[发明专利]一种用于虚拟轨道车辆的虚拟道岔系统及方法

权利要求书

1.一种用于虚拟轨道车辆的虚拟道岔决策控制装置，其特征在于，所述装置包括：

车辆定位模块，其通过高精度差分定位与高精度测速融合技术，以及识别的路面或路旁标识进行多冗余定位误差校正，实时监测所述虚拟轨道车辆的前进坐标位置，获取列车定位信息；

多维路径感知模块，其根据运营行车线路或辅助线路上构建的特定标识，通过多维定位技术手段，实时感知特定的虚拟轨迹线，获取路径感知信息，以及

决策控制模块，其根据全局路径规划信息、列车定位信息以及路径感知信息，实时进行数据融合，并通过决策控制算法，确定在前方出现岔道口时的变轨策略，并在完成道岔变轨后进行自动循迹策略，其中，所述决策控制模块包括：

自动循迹控制子模块，其始终保持列车运行过程中自动循迹，根据路径感知信息，计算预瞄点与车道线中心的横向距离偏差、航向角和道路曲率，并根据计算结果决策出前轮期望转角，以实现车辆随期望路径行驶；

虚拟道岔控制子模块，其在获取路径感知信息中包含多条可选线路以及列车定位信息中的道岔位置点时，根据以上数据并结合全局路径信息，判断变轨方向；

所述自动循迹控制子模块进一步在虚拟道岔控制子模块确定变轨方向后，根据列车与目标轨迹线之间的位置信息，计算出前轴车辆偏角，并发送至执行机构完成虚拟道岔变轨。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自动循迹控制子模块，进一步通过执行如下步骤决策出前轮期望转角，

获取多个连续采样时刻车辆的航向偏差和航向预估量；

基于多个连续采样时刻车辆的航向偏差和航向预估量，通过增量PID算法计算车辆当前时刻的前轮期望转角。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述自动循迹控制子模块，其进一步通过计算车辆的预设时间周期内的纵向位移和车辆的转弯半径的比值来确定各采样时刻的航向预估量。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述自动循迹控制子模块，其进一步根据车辆中心和车道线的横向距离偏差、航向角以及道路曲率，计算出预瞄点与车辆中心线的航向偏差。

5.一种用于智能轨道列车的虚拟道岔系统，其特征在于，包括：

全局路径规划模块，其获取全局路径规划信息；以及如权利要求1～4中任一项所述的虚拟道岔决策控制装置。

6.一种用于虚拟轨道车辆的虚拟道岔方法，其特征在于，所述方法包括：

车辆定位步骤，通过高精度差分定位与高精度测速融合技术，以及识别的路面或路旁标识进行多冗余定位误差校正，实时监测所述虚拟轨道车辆的前进坐标位置，获取列车定位信息；

多维路径感知步骤，根据运营行车线路或辅助线路上构建的特定标识，通过多维定位技术手段，实时感知特定的虚拟轨迹线，获取路径感知信息，以及

决策控制步骤，根据全局路径规划信息、列车定位信息以及路径感知信息，实时进行数据融合，并通过决策控制算法，确定在前方出现岔道口时的变轨策略，并在完成道岔变轨后进行自动循迹策略，在所述决策控制步骤中，进一步包括：

自动循迹控制子步骤，始终保持列车运行过程中自动循迹，根据路径感知信息，计算预瞄点与车道线中心的横向距离偏差、航向角和道路曲率，并根据计算结果决策出前轮期望转角，以实现车辆随期望路径行驶；

虚拟道岔控制子步骤，在获取路径感知信息中包含多条可选线路以及列车定位信息中的道岔位置点时，根据以上数据并结合全局路径信息，判断变轨方向；在确定变轨方向后，根据列车与目标轨迹线之间的位置信息，计算出前轴车辆偏角，并发送至执行机构完成虚拟道岔变轨。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述自动循迹控制子步骤中，进一步通过执行如下步骤决策出前轮期望转角，

获取多个连续采样时刻车辆的航向偏差和航向预估量；

基于多个连续采样时刻车辆的航向偏差和航向预估量，通过增量PID算法计算车辆当前时刻的前轮期望转角。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述自动循迹控制子步骤中，进一步通过计算车辆的预设时间周期内的纵向位移和车辆的转弯半径的比值来确定各采样时刻的航向预估量；根据车辆中心和车道线的横向距离偏差、航向角以及道路曲率，计算出预瞄点与车辆中心线的航向偏差。