一种无轨自导向汽车列车的自导向控制方法技术

本发明专利技术公开了一种无轨自导向汽车列车的自导向控制方法，其步骤为：步骤(1)：记录车辆在行进中的各个车轴的实时位置信息；步骤(2)：通过调整对应轴上车轮的转向角来使得车轴运行于一定轨迹，各个车轴需运行于第一轴运行的轨迹上。本发明专利技术具有原理简单、控制精度高、能够提高多节车厢车轮跟随性、提高汽车列车道路通过性等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到城市交通工具领域，特指一种适用于无轨自导向汽车列车的自导向控制方法。
技术介绍
在现代社会中，道路变得越来越拥挤，常年的被堵在拥挤道路上，必然造成人们巨大的经济与精神上的损失。因此廉价、快速、可靠以及准时的公共交通系统变有越来越有吸引力。在现代城市中主要的公共交通系统有地铁、轻轨、有轨电车、公共汽车等。这些类型的公共交通系统都有其固有的优点和缺点。地铁和轻轨系统由于建设在地下或者高架桥上，不会妨碍其他的车辆和行人，且准点性强。但其最大缺点是前期投入巨大，且轨道上由于发生意外事故出现障碍物时，只能停止运行。与地铁和轻轨相比，有轨电车所需的基础设施建设便宜很多(但轨道及架空线的建设费用仍然庞大)，有轨电车可以与其他车辆共用行车道，不需额外占用空间，然而正是因为如此，可能导致延误。有轨电车同样需要轨道和电力供应，当前方出现障碍物时，只能停止运行。有轨电车、地铁、轻轨都能准确的停靠站点，车辆与平台的间距很小，旅客们上下车非常方便。相比于地铁、轻轨和电车，传统公交车的运力要小很多，而转弯时后轮的偏移使得汽车需要更宽的道路空间，为了增加运力将传统公交车铰接延长后，其通过性会变得更差。但是传统公交车相比于有轨车辆非常灵活，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。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种原理简单、控制精度高、能够提高多节车厢车轮跟随性、提高汽车列车道路通过性的无轨自导向汽车列车的自导向控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种无轨自导向汽车列车的自导向控制方法，其步骤为：步骤(1)：记录车辆在行进中的各个车轴的实时位置信息；步骤(2)：通过调整对应轴上车轮的转向角来使得车轴运行于一定轨迹，各个车轴需运行于第一轴运行的轨迹上。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤(1)的具体流程为：车辆在行进中的各个车轴的位置信息通过已知前车质心处的实时坐标T1(x1,y1)、通过测量到的各个车辆的横摆角ψ1,ψ2,ψ3…..ψn以及车辆的尺寸实时计算出来：x2＝x1-(lf1+lr1)cosψ1y2＝y1-(lf1+lr1)sinψ1x3＝x1-(lf1+lg1)cosψ1-(lf2+lr2)cosψ2y3＝y1-(lf1+lg1)sinψ1-(lf2+lr2)sinψ2……xn＝x1-(lf1+lg1)cosψ1......-(lf(n-2)+lg(n-2))cosψn-2-(lf(n-1)+lr(n-1))cosψn-1yn＝y1-(lf1+lg1)sinψ1......-(lf(n-2)+lg(n-2))sinψn-2-(lf(n-1)+lr(n-1))sinψn-1通过上述表达式得出自导向列车各个车轴中点的位置信息。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤(2)的具体流程为：步骤(2.1)：以第一节车为例，车辆在行驶时第一轴中心处的坐标T1(x1,y1)不断更新，将其以数组的形式存储在车辆控制器内存内；步骤(2.2)：后一个转向轴中心的坐标通过步骤(1)进行实时计算；通过查询车辆控制器内存中存储的所有前转向轴中心的坐标，找出与前转向轴中心距离为前后轴轴距的、且与此时后一转向轴中心最近的坐标点A(x*,y*)，将其作为目标坐标，用来调整车辆的后一转向轴的转向角；步骤(2.3)：将目标坐标A(x*,y*)变换到第一节车辆坐标系Xv1-Yv1上，得到A点在Xv1-Yv1坐标系下Yv1向距离为：yXv1-Yv1*=y*cosψ1-x*sinψ1]]>当将控制为零时，即可使得后轮行进在前轮的轨迹上；步骤(2.4)：重复步骤(2.2)～(2.3)，得到其他所有各节车辆转向轴转向角的控制方案。作为本专利技术的进一步改进：所述数组的长度根据车辆的怠速速度以及车辆控制器控制周期确定。作为本专利技术的进一步改进：所述自导向控制方法包括对第一个转向轴的轨迹确定，当确定方式为自动驾驶模式时，通过在车头安装摄像机实时的识别前方路径边界，自动调整方向盘，调整车辆第一个转向轴的转向，确保车辆第一个转向轴始终行驶在路径内。