CN116620061A - 一种触网装置、智能汽车、智能网联系统及交通运输系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种触网装置、智能汽车、智能网联系统及交通运输系统，触网装置装在汽车上，智能网联系统包括网联信息系统和网联供电系统，网联供电系统包括与触网装置相连的接触网，接触网为汽车提供电能和基础传感信息，网联信息系统将触网装置、智能汽车及接触网信息互联构成车联网；装有触网装置的智能汽车和智能网联系统构成全新的交通运输系统，使车在有智能网联系统设施的路上行驶时，由智能网联系统提供电能和传感信息，车被人员驾驶或自动驾驶向前行驶；车在无智能网联系统设施的路上行驶时，由蓄电池或内燃机等提供动力，可被人员驾驶或由简便遥控驾驶系统提供信息，使车能向前行驶，解决了电动车充电、续航及自动驾驶落地应用问题。

Description

一种触网装置、智能汽车、智能网联系统及交通运输系统

技术领域

本申请涉及交通运输技术领域，尤其涉及一种触网装置、安装有该触网装置的智能网联汽车、与该触网装置相互作用且适配相连的智能网联系统，以及由前述的触网装置、智能汽车及智能网联系统构成的交通运输系统。

背景技术

智能网联汽车，(Intelligent Connected Vehicle，简称ICV)，是指车联网与智能车的有机联合，是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与人、车、路、后台等智能信息交换共享，实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。

智能网联汽车是一种跨技术、跨产业领域的新兴汽车体系，不同角度、不同背景对它的理解是有差异的，各国对于智能网联汽车的定义不同，叫法也不尽相同，但终极目标是一样的，即可上路安全行驶的无人驾驶汽车。

狭义上的智能网联汽车是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现V2X智能信息交换共享(V2X指Vehicle to Everything；V2X主要包含V2V(Vehicle to Vehicle，车辆对车辆)、V2I(Vehicle to Infrastructure车辆对基础设施)、V2N(Vehicle to Network车辆对网络)、V2P(Vehicle to Pedestrian车辆对行人)，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。

广义上的智能网联汽车是以车辆为主体和主要节点，融合现代通信和网络技术，使车辆与外部节点实现信息共享和协同控制，以达到车辆安全、有序、高效、节能行驶的新一代多车辆系统。

由国家智能网联汽车创新中心牵头，清华大学、交通运输部公路科学研究院、公安部交通管理科学研究所、中国第一汽车股份有限公司、华为技术有限公司、北京北斗星通导航技术股份有限公司等，参与设计《智能网联汽车信息物理系统参考架构2.0》，提出了从智能网联汽车系统到智能网联汽车信息物理复杂大系统再到智能网联汽车体系的概念。

当前智能网联汽车的发展过程中还存在产品设计研发方法论不清晰、智能网联汽车示范难，以及难以普及的问题。除此之外，目前电动汽车在充电及续航方面还存在问题，使得智能网联汽车和电动汽车不能很好的融合。因此，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本申请提供一种触网装置、智能汽车、智能网联系统及交通运输系统，用以解决现今智能网联汽车在电动汽车充电及续航方面存在的充电不便、续航短的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一个方面，本申请提供一种触网装置，包括固定座和安装在所述固定座上的伸缩杆；所述固定座上形成与智能汽车适配的连接部，所述固定座上设置有用以连接伸缩杆的连接件；所述伸缩杆包括安装在所述连接件上的扁钢和外罩筒，扁钢的一端连接固定座上的连接件，另一端连接外罩筒；所述外罩筒中设置有旋转装置，以及与所述旋转装置相连的电动推杆，所述电动推杆的自由端设置有天线、绝缘子和触电靴，所述外罩筒的一端设置有卡口，所述卡口上设置有电磁斜舌锁；所述电动推杆被驱动的自所述外罩筒设置有卡口的一端伸出或回缩；所述卡口用以连接外部接触网的零线，所述电磁斜舌锁用以卡接外部接触网的零线；所述触电靴用以连接外部接触网的火线。

上述技术方案中进一步的，所述外罩筒为方形柱状筒，所述扁钢和路面平行；所述外罩筒设置有卡口的一端朝向外部接触网。

进一步的，所述卡口的形状为V形，卡口上开叉的朝向背离所述电动推杆；所述卡口的底部钳设有石墨滑块。

进一步的，所述触电靴由钢板及夹钳在钢板之间的石墨滑块构成。

进一步的，所述旋转装置用以带动电动推杆旋转，所述触电靴在所述旋转装置及电动推杆的带动下靠近外部接触网，且与外部接触网的火线相连。

进一步的，所述外罩筒内还设置有电缆拖链或螺旋电线。

进一步的，所述外罩筒设置有卡口的一端设置有超声波雷达测距系统和摄像头，所述超声波雷达测距系统与固定座上的电机信号相连，所述摄像头与智能汽车屏幕数据连接；所述超声波雷达测距系统用以检测智能汽车和外部接触网的距离，并根据设定数据控制固定座上的电机是否将伸缩杆伸出；所述摄像头用以拍摄接触网零线，且将图像信息显示在智能汽车屏幕上。

进一步的，所述固定座上设置有用以驱动所述伸缩杆的伸缩装置，所述伸缩装置包括减速电机、齿轮齿带以及导轨等，所述减速电机的输出轴与离合器相连，离合器的输出轴上设置有转向角传感器和转矩传感器，所述转向角传感器和转矩传感器与智能汽车的电控单元信号相连。

进一步的，所述固定座上安装有机械转向装置，所述机械转向装置包括左转销和右转销，所述伸缩杆上设置有突销，当离合器处于合状态时，固定座上的左转销和右转销缩于原位；当离合器处于离状态，左转销和右转销向前推出，智能汽车和接触网的相对位移偏离超过预设距离时，所述伸缩杆上的突销触动右转销或左转销，通过闸线拉动智能汽车的方向操纵杆动作使得汽车向左回转或向右回转。

