重心控制系统以及包括该重心控制系统的车辆技术方案

本发明专利技术涉及交通设备技术领域，具体涉及一种重心控制系统以及包括该重心控制系统的车辆，其包括安装在车辆主体上的测力轮对、用于测量车辆的角速度的角速度测量单元、重心控制单元以及重心调整单元，重心调整单元包括配重块以及与配重块连接用于调整配重块位置的配重块调整机构，测力轮对用于实时获取车辆的轮对垂向力，重心控制单元从测力轮对获取车辆的轮对垂向力，并从角速度测量单元获取车辆的角速度，并根据所获得的数据计算出车辆的重心位置；并通过控制配重块调整机构调整配重块的位置，以将重心位置调整至安全区域。该车辆及其重心控制系统能够实现重心的自我调整，确保车辆运行安全，避免出现车辆倾倒或侧翻的情况，提高其自身的安全性。

Center of gravity control system and vehicle including the center of gravity control system

The invention relates to the technical field of traffic equipment, in particular to a center of gravity control system and a vehicle including the center of gravity control system, which includes a force measuring wheel set on a vehicle body, an angular velocity measuring unit for measuring the angular velocity of a vehicle, a center of gravity control unit and a center of gravity adjustment unit, and a center of gravity adjustment unit package. The weight block and the weight block adjusting mechanism are used to adjust the position of the weight block with the weight block. The force wheel pair is used to obtain the wheel pair vertical force of the vehicle in real time. The center of gravity control unit obtains the vertical force of the wheelset of the vehicle from the force measuring wheel, and obtains the angular velocity of the vehicle from the angular velocity measurement unit, and according to the obtained data meter. The center of gravity of the vehicle is calculated, and the position of the counterweight block is adjusted by adjusting the counterweight block to adjust the center of gravity to the safe area. The vehicle and its center of gravity control system can realize the self adjustment of the center of gravity, ensure the safe operation of the vehicle, avoid the situation of the dumping or rollover of the vehicle, and improve its own safety.

