CN107922003B - 用于控制道路车辆队列的方法和道路车辆队列 - Google Patents

Abstract

一种控制道路车辆队列的方法，所述方法包括对铰接装置施加(116)力矩，所述力矩的幅值根据所测量的振荡变化以吸收所测量的振荡。通过控制该铰接装置并且同时控制以下来在该铰接装置上施加力矩：控制所述车轮组中的第一车轮的电机以增大所述第一车轮的转矩，其中所述车轮组属于借助于该铰接装置而相对于另一车轮枢转的所述底盘部分；并且同时控制同一车轮组的第二车轮的电机，以将其转矩维持恒定或者增大小于第一车轮的转矩的该第二车轮的转矩，以结合所述致动器在该铰接装置上施加所述力矩。

Description

用于控制道路车辆队列的方法和道路车辆队列

技术领域

本发明涉及一种用于控制道路车辆队列的方法。本发明还涉及一种用于执行该控制方法的信息存储介质。本发明最后涉及一种可控的道路车辆队列。

背景技术

已知由彼此挂接并能够相对于彼此横摆转动的多个车辆形成的道路车辆队列。尤其已知诸如多铰接巴士等城市交通系统或道路列车。这样的队列的一个问题是，当其在行进时，它们可能会经受不受控的摇摆(英文为“sway”)运动。该摇摆体现于侧向(即垂直于队列的移动方向)的振荡。这样的摇摆一方面可能会导致丧失对车辆的控制，另一方面对于其他车辆来说是危险的，因此必须避免。

耗散性制动是这样的制动：在该制动时，车轮的动能被转化成热量。这通常涉及借助于制动片的制动。

除制动器之外使用致动器具有限制待施加到车轮的制动转矩的幅度以消减摇摆运动的优点。实际上，该控制方法将力分配到被制动的车轮和与车轮一致的受控铰接装置的可控致动器之间以稳定队列。由此，申请US-4688818-A1的控制方法的重复实施能够消减所述摇摆运动，同时在比仅使用制动器来消减摇摆运动更少的方式减慢队列。这还能够限制丧失车轮抓地力的风险，这是因为制动转矩更小。然而，由于申请US-4688818-A1的控制方法的实施减慢了队列，因此该控制方法不能够持续地被实施并且必须仅偶尔地使用。通常，仅在摇摆运动的幅度超过预定阈值的情况下才实施该方法。由此，队列的驾驶员必须接受小的摇摆运动，即幅度保持低于该预定阈值的摇摆运动。

还从以下文献中已知现有技术：

-US2013/079980A1，和

-US2015/051795A1。

因此，存在对允许更少地减慢队列的同时消减摇摆运动的道路车辆队列控制方法的需求。

发明内容

本发明因此涉及如下的用于控制道路车辆队列的方法。

所述道路车辆队列包括：

-第一道路车辆，其位于所述道路车辆队列的头部并且装备有车轮组，

-多个第二道路车辆，其两个两个地一个在另一个之后地挂接，所述多个第二道路车辆中的一个被挂接到所述第一道路车辆的后部，每个第二道路车辆包括：

-车轮组；

-铰接装置，所述铰接装置允许该第二道路车辆的底盘的至少一部分相对于在其前面的道路车辆的底盘的至少一部分围绕与所述道路车辆队列的行驶平面垂直的转动轴转动地移动；

-对于每个铰接装置，设置有将围绕该铰接装置的转动轴相对于彼此枢转的底盘部分机械地连接的可控致动器，该致动器能够在该铰接装置上施加可调力矩；

-所述用于控制道路车辆队列的方法包括：对于每个铰接装置：

a)测量铰接角度围绕铰接角度设定值的振荡；

b)对该铰接装置施加力矩，所述力矩的幅值根据所测量的振荡变化以消减所测量的振荡，通过控制所述铰接装置的致动器对所述铰接装置施加所述力矩，

-该方法还包括为每个道路车辆的车轮组的每个车轮提供可控电机以驱动该车轮转动从而推进所述道路车辆，同一车轮组的所述电机中的每个都能够独立于该车轮组的其他电机而被控制；

-并且在步骤b)期间，对于每个铰接装置，施加力矩包括与控制该铰接装置的致动器相结合地：

控制所述车轮组中的一个的第一车轮的电机以增大该第一车轮的转矩，其中所述车轮组属于借助于该铰接装置而相对于彼此枢转的所述底盘部分中的一个，并且同时

控制同一车轮组的第二车轮的电机，以将其转矩维持恒定或者增大小于所述第一车轮的转矩的该第二车轮的转矩，以结合所述致动器对该铰接装置施加所述力矩。

控制车轮组的第一和第二车轮的电机以加速第一车轮而不制动该车轮组的第二车轮能够在不制动车轮的情况下在铰接装置上产生转矩。因此，所要求保护的控制方法能够在当实施该方法时与申请US-4688818-A1中的控制方法同样有效地消减摇摆运动，同时更少地制动队列。由此，能够持续地实施所要求保护的控制方法，而不导致持续地减慢该队列。

本发明的实施方式还可以具有以下优点：

-在所要求保护的方法中，没有制动队列的车轮消除了锁止这些车轮中的一个或多个的风险。还限制了丧失车轮抓地力的风险。最后，该控制方法是简化的。

根据另一方面，本发明还涉及一种信息存储介质，其包括指令，所述指令用于在其被电子计算器执行时实施所要求保护的方法的步骤a)和b)。

根据另一方面，本发明还涉及如下的道路车辆队列。

所述道路车辆队列，包括：

-第一道路车辆，其位于道路车辆队列的头部，

-多个第二道路车辆，其两个两个地一个在另一个之后地挂接，所述多个第二道路车辆中的一个被挂接到所述第一道路车辆的后部，每个第二道路车辆包括允许该第二道路车辆的底盘的至少一部分相对于在其前面的道路车辆的底盘的至少一部分围绕与所述道路车辆队列的行驶平面垂直的转动轴转动地移动的铰接装置；

