[发明专利]智轨无线公交电车系统

说明书

一种智轨无线公交电车系统，由智能轨道和无线公交电车组成，智能轨道利用地下电缆的电力直接供给直线电机，直线电机直接推动无线公交电车，无线公交电车在轨道槽的指引下行驶，经过每一段8米范围的智能轨道时，自动打开小单元直线定子电源，其余空闲的多个小单元直线定子自动关闭电源，智能轨道没有改变城市道路机动车道的基本属性，智能轨道与柏油路面的平面一致，轨道槽的宽度仅有2厘米，不影响路面的行人和其他车辆通行，轨道槽的纠偏导航模式使无线公交电车的前轮方向自动跟踪轨道槽的方向前进，不需要视觉导航和卫星导航，无线公交电车的视觉传感器观察红绿灯标志和公交站台标志，准确控制无线公交电车的快慢和停车。

技术领域

本发明涉及一种无人驾驶公交车，确切的说，是一种智轨无线公交电车系统。

背景技术

目前世界各国都在积极研发无人驾驶公交车，我国的无人驾驶公交车在复杂环境识别、智能行为决策和控制等方面实现了新的技术突破，已经达到世界先进水平，但是对于更为复杂的城市环境，无人驾驶公交车仍然面临行驶过程中的交通拥堵问题、视觉导航的可靠性问题、多车调度和协调问题、与其它交通参与者的交互问题以及成本问题，尤其是节能环保问题，现有技术的新能源汽车是以混合动力为主，仍然存在尾气排放问题，过去老式的有线电车因道路的空中电网的缺陷也基本淘汰，因此，各种问题使无人驾驶公交车大范围应用仍然存在一定困难。

