CN105620548B - 用于无轨导向电车的胶轮动力架及无轨导向电车 - Google Patents

Abstract

本发明的一种用于无轨导向电车的胶轮动力架及无轨导向电车，该胶轮动力架包括一个主动转向车轴组件、采用双胎承载或单胎承载的动力轴组件及采用双关节点的铰接组件，所述两具铰接组件位于动力架的两端，用来与无轨导向电车的相邻两节车厢相连。该无轨导向电车包括车头组件、一节以上可扩充的车身组件、车尾组件及控制系统，车头组件与车身组件之间以及车身组件和车尾组件之间设有上述胶轮动力架。本发明具有结构简单、安装方便、控制方便等优点。

Description

用于无轨导向电车的胶轮动力架及无轨导向电车

技术领域

本发明主要涉及到城市交通系统领域，特指一种适用于无轨导向电车的胶轮动力架及无轨导向电车。

背景技术

现代城市交通系统主要构成为地铁、有轨电车、公交车等，地铁虽然运输力强大，但其成本巨大，使得其在中小城市不能广泛应用；有轨电车需要专门的电力系统和轨道配合设计，无论是设计建设成本或者维护都成本相对较大，且易受制于运行环境；传统公交车受制于其运输能力限制，并无法满足城市早晚运输高峰阶段需求；汽车列车的出现能够较好的缓解这一尴尬局面。汽车列车在ISO3833-1997(E)及GB3730.1-83被定义为“一辆汽车（载货汽车或牵引车）与一辆或一辆以上挂车的组合”。在中小城市中发展汽车列车替代传统的公交车，在保证汽车列车通过性和转向性能等安全因素条件下，其不仅能够提高运输能力而且能降低运输成本30%左右。

然而，传统的铰接式汽车列车中后轮不能转向，存在着较大的内轮差（车辆转弯时，前内轮转弯半径与后内轮转弯半径之差，称之为内轮差），面临着转弯半径大，通过性差等缺点。“汽车视野盲点+内轮差”是道路交通运输中公认的杀手组合，由于人们对汽车尤其是大车转向时“内轮差”的概念不是很清楚，每年因为“内轮差”导致的交通事故频发。据资料显示：小型车在转向时能够造成接近0.6米的内轮差，大型车如常用的载货汽车能够达到1.5米甚至2米的“内轮差”，这往往就是交通事故的潜在诱因素。当采用多轴主动转向技术的轨迹自动跟随控制时，当控制车辆的中轴线行驶在同一轨迹上时，将能大大的提高长编组铰接式汽车列车的通过性，减小转向“内轮差”，降低“视线死角”带来的影响，从而降低因车身变长造成的事故率，在保障其整体通过性和转向性能的前提下提升整体运输力。但当车身加长后如30米长或更长编组，传统的集中式动力形式显然不再合适，当采用分散动力后，带动力输入口的动力转向桥又不易实现低地板化。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、安装方便、控制方便的用于无轨导向电车的胶轮动力架及无轨导向电车。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于无轨导向电车的胶轮动力架，包括一个主动转向车轴组件、采用双胎承载或单胎承载的动力轴组件及采用双关节点的铰接组件，所述两具铰接组件位于动力架的两端，用来与无轨导向电车的相邻两节车厢相连。

作为本发明的进一步改进：所述动力轴组件为动力输入口偏置的动力轴，所述动力输入口内的主减速器和差速器与驱动电机相连。

作为本发明的进一步改进：所述动力轴组件的动力轴与轮边/轮毂电机相连。

作为本发明的进一步改进：所述主动转向车轴组件上安装有用来检测车轮偏转角度的角度传感器。

作为本发明的进一步改进：所述铰接组件中上每个关节点处安装有角度传感器以用来测量铰接的角度。

本发明进一步提供一种无轨导向电车，包括车头组件、一节以上可扩充的车身组件、车尾组件及控制系统，所述车头组件与车身组件之间以及车身组件和车尾组件之间设有上述任意一项的胶轮动力架。

作为本发明的进一步改进：所述车身组件为两节以上时，相邻车身组件之间通过上述任意一项的胶轮动力架。

作为本发明的进一步改进：所述车头组件为由第一转向桥和所述胶轮铰接式转向架支撑的车辆结构，所述第一转向桥与胶轮铰接式转向架上的转向轴均具有电控主动转向机构，所述第一转向桥上还具有机械转向机构；所述车尾组件为由第二转向桥与所述胶轮铰接式转向架支撑的车辆结构，所述第二转向桥与胶轮铰接式转向架上的转向轴均具有电控主动转向机构，所述第二转向桥上安装有角度传感器上来测量第二转向桥上车轮的转角。

