CN114228756B - 一种自动行驶有轨车辆的控制方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动行驶有轨车辆的控制方法及其控制系统，包括以下步骤：控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态；通过位置检测模块获取当前有轨车辆的实时速度；通过前车距离检测模块获取前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的实时距离；根据所述实时速度和所述实时距离实时调节速度纠偏值，控制所述有轨车辆的速度。本发明提供控制方法及控制系统能够控制所述有轨车辆的单车状态和多车串联状态的切换，能够合理调整所述有轨车辆的数量，避免资源浪费；同时实时调节速度纠偏值，实现高精度车辆跟随。

Description

一种自动行驶有轨车辆的控制方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种自动行驶有轨车辆的控制方法及其控制系统。

背景技术

现有的景区的游览车辆常采用多辆游览车串联的模式进行载客观光，其中，当游客数量或货载量较少时，采用多车串联的方式，容易造成位置空置而导致资源浪费；当需要满足一定人数才发车时则容易导致游客等待时间过长。而采用单辆有轨小车进行载客观光时，当客流量较大时则较难满足游客的需求。

因此，有必要提供一种自动行驶有轨车辆的控制方法及其控制系统用于解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，现有的景区的游览车辆常采用多辆游览车串联的模式进行载客观光，容易出现位置空置而导致资源浪费或游客等待时间过长的现象，而游览车辆采用单辆有轨小车则在客流量较大时难以满足游客的需求，因此，有必要提供一种自动行驶有轨车辆的控制方法及其控制系统用于解决上述问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种自动行驶有轨车辆的控制方法，其包括以下步骤：

控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态；

通过位置检测模块获取当前有轨车辆的实时速度；

通过前车距离检测模块获取前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的实时距离；

根据所述实时速度和所述实时距离实时调节速度纠偏值，控制所述有轨车辆的速度。

在一种实现方式中，所述控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态中，具体包括：

通过设置模式切换钥匙旋钮控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态。

在一种实现方式中，所述位置检测模块包括GPS、UWB、编码器和条码阅读器中的任意一种。

在一种实现方式中，所述前车距离检测模块包括激光测距传感器、雷达测距传感器、拉线式编码器或电子尺中的任意一种。

在一种实现方式中，所述根据所述实时速度和所述实时距离实时调节速度纠偏值，具体包括：

在弯道和直道等不同位置，通过对前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的位置差值及测距传感器的反馈值做动态比例分配，在前方有轨车辆速度的基础上，实时调节当前有轨车辆的速度纠偏值，实现高精度跟随。