第二个方面，本申请提供一种智能汽车，包括底盘及安装在底盘上的车身，车身内设置有屏幕、电控单元及方向盘组件，底盘上安装有上述的触网装置。

上述技术方案中进一步的，本申请提供的智能汽车通过所述触网装置与外部接触网相连，所述智能汽车上安装有超声波雷达，所述超声波雷达安装在汽车靠近接触网的侧表面上，或所述超声波雷达安装在固定座靠近接触网的一端；所述超声波雷达能够根据其检测到的汽车与接触网的间距控制汽车转向，使汽车沿接触网行驶。具体的，如果汽车和接触网的侧面左右距离大于1米时，超过雷达的设定值，继电器合上，接通助力转向系统的电机正转控制车轮向里转；如果距离小于1米时，继电器断开，汽车自动回正；如果距离小于0.5米时，超过雷达的另一设定值，另一继电器合上，接通助力转向系统的电机反转控制车轮向外转；如果距离大于0.5米时，继电器断开，汽车自动回正。

第三个方面，本申请提供一种智能网联系统，沿道路走向建设在道路中间或道路两边，用以向上述的触网装置提供连接位；

所述智能网联系统包括网联供电系统和网联信息系统，所述网联供电系统用以通过所述触网装置向智能汽车供电和为蓄电池充电，且通过触网装置保持智能汽车的行车轨道；所述网联信息系统用以实现所述网联供电系统、触网装置及智能汽车的信息互联；

所述网联供电系统包括沿道路走向建设在道路中间或道路两边的接触网，所述接触网包括支柱，以及设置在所述支柱上的接触网火线钢裸导线、火线铝电缆、绝缘子、接触网零线、火线防护罩及顶防护罩，所述接触网火线钢裸导线与所述触网装置的触电靴适配相连；所述接触网火线钢裸导线上安装有绝缘子；所述接触网零线与所述触网装置上的卡口适配相连，所述触网装置上的电磁斜舌锁与接触网零线适配卡接。

上述技术方案中进一步的，所述网联信息系统包括沿所述接触网设置的光缆，所述光缆上分出光纤，在所述光纤上分段设置wifi路由器，wifi路由器上的天线接口上连接有沿接触网分布的漏缆。

进一步的，所述网联信息系统还包括安装在支柱上的超声波雷达测距系统，所述超声波雷达测距系统用以检测车道内有无汽车和其它物体，且将检测到的信号通过wifi传到云端，经云端处理输出的信号再通过wifi传输至智能汽车的电控单元和屏幕上，以及汽车控制器或手机上。

进一步的，沿接触网安装有两组所述超声波雷达测距系统，一组超声波雷达测距系统用以检测第一车道内的所有物体的位置，另一组超声波雷达测距系统用以检测第二车道内的所有物体的位置；云端或总台控制中心将自超声波雷达测距系统接收到的信号处理为控制智能汽车转向、加速、减速及刹车的控制信号。

进一步的，所述网联信息系统还包括设置在没有接触网位置的无线通信系统，所述无线通信系统与总台控制中心及智能汽车的电控单元信息互联。

进一步的，所述接触网零线采用方钢。

第四个方面，本申请提供一种交通运输系统，包括上述的智能网联系统，以及与所述智能网联系统适配的智能汽车，所述智能汽车上安装有所述触网装置；

所述智能汽车能够沿接触网实现无人驾驶，所述触网装置通过伸缩杆与接触网上的火线和零线紧密连接，所述智能网联系统的网联信息系统采集智能汽车侧面和接触网的间距，进而控制智能汽车转向。

上述技术方案中进一步的，所述交通运输系统还包括总台控制中心以及与所述总台控制中心信息互联的汽车控制器系统，所述汽车控制器系统用以实现遥控驾驶，所述汽车控制器系统包括多路GSM遥控开关、摄像头，通信网络以及遥控装置，所述遥控装置为手机、电脑、遥控器或语音控制器；所述多路GSM遥控开关能够通过时间间隔和速度挡位人为调整智能汽车进行刹车、加油、减速及转向。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

1、本申请提供一种触网装置，该触网装置和智能汽车相连，通过伸缩杆与外部接触网的火线和零线相连，即，将本申请提供的触网装置安装在智能汽车上，在建有接触网的公路上行驶时即可实现为电动汽车提供电源并自动为蓄电池充电，解决了电动汽车的充电及续航问题，同时减少了充放电能量损耗，进一步的，触网装置与外部接触网相连，即实现了汽车的轨道保持，为进一步的汽车自动驾驶提供设备条件。

2、本申请提供一种安装有触网装置的智能汽车，该智能汽车可以通过触网装置和道路上建立的智能网联系统相连，来获取电能和各种信息，该触网装置可通过伸缩机构缩在汽车里，也可伸出来。

3、本申请提供一种智能网联系统，其与汽车上安装的触网装置相互作用、相互连接，为汽车提供电源和相应的信息支持，该智能网联系统包括网联供电系统和网联信息系统，网联供电系统用以通过触网装置向智能汽车的电子电器、电机提供电源，同时为蓄电池充电；网联信息系统用以实现网联供电系统、触网装置及智能汽车的信息互联；智能网联系统沿道路走向建设在道路中间或道路两边，与智能汽车搭配使用，方便地解决了汽车的动力、充电、网联问题。

