一种可快速编组运行的多轴转向低地板智能列车的制作方法

本发明涉及一种低地板智能列车，特别是一种多轴转向低地板智能列车，具有灵活编组、大运量、高机动性的特点，属于城市公共交通技术领域。

背景技术

城市公共交通领域中公路交通最常见的是公交客车。公交客车单车成本低，行驶线路灵活。车辆长度固定，采用的车辆长度多在8米到18米之间，其中超过12米的公交客车采用单铰接系统，转弯时所需要的通道宽度增加，占用路面资源增加，司机驾驶难度较大。其载客人数从几十人到一百多人，在客流高峰时，必须增加车辆数量和发车密度。增加车辆必然会增加司机和维保人员，变相增加成本，且发车密度不可能无限大，其最大载客量目前只能满足中等客流需求。

城市公共交通中的轨道交通最常见有地铁、有轨电车、轻轨、单轨电车等。车辆可根据客流量灵活编组，具有运量大、舒适性好的优点，但需要建设专用轨道系统及配套设施，车辆只能在固定轨道线路上运行，其设计建设周期较长，建设成本高，维保费用高。

目前，现有的公交客车还不具备快速编组运行能力，现有的轨道列车也不能脱离轨道运行，还没有出现同时具有灵活编组、大运量、高机动性的智能列车。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种可快速编组运行的多轴转向低地板智能列车，具有灵活编组、大运量、高机动性的特点。

本发明采用的技术方案是这样的：

一种可快速编组运行的多轴转向低地板智能列车，包括前车模块、尾车模块以及连接二者的铰接系统，所述铰接系统包括具有限制三个自由度的限位保护装置以及人员通过的贯通道装置，所述前车模块上还装有对车上各种电气设备进行统一控制的整车控制器，所述前车模块前部设有前编组机构，所述尾车模块后部设有后编组机构，前编组机构和后编组机构为配套连接形式。

本发明的有益效果为：

1、采用快速编组连接机构，即前编组机构和后编组机构，采用模块化设计，整车重量轻，路面适应性好；

2、车辆可快速编组成列车运行，编组后列车只需要一个司机驾驶，增加运量不需要新增驾驶员，节约运营成本；

3、载客人数可由一百多人到几百人，具有大运量能力；在客流低峰时，智能列车作为单铰接客车运行，提高使用效率，提升运营经济性；在客流高峰时，智能列车可快速编组成多模块智能列车运行，提高运能，而且不需要增加司机和缩短发车间隔，提升运营经济性。

作为优选，所述前车模块包括第一车轴和第二车轴，所述尾车模块包括第三车轴，第三车轴上安装驱动系统，所述第一车轴、第二车轴、第三车轴上均安装有助力转向装置。进一步优选，所述第一车轴采用空气弹簧悬挂转向桥，其上安装线控电动助力转向装置，所述第二车轴采用空气弹簧悬挂转向桥，其上安装线控电液助力转向装置，所述第三车轴采用空气弹簧偏置门式驱动桥，其上安装线控电液助力转向装置。在本优选方案中，全部6个车轴都具备线控转向功能，可通过专用控制策略分析和控制车辆转向轨迹，控制每个车轴转向角度符合转向轨迹要求，列车运行灵活，转弯半径和通道宽度小，确保列车运行平稳，转弯性能好。第一车轴上的助力转向装置提供方向盘系统转向助力，在智能辅助驾驶工况下，还可提供自动转向功能，代替司机转动方向盘，控制车辆横向轨迹。第二车轴上的助力转向装置通过液压系统提供转向动力，由转向控制器完成车轴转向动作控制，通过控制策略分析和控制车轴转向，使其在转向时第二车轴车轮轨迹和第一车轴车轮的转向圆心重叠一致。第三车轴上的助力转向装置通过液压系统提供转向动力，由转向控制器完成车轴转向控制，通过控制策略分析和控制车辆车轴转向，使其在转向时第三车轴车轮轨迹和第一车轴车轮的轨迹一致。

进一步优选，所述驱动系统具有能量回馈单元以及储存回收电能的储能系统，所述储能系统安装在前车模块和/或尾车模块上。这里的驱动系统特指电机，具体可以是永磁同步电机或交流异步电机，电机通过传动轴和第三车轴相连，动力利用效率高。所述储能系统，具体可以为锂离子电池、超级电容电池或燃料电池，储能系统采用分布式布置，可以优化车辆重心和载荷分布，提高车辆可靠性和安全性，从而解决大型客车加速能力不足和最大爬坡度不够的问题。

