<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Journal of Technical Research</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Journal of Technical Research</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Журнал технических исследований</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2500-3313</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">29018</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Транспорт</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>transport</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Транспорт</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Integration of mobile load-lifting machines control  and safety systems</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Интеграция систем управления и обеспечения  безопасности мобильных грузоподъемных машин</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Редькин</surname>
       <given-names>А. В.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Red'kin</surname>
       <given-names>A. V.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>ra171171@yandex.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Ильин</surname>
       <given-names>В. С.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Il'in</surname>
       <given-names>V. S.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Тульский государственный университет</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Tula State University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Тульский государственный университет</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Tula State University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>5</volume>
   <issue>2</issue>
   <fpage>57</fpage>
   <lpage>61</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/29018/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/29018/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Рассмотрены вопросы интеграции систем контроля устойчивости мобильных стреловых кранов и управления гидроприводами исполнительных органов при выполнении рабочих операций с последующей коррекцией траектории перемещения груза и положения кранового оборудования.  Приведены обобщенная схема и алгоритм работы системы. Предложены варианты методов определения запасов устойчивости крана к опрокидыванию.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The study deals with the integration of stability control systems for mobile cranes and hydraulic drives when lifting operations include load path and crane position adjustments.  The system’s general flowchart and algorithm are presented. Crane tip-over safety margin estimation methods and their possible implementations are proposed.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>стреловой кран</kwd>
    <kwd>безопасность</kwd>
    <kwd>управление</kwd>
    <kwd>устойчивость</kwd>
    <kwd>гидропривод.</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>jib crane</kwd>
    <kwd>safety</kwd>
    <kwd>control</kwd>
    <kwd>stability</kwd>
    <kwd>dynamics</kwd>
    <kwd>monitoring</kwd>
    <kwd>hydraulic drive.</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Основными задачами при автоматизации управления грузоподъёмными операциями является обеспечение оптимизации рабочего процесса, точности позиционирования, минимизации колебаний груза при соблюдении условий устойчивости к опрокидыванию [1]. Совместное решение этих задач требует интеграции системы обеспечения безопасности, включающей микропроцессорный ограничитель нагрузки крана, координатную защиту, системы мониторинга положения и состояния рабочего оборудования и системы управления исполнительными приводами рабочих органов. Патентный анализ показывает, что в настоящее время ведутся работы в направлении интеграции и расширения функций систем управления и защиты. Способ и устройство по [4] предполагают мониторинг положения и состояния кранового оборудования в течение всего рабочего цикла для отключения приводов по фактору перегрузки либо по фактору ограничения перемещений. Управляющее устройство [5] выполнено с возможностью плавного или скачкообразного изменения предельно допустимой величины нагрузки в зависимости от времени, режима или стадии нагружения машины, с возможностью установки во время подъема груза минимального значения предельно допустимой величины нагрузки в рабочем диапазоне машины по углу азимута, с последующим сохранением ее и изменением в зависимости от угла азимута. При превышении значения нагрузки предельно допустимой величины управляющее устройство формирует предупреждающие сигналы для машиниста или сигналы блокирования движений машины.В системе [6] управление гидрораспределителями происходит в зависимости от результата сравнения заданных и фактических скоростей изменения вылета и высоты подвеса крюка, от параметров ограничения крановых операций, возможности их совмещения из условия обеспечения безопасной работы крана. Систему контроля грузовой устойчивости [7] осуществляют мониторинг текущего положения центра масс (или равнодействующей всех сил) относительно ребра опрокидывания с целью определения запаса устойчивости, определяемого степенью приближения точки приложения этой равнодействующей к границам опорного контура. Изменения величины  в течение рабочего цикла косвенно учитываются по перемещению этой проекции. Если смещение проекции центра масс достигает зоны опасного снижения устойчивости, происходит формирование направленного воздействия стабилизирующего характера для ограничения скоростей или блокирования перемещения технологического оборудования.Оптимизация рабочего цикла предполагает два направления: оптимизация траектории перемещения и оптимизация скоростных режимов приводных гидродвигателей. Это особенно важно при реализации сложных траекторий перемещения и частом переключении скоростного режима. Таким образом, система управления должна обеспечивать оптимальный режим по критерию быстродействия с наложением ограничения по суммарной нагрузке (вес груза и стрелового оборудования, динамические процессы, ветровая нагрузка и т.п.) с точки зрения обеспечения устойчивости. Целью создания комплексной системы является недопущение создания аварийных ситуаций без отключения рабочих механизмов путем формирования оптимальных алгоритмов функционирования каждого из рабочих механизмов с учетом влияния каждого на безопасное выполнение грузоподъемных работ. Для достижения этой цели необходимо решить задачу синтеза системы управления рабочими механизмами, предусматривающей: 1. Определение в каждый момент времени допустимых значений скоростей, ускорений перемещения элементов оборудования крана.2. Формирование в соответствии с п. 1 управляющих воздействий, обеспечивающих отработку заданной траектории в оптимальном скоростном режиме. 