CN109572742B - 用于车辆上缓冲碰撞能量的碰撞架 - Google Patents

Abstract

本发明属于交通安全技术领域。本发明的目的是提供一种用于车辆上缓冲碰撞能量的碰撞架，碰撞架设置在有轨电车前端下部的，碰撞架外蒙设覆面层，碰撞架后侧设置缓冲机构；所述缓冲机构包括与有轨电车车架固接的安装座、设置在安装座上的可转动的连接块和中心缓冲组件；所述中心缓冲组件包括溃缩式吸能管和碰撞接触头，所述碰撞接触头设置在碰撞架的正前方且与溃缩式吸能管的一端连接，所述溃缩式吸能管的另一端与连接块固接。本发明能够有效吸收碰撞能量，保护车辆，降低事故损失。

Description

用于车辆上缓冲碰撞能量的碰撞架

本发明是专利名称“一种有轨电车与汽车防碰撞系统”、申请日为2018年1月10日，申请号“201810021389.6”的发明专利的分案申请。

技术领域

本发明属于交通安全技术领域，具体涉及一种有轨电车与汽车防碰撞系统。

背景技术

有轨电车是采用电力驱动并在轨道上行驶的轻型轨道交通车辆。有轨电车是一种公共交通工具，亦称路面电车或简称电车，属轻铁的一种﹝以电力推动的列车，亦称为电车﹞。有轨电车通常在街道上行走，列车只有单节，最多亦不过三节。由于电车以电力推动关系，车辆不会排放废气，因而是一种无污染的环保交通工具，有轨电车必将成为城市的骨干交通模式。2012年至2020年，我国现代有轨电车规划已超过2500公里，工程总投资预计达3000亿元，车辆市场规模达600亿元，年均需求75亿元。

有轨电车在运行的过程中，往往需要占用城市道路，与其他交通车辆之间存在一定的安全隐患，如与其他车辆发生碰撞、剐蹭等。由于有轨电车体积、重量大，在行车过程中夹带的动量大，与其他车辆发生碰撞时，往往会造成巨大的交通事故。交通参与过程中突发因素多，单纯通过管理中心调度、驾驶员紧急操作等方式无法完全避免事故的发生，为此，研发出一种能够在碰撞发生时，有效降低事故损失的有轨电车与汽车防碰撞系统势在必行。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效的对车辆进行保护的有轨电车与汽车防碰撞系统。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种有轨电车与汽车防碰撞系统，包括设置在有轨电车上用于缓冲碰撞能量的随动接触装置、用于探测其他车辆方位的车辆探测装置、根据探测到的车辆位置驱动随动接触装置调整方位的驱动装置；

所述随动接触装置包括设置在有轨电车前端下部的碰撞架、蒙设在碰撞架外的覆面层和设置在碰撞架后侧的缓冲机构；

所述缓冲机构包括与有轨电车车架固接的安装座、设置在安装座上的可转动的连接块和中心缓冲组件；所述中心缓冲组件包括溃缩式吸能管和碰撞接触头，所述碰撞接触头设置在碰撞架的正前方且与溃缩式吸能管的一端连接，所述溃缩式吸能管的另一端与连接块固接。

优选的，所述碰撞架包括中心碰撞架和位于中心碰撞架两侧的角碰撞架，所述中心碰撞架和角碰撞架靠近后侧的边缘沿竖向相互铰接；所述缓冲机构还包括两组位于中心缓冲组件两侧的角缓冲组件，所述中心缓冲组件的位置与中心碰撞架相对，两角缓冲组件的位置分别与两角碰撞架相对；所述角缓冲组件包括伸缩缓冲杆，所述伸缩缓冲杆的两端分别与角碰撞架和连接块铰接；

