CN112327863A - 一种对位牵引车辅助定位控制方法 - Google Patents

一种对位牵引车辅助定位控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆行驶控制技术领域，具体涉及一种对位牵引车辅助定位控制方法，包括：根据对位牵引车的行驶距离，将对位牵引车的牵引过程设定为匀加速阶段、匀速行驶阶段、匀减速阶段、滑行阶段和制动阶段；在匀加速阶段，对位牵引车加速至设定速度vi；在匀速行驶阶段，对位牵引车保持vi行驶；在匀减速阶段，对位牵引车减速至设定速度vt；在滑行阶段，对位牵引车保持速度vt行驶；在制动阶段，对位牵引车制动并在预定位置处停止。本发明通过将对位牵引车的行驶路程进行分解，在不同的阶段实时监测对位牵引车的行驶参数，确定对位牵引车按照预设的方案行驶，且实际行驶的参数在允许的误差内。由此可通过简化的方案准确地实现对位牵引车的控制。

Description

一种对位牵引车辅助定位控制方法
技术领域
本发明涉及车辆行驶控制技术领域，具体涉及一种对位牵引车辅助定位控制方法。
背景技术
轨道运输车辆靠车头提供动力以实现行驶，在车头与运输车厢连接之前，需要进行对位连接操作。一般是由车头行驶至运输车厢实现对位连接，或由对位牵引车将运输车厢牵引至车头处实现对位连接。在采用对位牵引车进行对位连接时，由于运输车厢的质量大，对位牵引车在牵引行驶过程中往往有极大的惯性，因此牵引过程的速度控制尤为重要，需要设置对位牵引车带动运输车厢在指定的距离内停靠。
为了达到快速、准确、实时的控制，目前常见的定距控制方式为采用运动控制模块专门来负责对位牵引车的运动控制，从而使调速控制更快速、准确。在这个控制***中，PLC只负责提供给运动控制模块初始位置、速度和加速度、终止位置数据即可，运动控制模块根据这些给定的数据和编码器反馈的数据，利用自己的算法程序，输出0-10V电压给变频器，变频器输出交变电压给电动机，从而达到速度可调的目的。同时，运动控制模块将编码器反馈的数据换算成位置数据给PLC。但是这种控制方式有以下缺点：
1.价格昂贵，每个运动控制模块价格在10万左右。
2.控制模块内部程序复杂。
因此，现有的定距控制方法有待改进，可对控制模块进行精简优化并降低成本；故需要提出更为合理的技术方案，对现有技术中存在的问题进行改进。
发明内容
为了克服上述内容中提到的现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种对位牵引车辅助定位控制方法，旨在将对位牵引车的牵引过程进行分段控制，在对应的牵引阶段采用不同的控制策略，以更加简便的方式实现对位牵引车的定距控制，同时降低成本。
为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案是：
一种对位牵引车辅助定位控制方法，包括：
根据对位牵引车的行驶距离，将对位牵引车的牵引过程设定为匀加速阶段、匀速行驶阶段、匀减速阶段、滑行阶段和制动阶段；
在匀加速阶段，对位牵引车加速至设定速度vi；
在匀速行驶阶段，对位牵引车保持vi行驶；
在匀减速阶段，对位牵引车减速至设定速度vt；
在滑行阶段，对位牵引车保持速度vt行驶；
在制动阶段，对位牵引车制动并在预定位置处停止。
上述公开的控制方法，在对位牵引车启动之前设定其牵引的几个阶段，并在每个阶段进行行驶实况的监测和反馈，可精确调整对位牵引车至预定的停车位置。此过程由于是提前进行了规划和设定，无需在行驶的过程中进行大量的随机调整，也无需发送大量的控制命令，故控制过程更为简单，流程简洁，成本也更低。
进一步的，在对位牵引车处于匀加速阶段和匀速行驶阶段时，其行驶的时间受到实时监测，具体的，可采用如下一种具体可行的方案：所述的对位牵引车上设置有计时器，当对位牵引车在匀加速阶段时，按照设定加速度ai并保持加速时间ti，计时器测得加速时间并传输至微机，如此可从理论上辅助测算对位牵引车是否已经达到设定加速度ai，以及理论上计算在匀加速阶段中行驶的距离。当对位牵引车位于匀速行驶阶段时，计时器保持计时并将测得的时间发送至微机，如此可从理论上辅助测算对位牵引车按照该匀速行驶的距离。
