CN111071287B - 一种微轨车辆及其制动系统和制动方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种微轨车辆及其制动系统和制动方法。该制动系统包括液压装置、制动装置、电机以及控制装置；控制装置用于获取微轨车辆的制动距离信息、重量信息和速度信息，并根据获取的制动距离信息、重量信息和速度信息，计算微轨车辆所需的制动力、以及与制动力对应的电机的转速和转矩，并将计算得到的转速和转矩信息发送给电机；电机用于根据转速和转矩信息驱动液压装置；制动装置与液压装置流体连通，用于通过液压装置提供的液压油产生制动力。该制动系统能够满足微轨车辆对制动性能的要求，并具有结构简单、体积小、重量轻、控制灵活、制动响应时间短的特点。

Description

一种微轨车辆及其制动系统和制动方法

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种微轨车辆及其制动系统和制动方法。

背景技术

微轨车辆作为一种轻型、低速、中低运量、点对点、定制化、全自动无人驾驶的一种新型公共交通方式，是一体化、多模式、立体公交体系的必要组成部分，与常规公交、轨道交通等其它公交方式错位发展、互为补充，是其他公共交通方式的有益补充和完善，在人性化、环境匹配、建设周期和成本等方面具有突出的优势。

制动系统作为微轨车辆的核心组件，是保证车辆安全运行、可靠停止的关键系统。对于微轨车辆而言，走形机构的内部结构和运行的环境，决定了微轨车辆制动系统的设计选型。传统轨道车辆的制动系统一般采用空气制动或液压制动的方式，但是由于现有空气制动系统和液压制动系统存在结构复杂和体积大的缺陷，因此，现有轨道车辆采用的制动系统因结构复杂和体积大而不适用于微轨车辆。

发明内容

本申请实施例中提供了一种微轨车辆及其制动系统和制动方法，该制动系统能够满足微轨车辆对制动性能的要求，并具有结构简单、体积小、重量轻、控制灵活、制动响应时间短的特点。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种制动系统，所述制动系统用于微轨车辆，所述制动系统包括：

控制装置，用于获取所述微轨车辆的制动距离信息、重量信息和速度信息，并根据获取的所述制动距离信息、重量信息和速度信息，计算所述微轨车辆所需的制动力、以及与所述制动力对应的电机的转速和转矩，并将计算得到的所述转速和转矩信息发送给所述电机；

电机，用于根据所述转速和转矩信息驱动液压装置；

液压装置，所述液压装置用于提供液压油；

制动装置，所述制动装置与所述液压装置流体连通，用于通过所述液压装置提供的液压油产生制动力。

优选地，所述电机包括与所述控制装置信号连接的电机控制器，所述电机控制器用于向所述电机提供与所述转速和转矩信息相对应的工作电流。

优选地，所述电机控制器通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)网络与所述控制装置信号连接。

优选地，所述液压装置包括传感器，所述传感器用于检测所述液压装置输出的液压油的压力，并将检测到的压力值输入到所述电机控制器；

根据接收到的所述压力值，所述电机控制器调整所述电机的工作电流。

优选地，所述制动装置包括制动盘和制动夹钳，所述制动夹钳用于压紧所述制动盘以产生制动力。

优选地，所述制动夹钳为主动式制动夹钳。

优选地，所述液压装置还包括：

油缸，所述油缸用于产生预定压力和预定流量的所述液压油；

传动机构，所述传动机构传动连接于所述电机和所述油缸之间，用于将所述电机的驱动力传递给所述油缸。

优选地，所述传动机构为滚珠丝杠传动机构、蜗轮蜗杆传动机构或齿轮齿条传动机构。

优选地，还包括电源管理系统，所述电源管理系统与所述电机和所述控制装置均电连接，用于向所述电机和所述控制装置提供电能。

优选地，所述电机为步进电机或伺服电机。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种微轨车辆，包括如上述技术方案提供的任意一种制动系统。

