CN113638923A - 车端转角液压装置及其控制方法 - Google Patents

车端转角液压装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种车端转角液压装置及其控制方法，该装置包括：液压泵装置和多个伺服液压缸装置，所述液压泵装置用于向每个伺服液压缸装置供油；其中，每个伺服液压缸装置包括：液压缸、伺服电磁阀和位移传感器，伺服电磁阀包括P口、T口、A口和B口，A口与液压缸的上口连接，B口与液压缸的下口连接，P口与所述液压泵装置的供油口连接，T口与所述液压泵装置的回油口连接。将该装置安装在车辆的相邻的两节车厢之间，当车辆转弯时，根据需求控制伺服电磁阀的电磁线圈得电，可以实现车辆的主动辅助转向，辅助车辆实现精准运动控制，保证车辆在转弯过程中各车厢保持理想的运行轨迹。

Description

车端转角液压装置及其控制方法
技术领域
本申请涉及轨道交通技术领域，具体地，涉及一种车端转角液压装置及其控制方法。
背景技术
随着城市轨道车辆技术的快速发展，轨道车辆产品更加丰富多样。为能适应近些年城市规模的扩大，一种编组和运行更加灵活的、融合了现代有轨电车和公共汽车各自优势的新型交通工具——现代无轨电车应运而生，该车辆首次出现，为解决城市出行困难带来了新的思路和方案。现代无轨电车设计最高时速为70公里，可以采用人工驾驶也可以实现全自动无人驾驶，车辆通过车厢间的铰接装置进行连接，铰接装置设计有轮毂电机，运行和车辆转向完全靠轮毂电机的调速控制行进，使车辆行进与虚拟的轨道轨迹保持一致，无轨电车不依赖传统的钢轨和有轨电车的中间导轨行驶，是一种新型的交通系统。因车厢和铰接装置独立，扩编灵活，能根据客流变化调节运力，能有效解决普通公交车载客量小的缺陷，大大提高运力。
现代无轨电车采用多个车厢和铰接装置编组运行，铰接装置和车厢通过铰接车钩连接，轮毂电机设计在铰接装置上，无轨电车运行时，通过轮毂电机驱动行驶，在车辆转弯时，通过轮毂电机差速转动实现转向功能。因车厢和铰接装置只采用车钩连挂，车厢间的自由度很高，在转弯时，虽然能保证第一节车厢的运行轨迹满足转弯要求，但后面的车厢因自由度太多和车体太长，难以保持理想的运行轨迹。
发明内容
本申请实施例提供一种车端转角液压装置及其控制方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种车端转角液压装置，包括：液压泵装置和多个伺服液压缸装置，所述液压泵装置用于向每个伺服液压缸装置供油；其中，每个伺服液压缸装置包括：液压缸、伺服电磁阀和位移传感器，伺服电磁阀包括P口、T口、A口和B口，A口与液压缸的上口连接，B口与液压缸的下口连接，P口与所述液压泵装置的供油口连接，T口与所述液压泵装置的回油口连接；当伺服电磁阀的第一侧电磁线圈得电时，P口与A口连通且T口与B口连通，连通后液压油可从液压缸上口流入、从液压缸下口流出，使液压缸缩短；当伺服电磁阀的第二侧电磁线圈得电时，P口与B口连通且T口与A口连通，连通后液压油可从液压缸下口流入、从液压缸上口流出，使液压缸伸长；位移传感器用于检测液压缸的当前实际长度，所述当前实际长度用于与所述液压缸的当前需求长度进行对比，且对比结果用于确定伺服电磁阀的第一侧电磁线圈或第二侧电磁线圈得电。
第二方面，本申请实施例提供了一种无轨电车的车端转角液压装置的控制方法，所述无轨电车包括至少两节车厢，每相邻的两节车厢间设置有如第一方面所述的车端转角液压装置，所述相邻的两节车厢间通过一铰接装置连接，且每节车厢与所述铰接装置之间通过车钩连接，所述车端转角液压装置中的每个液压缸的两端分别与所述车厢和所述铰接装置固定连接；所述方法包括：在无轨电车转弯时，获取每个液压缸的当前需求长度；其中，所述当前需求长度是根据所述液压缸和所述车钩的安装位置，以及所述车钩的当前姿态计算获得；根据每个液压缸的当前需求长度控制各伺服电磁阀对应侧的电磁线圈得电，使每个液压缸的当前实际长度向各自对应的当前需求长度趋近。
在本申请实施例提出的车端转角液压装置及其控制方法中，利用液压缸、伺服电磁阀和位移传感器为车辆提供主动辅助转向功能，当车辆转弯时，跟随车辆姿态控制伺服电磁阀相应侧的电磁线圈得电，使得每个液压缸主动进行伸长或缩短，从而辅助车辆实现精准运动控制，保证车辆在转弯过程中各车厢保持理想的运行轨迹。
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示出了本申请实施例提供的车端转角液压装置在无轨电车上的安装示意图；
