專利名稱：電動(dòng)汽車地槽輸電與運(yùn)行狀態(tài)信息采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車的輸電與測(cè)控技術(shù)，它是該技術(shù)領(lǐng)域中一項(xiàng)基礎(chǔ)性的重要環(huán)節(jié)即電動(dòng)汽車地槽輸電與運(yùn)行狀態(tài)信息采集方法。
目前在世界范圍內(nèi)，汽車交通基本上仍屬于一種“人工型”系統(tǒng)。數(shù)以億計(jì)職業(yè)或非職業(yè)技能相差較為懸殊的駕駛?cè)藛T駕駛著汽車，共同行駛在同一條道路上；數(shù)以千萬計(jì)的人員進(jìn)行著汽車交通的管理或服務(wù)。汽車交通運(yùn)行效率低、工作強(qiáng)度大、交通安全問題比較突出，提高汽車交通的自動(dòng)化水平是解決上述問題的有效措施，汽車的自動(dòng)駕駛是汽車交通自動(dòng)化達(dá)到較高水平的重要標(biāo)志。為實(shí)現(xiàn)地槽輸電式電動(dòng)汽車的自動(dòng)駕駛，首先需要解決這類電動(dòng)汽車運(yùn)行狀態(tài)信息的采集問題。
在結(jié)構(gòu)形式上，輸電地槽采用混凝土槽形、分段結(jié)構(gòu)，在輸電地槽上部?jī)蓚?cè)或在非屏蔽輸電線部位設(shè)置有道路信標(biāo)標(biāo)記。輸電地槽均應(yīng)有分段排水功能，并與道路主排水溝相連，輸電地槽定期用壓縮空氣清潔。輸電地槽有三種類型，隱蔽型、半隱蔽型、開放型，分別適用于不同的輸電電壓及不同的應(yīng)用場(chǎng)合，其中隱蔽式地槽輸電把對(duì)大地具有高電壓的輸電線設(shè)置在輸電地槽側(cè)面的隱蔽處，周圍對(duì)大地具有良好的絕緣。隱蔽式輸電地槽適用于高電壓地槽輸電、線路電耗小、安全性高，適用于城市主干道及公路上。半隱蔽式地槽輸電把對(duì)大地具有高電壓的輸電線設(shè)置在輸電地槽的兩側(cè)或中下部，對(duì)外用絕緣體遮掩，周圍對(duì)大地具有良好的絕緣。開放式兩極輸電的輸電線均在地槽的上部，開放式三相輸電其中兩相輸電線在地槽的上部，第三相在地槽的底部，輸電線安裝時(shí)均有絕緣襯墊。由于開放式地槽輸電的輸電線均暴露在外，通常輸送安全電壓、適用于較為封閉的局部作業(yè)區(qū)域。
b)電動(dòng)汽車地槽輸電槽軌的分岔與匯入輸電地槽轉(zhuǎn)彎分岔采用“Y”形槽軌的分離方式，電刷機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軌采用電磁驅(qū)動(dòng)或牽引驅(qū)動(dòng)方式。輸電地槽轉(zhuǎn)彎分岔處的輸電地槽分為左側(cè)輸電地槽和右側(cè)輸電地槽。當(dāng)電動(dòng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)輸電地槽為左轉(zhuǎn)彎輸電地槽，右側(cè)輸電地槽為直行輸電地槽，當(dāng)電動(dòng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)輸電地槽為右轉(zhuǎn)彎輸電地槽，左側(cè)輸電地槽為直行輸電地槽。在輸電地槽轉(zhuǎn)彎分岔處的左、右兩側(cè)均設(shè)置有一對(duì)極性反向設(shè)置的永磁體，在輸電地槽轉(zhuǎn)彎分岔處的前、后兩側(cè)均設(shè)置有出、入轉(zhuǎn)彎分岔點(diǎn)的道路信標(biāo)標(biāo)記。
一般情況下，電動(dòng)汽車的電刷機(jī)構(gòu)是依靠引導(dǎo)輸電地槽匯入正常運(yùn)行時(shí)的輸電地槽，引導(dǎo)輸電地槽與正常運(yùn)行時(shí)的輸電地槽為小偏角自然滑入型結(jié)構(gòu)。引導(dǎo)輸電地槽設(shè)置在汽車運(yùn)行線路的側(cè)面，引導(dǎo)輸電地槽的起始端具有簸箕形的地槽入口，以利于電刷機(jī)構(gòu)的自然滑入。
c)地槽輸電的電刷機(jī)構(gòu)地槽輸電的電刷機(jī)構(gòu)，可采用滑撬或滑輪式支撐形式，隱蔽的或半隱蔽的輸電線電刷采用電控或彈壓形式。地槽輸電的電刷機(jī)構(gòu)由電刷托架、電刷電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)、電刷機(jī)構(gòu)方向角傳感器、轉(zhuǎn)彎控制電磁鐵、信標(biāo)傳感器、刷架主軸、隱蔽輸電線電刷、非隱蔽輸電線電刷等部分組成。其中電刷托架為電刷機(jī)構(gòu)的主要載體，由尼龍或其它耐磨的絕緣材料制成，電刷托架、非隱蔽電刷與非隱蔽輸電線表面接觸，用于承載電刷機(jī)構(gòu)；電刷電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)用于隱蔽輸電電刷觸點(diǎn)與隱蔽輸電線間的開啟或閉合；電刷機(jī)構(gòu)方向角傳感器，用于測(cè)量輸電桿相對(duì)于電刷機(jī)構(gòu)的方向偏角；非隱蔽輸電線電刷套在電刷托架上，該電刷能方便的更換；轉(zhuǎn)彎控制電磁鐵被安裝電刷托架內(nèi)，當(dāng)施加控制電壓使得電磁鐵被激勵(lì)時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與設(shè)置在轉(zhuǎn)彎處輸電地槽兩側(cè)的永久磁鐵磁場(chǎng)相互作用，使得電刷機(jī)構(gòu)偏入相應(yīng)輸電地槽軌道；信標(biāo)傳感器用于檢測(cè)信標(biāo)載體所處的狀態(tài)，以給出預(yù)定設(shè)置的道路信標(biāo)信號(hào)；刷架主軸是電刷機(jī)構(gòu)的支撐主軸。
隱蔽輸電線電刷需要采用自動(dòng)或人工控制方式對(duì)其實(shí)行控制，從而使得電刷與輸電線良好接觸或安全脫離。半隱蔽輸電線電刷的彈簧片具有后掠下彎弧形結(jié)構(gòu)，且彈簧片平面位于豎直平面，觸點(diǎn)周邊具有翹起的滑邊，以使電刷可重復(fù)上、下拔插而不被損壞，彈簧片具有預(yù)應(yīng)力使電刷與輸電線可靠接觸。半隱蔽內(nèi)叉式電刷機(jī)構(gòu)的非屏蔽電刷是一個(gè)馬鞍形槽，在電刷機(jī)構(gòu)底面中部，在槽的兩側(cè)設(shè)置有道路信標(biāo)傳感器。
