[發明專利]智軌無線無人駕駛公交電車系統

有效

• 申請號: 202010416985.1
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111483476B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 朱幕松
• 申請（專利權）人: 朱幕松
• 主分類號: B61B13/12
• 分類號: B61B13/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種智軌無線無人駕駛公交電車系統，包括智能軌道、混凝土槽、左平面軌道、右平面軌道、軌道槽、位置霍爾傳感器、軌道智能控制器、左、右電動牽引機、柔性傳動帶、傳動夾板、聯動器、車底盤、車廂、輪轂發電機、蓄電池、車載計算機控制器、電動方向機、電動前門、電動后門、投幣箱、刷卡機、語音播放器、糾偏霍爾元件、室內視覺傳感器、室外視覺傳感器和室外激光雷達，其特征在于：所述智軌無線無人駕駛公交電車系統設置智能軌道（1），智能軌道具有長距離電動牽引的功能和自動導航的功能，智能軌道設置在城市道路交通網的內環線、外環線或者直通專線的路面上，智能軌道圍繞城市交通網的內環線、外環線或者直通專線建成封閉的循環軌道，智能軌道在城市道路的路邊設有多個公交站臺（2），智能軌道設有終點站臺（3）和始發站臺（4），智能軌道設有多個彎道（5）進行變道靠近多個公交站臺，根據客流量的多少，智能軌道的終點站和始發站設定多個公交電車（6），多個公交電車前、后排隊集中在終點站和始發站，智能軌道下端設有混凝土槽（7），混凝土槽埋設在地下整體澆灌成型，混凝土槽的橫截面圖形為U形，混凝土槽沿著公交路線的軌跡建造，直行道路上建造直線型混凝土槽，轉彎道路上建造曲線型混凝土槽，圍繞公交路線建成封閉循環的混凝土槽，混凝土槽底部是下水道（8），下水道設有潛水泵（9），下水道底部的積水經過潛水泵和排水管（10）排到地面（11）；智能軌道設有多個平面軌道，平面軌道的橫截面為T形，平面軌道下端中部設有直板，平面軌道與直板長度相等，二者用金屬材料制一體化制造成型，每根平面軌道的長度均為10米，平面軌道分別設有左平面軌道（12）和右平面軌道（13），左平面軌道安裝在混凝土槽左上端，左平面軌道的左上端設有多個左沉頭螺絲釘（14），多個左沉頭螺絲釘將左平面軌道的上端固定在混凝土槽的左上端，左平面軌道的下端設有左直板（15），左直板下端設有多個左下螺絲釘（16），多個左下螺絲釘將左平面軌道的下端固定在混凝土槽的左下端，右平面軌道安裝在混凝土槽右上端，右平面軌道的右上端設有多個右沉頭螺絲釘（17），多個右沉頭螺絲釘將右平面軌道的上端固定在混凝土槽的右上端，右平面軌道的下端設有右直板（18），右直板下端設有多個右下螺絲釘（19），多個右下螺絲釘將右平面軌道的下端固定在混凝土槽的右下端，左、右平面軌道上端的平面與道路平面一致，左、右平面軌道互相平行，左、右平面軌道之間設有平行的軌道槽（20），軌道槽的寬度為2厘米，左、右平面軌道對稱于軌道槽的左、右端，左、右平面軌道設有直線型左、右平面軌道和曲線型左、右平面軌道，直線型混凝土槽上端安裝直線型左、右平面軌道，曲線型混凝土槽上端安裝曲線型左、右平面軌道，右平面軌道右端的路面埋設軌道智能控制器（21），軌道智能控制器位于右平面軌道的中部，軌道智能控制器的上端平面與路面一致，軌道智能控制器內設有電源開關控制模塊、控制信號無線接收模塊、無刷電機控制模塊和操作程序控制模塊，沿著智能軌道的右側埋設地下電源電纜（22），電源電纜輸送1000V的直流電源，電源電纜的分支電源線（23）連接軌道智能控制器的電源端，智能軌道