本發(fā)明涉及鐵路車輛臺車的主動轉(zhuǎn)向控制，更詳細地，涉及用于鐵路車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的軌道曲率估計系統(tǒng)及軌道曲率估計方法，所述用于鐵路車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的軌道曲率估計系統(tǒng)安裝于兩個車輛的前后方臺車，測定前后方臺車之間的位移大小，并測定先頭車輛的運行速度，從所測定的相對位移中估計先頭車輛的前方臺車及后方臺車所形成的前后方向的相對角度，通過數(shù)式來運算軌道曲率半徑的大小r的估計值，基于速度傳感器所測定的速度數(shù)據(jù)來運算先頭車輛的行駛距離，從而在對車輛長度的后行車輛的位置進行特定后，向后行車輛位置映射軌道曲率半徑估計值數(shù)據(jù)，并向后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制單元進行傳輸。

背景技術(shù)：

1、一般情況下，列車的車輪呈直徑朝向車輛寬度方向的外側(cè)增加的錐形剖面形狀，因此，在曲線軌道行駛過程中，即使不具有額外的轉(zhuǎn)向裝置，也可以在列車因慣性而向?qū)挾确较虻囊粋?cè)傾斜時，左右側(cè)車輪的踏面和軌道的軌道之間的接觸位置移動，使得左右側(cè)車輪的直徑大小發(fā)生變化，并形成左右側(cè)車輪的移動距離差異，從而適用實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的手動轉(zhuǎn)向方式。

2、但是，在手動轉(zhuǎn)向方式的情況下，會迅速發(fā)生車輪和軌道的磨損，導(dǎo)致軌道及列車的維護費用增加，具有降低列車的行駛穩(wěn)定性的缺點，因此，如韓國注冊專利公報第10-1084157號(2011年11月10日注冊)，逐漸擴大適用當列車在曲線軌道區(qū)間行駛時，估計軌道的曲率半徑，來調(diào)整臺車的輪側(cè)轉(zhuǎn)向角，減少作為軌道和輪軸所形成的角度差的攻擊角，從而可以提高行駛穩(wěn)定性的主動轉(zhuǎn)向控制裝置。

3、在如上所述的主動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中，在每個構(gòu)成列車的各鐵路車輛安裝用于檢測軌道的曲率半徑的檢測裝置的情況下，構(gòu)建主動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)所需的費用有可能會大大增加，因此，只在配置于列車的行駛方向的最前方的先頭車輛安裝曲率半徑檢測裝置。

4、由于軌道的曲率為恒定形成的，因此，為了實現(xiàn)與先頭車輛的尾部相連接的后行車輛臺車的主動轉(zhuǎn)向，將在先頭車輛中測定的曲線主路軌道的曲率半徑估計為后行車輛所行駛的曲線主路軌道的曲率半徑，而后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制裝置基于在先頭車輛中測定的曲率半徑來執(zhí)行主動轉(zhuǎn)向控制。

5、由于多個鐵路車輛沿著軌道長度方向以規(guī)定間隔相連接的列車的結(jié)構(gòu)特性，經(jīng)過曲線主路軌道上的相同地點的先行車輛和后行車輛之間會發(fā)生延時，因此，如圖1所示，用于后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的曲率半徑數(shù)據(jù)和用于先行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的曲率半徑數(shù)據(jù)得到恒定延時適用，并且，基于列車的行駛速度來決定曲率半徑數(shù)據(jù)的延遲時間。

6、但是，在基于列車的行駛速度來決定先行車輛、后行車輛之間的主動轉(zhuǎn)向控制裝置的曲率半徑數(shù)據(jù)延遲時間的情況下，如圖2所示，在列車出發(fā)或停車，并接近停止狀態(tài)速度的過程中，延時大小有可能會急劇發(fā)生變化，并且變得不穩(wěn)定。

7、由此，隨著先行車輛、后行車輛之間用于主動轉(zhuǎn)向控制的曲率半徑數(shù)據(jù)的延遲時間的不穩(wěn)定性，會發(fā)生延遲誤差，使得適用于后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的曲率半徑估計值和曲線主路軌道的實際曲率半徑互不相同，并有可能降低行駛穩(wěn)定性或成為發(fā)生列車脫軌等事故的原因。

8、現(xiàn)有技術(shù)文獻

9、專利文獻

10、韓國注冊專利公報第10-1084157號(2011年11月10日注冊)

