一种列车轨迹跟随控制方法、系统及列车技术方案

本发明专利技术公开了一种列车轨迹跟随控制方法，包括：S1.获取列车第一节车厢前轴转向角测量值和第一节车厢后轴转向角测量值；S2.计算第一节车厢后轴转向角输入值；S3.根据该输入值控制第一节车厢后轴转向；S4.从第二节车厢开始，采集当前车厢与前一节车厢铰接点的铰接角度；S5.计算当前车厢后轴的转向角输入值和当前车厢前轴转向角输入值；S6.通过当前车厢后轴转向角输入值控制当前车厢后轴转向，通过当前车厢前轴转向角输入值控制当前车厢前轴转向；S7.重复S3至S5，完成列车各车厢的后轴和前轴的转向控制。本发明专利技术具有可有效保证列车的铰接点与驾驶员关注位置行驶在相同轨迹，防止因列车转向而危及行人和车辆安全的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及列车控制领域，尤其涉及一种列车轨迹跟随控制方法、系统及列车。
技术介绍
随着城市公共交通的发展，对公共交通的运力的需求也日渐增加，由多节车厢铰接连接的胶轮列车可以满足城市公共交通对大动力的需求，日益成为发展的热点。然而，由于列车具有多节车厢，并且与其它交通工具共享路权，因此，在列车的运行过程中，需要高度关注列车的运行安全，尤其是在列车转弯时的安全。目前，已公开有基于车桥控制和基于铰接控制两种轨迹跟随控制方法，基于车桥控制方法解决了所有车轴运行在同一轨迹的问题，如图1所示，基于铰接控制方法解决了车辆转弯时的安全性问题，如图2所示。而在列车运行中，列车驾驶员是看不到车轮的位置，即车桥中心点位置，其关注的重点只是在驾驶员前方的一个局部范围，如图3所示，驾驶员一般关注点在列车正前方的A点以及车头流线型过渡处，过渡处可等效至车辆中心轴线的B点，而列车在转弯时铰接点位置有向外侧移动的趋势，会危及到道路上行人与其它车辆的安全，因此，提供一种基于驾驶员驾驶习惯的轨迹跟随控制方法，具有重要的意义。
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可有效保证列车的铰接点与驾驶员关注位置行驶在相同的轨迹，并且保证各车轮行进在相同的轨迹，列车转弯时轨迹控制效果好，可有效防止因列车转向而危及行人和车辆的安全的列车轨迹跟随控制方法、系统及列车。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种列车轨迹跟随控制方法，包括如下步骤：S1.获取列车第一节车厢前轴转向角的测量值和第一节车厢后轴转向角的测量值；S2.根据所述第一节车厢前轴转向角的测量值和第一节车厢后轴转向角的测量值计算第一节车厢与第二节车厢铰接点的运动方向与第一节车厢轴线之间的第一角度，并根据所述第一角度和所述第一节车厢前轴转向角的测量值计算第一节车厢后轴转向角的输入值；S3.通过所述第一节车厢后轴转向角的输入值控制第一节车厢后轴转向；S4.从第二节车厢开始，采集获取当前车厢与前一节车厢铰接点的铰接角度；S5.根据所述铰接角度和所述第一角度计算当前车厢与前一节车厢铰接点的运动方向与当前车厢轴线之间的第二角度，以及当前车厢与后一节车厢铰接点的运行方向与当前车厢轴线之间的第三角度，根据所述第二角度和第三角度计算当前车厢后轴的转向角输入值和当前车厢前轴的转向角输入值；S6.通过所述当前车厢后轴的转向角输入值控制当前车厢后轴转向，通过所述当前车厢前轴的转向角输入值控制当前车厢前轴转向；S7.重复步骤S3至S5，直到完成对列车各车厢的后轴和前轴的转向控制。作为本方法的进一步改进，在所述步骤S1中，所述第一节车厢前轴转向角的测量值为向第一节车厢前轴下达转向指令的转向值；所述第一节车厢后轴转向角的测量值通过角度传感器采集获取。作为本方法的进一步改进，所述步骤S2的具体步骤包括：S2.1.在第一节车厢前轴的前方构建虚拟点，所述虚拟点位于列车中轴线上，且所述虚拟点与第一节车厢前轴之间的距离等于第一节车厢后轴与第一节车厢与第二节车厢的铰接点之间的距离；S2.2.根据如式(1)所示公式计算所述虚拟点的转向角：deltaV1g0=arctan(L1-L1gL1×tan(delta1m)-tan(delta2m))---(1)]]>式(1)中，deltaV1g0为所述虚拟点的转向角，L1为预先获取的第一节车厢前后轴之间的轴距，L1g为预先获取的所述虚拟点与第一节车厢前轴之间的距离，delta1m为第一节车厢前轴转向角的测量值，delta2m为第一节车厢后轴转向角的测量值；S2.3.