在一种实现方式中，所述自动行驶有轨车辆的控制方法还包括：

当所述自动行驶有轨车辆存在打滑现象则进行速度补偿。

在一种实现方式中，当所述自动行驶有轨车辆存在打滑现象则进行速度补偿，具体包括：

通过速度检测模块或位置检测模块获取所述当前有轨车辆的车身速度；

通过所述编码器获取所述当前有轨车辆的行走电机的速度；

比较所述车身速度和所述行走电机的速度，判断所述有轨车辆是否存在轮胎打滑现象，若存在打滑现象则补偿所述行走电机的速度。

第二方面，本发明提供一种自动行驶有轨车辆的控制系统，其包括控制中心，分别与所述控制中心连接的：

模式切换单元，用于控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态；

位置检测模块，用于获取当前有轨车辆的实时速度；

前车距离检测模块，用于获取前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的实时距离；

速度纠偏模块，用于所述实时速度和所述实时距离实时调节速度纠偏值，控制所述有轨车辆的速度。

在一种实现方式中，所述控制系统还包括：

安全触边检测模块，用于检测所述有轨车辆串联失效发生撞车时的信号，并将所述信号反馈至控制系统；

通讯模块，用于车辆与车辆之间、车辆与车辆总控系统的数据交互；

供电单元，用于为所述控制系统供电；

黑匣子，用于记录所述有轨车辆的运行数据；以及

UPS电源，用于为所述控制系统和所述黑匣子提供冗余电源。

第三方面，本发明还提供一种自动行驶有轨车辆，其包括前述的自动行驶有轨车辆的控制系统。

有益效果：本发明通过控制所述有轨车辆的单车状态和多车串联状态的切换，使得作业员能够根据客运量或货物载量的大小合理调整所述有轨车辆的数量，避免资源浪费；同时在多车串联状态时通过所述位置检测模块获取有轨车辆的实时速度，通过所述前车距离检测模块能够获取前车与当前有轨车辆的距离，结合相邻两车的距离和速度进行实时调节速度纠偏值，实现高精度车辆跟随。

本发明的更多实施例还能够实现其他未一一列出的有利技术效果，这些其他的技术效果在下文中可能有部分描述，并且对于本领域的技术人员而言在阅读了本发明后是可以预期和理解的。本发明内容部分旨在以简化的形式引入将在“具体实施方式”中如下文进一步描述的构思和选择，以帮助阅读者更易于理解本发明。本发明内容并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。所有的上述特征都将被理解为只是示例性的，并且可以从本发明公开中收集关于结构和方法的更多的特征和目的。对本发明的特征、细节、实用性以及优点的更全面地展示，将在以下对本发明的各种实施例的书面描述中提供，在附图中图示，并且在所附权利要求中限定。因此，如果不进一步阅读整个说明书以及权利要求书及附图，则无法理解对本发明内容的诸多限制性解释。

附图说明

图1是本发明提供的自动行驶有轨车辆的控制方法的第一实施例的具体步骤流程图；

图2是本发明提供的自动行驶有轨车辆的控制方法的第二实施例的具体步骤流程图；

图3是图2所示的步骤S25的具体步骤流程图；

图4是本发明提供的自动行驶有轨车辆的控制系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图，并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例和实施例中的特征可以相互结合。

本文中所使用的术语仅仅是出于描述特定示例性实施方式的目的，而不是意在限制本发明。如本文中所使用，除非上下文中另有明确指示，否则单数形式意在包括复数形式。还应理解，用语“包括”和/或“包括有”当被使用在说明书中时，是指所记载的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，而不是排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或附加。

现在将详细参照本发明的优选实施方式，其中这些优选实施方式的示例在附图中示出。尽可能地，贯穿附图将使用同一附图标记来指代相同的或相似的部分。在本发明的下列描述中，如果对并入本文的已知功能和配置的详细描述会模糊本发明的主题，则将省略对并入本文的已知功能和配置的详细描述。本领域的技术人员将理解的是，为了便于描述，附图中所示的任何特征可以被放大、缩小或简化，并且附图和附图的元件并不总是按比例示出。

第一实施例

请具体参阅图1，图1是本发明提供的自动行驶有轨车辆的控制方法的第一实施例的具体步骤流程图。本发明提供一种自动行驶有轨车辆的控制方法，其具体包括以下步骤：

步骤S11、控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态；

步骤S12、通过位置检测模块获取当前有轨车辆的实时速度；

步骤S13、通过前车距离检测模块获取前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的实时距离；

步骤S14、根据所述实时速度和所述实时距离实时调节速度纠偏值，控制所述有轨车辆的速度。

具体的，在步骤S11中，通过设置模式切换钥匙旋钮控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态。在本实施例中，通过作业员操作模式切换钥匙旋钮进行单车和多车串联状态之间的切换，也就是说，作业员能够根据客运量或货物载量的大小合理调整所述有轨车辆的数量，且通过所述模式切换钥匙旋钮调整方便。

在步骤S12中，在一些实施例中，所述位置检测模块包括GPS、UWB、编码器和条码阅读器中的任意一种。其中，所述GPS(Global Positioning System，全球定位系统)是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，能够在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息；UWB技术是一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术，能够实现将定位与通信合一，可在室内和地下进行精确定位。所述位置检测模块用于获取所述有轨车辆在轨道上的具体位置，既可为跟随提供数据，亦可获取所述有轨车辆在轨道内的实时位置，为所述有轨车辆提供绝对位置及绝对速度反馈。

