Проблемы безопасности электрического рулевого управления

С развитием технологий и выходом на рынок новых поколений складской техники всё большую популярность завоевывает функция электрического рулевого управления, которая значительным образом снижает нагрузку на оператора и увеличивает эксплуатационный комфорт, что особенно важно при интенсивной эксплуатации оборудования.

На рынке представлено множество решений для реализации данной функции, как с чистым управлением по проводам, без физической связи рулевого колеса/ручки с исполнительным рулевым механизмом, так и в виде усилителей, где физическая связь между колесом/ручкой все-таки присутствует.

С одновременным повышением уровня комфорта, в силу усложнения технологий, появляются и дополнительные риски безопасности, связанные с отказом рулевого управления. Если в моделях с фактически присутствующей физической связью рулевого колеса/ручки с исполнительным механизмом такой отказ вряд ли станет критическим и в случае отказа усилителя оператор все-таки сможет физическим усилием осуществить желаемый маневр, то в случае системы с только электрической связью, такой маневр уже не будет возможным. Именно поэтому, особенно важен подход к тому, как функция steer-by-wire (с управлением только по проводам) реализована.

Требования к безопасности и надежности системы рулевого управления для внутрискладской техники (штабелеры, тележки, ричтраки) приводятся в европейском стандарте EN1175 «Safety of industrial trucks – Electrical requirements». К сожалению, данный стандарт является обязательным только в странах Евросоюза и не является обязательным к исполнению в России, что оставляет большое пространство для маневра и допускает реализацию менее безопасных решений.

Требования стандарта EN1175 однозначно устанавливают требования надежности на уровне Category 3 в соответствии со стандартом ISO13849-1. Это требование означает, что система контроля рулевого управления должна быть двухканальной с резервированием, таким образом, если один из каналов даст сбой, система сможет отследить неисправность и заблокировать работу оборудования. Так, например, если один из каналов датчика положения рулевого колеса/рукоятки начнёт выдавать сигнал, не совпадающий с логикой работы второго канала, контроллер вместо исполнения такого сигнала, выдаст код ошибки и остановит технику.

В том случае, если производитель использует одноканальную систему, неисправность датчиков и возможные ошибки не могут быть определены контроллером и вместо блокировки работы оборудования, Ваша техника может внезапно начать неконтролируемо поворачивать или не будет выполнять действия, которые ожидает оператор, что в свою очередь может привести к столкновениям и травмам.

Выбирая оборудование с электрическим рулевым управлением, не лишним будет поинтересоваться у поставщика, каким образом реализована данная функция. В том случае, если физическая связь с исполнительным механизмом отсутствует, уточните сколько каналов используется для работы рулевого управления. К сожалению, довольно часто встречаются предложения низкого ценового сегмента, где в электрическом рулевом управлении используется только один канал. Такая система, хоть и будет работать, но несет в себе потенциальные риски в случае отказа одного из устройств рулевого управления.

Как же убедиться в том, что система является двухканальной и отвечает Европейским требованиям безопасности: запросите поставщика предоставить электрическую схему на технику, спецификацию на используемый сенсор рулевого управления и контроллер. В спецификациях и схемах Вы сможете увидеть является ли система двухканальной. Стоит также отметить, что поставщик не обязан предоставлять данные документы, в таком случае вы может осуществить проверку косвенным путём.

Оборудование Noblelift, в случае комплектации электрическим рулевым управлением, всегда использует двухканальную архитектуру в соответствии с требованиями стандарт EN1175. Ниже приведены типичные графики и характеристики применяемого оборудования.

График зависимостей выходного сигнала для двухканального датчика.

Где V01 и V02 – независимые выходные сигналы, изменяющиеся противоположно друг другу.

Схема типичной архитектуры для системы Category 3 в соответствии со стандартом ISO13849-1

Где, L1 и L2 – две независимые схемы логики, осуществляющие перекрестный мониторинг «с» друг друга. В случае с рулевым управлением данные функции выполняются двумя процессорами рулевого контроллера. Иными словами, если контроллер имеет только один процессор, то такая схема не может быть реализована.
I1 и I2 – входные сигналы. В случае рулевого управления два независимых выхода с датчика поворота руля/рукоятки выполняют эту функцию.
im – выходной сигнал, в случае рулевого управления им является команда на вращение двигателя рулевой системы.
m – сигнал мониторинга исполнения команды, в случае рулевого управления такой сигнал может быть получен от энкодера рулевого двигателя или потенциометра, осуществляющего мониторинг вращения.
О1 и О2 – устройство вывода, в случае рулевого управления им является двигатель поворота.

На рисунке выше показан фрагмент электрической схемы штабелера, использующего двухканальный сенсор, как можно видеть, такой сенсор имеет четыре провода: два для осуществления подачи электропитания и по одному для каждого из выходных сигналов.