《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》是中車株洲電力機車研究所有限公司於2015年11月20日申請的專利，該專利申請號為201510803956X，公布號為CN105235758A，公布日為2016年1月13日，發明人是馮江華、尚敬、許峻峰、張陳林、肖磊、楊勇、丁傑、彭京、朱田、胡昌發、曾雲峰、劉小聰、蔣小晴、蔣志東。
《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》包括：標準車頭，包括為一具有兩軸支撐的車輛結構，其中標準車頭的第一軸具備線控轉向功能，第二軸為線控轉向機構；所述標準車頭在後部預留有與鉸接機構連線的標準接口；鉸接機構，為一具有上下方向旋轉和左右方向旋轉二自由度的連結機構；所述鉸接機構的兩端均有標準接口，用於與標準車頭、標準動力車廂、標準拖車車廂之間的連線；標準動力車廂，為具有一軸支撐的車輛結構；標準拖車車廂，包括為一具有兩軸支撐的車輛結構；所述標準拖車車廂的拖車第一軸和拖車第二軸均具備線控轉向功能。該發明具有多軸轉向、動力分散、模組化設計等優點。
2021年6月24日，《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》獲得第二十二屆中國專利銀獎。
（概述圖為《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車
- 公布號：CN105235758A
- 申請人：中車株洲電力機車研究所有限公司
- 發明人：馮江華、尚敬、許峻峰、張陳林、肖磊、楊勇、丁傑、彭京、朱田、胡昌發、曾雲峰、劉小聰、蔣小晴、蔣志東
- 申請號：201510803956X
- 申請日：2015年11月20日
- 公布日：2016年1月13日
- 地址：湖南省株洲市石峰區時代路169號
- 代理機構：湖南兆弘專利事務所
- 代理人：周長清
- Int. Cl.：B62D47/02(2006.01)I; B60D5/00(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,專利榮譽,
專利背景
城市軌道交通是指具有連續導向能力的專線公共運輸系統，其特點表現為擁有特定軌道，車輛沿軌道運行。常見的城市軌道交通有捷運、輕軌、有軌電車等。其中，捷運、輕軌大都建造於地下或者高架橋上，通過使用閉塞模式實現其在軌道專線中自由運行，它們雖然運輸力強大，但前期基礎設施及車輛購置成本較大，使得其在中小城市不能廣泛套用。有軌電車則需要專門的電力系統和軌道配合設計，無論是設計建設成本或者維護成本相對較大、且易受制於運行環境。
除了上述軌道交通之外，其它的公共運輸系統常見的有傳統公車、鉸接式汽車列車。傳統公車成本低、行駛靈活，當前方有障礙物時，能夠很方便的躲開障礙物繼續行駛，當車輛發生故障時，可以靠邊，不會影響其他車輛行駛。但傳統公車運力少，通常會通過鉸接多節車廂來組成汽車列車增加運力。在中小城市中發展汽車列車替代傳統的公車，在保證汽車列車通過性和轉向性能等安全因素條件下，其不僅能夠提高運輸能力而且能降低運輸成本30%左右。鉸接式汽車列車客車雖然載客能力大，但是它和單體客車相比，最大的差別是因車身長度加長帶來的道路通過性的變化，具體表現為轉彎半徑增加，轉彎所占車道面積增大，易與旁邊的道路交通其它元素髮生干涉，從而不能順利通過，甚至惡化交通運行環境，無法快速、高效地實現公交運輸。
發明內容
專利目的
《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》要解決的技術問題就在於：針對相關技術存在的技術問題，該發明提供一種具有多軸轉向、動力分散、模組化設計的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車。
技術方案
為達到專利目的，《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》採用以下技術方案：
一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其包括：標準車頭，包括為一具有兩軸支撐的車輛結構，其中標準車頭的第一軸具備線控轉向功能，第二軸為線控轉向機構；所述標準車頭在後部預留有與鉸接機構連線的標準接口；鉸接機構，為一具有上下方向旋轉和左右方向旋轉二自由度的連結機構；所述鉸接機構的兩端均有標準接口，用於與標準車頭、標準動力車廂、標準拖車車廂之間的連線；標準動力車廂，為具有一軸支撐的車輛結構；標準拖車車廂，包括為一具有兩軸支撐的車輛結構；所述標準拖車車廂的拖車第一軸和拖車第二軸均具備線控轉向功能。
作為該發明的進一步改進：所述鉸接機構具有一柔性通道結構。
作為該發明的進一步改進：所述鉸接機構具有角度感測器，用於實時反饋當前鉸接機構在兩方向的旋轉角度；當判斷當前鉸接機構姿態異常時，進行報警並自動採取預設的安全策略。
作為該發明的進一步改進：所述鉸接機構上具有緩衝裝置，用以在車輛加速和減速時保證其連線的兩車體間距不至於發生過大的變化。
作為該發明的進一步改進：所有車廂均為全通低地板。
作為該發明的進一步改進：所述線控轉向功能由線控轉向執行機構來完成，所述線控轉向執行機構採用電控轉向液壓助力機構。
作為該發明的進一步改進：所述標準動力車廂用來提供整車驅動力，所述標準動力車廂為一個以上。
