具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
参考图1至图4,本申请提供了一种牵引运输系统,尤其应用于场内运输。牵引运输系统包括非动力承载拖台10、非燃油动力半挂车20和控制装置(图未示),非燃油动力半挂车20上设置牵引销,非动力承载拖台10包括车架110、行驶装置120、制动装置130和与牵引销匹配的鞍座140。车架110分别与行驶装置120和鞍座140固定连接,制动装置130连接行驶装置120,牵引销与鞍座140可拆卸连接。控制装置与非燃油动力半挂车20通信连接。
车架110用于固定行驶装置120和鞍座140。其中,行驶装置120是可以在驱动作用下移动从而使非动力承载拖台10行驶的装置,具体包括车轮。制动装置130是用于给行驶装置120提供制动力的装置。鞍座140用于与非燃油动力半挂车20的牵引销可拆卸连接,从而使得非动力承载拖台10与非燃油动力半挂车20可拆卸连接。非燃油动力半挂车20是采用非燃油的动力源的半挂车,例如可以是采用电力驱动,不需要使用燃油,经济性和环保性好。
非燃油动力半挂车20用于提供基础的向前或向后的驱动力,从而驱动非动力承载拖台10行驶;非动力承载拖台10用于牵引运输系统的主要方向控制。当非燃油动力半挂车20与非动力承载拖台10通过牵引销和鞍座140连接而连接时,通过非燃油动力半挂车20提供驱动力,可以驱动非动力承载拖台10行驶;通过调整非动力承载拖台10的偏转方向,可以带动非燃油动力半挂车20进行偏转。
具体地,鞍座140与牵引销连接时,为活动连接,即,鞍座140与牵引销连接后、鞍座140与牵引销的相对位置可以变动。例如,牵引销可绕鞍座140转动一定角度,从而可以允许非动力承载拖台10与非燃油动力半挂车20之间旋转一定角度而不至于脱离。
控制装置发送驱动调节指令至非燃油动力半挂车20;非燃油动力半挂车20根据驱动调节指令调节驱动力。非燃油动力半挂车20的驱动力会影响非燃油动力半挂车20的行驶速度,因此,调节非燃油动力半挂车20的驱动力,可调节非燃油动力半挂车20的行驶速度。具体地,驱动调节指令可以是指示驱动力增加的指令,也可以是指示驱动力减小的指令。例如,当牵引运输系统直线行驶时,为了使牵引运输系统行驶减速,控制装置发送用于指示驱动力减小的驱动调节指令至非燃油动力半挂车20;非燃油动力半挂车20根据驱动调节指令减小驱动力从而减速。
上述牵引运输系统,采用包括车架110、行驶装置120和制动装置130的非动力承载拖台10,在车架110上固定设置与非燃油动力半挂车20上设置的牵引销匹配的鞍座140,通过牵引销与鞍座140可拆卸式连接,使得非动力承载拖台10和非燃油动力半挂车20可拆卸式组合。即,当牵引销与鞍座140连接时,非动力承载拖台10和非燃油动力半挂车20连接,非动力承载拖台10可牵引方向,非燃油动力半挂车20可驱动非动力承载拖台10行驶,使得牵引运输系统具备基本的货物运输功能。相比于传统采用燃油牵引车进行牵引的方式,一方面,非动力承载拖台10不需要燃油,不存在因低速行驶而使牵引部分产生较大油耗、排污严重的问题,而且具有动力的非燃油动力半挂车20也不存在耗油问题,使得运输更经济环保;另一方面,通过使用控制装置对制动装置130和非燃油动力半挂车20发送指令的方式进行控制,可协调牵引用的非动力承载拖台10和驱动用的非燃油动力半挂车20的工作,从而协调牵引运输系统的行驶,无需在非动力承载拖台10或非燃油动力半挂车20上设置驾驶室,可减小牵引运输系统的体积。此外,应用于场内运输时,由于场内地方较小,如果按照传统采用燃油牵引车进行牵引的方式,将动力设置在牵引运输系统的前方,采用拉的方法,当牵引车转弯后,由于半挂车部分比较长,容易出现半挂车转弯不到位的情况。而本申请采用非动力承载拖台10牵引非燃油动力半挂车20,将动力设置在后方,以推的方式转弯,非动力承载拖台10不需要设置牵引用的驾驶室,长度可以缩短,从而可以缩短整个牵引运输系统的总长度,进而可以减小整个牵引运输系统的转弯半径,更有利于在场内狭小空间进行转向,确保顺利转弯。
在一个实施例中,鞍座140设置在车架110背离地面的一侧,牵引销设置在非燃油动力半挂车20朝向地面的一侧。如此,牵引销与鞍座140上下连接,从而当牵引销与鞍座140连接时,在连接处,非动力承载拖台10承担非燃油动力半挂车20在垂直方向传递下来的载荷重力,从而连接稳定。