发明内容

为了解决现有无人驾驶公交车面临的一系列问题，为了更加节能环保，本发明公开一种智轨无线公交电车系统。

所述智轨无线公交电车系统由智能轨道和无线公交电车组成，智轨无线公交电车系统的技术方案包括小单元直线定子、左平面轨道、左直线电机、右平面轨道、右直线电机、轨道槽、换相霍尔传感器、位置霍尔传感器、轨道智能控制器、条形永磁滑轮列车、传动板、联动器、车底盘、车厢、轮毂发电机、蓄电池、车载计算机控制器、电动方向机、电动前门、电动后门、投币箱、刷卡机、语音播放器、纠偏霍尔元件、室内视觉传感器、室外视觉传感器和室外激光雷达，其特征在于：所述智轨无线公交电车系统设置智能轨道，智能轨道具有长距离直线电机的功能和自动导航的功能，智能轨道设置在城市道路交通网的内环线、外环线或者直通专线的路面上，智能轨道围绕城市交通的环线或者直通专线成为封闭的循环轨道，智能轨道在城市道路的路边设有多个公交站台，智能轨道设有终点站台和始发站台，智能轨道设有多个弯道进行变道靠近多个公交站台，智能轨道的终点站和始发站设有多个无线公交电车，多个车辆前后排队集中在终点站和始发站，智能轨道设有多个独立的小单元直线定子，多个小单元直线定子的前后端相互连接，贯通整个智能轨道，智能轨道设有多个平面轨道，平面轨道用金属材料制造，平面轨道的横截面为L形，平面轨道下端设有连接板，平面轨道与连接板长度相等，二者一体化制造成型，每根平面轨道的长度均为8米，平面轨道上端的平面与道路平面一致，平面轨道分别设有左平面轨道和右平面轨道，左、右平面轨道互相平行，左、右平面轨道之间设有平行的轨道槽，轨道槽的宽度为3厘米，左、右平面轨道对称于轨道槽的左、右端，右平面轨道中部右端的路面埋设轨道智能控制器，轨道智能控制器的上端平面与路面一致，轨道智能控制器内设有电源开关控制模块、控制信号无线接收模块、无刷电机控制模块和操作程序控制模块，沿着智能轨道右侧的地下埋设电源电缆，电源电缆输送100V的直流电源，电源电缆的分支电源线连接轨道智能控制器的电源端，左平面轨道下端中部设有左直线定子，右平面轨道下端中部设有右直线定子，左、右直线定子的结构形式相同，对称于轨道槽的左右端，由轨道智能控制器、左、右平面轨道和左、右直线定子组成一个独立的小单元直线定子，下面以左直线定子为例说明小单元直线定子，左平面轨道左端设有左连接板，左连接板右端中部设有左直线定子，左直线定子设有定子铁芯，定子铁芯前后端的长度为1米，定子铁芯右端设有多个齿牙形的磁极，多个磁极之间形成线圈槽，线圈槽内绕制左3相线圈绕组，左3相线圈绕组之间的电角度为120度，磁极之间分别设有3个不同位置的换相霍尔传感器，3个换相霍尔传感器之间的电角度为120度，定子铁芯由多个硅钢片叠加成型，定子铁芯设有上支架和下支架，上、下支架均为L形，上、下支架夹在定子铁芯左边的上、下端，定子铁芯左端设有多个安装孔，上、下支架均设有多个与定子铁芯安装孔对应的安装孔，安装孔内均设有长铆钉，紧固多个长铆钉将定子铁芯夹紧，上、下支架左端均设有多个连接孔，连接孔内均设有上、下连接螺丝钉，多个上连接螺丝钉和下连接螺丝钉将左直线定子紧固在左连接板右端中部，右直线定子前上端设有传感器螺丝钉，传感器螺丝钉紧固在右连接板前上端，传感器螺丝钉左端用AB胶粘贴位置霍尔传感器；智能轨道下端设有下水道，下水道由多个水泥槽拼接组成，水泥槽的截面图形为U形，多个水泥槽的首尾端整齐对接，多个水泥槽设有直线水泥槽和曲线水泥槽，直行道路上的下水道用多个直线水泥槽连接成直线形长下水道，转弯道路上的下水道用多个曲线水泥槽连接成曲线形长下水道，下水道的底部设有潜水泵，下水道底部的积水经过潜水泵和排水管排到地面，下水道内设有左台阶和右台阶，左、右台阶的上端设有多个铁槽，铁槽的截面图形为U形，铁槽的底部设有多个漏水孔，铁槽的首端焊接前连接板，铁槽的尾端焊接后连接板，前、后连接板的后视图形为U形，前、后连接板均设有多个连接孔，连接孔内均设有连接螺丝