本發明涉及無軌電車控制汽車技術領域，主要涉及一種搭線控制系統，涉及一種具有該系統的集電桿，能夠使集電桿實現回中和搖擺動作。

背景技術：

普通無軌電車在我國很多城市隨處可見，但由于靈活性差、線路復雜以及占用城市空間等缺點，在汽車迅速普及和燃料公交車殺入競爭的大勢下逐漸被邊緣化。

在近幾年城市空氣污染加重和石油對外依存度越來越高的嚴峻形勢下，傳統的燃油動力公交已無法滿足節能減排的需要，國家開始大力推廣新能源公交車。

雙源無軌電車的出現不僅克服了普通無軌電車受制于線網布局的天生缺陷，在節能環保方面與其他新能源客車相比也有明顯的優勢，而且雙源無軌電車減少了對石油、天然氣等不可再生能源的依賴。

雙源無軌電車能夠通過架空線網的外源供電獲取電力，其利用集電桿獲取電力，在集電桿下落后，還可以使用車載的輔助動力來源供車輛脫離線網行駛。

現有的搭載集電桿的雙源無軌電車在進行自動搭線網操作時，駕駛員需要將車輛停在規定的區域，然后將集電桿自動升起，在“∧”形捕捉器的作用下，才能將集電桿頂部的集電頭順利搭入線網。

現有技術中的集電桿在搭線過程中，當車輛沒有停在規定的位置，即集電頭上升過程中不在捕捉器所輻射的空間時，此種自動搭線網的方法無法滿足要求，集電頭無法順利搭入線網，需要駕駛員下車進行手動搭線網的操作，自動化程度不高。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種搭線控制系統，通過利用回中系統和搖擺系統的組合，并將搖擺系統與回中系統進行結合，形成回路，控制背向設置的氣缸組進行運動，通過將該系統應用于集電桿，能夠控制集電桿的回中和搖擺，使集電桿能夠智能化搭線。

本發明的技術方案如下：

一種搭線控制系統，包括由背向相接的氣缸形成的氣缸組，回中系統和搖擺系統，搖擺系統的氣路輸出并入至回中系統的輸出氣路，回中系統的輸出終端與氣缸的有桿腔和無桿腔相接通；回中系統與搖擺系統在氣源的輸出氣路上并聯相接，回中系統能夠獨立控制或者與搖擺系統共同控制氣缸組的行程，當車輛停靠地離線網有一定距離時，無需調整車輛位置，通過在搖擺系統中通氣，根據位置關系確定左擺或者右擺，壓縮氣體經過搖擺系統后，進入回中系統形成同時對有桿腔或者無桿腔通氣，利用活塞桿的運動實現對集電桿擺動方向的控制，當車輛脫網后，僅利用回中系統向氣缸輸入氣體，能夠使集電桿回歸至車輛的正上方。

作為優選的一種方案，回中系統包括控制單元，控制單元連接第一閥組和第二閥組，第一閥組與每個氣缸的有桿腔分別相接，第二閥組與每個氣缸的無桿腔分別相接。

作為在前述方案上的進一步優化，控制單元為電磁閥，電磁閥的輸出端的氣路并聯有第一閥組和第二閥組，由電磁閥控制向第一閥組和/或第二閥組通氣或者斷氣。

作為進一步優化的方案，控制單元為并聯相接的第一電磁閥和第二電磁閥，第一電磁閥與第一閥組相連接，第二電磁閥與第二閥組相連接。

在上述方案的基礎上，第一閥組或者第二閥組采用進氣選擇閥。

作為優選的一種方案，搖擺系統包括氣控單元，氣控單元的一端通過氣路與氣源接通，另一端控制分支管路，其中一部分分支管路與第一閥組進入有桿腔的管路相接通，另一部分分支管路與第二閥組進入無桿腔的管路相接通。

作為進一步改進的方案，在氣控單元的分支管路上設有保壓控制系統，使得集電桿在擺動到一定角度時，保持回路中的內部壓力穩定，使集電桿在指定位置停止擺動，以便能夠順利觸網。

