[发明专利]一种有轨机车轨道曲率获取方法

说明书

本发明公开了一种有轨机车轨道曲率获取方法，属于电动汽车领域。具体为，首先，针对某前方安装相机的有轨机车，尝试获取机车当前GPS信号，并判断当前通讯信号是否通畅；如果是，应用轨道曲率查找法确定当前机车轨道曲率；否则，应用轨道曲率图像处理法确定当前机车轨道曲率，包括：对相机实时拍摄轨道的每张图像进行预处理，并进行坐标变换，利用标定好的相机像素点坐标，结合轨道曲率估计算法计算该段轨道的曲率。若当前机车控制器运算量较大，导致轨道图像不能被及时处理，或者相机采集的图像上出现障碍物，则控制左右轮扭矩一样；否则，获得机车当前位置的轨道曲率。本发明两种方案互相配合，得到实时的准确的轨道曲率，方便快捷。

技术领域

本发明涉及一种有轨机车轨道曲率获取方法，属于电动汽车领域。

背景技术

传统机动有轨车无转向系统，依靠机车强大的动力与转向架在轨道限制下的形变，实现跟随轨道变化的转向，但是依靠摩擦形变转向会损失大量的能量。分布式机动有轨车利用两个电机取代传统机车的一个转向架，通过电机的扭矩分配技术实现转向功能，将大大的减少机车转向的摩擦损失。分布式机车的扭矩分配技术依赖于机车轨道曲率的获得；如果轨道曲率获取错误，控制策略分配的扭矩将造成机车与轨道之间更大的磨擦，导致能量损失和机械损失。于是在不同环境下准确的获得机车轨道曲率也十分的重要。

轨道道路曲率获得方式一般分为两种：一种是向总控制室发送GPS信号并从设计图纸中获得曲率信息，一种是通过实时处理轨道图像信息获得。

但是这两种方法都有着各自的缺点：第一种方法需要已知当前GPS信息，同时需要与总控制室进行无线信息交流。但是在地下铁路，无线通讯讯号中断，GPS信号中断的情况下，第一种方法将不能实时获得当前机车轨道曲率。第二种方法是在线实时对轨道图像处理，对控制器计算性能要求较高，且图像处理过程中将始终占用一定的计算资源，同时如果在轨道存在障碍物的情况下不能计算出当前轨道曲率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种有轨机车轨道曲率获取方法；提高了机车轨道曲率的正确率，从而减小了机车与轨道之间的摩擦。

具体步骤如下：

步骤一、针对某前方安装相机的有轨机车，获取机车当前GPS信号，并判断通讯信号是否通畅；如果是，进入步骤二，否则，进入步骤五；

步骤二、机车沿轨道行驶，实时向卫星发送某位置请求信息；

步骤三、卫星直接给机车反馈信号或者卫星向总控制室发送机车的反馈信号；

反馈信号为：表征地理位置的GPS信号；

步骤四、机车控制器或总控制室查询该轨道路段在设计图纸上对应的道路曲率，与机车实时通讯发送当前轨道曲率。

步骤五、相机实时拍摄机车前方的某段轨道，对相机拍摄的图像进行预处理。

预处理包括：图像去噪、边缘检测与轨道识别等。

步骤六、对预处理后的每张图像分别进行坐标变换，将每段轨道的实际坐标转换到相机像素点坐标，并进行标定；

坐标变换公式如下：

P_C＝P_b*TR

P_C为相机像素点坐标；P_b为实际轨道坐标；TR为坐标变换矩阵，不同的相机对应的变换矩阵不同；

(x,y,z)表示相机在列车坐标系下的位置坐标；(γ,β,α)表示相机在列车坐标系下的姿态角参数，分别为相机先后绕列车坐标系的x轴、y轴和Z轴旋转γ度、β度和α度。

步骤七、利用标定好的相机像素点坐标，结合轨道曲率估计算法计算该段轨道的曲率。