-所述第一道路车辆和所述多个第二道路车辆中的每个包括车轮组；

-对于所述道路车辆队列的每个铰接装置：

可控致动器，所述可控致动器在其两端之间机械地连接围绕该铰接装置的转动轴相对于彼此枢转的底盘部分，该致动器能够在该铰接装置上施加可调力矩；

传感器，其能够测量该铰接装置的角度围绕铰接角度设定值的振荡，以及

控制装置，其能够控制该铰接装置的致动器以在该铰接装置上施加力矩，所述力矩的幅值根据所测量的振荡变化而消减所测量的振荡；

-每个车轮组的每个车轮配备有可控电机，用于驱动该车轮转动以推进所述道路车辆，同一车轮组的所述电机中的每个都能够独立于该车轮组的其他电机而被控制；

-对于每个铰接装置，所述控制装置还能够施加所述力矩，与控制该铰接装置的致动器相结合地：

控制所述车轮组中的一个的第一车轮的电机以增大该第一车轮的转矩，其中所述车轮组属于借助于该铰接装置而相对于彼此枢转的所述底盘部分中的一个，并且同时

控制同一车轮组的第二车轮的电机，以将其转矩维持恒定或者增大小于所述第一车轮的转矩的该第二车轮的转矩，以结合所述致动器对该铰接装置施加所述力矩。

附图说明

阅读以下仅作为非限制性示例提供并参照附图做出的说明，将更好地理解本发明，在附图中：

-图1A是示出了道路车辆队列的侧视图；

-图1B是示出了图1A的队列的简化俯视图；

-图2是示出了图1A的队列的一个车辆的图；

-图3是图1A的队列的控制方法的流程图；

-图4示出了响应于该车辆的使用者的控制输入，图1A的队列的头部车辆的转向角随时间的演变；

-图5和图7分别示出了在应用图3的方法和不应用图3的方法的情况下，图1A的队列的一个跟随车辆的铰接角度响应于图4的转向而随时间的演变；

-图6是图1B的队列的控制装置所传递的用于限制图5中可见的铰接角度的振荡的控制信号的一个示例；

-图8示出了图1A和1B的队列的另一实施方式；

-图9示出了图3的方法的另一实施方式的流程图。

在这些图中，相同的附图标记用于指代相同的元件。

具体实施方式

在本说明书的下文中，不详细说明本领域技术人员熟知的特征和功能。

图1A和1B示意性地示出了道路车辆队列2的示例。该队列2包括：

-位于队列2头部的头部车辆4，和

-称为“跟随车辆”的多个车辆，其两个两个地一个在另一个之后地挂接在车辆4的后部。这些跟随车辆中的一个被直接挂接到车辆4的后部。

队列2和车辆4类似于在申请WO2014/135310中所述的队列和车辆。由此，在下文中，仅详细说明对于理解本发明所必需的技术细节。为了简化，队列2仅包括三个车辆：车辆4，和一个在另一个之后地挂接到车辆4的后部的两个跟随车辆，如将在下文中更加详细地说明的。这些跟随车辆的附图标记分别为6和8。车辆6和8在此与车辆4相同。因此，将仅详细地说明车辆4。

队列2能够沿着行驶平面9移动。平面9被限定为车辆4的车轮与该车辆在其上行进的道路之间的接触表面所经过的平面。平面9在此是水平的。

图2更加详细地示出了车辆4。车辆4在此包括：

-包括前底盘部分10和后底盘部分12的底盘；

-部分10与12之间的铰接装置14；

-分别固定到部分10与12上的前车轮组16和后车轮组18；

-铰接装置14的控制装置20。

在图2中，为了使该图更加清晰，将装置20和各种其他控制构件示出为偏置于车辆4的一侧。然而，实际上不是这样的，装置20像所有其他控制构件一样容置于车辆4的内部。

车轮组16包括左车轮30和右车轮32，其围绕横向轴34相对于彼此对齐。车轮30和32能够围绕该车轮的转动轴转动地移动。车轮30和32一般在其不转向时垂直于轴34对齐。其各自的转动轴在该情况下与该轴34对齐。轴34在此无自由度地固定到部分10。

在此，部分10包括用于使车轮30和32转向的装置(英文为“steering”)。为了简化图2，没有在其中示出该转向装置。该转向装置可由车辆4的驾驶员控制以改变车轮30和32的转向角

，以使车辆4转向。例如，该转向装置是在国际申请WO2014/135310参照图10所说描述的转向装置。

转向角

在此被限定为垂直于该车轮的滚动轴的竖直平面与包含部分10的纵向轴的竖直平面之间的锐角。

部分10的纵向轴被限定为相对于部分10无自由度固定的并当部分10和12彼此对齐且车轮30、32不转向时与车辆4的纵向轴对齐的轴。部分10的纵向轴在此时是平行于行驶平面9、垂直于轴34且经过该轴34的几何中心的轴。轴34的几何中心在此位于与车轮30、32各自的中心等距之处。这些车轮30、32每个的各自的转动轴都经过该车轮的中心。

每个车轮30、32都包括能够交替地作为发动机和作为发电机运作的可控电机。当该可控电机作为发动机运作时，其驱动该车轮转动以推进车辆4。车轮30和32的机器的附图标记分别是36和38。例如，机器36和38是集成到车轮30、32各自的轮毂内的车轮电机。这例如涉及诸如串励换向机器的直流电机。每个机器36、38在此都能够产生高于或等于2kW或7.5kW或15kW的功率。