在步骤S13中，所述前车距离检测模块包括激光测距传感器、雷达测距传感器、拉线式编码器或电子尺中的任意一种。其中，所述激光测距传感器通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离；所述雷达测距传感器采用脉冲微波技术，在脉冲发射暂停期间，天线系统将作为接收器，接收反射波，同时进行回波图像数据处理，给出指示和电信号；所述拉线式编码器能够检测出直线位移，继而得到所述前车距离；所述电子尺能够把一个机械位移转换成电气信号，并且该信号能够与机械运动成正比。在本实施例中，所述前车距离检测模块得到前车与当前有轨车辆的实时距离，并通过控制当前有轨车辆与前车的距离，进而实现安全跟随。

在步骤S14中，具体的，在弯道和直道等不同位置，通过对前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的位置差值及测距传感器的反馈值做动态比例分配，在前方有轨车辆速度的基础上，实时调节当前有轨车辆的速度纠偏值，实现高精度跟随。优选的，可以采用PID算法进行上述操作。其中，PID是Proportional(比例)、Integral(积分)、Differential(微分)的缩写，所述PID算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法，是连续系统中技术最为成熟、应用最为广泛的一种控制算法，能够有效纠正被控制对象的偏差，从而使其达到一个较为稳定的状态。

第二实施例

请具体参阅图2，在本实施例中，所述自动行驶有轨车辆的控制方法，其具体包括以下步骤：

步骤S21、控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态；

步骤S22、通过位置检测模块获取当前有轨车辆的实时速度；

步骤S23、通过前车距离检测模块获取前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的实时距离；

步骤S24、根据所述实时速度和所述实时距离实时调节速度纠偏值，控制所述有轨车辆的速度；

步骤S25、当所述自动行驶有轨车辆存在打滑现象则进行速度补偿。

与第一实施例相比，本申请提供的控制方法还包括步骤S25，具体的，步骤S25中包括：

步骤S251、通过位置检测模块获取所述当前有轨车辆的车身速度；

步骤S252、通过所述编码器获取所述当前有轨车辆的行走电机的速度；

步骤S253、比较所述车身速度和所述行走电机的速度，判断所述有轨车辆是否存在轮胎打滑现象，若存在打滑现象则补偿所述行走电机的速度。

在本实施例中，还可以通过比较所述车身速度和所述行走电机的速度判断是否存在轮胎打滑，进一步对所述有轨车辆的速度进行控制。

本发明通过控制所述有轨车辆的单车状态和多车串联状态的切换，使得作业员能够根据客运量或货物载量的大小合理调整所述有轨车辆的数量，避免资源浪费；同时在多车串联状态时通过所述位置检测模块获取有轨车辆的实时速度，通过所述前车距离检测模块能够获取前车与当前有轨车辆的距离，结合相邻两车的距离和速度进行实时调节速度纠偏值，实现高精度车辆跟随。

第三实施例

请具体参阅图4，本发明提供一种自动行驶有轨车辆的控制系统100，其包括控制中心10，分别与所述控制中心10连接的模式切换单元20、位置检测模块30、前车距离检测模块40、速度纠偏模块50、安全触边检测模块60、通讯模块70、供电单元80、黑匣子90和UPS电源91。具体的，在本实施例中，所述模式切换单元20用于控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态，所述位置检测模块30用于获取当前有轨车辆的实时速度，所述前车距离检测模块40用于获取前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的实时距离，所述速度纠偏模块50用于所述实时速度和所述实时距离实时调节速度纠偏值，控制所述有轨车辆的速度；所述安全触边检测模块60用于检测所述有轨车辆串联失效发生撞车时的信号，并将所述信号反馈至控制系统；所述通讯模块70，用于车辆与车辆之间、车辆与车辆总控系统的数据交互；所述供电单元80用于为所述控制系统供电；所述黑匣子90用于记录所述有轨车辆的运行数据；所述UPS电源91用于为所述控制系统和所述黑匣子提供冗余电源。