4、本申请提供的智能汽车作为一种智能网联汽车，采用了本申请提供的触网装置，能提供其沿接触网自动行驶的传感信息，还能适应电动汽车的摆动和颠簸。

5、本申请中的接触网其结构也不同于电气化铁路及无轨电车的接触网，该结构相对更简单、成本低、易建设易维修，不易产生电火花及电弧放电现象。

6、本申请的智能网联系统中沿接触网架设漏缆，同时建总台控制中心，这样总台就可以和多个电动汽车的电脑终端取得信息交流，在汽车上也可以用wifi，利于汽车的电器化和智能化，从而达到车联网的目的。

7、本申请提供的智能网联系统中沿接触网布设超声波雷达测距系统，根据运行中汽车所在的超声波雷达传感器的编号，不仅可知每个汽车的运行位置；而且在市区内可知各车道内其它汽车运行状况，从而绘制运行状态地图，人们通过该图获知哪里拥堵哪里畅通，促进智慧城市发展。

8、本申请提供的智能网联汽车成本低、重量轻，蓄电池只需现有电动汽车的五分之一，成本和燃油汽车差不多，甚至更低。

9、本申请中的智能网联系统有供电功能，投资相对于充电桩系统，每车或每千瓦投资低50％左右。

10、本申请中的智能网联系统和触网装置的配合，实现了汽车边行驶边充电，一般情况无需特意去停车充电，续驶里程在特定区域内可达无限，无充电忧虑，在离开接触网到其它路上行驶时，蓄电池一般都是满格。

11、通过本申请中的智能网联系统的建设使用，易实现网络智能无人驾驶，且成本低廉。

12、本申请中沿道路行驶的智能汽车，其过载能力强，加速快、速度高，更安全。

13、本申请提供的交通运输系统运行费用低，维修费用低，使用寿命长，智能汽车储能装置易和超级电容电池配合使用，蓄电池污染较少。

14、本申请提供的智能网联汽车是对燃油汽车的重大改变，是人类可持续发展的重要保证，其从性价比上超越燃油车，同样价格下，其具有动力强劲、静音、加速快、用电方便、环保节能等优点。

15、本申请提供的智能网联汽车是现有电动汽车的进化，该产品解决了普通消费者对电动汽车价格、安全、充电、续航、使用寿命(残值)等刚性需求，其市场非常广阔，其可以是电动轿车、也可以是电动卡车、电动商务车等等，同时也减少了对锂资源的依赖。

16、本申请提供的智能网联汽车是原智能网联汽车的进化，该产品无需价格昂贵的激光雷达和软件系统，就可实现安全可行的无人驾驶，更拓展了出行便捷性和消费者范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为一种实施例中本申请提供的智能汽车与智能网联系统的接触网相连的状态示意图；

图2为一种实施例中本申请提供的触网装置在初始状态下的俯视结构示意图；

图3为一种实施例中本申请提供的触网装置的伸缩杆在全部伸出状态下的俯视结构示意图；

图4为一种实施例中本申请提供的触网装置的伸缩杆在部分伸出状态下的俯视结构示意图；

图5为一种实施例中本申请提供的触网装置的伸缩杆的内部结构示意图，该图中伸缩杆的电动推杆为回缩状态；

图6为一种实施例中本申请提供的触网装置的伸缩杆的内部结构示意图，该图中伸缩杆的电动推杆为外伸状态；

图7为一种实施例中本申请提供的网联供电系统的接触网的结构示意图。

附图标记说明：

1、智能汽车；

2、触网装置；21、固定座；211、左转销；212、右转销；213、连接件；22、伸缩杆；221、旋转装置；222、电磁斜舌锁；223、电动推杆；224、大于号卡口；225、外罩筒；226、扁钢；227、触电靴；228、绝缘子；229、接收天线；2210、电缆拖链；

3、接触网；31、顶防护罩；32、线缆(包括光缆和漏缆)；33、wifi路由器；34、雷达控制盒；35、支柱；36、超声波雷达；37、接触网火线钢裸电线；38、火线铝电缆；39、绝缘子；310、接触网零线；311、火线防护罩。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

实施例

为了将现智能网联汽车和电动汽车融为一体、为将智能网联汽车中的网联概念进一步拓展并将电源接触网融合进去、为将智能网联汽车具体化、硬核化，同时为提高性价比，使得智能网联汽车更能普及化，本申请提出了一种可安装在智能汽车上的触网装置，以及与该触网装置搭配使用的智能网联系统。

发明人参阅相关资料发现，由张耀平、刘本林所著《电气化公路及电力汽车技术经济分析》一文中，1.3电力汽车集电方案，(2)侧集电，记载了：“侧集电缺点是对电力汽车沿线行驶的精度要求高，即车辆在集电行驶过程中必须与道上供电装置保持适当距离，不能有过火的偏离；侧面集电杆必须具有较高的定位精度，如集电刷上下偏离不能过大，否则无法正常触网集电。”因此，现今侧集电技术还存在着许多问题，这些问题的存在限制了侧集电技术的投产应用。

本申请提供的触网装置，以及与该触网装置搭配使用的智能网联系统克服了侧集电的缺点，将其应用在智能汽车上，解决了电动汽车的充电续航问题，同时也重新定义了智能网联汽车，这种新的网联系统是在原有智能网联汽车的基础上进行的重大突破和改进。

本申请在原有智能汽车的基础上安装了本申请提供的触网装置，得到了一种新的智能网联汽车。进一步的，在此基础上，设置了与触网装置搭配使用的智能网联系统，整体构建了一种新的交通运输系统。具体的，交通运输系统主要分智能汽车部分和网联部分；网联部分又可分为信息系统(互联网)和供电系统(接触网)。网联部分可架设于公路中间或距公路两边80厘米左右的地方。智能汽车在有网联设施的公路上行驶时，由网联部分提供电能和基础传感信息，使得车向前行驶，同时网联部分可为汽车的蓄电池充电；智能汽车在无网联设施的公路上行驶时，由车内的蓄电池或内燃机等提供动力，可有人驾驶或由简便遥控驾驶系统提供信息，使得车能够向前行驶。

