CN101425232B - 一种六自由度驱动驾驶室的列车仿真装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可六自由度驱动列车仿真驾驶室的列车仿真装置，其中包括，基础件；安装于基础件上部，向前后方向及前后方向往返移动、偏航(yawing)驱动的中间件；安装于上述中间件上部，向上下方向往返移动、滚动及俯仰驱动的上部件；向前后及左右方向驱动、偏航驱动上述中间件的第一驱动单元；安装于上述中间件和上述上部件之间，向上下方向驱动、滚动及俯仰驱动上述上部件第二驱动单元；支撑上述中间件在上述基础件上前后及左右方向移动、偏航运动的导向单元。

Description

一种六自由度驱动驾驶室的列车仿真装置

技术领域

本发明提供一种仿真装置，更具体地说是利用简单结构进行六自由度仿真驱动的列车仿真装置。 

背景技术

一般情况下，为了开发轨道车辆，即列车所用装备及进行驾驶训练，在多种条件下进行试验及训练。这时，在与实际情况很类似的条件或环境下对列车装备进行试验或驾驶训练，才能计算出正确的试验数据，评估训练人员准确的驾驶能力。 

考虑到这一点，仿真虚拟现实的仿真装置应用于列车仿真领域。 

可是过去的仿真装置大多数是因其运动半径大、运动轨迹限于大型飞机或汽车、船舶等。将以此领域仿真为目的开发出来的装置用于列车仿真试验时，无法获得准确的试验数据，模拟驾驶训练效果也差。 

即，在列车方面，除了前进、后退的运动以外，与滚动、俯仰及偏航相关的运动范围比其他运输手段或装备相对小。 

由此，仿真列车的列车专用仿真装置的开发课题迫在眉睫。过去的仿真装置因其运动范围大，所以其运动平台高度高，随之各种执行器的尺寸也大，由此存在装置体积大、费用高、驱动所需电力消耗大等问题。 

发明内容

本发明的目的是解决前述仿真装置中存在的问题，同时提供结构简单、制作费用低廉、可小型化的改进的仿真装置。 

为了达到上述目的，本发明的仿真装置是，以六自由度驱动驾驶室为特征的列车仿真装置。其中包括，基础件；安装于基础件上，向前后方向及左右方向往返移动、偏航(Yawing)驱动的中间件；安装于上述中间件上部，向上下方向往返移动、驱动及俯仰驱动的上部件；向前后及左右方向驱动、偏航驱动上述中间件的第一驱动单元；安装于上述中间件和上述上部件之间，向上下方向驱动、滚动及俯仰驱动上述上部件的第二驱动单元；支撑上述中间件在上述基础件上前后及左右方向移动及偏航运动的导向单元。

上述第一驱动单元最好包括，在上述中间件两侧的前后方向相对称地各安装一对第一执行器；安装于上述基础件，向上述左右方向往返移动的各一对第二执行器；在上述中间件两侧的上述左右方向相对称地各安装一对，安装在上述基础件上，向上述前后方向往返移动的第三及第四执行器。 

上述导向单元最好包括，安装于上述基础件和上述中间件之间的多个轴承；安装于上述基础件上，支撑上述第一及第二执行器向左右方向滑动的第一导向件；安装于上述基础件，支撑上述第三及第四执行器向前后方向滑动的第二导向部。 

上述第一或第四执行器最好包括，安装于上述基础件的汽缸体(cylinder block)；一端连接于上述中间件进行铰链(hinge)运动，具有可出没驱动活塞件的汽缸器。 

上述第二驱动单元最好包括第五执行器，第五执行器的数量为4，第五执行器以前后及左右方向的中心为基准，相对称地安装于上述中间件和上述上部件之间，选择性地向上下方向驱动，从而上下、滚动及俯仰驱动上述上部件的。 

