本发明涉及无轨电车领域，具体涉及一种无轨电车自动升降集电器的降杆机构。
背景技术：
1、无轨电车是靠安装在车辆顶部的集电器接触正负两根滑触线传导电能到车辆作为车辆的动力源；一般包括集电杆、集电头和俯仰臂，集电头设置在集电杆上，集电杆设置在俯仰臂的末端，俯仰臂的近端铰接安装在车顶，通过集电杆的俯仰实现集电杆的升降，工作时，俯仰臂上仰，使集电杆抵触滑触线实现电性导通，当车辆收工或有其他特殊情况时，俯仰臂下俯，实现集电杆的收纳。
2、由于无轨电车是高压电，因此传统的控制集电器的各类动作机构都不能使用易燃的液压油，而只能使用气动的气缸，而气体具有可压缩性，导致各项动作的响应速度不够快，精度不够高。
3、进一步地，实际应用中，由于路况复杂，要求无轨电车在偏离滑触线一定角度的情况下仍然能够正常运行，故集电器还需要具备水平旋转的功能，即俯仰臂的近端应铰接在一个旋转体上，旋转体可以相对于车身水平旋转，但是这个旋转体本身在升杆前应居中，这样方能实现将车辆停放在一定范围内时，扬起俯仰臂刚好使集电头卡入滑触线，故一般还需要设置回正气缸，回正气缸两端分别铰接的连接于固定在车顶上的支架和旋转体上，回正气缸动作，控制旋转体的旋转角度，使其恢复到居中位置。
4、集电杆的升降(即俯仰臂的俯仰动作)是靠下降气缸、大拉簧配合实现的，下降气缸、大拉簧的一端分别铰接的安装在旋转体上，另一端连接于俯仰臂上，两者共同控制集电杆在铅垂面内上下的摆动；大拉簧弹性的维持集电杆升起的状态，使集电杆远端的集电头与滑触线接触保持压力，形成电性导通，俗称搭网。
5、降杆时，下降气缸加压伸出，压下俯仰臂和集电杆，克服大拉簧向上的拉力，完成下降动作；
6、升杆时，下降气缸卸压，大拉簧的拉力带动俯仰臂和集电杆完成上扬动作。
7、在转弯、超车时，滑触线位于车辆一侧，此为偏线行驶的情况，如果车辆偏线过于严重，则集电杆可能会脱网，且脱网后的俯仰臂在大拉簧的作用下，会迅速上扬，再加上此时车辆往往处于行进状态、旋转体的惯性旋转动作，故脱网后的俯仰臂经常会大力撞击接触网线，造成故障。因此本领域技术人员一直在追寻一种在脱网时能够快速降杆、避免打断接触线网的集电器。
8、同时，由于上述所有的结构件都安装在车顶，而每个部件的体积都较大，占据了车顶上方的空间，而基于安全的考虑，车顶与滑触线之间的距离不得低于规定值，也就是说，在不对电网进行改造的情况下，车顶构件的最高点被限制住，构件高度较大的情况下，必然挤压车厢内的空间。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是如何在集电器意外脱网时避免突然的大幅度上仰导致撞击接触线网或其他物件导致故障。
2、本发明解决上述技术问题的具体技术方案是：
3、一种无轨电车自动升降集电器的降杆机构，包括底座，旋转座，俯仰臂，大拉簧，所述旋转座可平转的设置在底座上，所述俯仰臂包括安装端和工作端；所述俯仰臂的安装端铰接的安装在在旋转座上，所述大拉簧的一端铰接在旋转座上，另一端铰接在俯仰臂上，俯仰臂工作端固定集电杆的一端，集电杆的另一端为工作端，所述集电杆的工作端固定集电头；所述旋转座、俯仰臂、集电杆、集电头共铅垂面的设置，所述集电头用于接触滑触线，使电网与车辆电性的导通，它们共同安装在车顶部。
4、还包括制动器，用于控制旋转座的旋转动作；
5、还包括电动卷绳器，所述电动卷绳器固定在车尾部，所述电动卷绳器内设有拉绳，所述拉绳的自由端固定在所述集电杆靠近工作端的位置；
6、还包括控制模块，所述控制模块用于实时监测集电器的电性连接状态，控制所述制动器和电动卷绳器的动作。
