一种小型空轨车辆制动装置的制作方法

本实用新型涉及一种小型空轨车辆制动装置。

背景技术：

空轨车辆是适用于中小城市的交通工具，其轨道在列车上方，由钢铁或水泥立柱支撑在空中。现有的空轨车辆的动力装置为电动机。其制动装置，几乎都采用气压机械制动结合再生发电的电气制动。其中，气压机械制动通过两个气缸传递并放大制动力，存在气缸体积大，结构复杂、加工要求高，制动噪音大的问题；而再生发电的电气制动，制动产生的发电功率有限，制动效果有待提高；尤其是电池的剩余电量充足时，发电电流无法充入电池，车体的惯性动能无法转变为电能，导致其制动效果差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种小型空轨车辆制动装置，该制动装置占用空间小，制动噪音低，制动效果好，结构简单、加工要求低，制造成本低，且制动装置的使用寿命长、可靠性强。

本实用新型实现其实用新型的目的所采用的技术方案是，一种小型空轨车辆制动装置，包括固定于转向架左前、右前、左后、右后的走行轮，走行轮置于轨道梁中的轨道上，车体悬挂于转向架的下方，每个走行轮上安装的制动盘，转向架上安装的与制动盘配合的制动夹钳，其特征在于：

所述的走行轮为轮毂电机外箍轮胎构成，轮毂电机的定子上安装有霍尔传感器，所述的霍尔传感器与车体上的电机控制器的信号输入端相连；轮毂电机的输入端与电机控制器的输出端相连；车体上的锂电池的输出端与电机控制器的输入端相连；制动电阻与继电器串接后与锂电池并联；锂电池上安装有电池电压传感器，电池电压传感器的输出端、继电器的控制端均与车体上的中心控制器相连；中心控制器的输出端与电机控制器的输入端相连；所述的转向架上还安装有电动缸，电动缸的控制端与中心控制器相连；

所述的转向架上还安装有液压缸，且液压缸的推杆与电动缸的输出杆相连；所述的液压缸的输出油口通过油管与制动夹钳的进油口相连。

本实用新型的工作过程和原理是：

低强度制动的工作过程和原理是：

A1、中心控制器接收电池电压传感器测出的电压，如电池电压传感器测出的电压对应的电池剩余电量低于95％，进行A2步的操作；否则，进行A3步的操作；

A2、中心控制器发出低强度制动信号给电机控制器，电机控制器进入低强度制动模式：电机控制器结合霍尔传感器检测出的轮毂电机的转子相对于定子的位置，控制电机控制器的输出端、输入端的通断时刻，实现对轮毂电机转子位置的反馈控制；使得左前、右前的轮毂电机断开、处于停机状态；左后、右后的轮毂电机的工作状态由电动状态转变为发电状态，左后、右后的轮毂电机发出的电流，经由电机控制器流入锂电池，对锂电池进行充电；进而将空轨车辆的动能通过轮毂电机转化为锂电池的电能，轮毂电机减速直至停止转动，实现小型空轨车辆的低强度再生式电气制动；

A3、中心控制器向继电器的控制端发出控制信号，使继电器连通；同时中心控制器发出低强度制动控制信号给电机控制器，电机控制器进入低强度制动模式：电机控制器结合霍尔传感器检测出的轮毂电机的转子相对于定子的位置，控制电机控制器的输出端、输入端的通断时刻，实现对轮毂电机转子位置的反馈控制；使得左前、右前的轮毂电机断开、处于停机状态；左后、右后的轮毂电机的工作状态由电动状态转变为发电状态，轮毂电机发出的电流，经由电机控制器及继电器流过制动电阻；进而将空轨车辆的动能通过轮毂电机、制动电阻转化为热能，轮毂电机减速直至停止转动，实现小型空轨车辆的低强度电阻式电气制动。