d)電刷機(jī)構(gòu)、輸電桿與電動(dòng)汽車的鏈接電刷機(jī)構(gòu)是依靠輸電桿與電動(dòng)汽車鏈接的，輸電桿的一端與電刷機(jī)構(gòu)相連，另一端通過有限偏角的萬向連接被轉(zhuǎn)接在電動(dòng)汽車的前輪軸托架的中部，采取特殊的可拆卸輸電桿及特殊的輸電桿收放裝置，也可將輸電桿安裝在電動(dòng)汽車的尾部。可通過人工或自動(dòng)控制方法使得輸電桿被鎖定于兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即被鎖定在正常輸電和收起安放兩種狀態(tài)。輸電狀態(tài)中，輸電桿可在限定角度內(nèi)自由的左、右擺動(dòng)，輸電桿可被操縱機(jī)構(gòu)提起或被降落到預(yù)設(shè)高度，輸電桿內(nèi)既敷設(shè)有動(dòng)力輸電線，又敷設(shè)有低壓控制線、信號(hào)線，動(dòng)力輸電線與低壓控制線、信號(hào)線之間有良好的絕緣和屏蔽，輸電桿上還敷設(shè)有電刷機(jī)構(gòu)升起和降落牽引索。輸電桿方向角傳感器被安裝在電動(dòng)汽車的前輪軸托架中點(diǎn)與輸電桿的鏈接位置，用于測(cè)量輸電桿與電動(dòng)汽車縱軸在輪軸平面上投影的夾角——輸電桿方向偏角。
e)電動(dòng)汽車地槽輸電的控制電動(dòng)汽車地槽輸電的控制主要包括輸電桿的控制與電刷機(jī)構(gòu)的控制兩部分。電動(dòng)汽車地槽輸電的輸電桿控制方式為當(dāng)需要使電刷機(jī)構(gòu)進(jìn)入輸電地槽時(shí)，采用人工操縱機(jī)構(gòu)或自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)操縱輸電桿，使其降落到預(yù)定高度，將電刷機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)引導(dǎo)輸電地槽起始端具有簸箕形的地槽入口，通過電刷機(jī)構(gòu)的落下牽引索置電刷機(jī)構(gòu)于落下位置，運(yùn)用輔助動(dòng)力并操縱電動(dòng)汽車前進(jìn)使電刷機(jī)構(gòu)自然地滑入引導(dǎo)輸電地槽；當(dāng)需要使電刷機(jī)構(gòu)脫離輸電地槽時(shí)，通過電刷機(jī)構(gòu)的升起牽引索置電刷機(jī)構(gòu)于升起位置，采用人工操縱機(jī)構(gòu)或自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)操縱輸電桿，使輸電桿恢復(fù)到原來的安裝位置。
電動(dòng)汽車地槽輸電電刷機(jī)構(gòu)的控制方式為在電動(dòng)汽車上，其動(dòng)力輸電回路中應(yīng)設(shè)置有可控硅型開關(guān)或電磁開關(guān)，而且設(shè)置有針對(duì)電刷機(jī)構(gòu)的控制裝置；在需要使電刷機(jī)構(gòu)進(jìn)入輸電地槽時(shí)，在未完成進(jìn)入輸電地槽過程，電刷機(jī)構(gòu)的電刷未正常與輸電線接觸前，電刷機(jī)構(gòu)控制裝置不應(yīng)使動(dòng)力輸電回路的開關(guān)閉合；電刷機(jī)構(gòu)控制裝置檢測(cè)到電刷機(jī)構(gòu)已完成進(jìn)入輸電地槽的過程，電刷機(jī)構(gòu)的電刷已正常與輸電線接觸后，電刷機(jī)構(gòu)控制裝置才使得動(dòng)力輸電回路的開關(guān)閉合；在需要使電刷機(jī)構(gòu)脫離輸電地槽時(shí)，首先應(yīng)在給定指令的作用下，電刷機(jī)構(gòu)控制裝置使得動(dòng)力輸電回路的開關(guān)開路；在電動(dòng)汽車行駛過程中，當(dāng)電刷機(jī)構(gòu)方向角傳感器測(cè)得超出預(yù)先設(shè)定的極限方向偏角時(shí)，在電刷機(jī)構(gòu)控制裝置的作用下，執(zhí)行電刷機(jī)構(gòu)脫離輸電地槽的控制過程，這個(gè)控制過程的步驟是使動(dòng)力輸電回路的開關(guān)開路，控制電刷電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)使得電刷脫離隱蔽輸電線、恢復(fù)到輸電地槽的中間位置，使電刷機(jī)構(gòu)處于升起位置，使輸電桿恢復(fù)到原始安裝位置；在電動(dòng)汽車行駛過程中，當(dāng)電刷機(jī)構(gòu)上的桿位傳感器測(cè)得超出預(yù)先設(shè)定的極限桿位偏移時(shí)，在電刷機(jī)構(gòu)控制裝置的作用下，同樣執(zhí)行電刷機(jī)構(gòu)脫離輸電地槽的控制過程。在輸電地槽分岔轉(zhuǎn)彎的情況下，電刷機(jī)構(gòu)的控制方式為在出、入輸電地槽轉(zhuǎn)彎分叉處，應(yīng)分別設(shè)置出、入輸電地槽轉(zhuǎn)彎分叉的道路信標(biāo)，通過設(shè)置在電刷機(jī)構(gòu)上的道路信標(biāo)傳感器的檢測(cè)，同時(shí)在給定轉(zhuǎn)彎指令的作用下，電刷機(jī)構(gòu)控制裝置使得轉(zhuǎn)彎電磁鐵被激勵(lì)，在轉(zhuǎn)彎電磁鐵磁場(chǎng)與輸電地槽轉(zhuǎn)彎分叉處兩側(cè)永磁體的磁場(chǎng)相互作用下，驅(qū)使電刷機(jī)構(gòu)滑入相應(yīng)輸電地槽，完成轉(zhuǎn)彎過程；在輸電地槽分岔轉(zhuǎn)彎的情況下，彈壓型電刷機(jī)構(gòu)中，電刷機(jī)構(gòu)控制裝置使得轉(zhuǎn)彎電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，驅(qū)使轉(zhuǎn)彎導(dǎo)向滑塊偏向轉(zhuǎn)彎的一側(cè)，進(jìn)而使得電刷機(jī)構(gòu)滑入相應(yīng)的輸電地槽，完成轉(zhuǎn)彎過程。
f)地槽輸電電動(dòng)汽車的輔助動(dòng)力源地槽輸電型電動(dòng)汽車的機(jī)動(dòng)性受到限制，需要設(shè)置輔助動(dòng)力源，可根據(jù)機(jī)動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性等要求設(shè)置相應(yīng)的輔助動(dòng)力源。
一種地槽輸電型電動(dòng)汽車自動(dòng)駕駛所需運(yùn)行狀態(tài)信息的采集方法，它包括a)地槽輸電型電動(dòng)汽車自動(dòng)駕駛需要的信息一般情況下，地槽輸電型電動(dòng)汽車在限定條件下的自動(dòng)駕駛需要如下幾類信息第一地槽輸電型電動(dòng)汽車與道路間的運(yùn)行狀態(tài)信息；第二地槽輸電型電動(dòng)汽車與相鄰汽車間的運(yùn)行狀態(tài)信息；第三地槽輸電型電動(dòng)汽車內(nèi)部系統(tǒng)狀態(tài)信息；第四地槽輸電型電動(dòng)汽車與交通監(jiān)控系統(tǒng)間的交互信息；第五地槽輸電型電動(dòng)汽車與駕駛?cè)藛T間的交互信息。在這里，稱前兩類為地槽輸電型電動(dòng)汽車的運(yùn)行狀態(tài)信息，稱后三類為地槽輸電型電動(dòng)汽車的監(jiān)控信息。