进一步优选，三根车轴以及铰接系统上均设有实时检测车轮转向角度的角度传感器，角度传感器采集的车辆姿态信号传输到助力转向装置和整车控制器，通过控制策略分析和决策，控制车辆车轴转向和速度，从而更好地进行限位保护，提高铰接系统的寿命，同时提升车辆转向稳定性。

作为优选，所述前编组机构和后编组机构均包括依次连接的多自由度机构、伸缩装置以及编组连接头，所述多自由度机构与前车模块或尾车模块连接，所述编组连接头上安装锁闭机构，在进行编组时，前编组机构与后编组机构之间通过编组连接头实现连接并通过锁闭机构锁定。伸缩装置和锁闭机构均由编组连接控制器控制。

作为优选，所述前编组机构和后编组机构还包括电连接装置，所述电连接装置配套安装在编组连接头上，在编组连接头实现连接同时自动连接上电连接装置，实现前后车电气硬线连接和数据通讯连接。

作为优选，还包括安装在前车模块或尾车模块上的编组控制系统，用于保障列车编组快速、顺利、可靠地进行。所述编组控制系统包括编组连接传感器、编组连接控制器和编组连接动力装置，所述编组连接传感器用于检测伸缩装置是否伸缩到位以及锁闭机构是否锁闭到位，所述编组连接控制器控制伸缩装置以及锁闭机构的动作，所述编组连接动力装置为伸缩装置、锁闭机构的动作提供动力。

作为优选，还包括安装在前车模块或尾车模块上的智能控制系统，所述智能控制系统包括环境感知系统、智能控制器以及安装在三根车轴上的所述助力转向装置，所述环境感知系统采集道路环境中的各种信号以感知道路环境状况，所述智能控制器根据环境感知系统采集到的信号判断列车当前姿势和道路的关系并向三根车轴上的助力转向装置输出执行信号。采用智能控制系统，可以实时检测车辆周边环境，辅助控制车辆运行轨迹和速度，降低司机劳动强度，提高安全性。

作为优选，所述环境感知系统采用光学传感器、激光雷达传感器、惯导传感器、电磁传感器、超声波传感器、视觉传感器或卫星定位器中的一种或多种进行组合。

作为优选，所述前车模块和尾车模块均为低地板结构，即车内地板距地面高度小于等于350mm，方便乘客出入和车内移动，尤其是老弱病残孕的乘客，同时采用低地板结构整车的重心降低，行驶过程更平稳。

作为优选，所述前车模块和尾车模块上还设有电动冷暖变频空调，通过对车内温度分区控制，在满足乘坐舒适性前提下，降低能耗。

作为优选，所述前车模块和尾车模块上左右侧都固设有电动塞拉门，可灵活控制开门数量，缩短开关门时间，实现乘客快速上下。

作为优选，所述的前车模块和尾车模块的骨架断面采用龙门框式闭环结构，具体可采用碳钢、不锈钢或铝合金材质。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是利用本发明编组运行的实施例1示意图。

图中标记：1为前车模块，2为铰接系统，3为尾车模块，4为第一车轴，5为第二车轴，6为第三车轴，7为前编组机构，8为后编组机构，9为线控电液助力转向装置，10为线控电动助力转向装置，11为智能控制系统，12为环境感知系统，13为车门，14为驱动系统，15为编组控制系统，16为电动冷暖变频空调，17为储能系统，18为整车控制器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

实施例1：

如图1-3所示，一种可快速编组运行的多轴转向低地板智能列车，包括前车模块1、尾车模块3以及连接二者的铰接系统2，所述铰接系统2包括具有限制三个自由度的限位保护装置以及人员通过的贯通道装置，所述前车模块1上还装有对车上各种电气设备进行统一控制的整车控制器18，所述前车模块1前部设有前编组机构7，所述尾车模块3后部设有后编组机构8，前编组机构7和后编组机构8为配套连接形式。

所述前车模块1包括第一车轴4和第二车轴5，所述尾车模块3包括第三车轴6，第三车轴6上安装驱动系统14，所述第一车轴4、第二车轴5、第三车轴6上均安装有助力转向装置。所述第一车轴4采用空气弹簧悬挂转向桥，其上安装线控电动助力转向装置10，所述第二车轴5采用空气弹簧悬挂转向桥，其上安装线控电液助力转向装置9，所述第三车轴6采用空气弹簧偏置门式驱动桥，其上安装线控电液助力转向装置9。