图2示出了本申请实施例提供的车端转角液压装置的原理图；
图3示出了本申请实施例中无轨电车的车辆编组示意图；
图4示出了本申请实施例中无轨电车中的某节车厢与相连的某铰接装置之间，车钩及车钩两侧的两个液压缸的安装示意图；
图5示出了图4的简略示意图；
图6示出了本申请实施例提供的车端转角液压装置的控制方法的示意图；
图7示出了本申请实施例提供的车端转角液压装置的控制方法的一种具体实施示意图。
图标：10-液压泵装置；20-伺服液压缸装置；30a-车厢1；30b-车厢2；31-铰接装置；32-车钩；101-油箱；102-电机；103-液压泵；104-单向阀；105-第一高压过滤器；106-第一蓄能器；107-电磁溢流阀；108-第二高压过滤器；109-第一低压过滤器；P1-第一压力传感器；110-液位开关；111-温度传感器；112-塞门；201-液压缸；202-伺服电磁阀；203-上口液压电磁阀；204-上口溢流阀；205-上口单向阀；206-第二蓄能器；207-下口液压电磁阀；208-下口溢流阀；209-下口单向阀；210-位移传感器；P2-第二压力传感器；P3-第三压力传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示例性实施例进行详细说明，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。
为避免无轨电车转弯时车厢间自由度太大，不能保持车辆理想运行轨迹行进的问题，在铰接装置和车厢间设计了车端转角液压装置，该装置能根据车辆运行规定主动控制液压缸伸长或者缩短，进而控制车厢和铰接装置的姿态，减小车辆转弯半径。
图1示出了本申请实施例提供的车端转角液压装置在无轨电车上的安装示意图，请参照图1，该车端转角液压装置包括：液压泵装置10和多个伺服液压缸装置20，其中，液压泵装置10用于分别向每个伺服液压缸装置20供油，液压泵装置10对外提供供油口和回油口，通过供油口和回油口与每个伺服液压缸装置20形成油压回路。每个伺服液压缸装置20包括：液压缸、伺服电磁阀和位移传感器。
当该车端转角液压装置安装在无轨电车上时，如图1所示，无轨电车包括至少两节车厢，每相邻的两节车厢间设置有本实施例中的车端转角液压装置，该相邻的两节车厢间通过一铰接装置连接，且每节车厢与铰接装置之间通过车钩连接，该装置中的每个液压缸的两端分别与车厢和铰接装置固定连接。在图1中，相邻的两节车厢包括车厢30a和车厢30b，车端转角液压装置共有四个伺服液压缸装置20，其中两个伺服液压缸装置的两端分别与车厢30a和铰接装置31固定连接，另外两个伺服液压缸装置的两端分别与车厢30b和铰接装置31固定连接。
需要说明的是，该车端转角液压装置可以不限于应用于无轨电车上，任何具有两节车厢以上的车辆上均可安装此车端转角液压装置，以解决由于车厢间自由度大导致转弯时运行轨迹不理想的问题。
本发明的无轨电车为架构新颖的虚拟导向运输系统列车，可灵活编组。车辆选用龙门转向架构模式，轮毂电机驱动，在每相邻的两节车厢之间有龙门转向架的铰接装置31，车厢30a(以及车厢30b)和铰接装置31通过车钩32连接。图1为车端转角液压装置的俯视视图，如图1所示，在车钩32的左右两侧各设有一个伺服液压缸装置20，每个伺服液压缸装置20的两端分别固定连接车厢和铰接装置31，以用于车辆的主动辅助转向。液压泵装置10可安装在铰接装置31上，亦可安装在其他位置上。液压泵装置10和每个伺服液压缸装置20均与转角控制单元ACU连接，并受ACU控制，ACU可通过通信总线与整车控制单元VCU进行通信，例如VCU通过CAN总线向ACU传递每个伺服液压缸装置的当前需求长度和当前需求伸缩速度，ACU通过CAN总线向VCU传递报警信号。
当无轨电车转弯时，ACU获取每个伺服液压缸装置20的当前需求长度，并根据每个伺服液压缸装置20的当前需求长度分别控制每个伺服液压缸装置20伸出或缩进，从而使每个伺服液压缸装置20能够接近或者达到其对应的当前需求长度。其中，任一伺服液压缸装置20的当前需求长度是根据该伺服液压缸装置20的安装位置、车钩32的安装位置、以及车钩32的当前姿态计算获得。车钩32的中部具有铰接结构，车钩32的当前姿态可以是车钩的铰接角度。