根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种用于微轨车辆的制动方法，包括：

获取所述微轨车辆的制动距离信息、重量信息和速度信息；

根据获取的所述制动距离信息、重量信息和速度信息，计算所述微轨车辆所需的制动力、以及与所述制动力对应的电机的转速和转矩；

将计算得到的所述转速和转矩信息发送给所述电机。

优选地，计算所述微轨车辆所需的制动力，所述制动力采用如下公式进行计算：

其中，F为制动力，m为微轨车辆的重量，V为微轨车辆的速度，s为微轨车辆的制动距离。

采用本申请实施例中提供的微轨车辆及其制动系统和制动方法，该制动系统通过控制装置控制电机运行，并通过对电机的控制来提供液压油，以使制动装置提供适当的制动力而实现微轨车辆的制动，与现有轨道车辆的制动系统相比，可以省去一些对精度要求较高的控制阀和管路，液压装置通过电机进行驱动，使液压装置结构简单，减少了泄漏几率，并且，减小了制动系统的体积和重量，因此，上述制动系统能够满足微轨车辆对制动性能的要求，并具有结构简单、体积小、重量轻、控制灵活、制动响应时间短的特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中提供的一种制动系统的工作原理示意图；

图2为本申请实施例中提供的一种制动方法的流程图；

图3为本申请实施例中提供的一种制动系统的结构示意图。

附图标记：

1-制动系统；11-液压装置；12-制动装置；13-电机；14-控制装置；15-CAN网络；16-电源管理系统；111-传感器；112-油缸；113-传动机构；131-电机控制器。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现，现有轨道车辆采用的制动系统因结构复杂和体积大而不适用于微轨车辆。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种微轨车辆及其制动系统和制动方法，该制动系统通过控制装置和电机来控制液压装置和制动装置，与现有轨道车辆的制动系统相比，可以省去一些对精度要求较高的控制阀和管路，不仅使结构变得简单、体积变小，而且还减少了泄漏几率，并且，因此，上述制动系统能够满足微轨车辆对制动性能的要求，并具有结构简单、体积小、重量轻、控制灵活、制动响应时间短的特点。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本申请实施例提供了一种制动系统1，制动系统1可以用于微轨车辆，如图1和图3结构所示，制动系统1包括：

控制装置14，用于获取微轨车辆的制动距离信息、重量信息和速度信息，并根据获取的制动距离信息、重量信息和速度信息，计算微轨车辆所需的制动力、以及与制动力对应的电机13的转速和转矩，并将计算得到的转速和转矩信息发送给电机13。如图1结构所示，电机控制器131可以通过CAN网络15或无线网络与控制装置14信号连接，控制装置14根据获取的微轨车辆的制动距离信息、重量信息和速度信息计算得出电机的转速与转矩，并使电机按照计算的转速和转矩进行运行，以实现制动装置12的制动，制动距离信息可以通过微轨车辆的当前位置与即将停止的位置之间的距离差得出；同时，控制装置14还可以对制动系统1的故障信息和状态通过故障代码进行记录，以方便后期的检修维护；

电机13，电机13与液压装置11传动连接，用于根据接收到的转速和转矩信息驱动液压装置11；电机13用于产生驱动力，以为液压装置11提供源动力，使液压装置11做功形成具有压力的液压油；电机13可以与传动机构113传动连接，并通过传动机构113将驱动力传递给油缸112，以油缸112输出具有预定压力的液压油；电机13可以采用步进电机13或伺服电机13，便于实现电机的闭环控制；

液压装置11，液压装置11用于提供液压油；液压装置11可以包括油缸112和传动机构113，通过传动机构113将电机13等驱动装置与油缸112传动连接，通过驱动装置驱动油缸112提供具有预定压力的液压油；

制动装置12，制动装置12与液压装置11流体连通，用于通过液压装置11提供的液压油产生制动力；制动装置12为液压制动装置，可以包括安装于微轨车辆的制动盘和用于压紧制动盘以产生制动力的制动夹钳，制动装置12与液压装置11可以通过制动管路流体连通，以使液压装置11产生的具有预定压力的液压油进入制动装置12，以控制制动装置12的制动夹钳动作，实现产生制动力的制动功能和消除制动力的解除制动功能；

上述制动系统1通过控制装置14进行自动控制，控制装置14通过计算得出电机13的转矩和转速信息，并发送给电机13，电机13在接收到转矩和转速信息以后，根据接收到转矩和转速信息进行动作，电机13驱动液压装置11进行工作，向制动装置12提供具有压力的液压油，以使制动装置12提供适当的制动力而实现微轨车辆的制动；与现有轨道车辆的制动系统相比，可以省去一些对精度要求较高的控制阀和管路，使得制动系统1的零部件数量少、结构简单、体积小且重量轻，并且液压装置11通过电机13进行驱动，使液压装置11结构更加简单，减少了泄漏几率，同时，减小了制动系统1的体积和重量，因此，上述制动系统1能够满足微轨车辆对制动性能的要求，并具有结构简单、体积小、重量轻、控制灵活、制动响应时间短的特点。

