[發(fā)明專(zhuān)利]一種全掛式列車(chē)的路線跟蹤控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710453856.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107351869B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李紅;王文軍;李克強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B61L27/00
• 分類(lèi)號(hào): B61L27/00;B61L25/02
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發(fā)明涉及一種全掛式列車(chē)的路線跟蹤控制方法，屬于城市公共交通技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)路線信息及列車(chē)各子車(chē)廂位置和各子車(chē)廂方位角信息，計(jì)算各子車(chē)廂前軸轉(zhuǎn)向車(chē)輪的轉(zhuǎn)角，并通過(guò)各子車(chē)廂的轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制車(chē)輛前軸車(chē)輪轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)列車(chē)的路線跟蹤控制。本方法可實(shí)現(xiàn)多鉸接連接的全掛式列車(chē)路徑跟蹤，提高了車(chē)輛運(yùn)動(dòng)靈活性，本方法對(duì)車(chē)廂數(shù)量沒(méi)有限制，可有效提高車(chē)輛的單程運(yùn)載量，本方法對(duì)車(chē)輛外形尺寸無(wú)特殊要求，可根據(jù)實(shí)際需求合理配置列車(chē)的各子車(chē)廂，有益于提高車(chē)輛的運(yùn)輸效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種全掛式列車(chē)的路線跟蹤控制方法，屬于城市公共交通技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，人們因工作與生活短距離出行次數(shù)也在不斷上升，解決交通擁堵、提高運(yùn)輸效率是公共交通系統(tǒng)面臨的重大問(wèn)題。

在現(xiàn)代城市中主要的公共交通系統(tǒng)有地鐵、輕軌、公共汽車(chē)等。地鐵和輕軌分別建設(shè)在地下和高架橋上，有效地利用了城市地下和上部空間，且單程運(yùn)輸量大，編組靈活，但建設(shè)成本較高。公共汽車(chē)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)車(chē)本低，但單程運(yùn)輸量小，不能有效解決公共交通大客流量快速輸送問(wèn)題。為提高傳統(tǒng)公共汽車(chē)單程乘客運(yùn)送量，部分城市采用雙層、單鉸接公共汽車(chē)提高客流運(yùn)輸效率，但依然未能滿(mǎn)足城市居民出行需求。增加單車(chē)廂長(zhǎng)度或增加車(chē)廂數(shù)量，可提高車(chē)輛單程運(yùn)輸量，但隨著車(chē)輛長(zhǎng)度增加，車(chē)輛靈活度下降，車(chē)輛操作難度增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種全掛式列車(chē)的路線跟蹤控制方法，以提高車(chē)輛單程運(yùn)輸量，并實(shí)現(xiàn)車(chē)輛沿目標(biāo)路線智能行駛，降低車(chē)輛操作難度，并可根據(jù)客流量/貨流量合理配置列車(chē)車(chē)廂數(shù)量，有益于提高車(chē)輛的運(yùn)輸效率。

本發(fā)明提出的全掛式列車(chē)的路線跟蹤控制方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)定一個(gè)待跟蹤路線的全局坐標(biāo)系，對(duì)待跟蹤路線進(jìn)行判斷，若待跟蹤路線在全局坐標(biāo)系中的X軸坐標(biāo)值為單調(diào)遞增，則使全掛式列車(chē)的各子車(chē)廂控制器切換到路線跟蹤控制狀態(tài)，進(jìn)行步驟(2)，若待跟蹤路線在全局坐標(biāo)系中的X軸坐標(biāo)值為非單調(diào)遞增，則將待跟蹤路線劃分為多個(gè)局部路線，并建立與各局部路線相對(duì)應(yīng)的局部坐標(biāo)系，使各局部的待跟蹤路線在對(duì)應(yīng)的局部坐標(biāo)系中的X軸坐標(biāo)值為單調(diào)遞增，全掛式列車(chē)的各子車(chē)廂控制器切換到路線跟蹤控制狀態(tài)，進(jìn)行步驟(2)；

(2)全掛式列車(chē)的各子車(chē)廂控制器分別實(shí)時(shí)獲取待跟蹤路線信息以及子車(chē)廂位置和方位角信息，根據(jù)下式，分別計(jì)算得到各子車(chē)廂前軸的等效轉(zhuǎn)角

其中，n為全掛式列車(chē)的子車(chē)廂的數(shù)量，i為子車(chē)廂的編號(hào)，為第i子車(chē)廂前軸的等效轉(zhuǎn)角，L_i為第i車(chē)廂前軸與后軸之間的距離，記o_i點(diǎn)為第i子車(chē)廂后軸左輪和右輪的輪心連線的中點(diǎn)，記P_i點(diǎn)為穿過(guò)o_i點(diǎn)并平行當(dāng)前局部坐標(biāo)系Y軸的直線與當(dāng)前待跟蹤路線的交點(diǎn)，y_i為第i子車(chē)廂的o_i點(diǎn)在當(dāng)前局部坐標(biāo)系的Y軸坐標(biāo)值，θ_i是第i節(jié)子車(chē)廂的方位角，即第i節(jié)子車(chē)廂行駛方向沿順時(shí)針?lè)较虻降趇子車(chē)廂所在的當(dāng)前局部坐標(biāo)系的X軸的夾角，y_ip是P_i點(diǎn)在當(dāng)前局部坐標(biāo)系的Y軸坐標(biāo)值，θ_ip是當(dāng)前待跟蹤路線在P_i點(diǎn)處的切線沿順時(shí)針?lè)较蚺c當(dāng)前局部坐標(biāo)系X軸的夾角，ρ_ip是當(dāng)前待跟蹤路線在P_i點(diǎn)處的曲率，設(shè)定在當(dāng)前局部坐標(biāo)系中，若當(dāng)前待跟蹤路線的曲線上凸，則當(dāng)前待跟蹤路線曲率為負(fù)值，若當(dāng)前待跟蹤路線的曲線下凸，則當(dāng)前待跟蹤路線曲率為正值，若當(dāng)前待跟蹤路線為直線，則當(dāng)前待跟蹤路線曲率為0，k_i為第i子車(chē)廂的位置偏差增益系數(shù)，k_i的取值范圍為0.001～20，β_i為第i子車(chē)廂的方位角偏差增益系數(shù)，β_i的取值范圍為0.001～20；