具体的，图2示出了本实施例中车端转角液压装置的原理图。如图2所示，液压泵装置10包括：油箱101、液压泵103、电机102、单向阀104、第一高压过滤器105、第一蓄能器106、电磁溢流阀107、第二高压过滤器108、第一低压过滤器109以及第一压力传感器P1；其中，液压泵103、单向阀104、第一高压过滤器105和第一蓄能器106通过管路依次连接，电磁溢流阀107、第二高压过滤器108和第一低压过滤器109通过管路依次连接，电磁溢流阀107还连接单向阀104的出油口，第一蓄能器106的出油口作为液压泵装置的供油口，第二高压过滤器108的进油口作为液压泵装置的回油口；第一压力传感器P1用于检测第一蓄能器106的压力值。液压泵装置可高度集成，安装固定后只需连接供油油管、回油油管、冷却水管、电机线缆和控制线缆即可使用。
每个伺服液压缸装置20包括：液压缸201、伺服电磁阀202以及位移传感器210。伺服电磁阀202包括P口、T口、A口和B口，A口与液压缸201的上口连接，B口与液压缸201的下口连接，P口与液压泵装置的供油口连接，T口与液压泵装置的回油口连接。当伺服电磁阀202的第一侧电磁线圈得电时，P口与A口连通且T口与B口连通，连通后液压油可从液压缸201上口流入、从液压缸201下口流出，使液压缸201缩短；当伺服电磁阀202的第二侧电磁线圈得电时，P口与B口连通且T口与A口连通，连通后液压油可从液压缸201下口流入、从液压缸201上口流出，使液压缸201伸长；位移传感器用于检测液压缸201的当前实际长度。无轨电车上的转角控制单元ACU可根据液压缸201的当前需求长度和位移传感器测得的当前实际长度控制伺服电磁阀202相应侧的电磁线圈得电。上述结构可以为安装该车端转角液压装置的车辆提供主动辅助转向。
可选的，每个伺服液压缸装置20还包括：上口液压电磁阀203、上口溢流阀204、上口单向阀205、第二蓄能器206、下口液压电磁阀207、下口溢流阀208以及下口单向阀209；其中，上口液压电磁阀203和上口溢流阀204依次连接后与上口单向阀205并联，上口单向阀205的两端分别连接液压缸201上口与第二蓄能器206，以限制液压油只能从第二蓄能器206单向流向液压缸201上口，下口液压电磁阀207和下口溢流阀208依次连接后与下口单向阀209并联，下口单向阀209的两端分别连接液压缸201下口与第二蓄能器206，以限制液压油只能从第二蓄能器206单向流向液压缸201下口，上口液压电磁阀203和下口液压电磁阀207的电磁线圈得电时所在管路断开、失电时所在管路连通。在伺服电磁阀202、上口液压电磁阀203和下口液压电磁阀207的电磁线圈均失电时，当液压缸201受到压缩力时，液压缸201下口的液压油被压缩，下口的液压油经下口液压电磁阀207、下口溢流阀208、第二蓄能器206和上口单向阀205流回液压缸201上口；当液压缸201受到拉伸力时，液压缸201上口的液压油被压缩，上口的液压油经上口液压电磁阀203、上口溢流阀204、第二蓄能器206和下口单向阀209流回液压缸201下口。上述结构可以为安装该车端转角液压装置的车辆提供被动阻尼减震器作用。
该装置还包括：管路系统和线束系统，其中，管路系统由液压焊接硬管、高压软管、管夹及相关固定机械结构组成。管路系统设计确保管路内部清洁度达到NAS 6级以上。线束系统包含电缆、接插件、热缩管、保护管及保护管接头等，线束系统主要功能是整车、ACU、车端转角液压装置的电力、通信线路连接，确保各个系统之间的通讯通畅，传递的信号不受外界环境干扰，符合阻燃、抗干扰等相关标准。
请参照图2，车端转角液压装置的工作流程如下：
液压泵103可以是定量的齿轮泵或划片泵，也可以是变量的齿轮泵或划片泵。第一压力传感器P1测得的压力值实时发送至ACU，ACU在第一压力传感器P1所测得的压力值小于下限启动压力值时，控制电机102启动，液压泵103在电机102的带动下运转，油箱101中的液压油经单向阀104和第一高压过滤器105后逐渐充满第一蓄能器106，直至第一压力传感器P1测得的压力值达到上限停机压力值时，ACU控制电机102停止，此时液压泵103停止，油箱101中的液压油不再流向第一蓄能器106，液压泵装置通过单向阀104保持第一蓄能器106内的压力。此时，电磁溢流阀107断开，以避免能量损失和系统发热。液压泵装置通过第一蓄能器106向外供油。
当第一蓄能器106中的液压油逐渐减少，第一压力传感器P1测得的压力值逐步降低，在压力值低于下限启动压力值时，ACU又将控制电机102启动，使第一蓄能器106中的液压油再次充满。通过这种方式，可以避免液压泵103长时间运转，起到节能效果。当然，在一些实施例中，也可以直接通过油箱、液压泵持续向每个伺服液压缸装置供油。