进一步的，对位牵引车的加速度也受到实时的测控，具体的，所述的对位牵引车上设置牵引变频器，牵引变频器与微机电连接，当微机测算对位牵引车的加速度尚未达到设定加速度ai时，向牵引变频器发送指令并控制变频器调整输出转矩使对位牵引车的加速度达到设定加速度ai。这样设置可确保对位牵引车在匀加速阶段保持匀加速，或及时将加速度调整至设定加速度，减少达到设定速度vt的时间差和路程差。
进一步的，在匀减速阶段，对位牵引车的设定速度vt＞0，并按照如下方式确定对位牵引车在匀加速阶段的加速度at
vt 2＝vi 2+2atS
其中，S为对位牵引车进入匀减速阶段的位置与滑行阶段开始位置的距离。对位牵引车在逐渐接近目标位置时，对位牵引车必须逐渐减速直到达到设定速度vt，由于对位牵引车的速度实际输出与理论值存在误差，所以这个阶段不能像匀加速阶段那样使用与时间相关的控制方式，必须使用与到达目的位置相差的距离相关的控制方式。
进一步的，此处对匀减速阶段的设定速度进行优化，举出如下具体可行的方案：匀减速阶段对位牵引机车的设定速度vt≤0.5km/h。
再进一步，对于对位牵引车在路程中实际行驶的距离进行测算，结合对位牵引车的运转情况进行理论上的辅助计算，具体可采用如下一种可行的方案：所述的对位牵引车上设置有旋转编码器，旋转编码器持续记录脉冲信号并将脉冲数据发送至微机，由微机计算对位牵引车当前行驶的路程。
再进一步，对位牵引车在行驶过程中可能存在滑行，这对于精确计算行驶距离造成影响，故此处进行优化设计，举出如下可行的方案：对位牵引车上设置至少三个旋转编码器，旋转编码器测得的脉冲信息均发送至微机，微机以收到的所有脉冲信息的平均值测算对位牵引车行驶的路程。
进一步的，为了更加准确地测定对位牵引车行驶的距离，此处举出额外一种可行的方案：所述的对位牵引车的行驶路程上间隔设置有测量装置，对位牵引车在经过测量装置时对其经过的路程实现测量。通过这种测量方式测得的距离即为对位牵引车行驶的路程，可与通过旋转编码器的脉冲信息进行计算得到的路程进行对比，得知微机根据脉冲信息计算的路程误差。
再进一步，测量装置可采用多种方案，此处举出如下一种可行的方案：所述的测量装置包括电子标签。
进一步的，由于对位牵引车连接运输车厢后重量较大，针对不同重量的需要匹配不同的牵引力，故所述的微机根据对位牵引车的牵引重量匹配牵引力，若匹配的牵引力无法实现设定的牵引方式，则微机提出报警。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
本发明通过将对位牵引车的行驶路程进行分解，在不同的阶段实时监测对位牵引车的行驶参数，确定对位牵引车按照预设的方案行驶，且实际行驶的参数在允许的误差内。由此可通过简化的方案准确地实现对位牵引车的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本发明的控制原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
实施例
本实施例针对现有的对位牵引车辅助方式逻辑复杂，控制过程繁杂的情况，提出了一种更为简便的控制方法，以实现对位牵引车的顶距离行驶精确控制。
具体的，如图1所示，本实施例采用的方案如下。
一种对位牵引车辅助定位控制方法，包括：
S01：根据对位牵引车的行驶距离，将对位牵引车的牵引过程设定为匀加速阶段、匀速行驶阶段、匀减速阶段、滑行阶段和制动阶段；
S02：在匀加速阶段，对位牵引车加速至设定速度vi；
S03：在匀速行驶阶段，对位牵引车保持vi行驶；
S04：在匀减速阶段，对位牵引车减速至设定速度vt；
S05：在滑行阶段，对位牵引车保持速度vt行驶；