設有多個左電動牽引機（24）和多個右電動牽引機（25），混凝土槽的左邊設有多個左方形腔（26），混凝土槽的右邊設有多個右方形腔（27），左方形腔與右方形腔對應，左平面軌道中部設有左窗口（28），左窗口與左方形腔對應，左電動牽引機位于左方形腔內中部，右平面軌道中部設有右窗口（29），右窗口與右方形腔對應，右電動牽引機位于右方形腔內中部，左、右電動牽引機的結構形式相同，對稱于軌道槽的左、右端，多個左、右方形腔的前、后端相鄰之間的中線距離均為10米，由軌道智能控制器、左平面軌道、右平面軌道和左電動牽引機、右電動牽引機組成一個獨立的小單元牽引軌道，智能軌道設有多個小單元牽引軌道，多個小單元牽引軌道的前、后端相互連接，貫通整個智能軌道，形成大單元牽引軌道，下面以右電動牽引機為例說明小單元牽引軌道，右平面軌道的右窗口對應的右方形腔內設有電機架，電機架的后視圖形為U形，電機架右端設有底板（30），底板4角均設有連接螺絲釘（31），右方形腔右端4角均設有連接孔，4個連接螺絲釘經過連接孔將電機架底板定位在右方形腔中部，4個右螺絲帽（32）將底板緊固，底板左端設有上機架（33）和下機架（34），上機架的左端設有上軸孔，下機架的左端設有下軸孔，上、下軸孔內設有電機軸（35），電機軸是一種臺階軸，電機軸上端設有上螺絲帽（36），電機軸下端設有下螺絲帽（37），上螺絲帽和上臺階擋（38）之間緊固上機架，下螺絲帽和下臺階擋（39）之間緊固下機架，電機軸上設有上軸承擋，上軸承擋上端設有上軸承（40），上軸承外圓設有上端蓋（41），上端蓋外圓設有導磁筒（42），導磁筒下端外圓設有連接圈（43），上端蓋、導磁筒和連接圈一體化制造成型，電機軸下設有下軸承擋，下軸承擋下端設有下軸承（44），下軸承外圓設有下端蓋（45），下端蓋外圓設有擋圈（46），連接圈與擋圈吻合，連接圈與擋圈用多個螺絲釘（47）緊固，導磁筒外圓緊配合安裝橡膠輪（48），導磁筒內圓設有永磁圈（49），永磁圈由8塊大小相等的弧形永磁體排列組成，弧形永磁體的極性是徑向的，相鄰的弧形永磁體的極性互為相反，弧形永磁體用釹鐵硼稀土材料制造，上端蓋、下端蓋、導磁筒和永磁圈組成永磁電機的外轉子，電機軸中部設有定子鐵芯（50），定子鐵芯由多片硅鋼片沖片疊加組成，定子鐵芯設有中心孔，中心孔左端設有外鍵槽（51），電機軸中部設有內鍵槽，內鍵槽內安裝定位鍵（52），定位鍵左端耦合在外鍵槽內，定子鐵芯與電機軸緊配合安裝，二者固定為一體，定子鐵芯上、下端之間的長度等于永磁圈上、下端之間的長度，二者的上端和下端均一致，定子鐵芯的外圓與永磁圈的內圓之間設有均勻氣隙（53），定子鐵芯的圓周設有9個齒牙，9個齒牙之間形成9個線槽，9個線槽內設有線槽繞組，線槽繞組采用分數槽繞組，分數槽繞組定子鐵芯的沖片齒槽數少，每齒一個集中線圈，線圈的端部短，齒槽效應引起的力短脈動小，9個齒牙的外圍用漆包線分別平繞9個線圈，相差120度的3個齒牙上的3個線圈串聯為一相線圈，3個線圈的繞向互為相反，9個齒牙的線圈全部繞滿后組成3相線圈（54），3相線圈繞組之間的電角度為120度，3相線圈連接為Y形電路，引出3根右電機輸出線，定子齒牙之間分別設有3個不同位置的換相霍爾傳感器（55），3個換相霍爾傳感器之間的電角度為120度，3個換相霍爾傳感器引出5根霍爾輸出線，電機軸設有中心孔（56），中心孔上端設有斜孔（57），右電機輸出線（58）包括霍爾輸出線經過斜孔和中心孔引出電機軸，混凝土槽的右端與右平面軌道設有右電線孔（59），右電機輸出線和霍爾輸出線經過右電線孔引出混凝土槽，混凝土槽的左端與左平面軌道設有左電線孔（60），左電機輸出線（61）經過左電線孔引出混凝土槽，所述左電動牽引機省去3個換相霍爾傳感器，左電機輸出線