优选的，所述伸缩缓冲杆的两端通过万向节与角碰撞架和连接块的侧面铰接。

优选的，所述溃缩式吸能管的中段还套设有支撑环，所述支撑环通过拉杆与中心碰撞架的顶部连接，所述拉杆的两端分别与碰撞架和支撑环的侧面铰接。

优选的，所述安装座包括立板、设置在立板一面的相互平行的两个耳板和设置在立板另一面上部的后翼板，所述连接块位于两个耳板之间且与耳板构成铰接。

优选的，所述后翼板与立板之间设置三角形的加强板。

优选的，所述车辆探测装置为多个均匀分布在有轨电车前端的距离传感器。

优选的，所述驱动装置为旋转油缸。

优选的，所述中心碰撞架和角碰撞架均由空心杆件连接构成，所述空心杆件内部均匀设置若干电磁铁，所述碰撞接触头上设置压力传感器，所述电磁铁由压力传感器触发。

本发明的有益效果集中体现在，能够有效的对车辆进行保护，降低事故损失，具体来说：

1、车辆探测装置实时探测有轨电车周围其他车辆的位置，并反馈车辆的位置信息，有轨电车的控制系统根据位置信息预判碰撞方位，并控制驱动装置工作，驱动装置驱动随动接触装置实时调整至最佳接触位置，即使发生碰撞，也能极大的降低事故损失。

2、溃缩式吸能管在碰撞发生时，能够有效的对吸收碰撞产生的能量，吸能效果好，保证驾乘人员的人身安全。

3、优选设置的电磁铁及压力传感器，在碰撞发生时，压力传感器触发电磁铁工作，电磁铁可将车辆紧紧的吸附在中心碰撞架和角碰撞架上，使车辆直接离地或降低车辆与地面之间的摩擦力，从而降低车辆受到的损伤。

附图说明

图1为本发明的安装位置示意图；

图2为随动接触装置的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为主传送平台结构示意图主视图；

图5为主传送平台结构左视图；

图6为防护杆结构示意图；

图7为控制器电路原理图。

具体实施方式

结合图1-3所示的一种有轨电车与汽车防碰撞系统，包括设置在有轨电车上用于缓冲碰撞能量的随动接触装置1、用于探测其他车辆方位的车辆探测装置2、根据探测到的车辆位置驱动随动接触装置1调整方位的驱动装置3。所述随动接触装置1在有轨电车运行时，作为与车辆的碰撞结构。所述车辆探测装置2安装在有轨电车头部，用于探测周围的车辆位置，所述车辆探测装置2可以为多个均匀分布在有轨电车前端的距离传感器、雷达等。所述驱动装置3用于驱动随动接触装置1旋转，为实现精确控制，其通常采用旋转油缸，当然采用其他起到相同作用的驱动装置3也是可行的，例如：伺服电机。

所述随动接触装置1包括设置在有轨电车前端下部的碰撞架、蒙设在碰撞架外的覆面层和设置在碰撞架后侧的缓冲机构。由于覆面层的结构较为简单，且作为装饰面板部件，图中未将其示出。如图2和3所示，所述缓冲机构包括与有轨电车车架固接的安装座4、设置在安装座4上的可转动的连接块5和中心缓冲组件。所述中心缓冲组件包括溃缩式吸能管6和碰撞接触头7，所述碰撞接触头7设置在碰撞架的正前方且与溃缩式吸能管6的一端连接，所述溃缩式吸能管6的另一端与连接块5固接，通过连接块5转动带动中心缓冲组件调整方向。在碰撞发生时，碰撞接触头7和碰撞架直接与车辆接触，然后挤压溃缩式吸能管6，溃缩式吸能管6发生溃缩变形，能够有效的吸收碰撞产生的能量，吸能效果好，保证驾乘人员的人身安全。

