CN112774211A - 过山车控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种过山车控制系统，包括底座、控制单元，以及固定在底座上并与控制单元信号导通的驱动装置；其中，驱动装置包括固定端和伸缩端，固定端固定在底座上，伸缩端固定在过山车的轨道上；控制单元用于控制伸缩端按预设规则伸缩，以带动轨道在对应的旋转轴上进行摆动或停止。利用上述发明能够在保证过山车的摆动要求下，大幅度降低电机功率和流量，节省能源和成本。

Description

过山车控制系统

技术领域

本发明涉及游乐项目领域，更为具体地，涉及一种过山车控制系统。

背景技术

大型游乐设施兼具文化创意与特种设备制造业的双重属性。随着市场和行业发展，游乐设施所包含的内容不断丰富，创意及设计对行业发展起到越来越重要的作用。在此背景下，大型游乐设施在创意及设计上向个性化、主题化方向发展的趋势逐渐明确。

传统的过山车通常采用链条提升方式将过山车列车提升到最高点，以惯性向下俯冲，进入一系列为增加乘客刺激体验的环形结构后，再过渡到水平轨道上滑行，经过制动装置后最后平稳停靠在站台。而跷跷板式过山车则是利用驱动系统将轨道的一端快速升降，使得列车在轨道上由于重力的作用急速向下滑动达到过山车对人带来的刺激和惊险的效果。

但是，现有的传统或跷跷板式过山车控制系统，需要足够的动力源，且在过山车加速瞬间要求更大的驱动力。现有的驱动装置通常要么结构比较复杂，成本较高，电机的功率和所需流量均较大，要么驱动力不足，影响用户的刺激体验感等。

因此，目前亟需一种过山车控制系统，能够在提供较大驱动力的同时，降低能源损耗，节省成本。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种过山车控制系统，以解决目前控制系统存在的结构复杂、成本高、驱动力不足，影响用户体验等问题。

本发明提供的过山车控制系统，包括底座、控制单元，以及固定在底座上并与控制单元信号导通的驱动装置；其中，驱动装置包括固定端和伸缩端，固定端固定在底座上，伸缩端固定在过山车的轨道上；控制单元用于控制伸缩端按预设规则伸缩，以带动轨道在对应的旋转轴上进行摆动或停止。

此外，优选的技术方案是，驱动装置包括至少两个液压缸或至少两个气缸。

此外，优选的技术方案是，当驱动装置包括至少两个液压缸时，驱动装置包括分别设置在旋转轴两侧的第一液压缸和第二液压缸；第一液压缸设置在轨道靠近过山车的站台的一侧，第二液压缸设置在轨道远离站台的一侧。

此外，优选的技术方案是，第一液压缸的直径为180mm–200mm；行程为1600mm–1900mm；载荷为40t–45t；运行速度为385mm/s-420mm/s；

第二液压缸的直径为160mm-185mm；行程为1840mm-2050mm；载荷为32t–38t；运行速度为457mm/s-515mm/s。

此外，优选的技术方案是，当驱动装置为液压缸时，控制单元的工作压力为12MPa-16MPa，控制单元的最大油源流量为840L/min。

此外，优选的技术方案是，当驱动装置包括至少两个液压缸时，过山车控制系统还包括与驱动装置连接的蓄能器装置；其中，蓄能器装置用于存储压力和流量；当轨道静止时，通过控制单元对蓄能器装置进行冲压，当液压缸的运动速度大于预设值时，通过蓄能器装置对液压缸的流量进行补偿。

此外，优选的技术方案是，预设规则包括：步骤一：控制单元控制第一液压缸的伸缩端伸出，第二液压缸的伸缩端缩回，以使轨道顺时针旋转至第一预设角度，位于轨道上的过山车靠自重沿轨道向下俯冲，并停靠在轨道远离站台的一端；步骤二：过山车在轨道上停留第一预设时间，控制单元控制第一液压缸的伸缩端缩回，第二液压缸的伸缩端伸出，以使轨道逆时针旋转至第二预设角度，并停留第二预设时间；步骤三：循环执行步骤一和步骤二预设次数后，通过控制单元控制第一液压缸的伸缩端缩回，第二液压缸的伸缩端伸出以使轨道逆时针旋转至第三预设角度，过山车返回站台。