與右電機輸出線并聯，左、右電動牽引機的3相電相位互為相反，使二者的轉向互為相反，二者的轉速相同，左、右電機輸出線連接軌道智能控制器的無刷電機控制模塊的輸出端，霍爾輸出線連接無刷電機控制模塊的輸入端，左電動牽引機和右電動牽引機的橡膠輪之間設有柔性傳動帶（62），柔性傳動帶為不銹鋼帶，柔性傳動帶的長度為10米、厚度為2毫米，左、右橡膠輪之間的距離小于2毫米，柔性傳動帶的上端設有多個上左滑輪架（63）和多個上右滑輪架（64），上左滑輪架和上右滑輪架對稱于柔性傳動帶，上左滑輪架和上右滑輪架設有前對接鉚釘（65）和后對接鉚釘（66），前、后對接鉚釘將上左滑輪架和上右滑輪架與柔性傳動帶對稱連接和緊固，上左、右滑輪架均設有上滑輪軸（67），上左、右滑輪架與上左、右滑輪軸之間均是緊配合安裝，上左、右滑輪軸上分別安裝上左滑輪（68）和上右滑輪（69），上左、右滑輪軸與上左、右滑輪之間均是松配合安裝，上左、右滑輪軸的上、下端均設有上圓墊片（70），柔性傳動帶的下端設有多個下左滑輪架（71）和多個下右滑輪架（72），下左滑輪架和下右滑輪架對稱于柔性傳動帶，下左滑輪架和下右滑輪架設有前對接鉚釘（73）和后對接鉚釘（74），前、后對接鉚釘將下左滑輪架和下右滑輪架與柔性傳動帶對稱連接和緊固，下左、右滑輪架均設有下滑輪軸（75），下左、右滑輪架與下左、右滑輪軸之間均是緊配合安裝，下左、右滑輪軸上分別安裝下左滑輪（76）和下右滑輪（77），下左、右滑輪軸與下左、右滑輪之間均是松配合安裝，下左、右滑輪軸的上、下端均設有下圓墊片（78），多個左上、下滑輪滾動在左平面軌道的左直板上，多個右上、下滑輪滾動在右平面軌道的右直板上，柔性傳動帶定位在左、右平面軌道的中部，左電動牽引機的橡膠輪和右電動牽引機的橡膠輪擠壓在柔性傳動帶中部的左、右端，左、右電動牽引機正反轉動時，驅動柔性傳動帶前、后運動，柔性傳動帶與左、右橡膠輪之間的摩擦力大，因此使柔性傳動帶的傳動力增大，左、右平面軌道的上端均設有上臺階擋線（79），左、右平面軌道的下端均設有下臺階擋線（80），由于柔性傳動帶的重力作用，使多個上左、右滑輪定位在上臺階擋線的上端，多個下左、右滑輪定位在下臺階擋線的上端，10米長的柔性傳動帶沿著直線智能軌道運行時柔性傳動帶變成直線形，沿著曲線智能軌道運行時柔性傳動帶變成曲線形，柔性傳動帶在多個左、右滑輪的支撐下，在左、右平面軌道的左、右直板之間滾動，運行阻力小、牽引力大；柔性傳動帶前端的第一個上右滑輪架右上端設有前永磁顆粒（81），柔性傳動帶后端的第一個上右滑輪架右上端設有后永磁顆粒（82），前、后永磁顆粒的極性互為相反，位于右方形腔中部上端的混凝土槽邊設有線孔（83），右平面軌道上端設有傳感器孔，線孔與傳感器孔對應，傳感器孔內設有位置霍爾傳感器（84），位置霍爾傳感器的輸出線經過線孔引出，連接軌道智能控制器的電源開關控制模塊的輸入端，當前永磁顆粒與位置霍爾傳感器對齊，位置霍爾傳感器輸出打開信號到電源開關控制模塊，打開軌道智能控制器的電源開關，使小單元牽引軌道的左、右電動牽引機通電工作，左、右電動牽引機牽引柔性傳動帶向前運動，當后永磁顆粒與位置霍爾傳感器對齊，位置霍爾傳感器輸出關閉信號到電源開關控制模塊，關閉軌道智能控制器的電源開關，使小單元牽引軌道的左、右電動牽引機停止工作，當前永磁顆粒繼續與前方的小單元牽引軌道的位置霍爾傳感器對齊時，前方的左、右電動牽引機牽引柔性傳動帶繼續不間斷的向前重復運動；所述智軌無線無人駕駛公交電車系統設置多個公交電車，多個公交電車分布在城市公交環線上同方向運行，所述公交電車在智能軌道左、右電動牽引機的驅動下實現無車載能源、無發動機、無車載電機、無車載受電器的新能源電車，公交電車在智能軌道的導航下實現智能化無人駕駛