作為該發明的進一步改進：所述列車的能源系統為採用直接外接架空線方式，或採用連續的地面無線的電能傳輸方式，或採用高性能儲能電池和超級電容用於電力存儲與能量供給方式，或採用混合動力系統來提供能量供給。
作為該發明的進一步改進：所述列車還具有制動能量回饋部件，在制動時能反拖電機使其進行電制動，並將其所產生的電能儲能至車輛儲能系統。
作為該發明的進一步改進：所述標準動力車廂具有被動轉向功能，所述標準動力車廂的車輪運行軌跡與標準車頭的車輪行進在同心圓上，所述標準動力車廂的車橋布置在車輛中間位置。
作為該發明的進一步改進：所述列車還具有車尾部。
作為該發明的進一步改進：所述車尾部的結構與標準車頭一致，以保證雙向操作行駛。
改善效果
《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》的優點在於：
1、該發明的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，為具有多軸轉向、動力分散、模組化設計、全通低地板功能的載客汽車列車平台，其獨立的汽車列車單元設計使其能夠根據運力需求適當調整車身結構，可通過增減獨立車輛單元實現；在車頭、拖車車廂的各軸上都採用獨立的轉向執行機構，能夠有效改善車身較長汽車或多軸式汽車列車轉向性能，動力車廂布置採用一個不帶轉向的驅動橋，單邊雙胎布置，增加了車輛的動力性能、載重性能。
2、該發明的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，從整車運營角度來看，長車身能大幅提供腳踏車載客人數，提高運營效率；採用動力分散布置方式，可靈活加減動力，並在承載能力好。通用化平台設計有助於整車設計和製造周期的縮短，同時當運營客戶實際使用需求發生變化時，可根據自身實際使用使用需要進行快速改制，而無需採購新的車輛，大幅減少客戶在實際使用時的運營成本。
3、該發明的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，標準車頭兼具電控主動轉向和人工機械轉向兩種功能，則能在充分利用自動化控制的基礎上提高特殊條件下的安全可靠性，同時考慮雙向行駛時，標準車頭也可作為車尾使用。
附圖說明
《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》圖1
圖1是《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》的主視結構示意圖。
《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》圖2
圖2是《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》中各組成部分的俯視布置示意圖。
圖例說明：1、標準車頭；2、鉸接機構；3、標準動力車廂；4、標準拖車車廂；5、車頭第一軸；6、車頭第二軸；7、動力車車軸；8、拖車第一軸；9、拖車第二軸。
技術領域
《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》主要涉及到城市公共運輸設備領域，特指一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車。
權利要求
1、一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，包括：標準車頭，包括為一具有兩軸支撐的車輛結構，其中標準車頭的第一軸具備線控轉向功能，第二軸為線控轉向機構；所述標準車頭在後部預留有與鉸接機構連線的標準接口；鉸接機構，為一具有上下方向旋轉和左右方向旋轉二自由度的連結機構；所述鉸接機構的兩端均有標準接口，用於與標準車頭、標準動力車廂、標準拖車車廂之間的連線；標準動力車廂，為具有一軸支撐的車輛結構；標準拖車車廂，包括為一具有兩軸支撐的車輛結構；所述標準拖車車廂的拖車第一軸和拖車第二軸均具備線控轉向功能。
2、根據權利要求1所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所述鉸接機構具有一柔性通道結構。
3、根據權利要求1所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所述鉸接機構具有角度感測器，用於實時反饋當前鉸接機構在兩方向的旋轉角度；當判斷當前鉸接機構姿態異常時，進行報警並自動採取預設的安全策略。
4、根據權利要求1所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所述鉸接機構上具有緩衝裝置，用以在車輛加速和減速時保證其連線的兩車體間距不至於發生過大的變化。
5、根據權利要求1～4中任意一項所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所有車廂均為全通低地板。
6、根據權利要求1～4中任意一項所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所述線控轉向功能由線控轉向執行機構來完成，所述線控轉向執行機構採用電控轉向液壓助力機構。
7、根據權利要求1～4中任意一項所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所述標準動力車廂用來提供整車驅動力，所述標準動力車廂為一個以上。
