в одной зоне), осуществляется с панели оператора 16.

В следующем варианте системы, также реализуемом отдельно, либо в любом сочетании с реализацией других альтернативных признаков изобретения, осуществляется контроль угла наклона машины в продольной и/или поперечной плоскости и наличия устройства защиты оператора при опрокидывании машины (ROPS). Далее контроллер осуществляет изменение предельно допустимой величины продольного и/или поперечного угла наклона машины в зависимости от наличия ROPS, а также формирование предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины, если угол продольного и/или поперечного наклона машины превышает предельно допустимую величину. Смысл реализации этого варианта системы заключается в том, что для обеспечения безопасности работы оператора необходимо снижение максимально допустимых величин продольного и/или поперечного наклона машины, если на ней отсутствует ROPS. К дополнительному повышению безопасности приводит формирование для оператора предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины, если при наличии ROPS ремень безопасности не застегнут.

При работе на склонах дверь кабины, для повышения безопасности оператора, должна быть открыта, чтобы оператор мог ее покинуть при опрокидывании машины. Контроллер 9 в соответствующем варианте реализации системы формирует предупредительный сигнал и/или сигнал остановки двигателя или машины, если сигнал с датчика фиксации левой и/или правой двери кабины в открытом положении отсутствует, а величина угла поперечного и/или продольного наклона машины превышает максимально допустимую величину, предварительно записанную в память этого контроллера.

В следующем варианте реализации системы в ее состав включен датчик угла наклона машины в продольной плоскости, а контроллер 9 формирует сигналы управления двигателем и/или трансмиссией машины с реализацией блокирования опасных режимов работы машины и опасных управляющих воздействий оператора при движении машины на крутых подъемах и спусках - остановки двигателя, движения машины накатом или под уклон с остановленным двигателем, выключения муфты сцепления, переключения передач с разрывом потока мощности, запуска двигателя от силы инерции движущейся под уклон машины, поворота с радиусом меньше величины, предварительно записанной в памяти контроллера, торможения с ускорением, превышающим величину, предварительно записанную в память контроллера, и/или отключения одной гусеницы.

Еще в одном варианте реализации системы, контроллер 9 при повышенных значениях угла наклона машины в поперечной плоскости формирует сигналы запрета поворота с торможением одной гусеницы в нагорную сторону, либо поворота с радиусом меньше величины, предварительно записанной в его памяти.

Вариант системы электрооборудования, обеспечивающий безопасность машины при преодолевании брода, содержит содержит датчик наличия воды, сигнализирующий о преодолевании брода, а контроллер в этом режиме осуществляет управление двигателем и/или трансмиссией машины с реализацией запрета остановки двигателя, уменьшения его угловой скорости ниже предварительно установленной величины, переключения передач трансмиссии, остановки машины, увеличения скорости движения машины свыше предварительно установленной величины, а также ее поворота с малым радиусом.

С целью предотвращения аварий при наезде машины на препятствия и соответствующего повышения безопасности оператора, система в соответствующем варианте ее исполнения содержит датчик тягового усилия машины, а контроллер формирует сигнал остановки машины в случае, если скорость возрастания тягового усилия превышает предварительно установленную величину.

Для повышения безопасности оператора при снятии крышки радиатора нагретого (перегретого) двигателя реализован вариант системы электрооборудования, содержащий датчик направления ветра и сигнализатор положения наветренной стороны этой пробки или крышки.

В следующем варианте системы электрооборудования, обеспечивающей повышенную безопасность машины при ее торможении, контроллер реализует алгоритм безопасной остановки машины, формируя сигналы управления двигателем, трансмиссией и прицепным рабочим оборудованием (если оно имеет колесный ход), в следующей последовательности: уменьшение подачи топлива в двигатель, включение тормозов колес прицепного оборудования, выключение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины, включение тормоза машины.

В случае непредвиденной остановке двигателя машины на крутых подъемах и спусках контроллер 9, с использованием сигналов датчика угла наклона машины в продольной плоскости, формирует сигналы безопасного управления двигателем и трансмиссией машины в следующей последовательности: включение тормоза машины, выключение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины, запуск двигателя и одновременное выключение тормоза и включение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины.

