[发明专利]用于快速公交系统客车的半主动铰接系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于快速公交系统（简称BRT）铰接客车车辆技术领域，尤其涉及一种用于发动机后置式快速公交系统客车的半主动铰接系统及控制方法。

背景技术

快速公交系统是一种介于快速轨道交通与常规公交之间的新型公共客运系统，是一种大运量的交通运输方式，通常被称作为“地面上的地铁系统”。BRT客车车辆一般由前后两个车体组成，中间通过铰接系统连接，整车有前、中、后三根车轴，前车体有两根车轴，前轮起转向作用，中轴起支撑作用；后车体只有一根车轴，通过铰接系统以半挂的形式与前车体相连。发动机和传动装置布置在后车体上，后轴为驱动轴，整车依靠后车体推动向前行驶，属于顶推式铰接车辆。

现有的铰接系统主要通过改变液压系统两液压缸的阻尼来控制车辆转弯，使客车在行驶时会产生一个绕铰接圆盘中心竖轴的横摆阻尼转矩，这个转矩直接影响车辆的驾驶特性：一是，如果铰接系统的阻尼过小，当地面提供给中轴车轮的侧向力较小时（如雨雪路面等），客车后车体极容易将中轴侧向推出，严重时前后车体发生“V”型剪切；二是，如果在高速行驶的过程中铰接系统太过无阻尼，车辆行驶就不会稳定，当在高速行驶突然采取制动时，由于惯性力的作用，车辆的中轴受到突然增大的推力，后车体容易将中轴推出，使车辆失稳；第三，在转弯过程中，如果铰接系统阻尼过小，当车速较高时，前后车体容易发生“V”型剪切；如果阻尼较大，在转弯过程中必要的转动会被阻止滞后，前后车体倾向于向前直行，导致转向半径过大而影响道路上（特别是交叉口处）车辆的行驶。

为解决传统铰接系统存在的缺陷，中国专利申请号为201010262349.4、名称为“用于城市快速公交系统的客车底盘铰接系统及工作方法”提供了一种适用于BRT铰接式客车的新型铰接系统，具体方法是在铰接系统两侧的液压臂上分别加装一个圆柱螺旋预紧弹簧，客车在转弯过程中，两侧的液压臂伸缩量发生变化，一侧弹簧被压缩，另一侧弹簧舒张，在阻尼和刚度的共同作用下增强了客车的操纵稳定性。但其缺陷是：只是加装了螺旋预紧弹簧，没有考虑BRT客车空载和满载工况下的行驶稳定性以及行驶路线对目标路线跟随的准确性，因BRT客车的空载质量与满载质量差距较大，客车在这两种负载条件下以相同的速度行驶转向时，如果铰接系统提供的阻尼力矩和弹性力矩不能够随车体质量和速度的改变而做出相应变化，必然会使BRT客车操纵稳定性的改善受到限制。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中BRT客车铰接系统提供的回转力矩存在不合理的问题，给BRT客车提供一种能够在空载时主要依靠预紧弹簧提供回转力矩，随着车体质量及行驶车速的改变实时控制液压系统阻尼的新型半主动铰接系统及控制方法，以保证在BRT客车负载和速度发生变化时铰接系统可以为客车提供实时且合理的回转阻尼及刚度力矩，确保客车不发生车体折叠、碰撞、车轴侧滑等现象，并能以较高精度跟随目标行驶路线，增强BRT客车转弯时的操纵稳定性及行驶安全性。

本发明所述用于快速公交系统客车的半主动铰接系统采用的技术方案是：包括铰接圆盘、预紧弹簧和液压缸，铰接圆盘上固设两个转动组件，两个转动组件之间设角度传感器，一个转动组件固接客车的前车体上，另一个转动组件通过左、右液压缸固接客车的后车体上，左、右液压缸的液压臂上设有对应的左、右预紧弹簧，右液压缸上腔与左液压缸下腔、右液压缸下腔与左液压缸上腔、右液压缸上腔与左液压缸上腔均通过各自的液压软管相连，右液压缸上腔与左液压缸上腔的软管上设有阻尼调节装置；客车驱动后桥上设有速度传感器，客车各轴悬架处设质量检测装置，所述角度传感器、速度传感器、阻尼调节装置及各质量检测装置分别通过控制信号线连接ECU。

本发明所述用于快速公交系统客车的半主动铰接系统的控制方法采用的技术方案是：

1）当客车直线行驶时，ECU控制阻尼调节装置输出最小的阻尼预设值，左、右预紧弹簧压缩量相等。

2）当客车空载右转时，右预紧弹簧被压缩，左预紧弹簧舒张，右液压缸下腔和左液压缸上腔内的油液经阻尼可调装置进入到右液压缸上腔和左液压缸下腔；ECU根据角度传感器的信号计算获得客车前后车体间的实时角度和角速度，速度传感器和质量检测装置将信号输送到ECU，当该实时角度和角速度的乘积小于等于0时，ECU控制阻尼调节装置输出最小阻尼预设值；客车空载左转时与右转相反。