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的技術(shù)問題

2、本發(fā)明的目的在于，提供用于鐵路車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的軌道曲率估計系統(tǒng)，當在后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制中適用用于后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的曲率半徑數(shù)據(jù)和用于先行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的曲率半徑數(shù)據(jù)時，根據(jù)用于先行車輛、后行車輛之間的主動轉(zhuǎn)向控制的曲率半徑數(shù)據(jù)的延遲時間不穩(wěn)定性，防止延遲誤差的發(fā)生，從而防止列車的行駛穩(wěn)定性的降低或發(fā)生列車脫軌等事故。

3、解決的技術(shù)問題的手段

4、本發(fā)明的用于鐵路車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的軌道曲率估計系統(tǒng)包括：位移傳感器，分別安裝于列車行駛方向的先頭車輛的前方臺車及后方臺車，測定借助曲線區(qū)間軌道形成相對角度的前方臺車及后方臺車之間的車輛前后方向的相對位移大?。凰俣葌鞲衅?，測定先頭車輛的運行速度；運算單元，接收位移傳感器所測定的位移數(shù)據(jù)，從所測定的相對位移中估計先頭車輛的前方臺車及后方臺車所形成的前后方向的相對角度，并通過以下數(shù)式來運算軌道曲率半徑的大小r的估計值，基于速度傳感器所測定的速度數(shù)據(jù)來運算先頭車輛的行駛距離：數(shù)式(2l：前方臺車的中心及后方臺車的中心之間的距離，x：位移傳感器從前方及后方臺車的中心沿著車輛寬度方向隔開的距離，δ：位移傳感器從前方臺車的中心沿著車輛前后方向隔開的距離δ1及位移傳感器從后方臺車的中心沿著車輛前后方向隔開的距離δ2之和)；主動轉(zhuǎn)向控制單元，按各鐵路車輛的不同的前方臺車及后方臺車進行安裝；以及數(shù)據(jù)映射單元，基于運算單元所運算的行駛距離對作為車輛長度d的第n個后行車輛的位置的d×n進行特定，并在每個作為特定的后行車輛位置的d×n間隔映射先頭車輛中測定到的軌道曲率半徑估計值數(shù)據(jù)后，向后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制單元傳輸所映射的軌道曲率半徑估計值。

5、根據(jù)本發(fā)明，所述速度傳感器通過先頭車輛的前方臺車及后方臺車的車輪轉(zhuǎn)數(shù)測定車輛的運行速度，運算單元以前方臺車的速度傳感器所測定的速度和后方臺車的速度傳感器所測定的速度的平均值為速度數(shù)據(jù)，來運算先頭車輛的行駛距離。

6、本發(fā)明另一實施例的用于鐵路車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的軌道曲率估計系統(tǒng)包括：位移傳感器，包括安裝于列車行駛方向的先頭車輛的前方臺車中心部的gps接收器，并實時測定行駛于曲線區(qū)間軌道的前方臺車中心部的移動路徑及移動速度；運算單元，基于位移傳感器所測定的前方臺車中心部的移動路徑和先頭車輛的前方臺車中心部及后方臺車中心部之間的隔開距離，來估計后方臺車中心部的移動路徑，并通過以下數(shù)式來運算軌道曲率半徑的大小r的估計值，基于位移傳感器所測定的速度數(shù)據(jù)來運算先頭車輛的行駛距離：數(shù)式(l：前方臺車的中心及后方臺車的中心之間的距離的一半，δ：從連接前方臺車的中心及后方臺車的中心的虛擬的線段起，前方臺車的中心部的移動路徑所形成的最大距離)；主動轉(zhuǎn)向控制單元，按各鐵路車輛的不同的前方臺車及后方臺車進行安裝；數(shù)據(jù)映射單元，基于運算單元所運算的行駛距離對作為車輛長度d的第n個后行車輛的位置的d×n進行特定，并在每個作為特定的后行車輛位置的d×n間隔映射先頭車輛中測定到的軌道曲率半徑估計值數(shù)據(jù)后，向后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制單元傳輸所映射的軌道曲率半徑估計值。

