低地板雙電源無軌電車的製作方法
2023-05-03 02:36:16 1
專利名稱：低地板雙電源無軌電車的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種城市無軌電車，尤其是一種低地板無軌電車。
背景技術：
隨著我國城市建設高速發展，公路上的汽車越來越擁擠，特別是使城市更加擁擠，汽車尾氣的大量排放使城市汙染越來越嚴重，而且嚴重依賴比較短缺和不可再生燃料，成本也比較高。電能既是一種清潔的能源，也是一種相對廉價和充足的能源，因此，開發以電為能源的電車是十分必要的。目前，無軌電車的種類也比較多，但現有的無軌電車其架線較為複雜，特別是在交叉路口，線網交織既影響城市景觀，也增加成本和帶來安全隱患；且因這些電車必須沿架線行走，所以其機動性差，容易造成交通阻塞，同時因其採用直流系統而觸點接觸和採用碳刷，容易產生各種故障，且都沒有安裝空調，不能為乘客提供更為舒適的乘坐環境。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種車架重心和地板離地高度低、可自動進行電源切換的低地板雙電源無軌電車。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是它包括車身系統、底盤系統、電控及電源系統、動力系統，其車身系統的整個車身骨架由客車專用的冷彎方形鋼管及矩形鋼管焊接而成，內外蒙皮與骨架焊為一體共同承載，構成整體承載式車身結構，其特徵是車頂中部安裝集電器；車內尾部設置有一個封閉式電控箱；車底尾部安裝有動力裝置、傳動裝置、蓄電池組；其底盤系統的轉向系採用液壓動力轉向系統，制動系採用機械制動作為基礎制動，其行駛系的前橋為低地板支承橋，後橋為低地板門式驅動橋，前後橋均採用空氣彈簧懸架，雙向液壓筒式減振器，傳動系通過交流變頻電機經齒輪減速箱接傳動軸、接差速器、接輪邊減速器驅動後輪。動力裝置由交流變頻電機和齒輪減速箱構成並安裝在同一支座上，或將交流變頻電機和齒輪減速箱製成一整體；並採用再生能源電制動為輔助制動；車載動力蓄電池採用高能鉛酸蓄電池、或鎳氫電池、或鋰電池。在車頂前部安裝有空調機組，空調機組採用包括帶交流變頻起動的全封閉式冷暖空調機組，空調機組周圍安裝防護罩。高、低壓線路分開單獨布線，高壓電氣設備採用二次絕緣，低壓電氣設備採用雙線制，主保護採用空氣斷路器和熔斷器，傳動系統採用交流變頻驅動，濾波電抗器採用無鐵芯鋁線圈結構，主逆變器採用預充電方式。主控電路採用邏輯控制器PLC2，由集電器SD經架線阻塞二極體VD1、濾波電抗器LF接由主逆變器VF、交流牽引電機M1、制動電阻RZ組成主電氣傳動電路，在架線阻塞二極體VD1的輸出端並接由車載蓄電池BG1、蓄電池阻塞二極體VD2組成的蓄電池電路和由靜止逆變器SIV1、SIV2組成的輔助供電電路，靜止逆變器SIV1輸出低壓直流接車輛輔助供電電路，靜止逆變器SIV1輸出交流電壓接空壓機M2。在架線阻塞二極體VD1和蓄電池阻塞二極體VD2的輸出端接由直流接觸器KM5和空調KT組成的空調電路。由主控邏輯控制器PLC2、靜止逆變器SIV1、SIV2、充電機CH和主逆變器VF分別與邏輯控制器PLC1和液晶顯示屏OP組成的監控電路。車載蓄電池BG1、蓄電池阻塞二極體VD2組成的蓄電池電路並接充電機CH。
由此可知，本實用新型在採用架線電網作為動力供電的同時還配有動力蓄電池組，並能自動升降集電器，由能量管理單元自動進行切換，使本實用新型在無架線的地方也能行駛一定距離，從而極大地提高了車輛的機動性能，並能在沿架線正常行駛途中又能給車載蓄電池組充電，使車載蓄電池組保持一定的電能。通過採用交流變頻調速系統簡化了傳動系統和電機的結構，減少了對電機、電控的維修，更加經濟實惠。本實用新型通過採用超低地板使得車內地板離地高度可降至350mm，不僅降低了整車重心，而且改善了行車的穩定性和乘坐的舒適性，並可縮短停靠站時間，提高運輸效能，更方便了老人、小孩及殘疾人上下車，同時還通過安裝空調改善了乘坐環境。