在一个实施例中,控制装置与制动装置130通信连接,控制装置发送制动调节指令至制动装置130,制动装置130根据制动调节指令调节输出的制动力。即,本实施例中,控制装置可以发送制动调节指令至制动装置130以及发送驱动调节指令至非燃油动力半挂车20。
制动装置130根据制动调节指令调节输出的制动力,制动装置130输出的制动力与行驶装置120所受的行驶方向同向的驱动力(非燃油动力半挂车20提供)是反向的,可使行驶装置120减速。因此,通过调节制动装置130输出的制动力,可以调节非动力承载拖台10的速度。具体地,制动调节指令可以是指示制动力增加的指令,也可以是指示制动力减小的指令。例如,当牵引运输系统直线行驶时,为了使牵引运输系统行驶减速,控制装置发送用于指示制动力增大的制动调节指令至制动装置130、发送指示驱动力减小的驱动调节指令至非燃油动力半挂车20;制动装置130根据制动调节指令调节输出的制动力增大、非动力承载拖台10所受的阻力增大而减速,非燃油动力半挂车20因驱动力减小而减速。
相比于传统的在牵引车上设置动力、由牵引车输出动力带动半挂车直行、转弯的方式,本实施例中,通过控制装置对非燃油动力半挂车20的驱动力控制和非动力承载拖台10的制动力控制,可以结合调整非动力承载拖台10行驶的阻力和非燃油动力半挂车20行驶的驱动力进行配合调节来实现直行、转弯,控制至少两个变量及两个变量之间的配合使牵引运输系统的前部和后部一起调整,可以避免牵引运输系统行驶不稳,可以提高行驶的平稳性。
具体地,非动力承载拖台10的行驶装置120与非燃油动力半挂车20均有左边和右边的车轮,若制动装置130输出至左边的车轮和右边的车轮的制动力不同,则行驶装置120两边的车轮受力不同,非动力承载拖台10会发生行驶偏转。同理,若非燃油动力半挂车20左边的车轮和右边的车轮所受的驱动力不同,则非燃油动力半挂车20会发生行驶偏转。
在一个实施例中,控制装置与制动装置130和非燃油动力半挂车20无线通信。如此,控制装置与制动装置130和非燃油动力半挂车20之间无需连接通信线,使用更灵活。可以理解,在其他实施例中,控制装置也可以通过通信线与制动装置130和非燃油动力半挂车20连接。
在一个实施例中,参考图4,行驶装置120包括车轴121和与车轴121对应的左车轮122和右车轮123,车轴121固定于车架110朝向地面一侧,左车轮122和右车轮123分别安装于对应车轴121的相对两端。
制动装置130可以是安装于车轴121。具体地,车轴121的延伸方向与左车轮122和右车轮123直线行驶的方向垂直。车轴121与左车轮122和右车轮123的对应关系是:一个车轴121对应设置至少一个左车轮122和至少一个右车轮123,即,一个车轴121的两端分别各设置至少一个车轮。通过采用一个车轴121对应设置至少一个左车轮122和至少一个右车轮123的结构,车架110的两侧均有车轮进行支撑,行驶稳定。具体地,行驶装置120包括至少一个车轴121。例如,如图4中,行驶装置120包括2个车轴121,行驶更稳定。
进一步地,制动装置130包括制动控制器(图未示)以及安装于车轴121且连接制动控制器的第一制动机构(图未示)和第二制动机构(图未示),制动控制器还连接控制装置。第一制动机构用于给左车轮122输出制动力,第二制动机构用于给右车轮123输出制动力。通过给左车轮122和右车轮123分别配置制动机构,可以分别控制第一制动机构和第二制动机构输出的制动力,从而分别控制左车轮122和右车轮123所受的阻力,操控更方便。
在一个实施例中,制动调节指令包括不均衡制动指令。不均衡制动指令用于指示给左车轮122和右车轮123不同的制动力。制动控制器根据不均衡制动指令发送第一制动信号至第一制动机构和/或发送第二制动信号至第二制动机构。第一制动机构根据第一制动信号给左车轮122输出第一制动力,第二制动机构根据第二制动信号给右车轮123输出第二制动力,第一制动力与第二制动力不相等。
