叉车主动安全技术现况研究

摘要：叉车主动安全技术主要用于叉车工作过程中的状态控制，增加叉车的安全系数，避免叉车因不安全的驾驶方式导致叉车运行出现事故。介绍目前已经应用的叉车主动安全技术现状并总结相关技术的属性，同时解析相关主动安全技术。

关键词：叉车；主动；安全技术

1叉车主动安全技术现状

世界各地区对于叉车的安全要求都有明确的标准化约束，其中国际标准有ISO3691-1《工业车辆安全条件及检验》，国内标准有GB10827.1《工业车辆安全要求和验证》。叉车的安全影响因素分为人、作业环境、叉车本身三方因素。叉车安全技术的目标是减少人为及环境影响因素，提升叉车设备自身的安全事故防控能力。叉车的安全技术又分为主动安全技术与被动安全技术，被动安全主要应用于事故发生后减小事故后果的安全对策，主动安全则为预防事故发生的安全对策。由于叉车自身结构刚度较大，所以主动安全的技术更加受到消费者的青睐，而有些主动安全技术也被写入了叉车的安全标准，例如国内标准GB10827.1增加了操作者存在感应技术的设备要求，需要驾驶人员处于正确驾驶位置才能操作叉车的行走及工作装置。叉车主动安全技术主要集中于叉车行走及工作装置操作控制的安全性，即利用传感器收集车辆运转状态信息，通过控制器集成信息并判断，从而智能控制车辆操作，保证驾驶者的安全。例如，丰田叉车推出了主动稳定系统技术SAS(SystemofActiveStability)，科朗叉车推出了Access123综合控制系统和Intrinsicstabilitysystem内置安全稳定系统。而国内的主要叉车生产厂家也逐渐推出了一些主动安全系统技术，例如转弯自动减速技术，高货位门架前倾角度控制技术，车速与方向盘扭矩关联系统，门架起升高度负载与行走速度关联技术等。由于叉车行走的速度都不是很高，这些主动安全技术从本质上来说，多数是用于提升叉车运行时的四项稳定性，即满载纵向堆垛稳定性、满载纵向运行稳定性、满载横向堆垛稳定性，空载横向运行稳定性，进而减少车辆侧翻事故。

2叉车主动安全技术的分类

叉车主动安全技术主要是结合叉车作业工况，利用传感器收集车辆作业状态，进而主动调整叉车执行动作参数的技术。根据叉车作业工况可分为驱动型、工作装置型以及融合型控制。

3驱动型主动安全技术

叉车驱动型主动安全技术主要应用于叉车的行走过程控制，目前市场上常见的此类叉车控制有转弯自动降速系统、车速与方向盘转向扭矩关联系统、同步转向系统、车体转向锁定油缸等技术。

3.1转弯自动降速系统

由于叉车采用后轮转向，转弯半径小，作业通道窄的特点，所以转弯时，车辆惯性力相对较大。转弯自动降速系统可以在叉车高速行驶进行转向时，强制降低转弯时叉车速度，减小叉车转向时的惯性离心力，避免车辆出现侧翻事故。其技术实现主要是利用电位器检测后轮转角，编码器检测车轮转速，控制器通过收集这些信息并结合叉车质心计算出安全的叉车行驶速度值，按照速度控制值来控制电机或者发动机转速，进而实现转弯降速，达到转弯安全的控制的目的。

3.2车速与方向盘转向扭矩关联系统

该系统同样是用于叉车时的转弯控制，不同是该项技术目前只应用于电子辅助转向的三支点叉车。这项技术通过编码器收集车速信息反馈给控制器，控制器将车速对应的方向盘操作转为阻力，通过改变车辆转向装置触觉反馈装置（TFD）的电流，来实现方向盘扭矩变化，进而实现车速快转向扭矩大、车速慢转向扭矩小的控制。

