橋梁馱運架一體機雙車聯(lián)合作業(yè)協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、汽車變成了家庭出行的重要交通工具，全國家庭汽車保有量持續(xù)增長，國內(nèi)各大城市的交通路況十分擁堵，尤其是像北京這類的特大型城市，其交通路網(wǎng)已經(jīng)飽和。傳統(tǒng)的城市立交橋改造方法至少需要3個月的施工時間，如果環(huán)境溫度較低則需要5個月以上。這會造成高峰時段的交通擁堵，會嚴重影響百姓的生活質(zhì)量，給城市路網(wǎng)帶來巨大的壓力，為此而付出的“社會成本”也是無法估量的。
　　在國外，以自行式液壓模塊車(SPMT)為核心設備的城市立交橋整體置換施工方法，已

2、經(jīng)制訂了相應的規(guī)范，可以減少對城市路網(wǎng)的壓力，實現(xiàn)少斷交甚至是不斷交施工。但是國內(nèi)的城市立交橋沒有統(tǒng)一的規(guī)劃，立交橋的設計又各不相同，因此需要設計一套適應國內(nèi)城市立交橋改造的馱運架一體機。
　　根據(jù)國內(nèi)城市立交橋整體置換改造的實際需求，再結合設計、安裝及調(diào)試馱運架一體機時出現(xiàn)的問題，對馱運架一體機雙車聯(lián)合作業(yè)協(xié)調(diào)控制進行了深入研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)根據(jù)國內(nèi)城市立交橋不斷交施工的需求和實施方案，設計了一套適合國內(nèi)

3、整體置換工法的馱運架一體機。該套設備是由兩臺馱運架一體機組成，采用模塊化設計。單臺馱運架一體機的功能與普通SPMT相似，包含液壓驅(qū)動系統(tǒng)、協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸掛調(diào)平系統(tǒng)、重載轉(zhuǎn)向輔助支撐系統(tǒng)等。與SPMT不同的是，馱運架一體機增加了基于雙車聯(lián)合作業(yè)的同步驅(qū)動系統(tǒng)群、三維微調(diào)定位系統(tǒng)群以及同步頂升系統(tǒng)群。這些功能滿足了國內(nèi)整體置換施工的要求，降低了整體施工的誤差，提高了施工的效率。
　　(2)根據(jù)現(xiàn)場施工的條件，基于雙車聯(lián)合的同步驅(qū)動系

4、統(tǒng)群之間有機械耦合和無機械耦合兩種連接方式。當機械耦合時，連接的鋼結構桁架相當于一個彈性元件，兩輛車之間的液壓馬達相互間有擾動，建立兩輛車液壓馬達之間的數(shù)學模型，確定其傳遞函數(shù)。當無機械耦合時，兩輛車之間的液壓馬達相互獨立，兩輛車之間同步需要分析其運動學特性。液壓馬達打滑是影響雙車聯(lián)合同步驅(qū)動的重要因素之一，為此總結了幾種常用的液壓馬達防打滑方案，逐一分析了各個方案的優(yōu)缺點，并根據(jù)各自的優(yōu)缺點提出適用對象以及安裝調(diào)試時的注意事項。

5、>　　(3)針對國內(nèi)城市立交橋支座多、定位精度高的問題，設計了一套基于雙車聯(lián)合作業(yè)的、用于預制箱梁精確定位的三維微調(diào)系統(tǒng)群。三維微調(diào)系統(tǒng)群至少由四組三維微調(diào)單元組成，每個單元包含一個頂升液壓缸和兩組水平液壓缸，每組所需的三維微調(diào)單元數(shù)量由負載決定。推導了液壓缸端面上有不同剪力和彎矩作用下的壁厚的計算公式，據(jù)此設計了三維微調(diào)單元的主頂升液壓缸結構。規(guī)劃了三維微調(diào)系統(tǒng)的基本調(diào)整模式，建立了其空間位置模型，求出了各個執(zhí)行器的位置反解。據(jù)此控制

6、三維微調(diào)系統(tǒng)群的各個執(zhí)行器的動作。
　　(4)針對國內(nèi)城市立交橋高度標準設計不統(tǒng)一、升降范圍較大，常規(guī)SPMT不具備獨立完成架橋的普遍性，提出基于雙車聯(lián)合的同步頂升系統(tǒng)群。同步頂升系統(tǒng)采用比例閥控缸形式的位置閉環(huán)控制，在施工時需要同步頂升系統(tǒng)穩(wěn)定落梁。利用SimulationX仿真軟件的液壓庫，建立同步頂升系統(tǒng)的仿真模型。在偏載條件下，分析不同的開環(huán)系統(tǒng)對閉環(huán)控制穩(wěn)定性的影響。建立平衡閥的仿真模型，利用仿真和實驗的方法研究平衡閥的

7、動態(tài)特性。
　　(5)分析雙車聯(lián)合作業(yè)調(diào)試時所發(fā)生的故障現(xiàn)象，根據(jù)測試數(shù)據(jù)，找出導致故障的原因，并提出合理的解決方案。對雙車聯(lián)合作業(yè)進行電控調(diào)試，編寫基于CAN總線的控制程序。
　　根據(jù)對馱運架一體機雙車聯(lián)合作業(yè)協(xié)調(diào)控制的研究，設計制造的馱運架一體機滿足國內(nèi)城市立交橋改造的特殊要求。成套使用馱運架一體機提高了施工的效率，減少了交通封閉的時間，節(jié)約了社會成本。西關環(huán)島立交和三元橋改造工程等實際項目驗證了馱運架一體機雙車聯(lián)合作業(yè)