钉和螺丝帽，多个铁槽的前、后端整齐对接后，多个连接螺丝钉和螺丝帽将前、后连接板紧固，将多个铁槽连接成长铁槽，多个铁槽设有直线铁槽和曲线铁槽，多个直线铁槽连接成直线形的长铁槽，多个曲线铁槽连接成曲线形的长铁槽，直线形的长铁槽坐落在直线形长下水道的左、右台阶上端，曲线形的长铁槽坐落在曲线形长下水道的左、右台阶上端，长铁槽的每个连接板的左右端均与下水道的内壁的左右端吻合，长铁槽的上端平面与长下水道的上端平面一致，左平面轨道设有直线左平面轨道和曲线左平面轨道，多个直线左平面轨道的前后端整齐对接安装在直线形的长铁槽内壁的左端，多个曲线左平面轨道的前后端整齐对接安装在曲线形的长铁槽内壁的左端，左连接板安装在长铁槽内壁的左端，长铁槽左端设有多个上螺丝钉和多个下螺丝钉，上螺丝钉、下螺丝钉紧固左连接板的上、下端，定子铁芯设有直线铁芯和曲线铁芯，直线铁芯安装在直线左平面轨道的下端中部，曲线铁芯安装在曲线左平面轨道的下端中部，铁槽左端和左连接板设有左线孔，左3相线圈绕组连接成Y形电路，左3相线圈绕组的输出线和3个换相霍尔传感器的输出线经过左线孔穿出铁槽，沿着铁槽外围引到铁槽右端，水泥槽右端设有水泥孔，左3相线圈绕组的输出线经过水泥孔连接轨道智能控制器的无刷电机控制模块的输出端，3个换相霍尔传感器的输出线经过水泥孔连接轨道智能控制器的无刷电机控制模块的输入端，右直线定子安装在右连接板中部，铁槽右端和右连接板设有右线孔，右3相线圈绕组的输出线和位置霍尔传感器的输出线经过右线孔穿出铁槽，右3相线圈绕组的输出线与左3相线圈绕组的输出线同相位并联，位置霍尔传感器的输出线经过水泥孔连接轨道智能控制器的电源开关控制模块的输入端，位置霍尔传感器输出开关控制信号到电源开关控制模块，长铁槽的上端平面与长下水道的上端平面设有左条形盖板和右条形盖板，左、右条形盖板的长度均为8米，左、右条形盖板设有多个沉头螺丝钉，多个沉头螺丝钉固定在下水道的上端，左、右条形盖板上端平面与路面一致，左、右条形盖板用于左直线定子和右直线定子的拆装和维修；左直线定子和右直线定子之间设有条形永磁滑轮列车，条形永磁滑轮列车设有20个导磁板，导磁板为铁板，导磁板前后端的长度为20厘米、厚度为8毫米，导磁板的宽度小于左连接板的宽度，导磁板的左端面中部设有左永磁条、右端面中部设有右永磁条，永磁条是稀土材料制成的强磁体，永磁条由多个方块形永磁体排列组成，多个方块形永磁体的大小均相等，方块形永磁体前后端的长度略小于定子铁芯的磁极前后端的长度，每方块形永磁体的极性均为左右方向，多个方块形永磁体相邻之间的永磁体的极性互为相反，左永磁条和右永磁条的方块形永磁体的数量、位置和极性均相同，并且对称于导磁板的左、右端，导磁板和永磁条的表面覆盖一层高强度的防水保护涂料，导磁板的前端设有上左、右滑轮架和下左、右滑轮架，4个滑轮架均设有滑轮轴，滑轮架与滑轮轴之间均是紧配合安装，4个滑轮轴上分别安装上左滑轮、上右滑轮、下左滑轮和下右滑轮，滑轮轴与滑轮之间均是松配合安装，滑轮轴的左、右端均设有圆垫片，20个导磁板的前后端整齐对接排列成条形，20个导磁板之间的前后端均设有铰链凸头和铰链凹槽，铰链凸头中心均设有铰链孔，前后导磁板的铰链凸头和铰链凹槽对接后铰链孔内安装铰链轴，铰链轴将20个导磁板连接成柔性的条形永磁滑轮列车，条形永磁滑轮列车的长度为8米，等于平面轨道的长度，左连接板右端设有左台阶，右连接板左端设有右台阶，上左滑轮和下左滑轮卡在左台阶的上、下端，滚动在左连接板上、下端的平面上，上右滑轮和下右滑轮卡在右台阶的上、下端，滚动在右连接板上、下端的平面上，条形永磁滑轮列车左、右端的位置稳定在左、右连接板之间，条形永磁滑轮列车上、下端的位置稳定在左、右台阶的上、下端之间，条形永磁滑轮列车沿着智能轨道的轨迹运行，左永磁条与左直线定子之间设有左均匀气隙，右永磁条与右直线定子之间设有右均匀气隙，8米长的柔性的条形永磁滑轮列车沿着直线形智能轨道的轨迹运行，条形永磁滑轮