制动控制器接收不均衡制动指令后,可以仅发送第一制动信号至第一制动机构,或仅发送第二制动信号至第二制动机构;此时,第一制动机构给左车轮122输出第一制动力或第二制动机构给右车轮123输出第二制动力。由于左车轮122和右车轮123中只有一个被制动,使得左车轮122和右车轮123所受的阻力不相同,在驱动力相同的情况下,非动力承载拖台10可发生偏转。对于制动控制器发送第一制动信号至第二制动机构以及发送第二制动信号至第二制动机构的情况,左车轮122和右车轮123均被制动,但是由于制动力不同,同样使得左车轮122和右车轮123所受的阻力不相同,在驱动力相同的情况下,非动力承载拖台10可发生偏转。如此,通过控制第一制动机构和第二制动机构输出不同的制动力,可实现非动力承载拖台10的偏转控制。例如,当需要控制非动力承载拖台10向左偏转时,控制第一制动机构输出的第一制动力大于第二制动机构输出的第二制动力,即,第一制动机构输出至左车轮122的制动力大于第二制动机构输出至右车轮123的制动力,使非动力承载拖台10向左偏转。
在一个实施例中,参考图5和图6,非燃油动力半挂车20包括非燃油驱动装置(图未示)、半挂车车身220、驱动车桥230、左驱动轮240和右驱动轮250,牵引销210设置于半挂车车身220,驱动车桥230固定于半挂车车身220朝向地面一侧,左驱动轮240和右驱动轮250分别安装于驱动车桥230的相对两端。非燃油驱动装置连接左驱动轮240、右驱动轮250和控制装置,用于输出驱动力至左驱动轮240和右驱动轮250。
半挂车车身220是用于装载货物的组件。具体地,牵引销210设置于半挂车车身220朝向地面的一侧。具体地,驱动车桥230的延伸方向与左驱动轮240和右驱动轮250直线行驶的方向垂直。驱动车桥230与左驱动轮240和右驱动轮250的对应关系是:一个驱动车桥230对应设置至少一个左驱动轮240和至少一个右驱动轮250,即,一个驱动车桥230的两端分别各设置至少一个车轮。非燃油驱动装置用于给左驱动轮240和右驱动轮250输出驱动力,具体地,非燃油驱动装置接收控制装置发送的驱动调节指令以调节输出的驱动力。
通过在半挂车车身220朝向地面一侧设置驱动车桥230,采用驱动车桥230连接左驱动轮240和右驱动轮250、非燃油驱动装置连接左驱动轮240、右驱动轮250和控制装置,非燃油驱动装置提供动力,可驱动左驱动轮240和右驱动轮250,实现了非燃油动力半挂车20的自驱动,使非燃油动力半挂车20行驶并给连接的非动力承载拖台10提供驱动力。
在一个实施例中,继续参考图5,非燃油动力半挂车20还包括可收放支腿260,可收放支腿260固定安装于半挂车车身220朝向地面的一侧。可收放支腿260一端固定安装于半挂车车身220,另一端与地面的距离可调整。例如,可收放支腿260为伸缩支架或者为可弯折支架。可收放支腿260有两种状态:收起状态和放出状态。当可收放支腿260处于收起状态时,可收放支腿260的另一端与地面非接触;当可收放支腿260处于放出状态时,可收放支腿260的另一端与地面接触,从而给半挂车车身220提供支撑力。如此,使用灵活,且可提高非燃油动力半挂车20停放的稳定性。例如,当非燃油动力半挂车20不需要行驶时,工作人员可将可收放支腿260放置在放出状态;当非燃油动力半挂车20行驶之前,工作人员可将可收放支腿260放置在收起状态。
可以理解,非燃油动力半挂车20还可以包括其他组件。例如,参考图6,非燃油动力半挂车20还可以包括从动车桥、左从动轮270和右从动轮280。从动车桥、左从动轮270和右从动轮280的数量可以有多个,一个从动车桥对应设置至少一个左从动轮270和至少一个右从动轮280。
在一个实施例中,非燃油驱动装置包括动力电池、电机控制器和集中驱动电机,动力电池和电机控制器设置于半挂车车身220,集中驱动电机设置于驱动车桥230。电机控制器连接动力电池、集中驱动电机和控制装置,集中驱动电机连接左驱动轮240和右驱动轮250,用于输出相同的驱动力至左驱动轮240和右驱动轮250。
动力电池用于提供电能,集中驱动电机用于驱动左驱动轮240和右驱动轮250。电机控制器将动力电池储存的电能转换为集中驱动电机所需的电能,具体可控制集中驱动电机输出的驱动力。具体地,一个驱动车桥230对应设置一个驱动电机,即,一个驱动车桥230上的左驱动轮240和右驱动轮250由统一的一个驱动电机进行驱动,采用一个动力源。如此,可实现集中驱动,左驱动轮240和右驱动轮250所受的驱动力相同。
在另一个实施例中,非燃油驱动装置包括动力电池、电机控制器、第一驱动电机和第二驱动电机,动力电池和电机控制器设置于半挂车车身220,第一驱动电机和第二驱动电机设置于驱动车桥230。电机控制器连接动力电池、第一驱动电机、第二驱动电机和控制装置,第一驱动电机连接左驱动轮240,第二驱动电机连接右驱动轮250。