当第一蓄能器106的压力值大于上限停机压力值时，电磁溢流阀107连通，液压油经电磁溢流阀107、第二高压过滤器108和第一低压过滤器109流回油箱101，使得第一蓄能器106的压力值可以泄压到上限停机压力值。通过控制电磁溢流阀107得失电也可以调整系统的最大供油压力。
液压泵装置10具备液位报警、油温报警功能，可为伺服液压缸装置提供足量、清洁、压力稳定的液压油。如图2所示，液压泵装置10还包括：液位开关110，用于检测油箱101内液压油的液位值。液位开关110与ACU连接，ACU获取液位开关110测得的液位值，并在该液位值低于液位报警值时，通过通信总线向VCU发送报警信号。液压泵装置10还包括：温度传感器111，用于检测油箱101内液压油的温度值。温度传感器111与ACU连接，ACU获取温度传感器111测得的温度值，并在该温度值超过温度报警值时，通过通信总线向VCU发送报警信号。
可选的，在第一蓄能器106的出口处连接塞门112，以便于在第一蓄能器106损坏时更换第一蓄能器106或用于检修液压泵装置10。
在无轨电车转弯时，利用液压缸、伺服电磁阀以及位移传感器为无轨电车提供主动辅助转向。以任一伺服液压缸装置为例，ACU控制该伺服液压缸装置中的上口液压电磁阀203和下口液压电磁阀207的电磁线圈得电，切断液压缸201上口和液压缸201下口与第二蓄能器206的通路。ACU获取各液压缸对应的当前需求长度，根据当前需求长度确定液压缸201是需要伸长还是缩短(例如将当前需求长度与液压缸的当前实际长度进行对比，如果当前需求长度大于当前实际长度，则液压缸需要伸长，如果当前需求长度小于当前实际长度，则液压缸需要缩短，如果两者相同，则可不操作)，若液压缸201需要缩短，ACU控制伺服电磁阀202的第一侧(图2中的左侧)电磁线圈得电，当第一侧得电后，P口与A口连通且T口与B口连通，此时，液压油从液压泵装置的供油口经P口、A口到达液压缸201的上口，同时位于液压缸201下口的液压油依次经B口、T口到达液压泵装置的回油口，这一过程使得液压缸201缩短；若液压缸201需要伸长，ACU控制伺服电磁阀202的第二侧(图2中的右侧)电磁线圈得电，当第二侧得电后，P口与B口连通且T口与A口连通，此时，液压油从液压泵装置的供油口经P口、B口达到液压缸201的下口，同时位于液压缸201上口的液压油依次经A口、T口到达液压泵装置的回油口，这一过程使得液压缸201伸长。
在该伺服液压缸装置中，位移传感器210将向ACU实时反馈液压缸201的当前实际长度，当前需求长度可以由整车控制单元VCU计算后传递给ACU，也可以由ACU获取各项计算参数后进行自主计算。在无轨电车转弯后，每隔预设周期计算一次当前需求长度，在该预设周期内，ACU根据位移传感器210反馈的当前实际长度不断对液压缸201进行调整，若当前需求长度为100cm，而位移传感器210反馈的当前实际长度为90cm，则ACU控制液压缸201伸长，若位移传感器210反馈的当前实际长度为110cm，则ACU控制液压缸201缩短，通过位移传感器210建立反馈机制，使得液压缸201能够逐步趋近该当前需求长度。预设周期越短，则对伺服液压缸装置的控制更加精确，进而无轨电车各车厢在转弯时的运行轨迹更加理想。
在上述过程中，ACU还获取每个液压缸201的当前需求伸缩速度，根据位移传感器210测得的液压缸的当前实际长度和记录的该液压缸的液压动作时间，计算每个液压缸201的实时伸缩速度，将当前需求伸缩速度与实时伸缩速度进行对比，根据对比结果控制各液压缸201相连的伺服电磁阀202的阀芯开度。也就是说，伺服电磁阀202在控制P口、T口与液压缸201油路的通断的同时，可以响应ACU的控制，调节阀芯开度，通过调节阀芯开度可以实现调节伺服电磁阀202中各通路中流经的液压油的流量大小，阀芯开度大则通路中流经的液压油的流量大，阀芯开度小则通路中流经的液压油的流量小，以此来控制液压缸201的伸缩速度。当前需求伸缩速度是由无轨电车的转弯速度计算得出，当实时伸缩速度与当前需求伸缩速度不相等时，ACU控制伺服电磁阀202的阀芯开度变化，来调整流经伺服电磁阀202的液压油的流量，达到控制液压缸201伸缩速度的目的，直到液压缸201实时伸缩速度等于或接近于当前需求伸缩速度。
如图2所示，在每个伺服液压缸装置中还设有：第二压力传感器P2和第三压力传感器P3，其中，第二压力传感器P2用于检测液压缸201上口的压力值，第三压力传感器P3用于检测液压缸201下口的压力值，第二压力传感器P2和第三压力器均与ACU连接；ACU获取第二压力传感器P2和第三压力传感器P3测得的压力值，根据两个压力传感器测得的压力值控制伺服电磁阀202断电或对伺服电磁阀202进行反向控制，以调整液压缸201的伸缩压力。具体的，ACU在第二压力传感器P2或第三压力传感器P3所测得的压力值大于预设压力阈值时，控制伺服电磁阀202的电磁线圈失电，或者控制伺服电磁阀202的当前得电的电磁线圈失电、另一侧的电磁线圈得电。