机器36和38每个都能够在其作为发电机运作且车辆4移动时产生再生制动(也称作回收制动)力。由此，每个机器36、38都能够响应于控制信号将其所属的各自的车轮的转动动能的一部分转换成电能。这减慢了车轮的转动，并制动车辆4。

例如，在串励直流电机中，再生制动是通过改变在机器中产生的电压以使得所产生的电流及因此的功率传递方向改变方向来获得的。

机器36、38被连接到车辆4的彼此独立地控制这些机器的运作的控制电路37。例如，电路37包括能够独立控制机器36和38的激励电流的可控变阻器。电路37在此能够控制机器36、38以使得车轮30、32以不同的速度转动，尤其是以便施加再生制动。为了简化图2，没有示出机器到电路37的连接。

机器36、38每个在此都还被电连接到车辆4的能够提供电能以驱动该机器的电源电路39。该电路39例如包括诸如可充电蓄电池组的电能存储装置。特别地，该电路39在此能够收集并存储由机器36、38中任一个在车轮30和/或32的再生制动期间所生成的能量。

有利地，车轮组16还包括用于制动车轮30和32的可控机械制动器。当这些机械制动器被例如车辆4的使用者相应地控制时，这些机械制动器通过以热能的形式耗散该车轮的转动动能的一部分来在车轮上施加耗散制动。这些机械制动器例如是鼓式制动器或夹式制动器或盘式制动器。

车轮组18包括在横向轴44上对齐的左车轮40和右车轮42。除了车轮40和42在此不能够转向以外，车轮组18在此与车轮组16相同。车轮40和42的电机的附图标记分别是46和48。机器46和48也被连接到电路37和39。

铰接装置14允许部分10和12围绕垂直于平面9的转动轴19相对于彼此转动地移动。在此，轴19是竖直的。例如，铰接装置14包括机械地连接部分10和12并且将轴19作为转动轴的枢转连接件15。例如，铰接装置14是在国际申请WO2014/135310中所述的铰接装置。

铰接装置14还包括可控致动器50。致动器50使得部分10和12彼此机械地连接。该致动器50能够锁定铰接装置14并制动部分10和12围绕轴19相对于彼此的转动。特别地，致动器50能够响应于在此由装置20发出的控制信号施加围绕轴19的可调制动力矩。另一方面，致动器50不能够使得部分10和12相对于彼此移动。

例如，致动器50是具有可根据控制信号调节的可变阻尼系数的液压缸。该液压缸在此包括诸如油的流体的容器，其上滑动地安装有活塞。该活塞以已知的方式将容器分为两个部分。这两个部分通过管道彼此流体地连接，该管道上有诸如电磁阀的可变流率减小器。例如，该电磁阀包括以与止回阀相反的方向安装的两个比例泄压阀(英文为“proportional pressure relief valve”)。该减小器能够被控制以改变该流率，这改变缸的阻尼系数。该装置因此比涉及使用在专利US4688818中所述的液压泵的主动性装置简单得多。

由此，施加在活塞上的力可根据所选择的阻尼系数值选择性地以更大或更小的程度衰减。在此，致动器50允许衰减部分10和12的振荡运动。由此，对致动器50的使用消耗非常少的电能。在此，致动器50所消耗的能量仅用于调节摩擦系数。

在此，铰接装置14还包括能够测量部分10和12之间的铰接角度(记为θ)的角度传感器52。例如，该角度θ被限定为在平行于平面9的平面中测量的部分10和12的纵向轴之间的最小朝向角度。该角度θ的正取向方向在此由箭头53示出。在图2的示例中，角度θ因此是正值。

该传感器52在此被连接到装置20的数据收集界面。

借助于由传感器52提供的数据，装置20尤其能够测量角度θ围绕铰接角度设定值θ₀的振荡。作为响应，装置20控制致动器50以使其在铰接装置14上施加抵抗所测得的振荡的力矩，以消减这些振荡。

例如，装置20包括：

-信息存储介质60；

-可编程电子计算器62；

-数据交换界面64。

介质60包括用于执行图3的方法的指令。计算器62读取并执行存储在介质60上的指令。界面64能够交换和传输例如来自传感器52的数据。例如，计算器62是

公司的8086族的微处理器。

此外，为了施加制动力矩，装置20能够与控制致动器50一起地控制机器36、38、46和48中的至少一个，以提高车轮30、32、40和42中的一个或另一个的转动速度。例如，装置20被连接到电路37以传递用于机器36、38、46和48的控制信号。

有利地，装置20还被编程为，当其检测到车辆4处于队列2头部时，控制致动器50以使其将铰接装置14锁止在等于0°的角度θ上，并让车辆4的驾驶员自由地致动该车辆4的转向装置。部分10和12则纵向地彼此对齐，并不能够围绕轴19相对于彼此枢转。另一方面，如果装置20检测到其所属的车辆不处于队列头部时，则其控制致动器50以使得不锁止铰接装置14，让该铰接装置自由地运作以施加转动力矩。

在此，车辆4还包括前挂接装置70和后挂接装置72。每个挂接装置70、72都能够例如响应于队列2的使用者的控制信号交替地在挂接位置与非挂接位置之间移动。挂接装置70能够与例如与挂接装置72相同的、安装在另一车辆后部的后挂接装置配合使用。为此，挂接装置70和72具有彼此互补的形状。在此，挂接装置70和72分别以无横摆转动自由度地锚固到部分10和12。

“横摆转动”在此指仅围绕垂直于平面9的轴的转动运动。

例如，挂接装置70和72是在国际申请WO2014/135310所述的挂接装置。

在此，车辆4、6和8借助于由这些车辆承载的各自的挂接装置70和72而两个两个地挂接。例如，车辆6分别借助于车辆4的挂接装置72和车辆6的挂接装置70附接到车辆4的后部。车辆8被附接到车辆6的后部。