Независимо или в дополнение к реализации других альтернативных признаков изобретения, контроллер 9 на крутых подъемах и спусках может формировать сигналы торможения машины из условия ограничения интенсивности торможения машины, максимального допустимая величина которой при различной скорости движения машины на подъемах и спусках предварительно записана в энергонезависимую память этого контроллера.

Следующий вариант реализации системы предусматривает включение в ее состав устройства глобального спутникового позиционирования GPS/ГЛОНАСС и записи в энергонезависимую память какого-либо блока системы координат или области допустимого местоположения машины, а также величин уклонов грунтовой поверхности с привязкой к этим координатам. Это обеспечивает управление двигателем и трансмиссией из условия перемещения машины в пределах ее допустимого местоположения и предотвращения опрокидывания. В частности, система обеспечивает выбор и реализацию траектории движения машины из условия пересечения линии электропередачи под прямым углом вблизи опоры (в зонах наименьшего провисания проводов ЛЭП).

Система в еще одном варианте ее исполнения осуществляет контроль напряженности электрического поля линии электропередачи (ЛЭП) и наличие у оператора наряда-допуска на работу в охранной зоне ЛЭП с формированием соответствующих предупредительных сигналов или сигналов блокирования работы машины, что также повышает безопасность работы оператора.

Во всех вариантах реализации системы электрооборудования контроллер, формирующий сигналы управления или предупредительные сигналы, может дополнительно записывать эти сигналы в энергонезависимую память с возможностью считывания с панели оператора или с помощью внешнего считывающего устройства. Реализация такого регистратора параметров («черного ящика»), также повышает безопасность работы, поскольку позволяет выявить нарушения оператором правил безопасной эксплуатации машины после произошедших аварий, что является для оператора дисциплинирующим фактором.

Максимально высокий уровень безопасности оператора при работе на машине достигается при одновременной реализации всех альтернативных признаков, указанных в формуле изобретения. Возможна также реализация как одного их этих альтернативных признаков, так и их любого количества в любом сочетании. Это также приводит к повышению безопасности. Однако достигаемый при этом уровень безопасности не достигает максимально возможного значения.

Заявленная система электрооборудования гусеничной машины допускает также иные варианты ее реализации на основе признаков, изложенных в формуле изобретения.

Источники информации

1. SU 18104441 A1, Е02F 9/20, Е02F 3/76, 23.04.1993.

2. Тракторы. Конструкция: Учебник для студентов вузов/ И.П. Ксеневич, В.М. Шарипов, Л.Х. Арустамов и др.; Под общ. ред. И.П. Ксеневича, В.М. Шарипова. - М.: МГУ «МАМИ», 2001-821.