作为本专利技术的进一步改进：所述自导向控制方法包括对第一个转向轴的轨迹确定，当确定方式为自动驾驶模式时，采用全球卫星定位系统，将期望路径的经纬度曲线事先存储于车辆控制器的内存内，同时在车辆第一轴中心处安装全球卫星定位系统，通过自动调整方向盘控制车辆第一个转向轴的转向，确保车辆第一轴的经纬度与存储的期望路径经纬度曲线一致；同时其他轴通过第一轴安装的高精度全球卫星定位系统与各节车辆上安装的定位元件推算出其他各轴的经纬度坐标。作为本专利技术的进一步改进：所述自导向控制方法包括对第一个转向轴的轨迹确定，当确定方式为手动驾驶模式时，采用路面-人-车辆闭环系统，人用眼睛识别路径，用手调整方向盘控制车辆第一个转向轴的方向，使车辆行驶在路径内；车上控制器记录第一轴相对于起点的相对坐标，以用作导向控制。作为本专利技术的进一步改进：所述自导向控制方法包括站台停靠流程，其方法为：在自导向列车的侧向安装微波探测器进行精确测距，在客车靠站时通过控制全轮转向系统，使车辆斜行停靠以实现停靠，实现车辆地板与站台地板的小缝隙对接。作为本专利技术的进一步改进：所述自导向控制方法包括红绿灯检测流程，其方法为：在安装有红绿灯的路口，安装交互式点式应答系统，将前方红绿灯信号传递给整车控制器，由交互式点式应答系统完成红绿灯应答后的车辆行走控制。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提出了一种无轨自导向汽车列车的自导向控制方法，基于自导向汽车列车的结构，原理简单、控制精度高，可以使拥有线控全轮转向汽车列车根据预定义的轨迹自动调整方向盘控制车辆第一轴的转向，亦可以通过人工调整方向盘控制车辆第一轴的转向，而其它轴均跟随第一轴的轨迹行进；该行进方式可以使得具有两个及以上的车厢的汽车列车在道路上行驶时具有良好的道路通过性和安全性，能够提高多节车厢车轮跟随性，实现了自导向功能，真正形成无轨自导向汽车列车。附图说明图1是本专利技术在具体应用实例中的无轨自导向汽车列车的导向原理示意图。图2是在具体应用实例中车厢转向时单个内侧车轮与外侧车轮之间的关系示意图。图3是本专利技术在具体应用实例中车厢转向时所有内侧车轮与外侧车轮之间的关系示意图。图4是本专利技术在具体应用实例中调整转向角来使车轴运行于同一轨迹时的示意图。图5是本专利技术在具体应用实例中进行转向角控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无轨自导向汽车列车的自导向控制方法，其特征在于，步骤为：步骤(1)：记录车辆在行进中的各个车轴的实时位置信息；步骤(2)：通过调整对应轴上车轮的转向角来使得车轴运行于一定轨迹，各个车轴需运行于第一轴运行的轨迹上。

【技术特征摘要】
1.一种无轨自导向汽车列车的自导向控制方法，其特征在于，步骤为：
步骤(1)：记录车辆在行进中的各个车轴的实时位置信息；
步骤(2)：通过调整对应轴上车轮的转向角来使得车轴运行于一定轨迹，各个车轴需运
行于第一轴运行的轨迹上。
2.根据权利要求1所述的无轨自导向汽车列车的自导向控制方法，其特征在于，所述步
骤(1)的具体流程为：
车辆在行进中的各个车轴的位置信息通过已知前车质心处的实时坐标T1(x1,y1)、通过测
量到的各个车辆的横摆角ψ1,ψ2,ψ3.....ψn以及车辆的尺寸实时计算出来：
x2＝x1-(lf1+lr1)cosψ1y2＝y1-(lf1+lr1)sinψ1x3＝x1-(lf1+lg1)cosψ1-(lf2+lr2)cosψ2y3＝y1-(lf1+lg1)sinψ1-(lf2+lr2)sinψ2……
xn＝x1-(lf1+lg1)cosψ1......-(lf(n-2)+lg(n-2))cosψn-2-(lf(n-1)+lr(n-1))cosψn-1yn＝y1-(lf1+lg1)sinψ1......-(lf(n-2)+lg(n-2))sinψn-2-(lf(n-1)+lr(n-1))sinψn-1通过上述表达式得出自导向列车各个车轴中点的位置信息。
3.根据权利要求2所述的无轨自导向汽车列车的自导向控制方法，其特征在于，所述步
骤(2)的具体流程为：
步骤(2.1)：以第一节车为例，车辆在行驶时第一轴中心处的坐标T1(x1,y1)不断更新，将
其以数组的形式存储在车辆控制器内存内；
步骤(2.2)：后一个转向轴中心的坐标通过步骤(1)进行实时计算；通过查询车辆控制
器内存中存储的所有前转向轴中心的坐标，找出与前转向轴中心距离为前后轴轴距的、且与
此时后一转向轴中心最近的坐标点A(x*,y*)，将其作为目标坐标，用来调整车辆的后一转向
轴的转向角；
步骤(2.3)：将目标坐标A(x*,y*)变换到第一节车辆坐标系Xv1-Yv1上，得到A点在
Xv1-Yv1坐标系下Yv1向距离为：
yXv1-Yv1*=y*cosψ1-x*sinψ1]]>当将控制为零时，即可使得后轮行进在前轮的轨迹上；
步骤(2.4)：重复步骤步骤(2.2)～(2.3)，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯江华，尚敬，许峻峰，王征宇，肖磊，张陈林，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43