CN109501830A - 一种四模块无轨电车及其转向控制铰接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种四模块无轨电车的转向控制铰接系统，包括连接于第一车厢与第二车厢之间和连接于第三车厢与第四车厢之间的可控铰接机构，以及连接于所述第二车厢与所述第三车厢之间的随动铰接机构；所述可控铰接机构用于根据所述第一车厢与所述第二车厢的实时运动方向夹角控制所述第二车厢进行对应转向，以及用于根据所述第三车厢与所述第四车厢的实时运动方向夹角控制所述第三车厢进行对应转向；所述随动铰接机构用于使所述第二车厢与所述第三车厢转动连接。本发明能够提高多模块无轨电车中各车厢的转向精确性，消除因后车转向滞后引发的转向偏差。本发明还公开一种四模块无轨电车，其有益效果如上所述。

Description

一种四模块无轨电车及其转向控制铰接系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种四模块无轨电车的转向控制铰接系统。本发明还涉及一种包括上述转向控制铰接系统的四模块无轨电车。

背景技术

随着轨道交通技术的发展，各种各样的轨道交通车辆已得到广泛使用。

轨道交通车辆的种类很多，包括机车、列车、地铁、轻轨、电车、高铁、动车等。以电车为例，根据轨道的区别，又可分为有轨电车和无轨电车。其中，有轨电车只需跟随铺设好的轨道进行运动和转向即可，而无轨电车没有轨道铺设，需要自行控制转向。同时，为提高电车的载客量，一般电车可分为多个模块，常见的一般是双模块或三模块等。

目前，双模块无轨电车包括两个互相连接的车厢，两个车厢中间采用带主动控制的铰接系统。当前车转向时，后车跟随前车进行对应转向，转向控制简单且粗糙，后车的转向运动存在较大滞后性，并且转向精度不高，存在较大转向偏差。而三模块无轨电车采用不带控制和液压系统的铰接系统，其成本较低，铰接系统仅起到自然跟随车辆转动的功能，在运行过程中，如果车辆间的牵引及制动力存在偏差，容易导致后续车辆偏离正常轨道。

因此，如何提高多模块无轨电车中各车厢的转向精确性，消除因后车转向滞后引发的转向偏差，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种四模块无轨电车的转向控制铰接系统，能够提高多模块无轨电车中各车厢的转向精确性，消除因后车转向滞后引发的转向偏差。本发明的另一目的是提供一种包括上述转向控制铰接系统的四模块无轨电车。

为解决上述技术问题，本发明提供一种四模块无轨电车的转向控制铰接系统，包括连接于第一车厢与第二车厢之间和连接于第三车厢与第四车厢之间的可控铰接机构，以及连接于所述第二车厢与所述第三车厢之间的随动铰接机构；所述可控铰接机构用于根据所述第一车厢与所述第二车厢的实时运动方向夹角控制所述第二车厢进行对应转向，以及用于根据所述第三车厢与所述第四车厢的实时运动方向夹角控制所述第三车厢进行对应转向；所述随动铰接机构用于使所述第二车厢与所述第三车厢转动连接。

优选地，所述可控铰接机构包括安装于所述第二车厢与所述第三车厢的端面上的安装盘、设置于所述安装盘上的转向控制器、连接于所述第一车厢的端面与所述第二车厢的安装盘之间和所述第四车厢的端面与所述第三车厢的安装盘之间的转向杆组，以及设置于所述安装盘、用于检测所述第一车厢与所述第二车厢之间及所述第三车厢与所述第四车厢之间的偏角的角度传感器，所述角度传感器与所述转向控制器信号连接，所述转向控制器用于控制所述转向杆组的运动状态以调节所述第二车厢及所述第三车厢的运动方向。

优选地，所述转向杆组包括若干根连接于所述第一车厢和与其对应的所述安装盘之间，以及连接于所述第四车厢和与其对应的所述安装盘之间的阻尼减振管，且各所述阻尼减振管分别分布于所述第一车厢和所述第四车厢的横向两侧位置；所述转向控制器用于调节各所述阻尼减振管的阻尼。