进一步的，所述模式切换单元20为模式切换钥匙旋钮。所述位置检测模块30包括GPS、UWB、编码器和条码阅读器中的任意一种。所述前车距离检测模块40包括激光测距传感器、雷达测距传感器、拉线式编码器或电子尺中的任意一种。

所述安全触边检测模块60用于检测所述有轨车辆串联失效发生撞车时的信号，其中，安全触边检测为接触式检测，不能检测速度，也不能检测距离，在所述有轨车辆撞上时才会有信号。所述安全触边检测模块60的作用是为撞车后的紧急制动提供信号，从而启动紧急制动，并将撞车信号发送至所述控制控制10，避免发生更为严重的伤害。

具体的，所述通讯模块70包括天线，其用于车辆与车辆之间、车辆与车辆总控系统的数据交互，能够使得当前车辆的相关数据被实时获取，便于在多车串联状态中实时监控所述有轨车辆的状态，尤其是获取前车的速度和位置信息，提高所述有轨车辆串联的安全性。

除此之外，本发明提供的自动行驶有轨车辆的控制系统100还包括分别与所述控制中心10连接的驱动器92和制动器93、分别与所述驱动器92连接的编码器94和多个行走电机95。具体的，所述驱动器92用于驱动所述行走电机95运行；所述制动器93用于为所述有轨车辆提供安全制动；所述编码器94用于驱动所述有轨车辆行走，控制所述有轨车辆的行走速度；所述行走电机95与所述制动器93连接，用于驱动所述有轨车辆运行。更进一步的，所述控制中心10通过所述位置检测模块30获取所述有轨车辆的车身速度，通过所述编码器94获取所述行走电机95的速度，比较所述车身速度和所述行走电机95的速度，判断所述有轨车辆是否存在轮胎打滑现象，若存在打滑现象则所述控制中心10补偿所述行走电机95的速度。

所述黑匣子90与所述供电单元80连接并用于记录所述有轨车辆的运行数据，能够为系统及程序、算法的优化升级提供数据支撑。所述UPS电源91为所述控制中心10和所述黑匣子90提供冗余电源。其中，UPS即不间断电源(Uninterruptible Power Supply)，是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。

具体的，所述供电单元80分别为所述控制中心10、所述驱动器92、所述制动器93和所述UPS电源91进行充电，所述供电单元80和所述UPS电源91能够为所述黑匣子90和所述控制中心10提供双重供电，保证所述供电单元80出现故障时还能进行供电，保证所述控制中心10和所述黑匣子90能够继续工作。

总的来说，本发明提供的自动行驶有轨车辆的控制系统100通过设置所述模式切换单元20实现所述有轨车辆的单车状态和多车串联状态的切换，使得作业员能够根据客运量或货物载量的大小合理调整所述有轨车辆的数量，避免资源浪费；同时在多车串联状态时通过设置所述位置检测模块30获取有轨车辆的实时速度，通过设置所述前车距离检测模块40能够获取前车与当前有轨车辆的距离，结合相邻两车的距离和速度进行实时调节速度纠偏值，实现高精度车辆跟随，同时设置安全触边检测单元60，在所述有轨车辆跟随失效发生碰撞时反馈信号从而使得所述控制中心10控制实现紧急制动，提高所述有轨车辆的多车串联状态的安全性；同时设置所述UPS电源91，为所述控制中心10和所述黑匣子90提供冗余电源，保证所述供电单元80出现故障时还能进行供电，保证所述控制中心10和所述黑匣子90能够继续工作，提高所述有轨车辆的安全性。

