林亮

福建龍馬環(huán)衛(wèi)裝備股份有限公司 福建龍巖 364000

1 前言

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)加速推進(jìn)，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口不斷增加，隨之而來(lái)的是生活垃圾的不斷增加。壓縮式垃圾車(chē)因其可將垃圾進(jìn)行預(yù)壓縮、裝載量大，且垃圾箱密封，不會(huì)造成運(yùn)輸過(guò)程的二次污染等優(yōu)點(diǎn)而被越來(lái)越多的環(huán)衛(wèi)部門(mén)所選用。但是由于我國(guó)各地居民生活習(xí)慣等不同會(huì)造成垃圾車(chē)在裝載時(shí)可能會(huì)碰到各種各樣的垃圾，當(dāng)單次垃圾的倒入量較多時(shí)，而有些垃圾的質(zhì)地較硬甚至可能有不合要求的垃圾（建筑垃圾等）倒入填料器中，可能會(huì)使現(xiàn)有的壓填循環(huán)動(dòng)作出現(xiàn)停滯等異常情況，如果系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于大壓力狀態(tài)就可能會(huì)增加系統(tǒng)的故障率，降低設(shè)備的使用壽命。

2 壓縮式垃圾車(chē)的裝載工作原理

壓縮式垃圾車(chē)通過(guò)提升裝置將裝于垃圾筒中的垃圾倒入填料器，其主要的工作過(guò)程是通過(guò)刮板及滑板的配合動(dòng)作進(jìn)行壓填循環(huán)，將倒入的垃圾不斷刮入車(chē)箱內(nèi)，直至垃圾裝滿車(chē)箱。

3 改進(jìn)前壓填循環(huán)過(guò)程

壓填循環(huán)過(guò)程為：刮板旋起，檢測(cè)到旋起到位信號(hào)后，滑板開(kāi)始下行；檢測(cè)到下行到位信號(hào)后，刮板開(kāi)始?jí)合?；檢測(cè)到壓下到位信號(hào)后，滑板開(kāi)始上行；最后上行檢測(cè)到上行到位信號(hào)后動(dòng)作結(jié)束，即完成一次的壓填循環(huán)。改進(jìn)前工作流程如圖1所示。

4 壓填循環(huán)可能碰到的問(wèn)題

現(xiàn)在生活垃圾的處理量不斷加大，垃圾桶的容積也越來(lái)越大，這樣對(duì)垃圾車(chē)的裝載能力提出了更高的要求。若單次垃圾量倒入較多或有些垃圾質(zhì)地較硬甚至有不合要求的垃圾混入其中時(shí)，正常的壓填循環(huán)動(dòng)作可能會(huì)出現(xiàn)異常，根據(jù)收集到的信息，異常情況最多的就是出現(xiàn)動(dòng)作停滯，長(zhǎng)期這種情況則給垃圾的正常壓裝帶來(lái)一系列的問(wèn)題。

由壓填循環(huán)的工作原理可知：壓填循環(huán)是順序執(zhí)行的，當(dāng)接收到觸發(fā)信號(hào)進(jìn)入壓填循環(huán)后，其每一個(gè)階段的動(dòng)作開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，都是由相應(yīng)位置的到位信號(hào)來(lái)結(jié)束原動(dòng)作，同時(shí)該到位信號(hào)去觸發(fā)下一個(gè)動(dòng)作順序執(zhí)行；所以當(dāng)一次處理量過(guò)多或有硬物卡滯在壓填作業(yè)區(qū)時(shí)，某一動(dòng)作不能順利地執(zhí)行下去，其未能接收到相應(yīng)的到位信號(hào)，則該動(dòng)作將長(zhǎng)時(shí)間維持，并且下一個(gè)動(dòng)作也不可能會(huì)被執(zhí)行，壓填循環(huán)則處于停滯狀態(tài)；也因?yàn)樵搫?dòng)作不夠智能，其無(wú)法進(jìn)行相應(yīng)處理或及時(shí)報(bào)警，會(huì)造成以下情況：

a. 可能會(huì)讓操作人員誤以為設(shè)備產(chǎn)生了故障，停止設(shè)備運(yùn)行，停止裝載垃圾，暫停垃圾車(chē)的使用，從而影響正常的垃圾收集，這樣就大大地降低了環(huán)衛(wèi)部門(mén)的工作效率；

