CN113524994B - 四轮独立转向驱动公铁车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种四轮独立转向驱动公铁车，包括：车底盘；公路走行模块包括四个转向行走组件，转向行走组件包括车轮、转动架、牵引电机和转动电机，车轮通过车轴设置在转动架上，牵引电机设置在转动架上并与车轴传动连接，转动架可转动地设置在车底盘上，转动电机设置在车底盘上并用于驱动转动架转动；铁路走行模块包括两个导向组件，导向组件包括升降机构、升降架、轮轴和两个导向轮，导向轮设置在轮轴的端部，轮轴设置在升降架上，升降架可滑动地设置在车底盘的对应端部，升降机构设置在车底盘上并用于驱动升降架上下滑动。实现减小四轮独立转向驱动公铁车的转弯半径，以提高四轮独立转向驱动公铁车的通过性。

Description

四轮独立转向驱动公铁车

技术领域

本发明涉及公铁车技术领域，尤其涉及一种四轮独立转向驱动公铁车。

背景技术

目前，铁路公路两用车因其既可以在公路上行驶，又可以在铁路上运行，被广泛的应用于轨道运输行业，铁路公路两用车通常用于铁路牵引、抢修、施工和抢险等作业。例如：中国专利公告号CN 204506372 U公开了一种公铁车，采用常规的汽车作为主体并配置有铁路行驶使用的导向轮。受汽车自身结构的限制，汽车在转弯时，需要转汽车的前轮，而汽车整体长度较长，使得转弯半径较大进而导致通过性较差。如何设计一种减小转弯半径以提高通过性的车辆是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种四轮独立转向驱动公铁车，实现减小四轮独立转向驱动公铁车的转弯半径，以提高四轮独立转向驱动公铁车的通过性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种四轮独立转向驱动公铁车，包括：

车底盘，所述车底盘上设置有驾驶室；

公路走行模块，所述公路走行模块包括四个转向行走组件，四个所述转向行走组件分布在所述车底盘的四角位置，所述转向行走组件包括车轮、转动架、牵引电机和转动电机，所述车轮通过车轴设置在所述转动架上，所述牵引电机设置在所述转动架上并与所述车轴传动连接，所述转动架可转动地设置在所述车底盘上，所述转动电机设置在所述车底盘上并用于驱动所述转动架转动；

铁路走行模块，所述铁路走行模块包括两个导向组件，所述导向组件包括升降机构、升降架、轮轴和两个导向轮，所述导向轮设置在所述轮轴的端部，所述轮轴设置在所述升降架上，所述升降架可滑动地设置在所述车底盘的对应端部，所述升降机构设置在所述车底盘上并用于驱动所述升降架上下滑动。

进一步的，所述转动电机上设置有主齿轮，所述转动架上设置有副齿轮，所述主齿轮与所述副齿轮啮合。

进一步的，所述升降机构包括两个竖向并排布置的导向油缸；所述升降架包括两个滑动杆，所述车底盘的端部还设置有两个竖向布置的滑套，所述滑动杆滑动设置在对应的所述滑套中，所述滑动杆的上端部与对应的所述导向油缸的活塞杆连接，所述轮轴设置在两根所述滑动杆之间。

进一步的，所述驾驶室可拆卸地安装在所述车底盘上。

进一步的，所述车底盘的两端部分别设置有车钩。

进一步的，所述车底盘的两端部分别设置有高度调节机构，所述高度调节机构包括安装座、导轨和驱动部件，所述导轨竖向布置在所述车底盘上，所述安装座可滑动地设置在所述导轨上，所述驱动部件用于驱动所述安装座上下滑动，所述车钩设置在所述安装座上。

进一步的，所述驱动部件包括丝杆，所述安装座上设置有螺纹孔，所述丝杆可转动地设置在所述车底盘上，所述丝杆螺纹连接在所述螺纹孔中。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：通过配置四个独立驱动且可自动转向的转向行走组件，在实际行驶过程中，根据需要可以进行小半径的转弯，还可以进行横向行驶或原地回转，以满足狭小空间的作业要求，实现减小四轮独立转向驱动公铁车的转弯半径，以提高四轮独立转向驱动公铁车的通过性。