因此，本申请中的智能汽车既可以在有网联设施的公路上行驶，也可在无网联设施的公路上行驶。

下面结合附图对该全新的交通运输系统的系统架构及实现原理进行详细说明。

一、智能汽车部分

本申请中的智能汽车，是在现有的智能汽车的基础上，加上触网装置，参见图1，其主要原理是：该智能汽车1是通过安装在其前面(当然也可以是侧面或后面)的触网装置2，与建在公路上的接触网3(一种供电装置，属于智能网联系统)连通，由接触网3提供电能使交通工具高速安全向前行驶的，同时为蓄电池充电。

触网装置2可以安装在汽车底盘的底架上，其可分为固定座21和伸缩杆22两个部分。

上述的固定座21可直接采用自动伸缩门的伸缩装置，只在减速电机输出轴端另加个离合器，在离合器轴上(或皮带齿轮轴上)，还安装有转向角传感器和转矩传感器，为汽车电控单元(ECU)提供转向信息。当然，在固定座21上，还可安装机械转向装置(左转销211和右转销212)，当离合器处于合状态时，固定座21上的左转销211、右转销212缩在原位，当离合器处于离状态时，左转销211和右转销212向前推出，这样汽车和接触网的相对位移偏离超过一定距离时(约20厘米)，伸缩杆22上的突销触动右转销212(或左转销211)，通过转向闸线拉动汽车的方向操纵杆动作使得汽车向左(或右)回转；将左右转销改为滑动变阻器，也可为转动提供不同的电阻值，来控制左右转动。

上述的伸缩杆22主要由：电动推杆223、大于号卡口224、电磁斜舌锁222、有适当弹性的扁钢226、触电靴227、旋转装置221及传感器等组成。下面对各个组成部分的结构特性依次进行说明：

电动推杆223：选用行程稍大点的，如400mm左右。

大于号卡口224：汽车在运行时，不可能绝对平稳，免不了有一定的上下晃动，需用其来适应，在卡口底部钳有石墨滑块。

电磁斜舌锁222：当接触网零线(功能上兼做轨道)被卡到大于号卡口时，需电磁斜舌锁将零线卡稳，不至于其再脱出；当汽车要离开接触网时，电磁斜舌锁通电打开，同时离合器合上，电机启动，伸缩杆缩回。

有适当弹性的扁钢226：主要为适应汽车运行时可能出现的颠簸，其弹性主要在上下方向具有一定值。

触电靴227：将石墨滑块夹钳在钢板之间，构成触电靴，和无轨电车的触电靴相同。

旋转装置221：如果直接将触电靴227伸出，就会触碰火线防护罩311，所以先用旋转装置221将电动推杆223转动90度，再开通电动推杆223，推到顶后再回转90度转回，再回缩电动推杆经限位开关退约12厘米左右，使得石墨触电靴卡到火线上(或用90度拉折装置也可)。

传感器：主要是安装在大于号卡口224部位的超声波雷达传感器(属于用以测距的超声波雷达测距系统)和摄像头等，该超声波雷达测距系统主要检测汽车和接触网的距离，并根据设定数据控制伸缩杆是否伸出；该摄像头是为驾驶员在车内通过屏幕观察接触网零线而设置的。

具体的，可参见图2-6，本申请提供的触网装置2的固定座21的一端(为便于理解，可参考自动门，类比之后就是自动门滑轨上夹玻璃门的地方)，设置有用以连接伸缩杆22的连接件213；伸缩杆22包括安装在弹性扁钢上的外罩筒225，外罩筒225中设置有旋转装置221，以及与旋转装置221相连的电动推杆223，电动推杆223的自由端设置有接受天线229、绝缘子228和触电靴227，外罩筒225的一端设置有大于号卡口224，大于号卡口224上设置有电磁斜舌锁222；电动推杆223被驱动的自外罩筒225设置有大于号卡口224的一端伸出或回缩；大于号卡口224用以连接接触网零线310，电磁斜舌锁222用以卡接接触网零线；触电靴227用以连接接触网火线。

伸缩杆22的外罩筒225为方形柱状筒，外罩筒225安装在扁钢226的一端，扁钢226的另一端和连接件213相连，外罩筒225设置有卡口的一端朝向接触网。

大于号卡口224的形状为V形，卡口上开叉的朝向背离电动推杆223；卡口的底部钳设有石墨滑块；触电靴由钢板及夹钳在钢板之间的石墨滑块构成。

上述的旋转装置用以带动电动推杆旋转，触电靴在旋转装置及电动推杆的带动下靠近外部接触网，且与外部接触网的火线相连；外罩筒225内还设置有电缆拖链2210，在一种情况下，可将该或电缆拖链2210替换为螺旋电线。由于电动推杆来回伸缩，设置电缆拖链2210可防止从触电靴引来的电线无序缠绕。同样的，固定座21内也设置有电缆拖链，在一种情况下，可将电缆拖链替换为螺旋电线；由于伸缩杆22来回伸缩，设置电缆拖链可防止从连接件213处引来的电线无序缠绕。

本申请提供的智能汽车在建有接触网的公路上行驶时，由车上的触网装置的伸缩杆卡在接触网的火线和零线两边(其卡力可设为10公斤左右)，汽车自动沿接触网行驶，一边行驶一边充电，其供电接触网的零线和火线同时起轨道的作用。即使汽车偶然出现上下颠簸或蛇形摆动前进的特殊状况下，触电靴和导电线也能紧密接触，只是触网装置固定座和伸缩杆在左右方向上的相对位移(左右)发生变化，这样也便于利用这种变化来设置传感器，进而自动控制转向。再者，一般汽车方向控制具有自动回正功能，所以在固定座和伸缩杆的相对位移之间应设置自动回正区间约40厘米左右。