此外，优选的技术方案是，预设规则还包括：步骤四：控制单元控制第一液压缸的伸缩端伸出，第二液压缸的伸缩端缩回，以使轨道顺时针旋转至第二预设角度，并停留第一预设时间；步骤五：控制单元控制第一液压缸的伸缩端缩回，第二液压缸的伸缩端伸出，以使轨道逆时针旋转至第二预设角度，并停留第二预设时间；步骤六：循环执行步骤四和步骤五预设次数后，通过控制单元控制第一液压缸的伸缩端缩回，第二液压缸的伸缩端伸出以使轨道逆时针旋转至第三预设角度，过山车返回站台。

此外，优选的技术方案是，第一预设角度的最大值为水平面以下-45°；第二预设角度的最大值为水平面以下-2°；第三预设角度的最大值为水平面以上15°；第一预设时间和第二预设时间为3～5s。

此外，优选的技术方案是，第一液压缸的无杆腔与第二液压缸的有杆腔连接；第一液压缸的伸出状态/缩回状态与第二液压缸的缩回状态/伸出状态相对应。

利用上述过山车控制系统，驱动装置的固定端固定在底座上，伸缩端固定在过山车的轨道上，通过控制单元控制伸缩端按预设规则伸缩，以带动轨道在对应的旋转轴上进行摆动或停止，能够在提供足够动力的情况下，大幅度降低驱动装置的功率及流量，结构简单，成本低，能量损耗小。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的过山车控制系统的原理图；

图2为根据本发明实施例的过山车结构示意图。

其中的附图标记包括：第一液压缸1、第二液压缸2、轨道3。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

为详细描述本发明的过山车控制系统，以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1示出了根据本发明实施例的过山车控制系统示意原理，图2示出了根据本发明实施例的过山车示意结构。

如图1和图2共同所示，本发明实施例的过山车控制系统，包括底座、控制单元，以及固定在底座上并与控制单元信号导通的驱动装置；其中，驱动装置包括固定端和伸缩端，固定端固定在底座上，伸缩端固定在过山车的轨道3上，通过伸缩端的伸缩能够控制轨道3进行旋转，控制单元用于控制伸缩端按预设规则伸缩，以带动轨道3在对应的旋转轴上进行摆动或停止，以实现惊捒刺激的过山车体验。

其中，驱动装置可包括至少两个液压缸或至少两个气缸等多种驱动形式，以下将以驱动装置为两个液压缸的具体实施例进行详细阐述。

具体地，当驱动装置包括至少两个液压缸时，驱动装置包括分别设置在旋转轴两侧的第一液压缸1和第二液压缸2；第一液压缸1设置在轨道3靠近过山车的站台的一侧，第二液压缸2设置在轨道3远离站台的一侧，第一液压缸1的伸出或第二液压缸2的缩回均能够带动轨道3远离站台的一端下降；同理，第一液压缸1的缩回或第二液压缸2的伸出均能够带动轨道3远离站台的一端上升。

为实现第一液压缸1和第二液压缸2配合驱动轨道3旋转，两个液压缸铰接安装与底座上，液压缸的伸缩端与轨道3铰链连接，第一液压缸1的无杆腔与第二液压缸2的有杆腔连接，使得当一个液压缸伸出时另一个液压缸缩回，形成两个液压缸对轨道3的推拉。利用在同一管路中流体压力处处相等的原理，借助轨道3与两个液压缸的铰接，从而使两个液压缸位移同步，即第一液压缸1的伸出状态/缩回状态与第二液压缸2的缩回状态/伸出状态相对应。

为能够满足跷跷板式过山车的驱动要求，且尽可能的减小能量损耗，在本发明的一个具体实施方式中，第一液压缸的直径为180mm–200mm；行程为1600mm–1900mm；载荷为40t–45t；运行速度为385mm/s-420mm/s；第二液压缸的直径为160mm-185mm；行程为1840mm-2050mm；载荷为32t–38t；运行速度为457mm/s-515mm/s。

