CN203283307U - 四轴单铰链铰接式客车结构 - Google Patents

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袁正
梁锋
高剑峰
李婷婷
张苹苹
刘玉
关丹丹
王童
郭新宇
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Abstract

本实用新型为一种四轴单铰链铰接式客车结构。涉及客车结构设计领域，由主车（1）和副车（2）两部分组成，副车长度等于或略小于主车长度。主车（1）和副车（2）均为双桥结构，主车前桥（3）为转向桥，后桥（4）为驱动桥，副车前桥（5）为随动桥，副车后桥（6）为联动转向桥，主车与副车通过牵引铰盘（8）和软棚（9）相互连接；副车联动转向桥轮轴中点偏转角α与主车和副车之间的相对摆角β联动。本实用新型可保证主车和副车运行轨迹基本相同，使司机更容易驾驶，同时还减小了铰接式客车的转弯通道宽度，节约了道路资源。此外，由于本实用新型的主、副车连接铰盘不承受垂直方向载荷，大大减轻了铰盘的工作载荷，更有利于降低制造成本。

Description

四轴单铰链铰接式客车结构
技术领域
本实用新型涉及客车结构设计领域，实用新型一种新型铰接式客车结构形式。 
背景技术
目前，国内运营的大部分铰接式客车大都是以发动机后置实现前轮转向的三轴铰接式客车，传统铰接式客车应用于BRT***时所需要的转弯通道宽度较大，占用较多的道路空间。对于发动机后置的客车结构，需要使用高成本的推式铰接盘。现根据我国交通现状提出一种新型四轴单铰链铰接式公交车。 
发明内容
本实用新型要提供一种转弯通道宽度小，容易驾驶，成本低的四轴单铰链铰接式公交车。 
结合附图，说明如下： 
一种四轴单铰链铰接式客车结构，由主车1和副车2两部分组成，主车1和副车2通
过铰盘铰接，副车长度等于或略小于主车长度，主车1和副车2均为双桥结构，主车前桥3为转向桥，后桥4为驱动桥，副车前桥5为随动桥，副车后桥6为联动转向桥，副车联动转向桥轮轴中点偏转角 与主车和副车之间的相对摆角
Figure DEST_PATH_712643DEST_PATH_IMAGE002
联动。
所述的副车联动转向桥轮轴中点偏转角
Figure DEST_PATH_692100DEST_PATH_IMAGE001
与主车和副车之间的相对摆角联动，是通过数值拟合将的联动关系简化线性关系
Figure DEST_PATH_371441DEST_PATH_IMAGE004
或简单非线性关系，既可以通过机械方式联动，也可以通过电控方式联动。 
所述的通过数值拟合得到副车联动转向桥轮轴中点偏转角
Figure DEST_PATH_310447DEST_PATH_IMAGE001
与主副车之间的相对摆角
Figure DEST_PATH_257543DEST_PATH_IMAGE002
的简化联动关系，其产生的转向误差，由副车随动桥的内或外摆进行补偿，以保证整车行驶顺畅。 
所述的主车1和副车2之间铰接的铰盘为不承受垂直载荷的低成本牵引铰盘8， 
主要工作载荷只有牵引载荷、弯道行使时的侧向载荷和部分成员载荷。 
所述的牵引铰盘8中心到主车后轴的距离与铰盘中心到副车前轴的距离相等，主车1长度与副车2长度的比值在1.0~1.2范围内，且副车2轴距等于或略小于主车1轴距。 
所述的转向桥、随动桥和联动转向桥均为双轮布置，即左右各一个车轮，驱动桥为4轮布置，即左右各2个车轮。 
所述的主车在前桥前和后桥前各布置一个车门，副车在前桥后和后桥后各布置一个车门。 
有益效果
本实用新型可保证主车和副车运行轨迹基本相同，使司机更容易驾驶，在不影响行驶的前提下增加了车长，有效地提高了运载能力（约25%~30%）。同时本实用新型还减小了铰接式客车的转弯通道宽度（转弯通道宽度比现有3轴铰链客车更小），用作BRT***时，可有效减少专用道占地面积，节约了道路资源。此外，由于本实用新型的主、副车连接铰盘不承受垂直方向载荷，大大减轻了铰盘的工作载荷，更有利于降低制造成本。
附图说明
图1为传统铰接式客车的侧面示意图； 
图2、3为本实用新型所述的四轴单铰接式客车侧面示意图；
图4为本实用新型所述的四轴单铰接式客车底架俯视示意图 ；
图5为本实用新型所述的四轴单铰接式客车转弯示意图；
图6为本实用新型涉及的主要尺寸参数示意图；
其中：1、主车、2、副车、3、主车前桥、4、主车后桥、5、副车前桥、6、副车后桥、7、发动机、8、牵引铰盘、9、软蓬。
实施方式
本方案中使用的主要尺寸参数如附图6所示，其中：C是前悬长度，L是主车前轮轴和后轮轴之间的轴距，D是主车后轮轴和副车前轮轴到铰盘中心的距离，E是副车前轮轴和后轮轴之间的轴距，K是整车宽度。
整车结构由主车1、副车2两部分组成，两部分通过牵引铰盘8和软蓬9相互连接。 
主车1和副车2均为双桥结构，整车为4桥结构，主车前桥3为转向桥，后桥4为驱动桥，副车前桥5为随动桥，副车后桥6为联动转向桥，转向时副车联动转向桥轮轴中点偏转角
Figure DEST_PATH_711527DEST_PATH_IMAGE001
与主车和副车之间的相对摆角
Figure DEST_PATH_284329DEST_PATH_IMAGE002
联动。 
其中转向桥、随动桥和联动转向桥均为双轮布置，即左右各一个车轮，驱动桥为4轮布置，即左右各2个车轮。且在主车前桥前和后桥前各布置一个车门，副车在前桥后和后桥后各布置一个车门。该客车是全承载式低地板铰接式客车，主车1前桥到后桥前端以及副车2采用低地板布置。 
