[發明專利]用于膠輪低地板智能軌道列車的軌跡跟隨控制方法

在審

• 申請號: 201510815819.8
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105292257A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 馮江華;尚敬;許峻峰;張陳林;肖磊;丁杰;朱明杰;蔣小晴;劉小聰;朱田;魏黎;任田良
• 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: B62D12/02
• 分類號: B62D12/02;B62D6/00;B62D137/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 周長清

技術領域

本發明主要涉及到城市公共交通設備領域，特指一種適用于膠輪低地板智能軌道列車的列車軌跡跟隨的控制方法。

背景技術

城市軌道交通是指具有連續導向能力的專線公共交通系統，其特點表現為擁有特定軌道，車輛沿軌道運行。常見的城市軌道交通有地鐵、輕軌、有軌電車等。其中，地鐵、輕軌大都建造于地下或者高架橋上，通過使用閉塞模式實現其在軌道專線中自由運行，它們雖然運輸力強大，但前期基礎設施及車輛購置成本較大，使得其在中小城市不能廣泛應用。有軌電車則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。

除了上述軌道交通之外，其它的公共交通系統常見的有傳統公交車、鉸接式汽車列車。傳統公交車成本低、行駛靈活，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，具體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。

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，本發明提供一種控制更加精確、能夠減小轉彎半徑、提高行駛靈活性的用于膠輪低地板智能軌道列車的軌跡跟隨控制方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種用于膠輪低地板智能軌道列車的軌跡跟隨控制方法，在膠輪低地板智能軌道列車的行進過程中，實時計算列車在行進過程中的各車輪轉角，實時控制轉角驅動轉向系統轉向，以保證各車輪行進在相同的軌跡上。

作為本發明的進一步改進：在計算各車輪轉角之前，先建立車輛模型；即，將鉸接式汽車列車的靜態模型降階為“單輪模型”，這樣鉸接式汽車列車的運動特性就用輪子位于車輛中軸線的“單車”的運動特性來描述。

作為本發明的進一步改進：當膠輪低地板智能軌道列車進行曲線行駛時，delta₁、delta₂、delta₃、delta₄......為各車軸的轉角，即第一軸轉角delta₁、第二軸轉角delta₂、第三軸轉角delta₃、第四軸轉角delta₄；計算各個轉向軸轉角的步驟為：

I、第二軸車軸轉角；對于第一節車廂，當車輛的第二軸滿足與第一軸軌跡一致時，即第一軸轉彎半徑R1等于第二軸轉彎半徑R2，則有delta1與delta2大小相等方向相反；那么，delta2的大小為：

delta₂＝delta₁

其中，R1為第一軸轉彎半徑，R2為第二軸轉彎半徑，delta1為第一軸轉角，delta2為第二軸轉角；

II、第四軸車軸轉角；第四軸與第二軸并不在同一個車身上，有它們的轉向并不共圓心，第二軸與第四軸的之間的關系只能通過第一節車身與第二節車身之間的共同點鉸接點G1來聯系；在鉸接點處構建一個虛擬車軸，通過計算可知虛擬車軸相對于第一節車廂的轉向角為deltaV1g1，同時利用角度傳感器檢測第一節車廂與第二節車廂的鉸接角度beta1，虛擬車軸相對于第一節車廂、第二節車廂的轉向角deltaV1g1、deltaV2g1大小為：