[發(fā)明專利]一種門式虛擬軌道列車及其轉(zhuǎn)向循跡控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110055188.X
• 申請(qǐng)日: 2021-01-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112793677A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冷涵;任利惠;季元進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D53/00
• 分類號(hào): B62D53/00;B62D7/15;B62D12/02
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

本發(fā)明涉及一種門式虛擬軌道列車及其轉(zhuǎn)向循跡控制方法，門式虛擬軌道列車包括端部車體模塊ECM、中間車體模塊ICM、門式車間連接模塊GCM、動(dòng)力懸架模塊PSM、非動(dòng)力懸架模塊NPSM、鉸接結(jié)構(gòu)和鎖閉機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向循跡控制方法包括：獲取虛擬軌道列車各個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)速度、列車各個(gè)懸架的車輪轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、各個(gè)鉸接角數(shù)據(jù)、參考路徑曲線半徑數(shù)據(jù)以及各個(gè)懸架在線路上的位置；按照列車頭到列車尾的順序依次對(duì)每個(gè)懸架進(jìn)行編號(hào)；判斷當(dāng)前列車車頭和車身的行駛狀態(tài)；獲取對(duì)應(yīng)懸架的車輪轉(zhuǎn)角。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有循跡精度高、反應(yīng)迅速、可擴(kuò)展性強(qiáng)、循跡控制與車輛架構(gòu)匹配性高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬軌道列車技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種門式虛擬軌道列車及其轉(zhuǎn)向循跡控制方法。

背景技術(shù)

虛擬軌道交通系統(tǒng)是一種采用城市軌道交通運(yùn)行管理模式的道路交通系統(tǒng)。所謂的“虛擬軌道”有別于傳統(tǒng)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中所使用的物理軌道，而是在傳統(tǒng)城市道路上增設(shè)一系列地面感應(yīng)裝置或信標(biāo)而形成的一種新型“數(shù)字軌道”。虛擬軌道列車采用非接觸式導(dǎo)向技術(shù)和橡膠車輪走行部，利用環(huán)境感知技術(shù)對(duì)虛擬軌道信息和列車運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行識(shí)別和感知，利用信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛高精度定位，通過(guò)循跡控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車自導(dǎo)向。因此，虛擬軌道列車兼具傳統(tǒng)有軌電車運(yùn)量大，運(yùn)行平穩(wěn)性高以及公共汽車和BRT適應(yīng)性強(qiáng)、道路建設(shè)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

考慮到虛擬軌道列車相比于傳統(tǒng)路面公共交通車輛的編組較長(zhǎng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)車輛各個(gè)車體模塊有效地跟隨道路成為其核心問(wèn)題。因此，多輪轉(zhuǎn)向控制技術(shù)是虛擬軌道列車循跡控制過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，針對(duì)各種架構(gòu)的虛擬軌道列車的路徑跟隨控制已有一定的研究，如中國(guó)專利CN110244731A中公開(kāi)了一種三節(jié)編組虛擬軌道列車主動(dòng)循跡控制方法，具體為：(1)虛擬軌道列車主控制器通過(guò)頭車和尾車攝像頭讀取虛擬軌道信息，并判斷車輛是否脫離軌跡；(2)根據(jù)車輛相對(duì)于軌道的偏移量，計(jì)算為使車輛循跡運(yùn)行所需的頭車和尾車各軸車輪轉(zhuǎn)向角；(3)由車輛尺寸參數(shù)和頭車及尾車的各軸轉(zhuǎn)向角，確定頭車和尾車的轉(zhuǎn)彎半徑和速度瞬心，并計(jì)算得到中間車的速度瞬心；(4)由車輛尺寸參數(shù)和頭車和尾車的轉(zhuǎn)彎半徑以及中間車的速度瞬心，計(jì)算得到中間車各軸車輪轉(zhuǎn)向角；(5)虛擬軌道列車循跡控制器根據(jù)各軸車輪目標(biāo)轉(zhuǎn)向角控制各轉(zhuǎn)向電機(jī)，雖然實(shí)現(xiàn)車輛循跡運(yùn)行，但在使用上述方法在轉(zhuǎn)彎處進(jìn)行循跡時(shí)的循跡精度不高，循跡算法運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，反應(yīng)較為遲緩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種循跡精度高、反應(yīng)迅速、可擴(kuò)展性強(qiáng)、循跡控制與車輛架構(gòu)匹配性高的門式虛擬軌道列車及其轉(zhuǎn)向循跡控制方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種門式虛擬軌道列車，所述的門式虛擬軌道列車包括端部車體模塊ECM、中間車體模塊ICM、門式車間連接模塊GCM、動(dòng)力懸架模塊PSM、非動(dòng)力懸架模塊NPSM、鉸接結(jié)構(gòu)和鎖閉機(jī)構(gòu)；

所述的端部車體模塊ECM通過(guò)車體連接模塊GCM與中間車體模塊ICM相連；

所述的端部車體模塊ECM安裝在動(dòng)力懸架模塊PSM上；所述的車間連接模塊GCM安裝在非動(dòng)力懸架模塊NPSM上；

所述的門式車間連接模塊GCM通過(guò)二系懸掛安裝在非動(dòng)力懸架模塊NPSM上；

所述的車間連接模塊GCM與端部車體模塊ECM之間以及車間連接模塊GCM與中間車體模塊ICM之間均通過(guò)鉸接結(jié)構(gòu)相連；

所述的鎖閉機(jī)構(gòu)用于約束車間連接模塊GCM與其運(yùn)動(dòng)方向前方車體模塊之間運(yùn)動(dòng)自由度，分別設(shè)置在車間連接模塊GCM與端部車體模塊ECM之間以及車間連接模塊GCM與中間車體模塊ICM之間。

優(yōu)選地，所述的端部車體模塊ECM和中間車體模塊ICM的車輪處均設(shè)有輪速傳感器；所述的動(dòng)力懸架模塊PSM和非動(dòng)力懸架模塊NPSM上均設(shè)有車輪轉(zhuǎn)角角度傳感器；所述的鉸接結(jié)構(gòu)處設(shè)有鉸接角度傳感器；所述的門式虛擬軌道列車設(shè)有用于對(duì)車輛進(jìn)行定位的定位模塊。