b)地槽輸電型電動(dòng)汽車相對(duì)道路運(yùn)行狀態(tài)信息的采集b1)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)小動(dòng)態(tài)范圍穩(wěn)定工作需要提供的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)自動(dòng)駕駛地槽輸電型電動(dòng)汽車的運(yùn)動(dòng)模型為在理想的情況下，輸電地槽軸線為電動(dòng)汽車的幾何平面中心的運(yùn)動(dòng)軌跡；一般的情況下，以前輪中心連線的中點(diǎn)為機(jī)體控制參考點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)軌跡左右偏差及縱、橫向運(yùn)動(dòng)平順性應(yīng)符合預(yù)先設(shè)定的要求。為此，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要提供如下電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)參數(shù)縱向位置、速度、加速度，橫向偏離、偏離速度、偏離加速度、汽車縱軸相對(duì)輸電地槽軸線的方向偏角、偏角速率。通?？梢杂稍O(shè)置的縱向速度傳感器檢測(cè)縱向運(yùn)動(dòng)速度；通過對(duì)速度的一次積分獲得一定時(shí)間間隔行駛的距離、并通過初始位置以確定當(dāng)前位置；通過對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)速度的一次微分獲得縱向運(yùn)動(dòng)加速度；通過電刷機(jī)構(gòu)方向角、輸電桿的桿長、輸電桿相對(duì)輪軸平面的俯仰角三項(xiàng)參數(shù)，可以確定機(jī)體控制參考點(diǎn)相對(duì)理想軌跡的橫向偏離；通過對(duì)橫向偏離的一次微分獲得偏離速度；前輪旋轉(zhuǎn)平面與前輪中心連線的夾角稱操縱角，在地槽輸電型電動(dòng)汽車上安裝有操縱角傳感器，通過電刷機(jī)構(gòu)方向角、輸電桿方向角、操縱角、電動(dòng)汽車的前后軸距及縱向速度參數(shù)可以分別確定無側(cè)滑條件下的橫向偏離加速度、方向偏角及偏角速率。
b2)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)大動(dòng)態(tài)范圍穩(wěn)定工作需要提供的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)一般情況下，地槽輸電電動(dòng)汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要在大動(dòng)態(tài)范圍、非線性狀態(tài)下工作，所以僅僅提供縱向位置、速度、加速度，橫向偏離、偏離速度、偏離加速度、方向偏角、偏角速率等電動(dòng)汽車的適時(shí)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)是不夠的，還需要向自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供最近未來一段時(shí)間范圍內(nèi)道路環(huán)境的變化信息，這是依靠道路信標(biāo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。
地槽輸電型電動(dòng)汽車道路信標(biāo)系統(tǒng)包括道路信標(biāo)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)、道路信標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、道路信標(biāo)系統(tǒng)軟件。道路信標(biāo)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在輸電地槽上部側(cè)面被編碼的道路信標(biāo)標(biāo)記或載體及電刷機(jī)構(gòu)上的道路信標(biāo)傳感器，存放數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)及輸入輸出接口等。采用永磁體作為道路信標(biāo)載體時(shí)，永磁體“N”極朝上為正向設(shè)置，用代碼“1”代表其狀態(tài)；反之為負(fù)向設(shè)置，用代碼“0”代表其狀態(tài)；當(dāng)采用導(dǎo)磁體或?qū)w作為道路信標(biāo)載體時(shí)，以兩只信標(biāo)傳感器同時(shí)檢測(cè)到信標(biāo)載體確定的狀態(tài)為代碼“0”狀態(tài)；以兩只信標(biāo)傳感器只有預(yù)定的那只檢測(cè)到信標(biāo)載體確定的狀態(tài)為代碼“1”狀態(tài)。在地槽輸電型電動(dòng)汽車道路信標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，信息編碼與《構(gòu)成計(jì)算機(jī)管理下地面磁性航線、信標(biāo)及傳感器安裝的方法》相同。地槽輸電型電動(dòng)汽車道路信標(biāo)系統(tǒng)軟件主要完成如下任務(wù)編譯從道路信標(biāo)載體獲取的道路信標(biāo)代碼、從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)、把數(shù)據(jù)經(jīng)過處理送入自動(dòng)駕駛系統(tǒng)或人、機(jī)界面設(shè)備。