优选地，各所述阻尼减振管对称分布在所述第一车厢和所述第四车厢的横向两侧位置，且各所述阻尼减振管的端部分别连接在各自对应的所述安装盘的外缘上。

优选地，所述可控铰接机构还包括设置于所述第二车厢的端面和所述第三车厢的端面上、用于分别检测与所述第一车厢的端面及与所述第四车厢的端面间距的距离传感器，且所述距离传感器与所述转向控制器信号连接，以使其修正对所述转向杆组发送的控制指令。

优选地，所述可控铰接机构还包括连接于所述第二车厢和所述第三车厢的端面上、可垂向翻转的垂向摆臂，且所述安装盘的外缘与所述垂向摆臂相连。

优选地，所述随动铰接机构包括连接于所述第二车厢的端面上的第一延伸板、连接于所述第三车厢的端面上的第二延伸板、可垂向翻转地设置于所述第二车厢的端面和所述第三车厢的端面上的垂向摆杆，所述第一延伸板与所述第二延伸板的末端转动连接，且所述第一延伸板的首端连接在所述第二车厢上的垂向摆杆上，所述第二延伸板的首端连接在所述第三车厢上的垂向摆杆上。

优选地，所述第一延伸板或所述第二延伸板上也设置有与所述转向控制器信号连接的所述角度传感器，所述第二车厢的端面或所述第三车厢的端面上也设置有与转向控制器信号连接的所述距离传感器，且各所述角度传感器和各所述距离传感器均与电车ECU信号连接。

本发明还提供一种四模块无轨电车，包括具有次序相连的四个车厢的车身和设置于所述车身上的转向控制铰接系统，其中，所述转向控制铰接系统具体为上述任一项所述的转向控制铰接系统。

本发明所提供的四模块无轨电车的转向控制铰接系统，主要包括可控铰接机构和随动铰接机构。首先，四模块无轨电车包括四个车厢，即第一车厢、第二车厢、第三车厢和第四车厢，一般的，位于首尾两端的第一车厢和第四车厢具有动力转向系统。其中，可控铰接机构连接在第一车厢与第二车厢之间以及第三车厢与第四车厢之间，而随动铰接机构连接在第二车厢与第三车厢之间。具体的，在运行过程中，第一车厢和第四车厢可根据当前路径进行自主转向，此时第一车厢与第二车厢之间以及第三车厢与第四车厢之间存在实时变化的运动偏角，可控铰接机构实时检测到该运动偏角，并根据该运动偏角同步控制第二车厢和第三车厢进行对应转向，从而消除后车转向的滞后性，保证各车厢的转向精确性。同时，第二车厢与第三车厢之间通过随动铰接机构转动连接，可使两者顺利连接并使第三车厢自然跟随第二车厢进行运动。综上所述，本发明所提供的四模块无轨电车的转向控制铰接系统，通过随动铰接机构实现第二车厢与第三车厢的顺利连接和自然随转，同时通过可控铰接机构实现第二车厢与第一车厢之间以及第三车厢与第四车厢之间的同步转向，消除了后车转向滞后性，保证各车厢的转向精确性。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构主俯视图。

图2为图1中所示的可控铰接机构的具体结构示意图。

图3为图1中所示的随动铰接机构的具体结构示意图。

图4为本发明所提供的一种具体实施方式中四模块无轨电车的转向状态示意图。

其中，图1—图4中：

可控铰接机构—I，随动铰接机构—II；

第一车厢—1，第二车厢—2，第一延伸板—201，第三车厢—3，第二延伸板—301，第四车厢—4，安装盘—5，转向控制器—6，转向杆组—7，阻尼减振管—701，角度传感器—8，距离传感器—9，垂向摆臂—10，垂向摆杆—11。

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。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构主俯视图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，四模块无轨电车的转向控制铰接系统主要包括可控铰接机构和随动铰接机构。

首先，四模块无轨电车包括四个车厢，即第一车厢1、第二车厢2、第三车厢3和第四车厢4，一般的，位于首尾两端的第一车厢1和第四车厢4具有动力转向系统。其中，可控铰接机构连接在第一车厢1与第二车厢2之间以及第三车厢3与第四车厢4之间，而随动铰接机构连接在第二车厢2与第三车厢3之间。