7、所述控制模块检测集电杆的电性连接状态、控制电动卷绳器和制动器的协同工作；降杆时，所述控制模块控制所述制动器产生的阻尼力小于拉绳在水平方向上的分力。
8、所述降杆机构的降杆步骤如下：
9、s1、所述控制模块接收到人控或系统触发的紧急降杆的降杆信号；
10、s2、控制模块控制立即启动制动器和电动卷绳器，制动器产生制动力，电动卷绳器快速持续的收卷拉绳，驱使集电杆、俯仰臂、旋转座向电动卷绳器方向旋转，并同步的驱使集电杆、俯仰臂下俯，控制模块控制驱使旋转的力大于制动器阻止旋转座旋转的力，两者共同使集电头受控向卷绳器方向运动。
11、s3、集电头、集电杆、俯仰臂运动至指定位置、控制模块控制停止制动器、电动卷绳器；完成降杆。
12、所述紧急降杆指令触发步骤如下：
13、s11、所述控制模块持续检测集电器电性连接的电压；
14、s12、判断采集的电压单位时间内降低的幅度，若电压降低幅度大于设定阈值，则认为集电器脱网，触发紧急降杆指令，否则返回步骤s11持续检测。
15、本方案相对于现有技术具有如下有益效果：
16、本方案取消了传统集电器结构中的降杆气缸以及附属结构，取消了回正气缸以及附属结构，释放了原本这些结构占据的高度方向上的空间，由此降低了集电器降杆时整体的高度，提高了客舱内的空间。本方案简化了整体结构和底座，减小了运动部件的数量、重量、惯量，降低整车高位重量近百公斤，降低车辆重心，节能降耗，同时采用电动卷绳器实现俯仰臂的升起和下降，相比传统的气缸，响应速度快，使得控制和调整集电杆的高度和位置更容易。
17、传统的带回正气缸的结构，旋转座转动时回正气缸动态的跟随往复运动，气缸容积交替变化、交替进排气，为平转运动带来阻力，此状态俗称“喘气”。本方案取消了回正气缸，使得旋转座旋转时阻力更小，控制更容易。
18、本方案增加了控制旋转座旋转的制动器，并通过电动卷绳器的快速、持续的动作控制拉绳的长度，直接控制集电器的几何高位，避免了集电器在大偏线脱网时，集电杆不受控制的左右摇摆外加大幅度向上弹起的动作，快速的响应避免了因动作机构响应速度慢导致的挂网、拉线、撞杆，损坏线网或相近设施、行人等事故。
19、优选的，所述制动器包括制动蹄和制动盘，所述制动蹄设于所述底座或旋转座上，所述制动盘设于所述旋转座或底座上，所述制动蹄动作摩擦制动盘实现制动；所述制动蹄动作的动力源为电磁铁或步进电机。电动执行机构响应速度快，可以在毫秒级的时间内进行响应，一旦发生脱网，立即介入对旋转座进行控制，避免其左右旋转，电磁铁本身属于直线动作，步进电机本身是旋转动作，可以通过螺纹或齿轮齿条转换为直线动作，制动蹄与制动盘之间的间隙非常小，因此可以实现快速的响应。
20、优选的，所述制动器包括步进电机和齿盘，所述齿盘上设有轮齿，所述步进电机的输出轴上设有齿轮，所述齿轮与齿盘上的轮齿啮合。通过齿轮与齿盘的结合，可以基于步进电机的精确度，实现更佳精确的控制旋转角度。还可以通过它们进行升杆偏摆校正。
21、优选的，所述制动器为液压阻尼器、磁力阻尼器、磁粉阻尼器的一种。相比于前述的外置的制动器，液压阻尼器、磁力阻尼器或磁粉阻尼器设置于密闭的壳体内部，可降低受外界环境的影响，工作更稳定。
22、进一步地，所述旋转座上设有角度传感器，所述角度传感器用于感知旋转座当前的旋转角度。进而可以精确控制旋转座准确回正。
23、进一步地，所述制动器设置有防护罩。在低温、雨雪天气，防护罩可以避免制动器进水、结冰，影响制动效果。
24、进一步地，还包括尾钩，所述尾钩设置于车顶尾部，所述尾钩上设有定位槽，用于固定位于收工位置的集电杆。