b. 更為嚴(yán)重的后果是因?yàn)閯?dòng)作停滯但其仍在繼續(xù)運(yùn)行，但是動(dòng)作不能到位，則系統(tǒng)的壓力將立即增大，增大至系統(tǒng)最大壓力，并且一直處于最大壓力狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于大壓力狀態(tài)可能給液壓系統(tǒng)帶來(lái)更多的隱患（如閥體漏油，管路漏油，密封損壞等）；

c. 同時(shí)控制液壓油路工作的電磁閥線圈長(zhǎng)時(shí)間得電，會(huì)造成線圈發(fā)熱，這樣會(huì)降低線圈的使用壽命，久之容易形成線圈的局部短路，工作電流變大，損壞電氣元件造成電氣故障；

d. 同時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)件長(zhǎng)時(shí)間受力也可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)的變形等現(xiàn)象。

通過(guò)對(duì)以上問(wèn)題的分析可以知道，在發(fā)生動(dòng)作停滯時(shí)，其液壓系統(tǒng)的壓力就會(huì)隨之加大，并且處于大壓力狀態(tài)；而在每個(gè)動(dòng)作（每個(gè)階段）的開(kāi)始及結(jié)束都有相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行控制及進(jìn)行指示，但是在動(dòng)作的過(guò)程中并沒(méi)有加入任何的檢測(cè)信號(hào)來(lái)檢測(cè)其動(dòng)作的狀態(tài)，所以才會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作的停滯等失控狀態(tài)；目前只有通過(guò)操作者觀察和憑借經(jīng)驗(yàn)判斷壓填循環(huán)的動(dòng)作狀況，但是因?yàn)槊總€(gè)操作者的經(jīng)驗(yàn)不同，有時(shí)并不能夠很好地判斷壓填循環(huán)是處于停滯狀態(tài)還是處于故障狀態(tài)，導(dǎo)致設(shè)備長(zhǎng)期不正常運(yùn)行；也可能因?yàn)槲茨芗皶r(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障。因此需要改進(jìn)現(xiàn)有的壓填動(dòng)作，進(jìn)行智能化處理，以便在發(fā)生停滯時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)地進(jìn)行相應(yīng)處理來(lái)保護(hù)設(shè)備。

5 改進(jìn)后的壓填循環(huán)工作流程

在壓填循環(huán)發(fā)生停滯時(shí)最明顯的現(xiàn)象除了動(dòng)作的停滯外，還有一個(gè)明顯的現(xiàn)象就是系統(tǒng)壓力的增大。壓縮循環(huán)異常情況時(shí)壓力情況如圖2所示。

考慮增加對(duì)動(dòng)作壓力的檢測(cè)，根據(jù)壓力的變化情況對(duì)系統(tǒng)作出控制。因此在原有液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)壓力傳感器來(lái)進(jìn)行信號(hào)反饋，將壓力的設(shè)定值設(shè)置為某一壓力值（如18 MPa），如在壓填循環(huán)某一過(guò)程達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，壓力傳感器給控制器一個(gè)信號(hào)；考慮到壓縮式垃圾車(chē)的工作原理，需要對(duì)垃圾進(jìn)行壓縮，需有一定的保壓，因此在正常使用的過(guò)程中系統(tǒng)壓力也可能達(dá)到設(shè)定壓力。

為了排除保壓或其他小阻力情況，在控制器接收到壓力信號(hào)時(shí)，還將對(duì)接收到的壓力信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的過(guò)濾，即在達(dá)到設(shè)定壓力后，通過(guò)對(duì)壓力信號(hào)的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。一般情況下保壓或碰到有點(diǎn)阻力時(shí)，其壓力也可能達(dá)到設(shè)定，但隨著動(dòng)作的進(jìn)行，有功壓力持續(xù)增大，則會(huì)沖破該阻力，之后壓力會(huì)減小至設(shè)定值以下，所以其壓力持續(xù)時(shí)長(zhǎng)也會(huì)比設(shè)定檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)短，其壓力曲線會(huì)呈現(xiàn)短時(shí)間尖脈沖形狀；而在異常情況下，雖然有功壓力持續(xù)增加，但無(wú)法沖破異常阻力，其壓力持續(xù)時(shí)間則會(huì)無(wú)限增長(zhǎng)，如圖2。

