一种跨座式单轨车辆及其液压系统

技术领域

本发明涉及单轨交通技术领域，特别涉及一种跨座式单轨车辆及其液压系统。

背景技术

跨座式单轨车辆具备对复杂地形有较强的适应性、土地占用少、运输量适中、造价低的优势，成为中小城市、海滨城市和山城轨道交通的首选，具有广阔的应用空间。为确保跨座式单轨车辆运行的平稳性及安全性，现有跨座式轨道车辆的每节车厢均配置有扫雪装置、冲洗装置等清理装置，受现有技术限制，这些清理装置通常单独配置有动力源，这样整车涉及的动力源数量较多，能耗较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种跨座式单轨车辆及其液压系统，清理驱动缸的动力源来源于左径向油缸和右径向油缸，省去另设动力源，解决了现有整车能耗较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种跨座式单轨车辆的液压系统，包括：

分别对称设于构架与车体之间并用于支撑车体通过轨道的弯曲段的左径向油缸和右径向油缸；

分别与左径向油缸和右径向油缸相连的清理驱动缸，清理驱动缸用于驱动清理装置动作；

当车体处于轨道的直线段时，左径向油缸和右径向油缸均处于初始状态；当车体处于轨道的弯曲段时，左径向油缸和右径向油缸二者中的一者伸出且另一者回缩，左径向油缸和右径向油缸排出的油液均流入清理驱动缸，清理驱动缸伸出以推动清理装置沿轨道的宽度方向移动直至清理装置的清理轨迹与走行轮的走行轨迹重合。

优选地，左径向油缸和右径向油缸二者与清理驱动缸之间设有清理控制阀；当车体处于轨道的左转弯曲段时，清理控制阀切换至第一位置，左径向油缸伸出且右径向油缸回缩，由左径向油缸的有杆腔和右径向油缸的无杆腔流出的油液流向清理驱动缸的无杆腔；当车体处于轨道的右转弯曲段时，清理控制阀切换至第二位置，左径向油缸回缩且右径向油缸伸出，由左径向油缸的无杆腔和右径向油缸的有杆腔流出的油液流向清理驱动缸的无杆腔。

优选地，还包括用于检测清理驱动缸的位移量的位移检测装置，当位移检测装置检测到清理驱动缸的位移量超出设定位移量时，控制装置根据位移检测装置反馈的信号控制清理控制阀切换至第三位置，左径向油缸和右径向油缸二者均与清理驱动缸不连通。

优选地，还包括散热管路和用于驱动车体的牵引电机和液压马达，散热管路与液压马达相连且散热管路流经牵引电机；当车体进入低速模式时，控制装置控制液压马达驱动车体；当车体进入中速模式，控制装置控制牵引电机驱动车体；当车体进入高速模式，控制装置控制牵引电机驱动车体，并控制液压马达带动油液沿散热管路循环流动。

优选地，还包括与散热管路相连的制动管路、与牵引电机相连的动力电池和分别设于散热管路的节流阀和分流阀；当车体进入制动模式，控制装置控制节流阀调节液压马达的油液流速以分配流向散热管路和制动管路的油液，并控制分流阀分配散热管路流经动力电池和牵引电机的油液。

优选地，牵引电机固定于车体下。

优选地，车体固设有电机支架，电机支架与牵引电机之间设有减振衬套。

优选地，车体包括前转向架和后转向架，牵引电机的两输出轴分别与前转向架和后转向架二者所设的动力耦合器相连；前转向架的走行轮和液压马达分别与前转向架所装的动力耦合器的两端相连；后转向架的走行轮和液压马达分别与后转向架所装的动力耦合器的两端相连。

优选地，还包括辅助电机、动力泵、设于散热管路的散热泵及设于制动管路的制动泵，动力泵、散热泵及制动泵三者相连并均与液压马达相连；当车体进入低速模式时，控制装置根据接收的制动信号控制辅助电机驱动制动泵以实现钳盘式制动，并控制液压马达驱动动力泵以实现静液压制动；当车体进入高速模式，控制装置根据接收的制动信号控制液压马达分别带动动力泵、散热泵及制动泵三者转动，实现静液压制动，并控制液压马达带动油液沿散热管路循环流动。

本发明还提供一种跨座式单轨车辆，包括上述任一项所述的液压系统。

相对于背景技术，本发明提供的跨座式单轨车辆的液压系统，包括左径向油缸、右径向油缸和清理驱动缸，左径向油缸和右径向油缸分别对称设于构架与车体之间，清理驱动缸分别与左径向油缸和右径向油缸相连。

