提升桥梁检测车作业安全的几种措施

王富强，夏杰，蔡冠宇，张雷，高伟

（陕西汽车控股集团有限公司，陕西 西安 710200）

使用维修

提升桥梁检测车作业安全的几种措施

王富强，夏杰，蔡冠宇，张雷，高伟

（陕西汽车控股集团有限公司，陕西 西安 710200）

针对桁架式桥梁检测车现存的作业安全隐患，创新应用车架平台调平系统及防倾翻控制系统，同时加装移动配重装置，通过增大桁架式桥梁检测车作业稳定力矩、减小作业倾翻力矩的方式来提升整车作业安全，防止整车作业倾翻。

桥梁检测车；稳定性；倾翻

Abstract:In view of the work safety problems existing truss bridge inspection vehicle, and anti rollover control system innovation and application frame platform leveling system, while the installation of mobile counterweight device, to improve the safe operation by way of vehicle decreases truss bridge inspection vehicle stable operation torque, operation tilting moment, prevent vehicle rollover operation.

Keywords: Bridge Inspection Vehicle; Stability; Tipping

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-221-03

前言

目前中国1980年前所建的桥梁病害非常严重，加之近年来各种公路的延伸建设，桥梁的建设也随之增加，并且部分桥梁过早“危桥化”，导致桥梁检测任务繁重，桥梁检测车的使用越发频繁。桥梁检测车是一种为桥梁检测人员在工作的过程中提供作业平台，把人员和设备送到桥下进行桥梁检测和维修的专用车辆。桥梁检测车的整车作业稳定性始终是客户的关注点和设计的关键点，从整车稳定性方面寻求技术突破，成为保障检测人员人身安全及检测效率的重要一环。

1 安全性背景介绍

桥梁检测车主要由汽车底盘加装工作装置改装而成。工作装置主要包括支腿、车架平台、一回转、翻转架、连接架、垂直臂、二回转、伸缩臂等总成。作业时支腿展开支撑于地面，防止车辆晃动，右侧支腿形成支点；翻转架、连接架、垂直臂、二回转、伸缩臂等伸出于桥梁外侧用于提供桥下作业平台，这些总成组成了倾翻部分；汽车底盘、车架平台、一回转等总成位于桥梁内侧，组成了稳定部分。稳定部分相对于支点的力矩（稳定力矩）与倾翻部分相对于支点的力矩（倾翻力矩）的比值（绝对值）称之为安全系数，安全系数相对值越大，整车作业越稳定、越安全。

桥梁检测车为了提高安全系数，最直接简单的办法就是增加位于稳定部分的固定配重量，但随着桥梁检测车技术参数的增大以及质量参数的法规限制，简单的增加固定配重量已经无法满足安全系数的提升，当遇到桥面倾斜等工况时，安全系数降低，有可能造成车辆的倾翻事故，所以本文提出几种除增加固定配重量之外的措施提升桥梁检测车作业安全。

图1 桥梁检测车主要总成

图2 稳定力矩与倾翻力矩

2 安全性提升措施

2.1 车架平台调平系统应用

如图2所示，桥梁检测过程中，部分桥梁拐弯处伴随着横坡倾角α，此时稳定部分的重心将向右偏移，稳定力矩减小，安全系数降低，会造成检测车辆倾翻或者失稳，给检测人员生命安全造成威胁。

图3 车架平台调平装置示意

为解决这一问题提出车架平台调平系统。调平系统包括四组支腿结构、伸缩油缸、车架平台、角度传感器、控制器、开关阀及液压部分等，四组支腿分别安装于车架平台左前、左后、右前、右后四处；伸缩油缸一端与支腿连接，一端与车架平台连接；角度传感器检测车架平台相对于水平面的角度；控制器、开关阀及液压部分达到控制左前及左后伸缩油缸伸缩的效果；桥梁检测过程中，伸缩油缸伸出，四组支腿下降与桥面挤压并驱动行走，现有桥梁检测车在桥面倾斜工况下，待支腿下降完全后，整车依然倾斜，重心偏移，会造成整车倾翻或失稳，调平系统待支腿完全下降后，角度传感器检测车架平台倾斜度，当倾斜度大于3度时，通过控制器将信号传输给开关阀，控制左侧伸缩油缸伸缩，减小左侧两组支腿支撑高度，从而达到调节车架平台左右平衡的效果。总体就是通过反向消减横坡角度，促使重心位置向左偏移，从而恢复稳定力矩，保证安全系数。