圖2 壓縮循環(huán)異常情況時(shí)壓力情況

所以當(dāng)壓力信號(hào)持續(xù)時(shí)間夠長(zhǎng)時(shí)，可以判斷此時(shí)為壓填循環(huán)停滯狀態(tài)；考慮到系統(tǒng)的保壓及設(shè)備的保護(hù)，考慮對(duì)時(shí)間也進(jìn)行一定的限制，如將壓力信號(hào)持續(xù)時(shí)間超過(guò)5 s時(shí)認(rèn)定為“停滯狀態(tài)”。當(dāng)然這一檢測(cè)過(guò)程需要通過(guò)實(shí)際多次的調(diào)試尋找到適合的保壓時(shí)間，壓力設(shè)定值及壓力檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)，在保護(hù)設(shè)備的前提下保證動(dòng)作可靠執(zhí)行。

當(dāng)然并不是壓填循環(huán)的每一步動(dòng)作長(zhǎng)時(shí)間未到位都可以叫停滯狀態(tài)。如“刮板旋起”動(dòng)作其為壓填循環(huán)的準(zhǔn)備動(dòng)作，其長(zhǎng)時(shí)間未到位則表示出現(xiàn)位置傳感器等故障，需要進(jìn)行檢修，此時(shí)應(yīng)該進(jìn)行智能報(bào)警，提示操作人員。故對(duì)壓填循環(huán)進(jìn)行以下改進(jìn)。

5.1 對(duì)不同的動(dòng)作進(jìn)行不同的檢測(cè)

如“刮板旋起”動(dòng)作因其無(wú)垃圾壓縮過(guò)程，所以只進(jìn)行動(dòng)作計(jì)時(shí)以檢測(cè)是否出現(xiàn)未到位故障；而循環(huán)的其余動(dòng)作都具有垃圾壓縮的過(guò)程，則進(jìn)行動(dòng)作過(guò)程壓力檢測(cè)和壓力計(jì)時(shí)檢測(cè)，以判斷是否出現(xiàn) “停滯狀態(tài)”。

5.2 對(duì)不同情況進(jìn)行不同處理

a.如檢測(cè)到“刮板旋起”動(dòng)作超時(shí)時(shí)，若其不存在垃圾阻擋等情況，最有可能就是位置傳感器故障，所以直接進(jìn)行報(bào)警以提醒操作人員進(jìn)行檢修；

b.若循環(huán)的其余動(dòng)作出現(xiàn)動(dòng)作壓力超時(shí)時(shí)，因其可能為垃圾過(guò)多造成不到位，也可能因位置傳感器故障造成不到位，所以首先對(duì)其進(jìn)行動(dòng)作返回并重新執(zhí)行確認(rèn)，如在規(guī)定的次數(shù)內(nèi)動(dòng)作仍無(wú)法到位，則系統(tǒng)停止動(dòng)作并進(jìn)行報(bào)警以提醒操作人員進(jìn)行檢修。

同時(shí)，系統(tǒng)在程序設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)報(bào)警所發(fā)生的動(dòng)作不同階段，提供智能報(bào)警。比如滑板上行過(guò)程中，上行到位傳感器損壞，滑板卡滯在中間不動(dòng)作，系統(tǒng)檢測(cè)到異常，此時(shí)報(bào)警裝置發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警（如提示：滑板上行動(dòng)作異常，請(qǐng)確認(rèn)物料情況或檢查滑板上位傳感器！）或其他通過(guò)警示燈不同頻率閃爍等，提醒操作人員進(jìn)行停車(chē)維修。

相對(duì)原有動(dòng)作呆板的順序執(zhí)行，在動(dòng)作的過(guò)程中加入了壓力和時(shí)間監(jiān)控。首先對(duì)動(dòng)作進(jìn)行壓力檢測(cè)，當(dāng)動(dòng)作過(guò)程中壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，并持續(xù)一定時(shí)間動(dòng)作仍無(wú)法到位，且該超時(shí)未達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)，則首先停止當(dāng)前動(dòng)作并執(zhí)行動(dòng)作返回（將刮板旋起，然后再將滑板上行復(fù)位）；其次進(jìn)行再循環(huán)以確認(rèn)動(dòng)作情況，如果循環(huán)可以順利的進(jìn)行，則說(shuō)明垃圾情況正常，只是單次垃圾量較多而已。但如果在第二次（次數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定）的循環(huán)時(shí)還碰到壓力超時(shí)的情況，則說(shuō)明垃圾情況不符合要求，繼續(xù)動(dòng)作可能會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損壞，這時(shí)系統(tǒng)將停止循環(huán)，同時(shí)進(jìn)行報(bào)警以提示操作者，同時(shí)機(jī)構(gòu)也可進(jìn)行返回動(dòng)作（刮板旋起，滑板上行）以方便操作者對(duì)垃圾的情況進(jìn)行觀察，排除。

