本發(fā)明涉及軌道交通齒軌鐵路，特別涉及一種齒軌鐵路過渡段入齒方法、控制系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、山地齒軌交通作為軌道交通領(lǐng)域的新型制式，在旅游景區(qū)具有廣泛的應(yīng)用前景，因其強(qiáng)大的爬坡能力而備受關(guān)注，傳統(tǒng)列車從輪軌到齒軌過渡需要在齒軌處增加其他輔助機(jī)械裝置，并要求在過渡階段嚴(yán)格控制車速，實現(xiàn)齒輪和齒軌之間的正確嚙合，但增加的輔助機(jī)械裝置會使得列車的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，導(dǎo)致維護(hù)難度和成本的上升，并且無法保證列車在勻速運(yùn)行的情況下實現(xiàn)齒輪與齒軌的嚙合。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中無法保證列車在勻速行駛的情況下實現(xiàn)齒輪與齒軌的入齒嚙合，提供一種齒軌鐵路過渡段入齒方法、控制系統(tǒng)及介質(zhì)。

2、在第一方面，本發(fā)明提供一種齒軌鐵路過渡段入齒方法，該方法用于列車從輪軌段行駛到齒軌段進(jìn)行入齒，包括以下步驟：

3、s1、監(jiān)測列車行駛信息；所述列車行駛信息包括車輪線速度、車輪驅(qū)動速度、轉(zhuǎn)向架齒輪的轉(zhuǎn)動角度；根據(jù)所述車輪線速度控制驅(qū)動裝置，調(diào)整轉(zhuǎn)向架齒輪的角速度，使轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度與車輪線速度匹配；

4、s2、根據(jù)列車行駛的實時位置信息、車輪線速度以及轉(zhuǎn)向架齒輪的轉(zhuǎn)動角度預(yù)設(shè)嚙合姿態(tài)點(diǎn)；其中，嚙合姿態(tài)點(diǎn)為齒輪處于嚙合姿態(tài)時的點(diǎn)位；

5、s3、基于嚙合姿態(tài)點(diǎn)獲得列車從嚙合姿態(tài)點(diǎn)行駛至齒軌段的距離信息，根據(jù)距離信息控制每個轉(zhuǎn)向架齒輪進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，保持齒輪駛?cè)臊X軌段時能夠進(jìn)行入齒；

6、其中在s1到s2步驟期間，車輪線速度與轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度匹配。

7、本發(fā)明為一種齒軌鐵路過渡段入齒方法，本方法通過收集列車從輪軌段行駛到齒軌段期間的列車行駛信息將轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度調(diào)整至與車輪線速度相同，保證后續(xù)列車在齒軌段入齒時更加平滑，隨后采集列車行駛的實時位置信息，推導(dǎo)得出列車在行駛過程中嚙合姿態(tài)點(diǎn)，通過嚙合姿態(tài)點(diǎn)獲得列車從嚙合姿態(tài)點(diǎn)形式到齒軌段的距離，使得列車能在規(guī)定距離內(nèi)調(diào)整轉(zhuǎn)向架齒輪的姿態(tài)，保證列車能夠在齒軌段的過渡過程中保持平穩(wěn)和安全。

8、優(yōu)選地，在步驟s1中，所述轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度調(diào)整至與所述車輪線速度匹配后，控制驅(qū)動裝置，調(diào)整轉(zhuǎn)向架齒輪的角加速度，使得所述轉(zhuǎn)向架齒輪的角速度固定不變。

9、本方案效果為保證列車的轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度與車輪線速度相同后，不再對齒輪施加角加速度，使列車在行駛過程中轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度始終與車輪線速度相同。

10、優(yōu)選地，在步驟s3中嚙合姿態(tài)點(diǎn)行駛至齒軌段的距離信息的具體過程為：

11、s31、當(dāng)列車的車輪線速度與轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度匹配后，列車?yán)^續(xù)行駛并持續(xù)監(jiān)測列車的實時位置信息；

12、根據(jù)實時位置信息結(jié)合列車行駛速度以及轉(zhuǎn)向架齒輪的轉(zhuǎn)動角度建立數(shù)學(xué)模型，計算嚙合姿態(tài)點(diǎn)；

13、s32、通過數(shù)學(xué)模型預(yù)設(shè)嚙合姿態(tài)點(diǎn)后，根據(jù)嚙合姿態(tài)點(diǎn)的實時位置計算出嚙合姿態(tài)點(diǎn)與齒軌段之間的距離；

14、s33、依據(jù)嚙合姿態(tài)點(diǎn)與齒軌段之間的距離調(diào)整轉(zhuǎn)向架齒輪的轉(zhuǎn)速；

15、優(yōu)選地，預(yù)設(shè)嚙合姿態(tài)點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型為：