上述第五执行器最好包括，根据油压供给量膨胀及缩小，部分升降上述上部件的油压阻尼件。 

上述第五执行器最好包括，安装于上述基础件和上述中间件之间，防止异物之从上述基础件和上述中间件之间缝隙侵入的柔性挡帘(curtain)件。 

根据本发明实施例的仿真装置，可降低仿真装置的整体高度，减少配件，可使装置体积小、重量轻，减少制作费用。 

可将驾驶室安装于低于底板的高度，与其它运动仿真装置相比，更适合于运动范围小的列车仿真。 

利用列车仿真装置进行试验及驾驶员驾驶训练时，可在类似于实际运行状态下进行仿真运行。 

 附图说明

图1是根据本发明实施例的列车仿真装置的简要正视图。 

图2是图1所示列车仿真装置的简要平面图。 

图3及图4是说明图1状态下中间件向左侧移动，上部件进行滚动驱动的正视图。 

图5是说明图2状态下中间件进行偏航驱动的平面图。 

其中图号： 

10  基础件                20  中间件 

30  上部件                40  第一驱动单元 

41，43，35，37  第一、第二、第三及第四执行器 

50  第二驱动单元          51，52，53，54  第五执行器 

60  导向单元              61  轴承 

63，65  第一及第二导向部  62，64  支撑体 

70  挡帘(Curtain)件 

具体实施方式

参考图1、图2及图3，根据本发明实施例的列车仿真装置包括，基础件10；安装在基础件10上，向前后方向及左右方向往返移动、偏航(Yawing)驱动的中间件20；安装于上述中间件20上，向上下方向往返移动、滚动及俯仰驱动的上部件30；向前后及左右方向驱动、偏航驱动上述中间件20的第一驱动单元40；安装于上述中间件20和上述上部件30之间，向上下方向驱动、滚动及俯仰驱动上述上部件30的第二驱动单元50；支撑上述中间件20在上述基础件10上向前后及左右方向移动、偏航运动的导向单元60。 

上述中间件20安装在基础件10和上部件30之间，最好是比基础件10所占面积小。上述上部件30上可安装仿真驾驶室1。当然，上述上部件30和驾驶室1可安装为一体。 

上述第一驱动单元40包括，一对第一及第二执行器41，43；一对第三及第四执行器45，47。 

上述第一及第二执行器41，43，相隔上述中间件20，向前后方向Z相对称地各安装一对；安装于上述基础件10上，向上述左右方向X往返移动。 

上述第一及第二执行器41，43最好是包括汽缸体41a，43a和活塞41b，43b的汽缸器。上述汽缸体41a，43a安装于下述的导向单元60，可向左右方向X移动。上述活塞41b，43b一端铰链结合于上述中间件20，进行铰链运动，在上述汽缸体41a，43a上可出没。 

如果同时将上述第一执行器41和第二执行器43向相反方向驱动，中间件20就可向前后方向Z移动。 

如图5所示，将一对第一执行器41向相反方向驱动，将另一对第二执行器43也向相反方向驱动，则中间件20会以上下方向Y为基准可偏航(Yawing)驱动。 

上述第三及第四执行器45，47包括，支撑在下述导向单元60上向前后方向Z移动的汽缸体45a，47a；安装于汽缸体45a，47a可出没，连接在上述中间件20，可进行铰链运动的活塞45b，47b。如图3及图4所示，将上述第三及第四执行器45，47向相反方向驱动，则中间件20可向左右方向X进行驱动。这时，第一及第二执行器41，43被导向单元60所支撑，向左右方向X导向移动。 

上述第二驱动单元50包括，安装于上述中间件20和上述上部件30之间，以前后及左右方向Z，X的中心为基准，向左右及前后方向对称地各安装4倍以上数量，选择性地以上下方向驱动，从而上下、滚动及俯仰驱动上述上部件30的第五执行器51，52，53，54。 

上述第五执行器51，52，53，54包括，根据空气供给量膨胀及缩小，部分升降上述上部件30的油压阻尼件。 

上述油压阻尼件，可从未图示的油压供给部(油压泵等)选择性接受油压而膨胀或缩小。因此，在4个第五执行器51，52，53，54中如使前2个52，53膨胀、后2个51，54缩小，则上部件30可向前后方向进行俯仰运动。还有，使左侧2个51，52膨胀、右侧2个53，54缩小，则上部件30可向左右方向进行滚动驱动。 

上述导向单元60包括，安装于上述基础件10和上述中间件20之间的多个轴承61；安装于上述基础件10，支撑上述第一及第二执行器41，43向左右方向X滑动的第一导向部63；安装于上述基础件10，支撑上述第三及第四执行器45，47向前后方向Z滑动的第二导向部65。 

上述多个轴承61安装于基础件10上部，支撑上述中间件20活动。因此，中间件20在基础件10上部可向X，Z方向移动及偏航驱动。 

上述第一导向部63向X轴方向并排安装，位于基础件10的支撑体62最好是支撑两端的导向棒。因此，第一及第二执行器41，43沿上述第一导向部63可向X轴方向移动。 

上述第二导向部65，相隔中间件20向Z轴方向并排安装一对。基础件10上安装支撑上述第一导向部65两端的支撑体64。第三及第四执行器45，47凭借上述第一导向部65，可向Z轴方向移动。 