中强度制动的工作过程和原理是：

B1、中心控制器接收电池电压传感器测出的电压，如电池电压传感器测出的电压对应的电池剩余电量低于95％，进行B2步的操作；否则，进行B3步的操作；

B2、中心控制器发出中强度制动信号给电机控制器，使电机控制器进入中强度制动模式：电机控制器结合霍尔传感器检测出的轮毂电机的转子相对于定子的位置，控制电机控制器的输出端、输入端的通断时刻，实现对轮毂电机转子位置的反馈控制；使得所有的轮毂电机的工作状态均由电动状态转变为发电状态，轮毂电机发出的电流，经由电机控制器流入锂电池，对锂电池进行充电；进而将空轨车辆的动能通过轮毂电机转化为锂电池的电能，轮毂电机快速减速直至停止转动，实现小型空轨车辆的中强度再生式电气制动；

B3、中心控制器向继电器的控制端发出控制信号，使继电器连通；同时中心控制器发出中强度制动控制信号使电机控制器进入中强度制动模式：电机控制器结合霍尔传感器检测出的轮毂电机的转子相对于定子的位置，控制电机控制器的输出端、输入端的通断时刻，实现对轮毂电机转子位置的反馈控制；使得所有的轮毂电机的工作状态均由电动状态转变为发电状态，轮毂电机发出的电流，经由电机控制器、继电器流过制动电阻；进而将车体的动能通过轮毂电机、制动电阻转化为热能，轮毂电机快速减速直至停止转动，实现小型空轨车辆的中强度电阻式电气制动。

高强度制动的工作过程和原理是：

C1、中心控制器向继电器的控制端发出控制信号，使继电器连通；

中心控制器同时发出高强度制动信号给电机控制器和电动缸；电机控制器进行C2步的操作；同时，电动缸进行C3步的操作；

C2、电机控制器进入中强度制动模式：电机控制器结合霍尔传感器检测出的轮毂电机的转子相对于定子的位置，控制电机控制器的输出端、输入端的通断时刻，实现对轮毂电机转子位置的反馈控制；使得所有的轮毂电机的工作状态均由电动状态转变为发电状态；轮毂电机发出的电流，经由电机控制器流入锂电池，同时再通过继电器流过制动电阻；进而将空轨车辆的动能，转化为锂电池的电能，同时通过制动电阻转化为热能；轮毂电机迅速减速直至停止转动，实现小型空轨车辆的中强度再生及电阻式电气制动；

C3、电动缸的输出杆推动液压缸的推杆；液压缸的液压油受到挤压、压力放大，放大的压力通过进油管驱动所有的制动夹钳、产生强烈的夹紧动作，使所有的的制动盘夹紧走行轮；实现小型空轨车辆的机械摩擦制动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、将两个气缸传递并放大制动力的气压机械制动，改为电动缸+液压缸的电-液机械制动，其体积大幅减小、结构简单、在减少占用空间的同时，降低了加工要求和制造成本；且其制动噪音小。

二、低强度制动时，两个后轮的轮毂电机由电动状态转为发电状态，进行两轮的低强度电气再生制动，在满足低强度制动要求的同时将能量返还给锂电池，提高了能量的利用率；而当锂电池剩余电量充足(＞95％)、无法充入电量时，轮毂电机发出的电能则通过制动电阻消耗为热能、进行低强度电阻式电气制动；保证了在锂电池无法充电时，仍能实现有效的低强度制动。

中强度制动时，四个行走轮的轮毂电机转为发电状态，进行四轮的中强度电气再生制动，在满足中强度制动要求的同时将能量返还给锂电池，提高了能量的利用率；而当锂电池剩余电量充足、无法充入电量时，四个轮毂电机发出的电能均通过制动电阻消耗为热能、完成中强度电阻式电气制动；保证了在锂电池无法充电时，仍能实现有效的中强度制动。