如图4所示，图4为本发明所提供的一种具体实施方式中四模块无轨电车的转向状态示意图。

具体的，在运行过程中，第一车厢1和第四车厢4可根据当前路径进行自主转向，此时第一车厢1与第二车厢2之间以及第三车厢3与第四车厢4之间存在实时变化的运动偏角，可控铰接机构实时检测到该运动偏角，并根据该运动偏角同步控制第二车厢2和第三车厢3进行对应转向，从而消除后车转向的滞后性，保证各车厢的转向精确性。同时，第二车厢2与第三车厢3之间通过随动铰接机构转动连接，可使两者顺利连接并使第三车厢3自然跟随第二车厢2进行运动。

综上所述，本实施例所提供的四模块无轨电车的转向控制铰接系统，通过随动铰接机构实现第二车厢2与第三车厢3的顺利连接和自然随转，同时通过可控铰接机构实现第二车厢2与第一车厢1之间以及第三车厢3与第四车厢4之间的同步转向，消除了后车转向滞后性，保证各车厢的转向精确性。

如图2所示，图2为图1中所示的可控铰接机构的具体结构示意图。

在关于可控铰接机构的一种优选实施方式中，该可控铰接机构主要包括安装盘5、转向控制器6、转向杆组7和角度传感器8。由于第一车厢1与第二车厢2之间的可控铰接机构和第三车厢3与第四车厢4之间的可控铰接机构的具体结构形式完全相同且轴对称，为方便论述，以下内容均以第一车厢1与第二车厢2之间的可控铰接机构为例进行说明。

其中，安装盘5一般可连接在第二车厢2的端面上，此处的端面具体指与第一车厢1正对的端面。该安装盘5主要用于安装和承载其余零部件，转向控制器6、转向杆组7和角度传感器8，包括后续的距离传感器9均设置在该安装盘5上。此处优选地，为方便第一车厢1与第二车厢2之间的转动连接，该安装盘5具体可呈圆盘形。

转向杆组7连接在第一车厢1的端面与安装盘5之间，主要用于通过运动状态变化或形变等实现对安装盘5或第二车厢2的转向驱动。同时，角度传感器8设置在安装盘5上，主要用于实时检测第一车厢1与第二车厢2之间的运动方向的偏角，以下简称“运动偏角”——当第一车厢1主动转向时，由于角度传感器8设置在安装盘5上，因此，该运动偏角即为第一车厢1相对于第二车厢2的转向夹角。

转向控制器6设置在安装盘5上，与角度传感器8信号连接，可实时接收角度传感器8所检测到的运动偏角数据。该转向控制器6同时与转向杆组7信号连接，主要用于根据角度传感器8的检测数据通过内置算法产生控制指令，使得转向杆组7差生对应运动状态变化，从而驱动安装盘5和第二车厢2进行对应转向运动。

在关于转向杆组7的一种优选实施方式中，该转向杆组7主要包括若干根阻尼减振管701。具体的，各根阻尼减振管701分别连接在第一车厢1与安装盘5之间，并且各根阻尼减振管701的末端连接在安装盘5的外缘上。重要的是，各根阻尼减振管701的阻尼是变化、可控的，转向控制器6与各根阻尼减振管701信号连接，即可通过控制指令控制各根阻尼减振管701的阻尼大小。并且，各根阻尼减振管701分别分布在第一车厢1和安装盘5的横向两侧位置，如此，当两侧的各根阻尼减振管701的阻尼不相同时，安装盘5两侧受到的压力不同，必须会造成安装盘5朝向一侧偏转，而具体的偏转角度则需要根据两侧的各根阻尼减振管701的阻尼差决定。因此，通过转向控制器6对各根阻尼减振管701的阻尼控制，可使安装盘5和第二车厢2准确地进行转向。

一般的，为提高对第二车厢2的转向控制精度，各根阻尼减振管701可对称地分布在第一车厢1上的横向两侧位置，并且各根阻尼减振管701与安装盘5的外缘连接位置也对称。比如，可在第一车厢1的横向左侧和横向右侧对应位置处分别设置一根阻尼减振管701，并且使该两根阻尼减振管701的末端均连接在安装盘5的径向两端。