圖1是本實用新型的整車布置圖。
圖2是圖1的A-A剖視結構示意圖。
圖3是圖1的B-B剖視結構示意圖。
圖4是本實用新型的底架結構示意圖。
圖5是本實用新型的底盤結構示意圖。
圖6是本實用新型的電氣原理圖。
在圖6中，FU1、FU2、FU3、FU4為熔斷器，SD為集電器，QF1為斷路器，SU1為電壓傳感器，VD1、VD2為阻塞二極體，SC1為電控傳感器，KM1、KM2、KM3、KM4、KM5為直流接觸器，R為預充電阻，KT為空調，LF濾波電抗器，VF主逆變器，M1為交流牽引電機，CH為充電機，RZ為制動電阻，M2為車載壓縮機電機，SIV1、SIV2為靜止逆變器，BG為車載蓄電池，QS為隔離開關，FA1為漏電保護器。
具體實施方式
由圖1至4可知，本實用新型包括整車布置、車身系統、底盤系統、電氣系統、動力系統、空調系統。系統動力來源一是通過架線，二是通過車載動力蓄電池組提供電源。架線供電時，系統由架線供電；當無架線電壓時，系統由車載動力蓄電池組供電。車載動力蓄電池組的能量補充由車載充電機進行智能充電。車載動力蓄電池為高能鉛酸蓄電池或鎳氫電池或鋰電池。主保護採用空氣斷路器和熔斷器，傳動系統採用交流變頻驅動，濾波電抗器採用無鐵芯鋁線圈結構，主逆變器供電採用預充電方式。
其整車布置是在現有公交客車的車頂前部安裝有空調機組，在空調機組周圍安裝防護罩，車頂中部安裝集電器；車內尾部設置有封閉式箱形結構電氣設備安裝箱，安裝有全部電控設備；車底尾部安裝有動力裝置、傳動裝置和動力蓄電池組，從而保持了整車外形美觀及超低地板要求。
整車的布置為三部分即車體內、車底、車頂。車體內的前部為駕駛區，置有儀表臺22和座椅21和綜合箱20，車體後部設置有封閉式箱形結構的電氣設備安裝箱3，安裝有包括接觸器箱7、斷路器箱8、空調逆變電源9、主逆變電源10、濾波電抗器11、空調接觸器12、充電機13等全部電控設備；高、低壓線路分開單獨布線，高壓電氣設備均採用二次絕緣，低壓電氣設備採用雙線制。車底右側安裝有蓄電池組14、15，車底中後側安裝蓄電池組16、交流變頻調速電機17、單級齒輪箱18，車底左側安裝空壓機組6。由於電機17、齒輪箱18及蓄電池組都安裝在車體後倉內，不佔用車體前部和中部空間，很好地滿足了超低地板整車的要求。車頂前部安裝有空調機組2，並在空調機組1周圍安裝防護罩，在車頂中部支架上安裝集電器5，並採用二次絕緣措施以保證安全。車頂空調機組2與集電器5之間安裝有儲氣筒3，儲氣筒3通過氣管4分別與車底後倉內的空壓機組6和集電器5聯接。當車輛啟動時，空壓機組通過氣管向儲氣筒3充氣。當駕駛員按動儀表臺22上的集電器升起按鈕，儲氣筒3內的閥門打開，壓縮空氣通過氣管4驅動集電器5內的氣缸運動，升起集電桿23，當駕駛員按動儀表臺22上的集電器下降按鈕，儲氣筒3內的單向閥關閉，集電器5內的氣缸回縮，集電桿23降落。
其車身系統即整個車身骨架由由底架、左右側圍、頂棚、前圍、後圍固聯而成，它可採用客車專用的冷彎方形鋼管或矩形鋼管焊接而成，內外蒙皮與骨架結合為一體共同承載，構成整體承載式車身結構。車身底架設計滿足低地板專用驅動橋的要求，並由前後橋各四根牽引拉杆傳遞牽引力。
其底盤系統由轉向系、制動系、行駛系及傳動系組成。其轉向系採用液壓動力轉向系統。制動系採用機械制動作為基礎制動，設有工作制動和駐車制動兩套制動系統，集成於前後橋中，採用再生能源電制動為輔助制動。