高强度制动时，则进行四个轮毂电机的电阻式电气制动，如锂电池能充入电量，则同时进行四个轮毂电机的电气再生制动；由电动缸、液压缸、制动夹钳、制动盘构成的机械摩擦制动机构，也同时进行小型空轨车辆的机械摩擦制动。电阻式电气制动与机械摩擦制动及电气再生制动的同时动作，能够满足高强度(紧急)制动的要求，保证了小型空轨车辆的运行安全。

总之，本实用新型的制动策略多样化，在锂电池能够充入电量时，使用电气再生制动，在满足制动要求的同时，能量被锂电池回收，节能效果好，提高了小型空轨车辆的续航能力；在锂电池不能够充入电量时，则使用电阻式电气制动，保证了制动能够满足要求，制动效果好。中、低强度制动时分别采用四轮、两轮电气再生或电阻式电气制动，而不采用机械摩擦制动；既能满足制动要求，又减少了机械摩擦制动的摩擦磨损，提高了制动系统的使用寿命和可靠性。在高强度(紧急)制动时，四轮电阻式电气制动和机械摩擦制动及电气再生制动同时进行，能够满足高强度(紧急)制动的要求，保证小型空轨车辆的运行安全。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

附图说明

图1是本实用新型实施例的主视结构示意图。

图2是本实用新型实施例的侧视结构示意图。

图3是本实用新型实施例的电气结构示意图。

图4是本实用新型实施例的液路结构示意图。

具体实施方式

实施例

图1-4示出，本实用新型的一种具体实施方式是，一种小型空轨车辆制动装置，包括固定于转向架3左前、右前、左后、右后的走行轮2，走行轮2置于轨道梁1中的轨道上，车体4悬挂于转向架3的下方，每个走行轮2上安装的制动盘8a，转向架3上安装的与制动盘8a配合的制动夹钳8b，其特征在于：

所述的走行轮2为轮毂电机2a外箍轮胎2b构成，轮毂电机2a的定子上安装有霍尔传感器2c，所述的霍尔传感器2c与车体4上的电机控制器5的信号输入端相连；轮毂电机2a的输入端与电机控制器5的输出端相连；车体4上的锂电池6的输出端与电机控制器5的输入端相连；制动电阻7与继电器9串接后与锂电池6并联；锂电池6上安装有电池电压传感器6a，电池电压传感器6a的输出端、继电器9的控制端9a均与车体4上的中心控制器10相连；中心控制器10的输出端与电机控制器5的输入端相连；所述的转向架3上还安装有电动缸11，电动缸11的控制端与中心控制器10相连；

所述的转向架3上还安装有液压缸12，且液压缸12的推杆与电动缸11的输出杆相连；所述的液压缸12的输出油口通过油管与制动夹钳8b的进油口相连。

使用本例的小型空轨车辆制动装置对小型空轨车辆进行低强度制动的方法，其作法是：

A1、中心控制器10接收电池电压传感器6a测出的电压，如电池电压传感器6a测出的电压对应的电池剩余电量低于95％，进行A2步的操作；否则，进行A3步的操作；

A2、中心控制器10发出低强度制动信号给电机控制器5，电机控制器5进入低强度制动模式：电机控制器5结合霍尔传感器2c检测出的轮毂电机2a的转子相对于定子的位置，控制电机控制器5的输出端、输入端的通断时刻，实现对轮毂电机2a转子位置的反馈控制；使得左前、右前的轮毂电机2a断开、处于停机状态；左后、右后的轮毂电机2a的工作状态由电动状态转变为发电状态，左后、右后的轮毂电机2a发出的电流，经由电机控制器5流入锂电池6，对锂电池6进行充电；进而将空轨车辆的动能通过轮毂电机2a转化为锂电池6的电能，轮毂电机2a减速直至停止转动，实现小型空轨车辆的低强度再生式电气制动；