c)地槽輸電型電動(dòng)汽車與相鄰汽車間的運(yùn)行狀態(tài)信息的采集與傳送c1)地槽輸電型電動(dòng)汽車的列隊(duì)運(yùn)行通常，地槽輸電型電動(dòng)汽車以列隊(duì)模式運(yùn)行，其隊(duì)列結(jié)構(gòu)由領(lǐng)隊(duì)、隊(duì)列成員與守隊(duì)三部分組成；每組隊(duì)列都被編碼，由交通監(jiān)控系統(tǒng)通知該隊(duì)列的領(lǐng)隊(duì)，代碼值由前到后依次為0～255；每個(gè)隊(duì)列成員都被編碼，由該隊(duì)列的領(lǐng)隊(duì)通知每個(gè)成員，代碼值由前到后依次為0～255。領(lǐng)隊(duì)在隊(duì)首，擔(dān)任隊(duì)列的領(lǐng)隊(duì)、與交通監(jiān)控系統(tǒng)、隊(duì)列內(nèi)及隊(duì)列間的通訊和隊(duì)列監(jiān)控任務(wù)；守隊(duì)在隊(duì)尾，承擔(dān)隊(duì)列監(jiān)控、與前、后領(lǐng)隊(duì)間的通訊任務(wù)；一般情況下，具有領(lǐng)隊(duì)資格的隊(duì)列成員被編排在隊(duì)列的前部，具有守隊(duì)資格的隊(duì)列成員被編排在隊(duì)列的后部；隊(duì)列成員間具有由前及后的單向通訊能力，一個(gè)隊(duì)列車輛數(shù)量在1～256輛范圍內(nèi)。
C2)相鄰汽車間的運(yùn)行狀態(tài)信息的采集與傳遞地槽輸電型電動(dòng)汽車相鄰汽車間的運(yùn)行狀態(tài)的變化，主要由前方車輛運(yùn)行狀態(tài)的變化或自身車輛運(yùn)行狀態(tài)的變化引起的。在正常列隊(duì)運(yùn)行的情況下，需要控制的目標(biāo)是合理的車距；車輛操縱行為主要有車速保持、加速、減速、剎車；產(chǎn)生操縱行為的原因主要有以下三類外部命令引起的操縱行為、主動(dòng)操縱行為、隨機(jī)故障造成的操縱行為，前兩類操縱行為屬事前已知的操縱行為，第三類操縱行為的過程也是可測(cè)的，上述三類操縱行為由車載監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)和控制，均以信息代碼的通訊方式，接受前方車輛送來的操縱行為信息，并把自身操縱行為信息傳送給后方車輛。地槽輸電型電動(dòng)汽車相鄰汽車間的相對(duì)速度及車距的檢測(cè)，采用《公路交通中車輛列隊(duì)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)方法》所述的方法。
地槽輸電型電動(dòng)汽車運(yùn)行狀態(tài)信息的傳遞，采用兩種通訊方式，即以輸電線為傳送媒體的載波通訊方式，控制發(fā)射功率和使用頻率以避免通訊的相互干擾，載波通訊比較適合于速度大于40公里/小時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)；另一種是相鄰車輛間的紅外線通訊方式，紅外線通訊比較適合于速度小于40公里/小時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。
d)地槽輸電型電動(dòng)汽車的導(dǎo)航地槽輸電型電動(dòng)汽車導(dǎo)航分兩種，即人工導(dǎo)航與自動(dòng)導(dǎo)航，人工導(dǎo)航是應(yīng)用適時(shí)檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)信息、道路信標(biāo)系統(tǒng)在人、機(jī)界面設(shè)備提供的導(dǎo)航信息進(jìn)行人工駕駛的工作模式；自動(dòng)導(dǎo)航是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)應(yīng)用適時(shí)檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)信息、信標(biāo)系統(tǒng)提供的導(dǎo)航信息進(jìn)行自動(dòng)駕駛的工作模式。
本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車地槽輸電與運(yùn)行狀態(tài)信息采集方法，不占用地表空間資源、輸電可靠、成本相對(duì)較低，為電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用、降低環(huán)境污染、節(jié)約能源及汽車交通的自動(dòng)化發(fā)展提供了有利條件。


圖1為隱蔽式輸電地槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為半隱蔽式輸電地槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為開放式輸電地槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為電控型電刷機(jī)構(gòu)示意圖的主視圖；圖5為圖4的A-A剖面圖6為圖4的俯視圖；圖7為彈壓型電刷機(jī)構(gòu)示意圖；圖8為電刷機(jī)構(gòu)、輸電桿、與電動(dòng)汽車的鏈接關(guān)系示意圖；圖9為分體式電磁驅(qū)動(dòng)輸電地槽槽軌分岔處的結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)具體實(shí)現(xiàn)方式圖中1-道路信標(biāo)標(biāo)記或載體(磁體或?qū)w)、2-非隱蔽輸電線、3-瓷質(zhì)絕緣體、4-絕緣密封填充物、5-絕緣套罩、6-緊固螺紋桿、7-螺母、8-隱蔽輸電線、9-混凝土結(jié)構(gòu)槽、10-防水溝、11-輸電線、12-電刷托架、13-電刷電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)、14-隱蔽輸電線引線端子、15-控制線路接插件、16-電刷機(jī)構(gòu)方向角與桿位傳感器、17-有限擺角的軸連接器、18-電刷機(jī)構(gòu)的升降連桿、19-輸電桿、20-主軸彈簧、21-非隱蔽輸電線引線端子、22-非隱蔽輸電線電刷、23-電刷防護(hù)擋塊、24-電刷固定桿、25-電刷彈簧片、26-隱蔽輸電線電刷、27-電刷撥桿、28-轉(zhuǎn)彎控制電磁鐵、29-道路信標(biāo)磁(或電渦流)傳感器、30-電刷機(jī)構(gòu)升起牽引索、31-電刷機(jī)構(gòu)落下牽引索、32-電刷機(jī)構(gòu)位控彈簧、33-刷架主軸、34-電刷撥桿的恢復(fù)彈簧、35-電刷做動(dòng)壓桿、36-轉(zhuǎn)彎電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)、37-轉(zhuǎn)彎撥桿、38-轉(zhuǎn)彎導(dǎo)向滑塊、39-滑塊復(fù)位彈簧片、40-電動(dòng)汽車的前輪軸托架、41-輸電桿方向角傳感器、42-電刷機(jī)構(gòu)、43-左側(cè)永磁體、44-左側(cè)輸電地槽、45-右側(cè)輸電地槽、46-右側(cè)永磁體。