3.3同步转向系统

同步转向系统是叉车转向的辅助系统，主要应用于全液压转向系统。传统的全液压转向系统，由于全液压转向器在工作过程中普遍存在内部泄漏问题，导致方向盘的转动角度和车轮的转动角度无法实现线性对应。同步转向系统就是为了解决这一问题而做出的技术创新。同步转向系统的控制器通过安装的在方向盘下的多圈转角电位器，收集方向盘转角信息，通过安装在转向桥上的转角电位器收集转向轮转角信息，并将两者实际转角差异信息与控制器内部存储设定信息进行比对。如存在差异，控制器发出控制信息作用于安装在全液压转向器上的补油电磁阀，补充全液压转向器的有也泄漏，进而保持方向盘的转动角度和车轮的转动角度线性对应关系，降低驾驶者的操作难度。如图1所示。

3.4车体转向锁定液压缸技术

车体转向锁定液压缸技术通过液压缸连接叉车的车体和转向桥，其安装形式如图2所示。在叉车进行高速转向操作时，切断锁定液压缸的油路，实现车体和转向桥的刚性连接，减小车辆重心外移，进而减小车辆因转弯时的惯性力而侧翻的风险。该项技术通过控制器收集安装于车体的加速度传感器，收集车辆横向加速度以及后轮转角电位器的转向轮角度来综合判断，由控制器比较实际值与理论值的大小，进而决定是否控制电磁阀切断锁定液压缸油路，将车架与转向桥形成刚体连接。车体转向锁定液压缸液压安装如图2所示。

4工作装置型主动安全技术

叉车工作装置型主动安全技术主要应用于叉车的起重系统动作控制，多应用于堆垛工况。控制器通过对叉车工作装置自身工作状态的检测，主动预防危险堆垛工况，增加叉车堆垛作业的安全性。普通叉车的工作装置主要包含起升及倾斜两个动作，而工作装置型主动安全技术也主要应用于这两个动作的智能控制。目前市场上常见的此类技术有工作装置倾斜速度及倾角度控制、液压缸末端缓冲技术等。工作装置倾斜速度及角度控制其功能，主要是通过检测工作装置起升高度、带负载状态，控制器通过控制叉车的液压系统，实现叉车工作装置的低起升倾斜角速度快、高起升倾斜角速度慢（高起升高负载时前倾角度小，低起升低负载时前倾角度大），从而提高叉车堆垛的安全性。液压缸末端缓冲技术主要是通过传感器检测液压缸的行程，在液压缸行程接近末端时，提前控制液压系统减少油量供给，进而实现液压缸末端减速，减小液压缸末端冲击的效果，进而减少叉车晃动，提升车辆安全性。其主要组成如图3所示。

5融合型主动安全技术

叉车融合型主动安全技术是将叉车行踪驱动与工作装置状态进行信息集成后进行的综合性控制。叉车在满载状态下，门架举升较高且伴有前倾，此时车辆若以较快速度行走，车辆就容易发生倾翻事故，所以在叉车的司机手册中都会提及“行走时，门架需下落后倾到位”的警示。但是现实生产中许多叉车司机还是会追求操作效率，无视操作警示，导致安全生产事故时有发生。融合型主动安全技术是将叉车行走、起升、倾斜功能进行联动，建立联动控制逻辑关系表，进而避免因不规范驾驶叉车而产生的不安全状态，强制驾驶者修正驾驶习惯。

6结语

叉车主动安全技术结合传感器技术、智能控制技术、液压技术为以一体，用于改变叉车行走、堆垛时的速度、车体刚性、操作力等性能参数实现叉车主动的安全防控，减少叉车运行过程中的侧翻风险，提高了车辆的驾驶安全性。随着科技的进一步发展，AGV搬运设备也逐渐流行，其中的安全技术也大多采用了主动安全控制方案，所以主动安全技术的研发正处于爬坡阶段，将是各叉车及AGV厂家不断探索研发的技术新区域。

作者：徐家祥 单位：安徽合力股份有限公司