一种基于混合铰接系统的虚拟轨道列车的制作方法

1.本实用新型属于虚拟轨道列车技术领域，尤其涉及一种基于混合铰接系统的虚拟轨道列车。


背景技术：

2.目前虚拟轨道列车项目在国内外刚刚起步，其结构是由多辆单体车厢相互铰接形成列车，行驶时每个单体车厢下部均设有主动转向装置，通过环境识别和主动转向控制，实现列车中各单体车厢的行驶轨迹按照预定的路线行驶，因此可以取消轨道的导向限制作用，虚拟轨道列车相对于轻轨和低地板车辆，无需建造轨道，成本上具有较大优势；且虚拟轨道列车编组通常为3辆或4辆编组，长度通常可达30-40m，相比于铰接式公交车其长度更长，载客量更大；为了能在城市或市郊道路行驶，虚拟轨道列车的转向装置与铰接式公交车的转向装置有所区别，其所有车桥均为转向桥，转向时各转向桥中转向轮的转角提前计算，根据计算结果由自动转向机构控制各车辆的转向角度，由于使用了主动转向装置，其转向较为灵活，可以用于城市道路行驶。
3.但是虚拟轨道列车在城市内或市郊行驶时，长度较长，当道路出现纵向高低不平或有连续凹凸坡道时，列车各车厢会出现俯仰现象；但传统的轨道列车的铰接装置只允许相邻车厢之间可以绕铰接装置中心点处的竖直z轴和横向y轴相互略微旋转，适用于转弯半径大和凹凸坡道小的路面；现有的铰接式公交车通常在铰接装置与车厢的连接之间使用硬橡胶套连接，通过橡胶的变形作用适应车身的俯仰角的变化；但是虚拟轨道列车的长度较铰接式公交车的长度更长，因此虚拟轨道列车各个单体车厢的俯仰角度变化较大，铰接式公交车的铰接装置无法使用，传统的轨道列车的铰接装置是车钩式结构，也无法满足这样的使用要求。
4.同时，由于虚拟轨道列车是在城市或市郊行驶，道路中可能会有井盖、石子等局部凹凸物，列车驶过时车身会产生侧滚，现有的公交车铰接装置同样无法满足抗侧滚要求。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够满足抗侧滚要求同时避免俯仰现象的基于混合铰接系统的虚拟轨道列车。
6.为实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：
7.一种基于混合铰接系统的虚拟轨道列车，该虚拟轨道列车包括多节车厢，相邻两个所述车厢之间采用铰接结构连接，所述铰接结构包括单铰接结构和双铰接结构，位于列车两端的车厢采用单铰接结构连接，位于列车中间的任意两个车厢之间采用双铰接结构连接；相邻两个所述车厢之间设有减震器。
8.由此，当虚拟轨道列车向前行驶遇到纵向凹凸不平路面时，各个车厢之间的单铰接结构或双铰接结构相互配合，使列车在纵向竖直平面内的角度均可以根据路况实时变化，实现了虚拟轨道列车在遇到纵向凹凸不平路面行驶时，仍能正常行驶，避免了俯仰现
象。
9.相邻两个车厢之间设置的减震器产生阻尼力对车厢俯仰产生的震动进行减震，当虚拟轨道列车直线行驶，其车厢因路面不平而产生左右倾摆时，减震器对车厢的倾摆进行减震，满足抗侧滚要求，提高了列车的行驶稳定性。
10.进一步，相邻两个所述车厢之间设有两个减震器,所述减震器的一端固定在车厢端部，所述减震器的另一端固定在另一个车厢端部，两个所述减震器在列车纵向竖直平面内呈交叉布置。
11.进一步，所述减震器的两端均通过球铰链固定在所述车厢上。
12.再进一步，所述虚拟轨道列车为四编组虚拟轨道列车，所述四编组虚拟轨道列车包括设置于两端的第一车厢和第四车厢，位于两端车厢之间的第二车厢和第三车厢；
13.所述四编组虚拟轨道列车的车厢下部均设有行驶系统，所述行驶系统包括设置在各车厢下部的转向车桥，及设置在车头和车尾端的转向驱动车桥。
