CN1124482A - 有轨车辆的自动导向装置 - Google Patents

Abstract

沿铁轨的自动导向装置包括一个以万向节铰接于车辆底盘端部上的导向臂(2)，所述臂(2)在其前端有在轨道上转动的装置(7、8)，它们是一对呈V形紧贴在轨道，以其每个边缘横向转动着支持着的导向轮(35、36)。另外还提出了抬臂装置，与车辆导向机构的机械连系和各种传感器。本发明对城市公用交通车辆建造者特别有意义。

Description

有轨车辆的自动导向装置

本发明涉及有轨车辆的自动导向装置。

目前人们正在寻找在城市中减少土地占用的集体运输工具。

为此目的，发明了能在其全部行迹上，或至少在其部分行迹上引导都市公共运输车辆的装置。

这些装置提供了的保证，可以减少这些车辆在行驶时所占道路的宽度。

此外，车辆驾驶员经常要完全集中精力于驾驶工作，这会造成相当疲劳，甚至过度劳累而导致麻木，因此交通事故增加。

至少在其部分行迹上对车辆进行引导使得驾驶员致力于监视和控制，减少了疲劳，提高了服务的价值与功能。

一般说来，要在电子引导和机械引导系统之间进行选择。

经常更推荐机械系统，因为它们具有许多优点，特别是由于其简单、可靠，以及经济。

但是，目前存在的机械引导装置也有许多不足，这些不足妨碍了其发展。

特别是这些装置并非设计为装在具有前自主轮组的车辆上的。可是，在低车厢地板的车辆上使用硬轴是不可能的，而这个特点在城市交通中又有很大的需求，因为其通行方便而且安全。

而且当前的装置还不能防止脱轨。

比如，根据欧洲专利0,062,370(Ferroviaires和Mettal-liqnesConstructions公司)，我们知道一种车辆自引导装置包括各具有一个小导轮的两个臂。此系统适合于凹轨，并且要求完全规定的方向。其连在一起的两个引导臂直接装在难于灵活驾驶和不发生行驶中顿的方向。

在ADIGAN研究所的欧洲专利0,496,236中叙述了另一个实施例。一个具有滑动机构的引导臂装在车辆底下，它适合于预埋在马路中的凹轨使用。

这个装置不合有可转动的导轮，因此，恐怕它会发出噪音和次生的鸣叫。另一方面，它也不能防止脱轨。此装置会受到很快的磨损，导致引导不精确和失常。

本发明的目的是为克服这些缺点而提出一种在型钢轨道上行驶的车辆自动引导装置，能够持久及精确地使用。

按照本发明的自动引导装置由一个可折迭的回转臂组成，它部分装在车辆前方，并包括了两个彼此成一夹角，并以特定的周边轮廓贴紧有适当形状铁轨的两个导向轮。

按照本发明的自动引导装置有许多优点：

倾斜的导向轮完全避免了意外的脱轨。由于可利用所述导向轮的外表面，该导向轮的倾斜有利于在进入口点处的引导操作；

导向轮的负荷小，因此减少了磨损，并可装在一弹性装置上，从而减小了噪音；

由于同一类型的导向/引导装置可适应于使用具有前自主轮组的车辆，可以直接利用藉液压来吸收电车轮产生振动的车厢的天然容量；

由自动控制来保证该系统的管理及保安设施，这样就设置了所谓的“不动人”系统；

由于铁轨负荷小，能用弹性衬垫或层迭衬垫来固定铁轨，从而减小噪音。

通过如下的叙述和附有图的实施例，本发明的其它特点及优点将是不言而喻的，这些图表示：

图1为按照本发明的自动引导装置在轨道上的一般前面视图；

图2为该引导装置的一般后面视图；

图3为与导向车轮组相连的自动引导装置位于直线位置时的前视图；

图4为位于弯道上的相当于图3的图；

图5为处于工作位置时引导装置与铁轨的剖面图；

图6和图5相似，是在另一种铁轨断面形状的实施方案中；

图7为一种在城市车辆上完成的引导机构的实施例的投影示意图；

图8为该引导装置的控制一般功能图。

本发明的总体构想是通过一个可提高的铰接装置来实现车辆的引导，该装置具有一个由贴紧引导轨转动的两个装置组成的头部。

这些图表示了按照本发明的自动引导装置1。

该装置主要包括一可以抬起的引导臂2，它用铰链连接在车辆5的底盘4的一端3上，图上只表示了对本发明是重要的零件。此引导臂2在前部包括一个转动头6，它装有转动装置7、8，用来跟踪一个轨道，该轨道最好具有如铁轨9的形状，这就是说，凸起于路面之上，或者位于路面中所挖沟10的底部。

更具体说，通过一万向节型的铰链12，将引导臂2铰接于底盘的前端结构11上，而12则由引导轴13和摇摆轴14组成，其交叉轴可在两个交叉平面，比如说水平面和垂直面中自由转动。

