CN104590034A - 一种具有智能控制系统的集电杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有智能控制系统的集电杆，涉及车辆控制系统技术领域，包括控制单元，水平角度传感器和竖直角度传感器，所述控制单元通过气管与先导电磁阀和气动逻辑控制阀相接，通过所述先导电磁阀控制气体进入所述气动逻辑控制阀内部，同时所述气动逻辑控制阀内部的电磁阀经过所述控制单元的控制，进行通电和断电，使得集电杆上的气缸进行升压、降压或者保压，该系统通过采集水平角度传感器和竖直角度传感器信号，发送给控制单元，以控制先导电磁阀与气动逻辑控制阀，使气缸动作，实现集电杆急升急降和缓升缓降的功能，提高集电杆工作的安全性和便捷性。

Description

一种具有智能控制系统的集电杆

技术领域

本发明涉及车辆控制系统技术领域，尤其涉及一种具有智能控制系统的集电杆，用于对车辆的集电杆进行智能控制。

背景技术

伴随着新能源汽车技术的应用和发展，无轨电动公交客车的技术路线逐步受到各大主机厂的推崇和市场的认可。

无轨电车的车身和底盘结构与普通纯电动车基本相同，最大区别是车顶需要安装集电杆装置，用于从高压电网上触线取电。现有技术中，通常利用气缸对集电杆进行升降，然后在集电杆上连接有集电绳。触网时需要先将气缸进行断气，集电杆快速上升到最高位置，再通过拉扯集电绳来调节集电杆与电网搭接；车辆行进过程中，一旦脱网，需要驾驶员立即停车，通过人工操作，使气缸进气推动集电杆快速下降至车顶限位位置，最后再进行触网操作。其不足之处在于：(1)在作业过程中，需要停车进行操作，不仅费时费力，操作者人身安全得不到保障，而且操作较为繁琐，效率较低；(2)当集电杆脱网后，不能自动迅速降杆，如果车辆继续前行，有可能将电网扯断，造成严重的安全甚至伤亡事故，如果脱网发生在车辆的转弯过程中，正负极集电杆会发生碰撞；(3)集电杆升降过程中，速度非常快，无缓冲功能，会产生较大的冲击和噪声。

综上所述，如何更好的实现集电杆的升降功能，成为本发明需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有智能控制系统的集电杆。该系统通过采集水平角度传感器和竖直角度传感器信号，发送给控制单元，以控制先导电磁阀与气动逻辑控制阀，使气缸动作，实现集电杆急升急降和缓升缓降的功能，提高集电杆工作的安全性和便捷性。

本发明的技术方案如下：

一种具有智能控制系统的集电杆，包括控制单元，所述控制单元控制先导电磁阀和气动逻辑控制阀。通过气管将气源接入至所述气动逻辑控制阀的进气口，在所述气管上装有分支气管，所述分支气管上连接有所述先导电磁阀，通过所述先导电磁阀控制分支气管的气体进入所述气动逻辑控制阀内部，同时所述气动逻辑控制阀内部的电磁阀经过所述控制单元的控制，能进行通电和断电，使得集电杆上的气缸进行升压、降压或者保压；所述控制单元还连接有水平角度传感器和竖直角度传感器，所述水平角度传感器能测量所述集电杆相对于车辆行驶方向的偏转角度及角度变化率，发送测得的信号至所述控制单元内；所述竖直角度传感器能测量所述集电杆的升降高度及高度变化率，发送测得的信号至所述控制单元内。同时控制单元通过CAN线采集集电杆与电网的并网信号。所述控制单元根据以上采集的信号进行分析处理，控制气缸动作，带动集电杆回正到与车辆行进方向一致，或实现急升急降、缓升缓降功能。

进一步地，导向固定座与集电杆相接，通过所述控制单元控制气缸动作，能使所述集电杆回正到与车辆行进方向一致。

更进一步地，所述导向固定座包括底座，所述底座的中间开设有凹槽，在所述底座上连接有连接板，所述连接板的两侧分别连接有调节板，在所述连接板的顶部装有定位块，所述定位块上开设有通孔，定位轴与所述定位块活动相接。

作为优选，还包括有固定于车顶的底座，在所述底座上装有电控箱和集电杆底座总成，所述控制单元位于所述电控箱内，在所述集电杆底座上安装有气缸，用于控制所述导向固定座，使其旋转和定位，所述水平角度传感器安装于所述导向固定座的上方。

进一步地，在车辆顶部装有用于锁止集电杆挂钩，所述的挂钩通过行程气缸和摆臂机构进行旋转动作；所述行程气缸通过阀岛进行集成控制。当所述集电杆完成降杆后，所述集电杆处于水平状态或者负角度，通过旋转挂钩，能对集电杆进行锁定，以确保其安全。