14.再进一步，所述转向车桥的转向装置为电动助力转向装置或液压助力转向装置。
15.更进一步，所述第一车厢与第二车厢之间、第三车厢与第四车厢之间分别通过一个单铰接结构连接；所述第二车厢与第三车厢之间通过一个双铰接结构连接；
16.所述第三车厢与第四车厢之间设置的单铰接结构相对于第一车厢与第二车厢之间设置的单铰接结构对称。
17.更进一步，所述单铰接结构包括固定盘、铰接盘和转盘，所述固定盘固定在车厢端部，所述铰接盘固定在另一个车厢端部，所述固定盘与铰接盘通过所述转盘连接；
18.所述双铰接结构包括两个铰接盘和一个转盘，两个所述铰接盘分别固定在相邻的两个车厢的端部，两个所述铰接盘通过所述转盘连接。
19.此外，所述转盘的下转盘体中央位置通过轴承设置可旋转的中心轴，所述中心轴插入中心孔内且可绕中心孔旋转。
20.此外，所述中心孔的内侧壁上设置扭力传感器，所述扭力传感器内套入所述中心轴上；所述转盘的上转盘体与下转盘体之间设置转角传感器；所述减震器、抗摇头减震器为电子主动控制式双筒液压减震器，扭力传感器、转角传感器的信号传输线分别与单片机的信号输入端通信连接，单片机的信号输出端还与减震器、抗摇头减震器的控制线通信连接。
21.本实用新型具有以下优点：当虚拟轨道列车向前行驶遇到纵向凹凸不平路面时，列车的混合铰接系统及减震器相互配合，在满足抗侧滚要求同时避免俯仰现象，提高了列车的行驶稳定性。
附图说明
22.图1为虚拟轨道列车主视图；
23.图2为隐藏车厢之间折棚后的虚拟轨道列车主视图；
24.图3为图2的俯视图；
25.图4为端部铰接结构爆炸图；
26.图5为端部铰接结构俯视图；
27.图6为固定盘结构主视图；
28.图7为铰接盘结构主视图；
29.图8为单片机连接示意图；
30.图9为第一车厢、第二车厢遇到纵向不平顺路面时第一车厢俯仰示意图；
31.图10为第二车厢、第三车厢遇到纵向不平顺路面时第二车厢前俯、第三车厢后仰示意图。
32.图中标记说明：1、第一车厢；2、第二车厢；3、第三车厢；4、第四车厢；5、单铰接结构；6、双铰接结构；7、铰接结构；8、车厢；9、减震器；10、固定盘；11、梯形平板；12、第一圆孔部；13、三角部；14、抗摇头减震器；15、中心孔；20、铰接盘；21、长方平板；22、销孔；23、销轴；24、第二圆孔部；30、转盘；31、中心轴；41、扭力传感器；42、转角传感器；43、单片机；81、转向车桥；82、驱动车桥。
具体实施方式
33.为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型做进一步详细的描述。
34.如图1、图2和图3所示，本实用新型的一种基于混合铰接系统的虚拟轨道列车包括多节车厢8，相邻两个所述车厢8之间设有两个减震器9，所述抗俯仰侧滚减震,9的一端固定在车厢端部，所述减震器9的另一端固定在另一个车厢端部，所述减震器9的两端均通过球铰链固定在所述车厢8上。两个所述减震器9在列车纵向竖直平面内呈交叉布置。相邻两个所述车厢8之间采用铰接结构7连接，所述铰接结构7包括单铰接结构5和双铰接结构6。
35.如图1所示，所述虚拟轨道列车为四编组虚拟轨道列车，所述四编组虚拟轨道列车包括设置于两端的第一车厢1和第四车厢4，位于两端车厢之间的第二车厢2和第三车厢3。所述四编组虚拟轨道列车的车厢下部均设有行驶系统，所述行驶系统包括设置在各车厢下部的转向车桥81，及设置在车头和车尾端的转向驱动车桥82。所述转向车桥81的转向装置为电动助力转向装置或液压助力转向装置。