进一步地，当驱动装置为液压缸时，控制单元的工作压力为12MPa-16MPa，控制单元的最大油源流量为840L/min。

优选地，第一液压缸1的最大直径为180mm，最大行程为1600mm，最大载荷为40t，最大运行速度为385mm/s，第二液压缸2的最大直径为160mm，最大行程为1840mm，最大载荷为32t，最大运行速度为457mm/s，控制系统的最高工作压力为16Mpa。

由于轨道3不是匀速摆动，而是间歇工作方式，为节省能源和降低电机的功率以及减小液压泵的排量，在本发明的过山车控制系统中，当驱动装置包括至少两个液压缸时，还包括与驱动装置连接的蓄能器装置；其中，蓄能器装置用于存储压力流量；当轨道3静止时，通过控制单元对蓄能器装置进行冲压，当液压缸的运动速度大于预设值时，通过蓄能器装置对液压缸的流量进行补偿。

具体地，采用特殊的蓄能器装置进行压力流量的储存，当液压缸的运动速度较大时，通过蓄能器装置对所需的流量进行补偿，当控制系统只需要保证设定压力不需要流量输出时即轨道3处静止状态时，液压泵继续运行，为蓄能器装置充压。当蓄能器装置充压到设定的压力时，控制液压泵运行保持系统压力而不输出流量，此时电机属空载运行。一旦轨道3开始运行，液压泵的流量增加，当控制系统需求的流量大于液压泵的输出流量时，储存于蓄能器装置的流体流出，进行流量补充。

在本发明的一个具体实施方式中，预设规则可以包括：步骤一：控制单元控制第一液压缸1的伸缩端伸出，第二液压缸2的伸缩端缩回，以使轨道3顺时针旋转至第一预设角度，位于轨道3上的过山车靠自重沿轨道3向下俯冲，并停靠在轨道3远离站台的一端；步骤二：过山车在轨道3上停留第一预设时间，控制单元控制第一液压缸1的伸缩端缩回，第二液压缸的伸缩端伸出，以使轨道3逆时针旋转至第二预设角度，并停留第二预设时间；步骤三：循环执行步骤一和步骤二预设次数后，通过控制单元控制第一液压缸1的伸缩端缩回，第二液压缸的伸缩端伸出以使轨道3逆时针旋转至第三预设角度，过山车返回站台。

上述预设规则可以根据游乐项目需求，自行进行设定和调整。例如，预设规则还可以还包括：首先，通过控制单元控制第一液压缸1的伸缩端伸出，第二液压缸2的伸缩端缩回，以使轨道3顺时针旋转至第二预设角度，并停留第一预设时间；然后，控制单元控制第一液压缸1的伸缩端缩回，第二液压缸的伸缩端伸出，以使轨道3逆时针旋转至第二预设角度，并停留第二预设时间；步骤六：循环执行上述两个步骤预设次数后，通过控制单元控制第一液压缸1的伸缩端缩回，第二液压缸的伸缩端伸出以使轨道3逆时针旋转至第三预设角度，过山车返回站台。

在本发明的另一具体实施方式中，第一预设角度的最大值为水平面以下-45°；第二预设角度的最大值为水平面以下-2°；第三预设角度的最大值为水平面以上15°，对应的轨道3的旋转角度范围为-45°至15°，第一预设时间和第二预设时间为3～5s。

利用上述根据本发明的过山车控制系统，驱动装置的固定端固定在底座上，伸缩端固定在过山车的轨道3上，通过控制单元控制伸缩端按预设规则伸缩，以带动轨道3在对应的旋转轴上进行摆动或停止，能够在提供足够动力的情况下，大幅度降低驱动装置的功率及流量，结构简单，成本低，能量损耗小，此外，利用流体传动的原理和机械结构保证了两个驱动油缸的位移同步，使控制系统得以简化，管路连接简单可靠。

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的过山车控制系统。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的过山车控制系统，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种过山车控制系统，其特征在于，包括底座、控制单元，以及固定在所述底座上并与所述控制单元信号导通的驱动装置，其中：

