[發明專利]一種膠輪列車軌跡跟隨控制系統

有效

• 申請號: 201410599927.1
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN105620514B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 馮江華;尚敬;許峻峰;肖磊;張陳林
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: B61L15/00
• 分類號: B61L15/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,周長清

技術領域

本發明主要涉及到城市軌道交通系統領域，特指一種適用于虛擬軌道列車的軌跡跟隨控制系統。

背景技術

城市軌道交通系統是具有連續導向能力的專線公共交通系統，其特點表現為擁有整條專用軌道，并且不可與機動車混行。(比如，無十字路口，其道路路基建設不設人行橫道，無自行車專道和無機動車線路)。通常情況，城市軌道交通系統大都建造于地下或者高架橋之上。通過使用閉塞模式實現其在軌道專線中的自由運行。城市軌道交通系統也可以使用全自動化運行模式。此外，城市軌道交通系統又分為重型和輕型兩種，比如地鐵和輕軌。然而這種形式顯然基礎設施建設投入較大。

現代城市交通系統主要構成為地鐵、有軌電車、公交車等，地鐵雖然運輸力強大，但其成本巨大，使得其在中小城市不能廣泛應用；有軌電車需要專門的電力系統和軌道配合設計，無論是設計建設成本或者維護成本相對較大且易受制于運行環境；

傳統公交車成本更低，且相對于有軌車輛非常靈活，當前方有障礙物時，能夠很方便的躲開障礙物繼續行駛，當車輛發生故障時，可以靠邊，不會影響其他車輛行駛。但傳統公交車運力少，通常會通過鉸接多節車廂來組成汽車列車增加運力。在中小城市中發展汽車列車替代傳統的公交車，在保證汽車列車通過性和轉向性能等安全因素條件下，其不僅能夠提高運輸能力而且能降低運輸成本30%左右。鉸接式汽車列車客車雖然載客能力大，但是它和單體客車相比，最大的差別是因車身長度加長帶來的道路通過性的變化，表現為轉彎半徑增加，轉彎所占車道面積增大，易與旁邊的道路交通其它元素發生干涉，從而不能順利通過，甚至惡化交通運行環境，無法快速、高效地實現公交運輸。

四輪轉向技術尤其是后輪轉向技術出現為實現汽車的全輪轉向功能提供技術支持。目前，全輪轉向技術在一些車型上已經得到成熟應用，如寶馬的新7系，日產風雅350GT等車型，另外在沙灘車等特殊車型上也有廣泛應用。線性控制系統的深入研究并應用到某些車型，如寶馬“Z22概念車”，豐田公司的“Lexus HPX”等，目前國內針對四輪轉向和線性轉向控制系統的研究也日益受到重視。通過采用線控全軸轉向技術，可以使得汽車列車的車輪軌跡可控，可以顯著的增加汽車列車的通過性。

然而如何利用線控多軸轉向技術實現膠輪列車的車輪軌跡可控，甚至于保證前進方向車輪的軌跡重合率，就需要發明一種軌跡跟隨控制系統用于采用線控全軸轉向的汽車列車上來控制車輪的轉向，來增加前進方向上后車輪與前輪的軌跡重合率，減小轉向“內輪差”，降低“視線死角”帶來的影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理簡單、操作簡便、能夠實現最佳控制效果的一種膠輪列車軌跡跟隨控制系統。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種膠輪列車軌跡跟隨控制系統，包括：

安裝于車頭組件上的車頭軌跡跟隨控制器，通過采集車頭的狀態信號來獲取車頭單元質心處的坐標，且推算下一軸的坐標數據，將下一軸的坐標數據傳輸給下一節車廂上的軌跡跟隨控制器；

安裝于車廂組件上的車廂軌跡跟隨控制器和安裝于車尾組件上的車尾軌跡跟隨控制器，所述車廂軌跡跟隨控制器和車尾軌跡跟隨控制器采集對應車廂的狀態信號，再通過通訊網絡傳輸接收上一節相鄰車廂的坐標數據來控制本節車廂車軸的運行軌跡。

作為本發明的進一步改進：所述車頭軌跡跟隨控制器包括定位單元、第一轉向橋轉向角度傳感器、第一輪速傳感器及第一鉸接角度傳感器；所述定位單元為衛星定位系統或加速度計、陀螺儀、磁性方向傳感器,也可能為通過車輪的輪速與轉向橋轉角推算出位置信息；所述第一轉向橋轉向角度傳感器安裝于車頭組件的轉向橋上，用來測量轉向橋的轉向角度；所述第一輪速傳感器安裝于車頭組件的車輪上，用來測量車輪的輪速；所述第一鉸接角度傳感器安裝于車頭組件與車廂組件之間的鉸接處，用來測量車頭組件與車廂組件之間的夾角。

作為本發明的進一步改進：所述車廂軌跡跟隨控制器包括第二轉向橋轉向角度傳感器、第二輪速傳感器及第二鉸接角度傳感器，所述第二轉向橋轉向角度傳感器安裝于車廂組件的轉向橋上，用來測量轉向橋的轉向角度；所述第二輪速傳感器安裝于車廂組件上的車輪上，用來測量車輪的輪速；所述第二鉸接角度傳感器安裝于相鄰車廂組件之間的鉸接處，用來測量相鄰車廂組件之間的夾角。