作为优选，所述导向固定座包括有承载板，在所述承载板的中间设有转轴，在所述承载板的边缘装有V型导轨，所述V型导轨上通过支架设有滚轮，在所述转轴上周边设有刹车片，所述刹车片通过行程气缸调节与所述转轴之间的距离。

作为优选，所述导向固定座包括有固定座，所述固定座上装有固定杆，所述固定杆的顶端与集电杆固定连接，底端与转臂固定连接，所述转臂与所述集电杆相垂直，所述转臂连接有行程气缸。

进一步地，将所述水平角度传感器或所述竖直角度传感器与控制单元相接，通过控制单元能计算出水平角度加速度或竖直角度加速度。

作为优选，所述水平角度传感器或者所述竖直角度传感器可以为线性位移传感器。

作为优选，加速度信号也可以从所述集电杆的集电头端部集电绳处采集。

有益效果：本发明通过以上技术方案，具有以下技术优点：

1、该集电杆系统在车辆运行过程中突然脱离线网时，能自动识别自动迅速降杆，避免脱网后集电杆出现拉扯电网、刮擦车辆周边物体等情况，提高了安全性；

2、在停车的状态下，集电杆能进行缓升缓降，不仅能大幅度降低噪声，更重要的是能减少对车顶的冲击；

3、能实现自动触网搭线功能，当车辆行驶至“∧”型搭线槽范围时，控制单元可以通过控制集电杆准确搭线，省时省力，操作便捷；当然也具有辅助搭线功能，具体为将所述集电杆自动上升到电网附近高度，方便操作者自己轻松搭线，灵活性较强。

4、本发明通过控制气缸的动作，能进行更加省力的搭线，有助于节省时间，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的一种具有智能控制系统的集电杆的气路控制原理图；

图2为本发明实施例所公开的气动逻辑控制阀的应用示意图；

图3为本发明实施例所公开的气动逻辑控制阀的结构示意图；

图4为本发明实施例所公开的导向固定座的第一种结构示意图；

图5为本发明实施例所公开的一种具有智能控制系统的集电杆的结构示意图；

图6为本发明实施例所公开的导向固定座的第二种结构示意图；

图7为本发明实施例所公开的导向固定座的第三种结构示意图；

图8为本发明实施例所公开的集电杆挂钩的结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1、先导电磁阀；2、排气电磁阀；3、1#气缸；4、进气管；5、气动逻辑控制阀；6、气动逻辑控制阀外控气路；7、气动逻辑控制阀工作气路；8、进气腔；9、工作气腔；10、排气腔；11、内控气路；12、A电磁阀；13、A先导阀排气口；14、总排气口；15、B电磁阀排气口；16、B先导阀；17、压力开关；18、气罐；19、2#气缸；20、角度传感器；21、高度传感器；22、3#气缸；23、4#气缸；24、电控箱；25、底板；26、凹槽；27、连接板；28、左调节板；29、右调节板；30、定位块；31、通孔；32、第一膜片；33、第二膜片；34、B电磁阀内控气路；35、第一弹簧；36、第二弹簧；37、承载板；38、滚轮；39、V型导轨；40、支架；41、转轴；42、刹车片；43、行程气缸；44、转臂；45、固定座；46、固定杆；47、5#气缸；48、集电杆挂钩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种具有智能控制系统的集电杆，参照图5，包括底座，在所述底座上装有电控箱24和支架，所述电控箱24内装有控制单元，在所述支架上装有一支撑杆，所述支撑杆上固定有上下平行分布的3#气缸22和4#气缸23，所述3#气缸22连接有定位轴，所述4#气缸23连接有固定轴，所述定位轴轴接有导向固定座，所述导向固定座上还连接有集电杆，所述集电杆通过1#气缸3和2#气缸19分别控制所述集电杆的升降。

在所述电控箱24内装有电控单元和气动控制系统，结合图1和图2，所述气动控制系统包含先导电磁阀1；气动逻辑控制阀5工作气路7，排气电磁阀2；1#气缸3；进气管4；气动逻辑控制阀5；压力开关17；气源开关18和2#气缸19；3#气缸22；4#气缸23。

结合图3，所述逻辑控制阀6内装有第一膜片32和第二膜片33，所述第一膜片32位于所述气动逻辑控制阀5的左侧，所述第二膜片33位于所述气动逻辑控制阀5的右侧，在所述第一膜片32的下方装有B电磁阀16，在所述第二膜片33的下方装有A电磁阀12，其中所述A电磁阀12为常开阀，所述B电磁阀6为常闭阀。

