[發明專利]一種運梁車隧道行走自動糾偏系統及方法

有效

• 申請號: 202210429306.3
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114633801B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 游向榮;金恩澤;王冬梅;黃羽晨;李偉;胡天鑫;朱帥;汪想;張貝嘉
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B62D15/02
• 分類號: B62D15/02;B62D5/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 黃靖

本發明公開一種運梁車隧道行走輪組轉向模型、糾偏系統及方法，包括：編碼器組、控制器、輪組、激光傳感器、轉向油缸。編碼器組布置于輪組立軸上端，用于獲取輪組實時角度；激光傳感器安裝于運梁車四角，用于檢測運梁車與隧道襯砌距離，進而得到箱梁與隧道襯砌的距離；轉向油缸與輪組相連，控制輪組轉向；編碼器組與控制器相連，控制器讀取輪組編碼器數值，計算得到輪組實際角度，利用提出的基于虛擬車體的轉向模型控制各轉向油缸伸縮實現輪組轉向，調整運梁車姿態。本發明糾偏速度快，基于虛擬車體的轉向模型根據運梁車偏移量情況確定轉向中心并適時更新轉向中心，使運梁車轉向靈活、平穩、安全，適用于多軸獨立轉向車輛在狹小空間的姿態調整。

技術領域

本發明涉及一種自動糾偏系統及方法，主要用于運梁車穿越隧道車身姿態控制，具體涉及一種運梁車隧道行走基于虛擬車體的轉向模型及自動糾偏系統。

背景技術

運梁車是鐵路建設中箱梁運輸的重要設備。由于隧道空間有限，運梁車裝上箱梁進入隧道后，箱梁兩側邊沿距離隧道襯砌約100mm～200mm，箱梁極易與隧道內襯砌發生碰撞。運梁車靠人工觀察指揮行走穿越隧道時，極易發生碰撞隧道襯砌，為避免運梁車碰撞隧道襯砌，在多人看護情況下，運梁車行走速度需降到額定速度的20％以下，碰撞隧道襯砌的事故依然時有發生，嚴重影響了正常的生產。

基于視覺識別的糾偏方法，通過拉設隧道中心線，在運梁車前后端各安裝一個攝像機，用于尋跡中心線，實現糾偏。隧道中間有溝道，內存在交叉作業，無法保證中心線的完整性，且灰塵大，影響攝像機識別效果。容易產生誤操作，嚴重影響糾偏效果，且該方法成本高，難以維護。

基于激光雷達或深度相機的糾偏方法，利用激光雷達或深度相機獲取隧道中心線和運梁車偏移量，再通過常規八字或半八字轉向中心固定的轉向模式控制運梁車的姿態調整。運梁車在隧道內偏斜是隨機的，常規八字或半八字轉向中心固定的轉向模式的糾偏系統，未根據運梁車偏斜量大小選擇轉向中心，因隧道空間狹小、運梁車長達40多米，轉向不靈活，存在糾偏過程中運梁車頻繁扭擺、糾偏慢，無法解決運梁車復雜偏斜問題，難以快速安全調正運梁車在隧道內的姿態。為調正運梁車，如果根據運梁車在隧道的偏移量來計算各輪組的轉向角度，則輪胎與地面必然存在滑動摩擦，損傷輪胎和車身結構，帶來安全隱患。

基于上述原因，迫切需要研制一種低成本、易于使用、糾偏效果好的轉向模型及自動糾偏系統。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的問題，提供了一種運梁車隧道行走自動糾偏系統及方法。采用該自動糾偏系統，無需人工干預操作，能夠對運梁車任何情況偏斜作出判斷控制，能夠獲得很好的糾偏效果。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種運梁車隧道行走自動糾偏系統，包括：編碼器組、控制器、輪組、激光傳感器、轉向油缸，所述編碼器組與控制器相連，所述轉向油缸與所述輪組相連，所述激光傳感器安裝運梁車車體四角；

其中，所述編碼器組為絕對值編碼器組，布置于走行輪組立軸上端，用于獲取輪組實時角度；

激光傳感器用于檢測運梁車與隧道襯砌距離，進而得到箱梁與隧道襯砌的距離；轉向油缸用于控制輪組的轉向動作，調整運梁車姿態；

所述控制器用于讀取輪組編碼器數值，計算得到輪組實際角度，用于控制轉向油缸伸縮實現輪組轉向；所述控制器中設置基于虛擬車體的轉向模型，其中所述基于虛擬車體的轉向模型包括斜行轉向模式、虛擬半八字模式和虛擬八字模式。

優選地，所述控制器根據安裝于車體四角的激光測距傳感器測量得到箱梁與隧道襯砌的距離，基于虛擬車體的轉向模型，確定相應轉向模式，并計算得出運梁車各輪組轉角，從而對油缸進行控制，自動完成走行的轉向，實現運梁車姿態調整，完成運梁車糾偏任務。

本發明還提供一種運梁車隧道行走自動糾偏方法，其特征在于，包括如下步驟：