(19)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(12)發(fā)明專利公司31225專利代理師趙志遠(yuǎn)審查員李楊松一種門式虛擬軌道列車及其轉(zhuǎn)向循跡控制方法本發(fā)明涉及一種門式虛擬軌道列車及其轉(zhuǎn)路徑曲線半徑數(shù)據(jù)以及各個(gè)懸架在線路上的位進(jìn)行編號(hào)；判斷當(dāng)前列車車頭和車身的行駛狀21.一種門式虛擬軌道列車，其特征在于，所述的門式虛擬軌道列車包括端部車體模塊所述的端部車體模塊ECM(1)通過門式車間連接模塊GCM(3)與中間車體模塊ICM(2)相所述的門式車間連接模塊GCM(3)與端部車體模塊ECM(1)之間以及門式車間連接模塊所述的鎖閉機(jī)構(gòu)(7)用于約束門式車間連接模塊GCM(3)與其運(yùn)動(dòng)方向前方車體模塊之間運(yùn)動(dòng)自由度，鎖閉機(jī)構(gòu)(7)分別設(shè)置在門式車間連接模塊GCM(3)與端部車體模塊ECM(1)2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門式虛擬軌道列車，其特征在于，所述的端部車體模塊步驟1:獲取門式虛擬軌道列車各個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)速度、列車各個(gè)懸架的車輪轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、步驟3:根據(jù)步驟1獲取的數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前列車車頭和車身的行駛狀態(tài)，包括車頭為由直3車頭處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，即第一懸架與第二懸架同時(shí)處于圓曲線區(qū)段時(shí)；第二懸架的車45一種門式虛擬軌道列車及其轉(zhuǎn)向循跡控制方法技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及虛擬軌道列車技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種門式虛擬軌道列車及其轉(zhuǎn)向循跡控制方法。背景技術(shù)[0002]虛擬軌道交通系統(tǒng)是一種采用城市軌道交通運(yùn)行管理模式的道路交通系統(tǒng)。所謂的“虛擬軌道”有別于傳統(tǒng)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中所使用的物理軌道，而是在傳統(tǒng)城市道路上增設(shè)一系列地面感應(yīng)裝置或信標(biāo)而形成的一種新型“數(shù)字軌道”。虛擬軌道列車采用非接觸式導(dǎo)向技術(shù)和橡膠車輪走行部，利用環(huán)境感知技術(shù)對(duì)虛擬軌道信息和列車運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行識(shí)別和感知，利用信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛高精度定位，通過循跡控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車自導(dǎo)向。因此，虛擬軌道列車兼具傳統(tǒng)有軌電車運(yùn)量大，運(yùn)行平穩(wěn)性高以及公共汽車和BRT適應(yīng)性強(qiáng)、道路建設(shè)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。[0003]考慮到虛擬軌道列車相比于傳統(tǒng)路面公共交通車輛的編組較長(zhǎng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)車輛各個(gè)車體模塊有效地跟隨道路成為其核心問題。