25、进一步地，还设有导向装置，所述导向装置的位置与所述尾钩上集电杆定位槽的位置适配，所述拉绳经过所述导向装置连接所述集电杆。确保拉绳能够准确的将集电杆拉回定位槽，实现精准的定位。
26、进一步地，还包括仰角传感器，所述仰角传感器用于感知俯仰臂当前的仰角情况，便于控制模块基于此数据进行控制逻辑的判断。
27、本方案在感知到偏线脱网时，制动器和电动卷绳器及时动作，使用电动卷绳器收卷拉绳降杆的同时，对旋转座的旋转运动进行制动，电动卷绳器持续的通过拉绳提供了大于大拉簧拉力的下拉力和正向的水平分力，正向的水平分力驱动旋转座旋转，制动器提供了略小于正向的水平分力的阻力即负向分力，使旋转座缓慢旋转回正；消除了旋转装置无控的旋转，避免了集电杆脱网时大幅弹起(脱网瞬间卷绳器拉绳两固定端长度不变或弹性的增加)。电控响应速度远优于气控，拉绳在集电杆上的着力点直接位于动作需求端，综合响应性能好。
1.一种无轨电车自动升降集电器的降杆机构，包括底座(1)，旋转座(2)，俯仰臂(3)，大拉簧(4)，所述旋转座(2)可平转的设置在底座(1)上，所述俯仰臂(3)包括安装端和工作端，所述俯仰臂(3)的安装端铰接的安装在旋转座(2)上，所述大拉簧(4)的一端铰接在旋转座(2)上，另一端铰接在俯仰臂(3)上，俯仰臂(3)工作端固定集电杆(5)的一端，集电杆(5)的另一端为工作端，所述集电杆(5)的工作端固定集电头(6)；所述旋转座(2)、俯仰臂(3)、集电杆(5)、集电头(6)共铅垂面的设置，所述集电头用于接触滑触线，使电网与车辆电性的导通，它们共同安装在车顶部，
2.根据权利要求1所述的无轨电车自动升降集电器的降杆机构，其特征在于，所述制动器包括制动蹄(7)和制动盘(8)，所述制动蹄(7)设于所述底座(1)或旋转座(2)上，所述制动盘(8)设于所述旋转座(2)或底座(1)上，所述制动蹄(7)动作摩擦制动盘(8)实现制动；所述制动蹄(7)动作的动力源为电磁铁或步进电机。
3.根据权利要求1所述的无轨电车自动升降集电器的降杆机构，其特征在于，所述制动器包括步进电机和齿盘(15)，所述齿盘(15)上设有轮齿，所述步进电机的输出轴上设有齿轮，所述齿轮与齿盘(15)上的轮齿啮合。
4.根据权利要求1所述的无轨电车自动升降集电器的降杆机构，其特征在于，所述制动器为液压阻尼器、磁力阻尼器、磁粉阻尼器的一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的无轨电车自动升降集电器的降杆机构，其特征在于，所述旋转座(2)上设有角度传感器，所述角度传感器用于感知旋转座(2)当前的旋转角度。
6.根据权利要求1-3任一项所述的无轨电车自动升降集电器的降杆机构，其特征在于，所述制动器设置有防护罩(14)。
7.根据权利要求1-4任一项所述的无轨电车自动升降集电器的降杆机构，其特征在于，还包括尾钩(11)，所述尾钩(11)设置于车顶尾部，所述尾钩(11)上设有定位槽(12)，用于固定位于收工位置的集电杆(5)。
8.根据权利要求7所述的无轨电车自动升降集电器的降杆机构，其特征在于，还设有导向装置(13)，所述导向装置(13)的位置与所述尾钩(11)的位置适配，所述拉绳(10)经过所述导向装置(13)连接所述集电杆(5)。
9.根据权利要求1-4任一项所述的无轨电车自动升降集电器的降杆机构，其特征在于，还包括仰角传感器，所述仰角传感器用于感知俯仰臂当前的仰角情况。
10.根据权利要求1-4任一项所述的无轨电车自动升降集电器的降杆机构，其特征在于，所述紧急降杆指令触发步骤如下：