这样，智能汽车就可以自如地离线、触线及超车。在没有供电系统的其它路上行驶时，触网装置可缩回汽车里，只在有网联设施的地方才伸出来与接触网连接。

由于本申请提供的智能汽车使用接触网作为电源，其动力将非常强劲，自然运行速度也会相应得到大幅提升。

此外，还可在本申请提供的智能汽车的基础上设置零线接触网轨道刹车装置，以此将汽车的惯性能量分散到较结实的零线轨道上；该装置的制动盘可设置在零线接触网轨道旁边，只有在需要非常紧急制动时，才伸向轨道并紧紧抱住轨道。由于轨道的存在，即使汽车发生撞击后，也不会窜出或翻滚。

二、网联信息系统

本申请提出的全新的交通运输系统的网联部分包括网联信息系统(互联网)和网联供电系统(接触网)。

网联信息系统主要由：光缆、wifi路由器、漏缆、超声波雷达、云端软件、通信系统等组成。该系统也沿供电接触网架设于公路中间或两边，可参见图7。

下面对各个组成部分的结构特性进行说明：

1、光缆：沿接触网架设光缆，其可与互联网相接。

2、wifi：从光缆处分出光纤，再分段布设wifi路由器33，其电源连接继电器前的电源线。

3、漏缆：用漏缆连接wifi天线接口，并沿接触网分布；在智能汽车触网装置上的接收天线229就可以近距离收到互联网信号了。

4、超声波传感器(即超声波雷达36)：可将超声波雷达编号，并分两组平行布设于接触网3的支柱35上；第一组超声波雷达检测最近车道内的所有物体，第二组超声波雷达检测次车道内的所有物体，并将信号通过wifi传到云端软件上，信号被处理后再通过wifi传到随车电脑或手机上。一般通过第一组雷达，可知其前方500-1000米内该车道范围内，其它大中型物体的具体情况，通过云端软件来控制加减速。

也可通过超声波雷达来控制汽车的转向，使汽车沿接触网行驶，雷达可安装在汽车靠近接触网的侧面或固定座21靠近接触网的一端，如果汽车和接触网的侧面左右距离大于1米时，超过雷达的设定值(即最远距离设定值)，继电器合上，接通助力转向系统的电机正转控制车轮向里转(即向靠近接触网的方向转)；如果距离小于1米时，继电器断开，汽车自动回正；如果距离小于0.5米时，超过雷达的另一设定值(即最近距离设定值)，另一继电器合上，接通助力转向系统的电机反转控制车轮向外转(即向远离接触网的方向转)；如果距离大于0.5米时，继电器断开，汽车自动回正。即保证汽车在距离接触网0.5米至1米的范围内沿接触网行驶。上述的最远距离设定值以及最近距离设定值可人为设定。

5、云端软件：可直接利用现有的软件，也可重新开发软件。

6、通信系统：主要是在没有接触网设施的地方(如交岔路口)，难以安装wifi和雷达，因此，需要建设其它无线通信系统，如5G等等，为遥控驾驶提供保障。

本申请中的网联信息系统用以实现网联供电系统、触网装置及智能汽车的信息互联。整体来说，网联信息系统包括沿接触网设置的光缆，光缆上分出光纤，在光纤上分段设置wifi路由器，wifi的天线接口上连接有沿接触网分布的漏缆；网联信息系统还包括安装在支柱上的超声波雷达测距系统，超声波雷达测距系统用以检测车道内的所有物体的位置，且将检测到的信号通过wifi传到云端(在一种具体的应用实例中，可以是总台控制中心的云端)，经云端处理输出的信号再通过wifi传输至智能汽车的电控单元和屏幕上，以及汽车控制器或手机上。

在一种实施例中，沿接触网安装有两组超声波雷达测距系统，一组超声波雷达测距系统用以检测第一车道内的所有物体的位置，另一组超声波雷达测距系统用以检测第二车道内的所有物体的位置；云端或总台控制中心将自超声波雷达测距系统接收到的信号处理为控制智能汽车转向、加速、减速及刹车的控制信号。

当然，为了适应没有建设接触网的地方，该网联信息系统还包括设置在没有接触网位置的无线通信系统，无线通信系统与总台控制中心及智能汽车的电控单元信息互联，用以接替接触网位置的网联信息传输。

三、网联供电系统

网联供电系统主要是指从变电站接出的电源接触网系统，本文中将其简称为接触网。接触网不是架在空中的架空线，而是架在公路的侧面或中间相对较低位置(离地面约80厘米左右)的“架旁线”。

参见图7，接触网3沿道路走向建设在道路中间或道路两边，主要由接触网火线钢裸导线37、火线铝电缆38、绝缘子39、接触网零线310、火线防护罩311、顶防护罩31、支柱35等构成。下面对各个组成部分的结构特性进行说明：

1、接触网火线钢裸导线：其指和触电靴接触的导线，可选用圆形。

2、火线铝电缆：由于钢导线电阻率较高，需铝导线协助通大电流。

3、绝缘子：只在火线处安装有绝缘子，其在市场上购买合适的型号即可。

4、接触网零线：其选用方钢，以便让斜舌锁发挥作用；由于其兼有轨道作用，应制得结实些。

5、火线防护罩：其主要用作保护火线，防止短路。

6、顶防护罩：其主要用作保护整个接触网系统，防止雨雪及其它异物的影响。

7、支柱：其用来支持接触网和防护罩，尤其是接触网支柱要结实些，分布密度大些。

本申请中的网联供电系统的供电制可选220V交流电，便于连接使用wifi和雷达装置；导电线中的火线由绝缘防护罩保护，再由顶防护罩二次保护，同时在建设接触网时，每隔一定距离安装继电器，根据汽车运行情况(可通过wifi获知)，接通和关闭接触网电源，防止空载耗电，也能防止意外触电保证安全。