36.如图2所示，所述的第一车厢1的后端墙一侧边上部通过球铰链与一个减震器9的活塞杆端头连接，该减震器9在虚拟轨道列车纵向竖直平面内倾斜设置，该减震器9的筒体底部通过球铰链与第二车厢2后端墙同侧边下部连接；所述的第一车厢1的后端墙另一侧边下部通过球铰链与一个减震器9的筒体底部连接，该减震器9在虚拟轨道列车纵向竖直平面内倾斜设置，该减震器9的活塞杆杆端通过球铰链与第二车厢2后端墙另一侧边上部连接；第一车厢1、第二车厢2之间设置的两个减震器9在纵向竖直平面内呈交叉布置，两个减震器9在水平面内分布在虚拟轨道列车的两侧。
37.如图2和图3所示，所述第一车厢1与第二车厢2之间、第三车厢3与第四车厢4之间分别通过一个单铰接结构5连接，使第一车厢1与第二车厢2、第三车厢3与第四车厢4之间允许相互俯仰一定角度；所述第二车厢2与第三车厢3之间通过一个双铰接结构6连接，使第二车厢2与第三车厢3之间允许相互俯仰一定角度；所述第三车厢3与第四车厢4之间设置的单铰接结构5相对于第一车厢1与第二车厢2之间设置的单铰接结构5对称。
38.如图4和图5所示，所述单铰接结构5包括固定盘10、铰接盘20和转盘30，所述固定盘10固定在车厢端部，所述铰接盘20固定在另一个车厢端部，所述固定盘10与铰接盘20通过所述转盘30连接。
39.如图2、图3和图6所示，所述的端部单铰接结构5的固定盘10包括水平放置的梯形
平板11，梯形平板11的两个底边通过螺栓与第二车厢2前部端头的横梁固定连接，梯形平板11的顶边处设置第一圆孔部12，第一圆孔部12周边设置环形排列的螺栓孔，第一圆孔部12靠近梯形平板11中部的边缘处设置三角部13，三角部13的顶点处设置中心孔15，中心孔15与第一圆孔部12同心设置，梯形平板11的两个底边还通过铰链分别与一个水平放置的抗摇头减震器14的筒体底部连接。
40.如图2、图3和图7所示，所述的端部单铰接结构5的铰接盘20包括水平放置的长方平板21，长方平板21的一个短边两端各设置一个销孔22，销孔沿虚拟轨道列车横向方向布置，销孔内穿入销轴23，销轴23的两端各套设一个轴承，轴承安装在第一车厢1后部端头的横梁上设置的轴承座内，长方平板21的中部靠近另一个短边处设置第二圆孔部24，第二圆孔部24的周边设置环形排列的螺栓孔，长方平板21的中部两端通过铰链与抗摇头减震器14的活塞杆杆端连接。
41.所述的固定盘10放置在铰接盘20的下方，使第一圆孔部12与第二圆孔部24同心，第一圆孔部12与第二圆孔部24之间放置转盘30，第一圆孔部12与第二圆孔部24各自周边的螺栓孔分别通过螺栓与转盘30的下转盘体、上转盘体连接，将转盘30安装在在第一圆孔部12与第二圆孔部24之间。
42.所述双铰接结构6包括两个铰接盘20和一个转盘30，两个所述铰接盘20分别固定在相邻的两个车厢的端部，两个所述铰接盘20通过所述转盘30连接。第二车厢2后部端头的横梁、第三车厢3前部端头的横梁分别与一个铰接盘20连接，两个铰接盘20的第二圆孔部24同心设置，与第二车厢2连接的一个铰接盘20位于上方，与第三车厢3连接的一个铰接盘20位于下方，两个铰接盘20之间设置转盘30，使两个铰接盘20可绕第二圆孔部24中心旋转。
43.如图4和图6所示，所述的转盘30的下转盘体中央位置通过轴承设置可旋转的中心轴，中心轴31插入中心孔15内且可绕中心孔15旋转。