如图1所示，最好是还包括，安装于上述基础件10和上述中间件20之间，防止异物质从上述基础件10和上述中间件20之间缝隙侵入的柔性挡帘件70。上述挡帘件70最好选择橡胶或合成树脂等材料，及选择有褶可上下进行膨胀及缩小的柔性结构。 

根据本发明实施例的具备上述结构的列车仿真装置，下面对其作用效果进行详 细说明。 

首先，在图1状态下将第三执行器45向左侧驱动使缩小，将第四执行器47向左侧驱动使膨胀。如图3及图4所示，中间件20向左侧方向移动一小段距离。这时，第一导向部63将凭借第一及第二执行器41，43向左侧方向移动。 

如图2所示，进行驱动使左侧油压阻尼件51，52缩小，及使右侧油压阻尼件53，54膨胀，则如图3所示，上部件30以Z轴为基准向左右方向滚动驱动。 

在图2状态下，将第一及第二执行器41，43各自沿对角线方向对称地向相反方向驱动，则如图5所示，中间件20以Y轴为中心进行偏航驱动。这时，被偏航驱动的角度不明显，为2～5度，各执行器41，43，45，47沿导向部63，65可移动一小段距离。并且，各活塞件41b，43b，45b，47b铰链连接于中间件20上，所以偏航驱动中间件20时，可保持自然的连接状态。 

如上所述，根据本发明的列车仿真装置，其中包括基础件10；中间件20；上部件30等3层结构，可向左右及前后方向进行直线运动；向前后及左右方向进行俯仰运动和滚动运动；向上下方向进行偏航运动。 

根据本发明的列车仿真装置，具备Slim化3层架构，Slim化结构可进行六自由度仿真驱动。从而与其它驱动装置相比，其运动半径更适合于运动范围小的列车仿真装置。 

Claims (7)

1.一种六自由度驱动驾驶室的列车仿真装置，其特征是其包括：

基础件；

中间件，安装于基础件上，可前后方向及左右方向往返移动、偏航(Yawing)驱动；

上部件，安装于上述中间件上部，可向上下方向往返移动、滚动及俯仰驱动；

第一驱动单元，向前后及左右方向驱动、偏航驱动上述中间件；

第二驱动单元，安装于上述中间件和上述上部件之间，向上下方向驱动、滚动及俯仰驱动上述上部件；

导向单元，支撑上述中间件在上述基础件上向前后及左右方向移动、偏航运动。

2.如权利要求1所述的六自由度驱动驾驶室的列车仿真装置，其特征是上述第一驱动单元包括：

一对第一执行器和一对第二执行器，第一执行器和第二执行器相隔上述中间件，在上述前后方向上相对称地安装在上述基础件上，在上述左右方向上可往返移动；

一对第三执行器和一对第四执行器，第三执行器和第四执行器相隔上述中间件，在上述左右方向上相对称地安装在上述基础件上，在上述前后方向上可往返移动。

3.如权利要求2所述的六自由度驱动驾驶室的列车仿真装置，其特征是上述导向单元包括：

安装于上述基础件和上述中间件之间的多个轴承；

安装于上述基础件，支撑上述第一及第二执行器向左右方向滑动的第一导向部；

安装于上述基础件，支撑上述第三及第四执行器向前后方向滑动的第二导向部。

4.如权利要求2所述的六自由度驱动驾驶室的列车仿真装置，其特征是上述第一至第四执行器均包括：

汽缸器，所述汽缸器具有活塞和汽缸体，所述活塞的一端连接于上述中间件，可进行铰链运动，并可在所述汽缸体中出没。

5.如权利要求1或4中任一权利要求所述的六自由度驱动驾驶室的列车仿真装置，其特征是上述第二驱动单元包括：

第五执行器，其数量为4，所述第五执行器以前后及左右方向的中心为基准，在左右及前后方向上相对称地安装于上述中间件和上述上部件之间，选择性地向上下方向驱动上部件，从而使上述上部件上下、滚动及俯仰。

6.如权利要求5所述的六自由度驱动驾驶室的列车仿真装置，其特征是上述第五执行器包括：

根据油压供给量而膨胀及缩小，部分升降上述上部件的油压阻尼件。

7.如权利要求5所述的六自由度驱动驾驶室的列车仿真装置，其特征是：

安装于上述基础件和上述中间件之间，防止异物质从上述基础件和上述中间件之间缝隙侵入的柔性挡帘件。

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