1. Система электрооборудования гусеничной машины, содержащая, по меньшей мере, один контроллер, приспособленный для управления двигателем, и/или трансмиссией, и/или рабочим оборудованием, и/или входящими в состав системы электрооборудования приборами освещения, и/или устройствами звуковой сигнализации, а также датчики параметров работы машины, подключенные, по меньшей мере, к одному контроллеру, по меньшей мере, один орган управления машиной, подключенный, по меньшей мере, к одному контроллеру, и панель оператора, приспособленную для отображения параметров работы машины и подключенную, по меньшей мере, к одному контроллеру или входящую в его состав, отличающаяся тем, что в ней дополнительно реализовано, по меньшей мере, одно из следующих технических решений:
а) система электрооборудования содержит устройство считывания персональных или биометрических данных оператора, которое подключено к контроллеру или входит в состав контроллера или панели оператора, который/которая выполнен/выполнена с возможностью сравнения считанных данных с данными, по меньшей мере, об одном операторе, допущенном к управлению машиной, предварительно записанными в его/ее энергонезависимую память, а также с возможностью последующего формирования предупреждающих сигналов или сигналов разрешения или блокирования работы двигателя и/или трансмиссии машины в зависимости от результатов этого сравнения;
б) панель оператора или контроллер содержит блок энергонезависимой памяти, в который записана для хранения информация, содержащая требования или правила работы оператора, установленные из условия предотвращения возникновения опасных ситуаций при эксплуатации машины, а панель оператора приспособлена для отображения этой информации;
в) панель оператора или контроллер содержит блок энергонезависимой памяти, приспособленный для записи в него и хранения информации о наряде или технологической карте производства работ, и/или о маршруте движения машины или о месте выполнения работ, и/или об особенностях безопасного выполнения этих работ, а панель оператора приспособлена для отображения этой информации;
г) система электрооборудования содержит устройство ввода информации о техническом состоянии машины в блок энергонезависимой памяти контроллера или панели оператора, причем панель оператора приспособлена для отображения этой информации;
д) система электрооборудования содержит устройство передачи данных о параметрах работы машины и/или о ее техническом состоянии на терминал, расположенный вне машины, с использованием радиоканала и/или сети Интернет, причем терминал выполнен с возможностью отображения и записи этих данных для хранения в энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости;
е) контроллер приспособлен для проверки проведения оператором действия на холостом ходу, по меньшей мере, одного механизма машины после запуска двигателя путем выявления изменений выходных сигналов датчиков параметров работы машины, а также для записи данных о результатах этой проверки в энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости и/или формирования предупредительного сигнала в случае начала работы машины без предварительной проверки оператором этого действия;
ж) система электрооборудования содержит датчик положения крышки топливного бака или датчик уровня топлива в баке, а контроллер выполнен с возможностью выявления режима заправки машины топливом путем контроля открытия крышки топливного бака или увеличения уровня топлива в баке, а также приспособлен для формирования сигнала остановки двигателя или установления малой частоты вращения двигателя в режиме заправки машины топливом;
з) система электрооборудования содержит датчик дыма и/или освещенности машины в районе топливного бака, а также датчик положения крышки топливного бака или датчик уровня топлива в баке, причем контроллер выполнен с возможностью выявления режима заправки машины топливом путем контроля открытия крышки топливного бака или увеличения уровня топлива в баке, а также приспособлен для формирования предупредительного сигнала или сигнала блокирования подачи топлива в случае наличия дыма и/или недостаточной освещенности машины в районе топливного бака в режиме заправки машины;
и) система электрооборудования оснащена контактным или бесконтактным ключом и устройством для подключения или считывания сигналов этого ключа, а контроллер выполнен с возможностью формирования сигнала запуска двигателя при одновременном наличии сигнала от этого ключа, отсутствии передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины, включенном стояночном тормозе, нахождении оператора в кабине или в кресле машины, а также отключенном приводе технологического оборудования, если этот привод имеется на машине, причем отсутствие передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины, включение стояночного тормоза, нахождение оператора в кабине или в кресле машины, а также отключение привода технологического оборудования, если этот привод имеется на машине, выявляется контроллером с помощью подключенных к нему дополнительных датчиков или на основании сигналов управления этими механизмами;
к) система электрооборудования содержит датчик концентрации выбросов вредных веществ с отработавшими газами или дымности отработавших газов двигателя, а контроллер выполнен с возможностью сравнения выходного сигнала этого датчика с максимально допустимым значением этого контролируемого параметра, предварительно записанным в энергонезависимую память контроллера, а также с возможностью формирования, в зависимости от результатов этого сравнения, предупредительного сигнала;
