专利名称：低地板双电源无轨电车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种城市无轨电车，尤其是一种低地板无轨电车。
背景技术：
随着我国城市建设高速发展，公路上的汽车越来越拥挤，特别是使城市更加拥挤，汽车尾气的大量排放使城市污染越来越严重，而且严重依赖比较短缺和不可再生燃料，成本也比较高。电能既是一种清洁的能源，也是一种相对廉价和充足的能源，因此，开发以电为能源的电车是十分必要的。目前，无轨电车的种类也比较多，但现有的无轨电车其架线较为复杂，特别是在交叉路口，线网交织既影响城市景观，也增加成本和带来安全隐患；且因这些电车必须沿架线行走，所以其机动性差，容易造成交通阻塞，同时因其采用直流系统而触点接触和采用碳刷，容易产生各种故障，且都没有安装空调，不能为乘客提供更为舒适的乘坐环境。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种车架重心和地板离地高度低、可自动进行电源切换的低地板双电源无轨电车。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是它包括车身系统、底盘系统、电控及电源系统、动力系统，其车身系统的整个车身骨架由客车专用的冷弯方形钢管及矩形钢管焊接而成，内外蒙皮与骨架焊为一体共同承载，构成整体承载式车身结构，其特征是车顶中部安装集电器；车内尾部设置有一个封闭式电控箱；车底尾部安装有动力装置、传动装置、蓄电池组；其底盘系统的转向系采用液压动力转向系统，制动系采用机械制动作为基础制动，其行驶系的前桥为低地板支承桥，后桥为低地板门式驱动桥，前后桥均采用空气弹簧悬架，双向液压筒式减振器，传动系通过交流变频电机经齿轮减速箱接传动轴、接差速器、接轮边减速器驱动后轮。动力装置由交流变频电机和齿轮减速箱构成并安装在同一支座上，或将交流变频电机和齿轮减速箱制成一整体；并采用再生能源电制动为辅助制动；车载动力蓄电池采用高能铅酸蓄电池、或镍氢电池、或锂电池。在车顶前部安装有空调机组，空调机组采用包括带交流变频起动的全封闭式冷暖空调机组，空调机组周围安装防护罩。高、低压线路分开单独布线，高压电气设备采用二次绝缘，低压电气设备采用双线制，主保护采用空气断路器和熔断器，传动系统采用交流变频驱动，滤波电抗器采用无铁芯铝线圈结构，主逆变器采用预充电方式。主控电路采用逻辑控制器PLC2，由集电器SD经架线阻塞二极管VD1、滤波电抗器LF接由主逆变器VF、交流牵引电机M1、制动电阻RZ组成主电气传动电路，在架线阻塞二极管VD1的输出端并接由车载蓄电池BG1、蓄电池阻塞二极管VD2组成的蓄电池电路和由静止逆变器SIV1、SIV2组成的辅助供电电路，静止逆变器SIV1输出低压直流接车辆辅助供电电路，静止逆变器SIV1输出交流电压接空压机M2。在架线阻塞二极管VD1和蓄电池阻塞二极管VD2的输出端接由直流接触器KM5和空调KT组成的空调电路。由主控逻辑控制器PLC2、静止逆变器SIV1、SIV2、充电机CH和主逆变器VF分别与逻辑控制器PLC1和液晶显示屏OP组成的监控电路。车载蓄电池BG1、蓄电池阻塞二极管VD2组成的蓄电池电路并接充电机CH。
由此可知，本实用新型在采用架线电网作为动力供电的同时还配有动力蓄电池组，并能自动升降集电器，由能量管理单元自动进行切换，使本实用新型在无架线的地方也能行驶一定距离，从而极大地提高了车辆的机动性能，并能在沿架线正常行驶途中又能给车载蓄电池组充电，使车载蓄电池组保持一定的电能。通过采用交流变频调速系统简化了传动系统和电机的结构，减少了对电机、电控的维修，更加经济实惠。本实用新型通过采用超低地板使得车内地板离地高度可降至350mm，不仅降低了整车重心，而且改善了行车的稳定性和乘坐的舒适性，并可缩短停靠站时间，提高运输效能，更方便了老人、小孩及残疾人上下车，同时还通过安装空调改善了乘坐环境。