44.如图4、图6和图8所示，更好的实施方式是：所述的中心孔15的内侧壁上设置扭力传感器41，扭力传感器41内套入中心轴31；转盘30的上转盘体与下转盘体之间设置转角传感器42；所述的减震器9、抗摇头减震器14为电子主动控制式双筒液压减震器，扭力传感器41、转角传感器42的信号传输线分别与单片机43的信号输入端通信连接，单片机43的信号输出端还与减震器9、抗摇头减震器14的控制线通信连接。所述的单片机43可以是at89c52单片机或stm32单片机，所述的转角传感器42可以是法雷奥公司的zdohmh型转角传感器，或欧姆龙旋转增量编码器cwz5b；所述的扭力传感器41可以是金诺jn-dn2动态扭矩传感器，或隆旅longlv-wtq803f非接触式动态扭矩传感器；所述的减震器9、抗摇头减震器14可以是huidssi公司的主动控制式减震器，或prinzessin电控可变阻力减震器。
45.当虚拟轨道列车正常直线行驶时，抗摇头减震器14及减震器9动作较小，阻尼力大，列车正常直线行驶。
46.如图3、图7和图9所示，当虚拟轨道列车向前行驶遇到纵向凹凸不平路面时，第一车厢1会产生俯仰，这时第一车厢1的前部抬起或下降，此时第一车厢1绕其尾部连接的销轴23的轴线在竖直平面内旋转，第二车厢2仍可以保持平稳行使，同理，第二车厢2与第三车厢3、第三车厢3与第四车厢4之间在纵向竖直平面内的角度均可以根据路况实时变化，实现了虚拟轨道列车在遇到纵向凹凸不平路面行驶时，仍能正常行驶，端部单铰接结构5和中部双铰接结构6受力正常不会损坏；相邻车厢之间设置的减震器9的行程产生变化，并产生阻尼
力对车厢俯仰产生的震动进行减震，提高了列车的行驶稳定性。
47.如图3、图7和图10所示的，当虚拟轨道列车经过一个曲率半径较大的凹凸路面时，可能存在前两节车厢在向下行驶，而后两节车厢在向上行驶的情况，在该情况下时，由于第二车厢2与第三车厢3之间是通过中部双铰接结构6的两个铰接盘20连接，两个铰接盘20均可绕各自连接的车厢旋转，使第二车厢与第三车厢之间具有更大的角度适应能力，提高了虚拟轨道列车对复杂路况的适应性。
48.当虚拟轨道列车直线行驶，其车厢因路面不平而产生左右倾摆时，例如第一车厢1向左侧倾摆，此时第一车厢1后部左侧的减震器9伸长，右侧的减震器9缩短，单片机控制减震器9，增大阻尼力，对第一车厢1的倾摆进行减震，可以有效减小第一车厢1左右倾摆的幅度，同时单片机控制抗摇头减震器14，提供较大阻尼力，保证列车直线运行，提高了列车的行驶稳定性。
49.当虚拟轨道列车正常行驶准备转弯时，车速会降低，此时车厢的左右倾摆对列车不构成安全威胁，则单片机控制减震器9和抗摇头减震器14，减小其阻尼力，使端部单铰接结构5的固定盘10和铰接盘20可在水平面内相互转动，中部双铰接结构6的两个铰接盘20可在水平面内相互转动，虚拟轨道列车的四节车厢顺利转弯，当转弯幅度过大时，为防止相邻车厢的相对转向角度过大，在转盘的上转盘体和下转盘体之间可以设置止挡块，对相邻车厢的转向角进行限制。
50.当虚拟轨道列车转弯完成后，转角传感器42发送的信号显示列车各车厢之间已基本恢复直线行驶，则单片机43控制减震器9和抗摇头减震器14，重新增大其阻尼力。
51.更好的实施方式是：所述的转盘30为jt/t 651-2006标准中所规定的牵引杆挂车转盘或jt 3136.1-1989标准中所规定的全挂车转盘，也可以根据虚拟轨道列车的尺寸重新设计。
52.更好的实施方式是：当虚拟轨道列车直线行驶时，单片机控制抗摇头减震器14，增大其阻尼力，对列车直线行驶时因路面不平产生的摇头现象进行抑制，扭力传感器41实时测量相邻车厢之间因摇头产生的扭力，扭力越大，则单片机控制减震器14的阻尼力越大，对摇头进行精准抑制；当列车转弯时，单片机控制抗摇头减震器14减小其阻尼力，以实现列车顺利转弯。
53.可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。