当车体处于轨道的直线段时，左径向油缸和右径向油缸均处于初始状态。

当车体处于轨道的弯曲段时，左径向油缸和右径向油缸二者中的一者伸出且另一者回缩，左径向油缸和右径向油缸排出的油液均流入清理驱动缸的无杆腔，清理驱动缸伸出，推动清理装置沿轨道的宽度方向移动，直至清理装置的清理轨迹与走行轮的走行轨迹重合。显然，清理驱动缸的动力源来源于左径向油缸和右径向油缸二者伸缩时排出的油液，无需单独另设动力源，相较于现有跨座式轨道车辆而言，能省去一定数量的动力源，有效降低能耗。

本发明所提供的跨座式单轨车辆，包括上述液压系统，具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施例所提供的跨座式单轨车辆的液压系统中左径向油缸、右径向油缸、清理驱动缸及清理装置的连接关系图；

图2为图1中清理装置在车体上的分布示意图；

图3为图1中前转向架上中左径向油缸和右径向油缸的分布示意图；

图4为图3的另一视图；

图5为本发明一种具体实施例所提供的跨座式单轨车辆的液压系统中牵引电机、液压马达及相关附件的连接示意图；

图6为本发明一种具体实施例所提供的跨座式单轨车辆的液压系统中静液压制动与钳盘式制动相关附件的连接示意图；

图7为本发明一种具体实施例所提供的跨座式单轨车辆的液压系统中节流阀、分流阀及相关附件的连接示意图。

附图标记如下：

车体10、左径向油缸11、右径向油缸12、清理驱动缸13、清理装置14、牵引电机15、液压马达16、动力电池17、逆变器18、节流阀19、分流阀20、电机支架21、前转向架22、后转向架23、动力耦合器24、走行轮25、辅助电机26、动力泵27、散热泵28、制动泵29、油箱30、第一溢流阀31、充液阀32、蓄能器33、制动控制阀34、钳式制动器35、第二溢流阀36和控制装置37。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明实施例公开了一种跨座式单轨车辆的液压系统，如图1至图4所示，包括左径向油缸11、右径向油缸12和清理驱动缸13。

每节车体10包括前转向架22和后转向架23，二者分别设于车体10的两端。前转向架22和后转向架23二者的结构及安装方式均可参考现有技术。前转向架22和后转向架23二者的构架上均装有左径向油缸11和右径向油缸12。

左径向油缸11和右径向油缸12分别对称设于构架与车体10之间，使走行轮25通过弯曲段时更趋于径向，用于支撑车体10通过轨道的弯曲段，有效减小磨损，提升车体10的曲线通过能力。其中，左径向油缸11和右径向油缸12二者的连接线与构架相交形成的交点处于构架的垂向中心线，避免左径向油缸11与左径向油缸11伸缩而导致两转向架出现俯仰失稳姿态。左径向油缸11与左径向油缸11二者均可采用关节轴承连接构架和车体10，仅用于两转向架的径向调整，不承担牵引力。

清理驱动缸13分别与左径向油缸11和右径向油缸12相连，清理驱动缸13用于驱动清理装置14动作。其中，清理装置14可以是扫雪装置和/或冲洗装置，但类型不限于此。扫雪装置和冲洗装置二者的结构及工作原理均可参考现有技术。具体地，左径向油缸11的有杆腔和右径向油缸12的无杆腔分别与清理驱动缸13的无杆腔相连，左径向油缸11的无杆腔和右径向油缸12的有杆腔也分别与清理驱动缸13的无杆腔相连。

当车体10处于轨道的直线段时，左径向油缸11和右径向油缸12均处于初始状态，此时左径向油缸11和右径向油缸12二者的伸出长度相等。

当车体10处于轨道的弯曲段时，左径向油缸11和右径向油缸12二者中的一者伸出且另一者回缩，左径向油缸11和右径向油缸12排出的油液均流入清理驱动缸13的无杆腔，清理驱动缸13伸出，推动清理装置14沿轨道的宽度方向移动，直至清理装置14的清理轨迹与走行轮25的走行轨迹重合，沿轨道的宽度方向实现自动调节清理装置14的位置，使清理装置14的清理轨迹与走行轮25的走行轨迹相适应，进而使清理装置14适应不同宽度的轨道，有效改善整车的适应性。