作為前述方案的優選方案，保壓控制系統采用外先導電磁閥。

作為優選的一種方案，氣控單元包括五位三通的外先導電磁閥。

進一步改進的方案，氣控單元的上游裝有節流閥，控制進入外先導電磁閥的氣流大小。

一種用于集電桿的搭線控制系統，包括前述內容的搭線控制系統，兩個控制系統并入同一氣路，并與車輛的氣源相接通，在管路上裝有截止開關，控制氣源的通斷。

在前述方案上的進一步改進，在管路上裝有減壓閥，控制進入回中系統和搖擺系統的氣壓大小。

有益效果：本發明通過利用回中系統和搖擺系統的結合，利用搖擺系統和回中系統的結合，能夠使背向相對的氣缸組同時進行有桿腔或者無桿腔作業；在應用于雙源無軌電車時，將集電桿與氣缸組相連接，通過利用兩個與氣源相連接的控制系統，搖擺系統和回中系統能夠在集電桿擺動過程中形成回路，使得氣缸組有桿腔或者無桿腔的面積同時增大或者縮小，通過活塞桿拉動集電桿進行向左或者向右偏轉；在脫網時，可以僅僅通過回中系統控制其在規定的時間內回正。

通過采用以上技術方案，本發明能夠實現以下技術效果：

1、在脫網時，能夠實現對集電桿的快速回中；

2、在搭線時，對車輛的位置要求較低，駕駛員無需攀爬到車頂拉線，能夠自動實現擺動，使集電桿與線網自動對接，快速觸網；

3、整體結構控制精度高，搖擺過程中提供的動力充足，能夠滿足實際工況需求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例1所公開的第一種用于集電桿的搭線控制系統的氣路結構示意圖；

圖2為本發明實施例2所公開的第二種用于集電桿的搭線控制系統氣路結構示意圖。

圖中數字和字母所表示的相應部件名稱：

1、搖擺系統；101、第一電磁閥；102、第一保壓電磁閥；103、第二保壓電磁閥；2、回中系統；201、電磁閥；202、第一進氣選擇閥；203、第二進氣選擇閥；204、第一氣路；205、第二氣路；206、電磁閥一；207、電磁閥二；3、第一氣缸；4、第二氣缸；5、截流開關；6、減壓閥；7、節流閥。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行詳細描述。

一種用于集電桿的搭線控制系統，其應用于雙源無軌電車車頂，集電桿主要用于車輛從線網獲取電能，以便為車輛提供動能。正如普通的雙源無軌電車相一致，集電桿被固定在車頂，通過利用相應的機構能夠使集電桿升降，從而來實現與線網的搭接與斷開。

在實際使用過程中，集電桿只能進行垂直升降，當集電桿上升到與線網的高度相當的距離時，如何保證集電桿端部的碳刷與線網能夠接觸，是本技術方案中提到的搭線控制系統所能實現的。

本技術方案在集電桿的與安裝碳刷相反的另一端，垂直連接一個連接臂，連接臂的另一端與氣缸組相連接，兩個背向相接的氣缸相連接能夠形成一個連接體，氣缸組可以由一個或者多個并行相連的連接體組成。

本技術方案中的搭線控制系統包括回中系統，回中系統包括控制單元，控制單元連接有第一閥組和第二閥組，第一閥組與每個氣缸的有桿腔分別相接，第二閥組與每個氣缸的無桿腔分別相接，回中系統的輸出終端與氣缸的有桿腔和無桿腔相接通，通過利用回中系統能夠獨立控制集電桿進行運動，使集電桿在脫線狀態下精準回歸至車頂的正上方，且與車輛的行駛方向相一致，防止集電桿在脫線狀態下與車輛周邊的物體出現剮蹭。