7、本發(fā)明的用于鐵路車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的軌道曲率估計方法包括：相對位移測定步驟，通過分別安裝于列車行駛方向的先頭車輛的前方臺車及后方臺車的位移傳感器，測定借助曲線區(qū)間軌道形成相對角度的前方臺車及后方臺車之間的車輛前后方向的相對位移大小；速度測定步驟，通過速度傳感器測定先頭車輛的運行速度；軌道曲率半徑估計步驟，在通過運算單元從位移傳感器所接收的位移數(shù)據(jù)中估計先頭車輛的前方臺車及后方臺車所形成的前后方向的相對角度后，通過以下數(shù)式來運算軌道曲率半徑的大小r的估計值：數(shù)式(2l：前方臺車的中心及后方臺車的中心之間的距離，x：位移傳感器從前方及后方臺車的中心沿著車輛寬度方向隔開的距離，δ：位移傳感器從前方臺車的中心沿著車輛前后方向隔開的距離δ1及位移傳感器從后方臺車的中心沿著車輛前后方向隔開的距離δ2之和)；行駛距離運算步驟，通過運算單元，基于速度傳感器所測定的速度數(shù)據(jù)來運算先頭車輛的行駛距離；后行車輛位置特定步驟，通過數(shù)據(jù)映射單元，基于運算單元所運算的行駛距離，來對作為車輛長度d的第n個后行車輛的位置的d×n進行特定；軌道曲率半徑數(shù)據(jù)映射步驟，在每個作為特定的后行車輛位置的d×n間隔映射先頭車輛中測定到的軌道曲率半徑估計值數(shù)據(jù)；映射數(shù)據(jù)傳輸步驟，向安裝于各鐵路車輛的不同的前方臺車及后方臺車的主動轉(zhuǎn)向控制單元傳輸所映射的軌道曲率半徑估計值；以及主動轉(zhuǎn)向控制步驟，基于所映射的軌道曲率半徑估計值，單獨控制各車輛的主動轉(zhuǎn)向控制單元。

8、根據(jù)本發(fā)明，在所述速度測定步驟中，速度傳感器測定先頭車輛的前方臺車及后方臺車的車輪轉(zhuǎn)數(shù)來測定車輛的運行速度，在所述行駛距離運算步驟中，通過運算單元，基于從前方臺車的速度傳感器所測定的速度和后方臺車的速度傳感器所測定的速度的平均值中獲得的運行速度數(shù)據(jù)，來運算先頭車輛的行駛距離。

9、本發(fā)明另一實施例的用于鐵路車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的軌道曲率估計方法包括：前方臺車移動路徑及速度測定步驟，通過由安裝于列車行駛方向的先頭車輛的前方臺車中心部的gps接收器所形成的位移傳感器，實時測定行駛于曲線區(qū)間軌道的前方臺車中心部的移動路徑及移動速度；后方臺車移動路徑估計步驟，通過運算單元，基于位移傳感器所測定的前方臺車中心部的移動路徑和先頭車輛的前方臺車中心部及后方臺車中心部之間的隔開距離，來估計后方臺車中心部的移動路徑；軌道曲率半徑估計步驟，基于所估計的后方臺車移動路徑，通過以下數(shù)式來運算軌道曲率半徑的大小r的估計值：數(shù)式(l：前方臺車的中心及后方臺車的中心之間的距離的一半，δ：從連接前方臺車的中心及后方臺車的中心的虛擬的線段起，前方臺車的中心部的移動路徑所形成的最大距離)；行駛距離運算步驟，通過運算單元，基于位移傳感器所測定的速度數(shù)據(jù)來運算先頭車輛的行駛距離；后行車輛位置特定步驟，通過數(shù)據(jù)映射單元，基于運算單元所運算的行駛距離，來對作為車輛長度d的第n個后行車輛的位置的d×n進行特定；軌道曲率半徑數(shù)據(jù)映射步驟，在每個作為特定的后行車輛位置的d×n間隔映射先頭車輛中測定到的軌道曲率半徑估計值數(shù)據(jù)；映射數(shù)據(jù)傳輸步驟，向安裝于各鐵路車輛的不同的前方臺車及后方臺車的主動轉(zhuǎn)向控制單元傳輸所映射的軌道曲率半徑估計值；以及主動轉(zhuǎn)向控制步驟，基于所映射的軌道曲率半徑估計值，單獨控制各車輛的主動轉(zhuǎn)向控制單元。

10、發(fā)明的效果

11、根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果：將在列車的先行車輛中測定的曲線主路軌道的曲率半徑估計為用于后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制的曲線主路軌道的曲率半徑數(shù)據(jù)，來減少用于主動轉(zhuǎn)向控制的軌道曲率檢測裝置的設(shè)置費用時，通過各車輛之間的距離延遲方式延遲適用先行車輛、后行車輛之間的曲率半徑估計數(shù)據(jù)，從而在進行后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制時，可以防止后行車輛與行駛中的曲線主路軌道的實際曲率半徑發(fā)生延遲誤差。

12、根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果：當基于在先行車輛中測定的曲率半徑估計數(shù)據(jù)進行后行車輛的主動轉(zhuǎn)向控制時，可以防止后行車輛與行駛中的曲線主路軌道的實際曲率半徑發(fā)生曲率半徑估計數(shù)據(jù)之間的延遲誤差，從而提高列車的行駛穩(wěn)定性，并可以防止由主動轉(zhuǎn)向控制故障引起的列車脫軌等事故。