关键的是，本发明中的清理驱动缸13的动力源来源于左径向油缸11和右径向油缸12二者伸缩时排出的油液，无需单独另设动力源来驱动清理驱动缸13伸缩，相较于现有跨座式轨道车辆而言，能省去一定数量的动力源，有效降低能耗。

左径向油缸11和右径向油缸12二者与清理驱动缸13之间设有清理控制阀，用于根据车体10的转弯方向切换流向清理控制阀的油液流向。轨道的弯曲段曲线半径不同，左径向油缸11和右径向油缸12二者伸缩量也不同，从而使清理驱动缸13的伸缩量与轨道的弯曲段曲率半径相匹配，有效提升整车的曲线通过适应性。清理控制阀可以是电磁换向阀，控制装置37根据接收的车体10转弯信号自动调节清理控制阀的阀芯位置，实现自动切换左径向油缸11和右径向油缸12二者与清理驱动缸13之间的油液流向。

当车体10处于轨道的左转弯曲段时，清理控制阀切换至第一位置，左径向油缸11伸出且右径向油缸12回缩，左径向油缸11的有杆腔和右径向油缸12的无杆腔均与清理驱动缸13的无杆腔相连通，由左径向油缸11的有杆腔和右径向油缸12的无杆腔流出的油液流向清理驱动缸13的无杆腔，清理驱动缸13伸出，推动清理装置14沿轨道的宽度方向移动。

当车体10处于轨道的右转弯曲段时，清理控制阀切换至第二位置，左径向油缸11回缩且右径向油缸12伸出，左径向油缸11的无杆腔和右径向油缸12的有杆腔均与清理驱动缸13的无杆腔相连通，由左径向油缸11的无杆腔和右径向油缸12的有杆腔流出的油液流向清理驱动缸13的无杆腔，清理驱动缸13同样伸出，推动清理装置14沿轨道的宽度方向移动。

上述液压系统还包括位移检测装置，用于检测清理驱动缸13的位移量，具体可以是位移传感器，但不限于此。位移检测装置与清理控制阀二者均通过控制装置37相连，控制装置37的结构及控制原理具体参考现有技术。

当位移检测装置检测到清理驱动缸13的位移量超出设定位移量时，位移检测装置发送信号至控制装置37，控制装置37根据位移检测装置反馈的信号控制清理控制阀切换至第三位置，左径向油缸11和右径向油缸12二者均与清理驱动缸13不连通，自动控制清理驱动缸13停止动作，避免清理驱动缸13过度移动而影响安全性。

如图5所示，上述液压系统还包括散热管路、牵引电机15和液压马达16，散热管路以液压油为冷却介质，对牵引电机15等发热量较大的装置进行散热降温。牵引电机15和液压马达16二者均为动力源，形成混合动力，用于驱动车体10，使整车能利用牵引电机15的高速特性和液压马达16的大牵引力特性，适应于大负载高速工况。

散热管路与液压马达16相连，当液压马达16不牵引车体10时，液压马达16利用自身的自由轮特性，带动油液沿散热管路循环，散热管路内油液流经牵引电机15等，与牵引电机15进行热交换，对牵引电机15进行散热降温，无需另外独立设置散热系统，利于进一步降低能耗。

当负载较大时，车体10进入低速模式，液压马达16作为单一驱动件，控制装置37根据接收的低速信号自动控制液压马达16驱动车体10。为确保散热管路稳定运转，上述液压系统还包括辅助电机26，当液压马达16牵引车体10时，辅助电机26带动散热管路的散热泵28运转，使油液沿散热管路流动，仍能对牵引电机15等进行散热降温。

当负载处于中档时，车体10进入中速模式，牵引电机15作为单一驱动件，控制装置37根据接收的中速信号自动控制牵引电机15驱动车体10。

当负载较小时，车体10进入高速模式，牵引电机15作为单一驱动件，控制装置37根据接收的高速信号控制牵引电机15驱动车体10，并控制液压马达16以自由轮模式带动油液沿散热管路循环流动，实现散热。

如图7所示，上述液压系统还包括制动管路、动力电池17、节流阀19和分流阀20，制动管路与散热管路相连，用于对车体10进行静液压制动。动力电池17用于为牵引电机15供电，动力电池17的发热量较大，散热管路也流经动力电池17，散热管路的冷却介质与动力电池17热交换，使散热管路对动力电池17进行降温冷却。节流阀19和分流阀20分别设于散热管路，二者均可以是电磁阀。动力电池17通过逆变器18对牵引电机15和辅助电机26供电。