A3、中心控制器10向继电器9的控制端9a发出控制信号，使继电器9连通；同时中心控制器10发出低强度制动控制信号给电机控制器5，电机控制器5进入低强度制动模式：电机控制器5结合霍尔传感器2c检测出的轮毂电机2a的转子相对于定子的位置，控制电机控制器5的输出端、输入端的通断时刻，实现对轮毂电机2a转子位置的反馈控制；使得左前、右前的轮毂电机2a断开、处于停机状态；左后、右后的轮毂电机2a的工作状态由电动状态转变为发电状态，轮毂电机2a发出的电流，经由电机控制器5及继电器9流过制动电阻7；进而将空轨车辆的动能通过轮毂电机2a、制动电阻7转化为热能，轮毂电机2a减速直至停止转动，实现小型空轨车辆的低强度电阻式电气制动。

使用本例的小型空轨车辆制动装置对小型空轨车辆进行中强度制动的方法，其作法是：

B1、中心控制器10接收电池电压传感器6a测出的电压，如电池电压传感器6a测出的电压对应的电池剩余电量低于95％，进行B2步的操作；否则，进行B3步的操作；

B2、中心控制器10发出中强度制动信号给电机控制器5，使电机控制器5进入中强度制动模式：电机控制器5结合霍尔传感器2c检测出的轮毂电机2a的转子相对于定子的位置，控制电机控制器5的输出端、输入端的通断时刻，实现对轮毂电机2a转子位置的反馈控制；使得所有的轮毂电机2a的工作状态均由电动状态转变为发电状态，轮毂电机2a发出的电流，经由电机控制器5流入锂电池6，对锂电池6进行充电；进而将空轨车辆的动能通过轮毂电机2a转化为锂电池6的电能，轮毂电机2a快速减速直至停止转动，实现小型空轨车辆的中强度再生式电气制动；

B3、中心控制器10向继电器9的控制端9a发出控制信号，使继电器9连通；同时中心控制器10发出中强度制动控制信号使电机控制器5进入中强度制动模式：电机控制器5结合霍尔传感器2c检测出的轮毂电机2a的转子相对于定子的位置，控制电机控制器5的输出端、输入端的通断时刻，实现对轮毂电机2a转子位置的反馈控制；使得所有的轮毂电机2a的工作状态均由电动状态转变为发电状态，轮毂电机2a发出的电流，经由电机控制器5、继电器9a流过制动电阻7；进而将车体4的动能通过轮毂电机2a、制动电阻7转化为热能，轮毂电机2a快速减速直至停止转动，实现小型空轨车辆的中强度电阻式电气制动。

使用本例的小型空轨车辆制动装置对小型空轨车辆进行高强度制动的方法，其作法是：

C1、中心控制器10向继电器9的控制端9a发出控制信号，使继电器9连通；

中心控制器10同时发出高强度制动信号给电机控制器5和电动缸11；电机控制器5进行C2步的操作；同时，电动缸11进行C3步的操作；

C2、电机控制器进入中强度制动模式：电机控制器5结合霍尔传感器2c检测出的轮毂电机2a的转子相对于定子的位置，控制电机控制器5的输出端、输入端的通断时刻，实现对轮毂电机2a转子位置的反馈控制；使得所有的轮毂电机2a的工作状态均由电动状态转变为发电状态；轮毂电机2a发出的电流，经由电机控制器5流入锂电池6，同时再通过继电器9a流过制动电阻7；进而将空轨车辆的动能，转化为锂电池6的电能，同时通过6制动电阻7转化为热能；轮毂电机2a迅速减速直至停止转动，实现小型空轨车辆的中强度再生及电阻式电气制动；

C3、电动缸11的输出杆推动液压缸12的推杆；液压缸12的液压油受到挤压、压力放大，放大的压力通过进油管驱动所有的制动夹钳8b、产生强烈的夹紧动作，使所有的的制动盘8a夹紧走行轮2；实现小型空轨车辆的机械摩擦制动。