一种多编组铰接车转向控制方法与流程

一种多编组铰接车转向控制方法
1.技术领域
2.本发明涉及一种多编组铰接车转向控制方法，属于铰接车转向控制领域。


背景技术：

3.胶轮制式的多编组无轨车辆是目前比较热门的轨道交通研究方向，无轨列车在车型设置上接近有轨电车，而与固定导轨车辆最大的不同点为，该新型车辆突破了传统的轨道概念，实现列车无轨运营。同时车辆采用全轴转向的转向架结构，每个转向架具有独立的转向控制能力。而正是由于此特征，给列车姿态控制带来了极大的挑战，如何研究该多编组铰接车辆的转向控制成为本专业人需要研究的课题之一。


技术实现要素：

4.本发明提供一种多编组铰接车转向控制方法，解决了车辆采用全轴转向的转向架机构问题，实现多个具有独立转向控制能力的转向架的姿态控制。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多编组铰接车转向控制方法，具体包括以下步骤：步骤s1：多编组列车行进的车程中，将多编组列车进行降阶处理，退化成单轮控制模型，实时计算列车内各车轮的转角，主控制器将转角指令发送至转向执行器，控制各车轮转角，实现转向系统转向的驱动；步骤s2：将列车控制退化成半挂车控制模型，主控制器获取实时线路信息、各列车车厢位置以及各列车车头方向信息，计算各列车车厢前轴等效转角，基于等效转角计算得出每列列车车厢前轴左轮转角角度以及右轮转角角度，控制系统将计算获得的转角指令发送至前轴转向执行器，控制各车轮转角；步骤s3：将列车控制转化为全轴转向控制模型，主控制器继续获取实时路线信息、各列车车厢位置以及各列车车厢方位角信息，计算各列车车厢前轴左车轮以及右车轮的转角角度和转角速度，将获取的计算结果发送至前轴转向执行器，控制前轴左车轮以及右车轮的转向；同时计算各列车车厢后轴左车轮以及右车轮的转角角度和转角速度，将获取的计算结果发送至后轴转向执行器，控制后轴左车轮以及右车轮的转向；步骤s4：进行全轴转向控制模型判定时，若发生符合步骤s1中的单轮模型故障时，重新进入步骤s2的半挂车控制模型控制流程；作为本发明的进一步优选，步骤s1中，主控制器对车轮进行转向执行的步骤具体为：步骤s11：主控制器向驱动控制器发送驱动指令；步骤s12：驱动控制器将驱动指令传递至液压助力器以及转角伺服电机；步骤s13：转角伺服电机以及液压助力器将转角指令输送至车轮，控制车轮转角；
作为本发明的进一步优选，在步骤s2中，所述半挂车控制模型中，计算各列车车厢前轴等效转角时，后轴为固定角度控制；作为本发明的进一步优选，在半挂车控制模型中，相邻车厢之间通过铰接盘连接，主控制器对前轴左车轮以及右车轮进行转向控制，前轴通过铰接盘传递力至相邻车厢，对相邻车厢的前轴左车轮以及右车轮进行转向控制；作为本发明的进一步优选，在步骤s3中，全轴转向控制分为两个部分，分别为直线路段控制部分以及弯道路段控制部分；在直线路段控制部分，各列车以多编组列车车头为基准，相邻列车的车轴配合行进；在弯道路段控制部分，各列车的转向控制姿态均指向弯道曲线的中心，相邻列车的车轴配合行进；作为本发明的进一步优选，在全轴转向控制中，相邻列车的车轴根据阿克曼公式进行多轴转角协调控制。
6.通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明针对无轨列车提供的转向控制方法，分成三个研究步骤，涵盖了多编组列车的单轮、单轴前轮以及全轴运行模式，可以准确获取列车行进姿态，并对列车姿态进行全面控制。
附图说明
7.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
8.图1是本发明提供的多编组铰接车转向控制方法的流程图；图2是本发明提供的多编组铰接车转向控制方法中单轮控制模型示意图；图3是本发明提供的多编组铰接车转向控制方法中半挂车控制模型示意图；图4是本发明提供的多编组铰接车转向控制方法中全轴转向控制模型示意图；图5是本发明提供的多编组铰接车转向控制方法中主控制器对车轮进行转向执行的流程图。
具体实施方式
9.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。本技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