在下文中，为了提到车辆6的元件，使用与车辆4的对应元件相同、添加了后缀“b”的附图标记。例如，车辆6的铰接装置14的附图标记为14b。对于车辆8，使用同样的方式，用后缀“c”。

现在将参照图3的流程图并借助于图1和2来描述一种用于消减队列2的摇摆运动的方法的操作示例。为了简化，仅参照位于队列2尾端的车辆8来描述该方法。然而，以下参照该车辆8所述的全部内容都可容易地转用于车辆6的情况。

首先，在步骤100期间，通过借助于车辆4、6和8各自的挂接装置70和72附接车辆4、6和8而形成队列2。车辆4的装置20检测到该车辆处于队列2的头部，并控制将铰接装置14锁止在部分10和12的纵向轴对齐的位置上。装置20b和20c分别检测到车辆6和8不处于队列2的头部。铰接装置14b和14c则自由地枢转，允许转动运动。另一方面，装置20b和20c禁止车辆6和8的驾驶员致动这些车辆的转向装置。通常，车轮30b、32b、30c和32c的转向角被锁止在这些车轮每个的转动轴平行于轴34b或34c的位置上。

然后，在步骤102期间，队列2开始移动，并在平面9上例如直线地移动。在此，电路39对机器36、38、46和48供应电力以提供用于使车轮30、32、40和42围绕其各自的转动轴以预定速度在同一方向上转动的转矩。对于车辆6和8也是同样的。

在该移动期间，如果没有实施在此描述的方法，队列2可能会具有摇摆运动。“摇摆运动”指队列2的一个或多个车辆在沿着平行于平面9并大致垂直于队列2的移动方向的方向上随时间波动的运动。

例如，该摇摆运动会随由车辆4的使用者控制的车轮30和32转向之后被触发。摇摆运动也可能被侧向的风、超车的另一车辆或道路表面的弧度变化触发。

图4示意性地示出了车轮30和32的角度

随时间t的演变。在此，车轮30和32最初对齐，具有零度的转向角。然后，它们在同一方向上转向角度

，然后在第二时间段，在相反方向上转向角度

(其等于

)。最后，角度

回到其初始零值。作为响应，摇摆运动传播到车辆6和8上。队列2的车辆的前底盘部分和后底盘部分围绕其各自的铰接装置以振荡运动相对于彼此枢转。

图5示出了在没有施加任何轨迹更正时，车辆8的铰接装置14c的角度θ的数值响应于图4的车轮30和32的转向随时间t的演变。观察到对应于车轮30和32的转向角变化的峰值(箭头110)。然后，在自时刻t₀起的第二时间段，观察到角度θ的该数值在该转向终止之后还持续的振荡(区域112)。这些振荡在此是周期性的，具有正弦形式，其幅度随着时间线性地增大。在该情况中，摇摆是不受控的，可能会引起对队列2的失控。该

幅度增大可能会由于摇摆运动与车辆悬架的共振而增强。

在该移动期间，在步骤104中(图3)，传感器52c测量部分10c和12c围绕轴19c的该振荡。

然后，在步骤116中，测得的数据被装置20c自动地分析。该装置基于传感器52c的测量值和对于铰接装置14c的角度θ的数值的设定值θ₀，自动地计算必须施加到铰接装置14c以抵抗这些振荡的围绕轴19c的总横摆消减力矩M。在本说明书中，总力矩M的数值被限定为以下向上取向的向量积在竖直轴19c上的投影：

其中P是力的作用点，A_i是点P在轴19c上的正交投影，F是所施加的力。

例如，设定值θ₀被选择为等于角度θ在预定期间取平均的平均值。在所考虑的示例中，该平均值为零。设定值θ₀因此等于零。

更准确地说，在步骤116中，装置20c一方面自动地向致动器50c、另一方面向电路37c传递控制信号，以减弱甚至消除振荡。传递到致动器50c和电路37c的这些控制信号取决于角度θ的测量值与设定值θ₀之间的差值。

例如，装置20c包括PID类型的比例修正器，其接收角度θ的测量值和设定值θ₀作为输入，然后提供待施加到铰接装置14c以减弱振荡的估计的总力矩M作为输出。一般性地，控制信号的数值由此随着测得的角度θ与设定值θ₀的差值的增大而增大。在该示例中，步骤104和116随着振荡被测量而实时地重复。

图6示出了由装置20c计算的总力矩M的数值的一个示例。力矩M在此是周期性信号，其如同图5的角度θ的数值的演变一样，其幅度的绝对值线性地增大。

然后，装置20c自动地将总力矩M分为以下：

-必须由致动器50c施加到铰接装置14c的力矩MA；以及

-必须借助于车辆8的电机施加到铰接装置14c的力矩MR。

力矩MA和MR的和等于总力矩M。力矩MA通常等于X*M，力矩MR通常等于(1-X)*M，其中X是0到1之间的实数，M是总力矩M的计算值。符号*表示乘法数学运算。取决于振荡的阶段，总力矩在致动器50c与车辆8的电机之间的分配系数X是不同的。例如，当角度θ与设定值θ₀之间的差值的绝对值|θ–θ₀|增大时，X通常并一般系统地在0.2到1(含0.2和1)之间或0.2到0.9(含0.2和0.9)之间，优选地0.5到0.7(含0.5和0.7)之间。在此，X被选择为等于0.5。如果差值|θ–θ₀|减小，则X等于零。在该分配之后，向电路37c发送控制信号以控制车辆8的电机以便在铰接装置14c上施加力矩MR。并行地，也向致动器50c发送控制信号以在铰接装置14c上施加力矩MA。