因此，多輪轉(zhuǎn)向控制技術(shù)是虛擬軌道列車循跡控制過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，針對(duì)各種架構(gòu)的虛擬軌道列車的路徑跟隨控制已有一定的研究，如中國(guó)專利CN110244731A中公開了一種三節(jié)編組虛擬軌道列車主動(dòng)循跡控制方法，具體為：(1)虛擬軌道列車主控制器通過頭車和尾車攝像頭讀取虛擬軌道信息，并判斷車輛是否脫離軌跡；(2)根據(jù)車輛相對(duì)于軌道的偏移量，計(jì)算為使車輛循跡運(yùn)行所需的頭車和尾車各軸車輪轉(zhuǎn)向角；(3)由車輛尺寸參數(shù)和頭車及尾車的各軸轉(zhuǎn)向角，確定頭車和尾車的轉(zhuǎn)彎半徑和速度瞬心，并計(jì)算得到中間車的速度瞬心；(4)由車輛尺寸參數(shù)和頭車和尾車的轉(zhuǎn)彎半徑以及中間車的速度瞬心，計(jì)算得到中間車各軸車輪轉(zhuǎn)向角；(5)虛擬軌道列車循跡控制器根據(jù)各軸車輪目標(biāo)轉(zhuǎn)向角控制各轉(zhuǎn)向電機(jī)，雖然實(shí)現(xiàn)車輛循跡運(yùn)行，但在使用上述方法在轉(zhuǎn)彎處進(jìn)行循跡時(shí)的循跡精度不高，循跡算法運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，反應(yīng)較為遲緩。發(fā)明內(nèi)容[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種循跡精度高、反應(yīng)迅速、可擴(kuò)展性強(qiáng)、循跡控制與車輛架構(gòu)匹配性高的門式虛擬軌道列車及其轉(zhuǎn)向循跡控制方法。[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：[0006]一種門式虛擬軌道列車，所述的門式虛擬軌道列車包括端部車體模塊ECM、中間車[0009]所述的門式車間連接模塊GCM通過二系懸掛安裝在非動(dòng)力懸架模塊NP6[0010]所述的車間連接模塊GCM與端部車體模塊ECM之間以及車間連接模塊GCM與中間車體模塊ICM之間均通過鉸接結(jié)構(gòu)相連；[0011]所述的鎖閉機(jī)構(gòu)用于約束車間連接模塊GCM與其運(yùn)動(dòng)方向前方車體模塊之間運(yùn)動(dòng)自由度，分別設(shè)置在車間連接模塊GCM與端部車體模塊ECM之間以及車間連接模塊GCM與中[0012]優(yōu)選地，所述的端部車體模塊ECM和中間車體模塊ICM的車輪處均設(shè)有輪速傳感位模塊。[0014]步驟1:獲取虛擬軌道列車各個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)速度、列車各[0016]步驟3:根據(jù)步驟1獲取的數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前列車[0021]所述的參考路徑曲線半徑數(shù)據(jù)通過頭車傳感器探測(cè)獲得或利用線路上的應(yīng)答器獲得；7線區(qū)段駛?cè)雸A曲線區(qū)段并且第i+1懸架處于直線曲線時(shí)，其中i≥2,第i+1懸架的車輪轉(zhuǎn)角8[0047]優(yōu)選地，所述的虛擬軌道列車的車身處于由轉(zhuǎn)彎進(jìn)入直線狀態(tài)，即第i懸架開始由全性。附圖說明9[0060]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中列車車身處于由直線進(jìn)入轉(zhuǎn)彎狀態(tài)時(shí)的示意圖；[0061]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中列車車身處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)時(shí)的示意圖；[0062]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中列車車頭處于由轉(zhuǎn)彎進(jìn)入直線狀態(tài)時(shí)的示意圖；[0063]圖8為本發(fā)明實(shí)施例中列車車身處于由轉(zhuǎn)彎進(jìn)入直線狀態(tài)時(shí)的示意圖；[0064]圖9為本發(fā)明實(shí)施例中列車幾何循跡控制策略示意圖。[0065]圖中標(biāo)號(hào)所示：[0066]1、端部車體模塊ECM,2、中間車體模塊ICM,3、門式車間連接模塊GCM,4、動(dòng)力懸架具體實(shí)施方式[0067]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0068]一種門式虛擬軌道列車，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括端部車體模塊ECM1、中間車6和鎖閉機(jī)構(gòu)7,端部車體模塊ECM1通過門式車體連接模塊GCM3與中間車體模塊ICM2相連，端部車體模塊ECM1安裝在動(dòng)力懸架模塊PSM4上，門式