所述驱动装置包括固定端和伸缩端，所述固定端固定在所述底座上，所述伸缩端固定在过山车的轨道上；

所述控制单元用于控制所述伸缩端按预设规则伸缩，以带动所述轨道在对应的旋转轴上进行摆动或停止。

2.如权利要求1所述的过山车控制系统，其特征在于：

所述驱动装置包括至少两个液压缸或至少两个气缸。

3.如权利要求2所述的过山车控制系统，其特征在于：

当所述驱动装置包括至少两个液压缸时，所述驱动装置包括分别设置在所述旋转轴两侧的第一液压缸和第二液压缸；

所述第一液压缸设置在所述轨道靠近所述过山车的站台的一侧，所述第二液压缸设置在所述轨道远离所述站台的一侧。

4.如权利要求3所述的过山车控制系统，其特征在于：

所述第一液压缸的直径为180mm–200mm；行程为1600mm–1900mm；载荷为40t–45t；运行速度为385mm/s-420mm/s；

所述第二液压缸的直径为160mm-185mm；行程为1840mm-2050mm；载荷为32t–38t；运行速度为457mm/s-515mm/s。

5.如权利要求2所述的过山车控制系统，其特征在于：

当所述驱动装置控制单元的工作压力为12MPa-16MPa，所述控制单元的最大油源流量为840L/min。

6.如权利要求2所述的过山车控制系统，其特征在于：

当所述驱动装置包括至少两个液压缸时，所述过山车控制系统还包括与所述驱动装置连接的蓄能器装置，其中：

所述蓄能器装置用于存储压力和流量；

当所述轨道静止时，通过所述控制单元对所述蓄能器装置进行冲压，当所述液压缸的运动速度大于预设值时，通过所述蓄能器装置对所述液压缸的流量进行补偿。

7.如权利要求3所述的过山车控制系统，其特征在于，

所述预设规则包括：

步骤一：所述控制单元控制所述第一液压缸的伸缩端伸出，所述第二液压缸的伸缩端缩回，以使所述轨道顺时针旋转至第一预设角度，位于所述轨道上的过山车靠自重沿所述轨道向下俯冲，并停靠在所述轨道远离所述站台的一端；

步骤二：所述过山车在所述轨道上停留第一预设时间，所述控制单元控制所述第一液压缸的伸缩端缩回，所述第二液压缸的伸缩端伸出，以使所述轨道逆时针旋转至第二预设角度，并停留第二预设时间；

步骤三：循环执行所述步骤一和所述步骤二预设次数后，通过所述控制单元控制所述第一液压缸的伸缩端缩回，所述第二液压缸的伸缩端伸出以使所述轨道逆时针旋转至所述第三预设角度，所述过山车返回站台。

8.如权利要求7所述的过山车控制系统，其特征在于，

所述预设规则还包括：

步骤四：所述控制单元控制所述第一液压缸的伸缩端伸出，所述第二液压缸的伸缩端缩回，以使所述轨道顺时针旋转至所述第二预设角度，并停留第一预设时间；

步骤五：所述控制单元控制所述第一液压缸的伸缩端缩回，所述第二液压缸的伸缩端伸出，以使所述轨道逆时针旋转至第二预设角度，并停留第二预设时间；

步骤六：循环执行所述步骤四和所述步骤五预设次数后，通过所述控制单元控制所述第一液压缸的伸缩端缩回，所述第二液压缸的伸缩端伸出以使所述轨道逆时针旋转至所述第三预设角度，所述过山车返回站台。

9.如权利要求8所述的过山车控制系统，其特征在于：

所述第一预设角度的最大值为水平面以下-45°；

所述第二预设角度的最大值为水平面以下-2°；

所述第三预设角度的最大值为水平面以上15°；

所述第一预设时间和所述第二预设时间为3～5s。

10.如权利要求3所述的过山车控制系统，其特征在于：

所述第一液压缸的无杆腔与所述第二液压缸的有杆腔连接；

所述第一液压缸的伸出状态/缩回状态与所述第二液压缸的缩回状态/伸出状态相对应。

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