响应于这些控制信号，在操作118期间，致动器50c施加制动力矩MA。在该实施方式中，只要差值|θ–θ₀|增大，所施加的力矩MA就是非零的。相反地，当差值|θ–θ₀|减小时，致动器50c施加幅值通常是当差值|θ–θ₀|增大时所施加的制动力矩MA的幅值的二分之一或十分之一的制动力矩MA。优选地，当差值|θ–θ₀|减小时，制动力矩的幅值为零或几乎为零。在此，为此，装置20c控制可以调节缸的摩擦系数的电磁阀。当差值|θ–θ₀|增大时，缸的摩擦系数被调节到高的数值以阻碍该增大。相反地，当差值|θ–θ₀|减小时，缸的摩擦系数被调节到减小到十分之一或五十分之一的数值。由此，由致动器50c施加的力矩MA的幅值具有拟周期的形式，其周期取决于振荡112的周期。

与由致动器50c施加制动力矩一同地，在操作119期间，电路37c响应于用于其的控制信号，控制车辆8的电机以在铰接装置14c上施加力矩MR。该力矩MR与角度θ同符号和相位。为此，在该实施方式中，电路37c仅控制机器46c和48c。而且，在该实施方式中，对电机的控制仅在于调节其转矩以增大车轮的转动速度或维持该速度恒定。更准确地说，电路37c控制机器46c和48c中的至少一个以产生车轮40c和42c的转动速度之间的差值。车轮40c和42c的转动速度之间的该差值在铰接装置14c上施加力矩MR。

例如，在如图2所示的角度θ的情况下，电路37c响应于所接收到的控制信号控制机器46c以使其维持车轮40c的转动力矩恒定，该车轮位于转弯的内侧。车轮40c的转动速度由此被维持为大致恒定。与之并行地，机器48c被电路37c控制以增大其提供给车轮42c的转矩，该车轮位于转弯的外侧。由此，车轮42c加速，其转动速度增大。

并行地，在此，电路37c控制机器36c和38c的转矩以维持车轮30和32的转动速度恒定。这方便控制向铰接装置14c施加力矩MR。

重复操作118和119，并适当地利用不同的待施加力矩值，直至角度θ的振荡消失。如果角度θ的数值与设定值θ₀之间的差值的绝对值小于或等于0.1*θ₀或0.05*θ₀，则振荡被称为消失。

与步骤104和116并行地，致动器50b和车辆6的机器46b和48b以相似的方式被控制以消减铰接装置14b的角度的振荡。

致动器50c和机器46c、48c的共同作用由此导致在每个给定时刻将抵抗角度θ的振荡的总力矩M施加到铰接装置14c。通过消除车辆6和8的每个的振荡，从而消除了队列2的摇摆运动。

除操作118之外，操作119能够在振荡的所有阶段而不仅在角度差值|θ–θ₀|增大的期间施加横摆消减力矩。这因此能够更快速地消减这些振荡。此外，对致动器50c和电机46c、48c的同时使用能够降低丧失控制的风险，这是因为在两个车轮丧失抓地力的最严重的情况下，铰接装置还能够被致动器50c控制。而且，该控制方法消除或极大地减小了对队列的制动，因此在导致队列停止或可感知队列减速之前，能够在非常长的期间连续地应用该控制方法。这还减小了制动器的磨损。

在每个车轮的转动速度的加速被调节以消除该同一车轮在操作119的前一次重复期间没有加速度的特定情况下，在连续应用所述控制方法的同时，队列的速度能够被维持恒定。

最后，通过使用仅能够制动部分10c和12c围绕轴19c的转动运动的缸，限制了车辆的能量消耗。实际上，为此，只需简单地控制该缸的摩擦系数。这消耗比必须借助于该缸使得部分10c和12c相对于彼此移动少得多的能量。

图7示出了当应用图3的方法时，车辆8的铰接装置14c的角度θ的数值响应于图4所示的车轮30和32的转向而随时间的演变。如前所述，首先观察到角度θ的数值的峰值120，其与峰值110(图4)相同。然后，在第二时间段，观察到快速减弱的振荡(区域122)。角度θ的数值最后趋向于对应于设定值θ₀的恒定数值(区域114)。

图8示出了能够代替队列2的队列200。在该队列200中，与队列2相比，车辆不是铰接的，但是每个挂接装置都包括铰接装置。由此，车辆4被不包括铰接装置14的车辆204代替。类似地，车辆6和8被例如与车辆204相同的车辆206和208代替。同一车辆的部分10和12不是彼此铰接的，因而不能够在队列的正常运作中相对于彼此转动地移动。在该实施方式中，挂接装置70和72被挂接装置210和212代替，当挂接装置210和212彼此挂接时，允许围绕垂直于队列的行驶平面的轴的横摆转动。这些挂接装置210和212则形成起到与铰接装置14相同作用的铰接装置214。该铰接装置214例如与铰接装置14相同。以上参照该铰接装置14和部分10和12相对于彼此的转动运动所述的所有内容均适用于该铰接装置214和通过这些挂接装置210和212彼此直接连接的底盘部分的转动。特别地，致动器50则使得彼此挂接的车辆的底盘彼此直接连接。装置20则能够被布置在借助于这些挂接装置彼此附接的车辆中的一个或另一个上。控制致动器50和容置于车轮中的电机以防止队列摇摆的方法则与图3的方法相同。

图9是能够替代图3的方法的一种方法的流程图。在该方法中，步骤104被步骤304替代，在该步骤304中以不同的方式确定设定值θ₀。该设定值θ₀在此是基于对车辆4所遵循的运动轨迹的计算来确定的。

确定该轨迹的一种方式例如是测量在车辆4的移动期间表征该车辆4的转向半径的量。该表征量例如是角度

。基于该数值，队列2的每个跟随车辆6和8的设定值θ₀借助于以下公式：θ₀＝θ_ar–θ_av来逐步地确定，其中：

-θ_ar是部分12的纵向轴与空间的固定坐标系R的轴之间的角度，

-θ_av是部分10的纵向轴与坐标系R的该同一轴之间的角度。

对于位于队列头部的车辆4，车辆4的铰接装置14是锁止的。在这些条件下，作为前部车轮组16的中心的坐标X、Y的函数，后部车轮组18的中心、即轴44的中部的坐标X_s、Y_s由以下公式给出：

