[发明专利]一种用于虚拟轨道车辆的虚拟道岔系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于虚拟轨道车辆的虚拟道岔系统及方法，其中的决策控制装置包括：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；多维路径感知模块，其通过多维定位技术手段，实时感知特定的虚拟轨迹线；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。本发明应用先进的车辆定位技术以及多维感知技术手，实现了智轨列车自动循迹，且当出现岔道口时，可以自动完成变“轨”。

技术领域

本发明涉及虚拟轨道交通领域，尤其涉及一种虚拟道岔系统及方法，使虚拟轨道列车在跟随虚拟轨道自动循迹过程中，能够在虚拟轨道的岔道口，以类似传统轨道车辆道岔的方式，实现车辆自动道岔。

背景技术

现代有轨电车的发展趋势之一是有轨电车无轨化，即胶轮无轨列车—一种新型城市公共客运车辆，其特点表现为胶轮无轨、与传统汽车共享路权、不再沿固定轨道行驶。它既拥有公交车行驶灵活、建设和维护成本低的优点，又具备运输力大的优势，并且克服了地铁、轻轨、有轨电车等基础设施建设和车辆购置成本高，需要专门的电力系统和轨道配合设计的缺点。

以智能轨道列车为例，智轨列车取消了钢轨，取而代之的是通过胶轮承载、方向盘转向的方式跟随虚拟轨道行驶。方向盘可以人为控制，通过不断调整方向盘，实时追踪虚拟轨迹线。另一方面，还可以通过自动控制实现自动循迹。然而，在自动循迹的基础上，当车辆遇到岔道口时，如何进行道岔，实现变“轨”？现有技术中没有涉及此类问题的解决方案，因此，本发明基于这一问题，提出一种用于智能轨道列车的虚拟道岔系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种虚拟道岔系统及方法，使虚拟轨道列车以类似传统轨道车辆的道岔方式，实现变“轨”运行，也就是说，使自动循迹(虚拟轨道)的虚拟轨道列车，在岔道口可以实现自动道岔功能。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种用于虚拟轨道车辆的虚拟道岔决策控制装置，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。