一種虛擬軌道汽車列車的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到城市軌道交通系統(tǒng)領(lǐng)域，特指一種適用于虛擬軌道列車的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]城市軌道交通系統(tǒng)是具有連續(xù)導(dǎo)向能力的專線公共交通系統(tǒng)，其特點(diǎn)表現(xiàn)為擁有整條專用軌道，并且不可與機(jī)動(dòng)車混行。比如:無(wú)十字路口，其道路路基建設(shè)不設(shè)人行橫道，無(wú)自行車專道和無(wú)機(jī)動(dòng)車線路。通常情況，城市軌道交通系統(tǒng)大都建造于地下或者高架橋之上。通過(guò)使用閉塞模式實(shí)現(xiàn)其在軌道專線中的自由運(yùn)行。城市軌道交通系統(tǒng)也可以使用全自動(dòng)化運(yùn)行模式。此外，城市軌道交通系統(tǒng)又分為重型和輕型兩種，比如地鐵和輕軌。然而這種形式顯然基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入較大。
[0003]現(xiàn)代城市交通系統(tǒng)主要構(gòu)成為地鐵、有軌電車、公交車等，地鐵雖然運(yùn)輸力強(qiáng)大，但其成本巨大，使得其在中小城市不能廣泛應(yīng)用；有軌電車需要專門的電力系統(tǒng)和軌道配合設(shè)計(jì)，無(wú)論是設(shè)計(jì)建設(shè)成本或者維護(hù)成本相對(duì)較大，且易受制于運(yùn)行環(huán)境。
[0004]傳統(tǒng)公交車成本更低，且相對(duì)于有軌車輛非常靈活，當(dāng)前方有障礙物時(shí)，能夠很方便的躲開(kāi)障礙物繼續(xù)行駛；當(dāng)車輛發(fā)生故障時(shí)，可以靠邊，不會(huì)影響其他車輛行駛。但傳統(tǒng)公交車運(yùn)力少，通常會(huì)通過(guò)鉸接多節(jié)車廂來(lái)組成膠輪列車增加運(yùn)力。在中小城市中發(fā)展膠輪列車替代傳統(tǒng)的公交車，在保證膠輪列車通過(guò)性和轉(zhuǎn)向性能等安全因素條件下，其不僅能夠提高運(yùn)輸能力而且能降低運(yùn)輸成本30%左右。鉸接式膠輪列車客車雖然載客能力大，但是它和單體客車相比，最大的差別是因車身長(zhǎng)度加長(zhǎng)帶來(lái)的道路通過(guò)性的變化，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)彎半徑增加，轉(zhuǎn)彎所占車道面積增大，易與旁邊的道路交通其它元素發(fā)生干涉，從而不能順利通過(guò)，甚至惡化交通運(yùn)行環(huán)境，無(wú)法快速、高效地實(shí)現(xiàn)公交運(yùn)輸。
[0005]四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)，尤其是后輪轉(zhuǎn)向技術(shù)出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)汽車的全輪轉(zhuǎn)向功能提供技術(shù)支持。目前針對(duì)四輪轉(zhuǎn)向和線性轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的研究也日益受到重視，通過(guò)采用線控多軸轉(zhuǎn)向技術(shù)，可以使得膠輪列車的車輪軌跡可控，可以顯著的增加膠輪列車的通過(guò)性。然而，如何利用線控全軸技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)膠輪列車的車輪軌跡可控，甚至于保證前進(jìn)方向車輪的軌跡重合率，來(lái)增加前進(jìn)方向上后車輪與前輪的軌跡重合率，減小轉(zhuǎn)向“內(nèi)輪差”，降低“視線死角”，則是一直沒(méi)有很好解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、能夠?qū)崿F(xiàn)最佳控制效果的虛擬軌道汽車列車的控制系統(tǒng)。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種虛擬軌道汽車列車的控制系統(tǒng)，包括:
車頭狀態(tài)檢測(cè)組件，安裝于車頭組件上，用來(lái)采集車頭的狀態(tài)信號(hào)；
車廂狀態(tài)檢測(cè)組件，安裝于車廂組件上，用來(lái)采集車廂的狀態(tài)信號(hào)； 車尾狀態(tài)檢測(cè)組件，安裝于車尾組件上，用來(lái)采集車尾的狀態(tài)信號(hào)；
軌跡跟隨控制器，通過(guò)上述狀態(tài)檢測(cè)組件檢測(cè)出的數(shù)據(jù)推算出各個(gè)廂體質(zhì)心處的坐標(biāo)信息以及各個(gè)車軸的坐標(biāo)信息；所述軌跡跟隨控制器通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)向各個(gè)車橋的線控轉(zhuǎn)向器發(fā)送轉(zhuǎn)向指令，實(shí)現(xiàn)后車輪與前輪的軌跡跟隨。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述車頭狀態(tài)檢測(cè)組件包括定位單元、第一轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器、第一輪速傳感器、第二轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器、第二輪速傳感器、第一鉸接角度傳感器以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；所述定位單元為衛(wèi)星定位系統(tǒng)或加速度計(jì)、陀螺儀、磁性方向傳感器；所述第一轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器與第二轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器安裝于車頭組件的轉(zhuǎn)向橋上，用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向角度；所述第一輪速傳感器與第二輪速傳感器安裝于車頭組件的車輪上，用來(lái)測(cè)量車輪的輪速；所述第一鉸接角度傳感器安裝于車頭組件與車廂組件之間的鉸接處，用來(lái)測(cè)量車頭組件與車廂組件之間的夾角。