更佳的，在所述气动逻辑控制阀5设有进气腔8、工作腔9和排气腔10；在所述气动逻辑控制阀5的内部还设有A电磁阀内控气路11、B电磁阀内控气路34、A电磁阀排气口13总排气口14和B电磁阀排气口15，如图1和图3所示，所述进气腔8经所述第一膜片32和所述工作气腔9连接；所述工作气腔9经第二膜片33和排气腔10连接；所述B电磁阀15的进气口和所述A电磁阀12的进气口串联后和先导电磁阀1连接；所述排气腔10、A电磁阀排气口13、B电磁阀排气口15并联后，和总排气口14连接；在第一膜片32和气动逻辑控制阀5的阀体之间设有第一弹簧35；在第二膜片33和气动逻辑控制阀5的阀座之间设有第二弹簧36。

实际操作中，如图1所示，将进气管4与气源连接，打开气源开关18，气源给气动控制系统提供驱动气源。

当先导电磁阀1处于断电状态时，气源经气动逻辑控制阀外控气路6作用在第一膜片32的左侧，抵消进气腔8中气源对第一膜片32右侧的作用力，在第一弹簧35的弹力作用下，第一膜片32下压，切断进气腔和工作腔的连接。在此状态下：

当A电磁阀12处于断电状态，同时排气电磁阀2处于得电状态时，1#气缸3处于保压静止状态，集电杆保持高度不变；

当A电磁阀12处于间隔通电状态，同时排气电磁阀2处于得电状态时，气动逻辑控制阀5断续排气，1#气缸3缓慢收缩，集电杆缓慢升杆，升杆的速度取决于脉冲信号的频率；

当A电磁阀12处于完全得电状态，同时排气电磁阀2也处于得电状态时，气动逻辑控制阀5完全排气，同时排气电磁阀2也处于排气状态，1#气缸3快速收缩，集电杆快速升杆。

当先导电磁阀1处于得电状态时，气源经先导电磁阀1进入A电磁阀和B电磁阀的进气口，在此状态下：

当B电磁阀得电时，集电杆的控制和先导电磁阀1断电时相同；

当B电磁阀失电，同时A电磁阀失电，排气电磁阀2得电时，气源的所有气体进入1#气缸3，集电杆快速下降；

当B电磁阀间隔通电，同时A电磁阀失电，排气电磁阀2得电时，气源的所有气体断续进入1#气缸3，集电杆缓慢降杆，降杆的速度由脉冲信号的频率决定。

综合以上分析，本发明在实现集电杆的升降动作过程中，其控制过程如表一所示，通过以上控制能使得所述集电杆在升降过程中，具有急升急降和缓升缓降的功能。

表一

动作	排气电磁阀	A电磁阀	B电磁阀	先导电磁阀
					缓降	通电	断电	间隔通电	通电
缓升	通电	间隔通电	断电	断电
					急降	通电	断电	断电	通电
急升	断电	通电	断电	断电

另外，本发明还将2#气缸、3#气缸22、4#气缸23和5#气缸47通过阀岛进行集成控制，所述阀岛固定于所述电控箱24内，与所述控制单元相接，所述控制单元可以为单片机等，在此不作特别的限制。

考虑到车辆在运行过程中，当车辆出现转弯或者特殊情况时，需要对集电杆进行升降，而在这种情况下，集电杆处于斜向状态，如何实时对其进行升降，防止集电杆之间出现碰撞，本发明在所述集电杆的端部连接有导向固定座，所述导向固定座优选的一种结构为：包括有弧形结构的底板25，所述底板25的中间开设有凹槽26，在所述底板25上一体垂直连接有连接板27，所述连接板27的两侧分别连接有左调节板28和右调节板29，在所述连接板27的顶部装有定位块30，所述定位块30上开设有通孔31，所述定位轴与所述定位块30活动相接，当车辆向左或者向右转动的过程中，集电杆也会随之发生转动，从而带动所述导向固定座转动，此时，为了能够对所述集电杆的角度进行测量，以便判断所述集电杆是否需要升降，本发明在所述定位轴的端部设有水平角度传感器20，由于在所述导向固定座进行转动的过程中，所述定位轴保持静止，因此所述水平角度传感器20能对所述集电杆的偏转角度进行测量，当需要对所述集电杆进行微升或者微降时，首先，启动所述3#气缸22，所述3#气缸22能带动定位轴，拉动左调节板28或者右调节板29，使得所述集电杆回到中间位置，然后启动所述4#气缸23，所述4#气缸23能带动所述固定轴向前运动，插入至所述凹槽26内，固定所述导向固定座，从而实现对所述集电杆的定位，此时，所述集电杆可以进行升降。