进一步的，为继续提高对第二车厢2的转向控制精度，本实施例还在第二车厢2的端面上设置了距离传感器9。具体的，该距离传感器9设置在第二车厢2上与第一车厢1正对的端面上，主要用于检测自身(相当于第二车厢2)与第一车厢1的正对端面之间的直线距离。与角度传感器8相同，该距离传感器9也与转向控制器6信号连接，可将检测到的距离数据实时发送给转向控制器6。当转向控制器6根据角度传感器8的检测数据对各根阻尼减振管701的阻尼进行控制后，第二车厢2进行同步转向，而在转向过程中势必也同时导致第一车厢1与第二车厢2之间的间距变化，该间距变化与距离传感器9的检测值理论上应该是一致的，但由于系统误差、外界环境、机械振动等因素的影响，总存在一定误差。因此，通过距离传感器9的检测值反馈到转向控制器6，可使转向控制器6修正发送给转向杆组7的控制指令，实现负反馈调节。不仅如此，当距离传感器9的检测数据超过常规范围时，比如间距过小时，说明此时转向角度较大，第一车厢1与第二车厢2之间存在碰撞风险，此时转向控制器6还可额外调节各根阻尼减振管701的阻尼，防止进一步增大转向角度。

另外，考虑到无轨电车在运行过程中，第一车厢1与第二车厢2不仅存在水平方向上的相对偏转，还同时会存在垂直方向上的方向偏转，为此，本实施例在第二车厢2的端面上增设了垂向摆臂10。具体的，该垂向摆臂10具体可为销轴结构，设置在第二车厢2的端面上，可在垂直面内进行翻转。同时，安装盘5的外缘与该垂向摆臂10相连，当无轨电车在运行时产生垂向跳动时，第一车厢1与第二车厢2可通过该垂向摆臂10的作用进行垂向翻转。

如图3所示，图3为图1中所示的随动铰接机构的具体结构示意图。

在关于随动铰接机构的一种优选实施方式中，该随动铰接机构主要包括第一延伸板201、第二延伸板301和垂向摆杆11。具体的，第一延伸板201连接在第二车厢2的端面上，同时第二延伸板301连接在第三车厢3的端面上，两者互相正对，并且两者的末端转动连接，比如，第一延伸板201与第二延伸板301的末端可通过铰接盘互相连接。如此，通过第一延伸板201与第二延伸板301的转动连接，即可实现第二车厢2与第三车厢3之间的自然随动连接，即在无轨电车的运行过程中，第二车厢2与第三车厢3之间不存在互相控制关系，仅根据第一车厢1和第四车厢4的运动控制进行转向。同理，考虑到无轨电车在运行过程中存在的垂向跳动，本实施例在第二车厢2和第三车厢3的相对端面上均设置有垂向摆杆11，该垂向摆杆11的结构和作用参考前述垂向摆臂10，此处不再赘述。并且，第一延伸板201的首端与第二车厢2上的垂向摆杆11相连，第二延伸板301的首端与第三车厢3上的垂向摆杆11相连，如此即可通过垂向摆杆11的作用实现垂向翻转。

此外，虽然第二车厢2与第三车厢3之间不存在互相控制关系，但第二车厢2与第三车厢3的相对运动状态变化也同样会影响无轨电车的整体转向状态，为避免影响可控铰接机构的控制效果，本实施例在第一延伸板201或第二延伸板301上也设置了角度传感器8，同理，本实施例在第二车厢2或第三车厢3的端面上也设置了距离传感器9。该角度传感器8和距离传感器9与前述传感器相同，均与转向控制器6信号连接，如此，转向控制器6在对各根阻尼减振管701发送控制指令时，还会同时考虑第二车厢2或第三车厢3的相对运动状态。

同时，上述各个角度传感器8和各个距离传感器9还可均与无轨电车上配备的电车ECU控制系统信号连接，方便ECU和司机室全程掌控整车运动、转向状态，当相邻两个车厢的间距过小或转向角度过大等情况时，ECU可控制无轨电车的输出扭矩降低，避免碰撞。