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述車廂狀態(tài)檢測(cè)組件包括第三轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器、第三輪速傳感器及第二鉸接角度傳感器，所述第三轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器安裝于車廂組件的轉(zhuǎn)向橋上，用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向角度；所述第三輪速傳感器安裝于車廂組件上的車輪上，用來(lái)測(cè)量車輪的輪速；所述第二鉸接角度傳感器安裝于相鄰車廂組件之間的鉸接處，用來(lái)測(cè)量相鄰車廂組件之間的夾角。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述車尾狀態(tài)檢測(cè)組件包括第三轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器、第四輪速傳感器及第四鉸接角度傳感器，所述第四轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器安裝于車尾組件的轉(zhuǎn)向橋上，用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向角度；所述第四輪速傳感器安裝于車尾組件的車輪上，用來(lái)測(cè)量車輪的輪速；所述第三鉸接角度傳感器安裝于車尾組件與車廂組件之間的鉸接處，用來(lái)測(cè)量車尾組件與車廂組件之間的夾角。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述車頭狀態(tài)檢測(cè)組件、車廂狀態(tài)檢測(cè)組件、車尾狀態(tài)檢測(cè)組件均安裝有采樣板，并通過(guò)模擬量采樣的方式采集各個(gè)傳感器的信息，然后再通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸給軌跡跟隨控制器。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述軌跡跟隨控制器采用微型計(jì)算機(jī)或者數(shù)字信號(hào)控制器。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明的虛擬軌道汽車列車的控制系統(tǒng)，可以用于采用線控多軸轉(zhuǎn)向的膠輪列車上來(lái)控制車輪的轉(zhuǎn)向，來(lái)增加前進(jìn)方向上后車輪與前輪的軌跡重合率，減小轉(zhuǎn)向“內(nèi)輪差”，降低“視線死角”帶來(lái)的影響，從而降低因車身變長(zhǎng)造成的事故率，在保障其整體通過(guò)性和轉(zhuǎn)向性能的前提下提升整體運(yùn)輸力。
[0014]2、本發(fā)明的虛擬軌道汽車列車的控制系統(tǒng)，針對(duì)整列車輛而言采用分散采樣、集中控制的思路，單節(jié)車輛的采樣數(shù)據(jù)與轉(zhuǎn)向控制器的反饋數(shù)據(jù)均可通過(guò)CAN總線的方式或者其他高速通訊的方式傳輸給軌跡跟隨控制器；同時(shí)，軌跡跟隨控制器的控制數(shù)據(jù)與對(duì)采樣的配置數(shù)據(jù)均可通過(guò)CAN總線或者其他高速通訊的方式傳輸給轉(zhuǎn)向控制器與采樣控制板，這種控制結(jié)構(gòu)將軌跡跟隨控制主要兩塊采樣與控制分散化，再通過(guò)通訊聯(lián)系起來(lái)，可以大大簡(jiǎn)化軌跡跟隨控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也便于車輛的模塊化配置，如需增加車輛的節(jié)數(shù)，只需將采樣控制器與轉(zhuǎn)向控制器連接在CAN總線上或者其他高速通訊總線上。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中的結(jié)構(gòu)框架原理示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的控制邏輯示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中軌跡跟隨控制器的軌跡跟隨控制流程圖。
[0018]圖例說(shuō)明:
1、車頭狀態(tài)檢測(cè)組件；101、定位單元；102、第一轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器；103、第一輪速傳感器；104、第二轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器；105、第二輪速傳感器；106、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；2、車廂狀態(tài)檢測(cè)組件；201、第三轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器；202、第三輪速傳感器；203、第一鉸接角度傳感器；3、車尾狀態(tài)檢測(cè)組件；301、第四轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器；302、第四輪速傳感器；303、第二鉸接角度傳感器；4、車頭組件；5、車廂組件；6、車尾組件；7、軌跡跟隨控制器；8、第二轉(zhuǎn)向橋電控轉(zhuǎn)向裝置；9、第三轉(zhuǎn)向橋電控轉(zhuǎn)向裝置；10、第四轉(zhuǎn)向橋電控轉(zhuǎn)向裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的虛擬軌道汽車列車的控制系統(tǒng)，包括:
車頭狀態(tài)檢測(cè)組件1，安裝于車頭組件4上，包括定位單元101、第一轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器102、第一輪速傳感器103、第二轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器104、第二輪速傳感器105、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器106及第二轉(zhuǎn)向橋電控轉(zhuǎn)向裝置8。定位單元101為衛(wèi)星定位系統(tǒng)或加速度計(jì)、陀螺儀、磁性方向傳感器等傳感器用來(lái)獲取車輛位置信息；第一轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器102與第二轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度傳感器104安裝于車頭組件4的轉(zhuǎn)向橋上，用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向角度；第一輪速傳感器103與第二輪速傳感器105安裝于車頭組件4的車輪上，用來(lái)測(cè)量車輪的輪速；第一鉸接角度傳感器203安裝于車頭組件