A.電動(dòng)汽車的地槽輸電方法的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車的地槽輸電方法的實(shí)現(xiàn)，包括如圖1所示的隱蔽式輸電地槽或如圖2所示的半隱蔽式輸電地槽，如圖9所示的分體式電磁驅(qū)動(dòng)輸電地槽槽軌分岔處的結(jié)構(gòu)設(shè)置，如圖4、圖5、圖6所示的電控型電刷機(jī)構(gòu)或如圖7所示的彈壓式電刷機(jī)構(gòu)，如圖8所示的電刷機(jī)構(gòu)、輸電桿、與電動(dòng)汽車的鏈接設(shè)置，以及輸電桿19的收、放裝置和電動(dòng)汽車地槽輸電的控制裝置等部分。
輸電地槽的槽體是一個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)槽9，道路信標(biāo)標(biāo)記或載體1與非隱蔽輸電線2被設(shè)置在輸電地槽的上部；非隱蔽輸電線2連接大地，它與電刷機(jī)構(gòu)42中的非隱蔽輸電線電刷22滑動(dòng)接觸，并承載電刷機(jī)構(gòu)；隱蔽輸電線8被設(shè)置在輸電地槽的下部?jī)蓚?cè)，用瓷質(zhì)絕緣體3與混凝土結(jié)構(gòu)槽9絕緣。
電刷機(jī)構(gòu)42中的電刷托架12為電刷機(jī)構(gòu)的主要載體，由尼龍或其它耐磨的絕緣材料制成，電刷托架12與輸電桿19間是有限偏角的萬向連接；電刷電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)13通過電刷撥桿27撥動(dòng)電刷彈簧片25，使電刷觸點(diǎn)26與隱蔽地槽輸電線8間開啟或閉合；隱蔽輸電線引線端子14與電刷固定桿24相連；控制線路接插件15用于轉(zhuǎn)接下述低壓電器電路電刷電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)13的控制電路、轉(zhuǎn)彎控制電磁鐵28的電路、電刷機(jī)構(gòu)方向偏角及桿位傳感器16的電路、道路信標(biāo)傳感器29的電路；電刷機(jī)構(gòu)方向角及桿位傳感器16用于測(cè)量輸電桿19與電刷機(jī)構(gòu)42之間的方向偏角及刷架主軸33的上下位置；有限擺角的軸連接器17使電刷機(jī)構(gòu)42具有限定角度的傾斜擺動(dòng)自由度；電刷機(jī)構(gòu)的升降連桿18通過系在小孔上的牽引索30，被用于電刷機(jī)構(gòu)42的收起；地槽輸電式電動(dòng)汽車通過輸電桿19牽引電刷機(jī)構(gòu)42，并通過敷設(shè)在輸電桿19里面的動(dòng)力電纜向電動(dòng)汽車輸送電力、通過低壓電纜傳遞控制信號(hào)、傳感器信號(hào)；主軸彈簧20用于減小電刷機(jī)構(gòu)42產(chǎn)生的震動(dòng)；非隱蔽輸電線引線端子21與非隱蔽輸電線電刷22相連，用于轉(zhuǎn)接輸電線；非隱蔽輸電線電刷22套在電刷托架12上，該電刷能方便的更換；當(dāng)電刷機(jī)構(gòu)42被意外的拖出輸電地槽時(shí)，電刷防護(hù)擋塊23可防護(hù)后面的電刷免造損壞；電刷固定桿24用于隱蔽輸電線電刷26的安裝，隱蔽輸電線電刷26可方便的從電刷固定桿24上拆下更換；電刷彈簧片25沿寬度方向被扭轉(zhuǎn)呈正交形式，可減輕或防止電刷機(jī)構(gòu)42被意外地拖出輸電地槽時(shí)對(duì)電刷造成的損壞；隱蔽輸電線電刷26的觸點(diǎn)被安裝在電刷彈簧片25上；電刷撥桿27用于撥動(dòng)電刷；轉(zhuǎn)彎控制電磁鐵28被安裝在電刷托架12內(nèi)，當(dāng)施加控制電壓使得電磁鐵28被激勵(lì)時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與設(shè)置在轉(zhuǎn)彎處輸電地槽兩側(cè)的永久磁鐵磁場(chǎng)相互作用，使得電刷機(jī)構(gòu)42偏入相應(yīng)輸電地槽軌道；道路信標(biāo)磁(或電渦流)傳感器29用于檢測(cè)設(shè)置在輸電地槽上部側(cè)面的道路信標(biāo)標(biāo)記或載體1所處的狀態(tài)，以給出預(yù)定設(shè)置的道路信標(biāo)信號(hào)；電刷機(jī)構(gòu)升起牽引索30用于在手動(dòng)或電動(dòng)的作用下從輸電地槽將其拉起；刷架落下牽引索31用于在手動(dòng)或電動(dòng)的作用下，使電刷機(jī)構(gòu)42進(jìn)入輸電地槽；電刷機(jī)構(gòu)位控彈簧32用于穩(wěn)定電刷機(jī)構(gòu)42的位置；刷架主軸33是電刷機(jī)構(gòu)42的支撐主軸，與電刷托架12固連。
電動(dòng)汽車地槽輸電的控制裝置包括輸電桿控制裝置和電刷機(jī)構(gòu)控制裝置兩部分，設(shè)置在電動(dòng)汽車上。通過敷設(shè)在輸電桿19中的控制、信號(hào)總線分別與電刷電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)13的電路、轉(zhuǎn)彎控制電磁鐵28的電路、電刷機(jī)構(gòu)方向偏角及桿位傳感器16的電路、道路信標(biāo)傳感器29的電路、輸電桿方向角傳感器41的電路相連。電動(dòng)汽車地槽輸電的控制裝置，按照技術(shù)方案中電動(dòng)汽車地槽輸電的控制要求，對(duì)輸電桿19和電刷機(jī)構(gòu)42進(jìn)行控制。
B.地槽輸電型電動(dòng)汽車自動(dòng)駕駛所需運(yùn)行狀態(tài)信息的采集方法(同技術(shù)方案)
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車的地槽輸電方法，其特征在于它包括地槽輸電的基本形式，電動(dòng)汽車地槽輸電槽軌的分岔與匯入，地槽輸電的電刷機(jī)構(gòu)，電刷機(jī)構(gòu)、輸電桿與電動(dòng)汽車的鏈接，電動(dòng)汽車地槽輸電的控制以及地槽輸電電動(dòng)汽車的輔助動(dòng)力源等部分，其中a)地槽輸電的基本形式地槽輸電基本形式為兩極輸電，也可實(shí)現(xiàn)三相交流輸電或不接地兩極輸電，基本的兩極輸電形式為在輸電地槽上部的開口部位設(shè)置非隱蔽輸電線，通常是連接大地的零電位輸電線；在輸電地槽下部，是另一極輸電線；在三相交流輸電的情況下，輸電地槽上部的開口部位，是連接大地的零電位相輸電線，在輸電地槽下部?jī)蓚?cè)，分別是另外兩相輸電線；在不接地兩極輸電的情況下，輸電地槽上部的開口部位，是連接大地的零電位車體搭地線，在輸電地槽下部?jī)蓚?cè)，分別是不接地的兩極輸電線在結(jié)構(gòu)形式上，輸電地槽采用混凝土槽形、分段結(jié)構(gòu)，在輸電地槽上部?jī)蓚?cè)或在非屏蔽輸電線部位