CN103863334B - 一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车，一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车，包括车体（1）、控制系统（6）、车轮组件，其特征在于：所述的车轮组件为带驱动电机和制动器的橡胶车轮，其驱动电机和制动器均与控制系统（6）相连；所述的车体（1）的底部还设置有检测地面虚拟轨道标识（3）的传感器（4），传感器（4）的输出端与控制系统（6）相连；或者所述的车体（1）上安装有与控制系统（6）相连的卫星定位器。该种有轨电车不需要铺设钢轨，运行噪音小，对城市环境的影响小；运行通过的街面平整、街道的完整性和美观性得以保持，也便于其它交通工具的运行和行人的通行。

Description

一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车
技术领域
本发明涉及一种城市公共交通车辆，尤其涉及一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车。
背景技术
有轨电车是城市主要公共交通工具之一，现行的有轨电车均采用带导向轮缘的金属车轮，在街道路面铺设的钢轨上运行。其存在的问题是：金属车轮在钢轨上运行，会因轮轨间的摩擦产生较大的噪音而恶化城市环境。铺设钢轨需对街道进行大量的土建施工，施工期间，不仅影响城市交通、带来作业噪声和粉尘污染。铺设的钢轨使街面不平整，既影响街道的完整性和美观性，也对其它交通工具的运行和行人的通行也造成不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车，该种有轨电车不需要铺设钢轨，运行噪音小，对城市环境的影响小；运行通过的街面平整、街道的完整性和美观性得以保持，也便于其它交通工具的运行和行人的通行。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为，一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车，包括车体、控制系统、车轮组件，其特征在于：
所述的车轮组件为带驱动电机和制动器的橡胶车轮，其驱动电机和制动器均与控制系统相连；
所述的车体的底部还设置有检测地面虚拟轨道标识的传感器，传感器的输出端与控制系统相连；或者所述的车体上安装有与控制系统相连的卫星定位器。
本发明的有轨电车的工作过程和原理是：
控制系统控制各个车轮组件的驱动电机转动，以带动橡胶车轮旋转，进而驱动电车运行；
在电车运行的同时，传感器实时检测地面虚拟轨道标识，并将检测到的传感器距标识的距离或角度信号传给控制系统，由控制系统对接收到的标识相关信号或卫星定位信号进行分析、处理。如处理结果表明当前电车运行轨迹与地面虚拟轨道标识形成的虚拟轨道(轨迹)有偏差，控制系统则输出纠偏控制信号控制相应车轮组件的驱动电机及其车轮的转速变化，使电车回归到地面虚拟轨道标识所设定的虚拟轨道上运行(如电车运行轨迹左偏则控制左侧的车轮加速或右侧的车轮减速，电车右转回归到设定的虚拟轨道上运行)。
或者，在电车运行的同时卫星定位器将车体的卫星定位信号传给控制系统；由控制系统对接收到的卫星定位信号进行分析、处理。如处理结果表明当前电车运行轨迹与控制系统中预设的运行轨迹(虚拟轨道)有偏差，控制系统则输出纠偏控制信号控制相应车轮组件的驱动电机及其车轮的转速变化，使电车回归到设定的虚拟轨道上运行。
通过以上方法，本发明实现了电车在无实体钢轨轨道的地面上的有轨导向运行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过卫星定位或传感器对地面虚拟轨道标识的检测，测出电车的实际运行轨迹，并由控制系统控制各自独立驱动的车轮组件的驱动电机转速，实现控制系统对电车运行轨迹的反馈控制，巧妙的实现了电车在无实体钢轨轨道地面上按既有虚拟轨道导向的有轨运行。
它与地面接触的车轮为橡胶车轮，运行噪音小，对城市环境的影响小。
它不需要铺设钢轨，设置的地面虚拟轨道标识，体积小而薄，可以嵌入、贴合或涂覆在地面上，而卫星定位方式，更是不需要对地面做任何改变；其运行通过的街面平整，街道的完整性和美观性得以保持，也便于其它交通工具的运行和行人的通行。
上述的车轮组件的具体构成是：充气或实心的橡胶轮胎固定在金属轮毂上形成橡胶车轮；驱动电机为盘式轮毂电机，盘式轮毂电机的转子与金属轮毂固定连接；盘式轮毂电机的转子同时通过轴承安装在转臂的心轴上，盘式轮毂电机的定子则固定在转臂上；转臂的一端通过铰轴铰接在车体下部侧面的悬挂框架上，转臂的另一端通过悬挂装置与悬挂框架的顶部相连；制动器的制动闸连接在转臂上，制动器的制动盘则与盘式轮毂电机的定子固定连接；制动闸的驱动机构和盘式轮毂电机均与控制系统连接。
这样，每个车轮组件为独立驱动、独立控制，既方便对电车的运行进行精确控制；同时省掉了连接车体两侧的车轮组件的轮轴，使得车体底部的位置可以大大降低，车体重心降低，运行更平稳、安全，也使车内空间更大，乘座更舒适。
车轮组件的悬挂框架直接固定在车体的侧部，悬挂框架通过悬挂装置与车轮组件的纵向的转臂相连，实现悬挂、隔振。车体侧面以外的底部不再有任何悬挂、隔振机构，也使车体底部的位置可以降低，车体重心降低，车内空间更大，运行更平稳、安全，乘座更舒适。
上述的悬挂装置为空气弹簧、钢弹簧、高温超导悬浮装置、电磁悬浮装置或永磁悬浮装置。
这些悬挂装置均能很好的实现对车体的支撑、悬挂与隔振作用。
上述的地面虚拟轨道标识为地面上连续或者间隙设置的光、电或磁信号发生器；车体上设置的传感器则为两个以上的可检测对应光、电或磁信号的传感器，且至少有两个传感器的横向位置不同。
光、电或磁信号发生器，体积小而薄，便于嵌入、贴合在地面上，且其技术成熟、发出的信号稳定，易于被车体上设置的对应传感器接收检测；由至少两个横向位置不同的传感器检测地面虚拟轨道标识信号，则使控制系统能迅速、准确的分析得到当前车辆运行轨迹与地面虚拟轨道标识形成的虚拟轨道的偏离幅度和方向，能很好地实现虚拟轨道对电车的轨道导向作用。
上述的地面虚拟轨道标识为地面上连续或间隙涂覆的设定颜色的轨道线，车体上设置的传感器则为摄像头。
在地面涂覆设定颜色形成轨道线，其施工方便，成本低廉；而车体上的摄像头也能可靠地拍摄到该轨道线，并能通过控制系统的图像分析、处理软件计算、判断出车体是否偏离该轨道线及其偏离的方向、幅度。
上述的车体上设置有转向控制手柄，转向控制手柄的转角传感器与控制系统相连。
这样，驾驶员在必要时可操作转向控制手柄进行人工干预，控制系统根据转角传感器测出的转角解析出照驾驶员的指令，从而进行相应的转向、避让、变道等操作。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例一的主视结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视放大图。
具体实施方式
实施例一
图1-3示出，本发明的一种具体实施方式为：一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车，包括车体1、控制系统6、车轮组件。
所述的车轮组件为带驱动电机和制动器的橡胶车轮，其驱动电机和制动器均与控制系统6相连；
所述的车体1的底部还设置有检测地面虚拟轨道标识3的传感器4，传感器4的输出端与控制系统6相连。
图1、图3示出，本例的车轮组件的具体构成是：充气或实心的橡胶轮胎8a固定在金属轮毂8b上形成橡胶车轮；驱动电机为盘式轮毂电机，盘式轮毂电机的转子9b与金属轮毂8b固定连接；盘式轮毂电机的转子9b同时通过轴承14a安装在转臂13的心轴14上，盘式轮毂电机的定子9a则固定在转臂13上；转臂13的一端通过铰轴15铰接在车体1下部侧面的悬挂框架12上，转臂13的另一端通过悬挂装置与悬挂框架12的顶部相连；制动器的制动闸11a连接在转臂13上，制动器的制动盘11b则与盘式轮毂电机的定子9a固定连接；制动闸11a的驱动机构和盘式轮毂电机均与控制系统6连接。
本例的悬挂装置为空气弹簧10。具体实施时悬挂装置也可为钢弹簧、高温超导悬浮装置、电磁悬浮装置或永磁悬浮装置。
图2示出，本例的地面虚拟轨道标识3为地面上连续或者间隙设置的光、电或磁信号发生器；车体1上设置的传感器4则为两个以上的可检测对应光、电或磁信号的传感器4，且至少有两个传感器4的横向位置不同。
本例的车体1上设置有转向控制手柄16，转向控制手柄16的转角传感器与控制系统6相连。
实施例二
本例的结构与实施例一基本相同，不同的仅仅是：车体1的底部没有置检测地面虚拟轨道标识3的传感器4，而改为：车体1上安装有与控制系统6相连的卫星定位器。
实施例三
本例的结构与实施例一基本相同，不同的仅仅是：本例的地面虚拟轨道标识3为地面上连续或间隙涂覆的设定颜色的轨道线，车体1上设置的传感器4则为摄像头。