由圖5可知，行駛系由車輪32和車轎31組成。車轎中，前橋33採用城市公交專用低地板支承橋，該橋由前橋構件50、空氣囊49、氣囊支撐臂51、牽引拉杆52、雙向液壓筒式減震器48、盤式制動器及轉向缸47集成為一體，以適應超低地板的高度要求。後橋34採用城市公交專用低地板門式驅動橋，左偏置輸入，同時將後橋構件45、空氣囊40、氣囊支撐臂42、牽引拉杆46和雙向液壓筒式減震器41盤式制動器以及二級齒輪減速器44、差速器43集成為一體。前後橋都採用空氣彈簧懸架，雙向液壓筒式減振器41、48。因此，在客車停站時，可將氣囊放氣使一側或二側地板降低高度以方便乘客上下車。
傳動系由單級齒輪減速箱37、聯軸器36、傳動軸35、差速器43、輪邊減速器44組成。交流變頻調速電機38和單級齒輪減速箱37安裝在同一底座39上。動力傳遞是由交流變頻調速電機38經單級齒輪減速箱37、傳動軸35、差速器43、輪邊減速器44傳遞並驅動後輪旋轉。通過採用後置式動力驅動裝置及低地板專用驅動橋，使整個底盤系統降低了地板的離地高度，從而滿足了整車超低地板要求。
其空調系統採用帶交流變頻起動的全封閉式冷暖空調機組，它由頂置式冷暖合一的電動客車專用空調機組、客室風道、司機室除霜裝置組成。製冷循環連續產生的液態製冷劑在蒸發器中蒸發，同時從車廂外吸入的空氣流經蒸發器後減溼降溫，由蒸發機吸入，並將它送入位於車頂兩側的風道從而到整個車廂中。在加熱狀態下，壓縮機和冷凝風機被關閉，機組中的電加熱器啟動，新風和迴風得到加強，並被送風機吸入送入車廂。在通風模式下，壓縮機、冷凝風機、電加熱器將依據環境溫度而被關閉。此時，只有送風機投入運行，以提高新風置換客室內空氣，在司機室內設有電加熱暖風機，用於前風擋玻璃降霜。
電控系統由主傳動系統、主控電路、監控單元、輔助電路構成。主傳動系統採用交流變頻驅動，主控電路採用PLC邏輯控制器，如採用施耐德公司的TS8CD12R8D可編程控制器實現整邏輯控制功能。牽引踏板採用電位器分壓0-10V電壓模擬信號，制動踏板採用位移傳感器，0-20mA電流模擬信號。
電控系統包括主電路、控制電路和監視電路，高、低壓線路分開單獨布線，高壓電氣設備採用二次絕緣，低壓電氣設備採用雙線制。架線供電時，電源由集電器SD輸入，主熔斷器FU1和斷路器QF1作為主電源保護。阻塞二極體VD1防止車載蓄電池倒流，當車載蓄電池BG1供電時，電源由BG1經主熔斷器FU3、直流接觸器KM3及阻塞二極體VD2引入。阻塞二極體VD2可防止架線供電電流經車載蓄電池，電壓傳感器SV1作為電路架線電壓檢測。漏電保護器作架線供電時電氣設備漏電保護。電控傳感器SC1作為充電檢測。隔離開關QS為車載蓄電池檢修時的隔離開關。主電氣傳動由主逆變器VF、交流牽引電機M1、制動電阻RZ、濾波電抗器LF、主系統接觸器KM2、預充電阻R和預充開關KM1構成，完成車輛的牽引和制動工況，充電機CH用於車蓄電池充電和在車載蓄電池有吸收能力時向車載蓄電池回饋制動能量，SIV1輸出24VDC，供低壓負載，SIV2輸出380VAC供車載壓縮機電機M2用電。熔斷器FU2、直流接觸器KM5及空調裝置KT構成空調系統。。主逆變器可將輸入直流電逆變成三相交流電，根據牽引踏板電壓給定信號和制動踏板電流給定信號，控制驅動交流電機牽引和制動工況。牽引電機及逆變器具有過載保護、過流保護、欠壓、過壓、輸出短路等各種保護功能，採用矢量控制方案並外接速度反饋信號，實現零速度的恆轉矩控制功能。
主控電路採用PLC邏輯控制器，如採用施耐德公司的TS8CD12R8D可編程控制器實現整邏輯控制功能。牽引踏板採用電位器分壓0-10V電壓模擬信號，制動踏板採用位移傳感器，0-20mA電流模擬信號。監控系統採用PLC主機、MODBUS總線配液晶顯示屏。它用於各電氣單元設備之間的通訊和數據交流，實現車輛電氣故障自診斷，在司機駕駛公配有顯示終端，顯示各項信息數據。整個監控系統可由主站通過MODBUS總線與各個分部(從站)進行通訊，可實現在線信息傳輸和故障自診斷功能。
