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智轨电车多传感器融合检测与跟踪研究

机车电传动 2022年第4期 157-165页

作者：潘文波袁希文林军谢国涛龙腾黄文宇中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412001 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

为了保证智轨电车的运行安全,提高结构化道路环境下多种路况障碍物检测与跟踪的高效性和鲁棒性,文章提出一种基于激光雷达与毫米波雷达融合的多目标检测与跟踪方法。该方法首先基于毫米波雷达与激光雷达进行单传感器感知,然后通过多源... 详细信息

为了保证智轨电车的运行安全,提高结构化道路环境下多种路况障碍物检测与跟踪的高效性和鲁棒性,文章提出一种基于激光雷达与毫米波雷达融合的多目标检测与跟踪方法。该方法首先基于毫米波雷达与激光雷达进行单传感器感知,然后通过多源融合算法融合单传感器感知结果,以获取更精确的感知结果。基于虚警滤除算法解决了毫米波雷达虚警引起误报问题,基于点云深度图和梯度与距离特征解决了多变场景下的障碍物聚类问题,基于分区点云特点设计代价函数提高了形状估计算法的鲁棒性,基于航迹信息进行多目标跟踪提高了目标跟踪的稳定性。为了克服异构传感器融合难题,设计了多源传感器异步融合策略,提升了结构化道路环境下目标检测与跟踪能力。最后,基于ROS框架在智轨电车上进行实车测试,试验结果表明,该方法能够稳定可靠地检测目标并实现跟踪。

关键词：智轨电车分割聚类形状估计交互式多模型多源信息融合

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智轨电车液压转向系统动态响应特性研究

液压与气动 2020年第2期44卷 58-63页

作者：任晓军虞鸿基尤旺高蕾刘勇王振海中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412000 北方国际合作股份有限公司北京102249 武汉华喜特种液压设备有限公司湖北武汉430000

液压转向系统作为智轨电车的核心组成部分,为满足响应的快速性、准确性和稳定性等动态特性要求,需要对系统动态响应影响因素进行研究。基于此,利用AMESim建立了智轨电车液压转向系统仿真模型,对关键元件比例伺服阀进行了详细建模,得到... 详细信息

液压转向系统作为智轨电车的核心组成部分,为满足响应的快速性、准确性和稳定性等动态特性要求,需要对系统动态响应影响因素进行研究。基于此,利用AMESim建立了智轨电车液压转向系统仿真模型,对关键元件比例伺服阀进行了详细建模,得到了液压转向系统频域带宽,并通过试验验证了仿真模型的准确性;通过仿真模拟,结合理论分析,探究了伺服阀零位重叠量、液压缸的泄漏量及蓄能器容积对液压转向系统动态特性的影响规律。结果表明,伺服阀为零重叠,液压缸无泄漏且蓄能器容积为1.6 L时,液压转向系统具有较佳的动态响应特性,为液压转向系统优化设计及维护保养提供一定的参考依据。

关键词：智轨电车液压转向动态特性 AMESim仿真

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智轨电车驾驶室人机界面设计与研究

智轨电车驾驶室人机界面设计与研究

作者：李壮西南交通大学

学位级别：硕士

近年来为了缓解因城市化快速发展引起的道路交通压力问题,各级城市政府纷纷投入斥资寻求适合自己城市发展的轨道交通系统。然而对于部分尚不满足修建地铁、有轨电车等轨道交通标准的三四线城市,它们又急需要一款中运量的轨道交通作为交... 详细信息