根据所述虚拟点的转向角确定所述第一角度，如式(2)所示，deltaV1g1＝deltaV1g0(2)式(2)中，deltaV1g0为所述虚拟点的转向角，deltaV1g1为所述第一角度；S2.4.根据所述第一角度和第一节车厢前轴转向角的测量值计算所述第一节车厢后轴转向角的输入值，如式(3)所示，delta2r=arctan(L1×tan(deltaV1g1)-Lg1×tan(delta1)L1-Lg1)---(3)]]>式(3)中，delta2r为所述第一节车厢后轴转向角的输入值，L1为预先获取的第一节车厢前后轴之间的轴距，Lg1为预先获取的第一节车厢与第二节车厢的铰接点与第一节车厢后轴之间的距离，deltaV1g1为所述第一角度，delta1为所述第一节车厢前轴转向角的测量值。作为本方法的进一步改进，在所述步骤S2.3之后，还包括步骤S2.3.1，对所述第一角度执行一阶或多阶惯性环节的延时。作为本方法的进一步改进，所述步骤S5的具体步骤包括：S5.1.通过式(4)所示公式计算所述第二角度，deltaV2g1＝deltaV1g1-beta1(4)式(4)中，deltaV2g1为所述第二角度，beta1为所述铰接角度，deltaV1g1为所述第一角度；S5.2.根据所述第二角度确定第三角度，如式(5)所示，deltaV2g2＝-deltaV2g1(5)式(5)中，deltaV2g2为所述第三角度，deltaV2g1为所述第二角度；S5.3.根据所述第二角度和第三角度计算当前车厢后轴的转向角输入值，如式(6)所示，delta4r=arctan(Lg2×tan(deltaV2g1)+(L2+L2g)×tan(deltaV2g2)Lg2+L2+L2g)---(6)]]>式(6)中，delta4r为当前车厢后轴的转向角输入值，Lg2为预先获取的当前车厢与后一节车厢的铰接点与当前车厢后轴之间的距离，L2g为预先获取的当前车厢与前一节车厢的铰接点与当前车厢前轴之间的距离，L2为预先获取的当前车厢前后两轴之间的距离，deltaV2g2为所述第三角度，deltaV2g1为所述第二角度；S5.4.通过式(7)所示公式计算当前车厢前轴的转向角输入值，delta3r=arctan(L2g×tan(delta4r)+L2×tan(deltaV2g1)L2+L2g)---(7)]]>式(7)中，delta3r为当前车厢前轴的转向角输入值，delta4r为当前车厢后轴的转向角输入值，L2g为预先获取的当前车厢与前一节车厢的铰接点与当前车厢前轴之间的距离，L2为预先获取的当前车厢前后两轴之间的距离，deltaV2g1为所述第二角度。作为本方法的进一步改进，在所述步骤S5.2之后，还包括步骤S5.2.1，对所述第三角度执行一阶或多阶惯性环节的延时。一种列车轨迹跟随控制系统，包括参数采集模块、计算模块和控制模块；所述参数采集模块用于获取列车第一节车厢前轴转向角的测量值和第一节车厢后轴转向角的测量值，还用于采集获取当前车厢与前一节车厢铰接点的铰接角度；所述计算模块用于根据所述第一节车厢前轴转向角的测量值和第一节车厢后轴转向角的测量值计算第一节车厢与第二节车厢铰接点的运动方向与第一节车厢轴线之间的第一角度，并根据所述第一角度和所述第一节车厢前轴转向角的测量值计算第一节车厢后轴转向角的输入值，根据所述铰接角度和所述第一角度计算当前车厢与前一节车厢铰接点的运动方向与当前车厢轴线之间的第二角度，以及当前车厢与后一节车厢铰接点的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列车轨迹跟随控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.获取列车第一节车厢前轴转向角的测量值和第一节车厢后轴转向角的测量值；S2.根据所述第一节车厢前轴转向角的测量值和第一节车厢后轴转向角的测量值计算第一节车厢与第二节车厢铰接点的运动方向与第一节车厢轴线之间的第一角度，并根据所述第一角度和所述第一节车厢前轴转向角的测量值计算第一节车厢后轴转向角的输入值；S3.通过所述第一节车厢后轴转向角的输入值控制第一节车厢后轴转向；S4.从第二节车厢开始，采集获取当前车厢与前一节车厢铰接点的铰接角度；S5.根据所述铰接角度和所述第一角度计算当前车厢与前一节车厢铰接点的运动方向与当前车厢轴线之间的第二角度，以及当前车厢与后一节车厢铰接点的运行方向与当前车厢轴线之间的第三角度，根据所述第二角度和第三角度计算当前车厢后轴的转向角输入值和当前车厢前轴的转向角输入值；S6.通过所述当前车厢后轴的转向角输入值控制当前车厢后轴转向，通过所述当前车厢前轴的转向角输入值控制当前车厢前轴转向；S7.重复步骤S3至S5，直到完成对列车各车厢的后轴和前轴的转向控制。