10.目前的多编组无轨车辆中，每个转向架具有独立的转向控制能力，因此对列车行进姿态的控制带来了较大的挑战。基于此，本技术提供一种多编组铰接车转向控制方法，总的来说，本技术提供的转向控制方法对多编组列车降阶处理，在对复杂系统初始认识阶段，采用单轮控制模型，列车的主控制器控制转向执行机构以道路曲线夹角（图2中显示的delta夹角）进行行进；接着进入半挂车模型，即为前轮转向后轴固定，从图3中可以清楚的
看出，半挂车模型在同一个车轴上实现相对自由转动，那么多编组铰接车可以简单视为多个“四轮汽车”通过铰接盘耦合在一起；最后采用全轴转向控制模型；前述将多编组列车的转向控制方案分成三个研究步骤，可以对列车姿态实现全面的控制。
11.图1所示，具体包括以下步骤：步骤s1：多编组列车行进的车程中，将多编组列车进行降阶处理，退化成单轮控制模型，实时计算列车内各车轮的转角，主控制器将转角指令发送至转向执行器，控制各车轮转角，实现转向系统转向的驱动；步骤s2：将列车控制退化成半挂车控制模型，主控制器获取实时线路信息、各列车车厢位置以及各列车车头方向信息，计算各列车车厢前轴等效转角，基于等效转角计算得出每列列车车厢前轴左轮转角角度以及右轮转角角度，控制系统将计算获得的转角指令发送至前轴转向执行器，控制各车轮转角；步骤s3：将列车控制转化为全轴转向控制模型，主控制器继续获取实时路线信息、各列车车厢位置以及各列车车厢方位角信息，图4所示，各列车厢前轴与后轴均具有独立的转向控制能力，因此计算各列车车厢前轴左车轮以及右车轮的转角角度和转角速度，将获取的计算结果发送至前轴转向执行器，控制前轴左车轮以及右车轮的转向；同时计算各列车车厢后轴左车轮以及右车轮的转角角度和转角速度，将获取的计算结果发送至后轴转向执行器，控制后轴左车轮以及右车轮的转向；步骤s4：进行全轴转向控制模型判定时，若发生符合步骤s1中的单轮模型故障时，重新进入步骤s2的半挂车控制模型控制流程。
12.这里需要单独阐述的是，所谓的单轴模型故障，通常包含两大类故障，第一类是硬件平台/机械故障，例如控制车轮转向的转向机故障，该车轮会损失转向能力；第二类是软件程序/同通信故障，这类故障会导致车轮不可控制；那么以上故障会促使车辆循迹进入半挂车控制模式。
13.步骤s1中，主控制器对车轮进行转向执行的步骤具体如图5所示，步骤s11：主控制器向驱动控制器发送驱动指令；步骤s12：驱动控制器将驱动指令传递至液压助力器以及转角伺服电机；步骤s13：转角伺服电机以及液压助力器将转角指令输送至车轮，控制车轮转角。
14.步骤s1中，单轮控制模型即为采用车轮位于列车中轴线的单车运动特性来描述，图2中道路曲线夹角delta（各个路段中道路曲线夹角包括delta1、delta2、delta3以及delta4）是其行进过程中的转向角度；在步骤s2中，所述半挂车控制模型中，计算各列车车厢前轴等效转角时，后轴为固定角度控制。在半挂车控制模型中，相邻车厢之间通过铰接盘连接，主控制器对前轴左车轮以及右车轮进行转向控制，前轴通过铰接盘传递力至相邻车厢，对相邻车厢的前轴左车轮以及右车轮进行转向控制；也就是说，所述的半挂车控制模型，是将多编组控制列车通过分解单节半挂车控制转向，然后通过铰接盘传递力进行纵向控制。
15.在步骤s3中，全轴转向控制模型为复杂的多输入多输出控制系统，全轴转向控制分为两个部分，分别为直线路段控制部分以及弯道路段控制部分；在直线路段控制部分，各列车以多编组列车车头为基准，相邻列车的车轴配合行进；在弯道路段控制部分，各列车的转向控制姿态均指向弯道曲线的中心，相邻列车的车轴配合行进。
16.需要说明的是，在全轴转向控制中，相邻列车的车轴根据阿克曼公式进行多轴转角协调控制。
17.通过上述阐述可知，本技术提供的多编组铰接车转向控制方法，实现了列车姿态的全面控制，对多编组铰接车辆的转向控制问题研究具有较大的意义。
18.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
19.本技术中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
20.本技术中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
21.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。