X<sub>s</sub>＝X-Lcos(θ<sub>ar</sub>)

Y<sub>s</sub>＝Y-Lsin(θ<sub>ar</sub>)

其中：

-L是车辆4的轴距，其被限定为沿着车辆的纵向轴测量的轴34与44之间的距离。

通过例如借助于装置20b对以下微分方程组求解来确定车辆4的角度θ_ar的数值：

其中，V是车辆4的速度。

对于跟随车辆6和8，作为前部车轮组16的中心的坐标X、Y的函数的后部车轮组18的中心的坐标X_s、Y_s由以下等式给出：

X<sub>s</sub>＝X-l<sub>1</sub>cos(θ<sub>av</sub>)-l<sub>2</sub>cos(θ<sub>ar</sub>)

Y<sub>s</sub>＝Y-l<sub>1</sub>sin(θ<sub>av</sub>)-l<sub>2</sub>sin(θ<sub>ar</sub>)

其中：

-l₁是轴19与前部车轮组16的中心之间的距离，以及

-l₂是轴19与后部车轮组18的中心之间的距离，使得l₁+l₂＝L。

对于跟随车辆，前部车轮组的中心的坐标X、Y等于该跟随车辆所挂接到的后部车轮组的中心的坐标Xs、Ys。而且，由于挂接装置70和72在此不允许任何横摆转动自由度，跟随车辆的角度θ_av等于后部挂接该跟随车辆的车辆的角度θ_ar。

通过例如借助于装置20b对以下微分方程组求解来确定跟随车辆的角度θ_ar的数值：

其中，V是车辆4的速度。

由此，从头部车辆4开始向着尾部车辆8，装置20能够逐步地计算每个跟随车辆的角度θ_av和θ_ar。然后，借助于以下等式计算每个跟随车辆的设定值θ₀：

θ₀＝θ_ar-θ_av

众多其他实施方式是可行的。例如，队列2是不同的。队列2可包括不同数量的车辆。车辆4、6和8可以彼此不同。

铰接装置14可以不同于所述的。作为变型，对于车辆4，省略了对铰接装置14的锁止。在这种情况下，像针对跟随车辆所述的那样计算车辆4的设定值θ₀。

可以以不同的方式实现装置20。作为变型，待施加的总力矩M仅通过装置20、20b和20c中的一个来计算。该装置则向这些其他装置传输待施加到相应的铰接装置上的力矩的数值。为此，装置20、20b和20c可以通过数据交换链路连接到一起。

车轮30和32的转向装置可以是不同的。这可以是阿克曼类型的转向装置(英文为“Ackermann steering”)。

机器36、38、46和48可以是不同的。例如，作为变型，使用异步电机或永磁电机。作为变型，车轮组16和18中仅一个包括用于驱动该车轮组的车轮转动的电机。由此，作为变型，可以仅存在机器46和48，或仅存在机器36和38。

车轮组16和18具有的车轮的数量可以不同。例如，车轮组16包括两两成对的两个左车轮和两个右车轮。

直接安装在底盘的同一前部分或后部分上的车轮组的数量也可以大于一个。例如，在底盘的同一部分上可具有串联安装的两个车轮组。在这种情况下，前述方法仅应用于这些车轮组中的一个，或同时应用于安装在底盘同一部分上的多个车轮组。

计算待施加的总力矩M的方式可以是不同的。例如，作为对于该计算的输入参数，装置20可以考虑诸如道路表面上的抓地力等环境条件或诸如车辆的数量或这些车辆的质量等队列2的动态特性。装置20也可考虑固定在每个车辆上的惯性传感器、轨迹确定装置、测量车辆的横向加速度的加速度计或用于感测铰接装置的横摆角速度的传感器的测量值。步骤104则因此被调整。

为了测量振荡，不需要直接测量角度θ的振荡。实际上，只需测量表征这些振荡的物理量。例如，传感器52被间接测量这些振荡的一个或多个传感器代替。例如，传感器52可被测量所涉及的底盘部分的横摆角速度或角度θ关于时间的导数的传感器代替。角度设定值θ₀则被所涉及的底盘部分的横摆角速度设定值或角度θ关于时间的导数的设定值代替。

可以以不同的方式测量角度θ围绕车辆的铰接装置的振荡运动。例如，单独地或结合传感器52的角度测量值，基于车辆的车轮的转动速度或车辆的侧向加速度来测量该振荡运动。例如，该计算如在专利US6523911B1中参照该专利的图9所述的那样实现。装置20和传感器52则因此被调整。

当差值的绝对值|θ–θ₀|增大时，用于自动地在力矩MA和MR之间分配总力矩M的数X不一定是独立于时间和角度θ和θ₀的数值的常数。例如，作为变型，数X的数值可当差值|θ–θ₀|增大时随差值变化，或随自差值|θ–θ₀|开始增大的时刻起计时的时长δt变化。数X的数值也可根据车辆队列的其他参数或特征变化。

施加力矩MR的方式也可以是不同的。例如，在操作119期间，电路37c控制机器46c和48c的转矩以同时加速车轮40c和42c的转动速度。然而，这些车轮中一个的加速度高于这些车轮中另一个的加速度。由此，可在加速队列的同时实施所述控制方法。

在另一实施方式中，单元37c仅控制机器36c和38c而不是机器46c和48c来施加力矩MR。最后，控制单元37c也可同时控制机器36c、38c、46c和48c来施加该力矩MR。