，公交電車設置車廂（85）和底盤（86），車廂安裝在底盤上面，車廂的大小與大客車相當，底盤下端設置左前輪、右前輪（87）和左后輪（88）、右后輪（89），4個車輪與底盤之間均設有鋼板彈簧減震器，4個車輪中部均設有輪轂發電機（90），輪轂發電機是一種外轉子無刷無齒永磁電機，輪轂發電機設有車輪軸（91），車輪軸上安裝輪轂發電機，電機外圓設有輪胎圈，輪胎圈外圓安裝輪胎（92），輪轂發電機在車輛正常行駛狀態下給車載蓄電池充電，滿足公交電車自身電器控制的用電，輪轂發電機在車輛制動狀態下，輪轂發電機轉換為電磁制動器，滿足公交電車的減速和停車，底盤前下端設置電動方向機，電動方向機前端設有方向電機（93），方向電機后端設有蝸輪蝸桿減速器（94），蝸輪蝸桿減速器設有搖臂（95）和推拉桿（96），推拉桿推拉左前輪和右前輪向左或者向右轉向；底盤下端設置聯動器，聯動器設有前左、右吊架（97）和后左、右吊架（98、99），4個吊架固定在底盤下端，前左、右吊架下端固定前滑軸（100），后左、右吊架下端固定后滑軸（101），前滑軸上設有前左滑套和前右滑套（102），后滑軸上設有后左滑套（103）和后右滑套（104），為了減少摩擦，4個滑套是滾珠滑套，滾珠滑套的內圓均設有滾珠架（105），滾珠架圓周內設有多個滾珠，前左、右滑套與后左、右滑套之間焊接連接板（106），連接板下面中部焊接聯軸套（107），聯軸套內圓設有驅動套（108），聯軸套與驅動套之間滑動配合，驅動套下端焊接傳動夾板（109），傳動夾板的后視圖形為n形，傳動夾板位于軌道槽內，傳動夾板的厚度小于2厘米，柔性傳動帶的中部上端設有凸起的連接邊（110），傳動夾板將連接邊夾緊在中間，傳動夾板設有前、后螺絲釘（111、112），緊固前、后螺絲釘，傳動夾板將連接邊夾緊，左、右電動牽引機牽引柔性傳動帶，柔性傳動帶推動傳動夾板，傳動夾板推動聯動器，聯動器推動公交電車，聯動器的前滑軸與后滑軸支撐聯動器前、后端的扭力，使柔性傳動帶的推力方向與聯動器的推力方向平行，使柔性傳動帶的前、后端不存在扭力，減輕柔性傳動帶的阻力，聯軸套與驅動套的連接使柔性傳動帶與公交電車之間有機聯動，公交電車空載時，底盤距離地面長，公交電車重載時，底盤距離地面短，使聯軸套與驅動套之間上下滑動，公交電車左、右轉彎時，使聯軸套與驅動套之間左右轉動，在聯動器傳遞平行推力的過程中，確保柔性傳動帶不存在任何方向的破壞力；底盤下端設置機箱(113)，機箱內設有車載計算機控制器(114)和蓄電池(115)，車載計算機控制器內設有程序操作控制模塊、傳感器信號操作控制模塊、傳感器控制信號發射模塊、輪轂發電機控制模塊、方向電機控制模塊、前門電機控制模塊和后門電機控制模塊，車廂右邊設置電動前門（116）和電動后門（117），乘客從前門進、后門出，前、后車門均為電腦控制的自動進出門，車廂頂部前端設置室外控制臺（118），室外控制臺上設置前視覺傳感器（119）、左視覺傳感器和右視覺傳感器（120），車廂內設置室內前視覺傳感器（121）和室內后視覺傳感器（122），車廂內設置語音播放器（123），車廂前面設置投幣箱（124），投幣箱上端設置刷卡機（125），車廂的前端設置前左激光雷達和前右激光雷達（126），車廂的后端設置后左激光雷達和后右激光雷達（127），4個激光雷達的輸出線和5個視覺傳感器的輸出線連接車載計算機控制器的相關輸入端，語音播放器、輪轂發電機、電動方向機、電動前門和電動后門的輸出線連接車載計算機控制器的相關輸出端，車載計算機控制器根據前視覺傳感器前方攝取的圖像信息，識別紅綠燈標志，根據左、右視覺傳感器攝取的左、右路旁圖像信息，識別中途站臺的標志，根據前、后、左、右激光雷達探測到周圍障礙物的距離信息和左、右視覺傳感器