附图说明

图1为本发明四轮独立转向驱动公铁车的结构示意图；

图2为本发明四轮独立转向驱动公铁车中转向行走组件的结构示意图；

图3为本发明四轮独立转向驱动公铁车中导向组件的结构示意图；

图4为本发明四轮独立转向驱动公铁车中高度调节机构的结构示意图；

图5为本发明四轮独立转向驱动公铁车中制动机构的原理图。

附图标记：

车底盘1；

驾驶室11、滑套12；

转向行走组件2；

车轮21、转动架22、牵引电机23、转动电机24、主齿轮25、副齿轮26；

导向组件3；

升降机构31、升降架32、轮轴33、导向轮34；

导向油缸311、滑动杆321；

车钩4；

高度调节机构5；

安装座51、导轨52、驱动部件53；

制动机构6；

电气制动控制器61、电再生制动器62、电磁制动器63、电涡流制动器64；

无线通讯模块7。

具体实施方式

实施例一，如图1-图4所示，本发明提供一种四轮独立转向驱动公铁车，包括：

车底盘1，车底盘1上设置有驾驶室11；

公路走行模块，所述公路走行模块包括四个转向行走组件2，四个转向行走组件2分布在车底盘1的四角位置，转向行走组件2包括车轮21、转动架22、牵引电机23和转动电机24，车轮21通过车轴设置在转动架22上，牵引电机23设置在转动架22上并与所述车轴传动连接，转动架22可转动地设置在车底盘1上，转动电机24设置在车底盘1上并用于驱动转动架22转动；

铁路走行模块，所述铁路走行模块包括两个导向组件3，导向组件3包括升降机构31、升降架32、轮轴33和两个导向轮34，导向轮34设置在轮轴33的端部，轮轴33设置在升降架32上，升降架32可滑动地设置在车底盘1的对应端部，升降机构31设置在车底盘1上并用于驱动升降架32上下滑动。

具体而言，本实施例四轮独立转向驱动公铁车在车底盘1上配置四个转向行走组件2，四个转向行走组件2可以独立行驶和转向，这样，在使用过程中，通过调整四个转向行走组件2的转动角度，便可以实现任意角度的转弯，进而缩小转弯半径。同时，还可以根据需要实现横向平移或原地旋转。

而铁路走行模块则通过升降机构31驱动升降架32向下移动，以使得导向轮34抵靠在钢轨上，以满足铁路行驶的要求。

进一步的，为了方便控制车轮21转动，可以在转动电机24上设置有主齿轮25，转动架22上设置有副齿轮26，主齿轮25与副齿轮26啮合。具体的，转动电机24驱动主齿轮25转动，进而通过主齿轮25驱动副齿轮26转动，副齿轮26将带动转动架22转动，以实现调节车轮21的转动角度。

又进一步的，升降机构31包括两个竖向并排布置的导向油缸311；升降架32包括两个滑动杆321，车底盘1的端部还设置有两个竖向布置的滑套12，滑动杆321滑动设置在对应的滑套12中，滑动杆321的上端部与对应的导向油缸311的活塞杆连接，轮轴33设置在两根滑动杆321之间。

具体的，为了使得所述车轴两端部的导向轮34平稳的升降，则可以在车底盘1上配置并排布置的两个导向油缸311，导向油缸311能够驱动滑动杆321在滑套12中平稳的上下滑动，进而通过轮轴33带动导向轮34上下移动。

基于上述技术方案，可选的，车底盘1的两端部分别设置有车钩4。

具体的，车底盘1上的车钩4能够根据需要牵引公路或铁路上的车辆。优选地，为了满足不同待牵引车辆的使用要求，车底盘1的两端部分别设置有高度调节机构5，高度调节机构5包括安装座51、导轨52和驱动部件53，导轨52竖向布置在车底盘1上，安装座51可滑动地设置在导轨52上，驱动部件53用于驱动安装座51上下滑动，车钩4设置在安装座51上。