Claims (5)

1.一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车，包括车体(1)、控制系统(6)、车轮组件，其特征在于：
所述的车轮组件为带驱动电机和制动器的橡胶车轮，其驱动电机和制动器均与控制系统(6)相连；
所述的车体(1)的底部还设置有检测地面虚拟轨道标识(3)的传感器(4)，传感器(4)的输出端与控制系统(6)相连；或者所述的车体(1)上安装有与控制系统(6)相连的卫星定位器；
所述的车轮组件的具体构成是：充气或实心的橡胶轮胎(8a)固定在金属轮毂(8b)上形成橡胶车轮；驱动电机为盘式轮毂电机，盘式轮毂电机的转子(9b)与金属轮毂(8b)固定连接；盘式轮毂电机的转子(9b)同时通过轴承(14a)安装在转臂(13)的心轴(14)上，盘式轮毂电机的定子(9a)则固定在转臂(13)上；转臂(13)的一端通过铰轴(15)铰接在车体(1)下部侧面的悬挂框架(12)上，转臂(13)的另一端通过悬挂装置与悬挂框架(12)的顶部相连；制动器的制动闸(11a)连接在转臂(13)上，制动器的制动盘(11b)则与盘式轮毂电机的定子(9a)固定连接；制动闸(11a)的驱动机构和盘式轮毂电机均与控制系统(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车，其特征在于，所述的悬挂装置为空气弹簧(10)、钢弹簧、高温超导悬浮装置、电磁悬浮装置或永磁悬浮装置。
3.根据权利要求1所述的一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车，其特征在于，所述的地面虚拟轨道标识(3)为地面上连续或者间隙设置的光、电或磁信号发生器；车体(1)上设置的传感器(4)则为两个以上的可检测对应光、电或磁信号的传感器(4)，且至少有两个传感器(4)的横向位置不同。
4.根据权利要求1所述的一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车，其特征在于，所述的地面虚拟轨道标识(3)为地面上连续或间隙涂覆的设定颜色的轨道线，车体(1)上设置的传感器(4)则为摄像头。
5.根据权利要求1所述的一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车，其特征在于，所述的车体(1)上设置有转向控制手柄(16)，转向控制手柄(16)的转角传感器与控制系统(6)相连。
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