л) система электрооборудования содержит, по меньшей мере, один датчик концентрации пыли, и/или окиси углерода, и/или паров алкоголя, и/или паров топлива в воздухе кабины оператора, и/или уровня звука на рабочем месте оператора, и/или параметров вибрации на сиденье оператора, и/или параметров вибрации, по меньшей мере, на одном органе управления машины, и/или температуры воздуха в кабине оператора, а контроллер выполнен с возможностью сравнения выходного сигнала этого датчика с максимально допустимым значением контролируемого параметра, предварительно записанным в энергонезависимую память контроллера, причем контроллер приспособлен для формирования, в зависимости от результатов этого сравнения, предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины;
м) система электрооборудования содержит датчик внешней освещенности, а контроллер выполнен с возможностью сравнения фактической величины освещенности с ее минимально допустимой величиной, предварительно записанной в энергонезависимую память контроллера, и последующего включения приборов освещения в зависимости от результатов этого сравнения, а также с возможностью формирования предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины, если при наличии сигнала включения приборов освещения уровень внешней освещенности меньше минимально допустимой величины;
н) система электрооборудования содержит датчик интенсивности тумана, и/или дождя, и/или снегопада, и/или запыленности окружающей среды, а контроллер выполнен с возможностью постоянного или периодического включения, по меньшей мере, одного прибора освещения и/или звуковой сигнализации в случае, если величина контролируемого датчиком параметра превышает величину, предварительно определенную и записанную в энергонезависимую память контроллера, и/или с возможностью управления двигателем и/или трансмиссией машины из условия ограничения скорости движения машины, максимально допустимая величина которой предварительно определена в зависимости от величины параметра, контролируемого датчиком, и записана в энергонезависимую память контроллера;
о) система электрооборудования содержит датчик угла наклона машины в продольной и/или поперечной плоскости, а также датчик внешней освещенности, и/или тумана, и/или дождя, и/или снегопада, и/или запыленности окружающей среды, причем контроллер выполнен с возможностью сравнения фактической величины продольного и/или поперечного наклона машины с его предельно допустимой величиной, предварительно определенной и записанной в энергонезависимую память контроллера в зависимости от величины внешней освещенности, и/или интенсивности тумана, и/или дождя, и/или снегопада, и/или запыленности окружающей среды, а также с возможностью формирования, в зависимости от результата этого сравнения, предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины;
п) система электрооборудования гусеничной машины, оснащенной тяговой лебедкой, содержит датчик наличия ограждения заднего стекла кабины из металлической решетки или панель оператора приспособлена для подтверждения оператором наличия этого ограждения, а контроллер приспособлен для формирования сигнала запрета включения тяговой лебедки при отсутствии этого ограждения;
р) контроллер выполнен с возможностью контроля направления и/или скорости линейного или углового перемещения машины и/или ее рабочего оборудования с использованием, по меньшей мере, одного датчика параметров работы машины, а контроллер выполнен с возможностью сравнения этого направления и/или этой скорости с сигналами органов управления машиной и/или ее рабочим оборудованием, а также с возможностью последующего формирования, в зависимости от результатов этого сравнения, предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины;
с) система электрооборудования содержит, по меньшей мере, один датчик наличия на машине огнетушителя, и/или лопаты, и/или аптечки первой медицинской помощи, и/или емкости для питьевой воды, и/или буксирного троса, а контроллер выполнен с возможностью формирования, в зависимости сигнала этого датчика, предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины;
т) контроллер приспособлен для преобразования параметров работы машины и/или сигналов, по меньшей мере, одного органа управления машиной в сигналы управления приборами освещения, и/или устройством световой сигнализации, и/или устройством звуковой сигнализации, в соответствии с программой этого преобразования, предварительно записанной в его энергонезависимой памяти и определяющей порядок этого преобразования и/или характеристику, и/или вид сигналов управления указанными приборами и/или устройствами;
у) система электрооборудования содержит датчик угла наклона машины в продольной и/или поперечной плоскости и датчик наличия устройства защиты оператора при опрокидывании машины, именуемого ROPS, или панель оператора приспособлена для подтверждения оператором наличия указанного устройства, а контроллер приспособлен для изменения предельно допустимой величины продольного и/или поперечного угла наклона машины, предварительно определенной и записанной в энергонезависимую память контроллера, в зависимости от наличия указанного устройства, а также выполнен с возможностью формирования предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины, если угол продольного и/или поперечного наклона машины превышает предельно допустимую величину;
ф) система электрооборудования содержит датчик ремня безопасности кресла оператора и датчик наличия устройства защиты оператора при опрокидывании машины, именуемого ROPS, или панель оператора приспособлена для подтверждения оператором наличия указанного устройства, а контроллер выполнен с возможностью формирования предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины, если при наличии указанного устройства ремень безопасности не застегнут;
х) система электрооборудования содержит, по меньшей мере, один датчик фиксации левой и/или правой двери кабины в открытом положении и датчик поперечного и/или продольного наклона машины, а контроллер выполнен с возможностью формирования предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины, если сигнал датчика положения двери кабины указывает на ее закрытое положение, а величина угла поперечного и/или продольного наклона машины превышает максимально допустимую величину, предварительно записанную в энергонезависимую память контроллера;