最后应说明的是：以上描述是示例性实施方式的示意,并且不应被认为是对示例性实施方式的限制。虽然已描述了若干个示例性实施方式,但是本领域技术人员应容易理解，能够在示例性实施方式中进行多种修改，而均不实质上背离示例性实施方式的新的教导和优点。相应地，所有这些修改意在被包括在如权利要求书中定义的示例性实施方式的范围内。在权利要求书中，装置加功能语句意在覆盖如执行所记载功能的本文中所描述的结构以及结构等同物以及等同结构。因此，应理解，以上描述是示例性实施方式的示意，并且不应被认为是受限于所公开的具体示例性实施方式，并且应理解，对于所公开的示例性实施方式的修改以及其它示例性实施方式意在被包括在随附的权利要求书的范围内。本发明通过随附的权利要求书以及应被包括在其中的权利要求书的等同物定义。

Claims (5)

1.一种用于景区游览的自动行驶有轨车辆的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态；

通过位置检测模块获取当前有轨车辆的实时速度；

通过前车距离检测模块获取前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的实时距离；

根据所述实时速度和所述实时距离实时调节速度纠偏值，控制所述有轨车辆的速度；

当所述自动行驶有轨车辆存在打滑现象则进行速度补偿；

检测所述有轨车辆串联失效发生撞车时的信号，为撞车后的紧急制动提供信号，并将所述信号反馈至控制系统；

所述控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态中，具体包括：通过设置模式切换钥匙旋钮进行单车和多车串联状态之间的切换，以根据客运量或货物载量的大小调整所述有轨车辆的数量；

所述根据所述实时速度和所述实时距离实时调节速度纠偏值，具体包括：在弯道和直道等不同位置，通过对前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的位置差值及测距传感器的反馈值做动态比例分配，在前方有轨车辆速度的基础上，实时调节当前有轨车辆的速度纠偏值；

所述位置检测模块包括GPS、UWB、编码器和条码阅读器中的任意一种；

所述当所述自动行驶有轨车辆存在打滑现象则进行速度补偿，具体包括：通过速度检测模块或位置检测模块获取所述当前有轨车辆的车身速度；通过所述编码器获取所述当前有轨车辆的行走电机的速度；比较所述车身速度和所述行走电机的速度，判断所述有轨车辆是否存在轮胎打滑现象，若存在打滑现象则补偿所述行走电机的速度。

2.根据权利要求1所述的用于景区游览的自动行驶有轨车辆的控制方法，其特征在于，所述前车距离检测模块包括激光测距传感器、雷达测距传感器、拉线式编码器或电子尺中的任意一种。

3.一种运用权利要求1-2任一项所述的用于景区游览的自动行驶有轨车辆的控制方法的控制系统，其特征在于，其包括控制中心，分别与所述控制中心连接的：

模式切换单元，用于控制所述自动行驶有轨车辆切换至多车串联状态；

位置检测模块，用于获取当前有轨车辆的实时速度；

前车距离检测模块，用于获取前方有轨车辆与所述当前有轨车辆的实时距离；

速度纠偏模块，用于所述实时速度和所述实时距离实时调节速度纠偏值，控制所述有轨车辆的速度；

安全触边检测模块，用于检测所述有轨车辆串联失效发生撞车时的信号，并将所述信号反馈至控制系统；

所述位置检测模块包括GPS、UWB、编码器和条码阅读器中的任意一种；所述前车距离检测模块包括激光测距传感器、雷达测距传感器、拉线式编码器或电子尺中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的用于景区游览的自动行驶有轨车辆的控制方法的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

通讯模块，用于车辆与车辆之间、车辆与车辆总控系统的数据交互；

供电单元，用于为所述控制系统供电；

黑匣子，用于记录所述有轨车辆的运行数据；

UPS电源，用于为所述控制系统和所述黑匣子提供冗余电源。

5.一种用于景区游览的自动行驶有轨车辆，其特征在于，包括权利要求3-4中任意一项所述的用于景区游览的自动行驶有轨车辆的控制方法的控制系统。