作为本发明的进一步改进：还包括能源系统，所述能源系统为外接架空线、或采用连续的地面无线的电能传输、或采用储能式能源装置、或采用混合动力系统。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明的用于无轨导向电车的胶轮动力架及无轨导向电车，既兼顾了转向又兼顾了动力输出，由于转向轮与动力轮轴距很短，因此它们的轨迹基本重合，而侧偏的动力输出口或者采用轮边/轮毂电机驱动的动力输出方式很容易实现过道低地板，增加车辆的舒适性，同时当动力轴配置双轮时还能增加承载能力。

2.从整车运营角度来看，本发明能够实现长车身，能大幅提供单车载客人数，提高运营效率；基于胶轮动力架的形式，转向桥与驱动桥近距安装，驱动桥的内差很小可以忽略，转向桥主导车辆的转向姿态，在轨迹跟随控制器的控制下，能够实现车辆的轨迹可控运行。通用化平台设计有助于整车设计和制造周期的缩短，同时当运营客户实际使用需求发生变化时，可根据自身实际使用使用需要进行快速改制，而无需采购新的车辆，大幅减少客户在实际使用时的运营成本。

3. 本发明的自学习整车姿态控制策略保证在不同的道路路况上均能实现可靠的转向功能，保证在不影响其它的人/车的情况下也能进行可靠运行，经长时间运行试验的策略可容易复制至相同线路上的同类车型，减少甚至消除不同司机在操作时的人为操作误差，减低运营方的使用风险。

4. 本发明的车头组件兼具电控主动转向和人工机械转向两种功能，则能在充分利用自动化控制的基础上提高特殊条件下的安全可靠性。

附图说明

图1是本发明胶轮动力架实施例1的结构原理示意图。

图2是本发明胶轮动力架实施例2的结构原理示意图。

图3是本发明无轨导向电车的结构原理示意图。

图4是本发明无轨导向电车的另一个视角的结构原理示意图。

图例说明：

1、主动转向车轴组件；2、动力轴组件；3、驱动电机；4、铰接组件；6、轮边/轮毂电机；7、车头组件；8、车身组件；9、车尾组件；10、第一转向桥；11、胶轮动力架；12、方向盘；14、第二转向桥。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：如图1所示，本发明的用于无轨导向电车的胶轮动力架，其包括主动转向车轴组件1、采用双胎承载或单胎承载的动力输入口偏置的动力轴组件2、驱动电机3及两具铰接组件4，驱动电机3与偏置的动力输入口中的主减速器和差速器相连，铰接组件4中上关节点处安装有角度传感器来测量铰接的角度。两具铰接组件4位于动力架的两端，用来与无轨导向电车的相邻两节车厢相连。

在本实施例中，转向架上的主动转向车轴组件1上安装有角度传感器，用来检测车轮偏转角度。

在本实施例中，所有车轮上安装有轮速传感器，用来检测车轮轮速。

实施例2：如图2所示，本发明的用于无轨导向电车的胶轮动力架，其包括主动转向车轴组件1、采用双胎承载或单胎承载的动力轴组件2、轮边/轮毂电机6及两具铰接组件4，轮边/轮毂电机6与动力轴组件2相连并驱动动力轴组件2。铰接组件4中上关节点处安装有角度传感器来测量铰接的角度。两具铰接组件4位于动力架的两端，用来与无轨导向电车的相邻两节车厢相连。

在本实施例中，转向架上的主动转向车轴组件1上安装有角度传感器，用来检测车轮偏转角度。

在本实施例中，所有车轮上安装有轮速传感器，用来检测车轮轮速。

本发明进一步提供一种基于上述胶轮动力架的无轨导向电车，如图3和图4所示，它包括车头组件7、一节以上可扩充的车身组件8、车尾组件 9及控制系统，车头组件7、车身组件8和车尾组件9均为标准形式，车头组件7与车身组件8之间、车身组件8和车尾组件9之间、相邻车身组件8之间均设有上述胶轮动力架11。

本实施例中，车头组件7为由第一转向桥10和上述胶轮动力架11支撑的车辆结构，第一转向桥10与胶轮动力架11上的转向轴均具有电控主动转向功能，其中第一转向桥10还同时兼传统的机械转向功能，既能保证整车自动化运行，也能在紧急情况或其它特殊情况下进行人为操作干预。车头组件7包含驾驶舱和乘坐区，驾驶舱内安装有方向盘12来实现机械转向功能，方向盘12上安装有角度传感器来测量方向盘12的转向角度，第一转向桥10上安装有角度传感器上来测量第一转向桥10上车轮的转角。

本实施例中，车尾组件9为由第二转向桥14与上述胶轮动力架11支撑的车辆结构，第二转向桥14与胶轮动力架11上的转向轴均具有电控主动转向功能，第二转向桥14上安装有角度传感器上来测量第二转向桥14上车轮的转角。