本实施例还提供一种四模块无轨电车，主要包括具有次序相连的四个车厢的车身和设置于车身上的转向控制铰接系统，其中，该转向控制铰接系统的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种四模块无轨电车的转向控制铰接系统，其特征在于，包括连接于第一车厢(1)与第二车厢(2)之间和连接于第三车厢(3)与第四车厢(4)之间的可控铰接机构，以及连接于所述第二车厢(2)与所述第三车厢(3)之间的随动铰接机构；所述可控铰接机构用于根据所述第一车厢(1)与所述第二车厢(2)的实时运动方向夹角控制所述第二车厢(2)进行对应转向，以及用于根据所述第三车厢(3)与所述第四车厢(4)的实时运动方向夹角控制所述第三车厢(3)进行对应转向；所述随动铰接机构用于使所述第二车厢(2)与所述第三车厢(3)转动连接。

2.根据权利要求1所述的转向控制铰接系统，其特征在于，所述可控铰接机构包括安装于所述第二车厢(2)与所述第三车厢(3)的端面上的安装盘(5)、设置于所述安装盘(5)上的转向控制器(6)、连接于所述第一车厢(1)的端面与所述第二车厢(2)的安装盘(5)之间和所述第四车厢(4)的端面与所述第三车厢(3)的安装盘(5)之间的转向杆组(7)，以及设置于所述安装盘(4)、用于检测所述第一车厢(1)与所述第二车厢(2)之间及所述第三车厢(3)与所述第四车厢(4)之间的偏角的角度传感器(8)，所述角度传感器(8)与所述转向控制器(6)信号连接，所述转向控制器(6)用于控制所述转向杆组(7)的运动状态以调节所述第二车厢(2)及所述第三车厢(3)的运动方向。

3.根据权利要求2所述的转向控制铰接系统，其特征在于，所述转向杆组(7)包括若干根连接于所述第一车厢(1)和与其对应的所述安装盘(5)之间，以及连接于所述第四车厢(4)和与其对应的所述安装盘(5)之间的阻尼减振管(701)，且各所述阻尼减振管(701)分别分布于所述第一车厢(1)和所述第四车厢(4)的横向两侧位置；所述转向控制器(6)用于调节各所述阻尼减振管(701)的阻尼。

4.根据权利要求3所述的转向控制铰接系统，其特征在于，各所述阻尼减振管(701)对称分布在所述第一车厢(1)和所述第四车厢(4)的横向两侧位置，且各所述阻尼减振管(701)的端部分别连接在各自对应的所述安装盘(5)的外缘上。

5.根据权利要求4所述的转向控制铰接系统，其特征在于，所述可控铰接机构还包括设置于所述第二车厢(2)的端面和所述第三车厢(3)的端面上、用于分别检测与所述第一车厢(1)的端面及与所述第四车厢(4)的端面间距的距离传感器(9)，且所述距离传感器(9)与所述转向控制器(6)信号连接，以使其修正对所述转向杆组(7)发送的控制指令。

6.根据权利要求5所述的转向控制铰接系统，其特征在于，所述可控铰接机构还包括连接于所述第二车厢(2)和所述第三车厢(3)的端面上、可垂向翻转的垂向摆臂(10)，且所述安装盘(5)的外缘与所述垂向摆臂(10)相连。

7.根据权利要求6所述的转向控制铰接系统，其特征在于，所述随动铰接机构包括连接于所述第二车厢(2)的端面上的第一延伸板(201)、连接于所述第三车厢(3)的端面上的第二延伸板(301)、可垂向翻转地设置于所述第二车厢(2)的端面和所述第三车厢(3)的端面上的垂向摆杆(11)，所述第一延伸板(201)与所述第二延伸板(301)的末端转动连接，且所述第一延伸板(201)的首端连接在所述第二车厢(2)上的垂向摆杆(11)上，所述第二延伸板(301)的首端连接在所述第三车厢(3)上的垂向摆杆(11)上。

8.根据权利要求7所述的转向控制铰接系统，其特征在于，所述第一延伸板(201)或所述第二延伸板(301)上也设置有与所述转向控制器(6)信号连接的所述角度传感器(8)，所述第二车厢(2)的端面或所述第三车厢(3)的端面上也设置有与转向控制器(6)信号连接的所述距离传感器(9)，且各所述角度传感器(8)和各所述距离传感器(9)均与电车ECU信号连接。

9.一种四模块无轨电车，包括具有次序相连的四个车厢的车身和设置于所述车身上的转向控制铰接系统，其特征在于，所述转向控制铰接系统具体为权利要求1-8任一项所述的转向控制铰接系统。