8、根據權利要求1～4中任意一項所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所述列車的能源系統為採用直接外接架空線方式，或採用連續的地面無線的電能傳輸方式，或採用高性能儲能電池和超級電容用於電力存儲與能量供給方式，或採用混合動力系統來提供能量供給。
9、根據權利要求1～4中任意一項所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所述列車還具有制動能量回饋部件，在制動時能反拖電機使其進行電制動，並將其所產生的電能儲能至車輛儲能系統。
10、根據權利要求1～4中任意一項所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所述標準動力車廂具有被動轉向功能，所述標準動力車廂的車輪運行軌跡與標準車頭的車輪行進在同心圓上，所述標準動力車廂的車橋布置在車輛中間位置。
11、根據權利要求1～4中任意一項所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所述列車還具有車尾部。
12、根據權利要求11所述的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，其特徵在於，所述車尾部的結構與標準車頭一致，以保證雙向操作行駛。
實施方式
操作內容
如圖1和圖2所示，《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》的動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車，包括：
標準車頭1，包括為一具有兩軸支撐的車輛結構；其中，兩軸（車頭第一軸5和車頭第二軸6）均為低地板轉向橋，標準車頭1的第一軸（車頭第一軸5）具備線控轉向功能，但同時兼傳統的機械轉向功能，既能保證整車自動化運行，也能在緊急情況或其它特殊情況下進行人為操作干預；標準車頭1的第二軸（車頭第二軸6）則為線控轉向機構，其包含傳統的駕駛艙和乘坐區；標準車頭1在後部預留有與鉸接機構2連線的標準接口。該標準車頭1還可作為車尾使用。
鉸接機構2，為一具有上下方向旋轉和左右方向旋轉二自由度的連結機構，在其兩端均有標準接口，用於與標準車頭1、標準動力車廂3、標準拖車車廂4之間的連線。
標準動力車廂3，屬於可擴充的結構形式，它為一具有一軸（動力車車軸7）支撐的車輛結構。在具體套用實例中，該車橋為低地板偏置驅動橋，其與車內的驅動電機、傳動軸等共同構成該車的驅動系統。同時，為保證標準動力車廂3的被動轉向能力，及車輪運行軌跡與第一軸車橋車輪行進在同心圓上，該車橋需布置在車輛中間位置。標準動力車廂3的前後方向均具有通用連線機構，可用於連線鉸接機構2。
標準拖車車廂4，屬於可擴充的結構形式，它包括為一具有兩軸（拖車第一軸8和拖車第二軸9）支撐的車輛結構，其中兩軸均選用低地板轉向橋，標準拖車車廂4的拖車第一軸8和拖車第二軸9均具備線控轉向功能，保證整車自動化運行；在標準拖車車廂4的後部預留有與鉸接機構2連線的標準接口。
實施案例
在《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》具體套用實例中，鉸接機構2本身同時附帶一柔性通道結構，以保證車輛在直行和轉彎時都能實現車內良好的通過性。
作為較佳的實施例，該發明的鉸接機構2同時具備角度感測器，用於實時反饋當前該結構在兩方向的旋轉角度。當整車控制系統判斷當前該處結構姿態異常時，整車系統能進行報警並自動採取預設的安全策略，如自動調整至安全形度或強制車輛減速甚至停車。
作為較佳的實施例，鉸接機構2上還具有緩衝裝置，在車輛加速和減速時用於保證其連線的兩車體間距不至於發生過大的變化，已保證整車運行的安全可靠性。
在該實施例中，所有車廂均為全通低地板。
上述線控轉向功能由線控轉向執行機構來完成，該線控轉向執行機構可以採用電控轉向液壓助力機構，它包括一個伺服電機及其控制器、通訊系統、檢測系統、液壓助力機構、桿系連線機構等。其中，伺服電機根據整車轉向控制系統給與的信號指令輸出旋轉角度和扭矩，液壓助力機構則根據實際軸荷的需要進行液壓助力，以保證線控轉向機構在不同的運行速度和軸荷條件下均能進行可靠的轉向操作。該發明在主動轉向車軸上採用電控性轉向系統，可以接收車輛上的軌跡跟隨控制器的控制指令實現轉向，提高前後輪軌跡重合率的配置方式。
在上述結構中，整車驅動力由標準動力車廂3提供，為此可以根據實際需要設定多個標準動力車廂3。整車驅動力分配系統根據車輛的實時載客分布和路況等進行驅動力分配，在保證車輛可靠運轉的同時實現整車的驅動力分布的效率最大化，相較於集中式動力驅動系統（即整車只有一個驅動單元）能實現驅動單元的體積、功率小型化，在某一個動力單元出現故障時，也能使用其它動力單元驅動，保證整車能夠以故障模式繼續運行，以提高整車的運營可靠性。同時，該系統還可以進一步兼具制動能量回饋功能，在制動時能反拖電機使其進行電制動，並將其所產生的電能儲能至車輛儲能系統。
在上述結構中，車輛的能源系統根據實際套用需要可以直接外接架空線，也可以採用連續的地面無線的電能傳輸，還可以採用高性能儲能電池和超級電容用於電力存儲與能量供給，還可能採用混合動力系統來提供能量供給。上述車輛制動時所反饋的能量也能補充至能量存儲系統，並且該系統的儲能單元可分布在各車輛單體上，在車體上則預留有通用的通訊和電纜接口。
專利榮譽
2021年6月24日，《一種動力分散型軌跡跟隨的膠輪低地板智慧型軌道列車》獲得第二十二屆中國專利銀獎。
