一種電液軌道車的高效動力驅動系統的製作方法

2024-02-01 23:09:15 2

本發明屬於車輛與移動機械的驅動系統領域，具體涉及一種電液軌道車的高效動力驅動系統。

背景技術：

軌道車輛用於鐵路工程建設與運營維護，具有牽引、提供作業平臺、起重搬運和提供臨時動力源等功能，軌道車和作業車應用極為廣泛的車種之一。現有普速鐵路、高速鐵路和地鐵用軌道車和作業車的動力配置和驅動系統形式基本相同，絕大多數以柴油機動力和機械變速箱(或液力變速箱)為主。驅動系統主要是為了滿足整機牽引的基本功能，沒有基於工況的系統參數匹配設計和動力的合理分配與利用，使得發動機很少工作在最佳燃油區，不僅整機效率低而且低速調速特性差。同時，由於功率利用效果差，使得排放汙染嚴重，工程人員在隧道內的工作環境極差。

基於隧道內排放汙染和噪音等問題，已有企業單位設計了電機和柴油機的雙動力軌道車，低速作業時使用電機驅動(蓄電池供電)，高速作業和電力耗盡時使用柴油機驅動。但是，該雙動力車仍舊採用機械或液力變速箱，仍未解決低速特性較差並且整機效率低下的問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供了一種電液軌道車的高效動力驅動系統，將靜液壓系統中的所需的大排量變量泵分成幾個小排量變量泵並聯構成，針對軌道車輛不同的速度要求，合理的選擇泵組合，使泵組排量在滿足車速要求的同時，保證工作的每個泵都有較高的傳動效率，從而保證整個驅動系統具有高效性。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：

一種電液軌道車的高效動力驅動系統，電池及供電系統、電機、第一扭矩轉速傳感器、分動箱、泵組、溢流閥、第四電磁換向閥、變量馬達、減速箱、第二扭矩轉速傳感器、輪對依次相連；還設置有低壓蓄能器，所述低壓蓄能器接入閉式迴路的回油路；

所述泵組為若干泵源並聯而成，即每個泵源的出油口相連，進油口相連；每個泵源包括單向閥、電磁換向閥和變量泵，泵源的具體結構為：單向閥串聯在變量泵出油口，電磁換向閥與變量泵並聯；

還包括電子控制單元ecu，所述電子控制單元ecu為軌道車的決策單元，採集驅動系統中各傳感元件輸出信號，計算、決策，輸出相應地控制信號給電機控制系統和各變量單元。

進一步的，所述泵源為3組，具體連接為：第一單向閥串聯在第一變量泵出油口，第一電磁換向閥與第一變量泵並聯，組成第一泵源；第二單向閥串聯在第二變量泵出油口，第二電磁換向閥與第二變量泵並聯，組成第二泵源；第三單向閥串聯在第三變量泵出油口，第三電磁換向閥與第三變量泵並聯，組成第三泵源；所述第一泵源、第二泵源和第三泵源的出油口相連，進油口相連。

進一步的，所述溢流閥與泵組的具體連接關係為：所述溢流閥進油口與泵組出油口相連，溢流閥出油口與泵組進油口相連。

進一步的，所述泵組、第四電磁換向閥和變量馬達的具體連接關係為：泵組、第四電磁換向閥、變量馬達串聯連接，泵組出油口與第四電磁換向閥p口相連，第四電磁換向閥a口與變量馬達進油口相連，變量馬達出油口與第四電磁換向閥b口相連，第四電磁換向閥t口與泵組進油口相連，泵組和變量馬達構成閉式迴路。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

與現有軌道車用雙動力靜液壓系統不同，該系統通過電液系統的特性代償使電機和變量泵在無級調速過程中均保持較高的效率，解決了目前軌道車低速走行效率較低的問題，並且有利於提高整車低速走行的穩定性。

該動力驅動系統為電液混合動力系統，以蓄電池作為動力源，解決傳統柴油機軌道車行駛在地鐵或鐵路長隧道內排汙嚴重、工作人員工作環境惡劣等問題。以靜液壓傳動系統作為驅動系統，利用靜液壓傳動具備的無級調速功能，滿足軌道車在不同工況下對車速的不同要求，代替傳統軌道車對內燃機或牽引電機轉速的調節，使內燃機或牽引電機始終工作在額定轉速附近，保持原動機具有較高的效率。