引导轴13的轴心15装在固定于底盘末端上的叉形件上。该引导轴的轴体在下部具有一个横向突出部分，它构成了一个横向控制杆17，在该杆上铰接着一个反馈杠杆18，在上部有一个支架19，在这上面通过其一端用铰链连着一个升起千斤顶20。

通过升起千斤顶的动作，使引导臂沿着摇摆轴的轴线转动来实现该引导臂的上下摆动。

此引导臂根据其角度位置的变化用来控制前导向车轮组21，比如车辆自主轮22、23。为此就涉及到使用其控制杠杆来控制方向控制系统。

在图7上可以清楚地分辨出组成该车辆引导装置的不同部件，从驾驶员座位到装有自主轮式控制轴的前导向车轮组装置，驾驶员通过方向盘24可对控制轴进行手动操作，而导向臂跟随导轨所形成的轨迹的形状则进行自动操作。

在此图上标出了导向系统的传统组件，这就是装在可调高度转向杆25上的方向盘，该杆通过一个角度反馈装置27及随后的等速传动装置连在导向增力盒26上。导向盒26的出口通过一个导向连杆—杠杆组件连到导向中心轴30上。包括一横向杠杆17的导向轴13通过反馈杆18也铰接在中心轴30上。来源于引导臂及来源于方向盘的铰合联接通过一个径向盘31相互双重连接在中心轴30上。在手动或自动控制的影响下，中心轴30同时推动扇状板32，其一根杆33控制左轮，另一根杆34则控制右轮。

再具体说，前滚动装置制成一对导向轮35、36的形状，它们面对面地配置同时自由转动着紧贴在导轨上。

按照一种优选的装置，这两个导向轮的安装方式使其可自由转动，并且对称地倾斜于该引导臂通过的垂直中间面。上述呈V形的装置使得能不断地沿着导轨，紧压在其横向的突起部位。在转动过程中的持续性保持住此状态就避免了脱轨，改善了稳定性。

为此，导向轮安装得靠拢，以贴紧导轨。由一块组件弹性变形产生的可能轻微偏差使得以钳夹效果产生实质的接触。

应该理解，每个导向轮的凹面轮廓37与导轨的半面轮廓是在考虑一定倾斜度下互补的。

为此，可以把导轨的轮廓区分为三角形(图3-5)、圆形(图1、2、6和7)以及其它形状，它们的底部装在地沟的凹槽里或地面上，下面垫上衬垫固定在不发声的中间垫片38上，并由地脚螺栓39固定。

每个导向轮的结构可不尽相同。它们将永远是一种复合式的，即由一个轮毂40、一个转动轴41、一个可变形同轴中心元件42(通过其变形保证了轻微的功能性偏差)和一个金属冠状物43(在转动时其凹部与导轨相接触)组成。

应该注意到，引导臂在其前端部装有呈导流板式的称作刹车块式排障器的障碍探测器44，用来排除能阻碍通过铁轨的小障碍。此导流板44呈一种板45的形状，与水平回程46成一夹角。按照一个实施方案，此板状物有一个盖47，它能尽可能近地靠近铁轨，更好地移开那些靠近铁轨的不动小障碍物。

在自动控制模式下即装有引导轨时的所有各段导轨，是从图2中表示的比如那种进入区48开始的。这个进入区有一个向中心部分50呈会聚形的入口孔49，中心部分终止于轨道的尖形端51处，使得让导轮容易纳入轨道。导轨终止于比如同样类型的退出区。

在这个进入区和退出区，由导轮的外表面进行引导，为的是把引导臂定位于对齐轨道的端点处。

由自动控制机构52来控制此装置的运行，其设计足可以以一定精确度的安全性能来代替驾驶员。图8表示的是由此自控装置控制运行的示意图。

按照本发明自动引导的装置包括了与自控装置相连接的各种传感器，它们具体位于引导臂前端附近，其中有速度传感器53、轨压传感器54、臂位传感器55、臂铰链异常应力传感器56、导轮异常应力传感器57等。