ц) система электрооборудования содержит датчик угла наклона машины в продольной плоскости, а контроллер выполнен с возможностью сравнения этого угла с предварительно записанными в его энергонезависимой памяти величинами углов наклона машины на подъемах и спусках, превышение которых требует реализации мер безопасности, а также, в случае этого превышения, с возможностью управления двигателем и/или трансмиссией машины из условия запрета остановки двигателя, и/или движения машины накатом или под уклон с остановленным двигателем, и/или выключения муфты сцепления трансмиссии, и/или переключения передачи с разрывом потока мощности, и/или запуска двигателя от силы инерции движущейся под уклон машины, и/или поворота с радиусом меньше величины, предварительно записанной в памяти контроллера, и/или торможения с ускорением, превышающим величину, предварительно записанную в память контроллера, и/или отключения одной гусеницы;
ч) система электрооборудования содержит датчик угла наклона машины в поперечной плоскости, а контроллер выполнен с возможностью сравнения этого угла с предварительно записанной в его энергонезависимой памяти величиной угла поперечного наклона машины, превышение которого требует реализации мер безопасности, а также, в случае этого превышения, с возможностью управления трансмиссией или механизмами поворота машины из условия запрета поворота с торможением одной гусеницы в нагорную сторону или поворота с радиусом меньше величины, предварительно записанной в памяти контроллера;
ш) система электрооборудования содержит датчик наличия воды, установленный на машине с возможностью выявления преодолевания машиной брода, а контроллер, при выявлении преодолевания брода, приспособлен для управления двигателем и/или трансмиссией машины из условия запрета остановки двигателя, и/или уменьшения его угловой скорости меньше величины, предварительно записанной в памяти контроллера, и/или переключения передач трансмиссии, и/или остановки машины, и/или увеличения скорости движения машины свыше величины, предварительно записанной в памяти контроллера, и/или поворота с радиусом меньше величины, предварительно записанной в памяти контроллера;
щ) система электрооборудования содержит датчик тягового усилия машины, а контроллер приспособлен для определения скорости возрастания тягового усилия и формирования сигнала управления трансмиссией машины, направленного на ее остановку, в случае, если скорость возрастания тягового усилия превышает величину, предварительно записанную в память контроллера;
ъ) система электрооборудования содержит датчик направления ветра и сигнализатор, установленный вблизи съемной пробки или крышки радиатора двигателя и соединенный с контроллером, который приспособлен для формирования сигнала управления этим сигнализатором с возможностью индикации наветренной стороны этой пробки или крышки радиатора;
ы) контроллер приспособлен для выявления сигнала торможения машины от органа управления и последующего формирования сигналов управления двигателем, трансмиссией, а также прицепным рабочим оборудованием, если оно имеется и имеет колесный ход, в следующей последовательности: уменьшение подачи топлива в двигатель, включение тормозов колес прицепного рабочего оборудования, если оно имеется, выключение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины, включение тормоза машины;
ь) система электрооборудования содержит датчик угла наклона машины в продольной плоскости, а контроллер выполнен с возможностью сравнения этого угла с предварительно записанными в его энергонезависимой памяти величинами углов наклона машины на подъемах и спусках, превышение которых требует реализации мер безопасности, а также, в случае этого превышения и выявления остановки двигателя при движении машины, с возможностью формирования сигналов управления двигателем и трансмиссией в следующей последовательности: включение тормоза машины, выключение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины, запуск двигателя и одновременное выключение тормоза и включение передачи крутящего момента от двигателя к ведущим звездочкам машины;
э) система электрооборудования содержит датчики скорости движения и угла наклона машины в продольной плоскости, а контроллер приспособлен для формирования сигналов торможения машины из условия ограничения интенсивности торможения машины, максимального допустимая величина которой при различной скорости движения машины на подъемах и спусках предварительно записана в энергонезависимую память контроллера;
ю) система электрооборудования содержит устройство глобального спутникового позиционирования, подключенное к контроллеру или панели оператора, в энергонезависимой памяти которого/которой предварительно записаны координаты допустимого местоположения машины и/или величины уклонов грунтовой поверхности с привязкой к этим координатам, а контроллер приспособлен для управления двигателем и/или трансмиссией машины из условия перемещения машины в пределах ее допустимого местоположения и предотвращения ее опрокидывания;
я) система электрооборудования содержит датчик напряженности электрического поля линии электропередачи и устройство, выполненное с возможностью выявления наличия у оператора наряда-допуска на работу в охранной зоне линии электропередачи и подключенное контроллеру или панели оператора, который/которая приспособлен/приспособлена для формирования сигнала остановки работы двигателя и/или машины при отсутствии этого наряда-допуска и величине напряженности электрического поля, превышающей максимально допустимую величину, предварительно записанную в память контроллера.

2. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что устройство считывания персональных или биометрических данных оператора выполнено в виде устройства считывания отпечатков его пальцев, или перезаписи данных с долговременной памяти смарт-карты, или чип-карты, или Flash-карты, или накопителя Flash USB Drive, или удостоверения оператора, или его паспорта, или акустического контроля голоса оператора, или видеоконтроля черт его лица, или в виде приемника радиочастотного, или ультразвукового, или оптического, или инфракрасного сигнала, сформированного мобильным устройством идентификации оператора.

3. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью хранения в энергонезависимой памяти предварительно записанной информации о квалификации оператора или устройство считывания данных о операторе выполнено с возможностью дополнительного считывания информации, характеризующей его квалификацию, а контроллер выполнен с возможностью изменения максимально допустимых параметров работы машины в зависимости от информации об этой квалификации.

4. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что контроллер дополнительно выполнен с возможностью подсчета продолжительности работы каждого оператора и их записи в долговременную энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости.

5. Система электрооборудования по п.4, отличающаяся тем, что контроллер приспособлен для подсчета продолжительности работы и отдыха каждого оператора, выявления нарушений установленного режима труда и отдыха и последующей записи информации об этих нарушениях в долговременную энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости и/или с возможностью формирования предупредительного информационного сигнала.

6. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью выявления и/или идентификации неисправностей машины, влияющих на безопасность ее работы, путем обработки записей информации о техническом состоянии машины по программе, предварительно записанной в блок энергонезависимой памяти панели оператора или контроллера, и/или с возможностью выявления отклонений параметров работы машины за пределы их допустимых значений, предварительно записанных в указанный блок энергонезависимой памяти, а также с возможностью формирования предупредительного сигнала или сигнала остановки двигателя и/или блокирования работы трансмиссии при наличии указанных неисправностей или отклонений.

7. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один датчик наличия на машине ограждения заднего стекла кабины, и/или огнетушителя, и/или лопаты, и/или аптечки первой медицинской помощи, и/или емкости для питьевой воды, и/или буксирного троса, и/или устройства защиты оператора при опрокидывании машины, содержит транспондер, именуемый также радиочастотной RFID-меткой, прикрепленный к указанному ограждению, и/или огнетушителю, и/или лопате, и/или аптечке, и/или емкости, и/или буксирному тросу, и, по меньшей мере, одно считывающее устройство транспондеров или радиочастотных RFTD-меток, подключенное к контроллеру или к панели оператора.

8. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что датчик наличия на машине огнетушителя или емкости для питьевой воды выполнен в виде датчика веса, а контроллер выполнен с возможностью определения наличия в огнетушителе или в емкости для питьевой воды достаточного количества, соответственно, огнетушащего средства или питьевой воды, а также с возможностью формирования, в зависимости от этого количества, предупредительного сигнала для оператора и/или сигнала остановки двигателя или машины.

9. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что контроллер приспособлен для преобразования параметров работы машины и/или сигналов, по меньшей мере, одного органа управления машиной в сигналы управления приборами освещения, и/или устройствами световой или звуковой сигнализации из условия подачи предупредительного звукового и/или светового сигнала перед началом и/или изменением направления движения машины и/или ее рабочего оборудования, и/или при движении машины задним ходом, причем для различных направлений движения и/или поворота машины и/или ее рабочего оборудования контроллером устанавливаются различные частоты, или длительности, или периоды следования, или различные комбинации длительностей и пауз этого предупредительного сигнала.

10. Система электрооборудования по п.9, отличающаяся тем, что панель оператора оснащена органом управления, приспособленным для переключения оператором вида и характеристик предупредительных сигналов в зависимости от уровня опасности, создаваемой работающей машиной, и/или от внешних условий ее работы, и/или от наличия людей в рабочей зоне машины, и/или из условия обеспечения возможности идентификации по этим сигналам различных машин работниками, обслуживающими эти машины или находящимися в зоне их работы.

11. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что она содержит датчик фиксации левой и/или правой двери кабины в открытом положении и датчик поперечного крена машины, а контроллер выполнен с возможностью формирования предупредительного сигнала и/или сигнала остановки двигателя или машины, если сигнал датчика положения двери кабины со стороны, обращенной к верхней части склона, указывает на ее закрытое положение, а величина угла поперечного крена машины превышает максимально допустимую величину, предварительно записанную в энергонезависимую память контроллера.

12. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что параметры, устанавливаемые оператором, включая признаки наличия устройства зашиты оператора при опрокидывании машины, ограждения заднего стекла кабины и ограничения на параметры работы машины и/или ее рабочего оборудования, при первоначальном включении системы устанавливаются контроллером или панелью оператора из условия отсутствия этих защитных устройств и наименьших значений параметров безопасной работы машины и/или ее рабочего оборудования;

13. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что устройство, выполненное с возможностью выявления наличия у оператора наряда-допуска на работу в охранной зоне линии электропередачи, реализовано в виде устройства считывания данных о наличии этого наряда-допуска с памяти смарт-карты, или чип-карты, или Flash-карты, или накопителя Flash USB Drive либо в виде клавиатуры панели оператора, приспособленной для ввода и анализа кода этого допуска.

14. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что она содержит устройство глобального спутникового позиционирования, подключенное к контроллеру или панели оператора, в энергонезависимой памяти которого/которой предварительно записаны координаты положения опор линии электропередачи, а контроллер приспособлен для управления движением машины из условия пересечения линии электропередачи под прямым углом вблизи опоры.

15. Система электрооборудования по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что контроллер, формирующий сигналы управления или предупредительные сигналы, дополнительно выполнен с возможностью записи этих сигналов в энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости.

16. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что контроллеры и панель оператора реализованы на основе микроконтроллеров и связаны между собой с использованием протоколов последовательного интерфейса Controller Area Network (CAN) и/или Local Interconnect Network (LIN).

17. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что панель оператора содержит цветную графическую панель, устройство звуковой или речевой сигнализации и органы управления этой панелью и/или машиной, выполненные в виде кнопок или клавиш.

18. Система электрооборудования по п.1, отличающаяся тем, что органы управления машиной выполнены в виде джойстиков управления движением и рабочим оборудованием машины, ключа запуска двигателя, рукоятки управления подачей топлива, педалей тормоза и десселератора, а также клавишных выключателей приборов освещения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Изобретение относится к тяговым транспортным средствам и касается оперения сельскохозяйственного трактора. .

Изобретение относится к гусеничной и колесной технике, а более конкретно - к тягачам и может быть использовано для соединения тягача и буксируемого объекта без выхода экипажей из машин в зонах обстрела, заражений и пожаров.

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно, к автомобильным седельным тягачам. .

Изобретение относится к области техники и может быть использовано для соединения тягача и буксируемого объекта без выхода экипажей из машин в зонах обстрела, заражений и пожаров.

Изобретение относится к военной технике, преимущественно бронетанковой, и может быть использовано для соединения бронированной ремонтно-эвакуационной машины (БРЭМ) и буксируемого бронеобъекта без выхода экипажа из БРЭМ в условиях ведения боевых действий.
Наверх