3. Организация обратной связи, осуществляющей контроль правильности отработки системой управляющих воздействий.Обобщенная функциональная схема такой системы отображена на рис. 2.Положение кранового оборудования и груза контролируется информационной системой, включающей датчики угла поворота платформы , длины l и угла наклона  стрелы, датчик длины каната, а также вторичные преобразователи и линии связи. Согласно заложенной математической модели крана блок определения допустимой нагрузки рассчитывает значение  для текущего пространственного положения машины. Для определения текущей нагрузки  могут быть использованы различные системы датчиков, производящих измерения как прямыми [4-6], так и косвенными [7, 8] методами. Устройство сравнения и определения запасов устойчивости может оперировать как непосредственно величинами  и , так и связанными с ними параметрами (расстояние от  центра масс до ребра опрокидывания в [8], давление в опорных гидроцилиндрах [9]). Параметры выбирают таким образом, чтобы привод имел заданное быстродействие, допустимые сдвиги по фазе, определяющие динамические свойства контура управления [10].Таким образом, система, построенная по рассмотренному принципу (см. рис. 2), обеспечивает согласованную работу исполнительных приводов с точки зрения устойчивости к опрокидыванию и безопасной траектории перемещения, практически исключающую создание аварийных ситуаций без отключения рабочих механизмов и остановки выполняемых грузоподъемных операций. Оптимизация производительности и энергоэкономичности достигается путём автоматизации процессов регулирования скоростных и мощностных режимов работы механизмов крана.  </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ватулин Я.С., Потахов Д.А., Потахов Е.А. Моделирование потери устойчивости свободно стоящих стреловых самоходных кранов // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. - 2016. - №4 (36). - С. 60-66.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vatulin Ya.S., Potahov D.A., Potahov E.A. Modelirovanie poteri ustoychivosti svobodno stoyaschih strelovyh samohodnyh kranov // Vestnik Instituta problem estestvennyh monopoliy: Tehnika zheleznyh dorog. - 2016. - №4 (36). - S. 60-66.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Лагерев А.В., Кончиц С.В., Блейшмидт Л.И. Оценка риска при эксплуатации само-ходных грузоподъемных кранов стрелового типа в условиях недостаточной ин-формации // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. - 2017. - №2. - С. 77-94.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Lagerev A.V., Konchic S.V., Bleyshmidt L.I. Ocenka riska pri ekspluatacii samo-hodnyh gruzopod'emnyh kranov strelovogo tipa v usloviyah nedostatochnoy in-formacii // Nauchno-tehnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. - 2017. - №2. - S. 77-94.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Анцев В.Ю., Витчук П.В., Крылов К.Ю. Дефекты и отказы автомобильных кра-нов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. -2016. - №7. - С. 88-93.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ancev V.Yu., Vitchuk P.V., Krylov K.Yu. Defekty i otkazy avtomobil'nyh kra-nov // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tehnicheskie nauki. -2016. - №7. - S. 88-93.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Пат. 2309112 РФ, МПК B66С23/88. Способ управления грузоподъемным краном и устройство для его реализации / Затравкин М.И., Каминский Л.С., Маш Д.И. и др. № 2006106630/11; заявл. 03.03.2006; опубл. 27.10.2007, Бюл. №30.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pat. 2309112 RF, MPK B66S23/88. Sposob upravleniya gruzopod'emnym kranom i ustroystvo dlya ego realizacii / Zatravkin M.I., Kaminskiy L.S., Mash D.I. i dr. № 2006106630/11; zayavl. 03.03.2006; opubl. 27.10.2007, Byul. №30.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Пат. 2448037 РФ, МПК B66С23/88. Ограничитель нагрузки грузоподъемной или строительной машины / Коровин В.А., Коровин К.В. № 2010137361/11; заявл. 07.09.2010; опубл. 20.04.2012, Бюл. №11.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pat. 2448037 RF, MPK B66S23/88. Ogranichitel' nagruzki gruzopod'emnoy ili stroitel'noy mashiny / Korovin V.A., Korovin K.V. № 2010137361/11; zayavl. 07.09.2010; opubl. 20.04.2012, Byul. №11.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Пат. 2457170 РФ, МПК B66С23/88. Способ управления грузоподъемным краном и система для его реализации / Тихонов Ю.Б. № 2011109322/11; заявл. 11.03.2011; опубл. 27.07.2012, Бюл. №21.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pat. 2457170 RF, MPK B66S23/88. Sposob upravleniya gruzopod'emnym kranom i sistema dlya ego realizacii / Tihonov Yu.B. № 2011109322/11; zayavl. 11.03.2011; opubl. 27.07.2012, Byul. №21.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Редькин А.В., Сорокин П.А. Методы обеспечения устойчивости стреловых самоход-ных кранов при ненормируемых внешних воздействиях // Строительные и дорож-ные машины. - 2016. - №9. - С. 16-19.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Red'kin A.V., Sorokin P.A. Metody obespecheniya ustoychivosti strelovyh samohod-nyh kranov pri nenormiruemyh vneshnih vozdeystviyah // Stroitel'nye i dorozh-nye mashiny. - 2016. - №9. - S. 16-19.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Редькин А.В., Сорокин П.А., Ильин В.С. Система контроля грузовой устойчивости мобильных грузоподъемных машин // Строительные и дорожные машины.  - 2017. - №8. - С. 16-19.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Red'kin A.V., Sorokin P.A., Il'in V.S. Sistema kontrolya gruzovoy ustoychivosti mobil'nyh gruzopod'emnyh mashin // Stroitel'nye i dorozhnye mashiny.  - 2017. - №8. - S. 16-19.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Редькин А.В. Анализ динамики исполнительных приводов гидравлических кранов частотными методами // Известия Тульского государственного университета. Тех-нические науки. - 2012. - №9. - С. 166-171.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Red'kin A.V. Analiz dinamiki ispolnitel'nyh privodov gidravlicheskih kranov chastotnymi metodami // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Teh-nicheskie nauki. - 2012. - №9. - S. 166-171.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Редькин А.В. Способ управления стреловым краном с учётом дополнительных ди-намических нагрузок // Известия Тульского государственного университета. Тех-нические науки. - 2013. - №12. - С. 238-244.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Red'kin A.V. Sposob upravleniya strelovym kranom s uchetom dopolnitel'nyh di-namicheskih nagruzok // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Teh-nicheskie nauki. - 2013. - №12. - S. 238-244.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