所述驱动系统14具有能量回馈单元以及储存回收电能的储能系统17，所述储能系统17安装在前车模块1和/或尾车模块3上。

三根车轴以及铰接系统2上均设有实时检测车轮转向角度的角度传感器，角度传感器采集的信号传输到助力转向装置和整车控制系统18。

所述前编组机构7和后编组机构8均包括依次连接的多自由度机构、伸缩装置以及编组连接头，所述多自由度机构与前车模块1或尾车模块3连接，所述编组连接头上安装锁闭机构，在进行编组时，前编组机构7与后编组机构8之间通过编组连接头实现连接并通过锁闭机构锁定。

还包括电连接装置，所述电连接装置配套安装在编组连接头上，在编组连接头实现连接同时自动连接上电连接装置，实现前后车电气硬线连接和数据通讯连接。

还包括安装在前车模块1或尾车模块3上的编组控制系统15，所述编组控制系统15包括编组连接传感器、编组连接控制器和编组连接动力装置，所述编组连接传感器用于检测伸缩装置是否伸缩到位以及锁闭机构是否锁闭到位，所述编组连接控制器控制伸缩装置以及锁闭机构的动作，所述编组连接动力装置为伸缩装置、锁闭机构的动作提供动力。

还包括安装在前车模块1或尾车模块3上的智能控制系统11，所述智能控制系统11包括环境感知系统12、智能控制器以及安装在三根车轴上的所述助力转向装置，所述环境感知系统12采集道路环境中的各种信号以感知道路环境状况，所述智能控制器根据环境感知系统12采集到的信号判断列车当前姿势和道路的关系并向三根车轴上的助力转向装置输出执行信号。

所述环境感知系统12采用光学传感器、激光雷达传感器、惯导传感器、电磁传感器、超声波传感器、视觉传感器或卫星定位器中的一种或多种进行组合。

所述前车模块1和尾车模块3均为低地板结构，即车内地板距地面高度小于等于350mm，所述的前车模块1和尾车模块3上还设有电动冷暖变频空调16。

实施例2：

一种可快速编组运行的多轴转向低地板智能列车，包括前车模块1、尾车模块3以及连接二者的铰接系统2，所述铰接系统2包括具有限制三个自由度的限位保护装置以及人员通过的贯通道装置，所述前车模块1上还装有对车上各种电气设备进行统一控制的整车控制器18，所述前车模块1前部设有前编组机构7，所述尾车模块3后部设有后编组机构8，前编组机构7和后编组机构8为配套连接形式。

所述前编组机构7和后编组机构8均包括依次连接的多自由度机构、伸缩装置以及编组连接头，所述多自由度机构与前车模块1或尾车模块3连接，所述编组连接头上安装锁闭机构，在进行编组时，前编组机构7与后编组机构8之间通过编组连接头实现连接并通过锁闭机构锁定。

还包括电连接装置，所述电连接装置配套安装在编组连接头上，在编组连接头实现连接连接同时自动连接上电连接装置，实现前后车电气硬线连接和数据通讯连接。

还包括安装在前车模块1或尾车模块3上的编组控制系统15，所述编组控制系统15包括编组连接传感器、编组连接控制器和编组连接动力装置，所述编组连接传感器用于检测伸缩装置是否伸缩到位以及锁闭机构是否锁闭到位，所述编组连接控制器控制伸缩装置以及锁闭机构的动作，所述编组连接动力装置为伸缩装置、锁闭机构的动作提供动力。

还包括安装在前车模块1或尾车模块3上的智能控制系统11，所述智能控制系统11包括环境感知系统12、智能控制器以及安装在三根车轴上的所述助力转向装置，所述环境感知系统12采集道路环境中的各种信号以感知道路环境状况，所述智能控制器根据环境感知系统12采集到的信号判断列车当前姿势和道路的关系并向三根车轴上的助力转向装置输出执行信号。

所述环境感知系统12采用光学传感器、激光雷达传感器、惯导传感器、电磁传感器、超声波传感器、视觉传感器或卫星定位器中的一种或多种进行组合。

所述前车模块1和尾车模块3均为低地板结构，即车内地板距地面高度小于等于350mm，所述的前车模块1和尾车模块3上还设有电动冷暖空调16。

相比之下，实施例2比实施例1少了转弯方面的控制结构，能够实现快速编组运行，但只适合直线运行或者转弯半径很大的情况下运行，在路况复杂、转弯较多且场地狭小的地方则会受到很大限制。而且实施例2比实施例1少了储能系统，在能耗方面也会适当多一些。