[发明专利]用于胶轮低地板智能轨道列车的轨迹跟随控制方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到城市公共交通设备领域，特指一种适用于胶轮低地板智能轨道列车的列车轨迹跟随的控制方法。

背景技术

城市轨道交通是指具有连续导向能力的专线公共交通系统，其特点表现为拥有特定轨道，车辆沿轨道运行。常见的城市轨道交通有地铁、轻轨、有轨电车等。其中，地铁、轻轨大都建造于地下或者高架桥上，通过使用闭塞模式实现其在轨道专线中自由运行，它们虽然运输力强大，但前期基础设施及车辆购置成本较大，使得其在中小城市不能广泛应用。有轨电车则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。

除了上述轨道交通之外，其它的公共交通系统常见的有传统公交车、铰接式汽车列车。传统公交车成本低、行驶灵活，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汽车列车增加运力。在中小城市中发展汽车列车替代传统的公交车，在保证汽车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。铰接式汽车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，具体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。

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，本发明提供一种控制更加精确、能够减小转弯半径、提高行驶灵活性的用于胶轮低地板智能轨道列车的轨迹跟随控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于胶轮低地板智能轨道列车的轨迹跟随控制方法，在胶轮低地板智能轨道列车的行进过程中，实时计算列车在行进过程中的各车轮转角，实时控制转角驱动转向系统转向，以保证各车轮行进在相同的轨迹上。

作为本发明的进一步改进：在计算各车轮转角之前，先建立车辆模型；即，将铰接式汽车列车的静态模型降阶为“单轮模型”，这样铰接式汽车列车的运动特性就用轮子位于车辆中轴线的“单车”的运动特性来描述。

作为本发明的进一步改进：当胶轮低地板智能轨道列车进行曲线行驶时，delta₁、delta₂、delta₃、delta₄......为各车轴的转角，即第一轴转角delta₁、第二轴转角delta₂、第三轴转角delta₃、第四轴转角delta₄；计算各个转向轴转角的步骤为：

I、第二轴车轴转角；对于第一节车厢，当车辆的第二轴满足与第一轴轨迹一致时，即第一轴转弯半径R1等于第二轴转弯半径R2，则有delta1与delta2大小相等方向相反；那么，delta2的大小为：

delta₂＝delta₁

其中，R1为第一轴转弯半径，R2为第二轴转弯半径，delta1为第一轴转角，delta2为第二轴转角；

II、第四轴车轴转角；第四轴与第二轴并不在同一个车身上，有它们的转向并不共圆心，第二轴与第四轴的之间的关系只能通过第一节车身与第二节车身之间的共同点铰接点G1来联系；在铰接点处构建一个虚拟车轴，通过计算可知虚拟车轴相对于第一节车厢的转向角为deltaV1g1，同时利用角度传感器检测第一节车厢与第二节车厢的铰接角度beta1，虚拟车轴相对于第一节车厢、第二节车厢的转向角deltaV1g1、deltaV2g1大小为：