当车体10进入制动模式，控制装置37控制节流阀19调节液压马达16的油液流速以分配流向散热管路和制动管路的油液，并控制分流阀20分配散热管路流经动力电池17和牵引电机15的油液。

当车体10进入制动模式，控制装置37根据反馈的制动信号自动控制节流阀19调节液压马达16的油液流速，以分配流向散热管路和制动管路的油液，并控制分流阀20分配散热管路流经动力电池17和牵引电机15的油液，实现根据动力电池17和牵引电机15二者的发热量自动调整散热管路的分支管路的油液流量，使动力电池17和牵引电机15二者借助均借助散热管路充分散热。

牵引电机15固定于车体10下，相较于现有轴悬式和架悬式结构而言，牵引电机15固定位置的改变能有效减小两转向架的总重，从而有效改善两转向架的高速运行性能，同时便于牵引电机15的维护保养。

车体10固设有电机支架21，电机支架21与牵引电机15之间设有减振衬套，可满足六向减振缓冲和变位要求。减振衬套具体可以是橡胶衬套，但其类型不限于此。

牵引电机15的两输出轴分别与前转向架22和后转向架23二者所设的动力耦合器24相连，使前转向架22和后转向架23二者共用一套牵引电机15，无需单独设置动力源，仍能达到降低能耗目的。牵引电机15为双输出轴形式，属于簧上质量，能减小轨道不平顺引起的振动响应。牵引电机15的每根输出轴均可通过万向轴与前转向架22和后转向架23二者的动力耦合器24相连。万向轴具体伸缩及转角功能，使输出轴与动力耦合器24二者的连接处能更好适应车体10沿轨道行走。

前转向架22和后转向架23二者之间的中心距可在6m之内，如此能一定程度上缩短万向轴的长度，更利于车体10的下挂件的布置，对提升整车的轻量化具有积极意义。

前转向架22的走行轮25和液压马达16分别与前转向架22所装的动力耦合器24的两端相连；后转向架23的走行轮25和液压马达16分别与后转向架23所装的动力耦合器24的两端相连。两个动力耦合器24的固定端均可与所在转向架的连接座相连，实现吊挂至构架。动力泵27与油箱30相连，动力泵27与油箱30之间设有第一溢流阀31，确保动力泵27安全运转。

如图6所示，上述液压系统还包括辅助电机26、动力泵27、设于散热管路的散热泵28及设于制动管路的制动泵29，动力泵27、散热泵28及制动泵29三者相连并均与液压马达16相连。

辅助电机26与散热泵28和制动泵29相连，用于在液压马达16牵引车体10时为散热泵28及制动泵29提供动力源。辅助电机26与动力泵27之间通过联轴器进行连接，动力泵27与散热泵28之间及散热泵28与制动泵29之间均可采用键连接。

当车体10进入低速模式时，控制装置37根据接收的制动信号控制辅助电机26驱动制动泵29，制动管路的油液依次经充液阀32和蓄能器33，制动控制阀34与蓄能器33相连，由制动控制阀34控制钳式制动器35实现钳盘式制动。与此同时，控制装置37还控制液压马达16驱动动力泵27，实现静液压制动，以减小制动盘磨损。需要补充的是，在满足减速度及制动距离的前提下，静液压制动为主，钳盘式制动为辅。文中，蓄能器33与油箱30相连，蓄能器33与油箱30之间设有第二溢流阀36。制动控制阀34可以是三位四通比例电磁换向阀，但不限于此。

当车体10进入高速模式，控制装置37根据接收的制动信号控制液压马达16驱动动力泵27转动，实现静液压制动；同时，动力泵27带动散热泵28及制动泵29转动，散热管路的油液循环流动，对动力电池17和牵引电机15进行散热降温。制动管路在制动泵29的带动下对蓄能器33进行充液，为钳盘式制动做准备。

液压马达16与动力泵27之间实现静液压制动的特性，配合钳盘式制动，对车体10进行常规制动和紧急制动。液压马达16的液压能传输至动力泵27、散热泵28及制动泵29，使车体10的动能一部分用于静液压制动，一部分用于制动泵29充液至蓄能器33，一部分用于散热泵28带动油液沿散热管路循环流动，使整车的能耗更低，也能实现降低能耗。

本发明实施例公开了一种跨座式单轨车辆，包括上述液压系统，具有相同的有益效果。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。