16、

17、θ(t+δt)＝θ(q)；

18、

19、式中：q點(diǎn)位于齒輪分度圓上，是隨機(jī)選取的轉(zhuǎn)向架齒輪與齒軌嚙合時轉(zhuǎn)向架齒輪的姿態(tài)表示點(diǎn)；(xq，yq)：代表q點(diǎn)在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置量，x代表橫坐標(biāo)，y代表縱坐標(biāo)；θ(q)：代表轉(zhuǎn)向架齒輪在嚙合姿態(tài)點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的角度；δt：代表轉(zhuǎn)向架齒輪的姿態(tài)達(dá)到嚙合姿態(tài)的額外時間；d：代表列車在車輪線速度與轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度匹配后行駛至嚙合姿態(tài)點(diǎn)的路程；t為車輪在第一應(yīng)答器與第二應(yīng)答器之間的總轉(zhuǎn)動時間；w2(t)為轉(zhuǎn)向架齒輪的轉(zhuǎn)速；w1(t)為車輪轉(zhuǎn)速；r為轉(zhuǎn)向架齒輪的分度圓半徑；θij為轉(zhuǎn)向架齒輪轉(zhuǎn)角實時信息，i代表第i個轉(zhuǎn)向架齒輪，j代表每個轉(zhuǎn)向架齒輪在第j個實測點(diǎn)數(shù)據(jù)。

20、優(yōu)選地，所述s32步驟為：

21、φ＝l1-d；

22、式中：φ為嚙合姿態(tài)點(diǎn)與齒軌段的距離；

23、l1為列車在車輪線速度與轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度匹配后行駛到嚙合點(diǎn)的距離；

24、優(yōu)選地，在s1步驟與s2步驟中引入卡爾曼濾波算法，基于卡爾曼濾波算法獲得修正數(shù)據(jù)，根據(jù)修正數(shù)據(jù)調(diào)整所述列車行駛信息與所述行駛的實時位置信息。

25、優(yōu)選地，所述的基于卡爾曼濾波算法獲得修正數(shù)據(jù)，所述修正數(shù)據(jù)包括狀態(tài)修正數(shù)據(jù)與觀測修正數(shù)據(jù)，具體如下：

26、狀態(tài)修正數(shù)據(jù)：xk＝axk-1+buk+ωk；

27、觀察修正數(shù)據(jù)：yk＝cxk+vk；

28、式中：xk為狀態(tài)量；xk-1為當(dāng)前狀態(tài)量上一刻的值；uk為輸入量；ωk為環(huán)境影響變量；a為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；b為控制矩陣；yk為觀測量；vk為觀測噪聲。

29、在第二方面，本發(fā)明提供一種齒軌鐵路過渡段入齒控制系統(tǒng)，用于執(zhí)行上述的方法；

30、所述系統(tǒng)包括第一應(yīng)答器、第二應(yīng)答器、嚙合段應(yīng)答器、車頭應(yīng)答器天線、位移掃描傳感器、速度傳感器和角度傳感器；

31、第一應(yīng)答器：用于檢測列車行駛位置，控制列車進(jìn)行轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度變化；

32、第二應(yīng)答器：用于檢測車輪線速度與轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度匹配情況；

33、車頭應(yīng)答器天線：用于與第一應(yīng)答器與第二應(yīng)答器進(jìn)行通信；

34、嚙合段應(yīng)答器：用于檢測車輪距離齒軌段的距離信息；

35、位移掃描傳感器：用于監(jiān)測列車實時位置信息；

36、角度傳感器：用于監(jiān)測轉(zhuǎn)向架齒輪的轉(zhuǎn)動角度信息；

37、速度傳感器：用于監(jiān)測列車行駛速度信息。

38、優(yōu)選地，所述車頭應(yīng)答器天線設(shè)置在列車車頭處，用于接收第一應(yīng)答器、第二應(yīng)答器和嚙合段應(yīng)答器信號；

39、所述第一應(yīng)答器設(shè)置在列車行駛的鋼軌之間，所述第一應(yīng)答器靠近列車起點(diǎn)設(shè)置，當(dāng)列車經(jīng)過第一應(yīng)答器，車頭應(yīng)答器天線與第一應(yīng)答器通信，此時列車調(diào)整齒輪入齒速度并啟動速度傳感器、角度傳感器采集信息；

40、所述嚙合段應(yīng)答器設(shè)置在靠近嚙合點(diǎn)處，當(dāng)列車行駛至嚙合段應(yīng)答器時，控制系統(tǒng)對轉(zhuǎn)向架齒輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，使其與車速和嚙合姿態(tài)匹配，從而確保在正常速度下齒軌與列車齒輪順利嚙合；

41、所述第二應(yīng)答器設(shè)置在所述第一應(yīng)答器與所述嚙合段應(yīng)答器之間，用于提供列車位置和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

42、優(yōu)選地，所述位移掃描傳感器位于列車上，用于實時掃描列車行駛過程中第二應(yīng)答器與列車最前端齒輪之間的距離。

43、在第三方面，本發(fā)明提供了一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲有可由處理器執(zhí)行的指令，所述指令在被處理器執(zhí)行時，使得處理器執(zhí)行上述的一種齒軌鐵路過渡段入齒方法。

44、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

45、1、本發(fā)明為一種齒軌鐵路過渡段入齒方法，本方法通過收集列車從輪軌段行駛到齒軌段期間的列車行駛信息將轉(zhuǎn)向架齒輪的線速度調(diào)整至與車輪線速度相同，保證后續(xù)列車在齒軌段入齒時更加平滑，隨后采集列車行駛的實時位置信息，推導(dǎo)得出列車在行駛過程中嚙合姿態(tài)點(diǎn)，通過嚙合姿態(tài)點(diǎn)獲得列車從嚙合姿態(tài)點(diǎn)形式到齒軌段的距離，使得列車能在規(guī)定距離內(nèi)調(diào)整轉(zhuǎn)向架齒輪的姿態(tài)，保證列車能夠在齒軌段的過渡過程中保持平穩(wěn)和安全。