本技術方案中的搭線控制系統還包括搖擺系統，其中搖擺系統是在回中系統的基礎上建立，將搖擺系統的氣路輸出并入至回中系統的輸出氣路，回中系統與搖擺系統在氣源的輸出氣路上并聯相接，通過利用搖擺系統和回中系統的配合，能夠使集電桿向線網靠近并最終與線網上的搭線器相連接，使車輛能夠從線網順利獲得電能。

下面結合具體的實施例，對搭線控制系統如何控制集電桿進行回中和搖擺功能進行詳細說明，以便本領域技術人員能夠充分理解本技術方案的設計思路。

實施例1

第一種用于集電桿的搭線控制系統，包括氣源，氣源通常由車輛自身供應，利用氣管接通氣源，在該氣管的端部連接有回中系統2和搖擺系統1，其中所述回中系統2與所述搖擺系統1并聯相接，即從氣管的端部形成分支管路一和分支管路二，回中系統2布置在分支管路一上，搖擺系統1主要布置在分支管路二上，并將搖擺系統1的氣流并入至回中系統2。

所述回中系統2包括一個電磁閥201，該電磁閥的輸入端與分支管路一的末端相對接，在該電磁閥上設有左右管路，為第一管路和第二管路，其中，第一管路連接有第一進氣選擇閥202，第二管路連接有第二進氣選擇閥203。

所述第一進氣選擇閥202連接有兩根管路，為第一氣路204和第二氣路205，所述第一氣路204和所述第二氣路205均連接有氣缸的有桿腔。

所述第二進氣選擇閥203連接有兩根管路，為第三氣路和第四氣路，所述第三氣路和所述第四氣路均連接有氣缸的無桿腔。

在此，我們以氣缸組是由背向連接的兩個氣缸(第一氣缸和第二氣缸)所組成為例進行介紹，其中第一氣缸、第二氣缸均具有有桿腔和無桿腔，且無桿腔的一側相靠近，有桿腔的一側相遠離，第一進氣選擇閥202上的第一氣路204接入至第二氣缸的無桿腔，第二氣路205接入至第一氣缸的無桿腔；第二進氣選擇閥203上的第三氣路接入至第一氣缸上的有桿腔，第四氣路接入至第二氣缸上的有桿腔。

下面以如何實現回中系統2如何運轉，以及如何實現集電桿回中為例進行詳細介紹，需要說明的是，本技術方案與現有技術中僅僅依靠單一的電磁閥控制氣體進入氣缸的通斷不同，本技術方案能夠提供更精準的控制，而且穩定性高。

將氣管與車輛上的氣源相接通，氣流經過氣管進入至所述電磁閥，當電磁閥得電時，氣流經過第一管路進入至第一進氣選擇閥202，第二管路進入至第二進氣選擇閥203，氣體由第二氣路205和第四氣路分別流向氣缸，由于第二氣路205接入至第一氣缸的無桿腔，第四氣路接入至第二氣缸上的有桿腔，通氣狀態下，第二氣路205和第四氣路同時進氣，能夠使第一氣缸的無桿腔的面積達到最大，同時第二氣缸的有桿腔的面積達到最小，此時第一氣缸和第二氣缸相加的行程距離正好達到第一氣缸和第二氣缸最大行程距離與最小行程距離的中間值，集電桿在此時恰好處于車頂的正上方。

當電磁閥失電時，電磁閥切斷進入至第一管路和第二管路的氣流。

由此可知，電磁閥在此起到的作用是為第一進氣選擇閥202和第二進氣選擇閥203的進氣進行控制，而第一進氣選擇閥202和第二進氣選擇閥203能夠進行二次分配其所屬分支氣路上的氣流。

本技術方案在回中系統2的基礎上還具有一個搖擺系統1，所述搖擺系統1包括第一電磁閥101，該第一電磁閥101采用五位三通的外先導電磁閥，第一電磁閥101的輸入端與一個分支管路末端相連接，第一電磁閥101的端部設置兩個管路，具體為第三管路和第四管路，第四管路的末端可以直接并入至第一氣路204或者第二氣路205二者之一，使得回中系統2與搖擺系統1形成第一回路；第三管路的末端可以直接并入至第三氣路或者第四氣路二者之一，使得回中系統2與搖擺系統1形成第二回路。