四、自动驾驶及无人驾驶

本申请提出的全新的交通运输系统的网联部分与智能汽车配合，可实现自动驾驶及无人驾驶，具体的，自动驾驶及无人驾驶其可分为沿接触网无人驾驶和简便遥控驾驶。

(一)沿接触网无人驾驶

沿接触网无人驾驶，是指由于伸缩杆被接触网火线和零线在左右方向上卡死，便由固定座和伸缩杆的相对位移的多少来控制汽车的转向。控制汽车的转向有电子式和机械式两种。

电子式是指在固定座的离合器轴上(或皮带齿轮轴上)，安装有转向角传感器和转矩传感器，为汽车电控单元(ECU)提供信息。

机械式是指当汽车伸缩杆和固定座连接的伸出轴在固定座中间位置时为最佳，当向左(或右)偏离超过20厘米时，伸缩杆上的突销触动固定座上的左右转销，通过闸线拉动汽车方向操纵杆动作使得汽车向右(或左)回转。

另外，还可由安装在接触网上的wifi和汽车当时的运行位置区间，通过云端软件来控制转向角度。还可通过雷达，知晓汽车前方500-1000米内该车道范围内，其它大中型物体的具体情况，通过云端软件来控制加减速，一般因预判距离较长，只在突发的情况下才得到刹车信息命令。

再者，我们也可通过超声波雷达来控制智能汽车的转向，使其沿接触网行驶。

综上四种转向方式，电子式不易设定回正区间，易产生蛇形摆动，仍需改进；机械式比较可靠，又能和其它方式兼容，应作为标配转向结构；云端控制式，所需数据量较大，易受网联系统故障和黑客病毒影响；雷达测距方式比较简单直接。

总之，无论采取哪种无人驾驶方式，都由接触网轨道来保证汽车沿接触网行驶。哪怕车轮转向未能符合要求，但考虑到汽车有能漂移的情景，因此只要接触网有足够的定力抵抗漂移的惯性即可。

(二)简便遥控驾驶

简便遥控驾驶主要由多路GSM遥控开关、遥控装置(比如手机或电脑或遥控器或语音控制装置)、摄像头、通信网络(比如5G通信网或wifi网)等构成。下面对各个组成部分的结构特性进行说明：

A、多路GSM遥控开关：例如其中一路开关连接控制节气门电机正转(快加)，另一路开关连接控制节气门电机反转(退加)，还有一路控制继电器是否接通大电压或小电压即快慢。为保证更安全，需两种GSM遥控开关，以免信号出现问题时备用。

B、遥控装置：一般情况下，在无干扰的环境，比如家里，可用语音控制，也可用电脑或遥控器控制；在外出或以上三种操控使用不便的情况下，可使用手机应用软件进行控制。

C、摄像头：主摄像头安装在驾驶员眼睛处，其它辅助摄像头可根据驾驶员偏好自我选择性安装。

D、通信网络：以上构件可由该通信网络连接在一起。

上述的遥控开关虽然只是开关，但其可以通过时间(点动频次及间隔)和速度档位(如快慢)来控制刹车、加油、转向的幅度深浅快慢。如刹车命令有：快刹、慢刹、退刹；加油命令有：快加、慢加、退加；转向命令有：左转、右转、回正等。

本申请提供的智能汽车在没有接触网的其它路上行驶时，其可通过现有的5G通信网进行简便遥控驾驶，其不同于现有的遥控汽车，该简便遥控驾驶和现有的无人自动驾驶技术相比，其没有价格昂贵的激光雷达及自动驾驶智能软件，成本较低，原理简明，易落地使用。

本申请在智能汽车上设置了触网装置，结构可靠、稳定；不仅使得电动汽车可自如超车，而且还能提供电动汽车沿接触网行驶的传感信息，还能适应电动汽车的摆动和颠簸，基本上满足了电动汽车的所有使用路况。

本申请提出的接触网其结构不同于电气化铁路及无轨电车的接触网，该接触网的结构相对更简单、成本低、易建设、易维修，不易产生电火花及电弧放电现象。

本申请提出的交通运输系统的网联部分沿接触网架设漏缆，同时建总台控制中心，这样总台控制中心就可以和多个电动汽车的电脑终端取得信息交流。在汽车上也可以用wifi，利于汽车的电器化和智能化，从而达到车联网的目的。

本申请提供的交通运输系统在落地建设时，主要构建流程可简述如下：

1、采购相关零部件制作触网装置，先组装好伸缩杆，再将伸缩杆连接到固定座滑轨上，得到触网装置，然后在现有智能汽车的底架上安装触网装置，制成该智能网联汽车；

2、在自动驾驶示范区的合适路段上，施工安装好智能网联系统(即沿道路走向建设在道路中间或道路两边的网联供电系统和网联信息系统)，安装并接通电源、光缆、wifi、超声波传感器等，实现网联部分的落地。