列车变成直线形，沿着曲线形智能轨道的轨迹运行，条形永磁滑轮列车变成曲线形，由左平面轨道、右平面轨道、左直线定子、右直线定子和轨道智能控制器组成小单元直线定子，由多个小单元直线定子连接成多单元直线定子，多个小单元直线定子之间的距离是等分的，多单元直线定子与条形永磁滑轮列车组成长距离的直线电机，智能轨道就是长距离的直线定子，条形永磁滑轮列车前端第一导磁板的前端设有连接套，连接套的右视图形为梯形，第一导磁板的前端设有前圆坑，前圆坑内粘贴前永磁颗粒，前永磁颗粒的磁极是左右方向，条形永磁滑轮列车后方的导磁板设有后圆坑，后圆坑内粘贴后永磁颗粒，后永磁颗粒的极性与前永磁颗粒的极性互为相反，后永磁颗粒距离永磁滑轮列车的后端为1米，等于小单元直线定子的长度，当小单元直线定子的左直线定子和右直线定子的前端与左永磁条和右永磁条的前端对齐时，前永磁颗粒与位置霍尔传感器对齐，位置霍尔传感器发出打开信号到轨道智能控制器的电源开关控制模块的输入端，使小单元直线定子的电源打开，3个换相霍尔传感器输出换相信号到轨道智能控制器的无刷电机控制模块的输入端，无刷电机控制模块同时控制小单元直线定子的左直线定子和右直线定子同步换相驱动条形永磁滑轮列车向前运动，当小单元直线定子的左直线定子和右直线定子的后端与左永磁条和右永磁条的后端对齐时，后永磁颗粒与位置霍尔传感器对齐，位置霍尔传感器发出关闭信号到轨道智能控制器的电源开关控制模块的输入端，使小单元直线定子的电源关闭，此时条形永磁滑轮列车的前端与前面的小单元直线定子的左直线定子和右直线定子的前端对齐，使前面的小单元直线定子的电源打开，前面的小单元直线定子驱动条形永磁滑轮列车不间断的向前运动，条形永磁滑轮列车通过小单元直线定子的左直线定子和右直线定子的电动磁场时，左永磁条与左直线定子之间1米长的磁场受力面积，加上右永磁条与右直线定子之间1米长的磁场受力面积，二者以同步同方向左右对称的力矩向前推动条形永磁滑轮列车；所述智轨无线公交电车系统设置多个无线公交电车，多个无线公交电车分布在城市公交环线上同方向运行，无线公交电车在智能轨道的直线电机驱动下实现无车载能源、无发动机、无车载电机、无车载受电器的新能源电车，无线公交电车在智能轨道的导航下实现智能化无人驾驶，无线公交电车设置车厢和底盘，车厢安装在底盘上面，车厢的大小与大客车相当，底盘下端设置左前轮、右前轮和左后轮、右后轮，4个车轮与底盘之间均设有钢板弹簧减震器，4个车轮中部均设有轮毂发电机，轮毂发电机是一种外转子无刷无齿永磁电机，轮毂发电机设有车轮轴，车轮轴上安装轮毂发电机，电机外圆设有轮胎圈，轮胎圈外圆安装轮胎，轮毂发电机在车辆正常行驶状态下给车载蓄电池充电，满足无线公交电车自身电器控制的用电，轮毂发电机在车辆制动状态下，轮毂发电机转换为电磁制动器，满足无线公交电车的减速和停车，底盘前下端设置电动方向机，电动方向机前端设有方向电机，方向电机后端设有蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器设有摇臂和推拉杆，推拉杆推拉左前轮和右前轮向左或者向右转向；底盘下端设置联动器，联动器设有前左、右吊架和后左、右吊架，4个吊架固定在底盘下端，前左、右吊架下端固定前滑轴，后左、右吊架下端固定后滑轴，前滑轴上设有前左滑套和前右滑套，后滑轴上设有后左滑套和后右滑套，为了减少摩擦，4个滑套是滚珠滑套，滚珠滑套的内圆均设有滚珠架，滚珠架圆周均设有多个滚珠，前左、右滑套与后左、右滑套之间焊接连接板，连接板下面中部焊接联轴套，联轴套内圆设有驱动套，联轴套与驱动套之间滑动配合，驱动套下端焊接传动板，传动板的右视图形为上大下小的梯形，传动板的厚度小于3厘米，传动板的下端插进导磁板前端的连接套，传动板与连接套的安装连接是退拔式的安装连接，方便联动器的传动板从轨道槽的缝隙内安装到连接套的梯形孔内，条形永磁滑轮列车推动传动板，传动板推动联动器，联动器推动无线公交电车，联动器的