图1是本实用新型的整车布置图。
图2是图1的A-A剖视结构示意图。
图3是图1的B-B剖视结构示意图。
图4是本实用新型的底架结构示意图。
图5是本实用新型的底盘结构示意图。
图6是本实用新型的电气原理图。
在图6中，FU1、FU2、FU3、FU4为熔断器，SD为集电器，QF1为断路器，SU1为电压传感器，VD1、VD2为阻塞二极管，SC1为电控传感器，KM1、KM2、KM3、KM4、KM5为直流接触器，R为预充电阻，KT为空调，LF滤波电抗器，VF主逆变器，M1为交流牵引电机，CH为充电机，RZ为制动电阻，M2为车载压缩机电机，SIV1、SIV2为静止逆变器，BG为车载蓄电池，QS为隔离开关，FA1为漏电保护器。
具体实施方式
由图1至4可知，本实用新型包括整车布置、车身系统、底盘系统、电气系统、动力系统、空调系统。系统动力来源一是通过架线，二是通过车载动力蓄电池组提供电源。架线供电时，系统由架线供电；当无架线电压时，系统由车载动力蓄电池组供电。车载动力蓄电池组的能量补充由车载充电机进行智能充电。车载动力蓄电池为高能铅酸蓄电池或镍氢电池或锂电池。主保护采用空气断路器和熔断器，传动系统采用交流变频驱动，滤波电抗器采用无铁芯铝线圈结构，主逆变器供电采用预充电方式。
其整车布置是在现有公交客车的车顶前部安装有空调机组，在空调机组周围安装防护罩，车顶中部安装集电器；车内尾部设置有封闭式箱形结构电气设备安装箱，安装有全部电控设备；车底尾部安装有动力装置、传动装置和动力蓄电池组，从而保持了整车外形美观及超低地板要求。
整车的布置为三部分即车体内、车底、车顶。车体内的前部为驾驶区，置有仪表台22和座椅21和综合箱20，车体后部设置有封闭式箱形结构的电气设备安装箱3，安装有包括接触器箱7、断路器箱8、空调逆变电源9、主逆变电源10、滤波电抗器11、空调接触器12、充电机13等全部电控设备；高、低压线路分开单独布线，高压电气设备均采用二次绝缘，低压电气设备采用双线制。车底右侧安装有蓄电池组14、15，车底中后侧安装蓄电池组16、交流变频调速电机17、单级齿轮箱18，车底左侧安装空压机组6。由于电机17、齿轮箱18及蓄电池组都安装在车体后仓内，不占用车体前部和中部空间，很好地满足了超低地板整车的要求。车顶前部安装有空调机组2，并在空调机组1周围安装防护罩，在车顶中部支架上安装集电器5，并采用二次绝缘措施以保证安全。车顶空调机组2与集电器5之间安装有储气筒3，储气筒3通过气管4分别与车底后仓内的空压机组6和集电器5联接。当车辆启动时，空压机组通过气管向储气筒3充气。当驾驶员按动仪表台22上的集电器升起按钮，储气筒3内的阀门打开，压缩空气通过气管4驱动集电器5内的气缸运动，升起集电杆23，当驾驶员按动仪表台22上的集电器下降按钮，储气筒3内的单向阀关闭，集电器5内的气缸回缩，集电杆23降落。
其车身系统即整个车身骨架由由底架、左右侧围、顶棚、前围、后围固联而成，它可采用客车专用的冷弯方形钢管或矩形钢管焊接而成，内外蒙皮与骨架结合为一体共同承载，构成整体承载式车身结构。车身底架设计满足低地板专用驱动桥的要求，并由前后桥各四根牵引拉杆传递牵引力。
其底盘系统由转向系、制动系、行驶系及传动系组成。其转向系采用液压动力转向系统。制动系采用机械制动作为基础制动，设有工作制动和驻车制动两套制动系统，集成于前后桥中，采用再生能源电制动为辅助制动。