在此，需要說明的是，第三管路與第四管路接入端的選擇是針對不同的氣缸，具體而言，以本實施例為例，氣缸組由背向相接的第一氣缸和第二氣缸組成，正如前面所述的一致，回中系統2中的第一進氣選擇閥202上的第一氣路204接入至第一氣缸的有桿腔，第二氣路205接入至第二氣缸的有桿腔；第二進氣選擇閥203上的第三氣路接入至第一氣缸上的無桿腔，第四氣路接入至第二氣缸上的無桿腔，搖擺系統1與回中系統2的連接方式如下：

搖擺系統1中的第三管路如果并入至第三氣路上，第四管路則只能并入至第一氣路204上；

或者搖擺系統1中的第三管路如果并入至第四氣路上，第四管路則只能并入至第二氣路205上；

或者搖擺系統1中的第三管路如果并入至第一氣路204上，第四管路則只能并入至第三氣路上；

或者搖擺系統1中的第三管路如果并入至第二氣路205上，第四管路則只能并入至第四氣路上；

也就是說，第三管路并入一個氣缸的有桿腔或者無桿腔的輸入氣路上，第四管路則并入另一個氣缸的無桿腔或者有桿腔的輸入氣路上。

下面根據實際工況，對控制系統如何實現集電桿的回中和搖擺進行詳細說明，當車輛需要從線網獲取電能時，集電桿升起一定的高度，此時，當車輛停靠位置不在線網正下方時，或者停靠在遠離線網的位置時，現有技術中集電桿的垂直升降并不能使集電桿實現觸網，因此，正如背景技術中所描述的，車輛通常必須停靠在線網的下方，對車輛的位置固定，導致在實際工況中對車輛的準確定位要求極高，對駕駛人員的要求較高，一旦稍微偏離停靠區域，就需要駕駛人員到車頂進行手動拉動集電桿，來實現與線網的接觸。

下面以車輛在偏離線網的情形下如何實現集電桿觸網為題來進行詳細描述，假設線網處于車輛的左上方，首先按照現有技術中的方式，將集電桿垂直升起，到達一起的高度后，然后接通氣源，氣體進入至回中系統2中的電磁閥和搖擺系統1中的第一電磁閥101。

如圖1所示，回中系統2中的第一進氣選擇閥202上的第一氣路204接入至第一氣缸的有桿腔，第二氣路205接入至第二氣缸的有桿腔；第二進氣選擇閥203上的第三氣路接入至第一氣缸上的無桿腔，第四氣路接入至第二氣缸上的無桿腔，搖擺系統1中的第三管路并入至第三氣路上，第四管路并入至第一氣路204上。

通常情形下，集電桿在處于車輛正上方時，一個氣缸的有桿腔面積最大，無桿腔面積最小；另一個氣缸的有桿腔面積最小，無桿腔面積最大，在本實施例中，為了更好的進行說明，假設第一氣缸的有桿腔面積最大，無桿腔面積最小；第二氣缸的有桿腔面積最小，無桿腔面積最大。

由于線網處于集電桿的左側，需要集電桿向左擺動，此時，第一電磁閥101分配氣流至第三管路上，第三管路的末端由于并入至第三氣路上，而第三氣路接入至第一氣缸的有桿腔，通過在第一氣缸的有桿腔充入氣體，能夠逐步增大第一氣缸的有桿腔的面積，從而使第一氣缸3的活塞桿縮進；第三氣路內部的一部分氣體還會向上游流動，流入至第二進氣選擇閥203內，從第四氣路流出并進入至第二氣缸4的有桿腔，從而使第二氣缸的有桿腔的面積增大，無桿腔的面積縮小，這樣活塞桿能夠拉動集電桿向左擺動，在此，第一氣缸和第二氣缸同步運動，能夠為集電桿提供足夠的動力。