例如，当第二压力传感器P2测得的压力值大于预设压力阈值时，即液压缸201上口的压力值过高，此时ACU控制伺服电磁阀202的电磁线圈失电，使伺服电磁阀202的阀芯位于中间位置，伺服电磁阀202断开，切断P口、T口与液压缸201的通路，从而缓解液压缸201上口的压力。或者，ACU控制伺服电磁阀202的当前得电的电磁线圈失电、另一侧的电磁线圈得电，此时油路与之前油路相反，同样起到缓解液压缸201上口压力的作用。
在无轨电车直行时，此时不需要液压缸201主动进行伸长和缩短，车辆所需功能是保持车辆稳定运行，使车辆不会出现蛇形运行。此时的伺服液压缸装置需要能实现阻尼减震器作用，车端转角液压装置利用上口/下口电磁阀、上口/下口溢流阀、上口/下口单向阀以及第二蓄能器为车辆提供阻尼减震器作用。
在无轨电车直行时，ACU控制伺服电磁阀202、上口液压电磁阀203和下口液压电磁阀207的电磁线圈均失电，此时，伺服电磁阀202的阀芯位于中间位置，伺服电磁阀202断开，切断了P口、T口与液压缸201的通路，上口液压电磁阀203和下口液压电磁阀207连通，连通了液压缸201的上口和下口与第二蓄能器206之间的通路。当液压缸201受到无轨电车直行时的压缩力时，液压缸201下口的液压油被压缩，下口的液压油经下口液压电磁阀207、下口溢流阀208、第二蓄能器206和上口单向阀205流回液压缸201上口。当液压缸201受到无轨电车直行时的拉伸力时，液压缸201上口的液压油被压缩，上口的液压油经上口液压电磁阀203、上口溢流阀204、第二蓄能器206和下口单向阀209流回液压缸201下口。上述过程中，伺服液压缸装置起到阻尼减震器作用，阻尼大小通过两个溢流阀(上口溢流阀204和下口溢流阀208)进行调节。
当出现异常情况时，如整车无法为车端转角液压装置供电、液压泵103或液压油路出现故障时，ACU对整个车端转角液压装置断电，伺服电磁阀202、上口液压电磁阀203和下口液压电磁阀207的电磁线圈均失电，车端转角液压装置被动进入阻尼减震器模式，在此模式下，车端转角液压装置可保证前后车转向跟随，车辆可以继续行驶，直至返回车站或维修站。
图3示出了无轨电车的车辆编组示意图，在图3的示例中，无轨电车整车配备有8个车轮，可以理解的，车轮数量根据编组情况可以相应进行变化，图3的示例不构成对本实施例的限定。其中，T1、T2、T7、T8为转向轮，M3、M4、M5、M6为驱动轮，DM为转向功能车厢，包括DM1和DM2，TM为拖车车厢，CM为铰接装置，包括CM1和CM2，在车厢DM1与车厢TM之间设有车端转角液压装置，在车厢TM与车厢DM2之间同样设有车端转角液压装置，每个车端转角液压装置共包括液压泵装置和四个伺服液压缸装置。每节车厢与铰接装置之间通过车钩连接，车钩垂直且固定安装于车厢和铰接装置上，且车钩的中部具有可转动的铰接结构；在相邻的两节车厢中，每节车厢与相连的某一铰接装置之间设置有两个伺服液压缸装置，且两个伺服液压缸装置中的两个液压缸分别设置于车钩的左右两侧(如车厢DM1与铰接装置之间设有液压缸1和2，铰接装置与车厢TM之间设有液压缸3和4)，两个液压缸位于车厢上的安装点距车钩位于车厢上的安装点的距离相同，两个液压缸位于铰接装置上的安装点距车钩位于铰接装置上的安装点的距离相同。
图4示出了某节车厢与相连的某铰接装置之间，车钩、车钩两侧的两个液压缸的安装示意图，图5为图4的简略示意图。
在图4～图5中，A点为车钩其中一侧的第一液压缸位于车厢上的安装点，B点为第一液压缸位于铰接装置上的安装点，E点为车钩另一侧的第二液压缸位于车厢上的安装点，F点为第二液压缸位于铰接装置上的安装点，O点为车钩的中部铰接点，C点为车钩位于该车厢上的安装点，D点为车钩位于该铰接装置上的安装点。
在无轨电车中设有铰接角度传感器，用于检测车钩的铰接角度δ，其中，δ＝α+β+θ。第一液压缸与第二液压缸对应的当前需求长度通过如下公式计算获得：
Figure BDA0003154514400000121
Figure BDA0003154514400000122