車間連接模塊GCM3安裝在非動(dòng)力懸架模塊NPSM5上，門式車間連接模塊GCM3通過二系懸掛安裝在非動(dòng)力懸架模塊NPSM5上，車間連接模塊GCM3與端部車體模塊ECM1之間以及車間連接模塊GCM3與中間車體模塊ICM2之間均通過鉸接結(jié)構(gòu)6相連，鎖閉機(jī)構(gòu)7用于約束車間連接模塊GCM3與其運(yùn)動(dòng)方向前方車體模塊之間運(yùn)動(dòng)自由度，分別設(shè)置在車間連接模塊GCM3與端部車體模塊ECM1之間以及車間連接模[0069]動(dòng)力懸架模塊PSM4和非動(dòng)力懸架模塊NPSM5上均設(shè)有車輪轉(zhuǎn)角角度傳感器和輪速傳感器，鉸接結(jié)構(gòu)6處設(shè)有鉸接角度傳感器，門式虛擬軌道列車設(shè)有用于對(duì)車輛進(jìn)行定位的定位模塊。[0070]本實(shí)施例還涉及一種用于上述門式虛擬軌道列車的轉(zhuǎn)向循跡控制方法，包括：[0071]步驟1:獲取虛擬軌道列車各個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)速度、列車各個(gè)懸架的車輪轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、各個(gè)鉸接角數(shù)據(jù)、參考路徑曲線半徑數(shù)據(jù)以及各個(gè)懸架在線路上的位置；[0072]各個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)速度通過安裝在車輪處的輪速傳感器獲得；[0073]各個(gè)懸架的車輪轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)通過角度傳感器測(cè)量獲得；[0074]各個(gè)鉸接角數(shù)據(jù)通過安裝在車間鉸接出的角度傳感器測(cè)量獲得；[0075]參考路徑曲線半徑數(shù)據(jù)通過頭車傳感器探測(cè)獲得或利用線路上的應(yīng)答器獲得；[0076]各個(gè)懸架在線路上的位置通過車輛定位模塊獲得；[0077]步驟2:按照列車頭到列車尾的順序依次對(duì)每個(gè)懸架進(jìn)行編號(hào)；[0078]步驟3:根據(jù)步驟1獲取的數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前列車車頭和車身的行駛狀態(tài)，包括車頭為由直線進(jìn)入轉(zhuǎn)彎狀態(tài)、車頭為轉(zhuǎn)彎狀態(tài)、車身為由直線進(jìn)入轉(zhuǎn)彎狀態(tài)、車身為轉(zhuǎn)彎狀態(tài)、車頭為由轉(zhuǎn)彎進(jìn)入直線狀態(tài)以及車身為由轉(zhuǎn)彎進(jìn)入直線狀態(tài)；[0079]步驟4:根據(jù)步驟3獲取的列車行駛狀態(tài)獲取對(duì)應(yīng)懸架的車輪轉(zhuǎn)角。[0091]其中，”為第一懸架在圓曲線區(qū)段的運(yùn)行時(shí)間；R為圓曲線半徑；8為第一懸架的線區(qū)段駛?cè)雸A曲線區(qū)段并且第i+1懸架處于直線曲線時(shí)，其中i≥2,第i+1懸架的車輪轉(zhuǎn)角[0101]∠ABC和∠ABO的計(jì)算方法為：[0105]其中，L為車間連接模塊GCM兩端鉸接點(diǎn)的縱向安裝距離，Yi-1為相鄰兩個(gè)車體之[0106](4)如圖6所示，虛擬軌道列車的車身處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，即第i懸架與第i+1懸架同時(shí)處于圓曲線區(qū)段內(nèi)時(shí)，其中i≥2,第i+1懸架的車輪轉(zhuǎn)角的計(jì)算方法為：[0109]其中，點(diǎn)A為第i懸架的中心點(diǎn)；點(diǎn)B為第i+1懸架的中心點(diǎn)；點(diǎn)C為第i懸架與第i+1懸架的鉸接點(diǎn)；點(diǎn)0為相鄰兩個(gè)懸架中心點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度瞬心。[0110](5)如圖7所示，虛擬軌道列車的車頭處于由轉(zhuǎn)彎進(jìn)入直線狀態(tài)，即第一懸架由圓曲線區(qū)段駛?cè)胫本€區(qū)段并且第二懸架仍處于圓曲線區(qū)段內(nèi)時(shí)，第二懸架車輪轉(zhuǎn)角δ2的計(jì)算方法為：線路信息和ECM1的姿態(tài)信息由列車自動(dòng)采集，在自動(dòng)駕駛模式下車輪轉(zhuǎn)