由图5可知，行驶系由车轮32和车轿31组成。车轿中，前桥33采用城市公交专用低地板支承桥，该桥由前桥构件50、空气囊49、气囊支撑臂51、牵引拉杆52、双向液压筒式减震器48、盘式制动器及转向缸47集成为一体，以适应超低地板的高度要求。后桥34采用城市公交专用低地板门式驱动桥，左偏置输入，同时将后桥构件45、空气囊40、气囊支撑臂42、牵引拉杆46和双向液压筒式减震器41盘式制动器以及二级齿轮减速器44、差速器43集成为一体。前后桥都采用空气弹簧悬架，双向液压筒式减振器41、48。因此，在客车停站时，可将气囊放气使一侧或二侧地板降低高度以方便乘客上下车。
传动系由单级齿轮减速箱37、联轴器36、传动轴35、差速器43、轮边减速器44组成。交流变频调速电机38和单级齿轮减速箱37安装在同一底座39上。动力传递是由交流变频调速电机38经单级齿轮减速箱37、传动轴35、差速器43、轮边减速器44传递并驱动后轮旋转。通过采用后置式动力驱动装置及低地板专用驱动桥，使整个底盘系统降低了地板的离地高度，从而满足了整车超低地板要求。
其空调系统采用带交流变频起动的全封闭式冷暖空调机组，它由顶置式冷暖合一的电动客车专用空调机组、客室风道、司机室除霜装置组成。制冷循环连续产生的液态制冷剂在蒸发器中蒸发，同时从车厢外吸入的空气流经蒸发器后减湿降温，由蒸发机吸入，并将它送入位于车顶两侧的风道从而到整个车厢中。在加热状态下，压缩机和冷凝风机被关闭，机组中的电加热器启动，新风和回风得到加强，并被送风机吸入送入车厢。在通风模式下，压缩机、冷凝风机、电加热器将依据环境温度而被关闭。此时，只有送风机投入运行，以提高新风置换客室内空气，在司机室内设有电加热暖风机，用于前风挡玻璃降霜。
电控系统由主传动系统、主控电路、监控单元、辅助电路构成。主传动系统采用交流变频驱动，主控电路采用PLC逻辑控制器，如采用施耐德公司的TS8CD12R8D可编程控制器实现整逻辑控制功能。牵引踏板采用电位器分压0-10V电压模拟信号，制动踏板采用位移传感器，0-20mA电流模拟信号。
电控系统包括主电路、控制电路和监视电路，高、低压线路分开单独布线，高压电气设备采用二次绝缘，低压电气设备采用双线制。架线供电时，电源由集电器SD输入，主熔断器FU1和断路器QF1作为主电源保护。阻塞二极管VD1防止车载蓄电池倒流，当车载蓄电池BG1供电时，电源由BG1经主熔断器FU3、直流接触器KM3及阻塞二极管VD2引入。阻塞二极管VD2可防止架线供电电流经车载蓄电池，电压传感器SV1作为电路架线电压检测。漏电保护器作架线供电时电气设备漏电保护。电控传感器SC1作为充电检测。隔离开关QS为车载蓄电池检修时的隔离开关。主电气传动由主逆变器VF、交流牵引电机M1、制动电阻RZ、滤波电抗器LF、主系统接触器KM2、预充电阻R和预充开关KM1构成，完成车辆的牵引和制动工况，充电机CH用于车蓄电池充电和在车载蓄电池有吸收能力时向车载蓄电池回馈制动能量，SIV1输出24VDC，供低压负载，SIV2输出380VAC供车载压缩机电机M2用电。熔断器FU2、直流接触器KM5及空调装置KT构成空调系统。。主逆变器可将输入直流电逆变成三相交流电，根据牵引踏板电压给定信号和制动踏板电流给定信号，控制驱动交流电机牵引和制动工况。牵引电机及逆变器具有过载保护、过流保护、欠压、过压、输出短路等各种保护功能，采用矢量控制方案并外接速度反馈信号，实现零速度的恒转矩控制功能。
主控电路采用PLC逻辑控制器，如采用施耐德公司的TS8CD12R8D可编程控制器实现整逻辑控制功能。牵引踏板采用电位器分压0-10V电压模拟信号，制动踏板采用位移传感器，0-20mA电流模拟信号。监控系统采用PLC主机、MODBUS总线配液晶显示屏。它用于各电气单元设备之间的通讯和数据交流，实现车辆电气故障自诊断，在司机驾驶公配有显示终端，显示各项信息数据。整个监控系统可由主站通过MODBUS总线与各个分部(从站)进行通讯，可实现在线信息传输和故障自诊断功能。