具体的，车钩4安装在安装座51上，通过驱动部件53驱动安装座51上下移动以调节车钩4的高度位置，进而满足不同高度车辆的牵引需要。其中，驱动部件53包括丝杆，安装座51上设置有螺纹孔，所述丝杆可转动地设置在车底盘1上，所述丝杆螺纹连接在所述螺纹孔中。车钩4高度可调节，实现与客车、动车、地铁车辆不同高度车辆的连挂，另外，车钩4可拆卸地安装在安装座51上，使得各车型的车钩4拆卸安装方便，实现互换功能。

在另一个实施例中，为了满足不同工况的使用要求，驾驶室11可拆卸地安装在车底盘1上。具体的，驾驶室11采用模块化设计，并通过螺栓等可拆卸的连接方式安装在车底盘1上。

实施例二，基于上述实施例一，如图5所示，四轮独立转向驱动公铁车由于采用电能作为驱动力，为了回收电能，则可以在车底盘1上配置有动力电池（未图示），同样的，为了降低能耗并提高刹车性能并降低维护成本，四轮独立转向驱动公铁车还包括制动机构6，制动机构6包括电气制动控制器61、多个电再生制动器62和多个电磁制动器63，电再生制动器62设置在对应的牵引电机23上，电磁制动器63设置在对应的所述车轴上，电再生制动器62和电磁制动器63分别与电气制动控制器61电连接；所述动力电池用于给牵引电机23和电磁制动器63供电，电再生制动器62还用于给所述动力电池充电。

具体的，四轮独立转向驱动公铁车在行驶过程中，需要根据需要进行制动，而在需要进行制动时，电气制动控制器61将控制电再生制动器62和电磁制动器63动作，电再生制动器62将利用牵引电机23的惯性转动进行发电制动，同时，电磁制动器63将对轮轴33进行电抱轴刹车以作为电再生制动力的补充。

进一步的，四轮独立转向驱动公铁车还包括电涡流制动器64，电涡流制动器64设置在车底盘1上，电涡流制动器64与电气制动控制器61电连接，所述动力电池还用于给电涡流制动器64供电。

具体的，当电磁制动器63和电再生制动器62均达到最大制动力时，则可以启动电涡流制动器64，电气制动控制器61控制电涡流制动器64通电产生磁场，钢轨处在变化着的磁场和相对运动的磁场中,穿过钢轨任意回路的磁通量发生变化，产生电涡流制动力。

其中，对于电磁制动器63在断电时处于刹车状态，这样，在停车状态下，便可以满足驻车制动的要求。

另外，针对每个车轮21还配置有轮速传感器（未图示），所述轮速传感器用于检测对应位置处车轮21的转速。具体的，轮速传感器检测对应车轮21的速度信号，电气制动控制器61然后根据这些信号进行速度差、减速度、牵引载荷进行制动力矩动态调整，防止车轮抱死擦伤。

进一步的四轮独立转向驱动公铁车还包括无线通讯模块7，无线通讯模块7与电气制动控制器61电连接。

具体的，由于采用电气制动的方式，便可以通过远程控制的方式对电气制动控制器61发送控制信号，以实现远程控制制动。

其中，具有如下制动模式：

1）常用行车制动模式，牵引车辆作业时，为了控制牵引作业的速度，无线遥控***发出电再生制动指令，电气制动控制器控制电再生制动器实现再生制动调速，再生制动能量为动力电池充电，制动力大小通过无线遥控***电制动手柄位进行控制；制动速度及制动力通过无线传输至遥控器显示屏。电气制动控制器可根据牵引作业车辆当前速度和牵引载荷条件，自动计算目标电制动力值，同一再生制动手柄位在牵引载荷不同时，制动力的大小也可以不同，实现制动力动态调整控制。当电再生制动能量对动力电池进行充电时，电再生制动器控制当动力电池组电压和剩余容量达到其最高限制时，将多余的制动能量消耗在制动电阻上。