本发明所述安装座4作为连接块5和中心缓冲组件的安装基础，其形式较多，例如：所述安装座4包括立板13、设置在立板13一面的相互平行的两个耳板14和设置在立板13另一面上部的后翼板15，所述连接块5位于两个耳板14之间且与耳板14构成铰接，从而实现连接块5可转动。为了提高安装座4的结构强度，还可以在所述后翼板15与立板13之间设置三角形的加强板16。当然，除上述形式外，安装座4还可以直接就是一个圆柱体，连接块5就是一个套设在安装座4外的套体，从而直接以圆柱体作为铰接轴将连接块5铰接，安装座4的上端和下端与车架固接。套体的外表面设置外花键，并通过外花键与齿轮啮合，齿轮由伺服电机、旋转油缸等驱动。

在使用时，车辆探测装置2实时探测有轨电车周围其他车辆的位置，并反馈车辆的位置信息，有轨电车的控制系统根据位置信息预判碰撞方位，并控制驱动装置3工作，驱动装置3驱动随动接触装置1实时调整至最佳接触位置，即使发生碰撞，也能极大的降低事故损失。如图2和3所示，具体来说，也就是当距离传感器检测到某方位车辆距离较近时，反馈至有轨电车的控制系统，控制系统向旋转油缸发送控制信号，旋转油缸动作，带动连接块5旋转，进而带动溃缩式吸能管6和碰撞架旋转到相应的方位。从而在发生碰撞时，有效的缓冲能量，实现对车辆的保护。

在实际运用中，碰撞时的接触通常并非简单的点接触，而是更为复杂的面接触，因此为了进一步提高本发明对车辆的保护性能，更好的做法是，所述碰撞架包括中心碰撞架8和位于中心碰撞架8两侧的角碰撞架9，所述中心碰撞架8和角碰撞架9靠近后侧的边缘沿竖向相互铰接。所述缓冲机构还包括两组位于中心缓冲组件两侧的角缓冲组件，所述中心缓冲组件的位置与中心碰撞架8相对，两角缓冲组件的位置分别与两角碰撞架9相对。所述角缓冲组件包括伸缩缓冲杆10，所述伸缩缓冲杆10的两端分别与角碰撞架9和连接块5铰接，通常所述伸缩缓冲杆10的两端通过万向节与角碰撞架9和连接块5的侧面铰接。在碰撞发生时，以中心碰撞架8和中心缓冲组件为主，以角碰撞架9和角缓冲组件为辅，共同对能量进行缓冲。

为了进一步提高溃缩式吸能管6的吸能效果，使溃缩式吸能管6的作用最大化，更好的做法是，所述溃缩式吸能管6的中段还套设有支撑环11，所述支撑环11通过拉杆12与中心碰撞架8的顶部连接，所述拉杆12的两端分别与碰撞架和支撑环11的侧面铰接。通过支撑环11对溃缩式吸能管6的进行溃缩导向，使溃缩方向顺着自身的轴向，从而将溃缩式吸能管6的吸能效果最大化。

另外，由于在碰撞发生时，车辆的损伤除直接受到的冲击力大小的影响外，还与其与地面之间具有较大的摩擦力有直接关联。为此，更好的做法是，所述中心碰撞架8和角碰撞架9均由空心杆件连接构成，所述空心杆件内部均匀设置若干相互并联的电磁铁20，所述碰撞接触头7上设置压力传感器21，所述电磁铁20由压力传感器21触发。在碰撞接触头7与车辆接触时，压力传感器21探测到压力信号并反馈至控制系统，控制系统控制电磁铁20开启，从而将车辆紧紧的吸附在中心碰撞架8和角碰撞架9上，使车辆直接离地或降低车辆与地面之间的摩擦力，从而降低车辆受到的损伤。本发明电磁铁20采用并联或单独布线的方式与电源接通，能够防止在碰撞的过程中线路损伤造成的电磁铁20失灵现象，提高了工作的稳定性。