近年来为了缓解因城市化快速发展引起的道路交通压力问题,各级城市政府纷纷投入斥资寻求适合自己城市发展的轨道交通系统。然而对于部分尚不满足修建地铁、有轨电车等轨道交通标准的三四线城市,它们又急需要一款中运量的轨道交通作为交通运输骨干,此时作为结合有轨电车和公共汽车两者优点的智轨电车应运而生,智轨电车做为一种新型轨道交通工具,当前对于智轨电车整车的设计并没有形成规定的国家标准,主要依靠设计人员的工作经验完成,但是对于作为整车操控中心的驾驶室来说,其操作台的人机界面布局设计是否符合驾驶操作的需求,驾驶室工作环境是否满足人性化的需求,都将成为影响驾驶员作业效率乃至列车的安全运行重要因素。故,本论文将对智轨电车驾驶室展开了研究与设计。首先,论文从人机工程学的角度分析了智轨电车驾驶室设计与驾驶员生理尺寸、驾驶员的作业特性及工作环境等之间的联系;对整个驾驶室的构成以及操作台人机界面布局做了说明和解释,通过对比其他交通工具的驾驶室,提炼出智轨电车驾驶室的特点以及设计方法;通过与相关专家和驾驶员分别进行了访谈,得到开发问卷的框架要素,并通过问卷调查的方式进行操作台人机界面设计满意度以及相关需求的分析。其次,对自动驾驶模式和智轨电车的驾驶模式简要概述,明确现有智轨电车常用驾驶功能的等级,并依托此种驾驶模式列举出运行过程中的作业任务说明,进而得到智轨电车每阶段需要完成的任务清单,结合层次任务分析模型对驾驶员的每个阶段任务进行逐层分解,再将分解后的最后一层任务经过VACP多资源理论模型的处理,得到用于此次研究的视觉轨迹和操作轨迹线路图,并基于此研究提出智轨电车驾驶室操作台人机界面优化设计指南。最后,整合智轨电车驾驶室操作台的调研结果,通过分析各设备器件的重要度和使用频率的乘积链值,并结合前期得到的流程轨迹图,将智轨电车操作台的器件分为三个等级,按照功能相近原则对分好等级后的器件再分类,得到符合操作舒适度的器件布局,结合梳理出的设计指南以及对操作台、操控器件等设备的设计参数约束,进行智轨电车驾驶室人机界面优化设计,通过与专家的讨论以及智轨电车驾驶员的投票,得到迭代设计后的智轨电车驾驶室人机界面方案,并经过JACK软件中人机分析模块对最终方案的合理性进行人因分析的验证与评价。

关键词：智轨电车驾驶室操作台人机界面操作流程任务分析人机分析

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智轨电车虚拟联挂运行安全防护技术研究

铁道车辆 2024年第2期62卷 65-75页

作者：黄强李程胡云卿袁希文唐享钱华中车株洲电力机车研究所有限公司株洲湖南412001 中车时代电动汽车股份有限公司株洲湖南412000

为兼顾智轨电车虚拟联挂编组行车的高效性与安全性,文章分析了汽车CACC与列车虚拟联挂跟车间距的控制方法,从智轨电车安全制动模型出发,考虑了车辆牵引/制动特性、车车通信延迟、控制器响应时间、测速相对误差等因素,详细推导出了联挂... 详细信息

为兼顾智轨电车虚拟联挂编组行车的高效性与安全性,文章分析了汽车CACC与列车虚拟联挂跟车间距的控制方法,从智轨电车安全制动模型出发,考虑了车辆牵引/制动特性、车车通信延迟、控制器响应时间、测速相对误差等因素,详细推导出了联挂编组安全行车速度与最小安全追踪间距的数学模型;结合典型参数进行了定量仿真计算与分析,得出了运行安全防护的关键数据与优化措施,实现了联挂编组在0~60 km/h速度范围内跟车间距均可保证在10 m以下,能有效防止社会车辆加塞,在保障编组运行安全性的前提下进一步提升了线路运能,为智轨电车虚拟联挂的工程化系统设计与安全运行控制提供了坚实可靠的理论依据。

关键词：智轨电车虚拟联挂制动模型安全防护跟车间距

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智轨电车的传感器配置方案研究

控制与信息技术 2020年第4期 73-79页

作者：刘飞陈白帆胡云卿潘文波龙腾袁典中南大学自动化学院湖南长沙410083 中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412001

无人驾驶汽车感知信息的有效性与完整性很大程度上取决于传感器的选择与布置方案。文章介绍了无人驾驶汽车环境感知传感器的特点,对国内外主流的传感器布置方案进行了对比。考虑到智轨电车与无人驾驶汽车具有众多相似性以及相同的应用场... 详细信息

无人驾驶汽车感知信息的有效性与完整性很大程度上取决于传感器的选择与布置方案。文章介绍了无人驾驶汽车环境感知传感器的特点,对国内外主流的传感器布置方案进行了对比。考虑到智轨电车与无人驾驶汽车具有众多相似性以及相同的应用场景,文章基于无人驾驶汽车的传感器配置方式设计了一套合理的智轨电车传感器布置方案,并从感知覆盖范围、视野盲区以及冗余性3个方面对该设计布置方案的性能展开分析。结果表明,采用所设计的传感器布置方案,有效感知覆盖率达85%,视野盲区小;前方障碍物检测传感器冗余性良好,符合智轨电车对感知系统准确性和安全性的要求。

关键词：智轨电车无人驾驶汽车传感器布置感知覆盖范围冗余性

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智轨电车轴重分配与调节方法的研究与应用

技术与市场 2023年第10期30卷 19-26页

作者：崔世齐肖磊杨勇刘彪闾志明周承明湖南中车智行科技有限公司湖南长沙410006 湖南省多铰接胶轮运输系统工程技术研究中心湖南长沙410006

以三编组智轨电车为计算模型,详细阐述了智轨电车轴重、轮重的计算方法和过程。设计前先根据计算模型优化车辆设备布局,计算出理论轴重、轮重值,再对实际车辆过检测线称重数据进行分析计算来验证理论模型,结果非常接近我国对城市轨道车... 详细信息

