公路车辆编组及其控制方法技术

本发明专利技术属于车辆技术领域，公开了一种公路车辆编组及其控制方法，公路车辆编组包括牵引车和挂车，牵引车设有控制单元；挂车可拆卸的连接于牵引车，挂车设有控制器，挂车为半挂车、全挂车、中置轴挂车或动力底盘和半挂车的组合体中的任意一种以上；控制器与控制单元通讯连接。本发明专利技术的公路车辆编组，通过在挂车上设置控制器与牵引车的控制单元通讯连接，便于牵引车对挂车进行控制，提高挂车行驶的安全性。提高挂车行驶的安全性。提高挂车行驶的安全性。

【技术实现步骤摘要】
公路车辆编组及其控制方法


[0001]本专利技术涉及车辆
，尤其涉及一种公路车辆编组及其控制方法。

技术介绍

[0002]现有常见的公路车辆编组方式，多为牵引车及无动力挂车形式。其中，牵引车负责车辆编组的控制，包括转向、加速和制动控制，制动控制可以是牵引车单独制动，也可以是牵引车与挂车共同制动(挂车接收牵引车制动指令)。
[0003]公路车辆牵引头与无动力挂车的组合形式，因为无动力挂车的控制问题，存在较大的安全隐患，此隐患随着挂车个数或长度的增加而越发危险，随着车辆行驶速度的提升而越发危险。同时，也因为无动力挂车的控制问题，造成多种其它的不便，如转向半径过大等，都极大的制约了一牵引头配多个挂车组合的应用场景范围。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种公路车辆编组及其控制方法，以解决牵引头与无动力挂车组合存在的安全性低和不易控制的问题。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]公路车辆编组，包括：
[0007]牵引车，所述牵引车设有控制单元；
[0008]挂车，所述挂车可拆卸地连接于所述牵引车，所述挂车设有控制器；所述挂车为半挂车、全挂车、中置轴挂车或动力底盘和半挂车的组合体中的任意一种以上；所述控制器与所述控制单元通讯连接。
[0009]可选地，所述挂车设有多个，每个所述挂车的前端铰接前方所述挂车或所述牵引车。
[0010]可选地，所述动力底盘和半挂车的组合体包括动力底盘和车体，所述动力底盘的前端铰接所述牵引车或连接前方所述挂车，所述动力底盘的后端设有磨盘，所述磨盘与所述车体的前端铰接。
[0011]可选地，所述挂车还包括驱动机构、转向模块、制动模块、感知模块和储能模块中的任意一个或多个，所述驱动机构、所述转向模块、制动模块、感知模块和储能模块分别通讯连接所述控制单元或所述控制器。
[0012]可选地，每个挂车上的所述控制器通讯连接前方相邻的所述挂车的所述控制器，第一个所述挂车的所述控制器通讯连接所述控制单元；
[0013]或，
[0014]每个挂车上的所述控制器分别通讯连接所述控制单元。
[0015]可选地，所述挂车还包括受电弓，所述受电弓与架空接触网接触以对所述储能模块进行充电，所述储能模块为所述驱动机构提供电能。
[0016]可选地，所述储能模块为长时储能模块或短时储能模块。
[0017]可选地，所述长时储能模块为电池，所述短时储能模块为超级电容。
[0018]可选地，所述驱动机构、所述转向模块、所述制动模块和所述感知模块分别设有多个，选择性地设置在所述挂车的车轮、车轴和/或车体。
[0019]公路车辆编组的控制方法，用于对所述的公路车辆编组进行控制，所述公路车辆编组的控制方法包括如下步骤：
[0020]S1，牵引车的控制单元采集标志线信息、车身状态信息、位置信息和道路路况信息，并计算得到目标速度和目标航向角；
[0021]S2，所述控制单元对所述目标速度和所述目标航向角进行非线性优化，根据代价函数和约束条件得到所述目标速度和所述目标航向角的优化值；
[0022]所述代价函数包括：
[0023]稳定转向，牵引车和挂车角速度变化率最小；
[0024]稳定组合体姿态，所述牵引车与所述挂车之间、所述挂车与所述挂车之间的角速度差值最小；
[0025]稳定加速，所述牵引车的加速度变化率最小；
[0026]跟踪车道中心线，所述牵引车和所述车道中心线的位置和朝向差值最小；
[0027]稳定巡航，所述公路车辆编组的车速和道路限速的差值最小；
[0028]所述约束条件包括：
[0029]曲率限速，所述牵引车的车速小于所述挂车的轨迹曲率和最大加速限制的最大车速；
[0030]障碍物限速，所述牵引车的车速小于避障决策提供的最大车速；
[0031]障碍物避让，所述公路车辆编组的多边形和避障决策提供的行驶区域边界线保持安全冗余距离；
[0032]S3，所述控制单元根据所述目标速度和目标航向角的优化值，基于PID反馈控制和MPC模型预测控制，计算所述牵引车的电机扭矩、制动扭矩、轮转角控制指令、所述牵引车的估计车速以及估计航向角，并将所述牵引车的所述估计车速和所述估计航向角发送给后方所述挂车。