其中，LAB为第一液压缸对应的当前需求长度，LAO为A点与O点所形成的第一直线的长度，LBO为B点与O点形成的第二直线的长度，θ为第一直线与第二直线形成的角度；LEF为第二液压缸对应的当前需求长度，LOE为O点与E点形成的第三直线的长度，LOF为O点与F点形成的第四直线的长度，δ为车钩的铰接角度，α为第一直线(或第三直线)与车钩在车厢上的安装方向形成的角度，β为第二直线(或第四直线)与车钩在铰接装置上的安装方向形成的角度。
在图5中，由于车钩垂直于车厢和铰接装置安装，故OC与AE垂直，OD与BF垂直，且有AC＝CE，BD＝DF，因此有OA＝OE，∠COE＝∠COA＝α，OB＝OF，∠DOF＝∠DOB＝β，因此，∠EOF＝2π-δ-α-β。
进一步的，本实施例提出一种用于上述车端转角液压装置的控制方法，请参照图6，该方法包括：
步骤410，在无轨电车转弯时，获取每个液压缸的当前需求长度；其中，当前需求长度是根据液压缸和车钩的安装位置，以及车钩的当前姿态计算获得。
步骤420，根据每个液压缸的当前需求长度控制各伺服电磁阀对应侧的电磁线圈得电，使每个液压缸的当前实际长度向各自对应的当前需求长度趋近。
在本实施例中，ACU实现与整车控制单元VCU的通讯、对车端转角液压装置的状态采集及运动控制，是整车与车端转角液压装置通讯连接的桥梁。图7示出了该控制方法的一种具体实施示意图，如图7所示，VCU连接方向盘角度传感器、激光雷达、车速传感器、差分GPS接收机和基准站、铰接角度传感器等多种信息采集装置，以获得车速信号、方向盘转向信号、铰接角度信号、车辆位置信号等，根据采集到的各种信号对整车及车端转角液压装置进行控制。其中，通过方向盘角度传感器，对控制室方向盘的转动角度和转向方向进行检测；通过车速传感器获得当前车辆行驶速度；通过差分GPS接收机和基准站获得转向架各轴的精确位置；通过激光雷达检测周围环境的突发情况，确定车辆位置及姿态信息，决策系统根据当前车辆位姿信息、车速、预设路径等发出整车转向指令，控制轮毂电机按计算的转向速度和差速值进行驱动转向，使车辆转弯。
当车辆转弯时，VCU根据车钩及各液压缸的安装位置、以及车钩的铰接角度计算液压缸的当前需求伸缩速度V和当前需求长度L，并将当前需求伸缩速度V和当前需求长度L通过通信总线传递给ACU，ACU根据获得的当前需求长度L对各伺服电磁阀进行控制，使液压缸进行相应的伸长或缩短，ACU通过车端转角液压装置中的位移传感器获取液压缸的当前实际长度Ls，将当前实际长度Ls与当前需求长度L进行比对，如果两者一致，则可以保持当前状态不进行操作，如果两者不一致，ACU控制伺服电磁阀动作。ACU还获取液压缸的液压动作时间s，根据位移传感器测得的当前实际长度Ls和记录的该液压缸的液压动作时间s计算液压缸的实时伸缩速度Vs＝Ls/s，将当前需求伸缩速度V与实时伸缩速度Vs进行对比，如果两者一致，则可以保持当前状态不进行操作，如果两者不一致，ACU控制伺服电磁阀动作。
具体的，当L与Ls不一致或者两者的差值超过允许的误差阈值时，ACU控制伺服电磁阀的相应侧的电磁线圈得电，使液压缸伸出或缩进，以保持液压缸的动作和车辆转弯的动作一致，辅助实现车辆的转弯。当V与Vs不一致或者两者的差值超过允许的误差阈值时，ACU控制伺服电磁阀的阀芯开度变化，来调整流经伺服电磁阀的流量，达到实时控制液压缸伸缩速度的目的，直至液压缸实时伸缩速度等于或接近于当前需求伸缩速度。
本实施例实现了液压缸位移的闭环控制、实时检测和纠偏，确保液压缸线速度符合整车的转向需求；当ACU检测到伺服液压缸装置中的任何一个压力传感器测得的压力值超过预设压力阈值时时，生成报警信号，并将该报警信号反馈至整车控制单元VCU，最终在车辆上进行提示，以提醒司机或车辆系统自动触发相应的降速或降低液压缸压力措施。
进一步的，本实施例提供的控制方法可以参考前述车端转角液压装置中对ACU的描述，在此不过多赘述。
综上所述，本发明提出的车端转角液压装置及控制方法，实现了车辆在转弯过程中跟随车辆姿态主动进行液压缸长度调整，从而辅助车辆实现精准运动控制，保证车辆在转弯过程中各车厢保持理想的运行轨迹。在车辆直线行驶时，该装置又能起到阻尼减震器作用，减缓车辆的蛇形运动，提高车辆运行的稳定性。采用虚拟导向、铰接结构的轮毂电机驱动的现代无轨电车作为一种新型的交通工具，本发明提出的车端转角液压装置完美匹配了无轨电车车辆转弯辅助要求和直线运行阻尼要求，同时，该车端转角液压装置属于自动控制，能够与车辆无人驾驶模式相匹配，弥补了传统单纯阻尼或粗糙的手动机械辅助转向的不足，具有极大的创新性和市场应用前景。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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 (17)

