(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号 CN 103640628 A
(43)申请公布日 2014.03.19
(21)申请号 CN201310659708.3
(22)申请日 2013.12.10
(71)申请人 江苏大学
    地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
(72)发明人 陈士安 姜右良 游专 马银 姚明 张晓娜 武晓晖
(74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限公司
    代理人 楼高潮
brt车辆是什么意思
(51)Int.CI
      B62D12/02
                                                                  权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
      用于快速公交系统客车的半主动铰接系统及控制方法
(57)摘要
      本发明公开一种用于快速公交系统客车的半主动铰接系统及控制方法，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，根据实时载荷质量及速度控制阻尼调节装置输出最佳的阻尼值，在任何负载条件下都能防止客车出现车体折叠碰撞、中轴侧滑等现象。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用于快速公交系统客车的半主动铰接系统，包括铰接圆盘（1）、预紧弹簧和液压缸，铰接圆盘（1）上固设两个转动组件，两个转动组件之间设角度传感器（2），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（10、5）固接客车的后车体上，左、右液压缸（10、5）的液压臂上设有对应的左、右预紧弹簧（7、3），其特征是：右液压缸（5）上腔与左液压缸（10）下腔、右液压缸（5）下腔与左液压缸（10）上腔、右液压缸（5）上腔与左液压缸（10）上腔均通过各自的液压软管相连，右液压缸（5）上腔与左液压缸（10）上腔之间的软管上设有阻尼调节装置（8）；客车驱动后桥上设有速度传感器（11），客车各轴悬架处设质量检测装置（13），所述角度传感器（2）、速度传感器（11）、阻尼调节装置（8）及各质量检测装置（13）分别通过控制信号线连接ECU。       
2.一种如权利要求1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，其特征是：       
1）当客车直线行驶时，ECU控制阻尼调节装置（8）输出最小的阻尼预设值，左、右预紧弹簧（7、3）压缩量相等；       
2）当客车空载右转时，右预紧弹簧（3）被压缩，左预紧弹簧（7）舒张，右液压缸（5）下腔和左液压缸（10）上腔内的油液经阻尼可调装置（8）进入到右液压缸（5）上腔和左液压缸（10）下腔；ECU根据角度传感器（2）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（11）和质量检测装置（13）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（8）输出最小阻尼预设值；客车空载左转时与右转相反；       
3）当客车在有载下右转时，右预紧弹簧（3）被压缩，左预紧弹簧（7）舒张，右液压缸（5）下腔和左液压缸（10）上腔内的油液经阻尼可调装置（8）进入到右液压缸（5）上腔和左液压缸（10）下腔，ECU根据角度传感器（2）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（11）和质量检测装置（13）将相关信号输送到ECU，当该实时
角度和角速度的乘积小于0时，ECU控制阻尼调节装置（8）输出最小的阻尼预设值，当实时角度和角速度的乘积大于0时，ECU控制阻尼调节装置（8）输出值在最小的阻尼预设值与最大值之间；客车左转时与右转相反；       
4）当客车右转向回正时，左预紧弹簧（7）回位，右预紧弹簧（3）舒张，右液压缸（5）上腔和左液压缸（10）下腔内的油液经阻尼可调装置（8）进入到右液压缸（5）下腔和左液压缸（10）上腔，客车在转向过程中实时角度和角速度的乘积小于0，ECU控制阻尼调节装置（8）输出最小的阻尼预设值；左转向回正时与右转向回正相反。       
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征是：阻尼调节装置（8）最小的阻尼预设值根据客车空载工况下以高速车速通过所要经过半径最小交叉口时，以两车体质心相对于目标轨迹的偏差之和最小为目标函数，采用数值仿真确定。       
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征是：将ECU控制阻尼调节装置（8）的输出值建立最佳数据库。       
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。