本实施例中，车尾组件 9为由两具上述胶轮动力架11支撑的车辆结构。

在无轨导向电车中，胶轮动力架11可以是上述实施例1～2中的任意一种方式，根据具体的需求来确定。所有车厢至少中部实现过道低地板。第一转向桥10和第二转向桥14均可利用传统的电控主动转向桥。电控转向执行机构为电控液压转向机构或电动转向机构，转向机构根据整车转向控制系统给与的信号指令输出旋转角度和扭矩使得转向车轴主动转向。

车辆转向系统除前述每轴上均附带的电控转向机构（即执行器）外，还可能包括各车轮的轮速传感器、全球卫星定位系统、以及陀螺仪、加速度计、磁力计等惯性传感器、铰接装置上铰接点角度传感器（用于辅助监控车辆姿态）、转向轴上的转角传感器、车速测量传感器、报警装置、控制系统、存储系统、通讯系统等。

控制系统根据预设的程序保证整车运行在一个可控的轨迹内，并具有自学习功能，在车辆经过常用的路线时根据以往的运行的历史记录，提取最佳的转向控制策略并下发至各转向执行机构，在经过一定的机器学习过程后能实现车辆的完全自动化控制，同时能将该控制策略与其它车辆进行数据共享，为在该路段的批量车辆应用提供运营参考。

车辆的动力均由胶轮动力架11来提供，整车驱动力分配系统根据车辆的实时载客分布和路况等进行驱动力分配，在保证车辆可靠运转的同时实现整车的驱动力分布的效率最大化，相较于集中式动力驱动系统（即整车只有一个驱动单元）能实现驱动单元的体积、功率小型化，在某一个动力单元出现故障时，也能使用其它动力单元驱动，保证整车能够以故障模式继续运行，以提高整车的运营可靠性。同时该系统还兼具制动能量回馈功能，在制动时能反拖电机使其进行电制动，并将其所产生的电能储能至车辆储能系统。

本发明中车辆的能源系统可能直接外接架空线，也可能采用连续的地面无线的电能传输，还可能采用高性能储能电池和超级电容用于电力存储与能量供给，还可能采用混合动力系统来提供能量供给，前述车辆制动时所反馈的能量也能补充至能量存储系统，并且该系统的储能单元可分布在各车辆单体上，在车体上则预留有通用的通讯和电缆接口。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于无轨导向电车的胶轮动力架，其特征在于，包括一个主动转向车轴组件（1）、采用双胎承载或单胎承载的动力轴组件（2）及两具铰接组件（4），所述两具铰接组件（4）位于动力架的两端，用来与无轨导向电车的相邻两节车厢相连。

2.根据权利要求1所述的用于无轨导向电车的胶轮动力架，其特征在于，所述动力轴组件（2）为动力输入口偏置的动力轴，所述动力输入口内的主减速器和差速器与驱动电机（3）相连。

3.根据权利要求1所述的用于无轨导向电车的胶轮动力架，其特征在于，所述动力轴组件（2）的动力轴与轮边/轮毂电机（6）相连。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于无轨导向电车的胶轮动力架，其特征在于，所述主动转向车轴组件（1）上安装有用来检测车轮偏转角度的角度传感器。

5.根据权利要求1或2或3所述的用于无轨导向电车的胶轮动力架，其特征在于，所述铰接组件（4）中上每个关节点处安装有角度传感器以用来测量铰接的角度。

6.一种无轨导向电车，包括车头组件（7）、一节以上可扩充的车身组件（8）、车尾组件（9）及控制系统，其特征在于，所述车头组件（7）与车身组件（8）之间以及车身组件（8）和车尾组件（9）之间设有上述权利要求1～5中任意一项的胶轮动力架。

7.根据权利要求6所述的无轨导向电车，其特征在于，所述车身组件（8）为两节以上时，相邻车身组件（8）之间通过上述权利要求1～5中任意一项的胶轮动力架。

8.根据权利要求6或7所述的无轨导向电车，其特征在于，所述车头组件（7）为由第一转向桥（10）和所述胶轮动力架（11）支撑的车辆结构，所述第一转向桥（10）与胶轮动力架（11）上的转向轴均具有电控主动转向机构，所述第一转向桥（10）上还具有机械转向机构；所述车尾组件（9）为由第二转向桥（14）与所述胶轮动力架（11）支撑的车辆结构，所述第二转向桥（14）与胶轮动力架（11）上的转向轴均具有电控主动转向机构，所述第二转向桥（14）上安装有角度传感器上来测量第二转向桥（14）上车轮的转角。

9.根据权利要求6或7所述的无轨导向电车，其特征在于，还包括能源系统，所述能源系统为外接架空线、或采用连续的地面无线的电能传输、或采用储能式能源装置、或采用混合动力系统。

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