5.3 改進(jìn)后工作流程

所以結(jié)合以上優(yōu)化，改進(jìn)后的壓縮循環(huán)是：

首先執(zhí)行刮板旋起動(dòng)作，如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到旋起到位信號(hào)，則進(jìn)行下一動(dòng)作，滑板開(kāi)始下行；如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未檢測(cè)到旋起到位信號(hào)，則系統(tǒng)停止循環(huán)并開(kāi)始報(bào)警。

當(dāng)滑板開(kāi)始下行后，系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作過(guò)程壓力及壓力持續(xù)時(shí)間檢測(cè)，如在達(dá)到設(shè)定值前檢測(cè)到下行到位信號(hào)，則進(jìn)行下一動(dòng)作，刮板開(kāi)始?jí)合?；如未檢測(cè)到下行到位信號(hào)，而壓力達(dá)到設(shè)定值且壓力持續(xù)時(shí)間也達(dá)到設(shè)定值，則系統(tǒng)對(duì)該異常情況進(jìn)行再確認(rèn)，如首次發(fā)生則進(jìn)行返回動(dòng)作（將刮板旋起，然后再將滑板上行復(fù)位）后再進(jìn)行滑板下行。如再次在該動(dòng)作發(fā)生異常則停止動(dòng)作進(jìn)行報(bào)警。

圖3 改進(jìn)后工作流程

當(dāng)刮板開(kāi)始?jí)合潞螅到y(tǒng)同樣進(jìn)行動(dòng)作過(guò)程壓力及壓力持續(xù)時(shí)間檢測(cè)，如在達(dá)到設(shè)定值前檢測(cè)到壓下到位信號(hào)，則進(jìn)行下一動(dòng)作，滑板開(kāi)始上行；如未檢測(cè)到壓下到位信號(hào)，而壓力達(dá)到設(shè)定值且壓力持續(xù)時(shí)間也達(dá)到設(shè)定值，則系統(tǒng)對(duì)該異常情況進(jìn)行再確認(rèn)，如首次發(fā)生則進(jìn)行返回動(dòng)作（將刮板旋起，然后再將滑板上行復(fù)位）后再進(jìn)行滑板下行及之后動(dòng)作。如再次在該動(dòng)作發(fā)生異常則停止動(dòng)作進(jìn)行報(bào)警。

當(dāng)滑板開(kāi)始上行后，系統(tǒng)同樣進(jìn)行動(dòng)作過(guò)程壓力及壓力持續(xù)時(shí)間檢測(cè)，如在達(dá)到設(shè)定值前檢測(cè)到上行到位信號(hào)，則循環(huán)結(jié)束；如未檢測(cè)到上行到位信號(hào)，則壓力達(dá)到設(shè)定值且壓力持續(xù)時(shí)間也達(dá)到設(shè)定值，則系統(tǒng)對(duì)該異常情況進(jìn)行再確認(rèn)，如首次發(fā)生則進(jìn)行返回動(dòng)作（將刮板旋起，然后再將滑板上行復(fù)位，如此時(shí)滑板上行也達(dá)到異常情況，則停止動(dòng)作進(jìn)行報(bào)警）后再進(jìn)行滑板下行及之后動(dòng)作。如再次在該動(dòng)作發(fā)生異常則停止動(dòng)作進(jìn)行報(bào)警。

改進(jìn)后的循環(huán)流程圖3所示。

6 結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)后的壓填循環(huán)通過(guò)對(duì)壓力的檢測(cè)以及相應(yīng)的判斷，可智能地采取相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作以更好地保護(hù)設(shè)備，使其動(dòng)作更加合理；自動(dòng)化程度高，避免了操作人員的誤判，使整個(gè)系統(tǒng)的工作更加可靠，降低設(shè)備的故障率；同時(shí)也一定程序上延長(zhǎng)了垃圾車(chē)的使用壽命，提高了環(huán)衛(wèi)部門(mén)的工作效率。