2.2 防倾翻控制系统应用

同样为了解决存在横坡倾角α所带来的桥梁检测车安全性问题，提出了一种防倾翻装置。不同于车架平台调平系统，该防倾翻装置主要是通过控制倾翻部分相对于支点的力臂长度来减小倾翻力矩。

防倾翻装置主要包括安装于车辆尾端的控制器、车架平台上的倾角传感器、安装在一回转总成内的电磁换向阀、四连杆机构、调距油缸等。四连杆机构包括两根相互平行的连接杆，调距油缸与连接杆成一定角度地倾斜。

工作原理为桁架式桥梁检测车对桥面具有倾角α的桥梁进行检测作业时，倾角传感器检测出桥面的倾角α，并通过线路将该倾角α的信息传送至控制器，控制器经过处理，将倾角信号转换为控制信号传送至电磁换向阀，电磁换向阀做出相应动作，通过软管使调距油缸的缸筒腔进油，调距油缸内的活塞伸出。在活塞伸出的作用下，倾翻部分的桁架结构共同向上平移，两个连接杆同时发生倾斜，使桁架结构与支点之间的距离缩短，相应的倾翻力臂减小使倾翻力矩也相应减小，这样就减小了桁架式桥梁检测车在存在具有倾角的桥面上进行检测作业时发生倾翻的风险。

图4 防倾翻装置电气控制原理图

2.3 伸缩式移动配重装置应用

目前新建桥梁人行道大多数已超过3米，现有桥梁检测车结构形式要将跨越人行道宽度做到3米，需不断增加固定配重量，但总质量受到法规限制，所以安全性相应有所削弱。

为了解决这个问题，提供一种桥梁检测车伸缩式移动配重。如图5所示，伸缩式移动配重包括轨道结构、配重体、连接结构、液压油缸、油缸连接座及滑块总成。桥梁检测车作业时液压油缸驱动配重体沿着轨道结构向车体外移动，将配重重心外移，增大稳定力矩，改善现有产品稳定系数不高而威胁作业人员安全性的现状。结构形式简单、可靠，使用方便，配重偏移量大，稳定性改善效果明显。

2.4 倾翻部分轻量化设计

同样减轻倾翻部分的质量也可达到减小倾翻力矩的目的，倾翻部分多为桁架结构，伸缩臂、花纹板、扶手等可选择铝合金材质，垂直臂、二回转、连接架等总成可通过CAE分析从结构中再优化设计，对于部分类似回转支撑等外购件可特殊定制，在保证使用要求的前提下尽可能减轻重量。

图5 缩式移动配重结构图

3 结论

由上文可知，安全性提升措施基本都是通过控制质量及力臂长度来增大稳定力矩或减小倾翻力矩，从而增大安全系数，保障作业人员作业安全。随着目前车辆作业参数的进一步增大以及使用者对安全性问题进一步关注，这种措施将频繁出现在特种作业车辆中，上文几种提升措施已经体现在实车中，使用效果较好，有效提升桥梁检测车作业安全。

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Measures for improving operation safety of bridge inspection vehicle

Wang Fuqiang, Xia Jie, Cai Guanyu, Zhang Lei, Gao Wei
( Shaanxi Automobile Holding Group Co., LTD, Shaanxi Xi’an 710200 )

U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)18-221-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.076

王富强，男，助理工程师，就职于陕西汽车控股集团有限公司技术中心，现从事特种作业类车辆开发工作。