微轨车辆采用全自动无人驾驶运行模式，乘客在上车选择好目的地、车门自动关闭乘客确认出发后，微轨车辆可以自动选择最佳路径抵达目的地。制动系统1可以采用常用制动和快速制动的两种制动方式，控制装置14根据车辆的运行情况和收到的车重信息进行制动力的计算分配和控制，根据牵引电机的电制动能力自动进行电制动力和液压制动力的分配，液压制动力的施加是将制动信号传输给电机控制器131，电机控制器131根据接收到的制动信号来控制电机13的转矩和转速，驱动液压装置11动作产生相应压力的液压油，通过液压油驱动制动装置12产生相应的制动力完成制动力的施加。制动力分配原则是充分利用电制动力，在电制动失效或不足时，缺失的电制动力由液压制动力补充。

在对微轨车辆进行停放制动时，控制装置14在接收到速度小于0.5km/h的速度信号后，自动发出施加停放制动的信号给电机控制器131，电机控制器131根据收到的制动信号控制电机13的转矩和转速，驱动液压装置11产生给定压力的液压油，通过液压油驱动制动装置11产生相应的制动力完成停放制动力的施加。停放制动力可以保证车辆在坡道和最大载重下安全停车。

除上述停放制动外，在微轨车辆出现紧急情况需要紧急制动时，通过紧急制动环路失电的方式进行施加，可通过车内设计的紧急制动按钮和控制装置14触发。在紧急制动环路失电后，会直接触发电机控制器131控制电机13运转，驱动液压装置11输出液压油给制动装置12产生所需的紧急制动力。

一种具体的实施方式中，如图1结构所示，电机13包括与控制装置14信号连接的电机控制器131，电机控制器131用于向电机13提供与转速和转矩信息相对应的工作电流。如在电机控制器131中可以预先存储有转矩和工作电流的对应表，在电机控制器131收到转速和转矩信息后，根据收到的转速和转矩信息匹配对应的工作电流，并为电机提供相对应的工作电流，以通过工作电流调节电机13的转矩和转速。

电机13通过电机控制器131与控制装置14的数据交互来获取转速和转矩信息，并对电机13进行控制，以使电机13向液压装置11提供所需要的驱动力，使液压装置11输出预定压力和预定流量的液压油，并使制动装置12对微轨车辆进行制动。

为了对液压装置11输出的液压油的压力进行精确闭环控制，如图1结构所示，液压装置11可以包括传感器111，传感器111用于检测液压装置11输出的液压油的压力，并将检测到的压力值输入到电机控制器131；根据接收到的压力值，电机控制器131调整电机13的工作电流，以调整电机13的转速和转矩，使液压装置11输出的液压油的压力达到预定压力。如液压油的压力值低于所需压力值时，可以通过增大电机13的工作电流来提高液压油的压力值，而在液压油的压力值高于所需压力值时，可以通过减小电机13的工作电流来降低液压油的压力值；通过闭环调节，可以将液压油的输出压力值稳定在合适的压力值。

由于液压装置11设置有检测液压油的压力的传感器111，如，压力传感器，通过传感器111检测液压装置11输出的液压油的压力，并将检测到的压力输入到电机控制器131，即，将液压油的压力信号反馈给电机控制器131，实现闭环控制，以便能够根据液压油的压力调节电机13的工作电流，使液压装置11输出到制动装置12的液压油达到所需的压力值，实现对电机13的精确闭环控制。通过上述传感器111，能够提高制动系统1的控制效率、缩短制动时间，并提高控制精度。

上述制动系统1中的制动装置12可以包括制动盘和制动夹钳，制动夹钳用于压紧制动盘以产生制动力。制动夹钳可以为主动式制动夹钳或被动式制动夹钳。制动夹钳在没有输入液压油时处于缓解状态，在输入液压油时，会压紧制动盘产生制动。在制动夹钳采用被动式制动夹钳时，在没有输入液压油时靠弹簧力实现制动状态，在输入液压油时，液压油的推力抵消弹簧力实现缓解，采用被动式制动夹钳的方式同样也可以达到产生制动的目的。

在上述各种实施例的基础上，液压装置11还可以包括油缸112和传动机构113；油缸112用于产生预定压力和预定流量的液压油；传动机构113传动连接于电机13和油缸112之间，用于将电机13的驱动力传递给油缸112。传动机构113可以为滚珠丝杠传动机构113、蜗轮蜗杆传动机构113或齿轮齿条传动机构113。