S06：在制动阶段，对位牵引车制动并在预定位置处停止。
优选的，在滑行阶段，对位牵引车低速滑行，临近停车位置后进入制动阶段，通过电磁阀进行制动停车。
上述公开的控制方法，在对位牵引车启动之前设定其牵引的几个阶段，并在每个阶段进行行驶实况的监测和反馈，可精确调整对位牵引车至预定的停车位置。此过程由于是提前进行了规划和设定，无需在行驶的过程中进行大量的随机调整，也无需发送大量的控制命令，故控制过程更为简单，流程简洁，成本也更低。
在对位牵引车处于匀加速阶段和匀速行驶阶段时，其行驶的时间受到实时监测，具体的，可采用如下一种具体可行的方案：所述的对位牵引车上设置有计时器，当对位牵引车在匀加速阶段时，按照设定加速度ai并保持加速时间ti，计时器测得加速时间并传输至微机，如此可从理论上辅助测算对位牵引车是否已经达到设定加速度ai，以及理论上计算在匀加速阶段中行驶的距离。当对位牵引车位于匀速行驶阶段时，计时器保持计时并将测得的时间发送至微机，如此可从理论上辅助测算对位牵引车按照该匀速行驶的距离。
优选的，匀加速阶段的设定速度可通过该方式进行计算：vi＝v0+aiti，其中，v0为初始速度。
对位牵引车的加速度也受到实时的测控，具体的，所述的对位牵引车上设置牵引变频器，牵引变频器与微机电连接，当微机测算对位牵引车的加速度尚未达到设定加速度ai时，向牵引变频器发送指令并控制变频器调整输出转矩使对位牵引车的加速度达到设定加速度ai。这样设置可确保对位牵引车在匀加速阶段保持匀加速，或及时将加速度调整至设定加速度，减少达到设定速度vt的时间差和路程差。
在匀减速阶段，对位牵引车的设定速度vt＞0，并按照如下方式确定对位牵引车在匀加速阶段的加速度at
vt 2＝vi 2+2atS
其中，S为对位牵引车进入匀减速阶段的位置与滑行阶段开始位置的距离。对位牵引车在逐渐接近目标位置时，对位牵引车必须逐渐减速直到达到设定速度vt，由于对位牵引车的速度实际输出与理论值存在误差，所以这个阶段不能像匀加速阶段那样使用与时间相关的控制方式，必须使用与到达目的位置相差的距离相关的控制方式。
本实施例中，对匀减速阶段的设定速度进行优化，举出如下具体可行的方案：匀减速阶段对位牵引机车的设定速度vt≤0.5km/h。
对于对位牵引车在路程中实际行驶的距离进行测算，结合对位牵引车的运转情况进行理论上的辅助计算，具体可采用如下一种可行的方案：所述的对位牵引车上设置有旋转编码器，旋转编码器持续记录脉冲信号并将脉冲数据发送至微机，由微机计算对位牵引车当前行驶的路程。
对位牵引车在行驶过程中可能存在滑行，这对于精确计算行驶距离造成影响，故此处进行优化设计，举出如下可行的方案：对位牵引车上设置三个旋转编码器，旋转编码器测得的脉冲信息均发送至微机，微机以收到的所有脉冲信息的平均值测算对位牵引车行驶的路程。
为了更加准确地测定对位牵引车行驶的距离，此处举出额外一种可行的方案：所述的对位牵引车的行驶路程上间隔设置有测量装置，对位牵引车在经过测量装置时对其经过的路程实现测量。通过这种测量方式测得的距离即为对位牵引车行驶的路程，可与通过旋转编码器的脉冲信息进行计算得到的路程进行对比，得知微机根据脉冲信息计算的路程误差。
测量装置可采用多种方案，本实施例举出如下一种可行的方案：所述的测量装置包括电子标签。
优选的，所述的电子标签在间隔1m进行连续设置，每个电子标签对应一个编码，当对位牵引车经过不同的电子标签时，微机通过电子标签的值可以对实际运行距离进行修正。
由于对位牵引车连接运输车厢后重量较大，针对不同重量的需要匹配不同的牵引力，故所述的微机根据对位牵引车的牵引重量匹配牵引力，若匹配的牵引力无法实现设定的牵引方式，则微机提出报警。
在具体应用的过程中，针对不同的牵引重量、速度情况下的制动距离进行研究，得出如下结果：
表1不同牵引重量、速度的制动距离对比
400/吨 600/吨 800/吨 1000/吨 1200/吨 1400/吨 1500/吨
0km/h 0 0 0 0 0 0 0
