[发明专利]一种虚拟轨道汽车列车的控制系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及到城市轨道交通系统领域，特指一种适用于虚拟轨道列车的控制系统。

背景技术

城市轨道交通系统是具有连续导向能力的专线公共交通系统，其特点表现为拥有整条专用轨道，并且不可与机动车混行。比如：无十字路口，其道路路基建设不设人行横道，无自行车专道和无机动车线路。通常情况，城市轨道交通系统大都建造于地下或者高架桥之上。通过使用闭塞模式实现其在轨道专线中的自由运行。城市轨道交通系统也可以使用全自动化运行模式。此外，城市轨道交通系统又分为重型和轻型两种，比如地铁和轻轨。然而这种形式显然基础设施建设投入较大。

现代城市交通系统主要构成为地铁、有轨电车、公交车等，地铁虽然运输力强大，但其成本巨大，使得其在中小城市不能广泛应用；有轨电车需要专门的电力系统和轨道配合设计，无论是设计建设成本或者维护成本相对较大，且易受制于运行环境。

传统公交车成本更低，且相对于有轨车辆非常灵活，当前方有障碍物时，能够很方便的躲开障碍物继续行驶；当车辆发生故障时，可以靠边，不会影响其他车辆行驶。但传统公交车运力少，通常会通过铰接多节车厢来组成胶轮列车增加运力。在中小城市中发展胶轮列车替代传统的公交车，在保证胶轮列车通过性和转向性能等安全因素条件下，其不仅能够提高运输能力而且能降低运输成本30%左右。铰接式胶轮列车客车虽然载客能力大，但是它和单体客车相比，最大的差别是因车身长度加长带来的道路通过性的变化，表现为转弯半径增加，转弯所占车道面积增大，易与旁边的道路交通其它元素发生干涉，从而不能顺利通过，甚至恶化交通运行环境，无法快速、高效地实现公交运输。

四轮转向技术，尤其是后轮转向技术出现为实现汽车的全轮转向功能提供技术支持。目前针对四轮转向和线性转向控制系统的研究也日益受到重视，通过采用线控多轴转向技术，可以使得胶轮列车的车轮轨迹可控，可以显著的增加胶轮列车的通过性。然而，如何利用线控全轴技术来实现胶轮列车的车轮轨迹可控，甚至于保证前进方向车轮的轨迹重合率，来增加前进方向上后车轮与前轮的轨迹重合率，减小转向“内轮差”，降低“视线死角”，则是一直没有很好解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、操作简便、能够实现最佳控制效果的虚拟轨道汽车列车的控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种虚拟轨道汽车列车的控制系统，包括：

车头状态检测组件，安装于车头组件上，用来采集车头的状态信号；

车厢状态检测组件，安装于车厢组件上，用来采集车厢的状态信号；

车尾状态检测组件，安装于车尾组件上，用来采集车尾的状态信号；

轨迹跟随控制器，通过上述状态检测组件检测出的数据推算出各个厢体质心处的坐标信息以及各个车轴的坐标信息；所述轨迹跟随控制器通过通讯网络向各个车桥的线控转向器发送转向指令，实现后车轮与前轮的轨迹跟随。

作为本发明的进一步改进：所述车头状态检测组件包括定位单元、第一转向桥转向角度传感器、第一轮速传感器、第二转向桥转向角度传感器、第二轮速传感器、第一铰接角度传感器以及方向盘转角传感器；所述定位单元为卫星定位系统或加速度计、陀螺仪、磁性方向传感器；所述第一转向桥转向角度传感器与第二转向桥转向角度传感器安装于车头组件的转向桥上，用来测量转向桥的转向角度；所述第一轮速传感器与第二轮速传感器安装于车头组件的车轮上，用来测量车轮的轮速；所述第一铰接角度传感器安装于车头组件与车厢组件之间的铰接处，用来测量车头组件与车厢组件之间的夹角。

作为本发明的进一步改进：所述车厢状态检测组件包括第三转向桥转向角度传感器、第三轮速传感器及第二铰接角度传感器，所述第三转向桥转向角度传感器安装于车厢组件的转向桥上，用来测量转向桥的转向角度；所述第三轮速传感器安装于车厢组件上的车轮上，用来测量车轮的轮速；所述第二铰接角度传感器安装于相邻车厢组件之间的铰接处，用来测量相邻车厢组件之间的夹角。

作为本发明的进一步改进：所述车尾状态检测组件包括第三转向桥转向角度传感器、第四轮速传感器及第四铰接角度传感器，所述第四转向桥转向角度传感器安装于车尾组件的转向桥上，用来测量转向桥的转向角度；所述第四轮速传感器安装于车尾组件的车轮上，用来测量车轮的轮速；所述第三铰接角度传感器安装于车尾组件与车厢组件之间的铰接处，用来测量车尾组件与车厢组件之间的夹角。