同时，上述制动系统1还可以包括电源管理系统16，电源管理系统16与电机13和控制装置14均电连接，用于向电机13和控制装置14提供电能，还可以控制电机13和控制装置14的供电和断电。

实施例二

本申请实施例提供了一种微轨车辆，包括如上述实施例提供的任意一种制动系统1。上述微轨车辆采用上述制动系统1，有利于提高微轨车辆的制动效率，并缩短制动时间，便于提高微轨车辆的安全性。

实施例三

本申请实施例提供了一种用于微轨车辆的制动方法，包括：

步骤S10，获取微轨车辆的制动距离信息、重量信息和速度信息；如，可以通过各种检测装置获取微轨车辆的各种信息；

步骤S20，根据获取的制动距离信息、重量信息和速度信息，计算微轨车辆所需的制动力、以及与制动力对应的电机13的转速和转矩；根据获取的微轨车辆的各种信息，可以通过控制装置14进行计算微轨车辆的制动距离和制动加速度，以得出所需的制动力；在计算微轨车辆的制动力时，制动力可以采用如下公式进行计算：

其中，F为制动力，m为微轨车辆的重量，V为微轨车辆的速度，s为微轨车辆的制动距离；

步骤S30，将计算得到的转速和转矩信息发送给电机13；将计算得出的电机13的转速和转矩信息，发送给电机13，以控制电机13的转速和转矩，进而间接控制液压装置11输出液压油的压力，使制动装置12进行制动。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种制动系统，所述制动系统用于微轨车辆，其特征在于，包括：

控制装置，用于获取所述微轨车辆的制动距离信息、重量信息和速度信息，并根据获取的所述制动距离信息、重量信息和速度信息，计算所述微轨车辆所需的制动力、以及与所述制动力对应的电机的转速和转矩，并将计算得到的所述转速和转矩信息发送给所述电机；

电机，用于根据所述转速和转矩信息驱动液压装置；

液压装置，所述液压装置用于提供液压油；

制动装置，所述制动装置与所述液压装置流体连通，用于通过所述液压装置提供的液压油产生制动力；

所述液压装置包括：

油缸，所述油缸用于产生预定压力和预定流量的所述液压油；

传动机构，所述传动机构传动连接于所述电机和所述油缸之间，用于将所述电机的驱动力传递给所述油缸；所述传动机构为蜗轮蜗杆传动机构或齿轮齿条传动机构。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述电机包括与所述控制装置信号连接的电机控制器，所述电机控制器用于向所述电机提供与所述转速和转矩信息相对应的工作电流。

3.根据权利要求2所述的制动系统，其特征在于，所述电机控制器通过CAN网络与所述控制装置信号连接。

4.根据权利要求2所述的制动系统，其特征在于，所述液压装置包括传感器，所述传感器用于检测所述液压装置输出的液压油的压力，并将检测到的压力值输入到所述电机控制器；

根据接收到的所述压力值，所述电机控制器调整所述电机的工作电流。

5.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述制动装置包括制动盘和制动夹钳，所述制动夹钳用于压紧所述制动盘以产生制动力。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制动系统，其特征在于，还包括电源管理系统，所述电源管理系统与所述电机和所述控制装置均电连接，用于向所述电机和所述控制装置提供电能。

7.根据权利要求1-5任一项所述的制动系统，其特征在于，所述电机为步进电机或伺服电机。

8.一种微轨车辆，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的制动系统。

9.一种用于微轨车辆的制动方法，其特征在于，包括：

获取所述微轨车辆的制动距离信息、重量信息和速度信息；

根据获取的所述制动距离信息、重量信息和速度信息，计算所述微轨车辆所需的制动力、以及与所述制动力对应的电机的转速和转矩；

将计算得到的所述转速和转矩信息发送给所述电机，用于根据所述转速和转矩信息驱动液压装置向制动装置提供液压油；

所述液压装置包括油缸和传动机构；所述油缸用于产生预定压力和预定流量的所述液压油；所述传动机构传动连接于所述电机和所述油缸之间，用于将所述电机的驱动力传递给所述油缸。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，计算所述微轨车辆所需的制动力，所述制动力采用如下公式进行计算：

其中，F为制动力，m为微轨车辆的重量，V为微轨车辆的速度，s为微轨车辆的制动距离。

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