四轴单铰链铰接式BRT公交车的转弯情况如附图5所示，其中：1是主车，2是副车,铰接式客车在转弯时转向轮外轮、驱动轮和副车上的联动转向轮、随动轮都应该绕同一中心点O转弯。R是车身最外点在地面上的投影所形成的外圆周轨迹半径，r是车身最内侧部位在地面上的投影所形成的内圆周轨迹半径，R与r的差值即为所求的转弯通道宽度A，即A＝R－ｒ。 
整车转向时为保证主车和副车的转向中心保持重合，可通过控制副车联动转向桥轮轴中点转角与主车和副车之间的相对摆角
Figure DEST_PATH_946571DEST_PATH_IMAGE002
联动实现，进而达到使主副车运行轨迹相同的目的。 
根据图5中的几何关系，计算出副车联动转向桥轮轴中点偏转角与主车和副车之间的相对摆角
Figure DEST_PATH_556687DEST_PATH_IMAGE002
之间的联动关系，即：
Figure DEST_PATH_204706DEST_PATH_IMAGE003
 。 
但上述关系无法精确实现，本实用新型利用0度、5度、10度、15度、20度30度和45度等若干个
Figure DEST_PATH_572234DEST_PATH_IMAGE002
摆角值，通过数值拟合，将副车联动转向桥轮轴中点偏转角与主车与副车之间的相对摆角
Figure DEST_PATH_462884DEST_PATH_IMAGE002
之间的联动关系：
Figure DEST_PATH_355622DEST_PATH_IMAGE006
，简化为线性关系
Figure DEST_PATH_877740DEST_PATH_IMAGE004
或简单非线性关系
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE007
，既可以通过机械方式联动，也可以通过电控方式联动。并针对简化联动关系可能产生的转向误差，提出了由副车随动桥的内或外摆进行补偿解决方案，以保证整车行驶顺畅。 
利用最小二乘法的联动关系数值拟合方法： 
以简单非线性关系为例，令，其中
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE009
，再分别对S求K1和K2的偏导数并使其为零(
Figure DEST_PATH_19948DEST_PATH_IMAGE010
)，从而确定参数k1，k2的取值。
以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步详细描述。 
本方案基于GB1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值，以车辆通道圆的外圆半径12.50米作为车身最外点的转弯半径R。参考现有铰接式客车的尺寸参数，本方案中，车身主要尺寸参数如下（单位：米）：前悬长度C=2.40，主车前轴和后轴的轴距L=6.10，主车后轮轴及副车前轮轴到铰盘中心距离D=3.25，副车轴距E=6.00，后悬长度F=2.50，整车宽度K=2.50。铰接式客车主车长度11.00米，副车长度11.00米，铰接盘中心到车头的长度11.75米，铰接盘中心到车尾的长度11.75米，客车总长度23.50米。 
根据图5中的几何关系，计算出车身最内侧部位在地面上的投影所形成的内圆周轨迹半径r，从而求出转弯通道宽度A。 
采用如下公式近似求出r的值： 
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE011
r值约为6.67米。
由A=R-r，得到A值约为5.8米。 
由于目前国内没有与本实施例相同长度的车型，故选择了比较常见的18米的铰接客车进行对比，目前常见的18米客车转弯通道宽度A值一般在6.5米至6.7米之间 。 
本实施例的23.5米铰接客车所需的转弯通道宽度相比普通18米铰接客车还减小了大约0.7米到0.9米 ，达到了减小转弯通道宽度的目的。 
本方案中采用简单线性拟合方法确定副车联动转向桥轮轴中点转角
Figure DEST_PATH_455609DEST_PATH_IMAGE001
与主副车之间的相对摆角
Figure DEST_PATH_414206DEST_PATH_IMAGE002
之间的联动关系。 
令
Figure DEST_PATH_614112DEST_PATH_IMAGE012
（其中），
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE013
βi分别取0、4.5、9、13.5、18、22.5、27、31.5、36、40.5和45度，由解析式
Figure DEST_PATH_496618DEST_PATH_IMAGE014
求出
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE015
（解得
Figure DEST_PATH_92510DEST_PATH_IMAGE015
=0、4.149、8.267、12.326、16.299、20.164、23.904、27.505、30.958、34.258和37.405度)，再对S求k偏导数并使其为零(
Figure DEST_PATH_35058DEST_PATH_IMAGE016
)，从而确定参数K的取值(求得K=0.86)。 
通过数值拟合方法得到简化联动关系产生副车联动桥转向误差的问题，可由副车随动桥内外摆给予适当补偿，以实现主副车行驶轨迹大致相同的目的。 
现可通过机械联动或电控装置完成副车联动转向桥轮轴中点转角
Figure DEST_PATH_410676DEST_PATH_IMAGE001
与主副车之间的相对摆角之间的联动。 