在另一变型中，在操作119期间，跟随车辆的机器36与在其之前的车辆的机器46同时地被控制。类似地，跟随车辆的机器38可与在其之前的车辆的机器48同时地被控制。

也可以以相对于角度θ有相位差地控制由车轮产生的力矩MR。由此，力矩MR可以相对于角度θ相位提前0至90°。也可以以相对于角度θ有0至45°相位延迟地控制由车轮产生的力矩MR的施加。

也可以当差值|θ–θ₀|减小时并正好在该差值的数值变为零之前开始施加由致动器50c施加的制动力矩MA。

对于队列2的所有车辆，计算和/或施加力矩M的方式不一定是相同的。

致动器50可以是不同的。特别地，作为变型，致动器50能够响应于由装置20发出的控制信号提供用于使得部分10和12围绕轴19相对于彼此转动地移动以达到给定角度数值θ的功。例如，致动器50包括可控液压缸，其相对的端部被分别无自由度地锚固到部分10和12。在另一变型中，致动器50不是液压缸，而是磁流变缓冲器。

角度θ的数值的振荡可具有与所述不同的形式。例如，振荡不是周期性的。它们的幅度不需要被调制。该幅度可以不需要连续增大。

挂接装置70和72不一定是可控的。它们也可以是不同的。

作为变型，在步骤104或步骤304期间以不同的方式确定设定值θ₀。替代地，在步骤304期间，借助于地理定位装置、例如GPS系统(英文为“Global Positioning System”)获得轨迹。

机械制动器可被省略。

在另一变型中，在如图2所示的角度θ的情况下，电路37c响应于所接收到的控制信号控制机器46c以使其停止向位于转弯内侧的车轮40c提供转动转矩，而是在车轮40c上施加再生制动。机器46c则起到发电机的作用，将车轮40c的转动动能的至少一部分转化成电能，该电能被收集并储存在电路39c中。这减小了车轮40c的转动速度。有利地，与之并行地，机器48c被电路37c控制以加快位于转弯外侧的车轮42c的转动速度。更加有利地，为了实现该加速，电路39c向机器48c供给由机器46c在再生制动期间产生的能量。在操作119随后的重复期间，之前作为发电机运作的机器可作为发动机运作，反之亦然。此外，通过同时利用一个车轮上的再生制动和另一车轮上的加速，提高了车辆8的路面抓地力。实际上，由车轮施加的用于获得相同的横摆消减力矩的制动力则更小，相对于仅在车轮中的一个上施加制动的情况，这降低了丧失抓地力的风险。在另一实施方式中，在操作119期间省略了车轮42c的加速。在不使用机器46c所产生的能量的情况下，也可以实现车轮42c的加速。根据另一变型，可通过立即消耗机器46c所产生的能量而不将其储存在电路39中来实现车轮42c的加速。有利地，当达到电机中的一个通过再生制动所能施加的最大制动转矩时，则由借助于机械制动器实现的耗散制动来补充再生制动。例如在紧急情况下，当角度θ的数值与设定值θ₀差值过大，必须快速修正而致动器50c不能够实现该修正时，该耗散制动能够变为必要的。

实现机器的再生制动的方式可以是不同的。一般性地，本领域技术人员知道该方式取决于所使用的电机和电路37的性质。

Claims (15)

1.一种用于控制道路车辆队列(2)的方法，所述道路车辆队列(2)包括：

-第一道路车辆(4)，其位于所述道路车辆队列的头部并且装备有车轮组，

-多个第二道路车辆(6、8)，其两个两个地一个在另一个之后地挂接，所述多个第二道路车辆中的一个被挂接到所述第一道路车辆的后部，每个第二道路车辆包括：

-车轮组；

-铰接装置，所述铰接装置允许该第二道路车辆的底盘的至少一部分相对于在其前面的道路车辆的底盘的至少一部分围绕与所述道路车辆队列的行驶平面垂直的转动轴转动地移动；

-对于每个铰接装置，设置有将围绕该铰接装置的转动轴相对于彼此枢转的底盘部分机械地连接的可控致动器，该致动器能够在该铰接装置上施加可调力矩；

-所述方法包括：对于每个铰接装置：

a)测量(104)铰接角度θ围绕铰接角度设定值θ₀的振荡；

b)对该铰接装置施加(116)力矩，所述力矩的幅值根据所测量的振荡变化以消减所测量的振荡，通过控制所述铰接装置的致动器对所述铰接装置施加所述力矩，

其特征在于：

-该方法还包括为每个道路车辆的车轮组的每个车轮提供(100)可控电机以驱动该车轮转动从而推进所述道路车辆，同一车轮组的所述电机中的每个都能够独立于该车轮组的其他电机而被控制；

-并且在步骤b)期间，对于每个铰接装置，施加(116)力矩包括与控制该铰接装置的致动器相结合地：

控制所述车轮组中的一个的第一车轮的电机以增大该第一车轮的转矩，其中所述车轮组属于借助于该铰接装置而相对于彼此枢转的所述底盘部分中的一个，并且同时

控制同一车轮组的第二车轮的电机，以将其转矩维持恒定或者增大小于所述第一车轮的转矩的该第二车轮的转矩，以结合所述致动器对该铰接装置施加所述力矩。

2.如权利要求1所述的方法，其中在步骤b)期间：

-控制所述第一车轮的电机以使得其转动速度比所述第二车轮的转动速度更快地增大，并且同时

-控制所述第二车轮的电机以维持其转动速度的加速度为零。

3.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤b)期间：所述道路车辆队列的电机均没有被控制以作为发电机运行。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括：