前滑轴与后滑轴支撑联动器前后端的扭力，使条形永磁滑轮列车的推力方向与联动器的推力方向平行，使条形永磁滑轮列车的前后端不存在扭力，以减小列车滑轮的阻力，联轴套与驱动套的连接使条形永磁滑轮列车与无线公交电车之间有机联动，无线公交电车空载时，底盘距离地面长，无线公交电车重载时，底盘距离地面短，使联轴套与驱动套之间上下滑动，无线公交电车左、右转弯时，使联轴套与驱动套之间左右转动，在联动器传递平行推力的过程中，确保条形永磁滑轮列车不存在任何方向的破坏力；底盘下端设置机箱，机箱内设有车载计算机控制器和蓄电池，车载计算机控制器内设有程序操作控制模块、传感器信号操作控制模块、传感器控制信号发射模块、轮毂发电机控制模块、方向电机控制模块、前门电机控制模块和后门电机控制模块，车厢右边设置电动前门和电动后门，乘客从前门进、后门出，前、后车门均为电脑控制的自动进出门，车厢顶部前端设置室外控制台，室外控制台上设置前视觉传感器、左视觉传感器和右视觉传感器，车厢内设置室内前视觉传感器和室内后视觉传感器，车厢内设置语音播放器，车厢前面设置投币箱，投币箱上端设置刷卡机，车厢的前端设置前左激光雷达和前右激光雷达，车厢的后端设置后左激光雷达和后右激光雷达，4个激光雷达的输出线和5个视觉传感器的输出线连接车载计算机控制器的相关输入端，语音播放器、轮毂发电机、电动方向机、电动前门和电动后门的输出线连接车载计算机控制器的相关输出端，车载计算机控制器根据前视觉传感器前方摄取的图像信息，识别红绿灯标志，根据左、右视觉传感器摄取的左、右路旁图像信息，识别中途站台的标志，根据前、后、左、右激光雷达探测到周围障碍物的距离信息和左、右视觉传感器摄取的乘客图像信息，车载计算机控制器综合分析、比较、识别、处理各种信息，使各个控制模块准确控制无线公交电车的开门、关门、语音报站提示以及无线公交电车的起步、加速、减速和停车的一系列动作，无线公交电车没有方向盘，没有脚踏油门和脚踏制动，全部由车载计算机控制器根据各个传感器的信息控制电车的起步、加速、减速和制动，车载计算机控制器设置传感器控制信号发射模块，各种传感器发出的交通控制信号通过发射天线传输到轨道智能控制器的控制信号无线接收模块，控制信号无线接收模块输出端连接无刷电机控制模块的调速端，无刷电机控制模块的输出端连接直线电机，各种传感器准确控制长距离直线电机的启动、加速、减速和停止，4个轮毂发电机的输出线连接轮毂发电机控制模块，轮毂发电机控制模块的输出线连接蓄电池，车载计算机控制器根据各种传感器发出的交通控制信号控制轮毂发电机控制模块，无线公交电车正常行驶时，4个轮毂发电机在轮毂发电机控制模块的控制下给蓄电池小电流充电，无线公交电车减速或者制动时，4个轮毂发电机在轮毂发电机控制模块的控制下转换为电磁制动器，给轮毂发电机增加负荷，短时间给蓄电池大电流充电，制动力增大，充电电流增大，轮毂发电机控制模块设置紧急制动继电器，紧急制动时，紧急制动继电器将4个轮毂发电机输出线短路，使电磁制动器的制动力最大；无线公交电车依靠智能轨道的轨道槽自动导航，底盘右侧设置左、右传感孔，左、右传感孔内设有左纠偏霍尔元件和右纠偏霍尔元件，左纠偏霍尔元件和右纠偏霍尔元件的输出线连接方向电机控制模块的输入端，后右滑套上端设有永磁颗粒，永磁颗粒位于左纠偏霍尔元件和右纠偏霍尔元件之间时，左纠偏霍尔元件和右纠偏霍尔元件均为关闭状态，方向电机停止，传动板在轨道槽左、右端的中间位置是稳定不变的，后右滑套的位置相对轨道槽也是稳定不变的，当无线公交电车向左偏移时，左纠偏霍尔元件接近永磁颗粒，左纠偏霍尔元件发出左纠偏信号控制方向电机正转，电动方向机驱动前轮右转弯，无线公交电车向右偏移时，右纠偏霍尔元件接近永磁颗粒，右纠偏霍尔元件发出右纠偏信号控制方向电机反转，电动方向机驱动前轮左转弯，使无线公交电车始终沿智能轨道的轨迹行驶，同理，智能轨道转弯时，无线公交电车的前轮跟随着智能轨道的轨迹自动转弯，完成智能轨道的导航任务。