假設線網位于車輛的右上方，此時需要集電桿向右擺動，第一電磁閥101分配氣流至第四管路上，第四管路的末端并入至第一氣路204上，由于第一氣路204接入至第二氣缸的無桿腔，通過在第二氣缸的無桿腔充入氣體，能夠逐步增大無桿腔的面積，使第二氣缸的活塞桿伸長；由第四管路輸入至第一氣路204的氣體有一部分沿著第一氣路204向第一進氣選擇閥202流動，并從第二氣路205流出，流入至第一氣缸的無桿腔內，從而使第一氣缸的無桿腔面積增大，有桿腔面積縮小，第一氣缸的活塞桿伸長，拉動集電桿向右擺動。

誠然，以上兩種搖擺系統1的控制方式，僅僅是搖擺系統1與回中系統2的一種連接方式所采用的方法，基于前述內容描述的搖擺系統1與回中系統2的四種連接方式，在采用上述思路的前提下，可以形成相應的方法，來實現對集電桿的左右擺動控制。

通過以上技術方案，本實施例所提供的搭線控制系統，尤其是在應用到集電桿時，對車輛與線網的位置停靠要求較低，駕駛員無需下車輔助搭線，通過智能化操作，集電桿能夠進行相應的擺動實現自動搭線作業；同時，在脫網狀態下，回中系統2能夠保證準確回中。

實施例2

第二種用于集電桿的搭線控制系統，與實施例1相同，包括氣源，通過氣管與氣源相接通的回中系統2和搖擺系統1，所述回中系統2包括控制單元，控制單元由電磁閥一206和電磁閥二207組成，氣管端部分為分支管路一、分支管路二和分支管路三，分支管路一與電磁閥一206相接通，分支管路二與電磁閥二207相接通，分支管路三與搖擺系統1相接通。

電磁閥一206連接有第一進氣選擇閥202，電磁閥二207連接有第二進氣選擇閥203，第一進行選擇閥連接有第一氣路204和第二氣路205，第二進氣選擇閥203連接有第三氣路和第四氣路。

氣缸組由并行相接的背靠背相接的氣缸組成，即將兩個氣缸的無桿腔相對連接形成一個子組，將若干子組并行，通過連接件將同一方向上的活塞桿連接，使得相對左側的氣缸同步運行，相對右側的氣缸同步運行。

在第一氣路204上設置若干子路，分別進入靠左的不同氣缸的有桿腔，子路與靠左的氣缸數量相同；在第二氣路205上設置若干子路，分別進入靠右的不同氣缸的有桿腔，子路與靠右的氣缸數量相同；在第三氣路上設置若干子路，分別進入靠左的不同氣缸的無桿腔，子路與靠左的氣缸數量相同；在第四氣路上設置若干子路，分別進入靠右的不同氣缸的無桿腔，子路與氣缸的數量相同。

搖擺系統1包括氣控單元，氣控單元由電磁閥和節流閥組成，節流閥安裝于電磁閥的上游，電磁閥的底端連接有第三管路和第四管路，第三管路的另一端連接有第一保壓電磁閥102，第四管路的另一端連接有第二保壓電磁閥103。

第一保壓電磁閥102的另一端連接有第五氣路，第二保壓電磁閥103的另一端連接有第六氣路，第五氣路的終端并入至第二氣路205，第六氣路的終端并入至第四氣路。

下面結合具體的工作過程，對如何調整車頂的集電桿進行詳細描述，車輛通常在頂部有兩根并行的集電桿，分別與線網同步接觸，由此可知，在本技術方案中，氣管需要連接兩組回中系統2和兩組搖擺系統1，下面僅針對一組回中系統2和一組搖擺系統1如何控制集電桿進行回中作業和擺動作業進行詳述。

當車輛停靠在遠離線網一定的范圍內，需要進行搭線作業時，將集電桿進行垂直上升，此過程可以參照現有技術，待集電桿升到一定高度時，停止上升，此時根據線網與車輛的位置關系，來判斷需要進行左右搖擺。

