[发明专利]一种虚拟轨道列车转向轮偏转角的测量方法

摘要

本发明提供了一种虚拟轨道列车转向轮偏转角的测量方法，属于多轴转向车辆控制技术领域。一、构建悬架横臂物理结构：悬架横臂的一端通过球铰D与转向节连接，另一端通过位于同一水平面内的球铰A与车架连接；悬架横臂的前方设有直线位移传感器，二、构建直线位移传感器物理结构：直线位移传感器为两端带球铰活塞结构，其活塞杆的一端通过球铰B与所述车架连接,活塞缸的一端通过球铰C与转向节连接；三、构建车架与转向节之间物理结构：所述车架、直线位移传感器、转向节和悬架横臂构成一个平面四边形，四、测量直线位移传感器同步伸缩移动，实时测量球铰B中心和球铰C中心之间的距离。

主权项

1.一种虚拟轨道列车转向轮偏转角的测量方法，包括以下步骤：步骤一、构建悬架横臂物理结构：虚拟轨道列车的车架(1)与转向节(4)之间设有悬架横臂，它由悬架上横臂(2)和悬架下横臂(8)构成，所述悬架上横臂的一端通过一个球铰D与转向节(4)连接，另一端通过位于同一水平面内的球铰A和球铰A′与车架(1)连接；所述悬架上横臂(2)的前方设有直线位移传感器(5)，并保证所述直线位移传感器(5)的轴线与车架(1)纵轴线在水平面的投影相垂直；同时，直线位移传感器(5)的轴线位于所述车架(1)和转向节(4)之间的悬架上横臂的三个球铰中心A、D及A′确定的平面内。步骤二、构建直线位移传感器物理结构：所述直线位移传感器(5)为两端带球铰活塞结构，其活塞杆的一端通过球铰B与所述车架(1)连接,活塞缸的一端通过球铰C与转向节(4)连接，活塞体上设有信号采集传感装置；步骤三、构建车架与转向节之间物理结构：所述车架(1)、直线位移传感器(5)、转向节(4)和悬架横臂构成一个平面四边形，记录静态测量球铰A中心与球铰B中心，球铰A中心与球铰D中心，以及球铰D中心与球铰C中心之间的距离，该距离由所述球铰安装位置决定；步骤四、测量过程：当车轮(3)未发生偏转时，BC与CD相互垂直；当车轮(3)发生偏转时，直线位移传感器(5)构成的CB边长度发生变化，通过该四边形的几何关系即可实时计算出CD边与车辆纵轴线之间的夹角，即车轮(3)的偏转角；车轮(3)围绕主销轴线l偏转的过程中，直线位移传感器(5)同步伸缩移动，实时测量球铰B中心和球铰C中心之间的距离；当车轮(3)向左侧偏转时，根据车轮转向几何关系，推导车轮偏转角的计算关系式：可得其中，l_AB、l_AD为AB边、AD边的测量边的长度；过D点作平行于车架纵轴线的平行线，然后过B点作该平行线的垂线，垂足为E，夹角BDE由下式得到：其中，l_BE为车轮在偏转角为零时的CB边的长度；夹角BDC由下式得到：其中，l_BD、l_CD和l_BC分别为ΔBCD三条边的长度，且为已知量；由式(2)和(3)即可计算出车轮的偏转角δ，可表示为δ＝∠CDE＝∠BDE‑∠BDC               (4)综上，根据直线位移传感器的反馈信号和车轮转向几何关系，即可实时计算出车轮的偏转角，用于虚拟轨道列车的多轴转向协同控制。