为了更好的实现保护，所述的防碰撞系统还包括铺设在铁轨100-100-1与汽车车道相交的平交道口处、铁轨100-1两侧各设置一个主传送平台100-2，主传送平台100-2包括埋设在地下的主支架100-21，主支架100-21上设置多个可相对于主支架100-21旋转的主传送带轮100-22，可以是在主支架100-21上设置轴承座，轴承座中套入轴承，轴承与主传送带轮100-22的主转轴100-24连接，也可以将轴承替换为衬套；主支架100-21可以是埋设在地下的框架式支架，也可以是混凝土浇筑形成的箱式结构；多个主传送带轮100-22的外侧面与主传送带100-23啮合，所述的主传送带100-23可以是V型带或同步带；主传送带100-23沿汽车车道100-3的纵向方向设置，主传送带100-23的上表面与汽车车道100-3的路面平齐；所述主传送带轮100-22的主转轴100-24的一端外侧面通过一个第一离合器100-25与一个发电机100-26连接，主转轴100-24的另一端的外侧面通过一个多摩擦片式第三离合器与主电动机100-27连接，发电机100-26、主电动机100-27分别与蓄电池28连接；

所述主传送带轮100-22的内部设置第一压力传感器161，第一压力传感器161、第一离合器100-25、发电机100-26、主电动机100-27分别与控制器163通信连接，控制器163还分别与火车上安装的GPS定位仪164、火车车速传感器165、平交道口附近安装的汽车车速传感器166通信连接。

所述平交道口中、铁轨100-1的两侧设置竖直的空心防护立柱181，防护立柱181的内腔中沿竖直方向设置蜗杆，蜗杆与轴线水平设置的蜗轮啮合，蜗轮转轴的外侧面与防护杆182连接；所述蜗杆的两端各通过一个多摩擦片式第五离合器189分别与栏杆放行电机190、支撑轴191连接，支撑轴191的外侧面与扭杆弹簧192的一端连接，扭杆弹簧192的另一端与防护立柱181的底板连接；防护立柱181的底板下表面与转盘193的上表面连接，转盘193的转轴通过第六离合器195与栏杆旋转电机194连接，转盘193的外侧面与电磁式制动卡箍196接触；

火车通过平交道口时控制器163实时采集GPS定位仪164、火车车速传感器165发送的火车位置P、火车车速V1、汽车车速传感器166发送的正在通过平交道口的该车的车速V2，控制器163根据P、V1计算出火车行驶至平交道口所需的时间t1及安全时间T0，安全时间T0为火车在V1下紧急制动至停车的时间，火车在安全时间T0内紧急制动至停车后与平交道口保持一个安全距离S0；主转轴100-24连接的第一离合器100-25处于接合状态，防护杆182处于与地面垂直状态，汽车可通过平交道口，汽车的轮胎带动主传送带100-23或辅助传送带43运动，主传送带100-23使相应的发电机100-26发电；

当控制器163判断火车行驶至平交道口的时间t1大于安全时间T0且与T0的差值小于某一阈值，则实时接收第一压力传感器161发送的压力参数，同时向轨道1两侧的汽车发送预警信号；当第一压力传感器161发送的压力参数表明此时一条或多条汽车车道中的主传送平台100-2上没有汽车，则控制器163控制相应的汽车车道两侧的栏杆放行电机190旋转，且保持与栏杆放行电机190连接的多摩擦片式第五离合器189处于连接状态，与支撑轴191连接的多摩擦片式第五离合器189处于断开状态，防护杆182在蜗轮的带动下由竖直状态逐渐旋转至水平状态；保证此后无汽车进入平交道口中心；火车可保持速度V1通过平交道口。

当第一压力传感器161发送的压力参数表明此时一条或多条汽车车道100-3中的主传送平台100-2上仍有汽车，则控制器163控制相应车道中靠近平交道口入口一侧的防护杆182旋转至水平，同时采集仍在该车道中行驶的汽车的速度V2，并计算汽车驶出平交道口的时间t2，当t2小于t1，说明汽车可正常驶出平交道口，汽车驶出平交道口后，则控制相应车道3中靠近平交道口出口一侧的防护杆182旋转至水平，以保证后续无车辆进入平交道口；火车可保持速度V1通过平交道口。