2）停车制动模式，电气制动控制器控制电再生制动器实现再生制动调速，为动力蓄电池组充电；同时电气制动控制器控制电磁制动器工作，电磁制动器通过电磁离合实现电抱轴刹车，作为电再生制动力的补充；牵引车停车制动时电再生制动力及电磁制动器制动力均为最大值。

3）快速制动模式，快速制动是为使牵引作业制动的安全系数达到最大值所采取的制动动作。在施加快速制动时，电再生制动器和电磁制动器满负荷运行。快速制动制时由电气制动控制器控制电再生制动器和电磁制动器共同作用，同时实施监控轮速传感器的速度信号，然后根据这些不同车轮对应的信号进行速度差、减速度、牵引载荷进行制动力矩动态调整，防止车轮抱死擦伤。

4）短时停车驻车制动模式，当车辆短时停车制动还需进行调车作业时，牵引车通过电再生制动器零速电锁定控制；电气制动控制器实施监控轮速传感器的速度信号，控制电再生制动器自动施加零速自锁力矩，实现电气驻车制动（车辆无需配置手刹或电子手刹***）；零速锁定制动能够保证车辆在坡道停车制动再启动时车辆不溜车，增加牵引作业时的安全性。

5）车辆长期停放制动模式，当牵引车辆需要长期停放时，切断牵引车供电，电磁制动器断电，自动抱轴实现车辆长期停放制动。

6）紧急制动模式，当牵引车牵引车辆载荷遇紧急情况时，电气制动控制器接收遥控器紧急制动信息，控制电再生制动器实现最大再生制动力，同时为动力电池充电；控制电磁制动器实现最大电抱轴制动力刹车；电气制动控制器控制电涡流制动器通电产生磁场，钢轨处在变化着的磁场和相对运动的磁场中，穿过钢轨任意回路的磁通量发生变化，产生电涡流制动力。紧急制动一旦实施，紧急制动安全回路的控制电路可以保证紧急制动一直保持施加状态，直到牵引车列完全停下。当按下无限遥控器复位按钮且触发紧急制动的激励源以及电气制动装置紧急制动指令排除后才能缓解。防抱死功能在紧急制动过程中仍然有效，紧急制动的施加是不可逆的。

7）防冲动制动模式，当牵引车牵引不同的车辆载荷时，为了避免产生制动冲动，电气制动装置能够自动根据负荷调整制动级位，制动平滑可调，制动力的输出为缓升/降式，以确保制动的安全性，实现最优防冲动制动。有关制动级位调整的具体过程，可以参考常规机械制动的方式，在此不做赘述和限制。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：通过配置四个独立驱动且可自动转向的转向行走组件，在实际行驶过程中，根据需要可以进行小半径的转弯，还可以进行横向行驶或原地回转，以满足狭小空间的作业要求，实现减小四轮独立转向驱动公铁车的转弯半径，以提高四轮独立转向驱动公铁车的通过性。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种四轮独立转向驱动公铁车，其特征在于，包括：

车底盘，所述车底盘上设置有驾驶室；

公路走行模块，所述公路走行模块包括四个转向行走组件，四个所述转向行走组件分布在所述车底盘的四角位置，所述转向行走组件包括车轮、转动架、牵引电机和转动电机，所述车轮通过车轴设置在所述转动架上，所述牵引电机设置在所述转动架上并与所述车轴传动连接，所述转动架可转动地设置在所述车底盘上，所述转动电机设置在所述车底盘上并用于驱动所述转动架转动；

铁路走行模块，所述铁路走行模块包括两个导向组件，所述导向组件包括升降机构、升降架、轮轴和两个导向轮，所述导向轮设置在所述轮轴的端部，所述轮轴设置在所述升降架上，所述升降架可滑动地设置在所述车底盘的对应端部，所述升降机构设置在所述车底盘上并用于驱动所述升降架上下滑动；