本实施例中,一个驱动车桥230对应设置两个驱动电机,即,一个驱动车桥230上的左驱动轮240和右驱动轮250分别由不同的驱动电机进行驱动。如此,可实现轮边驱动,即实现分布式驱动,可分别控制左驱动轮240和右驱动轮250所受的驱动力,灵活性高。具体地,电机控制器的数量可以是一个,即,由同一个电机控制器连接第一驱动电机和第二驱动电机。电机控制器的数量也可以是两个,第一个电机控制器连接第一驱动电机,第二个电机控制器连接第二驱动电机,如此,对两个驱动电机进行分开控制。
进一步地,驱动调节指令包括不均衡驱动指令,不均衡驱动指令用于指示给左驱动轮240和右驱动轮250不同的驱动力。控制装置发送不均衡驱动指令至电机控制器,电机控制器根据不均衡驱动指令发送第一驱动指令至第一驱动电机、发送第二驱动指令至第二驱动电机。第一驱动电机根据第一驱动指令输出第一驱动力至左驱动轮240,第二驱动电机根据第二驱动指令输出第二驱动力至右驱动轮250;第一驱动力与第二驱动力不相等。
在轮边驱动的情况下,通过控制第一驱动电机和第二驱动电机分别输出不同的驱动力,使得左驱动轮240和右驱动轮250所受的驱动力不同,非燃油动力半挂车20可发生偏转行驶。如此,可实现非燃油动力半挂车20的偏转控制。例如,当需要控制非燃油动力半挂车20向左偏转时,控制第一驱动电机输出的第一驱动力小于第二驱动电机输出的第二驱动力,即,第一驱动电机输出至左驱动轮240的驱动力小于第二驱动电机输出至右驱动轮250的驱动力,使非燃油动力半挂车20向左偏转。
具体地,控制装置可以在发送不均衡制动指令至制动控制器时,发送对应的不均衡驱动指令至电机控制器。例如,若不均衡制动指令是用于指示向左偏转的指令,控制第一制动机构输出的第一制动力大于第二制动机构输出的第二制动力;对应地,不均衡驱动指令是用于指示向左偏转的指令,控制第一驱动电机输出的第一驱动力小于第二驱动电机输出的第二驱动力。若不均衡制动指令是用于指示向右偏转的指令,控制第一制动机构输出的第一制动力小于第二制动机构输出的第二制动力;对应地,不均衡驱动指令是用于指示向右偏转的指令,控制第一驱动电机输出的第一驱动力大于第二驱动电机输出的第二驱动力。如此,对非燃油动力半挂车20的驱动力矩分配和非动力承载拖台10的制动力矩分配同步耦合,避免牵引运输系统行驶不稳,可以提高行驶的平稳性。
以下结合具体的实施例说明牵引运输车辆偏转控制的原理:
1、如果非燃油动力半挂车20上所搭载的驱动系统为集中式驱动,即采用集中驱动电机,并通过差速器将动力分配至驱动车桥230的轴两端,理论上轴两端所获得驱动力相同并用于克服轮胎的滚动摩擦力;而对于非动力承载拖台10,参考图7,行驶方向主要受到两侧轮胎的阻力F2、F3和非燃油动力半挂车20通过车架110/牵引销传来的驱动力F1。
(1)、如果F2=F3,由力平衡可知此时非动力承载拖台10将保持直线行驶,即此时非动力承载拖台10和非燃油动力半挂车20将保持直线行驶。
(2)、如果F2>F3,此时以牵引销中心的力矩M1=(F2-F3)*L,L为轮距的1/2,此时易知,非动力承载拖台10将以牵引销轴顺时针旋转。参考图8,假定其旋转角为θ,此时非动力承载拖台10和非燃油动力半挂车20会向右偏转。
(3)、同理易知,当F2<F3时,非动力承载拖台10和非燃油动力半挂车20会向左偏转。
对于轮胎的阻力F2(F3),一般主要包括滚动阻力和由制动装置130所产生的制动力两部分。如果期望非动力承载拖台10保持直线行驶,当非动力承载拖台10左右两侧所受地面滚动阻力不相同时,由上述分析可知,此时非动力承载拖台10将会绕牵引销旋转,从而导致无法直线行驶,此时通过控制装置发送指令控制,使非动力承载拖台10产生反向转矩抑制旋转,可以保证车辆直线行驶。
2、当非燃油动力半挂车20使用轮边驱动时,即采用第一驱动电机和第二驱动电机。参考图9,驱动车桥230可以对地面产生不同的驱动力矩P2、P3,N2、N3为两侧所受阻力,当P2-N2>P3-N3时,此时易知,非燃油动力半挂车20将受到逆时针的偏转力矩,从而导致非燃油动力半挂车20向左转弯行驶;当P2-N2<P3-N3时,此时非燃油动力半挂车20将向右转向行驶。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。