當車輛位于線網的左側時，此時集電桿需要向右擺動，接通氣源，氣體進入至搖擺系統1中的電磁閥，電磁閥接通第一進氣選擇閥202，第一進氣選擇閥202得電，第二進氣選擇閥203失電，氣體沿著第五氣路進入至第二氣路205，經過第二氣路205，一部分進入至靠右的氣缸的有桿腔，同時，另一部分氣流返回自電磁閥一206，并從電磁閥一206上的第一氣路204流出，最終進入至靠左氣缸的有桿腔，此時，氣缸組能夠在最短的時間內使有桿腔面積增大，無桿腔面積縮小，從而快速拉動集電桿向右擺動。

同樣的道理，當車輛位于線網的右側時，此時集電桿需要向左擺動，接通氣源，氣體進入至搖擺系統1中的電磁閥，電磁閥接通第二進氣選擇閥203，第二進氣選擇閥203得電，第一進氣選擇閥202失電，氣體沿著第六氣路進入至第四氣路，經過第四氣路，一部分進入至靠右的氣缸的無桿腔，同時，另一部分氣流返回自電磁閥一206，并從電磁閥一206上的第一氣路204流出，最終進入至靠左氣缸的無桿腔，此時，氣缸組能夠在最短的時間內使有桿腔面積縮小，無桿腔面積增大，從而使活塞桿快速拉動集電桿向左擺動。

采用以上技術方案，能夠實現對集電桿的左右擺動控制，而且控制精準，穩定性強。

在搭線過程中，當集電桿到達某一位置或者偏轉到某一角度恰好可以搭線時，此時啟動相應線路上的保壓電磁閥(即第一保壓電磁閥102、第二保壓電磁閥103)，采用保壓電磁閥能夠使集電桿恰巧恒定停留在該位置，從而方便集電桿進行進一步上升，完成搭線作業。

當集電桿搭線成功后，控制回中系統2的第一電磁閥101和第二電磁、搖擺系統1中的電磁閥和第一保壓電磁閥102、第二保壓電磁閥103，使其全部處于失電狀態，這樣氣缸組中的有桿腔和無桿腔在進排氣狀態不受回中系統2和搖擺系統1的控制，集電桿可以隨著車輛的行駛路線自由擺動，牽引活塞桿進行伸縮。

當車輛停靠在某位置需要脫線時，此時，利用回中系統2能夠將集電桿回歸到車輛的正上方，具體工作過程如下：當線網位于車輛的左側時，接通氣源，壓縮氣體進入至第一電磁閥101，第一電磁閥101得電后，氣體進入至第一進氣選擇閥202，第一氣路204和第二氣路205同時通氣，能夠使氣缸的有桿腔面積增大，無桿腔面積縮小，活塞桿能夠拉動集電桿向右擺動；當線網位于車輛的右側時，壓縮氣體進入至第二電磁閥，第二電磁閥得電后，氣體進入第二進氣選擇閥203，第三氣路和第四氣路同時通氣，能夠使氣缸的無桿腔面積增大，有桿腔面積縮小，活塞桿能夠拉動集電桿向左擺動。

通過采用以上技術方案，本實施例2所提供的技術路線能夠在集電桿擺動和回中過程中提供較大的動力，同時能夠實現快速精準的控制，通過結合回中系統和擺動系統，實現了方便高效的控制，解決了現有技術中存在的控制精度差的問題。

另外，本實施例在搖擺系統中的電磁閥的上游增設有節流閥7，通過利用節流閥，能夠控制氣體的開度，保證輸入的氣體壓力。

同時，在氣管上設有截流開關5和減壓閥6，通過利用截流開關能夠控制回中系統、搖擺系統與氣源的通斷，利用減壓閥能夠調整從車輛方向輸入的氣體壓力，保證進入回中系統和搖擺系統的氣壓符合系統需求。

以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。