所述四轮独立转向驱动公铁车还包括制动机构，所述制动机构包括电气制动控制器、多个电再生制动器和多个电磁制动器和电涡流制动器，所述电再生制动器设置在对应的所述牵引电机上，所述电磁制动器设置在对应的所述车轴上，所述电再生制动器和所述电磁制动器分别与所述电气制动控制器电连接，所述电涡流制动器设置在所述车底盘上，所述电涡流制动器与所述电气制动控制器电连接；所述车底盘上配置有动力电池，所述动力电池用于给所述电涡流制动器供电；

所述四轮独立转向驱动公铁车如下制动模式：

常用行车制动模式下，电气制动控制器控制电再生制动器实现再生制动调速，再生制动能量为动力电池充电；电气制动控制器根据牵引作业车辆当前速度和牵引载荷条件，自动计算目标电制动力值；当电再生制动能量对动力电池进行充电时，电再生制动器控制当动力电池组电压和剩余容量达到其最高限制时，将多余的制动能量消耗在制动电阻上；

停车制动模式下，电气制动控制器控制电再生制动器实现再生制动调速，为动力蓄电池组充电；同时电气制动控制器控制电磁制动器工作，电磁制动器通过电磁离合实现电抱轴刹车，作为电再生制动力的补充；牵引车停车制动时，电再生制动力及电磁制动器制动力均为最大值；

快速制动模式下，电再生制动器和电磁制动器满负荷运行，由电气制动控制器控制电再生制动器和电磁制动器共同作用，同时，实施监控轮速传感器的速度信号，然后根据这些不同车轮对应的信号进行速度差、减速度、牵引载荷进行制动力矩动态调整，防止车轮抱死擦伤；

短时停车驻车制动模式下，当四轮独立转向驱动公铁车短时停车制动还需进行调车作业时，通过电气制动控制器实时监控轮速传感器的速度信号，控制电再生制动器自动施加零速自锁力矩，实现电气驻车制动；

车辆长期停放制动模式下，当四轮独立转向驱动公铁车需要长期停放时，切断牵引车供电，电磁制动器断电自动抱轴实现车辆长期停放制动；

紧急制动模式下，当四轮独立转向驱动公铁车载荷遇紧急情况时，电气制动控制器接收紧急制动信息，控制电再生制动器实现最大再生制动力，同时为动力电池充电；电气制动控制器控制电涡流制动器通电产生磁场，钢轨处在变化着的磁场和相对运动的磁场中，穿过钢轨任意回路的磁通量发生变化，产生电涡流制动力；

防冲动制动模式下，当四轮独立转向驱动公铁车牵引不同的车辆载荷时，电气制动控制器自动根据负荷调整制动级。

2.根据权利要求1所述的四轮独立转向驱动公铁车，其特征在于，所述转动电机上设置有主齿轮，所述转动架上设置有副齿轮，所述主齿轮与所述副齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的四轮独立转向驱动公铁车，其特征在于，所述升降机构包括两个竖向并排布置的导向油缸；所述升降架包括两个滑动杆，所述车底盘的端部还设置有两个竖向布置的滑套，所述滑动杆滑动设置在对应的所述滑套中，所述滑动杆的上端部与对应的所述导向油缸的活塞杆连接，所述轮轴设置在两根所述滑动杆之间。

4.根据权利要求1所述的四轮独立转向驱动公铁车，其特征在于，所述驾驶室可拆卸地安装在所述车底盘上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的四轮独立转向驱动公铁车，其特征在于，所述车底盘的两端部分别设置有车钩。

6.根据权利要求5所述的四轮独立转向驱动公铁车，其特征在于，所述车底盘的两端部分别设置有高度调节机构，所述高度调节机构包括安装座、导轨和驱动部件，所述导轨竖向布置在所述车底盘上，所述安装座可滑动地设置在所述导轨上，所述驱动部件用于驱动所述安装座上下滑动，所述车钩设置在所述安装座上。

7.根据权利要求6所述的四轮独立转向驱动公铁车，其特征在于，所述驱动部件包括丝杆，所述安装座上设置有螺纹孔，所述丝杆可转动地设置在所述车底盘上，所述丝杆螺纹连接在所述螺纹孔中。

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