Claims (6)

1.一种四轴单铰链铰接式客车结构，由主车（1）和副车（2）两部分组成，主车
（1）和副车（2）通过铰盘铰接，副车长度等于或略小于主车长度，其特征在于：
主车（1）和副车（2）均为双桥结构，主车前桥（3）为转向桥，后桥（4）为驱动桥，副车前桥（5）为随动桥，副车后桥（6）为联动转向桥，副车联动转向桥轮轴中点偏转角 与主车和副车之间的相对摆角
Figure DEST_PATH_435537DEST_PATH_IMAGE004
联动。
2.根据权利要求1中所述的四轴单铰链铰接式客车结构，其特征在于：
所述的副车联动转向桥轮轴中点偏转角
Figure DEST_PATH_984461DEST_PATH_IMAGE002
与主车和副车之间的相对摆角
Figure DEST_PATH_183362DEST_PATH_IMAGE004
联动，是通过数值拟合将
Figure DEST_PATH_445716DEST_PATH_IMAGE006
的联动关系简化线性关系或简单非线性关系，既可以通过机械方式联动，也可以通过电控方式联动。
3.根据权利要求2中所述的四轴单铰链铰接式客车结构，其特征在于：
通过数值拟合得到副车联动转向桥轮轴中点偏转角
Figure DEST_PATH_743470DEST_PATH_IMAGE002
与主副车之间的相对摆角
Figure DEST_PATH_266855DEST_PATH_IMAGE004
的简化联动关系，其产生的转向误差，由副车随动桥的内摆或外摆进行补偿，以保证整车行驶顺畅。
4.根据权利要求1中所述的四轴单铰链铰接式客车结构，其特征在于：
所述的主车（1）和副车（2）之间铰接的铰盘为不承受垂直载荷的低成本牵引铰盘（8），
主要工作载荷只有牵引载荷、弯道行使时的侧向载荷和部分成员载荷。 
5.根据权利要求4中所述的四轴单铰链铰接式客车结构，其特征在于：
所述的牵引铰盘（8）中心到主车后轴的距离与铰盘中心到副车前轴的距离相等，主车（1）长度与副车（2）长度的比值在1.0~1.2范围内，且副车（2）轴距等于或略小于主车（1）轴距。
6.根据以上任一权利要求所述的四轴单铰链铰接式客车结构，其特征在于：
所述的转向桥、随动桥和联动转向桥均为双轮布置，即左右各一个车轮，驱动桥为4轮布置，即左右各2个车轮。
 7.根据权利要求6所述的四轴单铰链铰接式客车结构，其特征在于：
所述的主车在前桥前和后桥前各布置一个车门，副车在前桥后和后桥后各布置一个车门。
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