以三编组智轨电车为计算模型,详细阐述了智轨电车轴重、轮重的计算方法和过程。设计前先根据计算模型优化车辆设备布局,计算出理论轴重、轮重值,再对实际车辆过检测线称重数据进行分析计算来验证理论模型,结果非常接近我国对城市轨道车辆轮重偏差的规定。最后通过增加电子控制空气悬架系统来调节轮重和轴重偏差,很好地优化了智轨电车轮重和轴重偏差问题,使其结果明显优于国家标准要求。

关键词：智轨电车轴重分配轴重调节电子控制空气悬架系统

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智轨电车智能驾驶技术展望

控制与信息技术 2020年第1期 113-120页

作者：冯江华胡云卿肖磊袁希文潘文波林军刘悦中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412001

随着当前新技术的快速涌现以及客户需求的不断提高,智轨电车将作为智能化新技术的应用载体,围绕智能驾驶持续提质升级。未来,新技术的应用还将从车辆端延展到地面端,最终形成车地一体化的智慧交通运输系统。文章对智轨电车智能驾驶技术... 详细信息

随着当前新技术的快速涌现以及客户需求的不断提高,智轨电车将作为智能化新技术的应用载体,围绕智能驾驶持续提质升级。未来,新技术的应用还将从车辆端延展到地面端,最终形成车地一体化的智慧交通运输系统。文章对智轨电车智能驾驶技术的框架和发展进行了展望。

关键词：智轨电车自动循迹智能感知智能驾驶智能交互智能化硬件平台

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智轨电车自动驾驶横向控制研究

控制与信息技术 2023年第5期 19-24页

作者：刘小聪周胜肖磊彭京湖南中车智行科技有限公司湖南长沙410006 湖南省多铰接胶轮运输系统工程技术研究中心湖南长沙410006

为解决智轨电车在自动驾驶横向控制中存在的车辆抖动与横向控制偏差大问题,保证其在道路上的稳定行驶和安全变道,文章通过研究智轨电车自动驾驶横向控制中的道路重构过程,提出了一种基于二次优化的道路重构方法,设计了基于智轨电车的自... 详细信息

为解决智轨电车在自动驾驶横向控制中存在的车辆抖动与横向控制偏差大问题,保证其在道路上的稳定行驶和安全变道,文章通过研究智轨电车自动驾驶横向控制中的道路重构过程,提出了一种基于二次优化的道路重构方法,设计了基于智轨电车的自动驾驶跟踪控制器,并建立了智轨电车动力学模型进行仿真和实车验证。结果显示,在转弯过渡阶段,路径跟踪的仿真轨迹偏差为±4.8 cm,实车实验轨迹偏差为±5 cm;在高速直行阶段,实车轨迹偏差±0.2 cm,这表明车辆理论模型与实际车辆具有较好的一致性,且车辆自动驾驶过程能很好地跟踪预设轨迹。

关键词：智轨电车自动驾驶横向控制二次优化

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智轨电车虚拟联挂系统架构与控制技术研究

控制与信息技术 2024年第3期 12-20页

作者：袁希文何川黄强张新锐黄瑞鹏肖磊中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412001 湖南中车智行科技有限公司湖南长沙410006

潮汐客流、瞬时大客流和共线运行等场景要求智轨电车增加编组以提升载客量,然而传统机械式物理编组操作繁琐、无法灵活调节。为此,文章提出一种基于车辆安全制动模型并考虑多控制目标的智轨虚拟联挂系统架构,研究其安全制动模型与协同... 详细信息

潮汐客流、瞬时大客流和共线运行等场景要求智轨电车增加编组以提升载客量,然而传统机械式物理编组操作繁琐、无法灵活调节。为此,文章提出一种基于车辆安全制动模型并考虑多控制目标的智轨虚拟联挂系统架构,研究其安全制动模型与协同控制模型,并通过设计协同规划目标函数与约束条件,实时计算出跟随车保持最小安全间距条件下的速度、加速度和牵引/制动力百分比。仿真及实车试验结果显示,当智轨虚拟编组运行车速达45 km/h时,编组车辆间距小于5 m、到站时间差小于3 s、前后车停车时间差小于0.5 s以及跟随车冲击率不超过0.4 m/s^(3),牵引与制动工况切换平稳,能有效实现编组准时、精准、舒适和节能运行。该技术为后续智轨虚拟联挂编组批量应用奠定了坚实的基础。

关键词：智轨电车虚拟联挂最优控制车车通信安全制动模型多目标控制