設(shè)置有道路信標(biāo)標(biāo)記，輸電地槽均應(yīng)有分段排水功能，并與道路主排水溝相連，輸電地槽定期用壓縮空氣清潔，輸電地槽有三種類型，隱蔽型、半隱蔽型、開放型，分別適用于不同的輸電電壓及不同的應(yīng)用場(chǎng)合，其中隱蔽式地槽輸電把對(duì)大地具有高電壓的輸電線設(shè)置在輸電地槽側(cè)面的隱蔽處，周圍對(duì)大地具有良好的絕緣；隱蔽式輸電地槽適用于高電壓地槽輸電、線路電耗小、安全性高，適用于城市主干道及公路上；半隱蔽式地槽輸電把對(duì)大地具有高電壓的輸電線設(shè)置在輸電地槽的兩側(cè)或中下部，對(duì)外用絕緣體遮掩，周圍對(duì)大地具有良好的絕緣；開放式兩極輸電的輸電線均在地槽的上部，開放式三相輸電其中兩相輸電線在地槽的上部，第三相在地槽的底部，輸電線安裝時(shí)均有絕緣襯墊，由于開放式地槽輸電的輸電線均暴露在外，通常輸送安全電壓、適用于較為封閉的局部作業(yè)區(qū)域b)電動(dòng)汽車地槽輸電槽軌的分岔與匯入輸電地槽轉(zhuǎn)彎分岔采用“Y”形槽軌的分離方式，電刷機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軌采用電磁驅(qū)動(dòng)或牽引驅(qū)動(dòng)方式，輸電地槽轉(zhuǎn)彎分岔處的輸電地槽分為左側(cè)輸電地槽和右側(cè)輸電地槽，當(dāng)電動(dòng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)輸電地槽為左轉(zhuǎn)彎輸電地槽，右側(cè)輸電地槽為直行輸電地槽，當(dāng)電動(dòng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)輸電地槽為右轉(zhuǎn)彎輸電地槽，左側(cè)輸電地槽為直行輸電地槽，在輸電地槽轉(zhuǎn)彎分岔處的左、右兩側(cè)均設(shè)置有一對(duì)極性反向設(shè)置的永磁體，在輸電地槽轉(zhuǎn)彎分岔處的前、后兩側(cè)均設(shè)置有出、入轉(zhuǎn)彎分岔點(diǎn)的道路信標(biāo)標(biāo)記一般情況下，電動(dòng)汽車的電刷機(jī)構(gòu)是依靠引導(dǎo)輸電地槽匯入正常運(yùn)行時(shí)的輸電地槽，引導(dǎo)輸電地槽與正常運(yùn)行時(shí)的輸電地槽為小偏角自然滑入型結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)輸電地槽設(shè)置在汽車運(yùn)行線路的側(cè)面，引導(dǎo)輸電地槽的起始端具有簸箕形的地槽入口，以利于電刷機(jī)構(gòu)的自然滑入c)地槽輸電的電刷機(jī)構(gòu)地槽輸電的電刷機(jī)構(gòu)，可采用滑撬或滑輪式支撐形式，隱蔽的或半隱蔽的輸電線電刷采用電控或彈壓形式，地槽輸電的電刷機(jī)構(gòu)由電刷托架、電刷電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)、電刷機(jī)構(gòu)方向角傳感器、轉(zhuǎn)彎控制電磁鐵、信標(biāo)傳感器、刷架主軸、隱蔽輸電線電刷、非隱蔽輸電線電刷等部分組成，其中電刷托架為電刷機(jī)構(gòu)的主要載體，由尼龍或其它耐磨的絕緣材料制成，電刷托架、非隱蔽電刷與非隱蔽輸電線表面接觸，用于承載電刷機(jī)構(gòu)；電刷電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)用于隱蔽輸電電刷觸點(diǎn)與隱蔽輸電線間的開啟或閉合；電刷機(jī)構(gòu)方向角傳感器，用于測(cè)量輸電桿相對(duì)于電刷機(jī)構(gòu)的方向偏角；非隱蔽輸電線電刷套在電刷托架上，該電刷能方便的更換；轉(zhuǎn)彎控制電磁鐵被安裝電刷托架內(nèi)，當(dāng)施加控制電壓使得電磁鐵被激勵(lì)時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與設(shè)置在轉(zhuǎn)彎處輸電地槽兩側(cè)的永久磁鐵磁場(chǎng)相互作用，使得電刷機(jī)構(gòu)偏入相應(yīng)輸電地槽軌道；信標(biāo)傳感器用于檢測(cè)信標(biāo)載體所處的狀態(tài)，以給出預(yù)定設(shè)置的道路信標(biāo)信號(hào)；刷架主軸是電刷機(jī)構(gòu)的支撐主軸隱蔽輸電線電刷需要采用自動(dòng)或人工控制方式對(duì)其實(shí)行控制，從而使得電刷與輸電線良好接觸或安全脫離，半隱蔽輸電線電刷的彈簧片具有后掠下彎弧形結(jié)構(gòu)，且彈簧片平面位于豎直平面，觸點(diǎn)周邊具有翹起的滑邊，以使電刷可重復(fù)上、下拔插而不被損壞，彈簧片具有預(yù)應(yīng)力使電刷與輸電線可靠接觸，半隱蔽內(nèi)叉式電刷機(jī)構(gòu)的非屏蔽電刷是一個(gè)馬鞍形槽，在電刷機(jī)構(gòu)底面中部，在槽的兩側(cè)設(shè)置有道路信標(biāo)傳感器d)電刷機(jī)構(gòu)、輸電桿與電動(dòng)汽車的鏈接電刷機(jī)構(gòu)是依靠輸電桿與電動(dòng)汽車鏈接的，輸電桿的一端與電刷機(jī)構(gòu)相連，另一端通過有限偏角的萬向連接被轉(zhuǎn)接在電動(dòng)汽車的前輪軸托架的中部，采取特殊的可拆卸輸電桿及特殊的輸電桿收放裝置，也可將輸電桿安裝在電動(dòng)汽車的尾部，可通過人工或自動(dòng)控制方法使得輸電桿被鎖定于兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即被鎖定在正常輸電和收起安放兩種狀態(tài)，輸電狀態(tài)中，輸電桿可在限定角度內(nèi)自由的左、右擺動(dòng)，輸電桿可被操縱機(jī)構(gòu)提起或被降落到預(yù)設(shè)高度，輸電桿內(nèi)既敷設(shè)有動(dòng)力輸電線，又敷設(shè)有低壓控制線、信號(hào)線，動(dòng)力輸電線與低壓控制線、信號(hào)線之間有良好的絕緣和屏蔽，輸電桿上還敷設(shè)有電刷機(jī)構(gòu)升起和降落牽引索，輸電桿方向角傳感器被安裝在電動(dòng)汽車的前輪軸托架中點(diǎn)與輸電桿的鏈接位置，用于測(cè)量輸電桿與電動(dòng)汽車縱軸在輪軸平面上投影的夾角——輸電桿方向偏角e)電動(dòng)汽車地槽輸電的控制電動(dòng)汽車地槽輸電的控制主要包括輸電桿的控制與電刷機(jī)構(gòu)的控制兩部分，電動(dòng)汽車地槽輸電的輸電桿控制方式為當(dāng)需要使電刷機(jī)構(gòu)進(jìn)入輸電地槽時(shí)，采用人工操縱機(jī)構(gòu)或自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)操縱輸電桿，使其降落到預(yù)定高度，將電刷機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)引導(dǎo)輸電地槽起始端具有簸箕形的地槽入口，通過電刷機(jī)構(gòu)的落下牽引索置電刷機(jī)構(gòu)于落下位置，運(yùn)用輔助動(dòng)力并操縱電動(dòng)汽車前進(jìn)使電刷機(jī)構(gòu)自然地滑入引導(dǎo)輸電地槽；當(dāng)需要使電刷機(jī)構(gòu)脫離輸電地槽時(shí)，通過電刷機(jī)構(gòu)的升起牽引索置電刷機(jī)構(gòu)于升起位置，采用人工操縱機(jī)構(gòu)或自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)操縱輸電桿，使輸電桿恢復(fù)到原來的安裝位置電動(dòng)汽車地槽輸電電刷機(jī)構(gòu)的控制方式為在電動(dòng)汽車上，其動(dòng)力輸電回路中應(yīng)設(shè)置有可控硅型開關(guān)或電磁開關(guān)，而且設(shè)置有針對(duì)電刷機(jī)構(gòu)的控制裝置；在需要使電刷機(jī)構(gòu)進(jìn)入輸電地槽時(shí)，在未完成進(jìn)入輸電地槽過程，電刷機(jī)構(gòu)的電刷未正常與輸電線接觸前，電刷機(jī)構(gòu)控制裝置不應(yīng)使動(dòng)力輸電回路的開關(guān)閉合；電刷機(jī)構(gòu)控制裝置檢測(cè)到電刷機(jī)構(gòu)已完成進(jìn)入輸電地槽的過程，電刷機(jī)構(gòu)的電刷已正常與輸電線接觸后，電刷機(jī)構(gòu)控制裝置才使得動(dòng)力輸電回路的開關(guān)閉合；在需要使電刷機(jī)構(gòu)脫離輸電地槽時(shí)，首先應(yīng)在給定指令的作用下，電刷機(jī)構(gòu)控制裝置使得動(dòng)力輸電回路的開關(guān)開路；在電動(dòng)汽車行駛過程中，當(dāng)電刷機(jī)構(gòu)方向角傳感器測(cè)得超出預(yù)先設(shè)定的極限方向偏角時(shí)，在電刷機(jī)構(gòu)控制裝置的作用下，執(zhí)行電刷機(jī)構(gòu)脫離輸電地槽的控制過程，這個(gè)控制過程的步驟是使動(dòng)力輸電回路的開關(guān)開路，控制電刷電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)使得電刷脫離隱蔽輸電線、恢復(fù)到輸電地槽的中間位置，使電刷機(jī)構(gòu)處于升起位置，使輸電桿恢復(fù)到原始安裝位置；在電動(dòng)汽車行駛過程中，當(dāng)電刷機(jī)構(gòu)上的桿位傳感器測(cè)得超出預(yù)先設(shè)定的極限桿位偏移時(shí)，在電刷機(jī)構(gòu)控制裝置的作用下，同樣執(zhí)行電刷機(jī)構(gòu)脫離輸電地槽的控制過程，在輸電地槽分岔轉(zhuǎn)彎的情況下，電刷機(jī)構(gòu)的控制方式為在出、入輸電地槽轉(zhuǎn)彎分叉處，應(yīng)分別設(shè)置出、入輸電地槽轉(zhuǎn)彎分叉的道路信標(biāo)，通過設(shè)置在電刷機(jī)構(gòu)上的道路信標(biāo)傳感器的檢測(cè)，同時(shí)在給定轉(zhuǎn)彎指令的作用下，電刷機(jī)構(gòu)控制裝置使得轉(zhuǎn)彎電磁鐵被激勵(lì)，在轉(zhuǎn)彎電磁鐵磁場(chǎng)與輸電地槽轉(zhuǎn)彎分叉處兩側(cè)永磁體的磁場(chǎng)相互作用下，驅(qū)使電刷機(jī)構(gòu)滑入相應(yīng)輸電地槽，完成轉(zhuǎn)彎過程；在輸電地槽分岔轉(zhuǎn)彎的情況下，彈壓型電刷機(jī)構(gòu)中，電刷機(jī)構(gòu)控制裝置使得轉(zhuǎn)彎電磁做動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，驅(qū)使轉(zhuǎn)彎導(dǎo)向滑塊偏向轉(zhuǎn)彎的一側(cè)，進(jìn)而使得電刷機(jī)構(gòu)滑入相應(yīng)的輸電地槽，完成轉(zhuǎn)彎過程f)地槽輸電電動(dòng)汽車的輔助動(dòng)力源地槽輸電型電動(dòng)汽車的機(jī)動(dòng)性受到限制，需要設(shè)置輔助動(dòng)力源，可根據(jù)機(jī)動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性等要求設(shè)置相應(yīng)的輔助動(dòng)力源
2.一種地槽輸電型電動(dòng)汽車自動(dòng)駕駛所需運(yùn)行狀態(tài)信息的采集方法，其特征在于它包括地槽輸電型電動(dòng)汽車相對(duì)道路運(yùn)行狀態(tài)信息的采集、地槽輸電型電動(dòng)汽車與相鄰汽車間的運(yùn)行狀態(tài)信息的采集與傳送、地槽輸電型電動(dòng)汽車的導(dǎo)航等部分，其中a)地槽輸電型電動(dòng)汽車自動(dòng)駕駛需要的信息一般情況下，地槽輸電型電動(dòng)汽車在限定條件下的自動(dòng)駕駛需要如下幾類信息第一地槽輸電型電動(dòng)汽車與道路間的運(yùn)行狀態(tài)信息；第二地槽輸電型電動(dòng)汽車與相鄰汽車間的運(yùn)行狀態(tài)信息；第三地槽輸電型電動(dòng)汽車內(nèi)部系統(tǒng)狀態(tài)信息；第四地槽輸電型電動(dòng)汽車與交通監(jiān)控系統(tǒng)間的交互信息；第五地槽輸電型電動(dòng)汽車與駕駛?cè)藛T間的交互信息，在這里，稱前兩類為地槽輸電型電動(dòng)汽車的運(yùn)行狀態(tài)信息，稱后三類為地槽輸電型電動(dòng)汽車的監(jiān)控信息b)地槽輸電型電動(dòng)汽車相對(duì)道路運(yùn)行狀態(tài)信息的采集b1)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)小動(dòng)態(tài)范圍穩(wěn)定工作需要提供的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)自動(dòng)駕駛地槽輸電型電動(dòng)汽車的運(yùn)動(dòng)模型為在理想的情況下，輸電地槽軸線為電動(dòng)汽車的幾何平面中心的運(yùn)動(dòng)軌跡；一般的情況下，以前輪中心連線的中點(diǎn)為機(jī)體控制參考點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)軌跡左右偏差及縱、橫向運(yùn)動(dòng)平順性應(yīng)符合預(yù)先設(shè)定的要求，為此，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要提供如下電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)參數(shù)縱向位置、速度、加速度，橫向偏離、偏離速度、偏離加速度、汽車縱軸相對(duì)輸電地槽軸線的方向偏角、偏角速率，通?？