当t2大于或等于t1，控制器163控制相应车道中的主传送平台100-2中的第一离合器100-25断开，第三离合器接合，然后启动主电动机100-27，使位于相应车道中的主传送带100-23主动运动；控制器163根据V2，及主传送带100-23的运动速度计算此时汽车驶出平交道口的时间t3，若t3小于t1，则表示在主传送平台100-2的辅助下，汽车可以正常驶出平交道口。

若t3大于或等于t1，则表示主传送带100-23无法使汽车安全驶出平交道口，此时控制器163向火车发送报警信号，使火车车速减小至V11,V11的值使得t1重新大于t3，以保证火车不与汽车发生碰撞，待车道中的汽车驶出平交道口后，靠近平交道口出口一侧的防护杆旋转至水平，火车恢复速度V1通过；即使汽车在平交道口处出现故障或行驶速度较低无法快速驶出，也可以由主传送平台将故障汽车推出危险区域，火车仍可以通行，同时极大的提高了通行的安全性。

Claims (5)

1.用于车辆上缓冲碰撞能量的碰撞架，其特征在于：碰撞架设置在有轨电车前端下部，碰撞架外蒙设覆面层，碰撞架后侧设置缓冲机构；所述缓冲机构包括与有轨电车车架固接的安装座(4)、设置在安装座(4)上的可转动的连接块(5)和中心缓冲组件；所述中心缓冲组件包括溃缩式吸能管(6)和碰撞接触头(7)，所述碰撞接触头(7)设置在碰撞架的正前方且与溃缩式吸能管(6)的一端连接，所述溃缩式吸能管(6)的另一端与连接块(5)固接；

所述溃缩式吸能管(6)的中段还套设有支撑环(11)，所述支撑环(11)通过拉杆(12)与中心碰撞架(8)的顶部连接，所述拉杆(12)的两端分别与碰撞架和支撑环(11)的侧面铰接；

所述中心碰撞架(8)和角碰撞架(9)均由空心杆件连接构成，所述空心杆件内部均匀设置若干相互并联的电磁铁(20)，所述碰撞接触头(7)上设置压力传感器(21)，所述电磁铁(20)由压力传感器(21)触发。

2.根据权利要求1所述的用于车辆上缓冲碰撞能量的碰撞架，其特征在于：所述碰撞架包括中心碰撞架(8)和位于中心碰撞架(8)两侧的角碰撞架(9)，所述中心碰撞架(8)和角碰撞架(9)靠近后侧的边缘沿竖向相互铰接；所述缓冲机构还包括两组位于中心缓冲组件两侧的角缓冲组件，所述中心缓冲组件的位置与中心碰撞架(8)相对，两角缓冲组件的位置分别与两角碰撞架(9)相对；所述角缓冲组件包括伸缩缓冲杆(10)，所述伸缩缓冲杆(10)的两端分别与角碰撞架(9)和连接块(5)铰接。

3.根据权利要求2所述的用于车辆上缓冲碰撞能量的碰撞架，其特征在于：所述伸缩缓冲杆(10)的两端通过万向节与角碰撞架(9)和连接块(5)的侧面铰接。

4.根据权利要求3所述的用于车辆上缓冲碰撞能量的碰撞架，其特征在于：所述安装座(4)包括立板(13)、设置在立板(13)一面的相互平行的两个耳板(14)和设置在立板(13)另一面上部的后翼板(15)，所述连接块(5)位于两个耳板(14)之间且与耳板(14)构成铰接。

5.根据权利要求4所述的用于车辆上缓冲碰撞能量的碰撞架，其特征在于：所述后翼板(15)与立板(13)之间设置三角形的加强板(16)。

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