为了更形象的表述本申请提供的智能网联汽车的使用场景，下面给出如下示范情景：

比如，在A市某地的某人，要到B市某地。他驾车从始发点出发，汽车由蓄电池供电，自驾或让某收费遥控公司遥控驾驶，假设行驶约5公里后即可到达A市建有接触网的地方，那么当行驶到距接触网1.5米范围内时，汽车上的触网装置自动伸出或被控制伸出，通过大于号卡口由电磁斜舌锁锁到接触网零线上，由碰锁动作提供开关信号，安装在固定座上的电磁离合器松开，同时开通旋转装置；转动90度，再开通电动推杆，推到顶后再转90度转回，再回缩推杆经限位开关退约12厘米左右，使得石墨触电靴卡到火线上，再控制继电器接通电源，同时为汽车补充上被消耗的电能。此时，可自驾(更省心)，也可让收费较低的云端软件代驾。行驶过程中，在确定前面无车的情况下，可提速到300公里每小时。到达B市某出口前，触网装置中电动推杆推出12厘米，转动90度，电动推杆再缩回，再回转90度，然后打开电磁斜舌锁和合上离合器，伸缩杆缩回，离开接触网，再将触网装置收回汽车里，最后到达目的地。

与现有技术相比，本申请提供的方案至少具有如下优势：

1、本申请提供一种安装有触网装置的智能汽车，该智能汽车可以通过触网装置和道路上建立的接触网相连，实现自动充电和沿接触网自动驾驶。

2、本申请提供一种智能网联系统，其与汽车上安装的触网装置相互作用、相互连接，为汽车提供相应的信息支持，该智能网联系统包括网联供电系统和网联信息系统，网联供电系统用以通过触网装置向智能汽车的蓄电池充电，且通过触网装置保持智能汽车的行车轨道；网联信息系统用以实现网联供电系统、触网装置及智能汽车的信息互联，智能网联系统沿道路走向建设在道路中间或道路两边，与智能汽车搭配使用，解决了电动汽车的充电、网联问题。

3、本申请提供的触网装置安装在智能汽车上，并与道路上建设的智能网联系统相连，整体构成一个交通运输系统，车在有智能网联系统设施的公路上行驶时，由智能网联系统提供电能和基础传感信息，使得车被人员驾驶或自动驾驶向前行驶；车在无智能网联系统设施的公路上行驶时，由蓄电池或内燃机等提供动力，可被人员驾驶或由简便遥控驾驶系统提供信息，使得车能够向前行驶，解决了电动车充电、续航及自动驾驶落地应用问题。

4、本申请提供的智能汽车作为一种智能网联汽车，采用了本申请提供的触网装置，能提供其沿接触网自动行驶的传感信息，还能适应电动汽车的摆动和颠簸，本申请中的接触网其结构也不同于电气化铁路及无轨电车的接触网，该结构相对更简单、成本低、易建设易维修，不易产生电火花及电弧放电现象。

5、本申请的智能网联系统中沿接触网架设漏缆，同时建总台控制中心，这样总台就可以和多个电动汽车的电脑终端取得信息交流，在汽车上也可以用wifi，利于汽车的电器化和智能化，从而达到车联网的目的。

6、本申请提供的智能网联系统中沿接触网布设超声波雷达测距系统，根据运行中汽车所在的超声波雷达传感器的编号，不仅可知每个汽车的运行位置；而且在市区内可知各车道内其它汽车运行状况，从而绘制运行状态地图，人们通过该图获知哪里拥堵哪里畅通，促进智慧城市发展。

7、本申请提供的智能网联汽车成本低、重量轻，蓄电池只需现有电动汽车的五分之一，成本和燃油汽车差不多，甚至更低。

8、本申请中的智能网联系统有供电功能，投资相对于充电桩系统，每车或每千瓦投资低50％左右。

9、本申请中的智能网联系统和触网装置的配合，实现了汽车边行驶边充电，一般情况无需特意去停车充电，续驶里程在特定区域内可达无限，无充电忧虑，在离开接触网到其它路上行驶时，蓄电池一般都是满格。

10、通过本申请中的智能网联系统的建设使用，易实现网络智能无人驾驶，且成本低廉。

11、本申请中智能网联汽车在有接触网的道路上行驶时，其过载能力强，加速快、速度高(理想路段可达高铁速度)，更安全。

12、本申请提供的交通运输系统运行费用低，维修费用低，使用寿命长，智能汽车储能装置易和超级电容电池配合使用，蓄电池污染较少。

13、本申请提供的智能网联汽车是对燃油汽车的重大改变，是人类可持续发展的重要保证，其从性价比上超越燃油车，同样价格下，其具有动力强劲、静音、加速快、用电方便、环保节能等优点。

14、本申请提供的智能网联汽车是现有电动汽车的进化，该产品解决了普通消费者对电动汽车价格、安全、充电、续航、使用寿命(残值)等刚性需求，其市场非常广阔，其可以是电动轿车、也可以是电动卡车、电动商务车等等，同时也减少了对锂资源的依赖。

15、本申请提供的智能网联汽车是原智能网联汽车的进化，该产品无需价格昂贵的激光雷达和软件系统，就可实现安全可行的无人驾驶，更拓展了出行便捷性和消费者范围。

综上，本申请提供一种能够克服侧集电缺点的触网装置，将其安装在智能汽车上，并与道路上建设的智能网联系统相连，整体可搭建一个全新的交通运输系统。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，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；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (12)

1.一种触网装置，其特征在于，包括固定座和安装在所述固定座上的伸缩杆；所述固定座上形成与智能汽车适配的连接部，所述固定座上设置有用以连接伸缩杆的连接件；所述伸缩杆包括安装在所述连接件上的扁钢和外罩筒，扁钢的一端连接固定座上的连接件，另一端连接外罩筒；所述外罩筒中设置有旋转装置，以及与所述旋转装置相连的电动推杆，所述电动推杆的自由端设置有天线、绝缘子和触电靴，所述外罩筒的一端设置有卡口，所述卡口上设置有电磁斜舌锁；所述电动推杆被驱动的自所述外罩筒设置有卡口的一端伸出或回缩；所述卡口用以连接外部接触网的零线，所述电磁斜舌锁用以卡接外部接触网的零线；所述触电靴用以连接外部接触网的火线。