【技术特征摘要】
1.一种列车轨迹跟随控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.获取列车第一节车厢前轴转向角的测量值和第一节车厢后轴转向角的测量值；S2.根据所述第一节车厢前轴转向角的测量值和第一节车厢后轴转向角的测量值计算第一节车厢与第二节车厢铰接点的运动方向与第一节车厢轴线之间的第一角度，并根据所述第一角度和所述第一节车厢前轴转向角的测量值计算第一节车厢后轴转向角的输入值；S3.通过所述第一节车厢后轴转向角的输入值控制第一节车厢后轴转向；S4.从第二节车厢开始，采集获取当前车厢与前一节车厢铰接点的铰接角度；S5.根据所述铰接角度和所述第一角度计算当前车厢与前一节车厢铰接点的运动方向与当前车厢轴线之间的第二角度，以及当前车厢与后一节车厢铰接点的运行方向与当前车厢轴线之间的第三角度，根据所述第二角度和第三角度计算当前车厢后轴的转向角输入值和当前车厢前轴的转向角输入值；S6.通过所述当前车厢后轴的转向角输入值控制当前车厢后轴转向，通过所述当前车厢前轴的转向角输入值控制当前车厢前轴转向；S7.重复步骤S3至S5，直到完成对列车各车厢的后轴和前轴的转向控制。2.根据权利要求1所述的列车轨迹跟随控制方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述第一节车厢前轴转向角的测量值为向第一节车厢前轴下达转向指令的转向值；所述第一节车厢后轴转向角的测量值通过角度传感器采集获取。3.根据权利要求2所述的列车轨迹跟随控制方法，其特征在于：所述步骤S2的具体步骤包括：S2.1.在第一节车厢前轴的前方构建虚拟点，所述虚拟点位于列车中轴线上，且所述虚拟点与第一节车厢前轴之间的距离等于第一节车厢后轴与第一节车厢与第二节车厢的铰接点之间的距离；S2.2.根据如式(1)所示公式计算所述虚拟点的转向角：deltaV1g0=arctan(L1-L1gL1×tan(delta1m)-tan(delta2m))---(1)]]>式(1)中，deltaV1g0为所述虚拟点的转向角，L1为预先获取的第一节车厢前后轴之间的轴距，L1g为预先获取的所述虚拟点与第一节车厢前轴之间的距离，delta1m为第一节车厢前轴转向角的测量值，delta2m为第一节车厢后轴转向角的测量值；S2.3.根据所述虚拟点的转向角确定所述第一角度，如式(2)所示，deltaV1g1＝deltaV1g0(2)式(2)中，deltaV1g0为所述虚拟点的转向角，deltaV1g1为所述第一角度；S2.4.根据所述第一角度和第一节车厢前轴转向角的测量值计算所述第一节车厢后轴转向角的输入值，如式(3)所示，delta2r=arctan(L1×tan(deltaV1g1)-Lg1×tan(delta1)L1-Lg1)---(3)]]>式(3)中，delta2r为所述第一节车厢后轴转向角的输入值，L1为预先获取的第一节车厢前后轴之间的轴距，Lg1为预先获取的第一节车厢与第二节车厢的铰接点与第一节车厢后轴之间的距离，deltaV1g1为所述第一角度，delta1为所述第一节车厢前轴转向角的测量值。4.根据权利要求3所述的列车轨迹跟随控制方法，其特征在于：在所述步骤S2.3之后，还包括步骤S2.3.1，对所述第一角度执行一阶或多阶惯性环节的延时。5.根据权利要求4所述的列车轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯江华，许峻峰，张陈林，肖磊，李江红，李晓光，刘小聪，袁希文，蒋小晴，彭京，卢祺，
申请(专利权)人：中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