[发明专利]一种全挂式列车的路线跟踪控制方法

说明书

本发明涉及一种全挂式列车的路线跟踪控制方法，属于城市公共交通技术领域。该方法包括：实时获取目标路线信息及列车各子车厢位置和各子车厢方位角信息，计算各子车厢前轴转向车轮的转角，并通过各子车厢的转向执行机构控制车辆前轴车轮转向，实现列车的路线跟踪控制。本方法可实现多铰接连接的全挂式列车路径跟踪，提高了车辆运动灵活性，本方法对车厢数量没有限制，可有效提高车辆的单程运载量，本方法对车辆外形尺寸无特殊要求，可根据实际需求合理配置列车的各子车厢，有益于提高车辆的运输效率。

技术领域

本发明涉及一种全挂式列车的路线跟踪控制方法，属于城市公共交通技术领域。

背景技术

随着人类社会的进步与发展，人们因工作与生活短距离出行次数也在不断上升，解决交通拥堵、提高运输效率是公共交通系统面临的重大问题。

在现代城市中主要的公共交通系统有地铁、轻轨、公共汽车等。地铁和轻轨分别建设在地下和高架桥上，有效地利用了城市地下和上部空间，且单程运输量大，编组灵活，但建设成本较高。公共汽车基础设施建设车本低，但单程运输量小，不能有效解决公共交通大客流量快速输送问题。为提高传统公共汽车单程乘客运送量，部分城市采用双层、单铰接公共汽车提高客流运输效率，但依然未能满足城市居民出行需求。增加单车厢长度或增加车厢数量，可提高车辆单程运输量，但随着车辆长度增加，车辆灵活度下降，车辆操作难度增加。

发明内容

本发明的目的是提出一种全挂式列车的路线跟踪控制方法，以提高车辆单程运输量，并实现车辆沿目标路线智能行驶，降低车辆操作难度，并可根据客流量/货流量合理配置列车车厢数量，有益于提高车辆的运输效率。

本发明提出的全挂式列车的路线跟踪控制方法，包括以下步骤：

(1)设定一个待跟踪路线的全局坐标系，对待跟踪路线进行判断，若待跟踪路线在全局坐标系中的X轴坐标值为单调递增，则使全挂式列车的各子车厢控制器切换到路线跟踪控制状态，进行步骤(2)，若待跟踪路线在全局坐标系中的X轴坐标值为非单调递增，则将待跟踪路线划分为多个局部路线，并建立与各局部路线相对应的局部坐标系，使各局部的待跟踪路线在对应的局部坐标系中的X轴坐标值为单调递增，全挂式列车的各子车厢控制器切换到路线跟踪控制状态，进行步骤(2)；

(2)全挂式列车的各子车厢控制器分别实时获取待跟踪路线信息以及子车厢位置和方位角信息，根据下式，分别计算得到各子车厢前轴的等效转角

其中，n为全挂式列车的子车厢的数量，i为子车厢的编号，为第i子车厢前轴的等效转角，L_i为第i车厢前轴与后轴之间的距离，记o_i点为第i子车厢后轴左轮和右轮的轮心连线的中点，记P_i点为穿过o_i点并平行当前局部坐标系Y轴的直线与当前待跟踪路线的交点，y_i为第i子车厢的o_i点在当前局部坐标系的Y轴坐标值，θ_i是第i节子车厢的方位角，即第i节子车厢行驶方向沿顺时针方向到第i子车厢所在的当前局部坐标系的X轴的夹角，y_ip是P_i点在当前局部坐标系的Y轴坐标值，θ_ip是当前待跟踪路线在P_i点处的切线沿顺时针方向与当前局部坐标系X轴的夹角，ρ_ip是当前待跟踪路线在P_i点处的曲率，设定在当前局部坐标系中，若当前待跟踪路线的曲线上凸，则当前待跟踪路线曲率为负值，若当前待跟踪路线的曲线下凸，则当前待跟踪路线曲率为正值，若当前待跟踪路线为直线，则当前待跟踪路线曲率为0，k_i为第i子车厢的位置偏差增益系数，k_i的取值范围为0.001～20，β_i为第i子车厢的方位角偏差增益系数，β_i的取值范围为0.001～20；