攝取的乘客圖像信息，車載計算機控制器綜合分析、比較、識別、處理各種信息，使各個控制模塊準確控制公交電車的開門、關門、語音報站提示以及公交電車的起步、加速、減速和停車的一系列動作，公交電車沒有方向盤，沒有腳踏油門和腳踏制動，全部由車載計算機控制器根據各個傳感器的信息控制電車的起步、加速、減速和制動，車載計算機控制器設置傳感器控制信號發射模塊，各種傳感器發出的交通控制信號通過發射天線傳輸到軌道智能控制器的控制信號無線接收模塊，控制信號無線接收模塊輸出端連接無刷電機控制模塊的調速端，無刷電機控制模塊的輸出端連接左、右電動牽引機，各種傳感器準確控制長距離的左、右電動牽引機的啟動、加速、減速和停止，4個輪轂發電機的輸出線連接輪轂發電機控制模塊，輪轂發電機控制模塊的輸出線連接蓄電池，車載計算機控制器根據各種傳感器發出的交通控制信號控制輪轂發電機控制模塊，公交電車正常行駛時，4個輪轂發電機在輪轂發電機控制模塊的控制下給蓄電池小電流充電，公交電車減速或者制動時，4個輪轂發電機在輪轂發電機控制模塊的控制下轉換為電磁制動器，給輪轂發電機增加負荷，短時間給蓄電池大電流充電，制動力增大，充電電流增大，輪轂發電機控制模塊設置緊急制動繼電器，緊急制動時，緊急制動繼電器將4個輪轂發電機輸出線短路，使電磁制動器的制動力最大；公交電車依靠智能軌道的軌道槽自動導航，底盤右側設置左、右傳感孔，左、右傳感孔內設有左糾偏霍爾元件（128）和右糾偏霍爾元件（129），左糾偏霍爾元件和右糾偏霍爾元件的輸出線連接方向電機控制模塊的輸入端，后右滑套上端設有永磁顆粒（130），永磁顆粒位于左糾偏霍爾元件和右糾偏霍爾元件之間時，左糾偏霍爾元件和右糾偏霍爾元件均為關閉狀態，方向電機停止，傳動夾板在軌道槽左、右端的中間位置是穩定不變的，后右滑套的位置相對軌道槽也是穩定不變的，當公交電車向左偏移時，右糾偏霍爾元件接近永磁顆粒，右糾偏霍爾元件發出右糾偏信號控制方向電機正轉，電動方向機驅動前輪右轉彎，公交電車向右偏移時，左糾偏霍爾元件接近永磁顆粒，左糾偏霍爾元件發出左糾偏信號控制方向電機反轉，電動方向機驅動前輪左轉彎，使公交電車始終沿智能軌道的軌跡行駛，同理，智能軌道轉彎時，公交電車的前輪跟隨著智能軌道的軌跡自動轉彎，完成智能軌道的導航任務。

2.根據權利要求1所述的智軌無線無人駕駛公交電車系統，其特征在于：智軌無線無人駕駛公交電車系統的公交電車無人駕駛，沒有發動機、電動機和方向盤，無需空中接觸電網，無需攜帶任何能源和任何動力設備以及任何受電裝置，智能軌道利用地下電纜直接將1000V的直流電壓供給軌道智能控制器，使左、右電動牽引機牽引柔性傳動帶，傳動夾板經過車外的軌道槽推動聯動器，聯動器推動公交電車，公交電車經過10米范圍的智能軌道時，打開小單元左、右電動牽引機的電源，空閑部分的多個小單元左、右電動牽引機的電源自動關閉，智軌系統的用電效率高，節能環保，智能軌道的零部件少，施工簡單，建設成本低，智能軌道沒有改變城市道路機動車道的基本屬性，智能軌道的左、右平面軌道與柏油路面的平面一致，軌道槽的寬度僅有2厘米，不影響路面的行人和其他車輛通行，軌道槽的糾偏導航模式使公交電車的前輪轉向自動跟蹤軌道槽的方向調整前進，不需要視覺導航和衛星導航，導航可靠性提高，多個公交電車在同方向的循環軌道首末端循環行駛，解決了公交路線多車調度和協調問題，公交電車的視覺傳感器觀察紅綠燈標志和公交站臺標志，車載計算機控制器根據內存圖像進行比較和識別，準確控制公交電車的快慢和停車，公交電車中途停靠站臺時，智能軌道變道，公交電車靠路邊行駛，不影響其他車道的車輛通行，公交電車與其它交通參與者共享一個車道的路權，不與交通規則發生矛盾，解決了與其它交通參與者的交互問題，同時緩解了交通擁堵問題。