通过采集竖直角度传感器21反馈的集电杆高度及高度变化率信号和CAN线脱线信号，可以准确判断集电杆是否脱网。一旦系统判断为脱网，电控单元控制先导电磁阀1、气动逻辑控制阀5、排气电磁阀2，给1#气缸3供气，实现集电杆快速降杆至电网高度以下的设定位置，然后电控单元控制阀岛给2#气缸供气，实现集电杆慢速降至锁止集电杆挂钩48处。

实施例2

其余与实施例1基本相同，所不同之处在于，本发明中的导向固定座还可以为以下结构：包括有承载板37，在所述承载板37的中间设有转轴41，在所述承载板37的边缘装有V型导轨，所述V型导轨上通过支架40设有滚轮38，在所述转轴41上周边设有刹车片42，所述刹车片42通过行程气缸43调节与所述转轴41之间的距离，其中所述转轴41与集电杆相接，当所述集电杆在进行偏转时，所述滚轮38在所述支架40的带动下能沿着V型导轨进行爬坡，当集电杆在降杆过程中，所述滚轮38能沿着V型导轨下坡，当滚轮38到达V型导轨的最低点时，保持静止，此时行程气缸43推动刹车片42，将转轴41抱死，形成对集电杆的锁止。

实施例3

区别于实施例1的导向固定座，其结构还可以为：包括有固定座45，所述固定座45上装有固定杆46，所述固定杆46的顶端与集电杆相固定连接，底端固定连接有转臂44，所述转臂44与所述集电杆相垂直，所述转臂44连接有行程气缸，在集电杆回正至车辆行驶方向一致位置时，仅需要依靠行程气缸拉动所述转臂44即可实现。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有智能控制系统的集电杆，其特征在于，包括:

控制单元，所述控制单元控制先导电磁阀和气动逻辑控制阀,通过气管将气源接入至所述气动逻辑控制阀的进气口，在所述气管上装有分支气管，所述分支气管上连接有所述先导电磁阀，通过所述先导电磁阀控制气体进入所述气动逻辑控制阀内部，同时所述气动逻辑控制阀内部的电磁阀经过所述控制单元的控制，进行通电和断电，使得集电杆上的气缸进行升压、降压或者保压；

水平角度传感器，所述水平角度传感器测量所述集电杆相对于车辆行驶方向的偏转角度及角度变化率，发送测得的信号至所述控制单元内；

竖直角度传感器，所述竖直角度传感器用于测量所述集电杆的升降高度及高度变化率，发送测得的信号至所述控制单元内，能够判断所述集电杆与电网是否并网。

2.根据权利要求1所述的智能控制系统的集电杆，其特征在于，还包括导向固定座，所述导向固定座与集电杆相接。

3.根据权利要求2所述的智能控制系统的集电杆，其特征在于，所述导向固定座包括底座，所述底座的中间开设有凹槽，在所述底座上连接有连接板，所述连接板的两侧分别连接有调节板，在所述连接板的顶部装有定位块，所述定位块上开设有通孔，所述定位轴与所述定位块活动相接。

4.根据权利要求2或3所述的智能控制系统的集电杆，其特征在于，还包括有固定于车顶的底座，在所述底座上装有电控箱和集电杆底座总成，所述控制单元位于所述电控箱内，在所述集电杆底座上安装有气缸，用于控制所述导向固定座，使其旋转和定位，所述水平角度传感器安装于所述导向固定座的上方。

5.根据权利要求2所述的智能控制系统的集电杆，其特征在于，所述导向固定座包括有承载板，在所述承载板的中间设有转轴，在所述承载板的边缘装有V型导轨，所述V型导轨上通过支架设有滚轮，在所述转轴上周边设有刹车片，所述刹车片通过行程气缸调节与所述转轴之间的距离。

6.根据权利要求2所述的智能控制系统的集电杆，其特征在于，所述导向固定座包括有固定座，所述固定座上装有固定杆，所述固定杆的顶端与集电杆相固接，底端固接有转臂，所述转臂与所述集电杆相垂直，所述转臂连接有行程气缸。

7.根据权利要求2所述的智能控制系统的集电杆，其特征在于，在车辆顶部装有用于锁止集电杆的挂钩，所述的挂钩通过行程气缸和摆臂机构进行旋转动作；所述行程气缸通过阀岛进行集成控制。

8.根据权利要求1所述的智能控制系统的集电杆，其特征在于，将所述水平角度传感器或所述竖直角度传感器与控制单元相接，通过控制单元能计算出水平角度加速度或竖直角度加速度。

9.根据权利要求1所述的智能控制系统的集电杆，其特征在于，所述水平角度传感器或者所述竖直角度传感器可以为线性位移传感器。

10.根据权利要求1所述的智能控制系统的集电杆，其特征在于，还包括加速度传感器，在所述集电杆的集电头端部的集电绳，所述集电绳连接有加速度传感器。