权利要求1.一种低地板双电源无轨电车，它包括车身系统、底盘系统、电控及电源系统、动力系统，其车身系统的整个车身骨架由客车专用的冷弯方形钢管及矩形钢管焊接而成，内外蒙皮与骨架焊为一体共同承载，构成整体承载式车身结构，其特征是车顶中部安装集电器；车内尾部设置有一个封闭式电控箱；车底尾部安装有动力装置、传动装置、蓄电池组；其底盘系统的转向系采用液压动力转向系统，制动系采用机械制动作为基础制动，其行驶系的前桥为低地板支承桥，后桥为低地板门式驱动桥，前后桥均采用空气弹簧悬架，双向液压筒式减振器，传动系通过交流变频电机经齿轮减速箱接传动轴、接差速器、接轮边减速器驱动后轮。
2.根据权利要求1所述的低地板双电源无轨电车，其特征是动力装置由交流变频电机和齿轮减速箱构成并安装在同一支座上，或将交流变频电机和齿轮减速箱制成一整体；并采用再生能源电制动为辅助制动；车载动力蓄电池采用高能铅酸蓄电池、或镍氢电池、或锂电池。
3.根据权利要求1所述一种低地板双电源无轨电车，其特征是在车顶前部安装有空调机组，空调机组采用包括带交流变频起动的全封闭式冷暖空调机组，空调机组周围安装防护罩。
4.根据权利要求1所述一种低地板双电源无轨电车，其特征是高、低压线路分开单独布线，高压电气设备采用二次绝缘，低压电气设备采用双线制，主保护采用空气断路器和熔断器，传动系统采用交流变频驱动，滤波电抗器采用无铁芯铝线圈结构，主逆变器供电采用预充电方式。
5.根据权利要求1所述一种低地板双电源无轨电车，其特征是主控电路采用逻辑控制器PLC2，由集电器SD经架线阻塞二极管VD1、滤波电抗器LF接由主逆变器VF、交流牵引电机M1、制动电阻RZ组成主电气传动电路，在架线阻塞二极管VD1的输出端并接由车载蓄电池BG1、蓄电池阻塞二极管VD2组成的蓄电池电路和由静止逆变器SIV1、SIV2组成的辅助供电电路，静止逆变器SIV1输出低压直流接车辆辅助供电电路，静止逆变器SIV1输出交流电压接空压机M2。
6.根据权利要求5所述一种低地板双电源无轨电车，其特征是在架线阻塞二极管VD1和蓄电池阻塞二极管VD2的输出端接由直流接触器KM5和空调KT组成的空调电路。
7.根据权利要求5所述一种低地板双电源无轨电车，其特征是由主控逻辑控制器PLC2、静止逆变器SIV1、SIV2、充电机CH和主逆变器VF分别与逻辑控制器PLC1和显示屏OP组成的监控电路。
8.根据权利要求5所述一种低地板双电源无轨电车，其特征是车载蓄电池BG1、蓄电池阻塞二极管VD2组成的蓄电池电路并接充电机CH。
专利摘要一种低地板双电源无轨电车。它主要是解决现有无轨电车产生各种故障多，行走不方便，乘坐舒适性差等技术问题。其技术方案要点是车顶中部安装集电器；车内尾部设置有一个封闭式电控箱；车底尾部安装有动力装置、传动装置、蓄电池组；其底盘系统的转向系采用液压动力转向系统，制动系采用机械制动作为基础制动，其行驶系的前桥为低地板支承桥，后桥为低地板门式驱动桥，前后桥均采用空气弹簧悬架，双向液压筒式减振器，传动系通过交流变频电机经齿轮减速箱接传动轴、接差速器、接轮边减速器驱动后轮。它采用架线电网作为动力供电的同时还配有动力蓄电池组，使之在无架线的地方也能行驶，而极大地提高了车辆的机动性能；通过采用超低地板设计，改善了行车的稳定性和乘坐的舒适性。
文档编号B60P1/38GK2621979SQ0322751
公开日2004年6月30日 申请日期2003年4月24日 优先权日2003年4月24日
发明者梁小波, 江清波, 张起楼, 彭国谱, 陈宏 , 许华, 杨胜楚 申请人:湘潭电机股份有限公司