1.一种车端转角液压装置，其特征在于，包括：液压泵装置和多个伺服液压缸装置，所述液压泵装置用于向每个伺服液压缸装置供油；其中，每个伺服液压缸装置包括：液压缸、伺服电磁阀和位移传感器，伺服电磁阀包括P口、T口、A口和B口，A口与液压缸的上口连接，B口与液压缸的下口连接，P口与所述液压泵装置的供油口连接，T口与所述液压泵装置的回油口连接；
当伺服电磁阀的第一侧电磁线圈得电时，P口与A口连通且T口与B口连通，连通后液压油可从液压缸上口流入、从液压缸下口流出，使液压缸缩短；当伺服电磁阀的第二侧电磁线圈得电时，P口与B口连通且T口与A口连通，连通后液压油可从液压缸下口流入、从液压缸上口流出，使液压缸伸长；
位移传感器用于检测液压缸的当前实际长度，所述当前实际长度用于与所述液压缸的当前需求长度进行对比，且对比结果用于确定伺服电磁阀的第一侧电磁线圈或第二侧电磁线圈得电。
2.根据权利要求1所述的车端转角液压装置，其特征在于，所述液压泵装置包括：油箱、液压泵、电机、单向阀、第一高压过滤器、第一蓄能器、电磁溢流阀、第二高压过滤器、第一低压过滤器以及第一压力传感器；其中，液压泵、单向阀、第一高压过滤器和第一蓄能器依次连接，电磁溢流阀、第二高压过滤器和第一低压过滤器依次连接，所述电磁溢流阀还连接所述单向阀的出油口，第一蓄能器的出油口作为所述液压泵装置的供油口，第二高压过滤器的进油口作为所述液压泵装置的回油口；第一压力传感器用于检测所述第一蓄能器的压力值；
当电机启动时，液压泵在电机的带动下运转，油箱中的液压油经单向阀和第一高压过滤器后逐渐充满第一蓄能器；当第一蓄能器的压力值大于上限停机压力值时，电磁溢流阀将连通，液压油经电磁溢流阀、第二高压过滤器和第一低压过滤器流回油箱。
3.根据权利要求2所述的车端转角液压装置，其特征在于，所述液压泵装置还包括：液位开关，用于检测油箱内液压油的液位值。
4.根据权利要求2所述的车端转角液压装置，其特征在于，所述液压泵装置还包括：温度传感器，用于检测油箱内液压油的温度值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的车端转角液压装置，其特征在于，每个伺服液压缸装置还包括：上口液压电磁阀、上口溢流阀、上口单向阀、第二蓄能器、下口液压电磁阀、下口溢流阀以及下口单向阀；其中，上口液压电磁阀和上口溢流阀依次连接后与上口单向阀并联，上口单向阀的两端分别连接液压缸上口与第二蓄能器，以限制液压油只能从第二蓄能器单向流向液压缸上口，下口液压电磁阀和下口溢流阀依次连接后与下口单向阀并联，下口单向阀的两端分别连接液压缸下口与第二蓄能器，以限制液压油只能从第二蓄能器单向流向液压缸下口，上口液压电磁阀和下口液压电磁阀的电磁线圈得电时所在管路断开、失电时所在管路连通；
在伺服电磁阀、上口液压电磁阀和下口液压电磁阀的电磁线圈均失电时，当液压缸受到压缩力时，液压缸下口的液压油被压缩，下口的液压油经下口液压电磁阀、下口溢流阀、第二蓄能器和上口单向阀流回液压缸上口；当液压缸受到拉伸力时，液压缸上口的液压油被压缩，上口的液压油经上口液压电磁阀、上口溢流阀、第二蓄能器和下口单向阀流回液压缸下口。
6.根据权利要求5所述的车端转角液压装置，其特征在于，每个伺服液压缸装置还包括：第二压力传感器和第三压力传感器，其中，第二压力传感器用于检测液压缸上口的压力值，第三压力传感器用于检测液压缸下口的压力值。
7.一种无轨电车的车端转角液压装置的控制方法，其特征在于，所述无轨电车包括至少两节车厢，每相邻的两节车厢间设置有如权利要求1-6任一项所述的车端转角液压装置，所述相邻的两节车厢间通过一铰接装置连接，且每节车厢与所述铰接装置之间通过车钩连接，所述车端转角液压装置中的每个液压缸的两端分别与所述车厢和所述铰接装置固定连接；所述方法包括：
在无轨电车转弯时，获取每个液压缸的当前需求长度；其中，所述当前需求长度是根据所述液压缸和所述车钩的安装位置，以及所述车钩的当前姿态计算获得；
根据每个液压缸的当前需求长度控制各伺服电磁阀对应侧的电磁线圈得电，使每个液压缸的当前实际长度向各自对应的当前需求长度趋近。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据每个液压缸的当前需求长度控制各伺服电磁阀对应侧的电磁线圈得电，包括：
将所述液压缸的当前需求长度与位移传感器测得的所述液压缸的当前实际长度进行对比，确定所述液压缸需要伸长或是缩短；