2.根据权利要求1所述的触网装置，其特征在于，所述外罩筒为方形柱状筒，所述扁钢和路面平行；所述外罩筒设置有卡口的一端朝向外部接触网；

所述卡口的形状为V形，卡口上开叉的朝向背离所述电动推杆；所述卡口的底部钳设有石墨滑块；

所述触电靴由钢板及夹钳在钢板之间的石墨滑块构成；

所述旋转装置用以带动电动推杆旋转，所述触电靴在所述旋转装置及电动推杆的带动下靠近外部接触网，且与外部接触网的火线相连；

所述外罩筒内还设置有电缆拖链或螺旋电线。

3.根据权利要求1或2所述的触网装置，其特征在于，所述外罩筒设置有卡口的一端设置有超声波雷达测距系统和摄像头，所述超声波雷达测距系统与固定座上的电机信号相连，所述摄像头与智能汽车屏幕数据连接；所述超声波雷达测距系统用以检测智能汽车和外部接触网的距离，并根据设定数据控制固定座上的电机，通过电机控制伸缩杆是否伸出；所述摄像头用以拍摄接触网零线，且将图像信息显示在智能汽车屏幕上。

4.根据权利要求1所述的触网装置，其特征在于，所述固定座上设置有用以驱动所述伸缩杆的伸缩装置，所述伸缩装置包括减速电机、齿轮齿带以及导轨，所述减速电机的输出轴与离合器相连，离合器的输出轴上设置有转向角传感器和转矩传感器，所述转向角传感器和转矩传感器与智能汽车的电控单元信号相连。

5.根据权利要求4所述的触网装置，其特征在于，所述固定座上安装有机械转向装置，所述机械转向装置包括左转销和右转销，所述伸缩杆上设置有突销，当离合器处于合状态时，固定座上的左转销和右转销缩于原位；

当离合器处于离状态，左转销和右转销向前推出，智能汽车和接触网的相对位移偏离超过预设距离时，所述伸缩杆上的突销触动右转销或左转销，通过闸线拉动智能汽车的方向操纵杆动作使得汽车向左回转或向右回转。

6.一种智能汽车，包括底盘及安装在底盘上的车身，车身内设置有屏幕、电控单元及方向盘组件，其特征在于，底盘上安装有权利要求1-5任一项所述的触网装置。

7.根据权利要求6所述的智能汽车，其特征在于，通过所述触网装置与外部接触网相连，所述智能汽车上安装有超声波雷达，所述超声波雷达安装在汽车靠近接触网的侧表面上，或所述超声波雷达安装在固定座靠近接触网的一端；所述超声波雷达能够根据其检测到的汽车与接触网的间距控制汽车转向，使汽车沿接触网行驶。

8.一种智能网联系统，其特征在于，沿道路走向建设在道路中间或道路两边，用以向权利要求1-5任一项所述的触网装置提供连接位；

所述智能网联系统包括网联供电系统和网联信息系统，所述网联供电系统用以通过所述触网装置向智能汽车供电和为蓄电池充电，且通过触网装置保持智能汽车的行车轨道；所述网联信息系统用以实现所述网联供电系统、触网装置及智能汽车的信息互联；

所述网联供电系统包括沿道路走向建设在道路中间或道路两边的接触网，所述接触网包括支柱，以及设置在所述支柱上的接触网火线钢裸导线、火线铝电缆、绝缘子、接触网零线、火线防护罩及顶防护罩，所述接触网火线钢裸导线与所述触网装置的触电靴适配相连；所述接触网火线钢裸导线上安装有绝缘子；所述接触网零线与所述触网装置上的卡口适配相连，所述触网装置上的电磁斜舌锁与接触网零线适配卡接。

9.根据权利要求8所述的智能网联系统，其特征在于，所述网联信息系统包括沿所述接触网设置的光缆，所述光缆上分出光纤，在所述光纤上连接wifi路由器，wifi路由器上的天线接口上连接有沿接触网分布的漏缆；

所述网联信息系统还包括安装在支柱上的超声波雷达测距系统，所述超声波雷达测距系统用以检测车道内有无汽车和其它物体，且将检测到的信号通过wifi传到云端，经云端处理输出的信号再通过wifi传输至智能汽车的电控单元和屏幕上，以及汽车控制器或手机上。

10.根据权利要求9所述的智能网联系统，其特征在于，沿接触网安装有两组所述超声波雷达测距系统，一组超声波雷达测距系统用以检测第一车道内的所有物体的位置，另一组超声波雷达测距系统用以检测第二车道内的所有物体的位置；云端或总台控制中心将自超声波雷达测距系统接收到的信号处理为控制智能汽车转向、加速、减速及刹车的控制信号；

所述网联信息系统还包括设置在没有接触网位置的无线通信系统，所述无线通信系统与总台控制中心及智能汽车的电控单元信息互联；

所述接触网零线采用方钢。

11.一种交通运输系统，其特征在于，包括权利要求8所述的智能网联系统，以及与所述智能网联系统适配的智能汽车，所述智能汽车上安装有所述触网装置；

所述智能汽车能够沿接触网实现无人驾驶，所述触网装置通过伸缩杆与接触网上的火线和零线紧密连接，所述智能网联系统的网联信息系统采集智能汽车侧面和接触网的间距，进而控制智能汽车转向。

12.根据权利要求11所述的交通运输系统，其特征在于，还包括总台控制中心以及与所述总台控制中心信息互联的汽车控制器系统，所述汽车控制器系统用以实现遥控驾驶，所述汽车控制器系统包括多路GSM遥控开关、摄像头、通信网络以及遥控装置，所述遥控装置为手机、电脑、遥控器或语音控制器；

所述多路GSM遥控开关能够通过时间间隔和速度挡位调整智能汽车进行刹车、加油、减速及转向。