基於靜液壓的電液混合軌道車車速在0至最大車速範圍內調節時，實際上就是調節變量泵、馬達的排量。但變量泵、馬達傳動效率受隨實際排量的減小而降低，且當實際排量處於低範圍內(實際排量/最大排量<0.5)時，降幅較大，實際排量處於高範圍內時，變化較緩。本發明將靜液壓系統中的所需的大排量變量泵分成幾個小排量變量泵並聯構成，針對軌道車輛不同的速度要求，合理的選擇泵組合，使泵組排量在滿足車速要求的同時，保證工作的每個泵都有較高的傳動效率，保證整個驅動系統具有高效性。

附圖說明

圖1是本發明一種電液軌道車的高效動力驅動系統結構示意圖。

圖中：電池及供電系統1；電機2；第一扭矩轉速傳感器3；分動箱4；泵組5；低壓蓄能器6；溢流閥7；第四電磁換向閥8；變量馬達9；減速箱10；第二扭矩轉速傳感器11；輪對12；ecu13；第一變量泵51；第一單向閥52；第一電磁換向閥53；第二變量泵54；第二單向閥55；第二電磁換向閥56；第三變量泵57；第三單向閥58；第三電磁換向閥59。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發明系統主要包括電池及供電系統1、電機2、第一扭矩轉速傳感器3、分動箱4、泵組5、低壓蓄能器6、溢流閥7、第四電磁換向閥8、變量馬達9、減速箱10、第二扭矩轉速傳感器11、輪對12、電子控制單元ecu13。其中，泵組5的核心元件包括第一變量泵51、第一單向閥52、第一電磁換向閥53、第二變量泵54、第二單向閥55、第二電磁換向閥56、第三變量泵57、第三單向閥58、第三電磁換向閥59。

電池及供電系統1、電機2、第一扭矩轉速傳感器3、分動箱4依次串聯組成電液混合驅動系統中的電傳動部分，電機2所輸出的轉速、扭矩通過第一扭矩轉速傳感器3傳遞給電子控制單元ecu13。同時，電子控制單元ecu13可輸出控制信號給電池及供電系統1來調定電機2的轉速等參數。

泵組5、第四電磁換向閥8、變量馬達9串聯連接，構成電液混合驅動系統中的靜液壓傳動部分，泵組5出油口與第四電磁換向閥8的p口相連，第四電磁換向閥8的a口與變量馬達9進油口相連，變量馬達9出油口與第四電磁換向閥8的b口相連，第四電磁換向閥8的t口與泵組5進油口相連，泵組5、變量馬達9構成一個閉環迴路。

靜液壓系統的最高工作壓力由於泵組5並聯的溢流閥7調定。

泵組5主要元件包括三個小排量變量泵、三個單向閥、三個電磁換向閥，其中第一變量泵51與第一電磁換向閥53並聯，第一變量泵51與第一單向閥52串聯，構成第一泵源。類似的，第二變量泵54、第二電磁換向閥56、第二單向閥55構成第二泵源，第三變量泵57、第三電磁換向閥59、第三單向閥58構成第三泵源，三個小排量泵源並聯組成一個大排量泵組，以滿足軌道車速度調節要求。當軌道車需要低速工作時，電子控制單元ecu13根據目標車速、馬達排量等系統實時參數計算出泵組實際排量(遠小於泵組最大排量)，再根據第一變量泵51、第二變量泵54、第三變量泵57的最大排量決策出那些泵處於工作狀態，哪些泵處於卸荷狀態(與泵並聯的電磁換向閥左位導通)，並確保每個處於工作狀態的變量泵實際排量處於高排量範圍，避免因變量泵處於低排量範圍而導致其轉動效率較低，進而影響整個混合驅動系統效率。

必要時，在保證電機效率的前提下可微調電機2的轉速來調節軌道車速度。

電液混合驅動系統靜液壓傳動部分中，泵組5與變量馬達9之間串聯了第四電磁換向閥8，在不改變電機2或泵組5轉動方向的前提下，電子控制單元ecu13可通過改變第四電磁換向閥8導通腔位，實現變量馬達9反向轉動，進而可實現軌道車後退功能。

在閉式迴路的回油路上接入低壓蓄能器6，當軌道車工作速度變化，靜液壓系統流量變大時，低壓蓄能器6充當油箱為系統提供油液。

變量馬達9通過減速箱10驅動軌道車輪對12，輪對12上的第二扭矩轉速傳感器11將軌道車行駛狀態傳遞給電子控制單元ecu13，以便電子控制單元ecu13根據指令做出相應決策。