【技术实现步骤摘要】
重心控制系统以及包括该重心控制系统的车辆
本专利技术涉及车辆设备
，具体涉及一种重心控制系统以及包括上述重心控制系统的车辆。
技术介绍
铁路运输不断向高速、重载、大运量和高密度方向发展。在世界范围内，铁路承担着运输总量的40％-60％。日本新干线高速铁路承担着国内客运运输总量40％，最高时速达443km/h。目前中国铁路担负着全国60％以上的运输任务，为了缓解现阶段运输能力的紧张状况，以适应国民经济持续快速发展的迫切需要，我国高速列车正式投入运行，有效地缓解了铁路运量与运能的矛盾，收到了十分显著的社会经济效益。然而铁路交通安全形势却不乐观，无论国内还是国外，列车事故都时有发生，列车的安全问题不断出现。列车运行安全问题在世界各国政府及国际组织都引起高度重视。对车辆来说，车辆重心的偏离可能会引起车辆脱轨，发生翻车事故；也可能会加剧车轮磨损，降低车轮寿命；引起车辆振动，影响乘坐舒适性。然而，目前还没有能够有效控制车辆重心的装置。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的一个目的是提供一种有效控制车辆重心以防倾翻的车辆重心控制系统，以提高车辆的安全性。本专利技术的另一个目的是提供一种安全性高的车辆。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种重心控制系统，其包括用于安装在车辆上的测力轮对、安装在所述车辆上用于测量所述车辆的角速度的角速度测量单元、重心控制单元以及重心调整单元，所述重心调整单元包括配重块以及与所述配重块连接用于调整所述配重块在所述车辆上的位置的配重块调整机构，所述测力轮对用于实时获取车辆的轮对垂向力，所述重心控制单元从所述测力轮对获取所述车辆的轮对垂向力，并从所述角速度测量单元获取所述车辆的角速度，并根据所获得的数据计算出所述车辆的重心位置；并通过控制所述配重块调整机构调整所述配重块的位置，以将所述车辆的重心位置调整至安全区域。其中，所述配重块调整单元包括横向调整单元，所述横向调整单元的配重块调整机构包括与车辆转动式连接的第一丝杠，以及用于驱动所述第一丝杠的第一伺服电机，所述第一伺服电机与所述重心控制单元连接，所述第一丝杠与所述配重块螺纹配合，所述丝杠的轴线垂直于所述车辆的纵向中心线。其中，所述横向配重块调整单元的数量为多个，多个所述横向配重块调整单元沿所述车辆的纵向方向等间隔设置。其中，与每个所述横向配重块调整单元连接的所述配重块的质量m是相等的。其中，多个所述配重块在所述第一丝杠上的移动距离k是一致的。其中，所述配重块在所述第一丝杠上的移动距离k通过下式计算得出：式中：D—倾覆系数；M—列车质量；φ—轨道两侧的铁轨上表面之间的连线与水平面的夹角；d3—质心的高度；d4—列车轮对的宽度；ω—列车过弯道的角速度；r—列车过弯道的半径；P'、P'—测力轮对分别测得的与轨道两侧铁轨中较低铁轨和较高铁轨的轨道轮上的轮对垂向力；S—重心位置需要调整的距离，如果为正值，则向轨道两侧的铁轨中较高的铁轨方向移动，如果为负值，则向轨道两侧的铁轨中较低的铁轨方向移动；n—配重块的数量；m—配置块的质量。其中，所述配重块调整单元还包括纵向调整单元，所述纵向调整单元的所述配重块调整机构包括与车辆转动式连接的第二丝杠，以及用于驱动所述第二丝杠的第二伺服电机，所述第二伺服电机与所述重心控制单元连接，所述第二丝杠与所述配重块螺纹配合，所述第二丝杠的轴线平行于所述车辆的纵向中心线。其中，所述纵向配重块调整单元的数量为多个，多个所述纵向配重块调整单元沿垂直于所述车辆纵向中心线的方向等间隔设置。本专利技术还公开了一种车辆，其包括如上所述的重心控制系统。其中，所述车辆为铁路智能多功能行驶平台，所述重心控制系统的测力轮对安装在所述轨道轮驱动系统的轨道轮上。(三)有益效果本专利技术所提供的车辆及其重心控制系统通过测力轮对实时检测车辆的轮对垂向力并上传至重心控制单元，以实现对车辆重心的实时监控，在车辆重心偏离安全区域的情况下，重心控制单元通过控制重心调整单元的配重块调整机构将配重块移到至指定位置，以调整车辆的重心，使重心停留在安全区域。该车辆及其重心控制系统能够实现自我调整，确保车辆运行安全，避免出现车辆倾倒或侧翻的情况，提高其自身的安全性，以保证车辆在不平路况的条件下平稳运行，提升了车辆的自适应性和可靠性。附图说明图1为根据本专利技术的一种铁路智能多功能行驶平台的一个优选实施例的结构示意图；图2为图1中的铁路智能多功能行驶平台行驶到轨道上的结构示意图；图3为图1中的铁路智能多功能行驶平台的卡爪与铁轨接触的结构示意图；图4为图3中的铁路智能多功能行驶平台被顶升后的结构示意图；图5为图4中的铁路智能多功能行驶平台的左侧示意图；图6为图5中的铁路智能多功能行驶平台的轨道轮驱动系统与轨道接触的结构示意图。图7为图1的升降旋转机构的局部剖视示意图；图8为图7中的升降旋转机构的A-A剖视图；图9为图8中的升降旋转机构的活塞部处于左止点的结构示意图；图10为图7中的升降旋转机构的升降活塞缸的活塞在下行状态下的结构示意图；图11为图7中的升降旋转机构的卡爪组件的另一个优选实施例的结构示意图；图12为图11中的卡爪组件在工作状态下的左侧示意图。图13为图1中的铁路智能多功能行驶平台的履带驱动系统的结构示意图；图14为图11中的履带驱动系统的局部剖视示意图；图15为图11中的履带驱动系统的第一活塞缸的连接示意图；图16为根据本专利技术的一种铁路智能多功能行驶平台的另一个优选实施例的局部剖视图；图17为图1中的铁路智能多功能行驶平台的重心控制系统的结构示意图；图18为图17中的重心控制系统在重心调整后的结构示意图；图19为图1中的铁路智能多功能行驶平台在经过弯道时的受力示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。图1至图6示出了根据本专利技术的一种铁路智能多功能行驶平台的一个优选实施例。如图所示，该铁路智能多功能行驶平台包括行驶平台主体1以及位于行驶平台主体1的底部并与行驶平台主体1连接的升降旋转机构4。该铁路智能多功能行驶平台还包括分别与行驶平台主体1连接的轨道轮驱动系统3和履带驱动系统2，其中，轨道轮驱动系统3用于在轨道6上行驶，履带驱动系统2用于在公路、湿土路等路面上行驶。使用时，首先通过履带驱动系统2将该铁路智能多功能行驶平台垂直于轨道6纵向方向行驶到轨道6上，然后将升降旋转机构4向下伸出并将该铁路智能多功能行驶平台顶升一定高度，以使得该铁路智能多功能行驶平台的最低点高于轨道6，然后带动该铁路智能多功能行驶平台在水平面内旋转90°，并使得轨道6两侧的铁轨与轨道轮驱动系统3的轨道轮对齐，然后将履带驱动系统2上行，以使得履带驱动系统2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重心控制系统，其特征在于，包括用于安装在车辆上的测力轮对、安装在所述车辆上用于测量所述车辆的角速度的角速度测量单元、重心控制单元以及重心调整单元，所述重心调整单元包括配重块以及与所述配重块连接用于调整所述配重块在所述车辆上的位置的配重块调整机构，所述测力轮对用于实时获取车辆的轮对垂向力，所述重心控制单元从所述测力轮对获取所述车辆的轮对垂向力，并从所述角速度测量单元获取所述车辆的角速度，并根据所获得的数据计算出所述车辆的重心位置；并通过控制所述配重块调整机构调整所述配重块的位置，以将所述车辆的重心位置调整至安全区域。