0.5km/h 0.027 0.038 0.049 0.059 0.070 0.080 0.085
1km/h 0.110 0.154 0.197 0.239 0.280 0.320 0.340
1.5km/h 0.247 0.346 0.443 0.538 0.630 0.720 0.765
2km/h 0.438 0.615 0.787 0.956 1.120 1.280 1.360
2.5km/h 0.685 0.961 1.230 1.493 1.749 2.000 2.123
3km/h 0.986 1.384 1.772 2.150 2.520 2.880 3.057
表1中，行数据表示同一初始速度、不同的牵引重量下的制动距离(m)，列数据表示同一牵引重量、不同初始速度下的制动距离(m)。
可知，定距牵引的定距误差为±0.15m，定距精度要求很高，只有在将速度降低至0.5km/h再进行制动，才可将误差控制在0.085之内。这种低速制动控制，可以在牵引1500吨之内时，将定位误差控制在0.085之内满足定距误差为±0.15m的要求。
以上即为本发明列举的实施方式，但本发明不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种对位牵引车辅助定位控制方法，其特征在于，包括：
根据对位牵引车的行驶距离，将对位牵引车的牵引过程设定为匀加速阶段、匀速行驶阶段、匀减速阶段、滑行阶段和制动阶段；
在匀加速阶段，对位牵引车加速至设定速度vi；
在匀速行驶阶段，对位牵引车保持vi行驶；
在匀减速阶段，对位牵引车减速至设定速度vt；
在滑行阶段，对位牵引车保持速度vt行驶；
在制动阶段，对位牵引车制动并在预定位置处停止。
2.根据权利要求1所述的对位牵引车辅助定位控制方法，其特征在于：所述的对位牵引车上设置有计时器，当对位牵引车在匀加速阶段时，按照设定加速度ai并保持加速时间ti，计时器测得加速时间并传输至微机。
3.根据权利要求1所述的对位牵引车辅助定位控制方法，其特征在于：所述的对位牵引车上设置有旋转编码器，旋转编码器持续记录脉冲信号并将脉冲数据发送至微机，由微机计算对位牵引车当前行驶的路程。
4.根据权利要求1所述的对位牵引车辅助定位控制方法，其特征在于：在匀减速阶段，对位牵引车的设定速度vt>0，并按照如下方式确定对位牵引车在匀加速阶段的加速度at
vt 2＝vi 2+2atS
其中，S为对位牵引车进入匀减速阶段的位置与滑行阶段开始位置的距离。
5.根据权利要求1所述的对位牵引车辅助定位控制方法，其特征在于：匀减速阶段对位牵引机车的设定速度vt≤0.5km/h。
6.根据权利要求1述的对位牵引车辅助定位控制方法，其特征在于：所述的对位牵引车上设置牵引变频器，牵引变频器与微机电连接，当微机测算对位牵引车的加速度尚未达到设定加速度ai时，向牵引变频器发送指令并控制变频器调整输出转矩使对位牵引车的加速度达到设定加速度ai。
7.根据权利要求6所述的对位牵引车辅助定位控制方法，其特征在于：对位牵引车上设置至少三个旋转编码器，旋转编码器测得的脉冲信息均发送至微机，微机以收到的所有脉冲信息的平均值测算对位牵引车行驶的路程。
8.根据权利要求1所述的对位牵引车辅助定位控制方法，其特征在于：所述的对位牵引车的行驶路程上间隔设置有测量装置，对位牵引车在经过测量装置时对其经过的路程实现测量。
9.根据权利要求8所述的对位牵引车辅助定位控制方法，其特征在于：所述的测量装置包括电子标签。
10.根据权利要求2、3、4或7所述的对位牵引车辅助定位控制方法，其特征在于：所述的微机根据对位牵引车的牵引重量匹配牵引力，若匹配的牵引力无法实现设定的牵引方式，则微机提出报警。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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