[0033]可选地，所述公路车辆编组的控制方法还包括步骤S4：
[0034]S4，所述挂车的控制器根据接收到的前方所述控制单元发送的所述估计车速和所述估计航向角，基于PID反馈控制和MPC模型预测控制，计算自身的电机扭矩、制动扭矩、轮转角控制指令、估计车速以及估计航向角；
[0035]或，
[0036]所述挂车的所述控制器根据接收的前方所述挂车的所述控制器发送的所述估计车速和所述估计航向角，基于PID反馈控制和MPC模型预测控制，计算自身的电机扭矩、制动扭矩、轮转角控制指令、估计车速以及估计航向角，并将自身的所述估计车速和所述估计航向角发送给后方所述挂车的所述控制器。
[0037]本专利技术的有益效果：
[0038]本专利技术的公路车辆编组，通过在挂车上设置驱动机构，便于牵引车的控制单元对驱动机构进行控制，从而实现对挂车的车轮驱动控制，提高挂车行驶的安全性，且整体的驱动动力增加，利于提高公路车辆编组的整体行驶速度。
附图说明
[0039]图1是本专利技术的公路车辆编组的构成示意图一；
[0040]图2是本专利技术的公路车辆编组中控制单元与驱动机构的通讯连接方式示意图；
[0041]图3是本专利技术的公路车辆编组中控制单元、控制器与驱动机构的通讯连接方式示意图；
[0042]图4是本专利技术的公路车辆编组中控制单元与多个挂车的控制器的通讯连接方式示意图；
[0043]图5是本专利技术的公路车辆编组中牵引车与挂车的功能模块的通讯连接方式示意图；
[0044]图6是本专利技术的公路车辆编组的构成示意图二。
[0045]图中：
[0046]1、牵引车；11、控制单元；
[0047]2、挂车；21、驱动机构；22、动力底盘；23、车体；24、控制器；25、转向模块；26、制动模块；27、感知模块；28、储能模块；29、受电弓。
具体实施方式
[0048]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0049]在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.公路车辆编组，其特征在于，包括：牵引车(1)，所述牵引车(1)设有控制单元(11)；挂车(2)，所述挂车(2)可拆卸地连接于所述牵引车(1)，所述挂车(2)设有控制器(24)；所述挂车(2)为半挂车、全挂车、中置轴挂车或动力底盘和半挂车的组合体中的任意一种以上；所述控制器(24)与所述控制单元(11)通讯连接。2.根据权利要求1所述的公路车辆编组，其特征在于，所述挂车(2)设有多个，每个所述挂车(2)的前端铰接前方所述挂车(2)或所述牵引车(1)。3.根据权利要求1或2所述的公路车辆编组，其特征在于，所述动力底盘和半挂车的组合体包括动力底盘(22)和车体(23)，所述动力底盘(22)的前端铰接所述牵引车(1)或前方所述挂车(2)，所述动力底盘(22)的后端设有磨盘，所述磨盘与所述车体(23)的前端铰接。4.根据权利要求1所述的公路车辆编组，其特征在于，所述挂车(2)还包括驱动机构(21)、转向模块(25)、制动模块(26)、感知模块(27)和储能模块(28)中的任意一个或多个，所述驱动机构(21)、所述转向模块(25)、制动模块(26)、感知模块(27)和储能模块(28)分别通讯连接所述控制单元(11)或所述控制器(24)。5.根据权利要求4所述的公路车辆编组，其特征在于，每个挂车(2)上的所述控制器(24)通讯连接前方相邻的所述挂车(2)的所述控制器，第一个所述挂车(2)的所述控制器(24)通讯连接所述控制单元(11)；或，每个挂车(2)上的所述控制器(24)分别通讯连接所述控制单元(11)。6.根据权利要求4所述的公路车辆编组，其特征在于，所述挂车(2)还包括受电弓，所述受电弓与架空接触网接触以对所述储能模块(28)进行充电，所述储能模块(28)为所述驱动机构(21)提供电能。7.根据权利要求6所述的公路车辆编组，其特征在于，所述储能模块(28)为长时储能模块或短时储能模块。8.根据权利要求7所述的公路车辆编组，其特征在于，所述长时储能模块为电池，所述短时储能模块为超级电容。9.根据权利要求5所述的公路车辆编组，其特征在于，所述驱动机构(21)、所述转向模块(25)、所述制动模块(26)和所述感知模块(27)分别设有多个，选择性地设置在所述挂车(2)的车轮、车轴和/或车体。10.公路车...

【专利技术属性】
技术研发人员：周瑞林，丁飞，孙浩文，廖若雪，
申请(专利权)人：北京千挂科技有限公司，
类型：发明
国别省市：