權利要求1.一種低地板雙電源無軌電車，它包括車身系統、底盤系統、電控及電源系統、動力系統，其車身系統的整個車身骨架由客車專用的冷彎方形鋼管及矩形鋼管焊接而成，內外蒙皮與骨架焊為一體共同承載，構成整體承載式車身結構，其特徵是車頂中部安裝集電器；車內尾部設置有一個封閉式電控箱；車底尾部安裝有動力裝置、傳動裝置、蓄電池組；其底盤系統的轉向系採用液壓動力轉向系統，制動系採用機械制動作為基礎制動，其行駛系的前橋為低地板支承橋，後橋為低地板門式驅動橋，前後橋均採用空氣彈簧懸架，雙向液壓筒式減振器，傳動系通過交流變頻電機經齒輪減速箱接傳動軸、接差速器、接輪邊減速器驅動後輪。
2.根據權利要求1所述的低地板雙電源無軌電車，其特徵是動力裝置由交流變頻電機和齒輪減速箱構成並安裝在同一支座上，或將交流變頻電機和齒輪減速箱製成一整體；並採用再生能源電制動為輔助制動；車載動力蓄電池採用高能鉛酸蓄電池、或鎳氫電池、或鋰電池。
3.根據權利要求1所述一種低地板雙電源無軌電車，其特徵是在車頂前部安裝有空調機組，空調機組採用包括帶交流變頻起動的全封閉式冷暖空調機組，空調機組周圍安裝防護罩。
4.根據權利要求1所述一種低地板雙電源無軌電車，其特徵是高、低壓線路分開單獨布線，高壓電氣設備採用二次絕緣，低壓電氣設備採用雙線制，主保護採用空氣斷路器和熔斷器，傳動系統採用交流變頻驅動，濾波電抗器採用無鐵芯鋁線圈結構，主逆變器供電採用預充電方式。
5.根據權利要求1所述一種低地板雙電源無軌電車，其特徵是主控電路採用邏輯控制器PLC2，由集電器SD經架線阻塞二極體VD1、濾波電抗器LF接由主逆變器VF、交流牽引電機M1、制動電阻RZ組成主電氣傳動電路，在架線阻塞二極體VD1的輸出端並接由車載蓄電池BG1、蓄電池阻塞二極體VD2組成的蓄電池電路和由靜止逆變器SIV1、SIV2組成的輔助供電電路，靜止逆變器SIV1輸出低壓直流接車輛輔助供電電路，靜止逆變器SIV1輸出交流電壓接空壓機M2。
6.根據權利要求5所述一種低地板雙電源無軌電車，其特徵是在架線阻塞二極體VD1和蓄電池阻塞二極體VD2的輸出端接由直流接觸器KM5和空調KT組成的空調電路。
7.根據權利要求5所述一種低地板雙電源無軌電車，其特徵是由主控邏輯控制器PLC2、靜止逆變器SIV1、SIV2、充電機CH和主逆變器VF分別與邏輯控制器PLC1和顯示屏OP組成的監控電路。
8.根據權利要求5所述一種低地板雙電源無軌電車，其特徵是車載蓄電池BG1、蓄電池阻塞二極體VD2組成的蓄電池電路並接充電機CH。
專利摘要一種低地板雙電源無軌電車。它主要是解決現有無軌電車產生各種故障多，行走不方便，乘坐舒適性差等技術問題。其技術方案要點是車頂中部安裝集電器；車內尾部設置有一個封閉式電控箱；車底尾部安裝有動力裝置、傳動裝置、蓄電池組；其底盤系統的轉向系採用液壓動力轉向系統，制動系採用機械制動作為基礎制動，其行駛系的前橋為低地板支承橋，後橋為低地板門式驅動橋，前後橋均採用空氣彈簧懸架，雙向液壓筒式減振器，傳動系通過交流變頻電機經齒輪減速箱接傳動軸、接差速器、接輪邊減速器驅動後輪。它採用架線電網作為動力供電的同時還配有動力蓄電池組，使之在無架線的地方也能行駛，而極大地提高了車輛的機動性能；通過採用超低地板設計，改善了行車的穩定性和乘坐的舒適性。
文檔編號B60P1/38GK2621979SQ0322751
公開日2004年6月30日 申請日期2003年4月24日 優先權日2003年4月24日
發明者梁小波, 江清波, 張起樓, 彭國譜, 陳宏 , 許華, 楊勝楚 申請人:湘潭電機股份有限公司