-将用于消减所述所测量的振荡的力矩自动分为以下两者：

等于X*M的力矩MA，其应由所述致动器施加到所述铰接装置，以及

等于(1-X)*M的力矩MR，其应借助于所述电机施加到所述铰接装置，其中，M为待施加到所述铰接装置以消减所述振荡的总力矩，并且

当差值的绝对值|θ–θ₀|增大时，X为0.2到1之间的实数且含0.2和1，

当差值|θ–θ₀|减小时，X等于零，其中θ是铰接角度，θ₀是铰接角度

设定值，然后

-通过控制所述致动器对所述铰接装置施加(116)所述力矩MA，并且相结合地通过控制所述电机对所述铰接装置施加所述力矩MR。

5.如权利要求4所述的方法，其中，当所述差值的绝对值|θ–θ₀|增大时，所述实数X系统地在0.2到0.9之间且含0.2和0.9。

6.如权利要求1所述的方法，其中：

-该方法还包括自动获取(304)所述道路车辆队列的所述第一道路车辆所遵循的轨迹，以及

-在步骤b)期间，根据所获取的轨迹计算每个铰接装置的角度设定值。

7.如权利要求6所述的方法，其中，通过测量表示所述第一道路车辆的转向半径的量来获取(304)所述轨迹。

8.如权利要求1所述的方法，其中，步骤a)包括针对该铰接装置计算(104)所述角度设定值，并且然后步骤b)包括使该铰接装置的致动器受制于(116)所计算的角度设定值。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述致动器(50)是具有可控阻尼系数的缸，其能够制动彼此机械连接的底盘部分的转动，而不能够使这些相同的底盘部分相对于彼此转动地移动。

10.一种信息存储介质(60)，其特征在于，其包括当由电子计算机执行时用于实施权利要求1到9中任一项所述的步骤a)和b)的指令。

11.一种道路车辆队列(2)，包括：

-第一道路车辆(4)，其位于道路车辆队列的头部，

-多个第二道路车辆(6、8)，其两个两个地一个在另一个之后地挂接，所述多个第二道路车辆中的一个被挂接到所述第一道路车辆的后部，每个第二道路车辆包括允许该第二道路车辆的底盘的至少一部分相对于在其前面的道路车辆的底盘的至少一部分围绕与所述道路车辆队列的行驶平面(9)垂直的转动轴(19)转动地移动的铰接装置(14)；

-所述第一道路车辆和所述多个第二道路车辆中的每个包括车轮组(16、18)；

-对于所述道路车辆队列的每个铰接装置：

可控致动器(50)，所述可控致动器在其两端之间机械地连接围绕该铰接装置的转动轴相对于彼此枢转的底盘部分，该致动器能够在该铰接装置上施加可调力矩；

传感器(52)，其能够测量该铰接装置的角度围绕铰接角度设定值的振荡，以及

控制装置(20)，其能够控制该铰接装置的致动器以在该铰接装置上施加力矩，所述力矩的幅值根据所测量的振荡变化而消减所测量的振荡；

其特征在于：

-每个车轮组的每个车轮(30、32)配备有可控电机(36、38)，用于驱动该车轮转动以推进所述道路车辆，同一车轮组的所述电机中的每个都能够独立于该车轮组的其他电机而被控制；

-对于每个铰接装置，所述控制装置还能够施加所述力矩，与控制该铰接装置的致动器相结合地：

控制所述车轮组中的一个的第一车轮的电机(36)以增大该第一车轮的转矩，其中所述车轮组属于借助于该铰接装置而相对于彼此枢转的所述底盘部分中的一个，并且同时

控制同一车轮组的第二车轮的电机，以将其转矩维持恒定或者增大小于所述第一车轮的转矩的该第二车轮的转矩，以结合所述致动器对该铰接装置施加所述力矩。

12.如权利要求11所述的道路车辆队列，其中：

-所述第一道路车辆和所述多个第二道路车辆是相同的，并且这些道路车辆中的每一个都包括：

前底盘部分(10)和后底盘部分(12)，其中每个都包括所述道路车辆的车轮组；

所述铰接装置(14)，该铰接装置由此能够使该道路车辆的前部分和后部分围绕该道路车辆的转动轴相对于彼此枢转；

转向装置，用于使所述前部分的车轮组转向；

-所述控制装置被编程为：

当其检测到其位于所述第一道路车辆中时，控制该第一道路车辆的铰接装置的致动器以将所述第一道路车辆的铰接装置锁止在这样的位置中，在该位置中，该道路车辆的底盘的前部分和后部分是对齐的，同时使得所述第一道路车辆的驾驶员自由地致动所述第一道路车辆的转向装置，以及

当其检测到其位于所述多个第二道路车辆中的一个时，控制所述铰接装置的致动器以消减所测量的振荡并且禁止该第二道路车辆的

驾驶员致动所述转向装置。

13.如权利要求11所述的道路车辆队列，其中，所述控制装置被编程为：

-将用于消减所述所测量的振荡的力矩自动分为以下两者：

等于X*M的力矩MA，其应由所述致动器施加到所述铰接装置，以及

等于(1-X)*M的力矩MR，其应借助于所述电机施加到所述铰接装置，其中，M为待施加到所述铰接装置以消减所述振荡的总力矩，并且

当差值的绝对值|θ–θ₀|增大时，X为0.2到1之间的实数且含0.2和1，

当差值|θ–θ₀|减小时，X等于零，其中θ是铰接角度，θ₀是铰接角度

设定值，然后

-通过控制所述致动器对所述铰接装置施加所述力矩MA，并且同时通过控制所述电机对所述铰接装置施加力矩MR。

14.如权利要求13所述的道路车辆队列，其中，所述控制装置被编程为当差值的绝对值|θ–θ₀|增大时，所述实数X系统性地在0.2到0.9之间且含0.2和0.9。

15.如权利要求11所述的道路车辆队列，其中，所述致动器(50)是具有可控阻尼系数的缸，其能够制动彼此机械连接的底盘部分的转动，而不能够使这些相同的底盘部分相对彼此转动地移动。

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