另一方面，该自控装置可以接收直接来自驾驶员的指令。

在驾驶座位上预备有观察表。这个观察表能够包括有比如降低和升高引导臂的开关59、60。

此外，在所谓“不动人”的范围内，在方向盘的盘上可装有按钮61。

按照转感器传来的数据和驾驶员送入的指令、自控装置控制引导臂千斤顶操作液压回路62的动作，降低、升高引导臂，并管理安全功能。

当速度过快或经过脱离所谓“不动人”程度时，此自控制装置还能控制刹车的动作。

通过指示灯在观察表上向驾驶员显示出操作模式和性能，比如说引导指示灯63、报警指示灯64、65和66，以及相当于所谓“不动人”系统的指示灯67、68和69。

如有必要，此自控装置无疑将能与道路信号系统相联接(其关系不再介绍)。

下面要叙述导向系统的动作。

在手工控制方向时，车辆运行脱离导向系统。驾驶员通过手工控制和平常的导向控制来操纵方向盘，以此来推动列车前轮发生转弯的动作。

这时导向臂处于高位，自动导向机构不工作，导向臂随着导向机构所强加给它的运动而动作。

出于安全的原因，只要速度传感器测量到的车辆速度高于参考速度(这是引导轨允许采用的最高速度)，作为一种有意识的行动，导向臂不能降下。

如果驾驶员在比如停车时，在引导点以外不当心降下了导向臂，由于在延迟后“轨道存在传感器”上没有信号检出，使得安全系统动作自动抬起导向臂。

为了进入导向模式，驾驶员要让车辆以允许的最大速度进入水平信号装置标出的过渡区。

呈适当形状的收敛横向小导板使得车辆做好中心调整。

显示板向驾驶员指出，他应该发出降低导向臂的指令。

导向臂降下，两个导向轮对中于轨道尖头的表面上，由其外表面进行引导。进入区的适当的收敛形状逐渐地使导向轮对准轨道的轴线，在适当地称之为导入区的入口处，由于轨道特殊的尖头和轮上的弹性轮毂，使得导向轮的内表面贴合到轨道上。

由于铁轨的形状、导向轮的位置及其形状，都使得完全不可能发生脱轨。

比如一旦轨道存在传感器(这是一种装在导向轮后面的碳滑块)检测出有铁轨存在，车辆就认为进入了导向模式。

为了防备出现的各种可能性，比如靠近速度太高、起动角度不合适、导向臂放下过迟等，可以在主进入区的一段距离后再预备一个第二进入区。

当驾驶员第一次入轨不成功时，它可按同样的操作在此区域进行第二次试尝。

当处于“不动人”系统时，一旦此所谓“不动人”系统在驾驶中没有检测出任何故障时，就以正常的方式进行自动导向模式的行驶。

如果所谓“不动人”系统检测出驾驶有故障，自控系统就发动了程序中止的动作。

在此自动导向装置上能安装另一安全装置。这涉及检测比如由于铁轨变形或物体，石块阻挡造成的导向臂上的各种应力异常。

在此情况下，装在导向臂水平轴线上的传感器测出异常应力。这时自控装置就发出排除的指令。

由抬高千斤顶将主应力加到导向臂上，使得由于弹性轮毂的变形而使导向轮离开，导向装置也缩回。

这时声音信号就警告驾驶员，它应立刻收回导向指令并应用预定的操作程序。

在导引区的出口处，车辆在处于引导状态下通过了脱离区，然后，一旦轨道存在传感器检测出此过程结束，自控装置就发出自动导向装置收回的指令。这时车辆就处于非引导的手动状态。

Claims (10)

1、用于有轨车辆的自动导向装置，其特征在于，它包括一个用铰链装于车辆前部下面，可绕轴转动及上下摆动的可抬高导向臂(2)，在该导向臂上包括两个面对面安装并彼此靠近的转动导向轮(36)和(37)，此两个导向轮具有与引导铁轨(9)的轮廓形状相适应的凹槽轮廓，以保证贴紧铁轨以沿着该轨行进而无横向的偏差，且由于车辆前导向车轮的位置角度的变化对其进行控制。

2、按照权利要求1的自动导向装置，其特征在于，该导向轮(36)和(37)是自由转动的，彼上倾斜并靠近引导轨(9)，使得在进行引导行驶时连续地贴紧铁轨。

3、按照权利要求1和2的自动导向装置，其特征在于，两导向轮(36)和(37)呈V形布置，其结合点指向铁轨，而且该二导向轮以其凹槽贴紧铁轨。

4、按照前述各项权利要求中任意一项的自动导向装置，其特征在于，该导向臂2通过一万向节式铰链连在车辆底盘上，使得其可以转动和抬高。

5、按照前述各项权利要求中任意一项的自动导向装置，其特征在于，该导向轨(9)的断面轮廓是圆形或倒置三角形。

6、按照权利要求1的自动导向装置，其特征在于，在增力盒(26)的后面，此自动导向装置通过由杠杆和连杆组成的铰接装置(29)与车辆的方向传动杠杆系统直接相连。

7、按照权利要求1的自动导向装置，其特征在于，它包括有应力及铁轨存在传感器，它们能由一个自控装置进行控制。

8、按照权利要求1的自动导向装置，其特征在于，该导向轮包括一个转动的金属冠状物(43)、一个吸声可变形同轴中心元件(42)、一个转轴(41)和一个轮毂(40)。

9、按照权利要求1的自动导向装置，其特征在于，导向臂(2)在其前端，在导向轮前有一个障碍物探测器。

10、按照权利要求9的自动导向装置，其特征在于，该障碍物探测器是一种由具有水平回程(46)的倾斜导流板组成的刹车块式排障器。

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