【技术特征摘要】
1.一种重心控制系统，其特征在于，包括用于安装在车辆上的测力轮对、安装在所述车辆上用于测量所述车辆的角速度的角速度测量单元、重心控制单元以及重心调整单元，所述重心调整单元包括配重块以及与所述配重块连接用于调整所述配重块在所述车辆上的位置的配重块调整机构，所述测力轮对用于实时获取车辆的轮对垂向力，所述重心控制单元从所述测力轮对获取所述车辆的轮对垂向力，并从所述角速度测量单元获取所述车辆的角速度，并根据所获得的数据计算出所述车辆的重心位置；并通过控制所述配重块调整机构调整所述配重块的位置，以将所述车辆的重心位置调整至安全区域。2.如权利要求1所述的重心控制系统，其特征在于，所述配重块调整单元包括横向调整单元，所述横向调整单元的配重块调整机构包括与车辆转动式连接的第一丝杠，以及用于驱动所述第一丝杠的第一伺服电机，所述第一伺服电机与所述重心控制单元连接，所述第一丝杠与所述配重块螺纹配合，所述丝杠的轴线垂直于所述车辆的纵向中心线。3.如权利要求2所述的重心控制系统，其特征在于，所述横向配重块调整单元的数量为多个，多个所述横向配重块调整单元沿所述车辆的纵向方向等间隔设置。4.如权利要求3所述的重心控制系统，其特征在于，与每个所述横向配重块调整单元连接的所述配重块的质量m是相等的。5.如权利要求4所述的重心控制系统，其特征在于，多个所述配重块在所述第一丝杠上的移动距...

【专利技术属性】
技术研发人员：于子良，李小满，杨修伟，任坤华，
申请(专利权)人：中车工业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11