若需要缩短，则控制所述液压缸相连的伺服电磁阀的第一侧电磁线圈得电；
若需要伸长，则控制所述液压缸相连的伺服电磁阀的第二侧电磁线圈得电。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述液压泵装置包括：油箱、液压泵、电机、单向阀、第一高压过滤器、第一蓄能器、电磁溢流阀、第二高压过滤器、第一低压过滤器以及第一压力传感器，所述方法还包括：
在第一压力传感器所测得的压力值小于下限启动压力值时，启动所述电机，直至所述压力值达到上限停机压力值时，控制所述电机停止运行。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述液压泵装置还包括：液位开关；所述方法还包括：在所述液位开关所测得的液位值低于液位报警值时，向整车控制单元VCU发送报警信号。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述液压泵装置还包括：温度传感器；所述方法还包括：在所述温度传感器所测得的温度值超过温度报警值时，向整车控制单元VCU发送报警信号。
12.根据权利要求7-11任一项所述的方法，其特征在于，每个伺服液压缸装置还包括：上口液压电磁阀、上口溢流阀、上口单向阀、第二蓄能器、下口液压电磁阀、下口溢流阀以及下口单向阀；所述方法还包括：
在无轨电车直行时，控制每个伺服液压缸装置中的所述伺服电磁阀、所述上口液压电磁阀和所述下口液压电磁阀的电磁线圈均失电。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在无轨电车转弯时，控制每个伺服液压缸装置中的所述上口液压电磁阀和所述下口液压电磁阀的电磁线圈均得电。
14.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述液压缸的当前需求伸缩速度；
根据位移传感器测得的所述液压缸的当前实际长度和记录的所述液压缸的液压动作时间计算所述液压缸的实时伸缩速度，将所述液压缸的当前需求伸缩速度与实时伸缩速度进行对比；
根据对比结果控制所述液压缸相连的伺服电磁阀的阀芯开度。
15.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，每个伺服液压缸装置还包括：第二压力传感器和第三压力传感器；所述方法还包括：
在第二压力传感器测得的液压缸上口的压力值大于预设压力阈值时，或者，在第三压力传感器测得的液压缸下口的压力值大于预设压力阈值时，控制所述液压缸相连的伺服电磁阀的电磁线圈失电，或者控制所述伺服电磁阀的当前得电的电磁线圈失电、另一侧的电磁线圈得电。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在第二压力传感器测得的液压缸上口的压力值大于预设压力阈值时，或者，在第三压力传感器测得的液压缸下口的压力值大于预设压力阈值时，向整车控制单元VCU发送报警信号。
17.根据权利要求7所述的方法，所述车钩垂直且固定安装于所述车厢和所述铰接装置上，且所述车钩的中部具有铰接结构，所述相邻的两节车厢中，每节车厢与所述铰接装置之间各设置有两个液压缸，且所述两个液压缸分别设置于车钩的左右两侧，所述两个液压缸位于车厢上的安装点距所述车钩位于所述车厢上的安装点的距离相同，两个液压缸位于铰接装置上的安装点距所述车钩位于所述铰接装置上的安装点的距离相同；
所述两个液压缸的当前需求长度分别通过如下公式计算获得：
Figure FDA0003154514390000051
Figure FDA0003154514390000052
其中，LAB为所述车钩其中一侧的第一液压缸对应的当前需求长度，LAO为所述第一液压缸位于车厢上的安装点与所述车钩的中部铰接点所形成的第一直线的长度，LBO为所述第一液压缸位于所述铰接装置上的安装点与所述车钩的中部铰接点所形成的第二直线的长度，θ为第一直线与第二直线形成的角度；LEF为所述车钩的另一侧的第二液压缸对应的当前需求长度，LOE为所述第二液压缸位于车厢上的安装点与所述车钩的中部铰接点所形成的第三直线的长度，LOF为所述第二液压缸位于所述铰接装置上的安装点与所述车钩的中部铰接点所形成的第四直线的长度，δ为车钩的铰接角度，α为第一直线与所述车钩在所述车厢上的安装方向形成的角度，β为第二直线与所述车钩在所述铰接装置上的安装方向形成的角度。
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