梢杂稍O(shè)置的縱向速度傳感器檢測(cè)縱向運(yùn)動(dòng)速度；通過對(duì)速度的一次積分獲得一定時(shí)間間隔行駛的距離、并通過初始位置以確定當(dāng)前位置；通過對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)速度的一次微分獲得縱向運(yùn)動(dòng)加速度；通過電刷機(jī)構(gòu)方向角、輸電桿的桿長、輸電桿相對(duì)輪軸平面的俯仰角三項(xiàng)參數(shù)，可以確定機(jī)體控制參考點(diǎn)相對(duì)理想軌跡的橫向偏離；通過對(duì)橫向偏離的一次微分獲得偏離速度；前輪旋轉(zhuǎn)平面與前輪中心連線的夾角稱操縱角，在地槽輸電型電動(dòng)汽車上安裝有操縱角傳感器，通過電刷機(jī)構(gòu)方向角、輸電桿方向角、操縱角、電動(dòng)汽車的前后軸距及縱向速度參數(shù)可以分別確定無側(cè)滑條件下的橫向偏離加速度、方向偏角及偏角速率b2)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)大動(dòng)態(tài)范圍穩(wěn)定工作需要提供的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)一般情況下，地槽輸電電動(dòng)汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要在大動(dòng)態(tài)范圍、非線性狀態(tài)下工作，所以僅僅提供縱向位置、速度、加速度，橫向偏離、偏離速度、偏離加速度、方向偏角、偏角速率等電動(dòng)汽車的適時(shí)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)是不夠的，還需要向自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供最近未來一段時(shí)間范圍內(nèi)道路環(huán)境的變化信息，這是依靠道路信標(biāo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的地槽輸電型電動(dòng)汽車道路信標(biāo)系統(tǒng)包括道路信標(biāo)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)、道路信標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、道路信標(biāo)系統(tǒng)軟件，道路信標(biāo)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在輸電地槽上部側(cè)面被編碼的道路信標(biāo)標(biāo)記或載體及電刷機(jī)構(gòu)上的道路信標(biāo)傳感器，存放數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)及輸入輸出接口等，采用永磁體作為道路信標(biāo)載體時(shí)，永磁體“N”極朝上為正向設(shè)置，用代碼“1”代表其狀態(tài)；反之為負(fù)向設(shè)置，用代碼“0”代表其狀態(tài)；當(dāng)采用導(dǎo)磁體或?qū)w作為道路信標(biāo)載體時(shí)，以兩只信標(biāo)傳感器同時(shí)檢測(cè)到信標(biāo)載體確定的狀態(tài)為代碼“0”狀態(tài)；以兩只信標(biāo)傳感器只有預(yù)定的那只檢測(cè)到信標(biāo)載體確定的狀態(tài)為代碼“1”狀態(tài)，在地槽輸電型電動(dòng)汽車道路信標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，信息編碼與《構(gòu)成計(jì)算機(jī)管理下地面磁性航線、信標(biāo)及傳感器安裝的方法》相同，地槽輸電型電動(dòng)汽車道路信標(biāo)系統(tǒng)軟件主要完成如下任務(wù)編譯從道路信標(biāo)載體獲取的道路信標(biāo)代碼、從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)、把數(shù)據(jù)經(jīng)過處理送入自動(dòng)駕駛系統(tǒng)或人、機(jī)界面設(shè)備c)地槽輸電型電動(dòng)汽車與相鄰汽年間的運(yùn)行狀態(tài)信息的采集與傳送c1)地槽輸電型電動(dòng)汽車的列隊(duì)運(yùn)行通常，地槽輸電型電動(dòng)汽車以列隊(duì)模式運(yùn)行，其隊(duì)列結(jié)構(gòu)由領(lǐng)隊(duì)、隊(duì)列成員與守隊(duì)三部分組成；每組隊(duì)列都被編碼，由交通監(jiān)控系統(tǒng)通知該隊(duì)列的領(lǐng)隊(duì)，代碼值由前到后依次為0～255；每個(gè)隊(duì)列成員都被編碼，由該隊(duì)列的領(lǐng)隊(duì)通知每個(gè)成員，代碼值由前到后依次為0～255；領(lǐng)隊(duì)在隊(duì)首，擔(dān)任隊(duì)列的領(lǐng)隊(duì)、與交通監(jiān)控系統(tǒng)、隊(duì)列內(nèi)及隊(duì)列間的通訊和隊(duì)列監(jiān)控任務(wù)；守隊(duì)在隊(duì)尾，承擔(dān)隊(duì)列監(jiān)控、與前、后領(lǐng)隊(duì)間的通訊任務(wù)；一般情況下，具有領(lǐng)隊(duì)資格的隊(duì)列成員被編排在隊(duì)列的前部，具有守隊(duì)資格的隊(duì)列成員被編排在隊(duì)列的后部；隊(duì)列成員間具有由前及后的單向通訊能力，一個(gè)隊(duì)列車輛數(shù)量在1～256輛范圍內(nèi)C2)相鄰汽車間的運(yùn)行狀態(tài)信息的采集與傳遞地槽輸電型電動(dòng)汽車相鄰汽車間的運(yùn)行狀態(tài)的變化，主要由前方車輛運(yùn)行狀態(tài)的變化或自身車輛運(yùn)行狀態(tài)的變化引起的，在正常列隊(duì)運(yùn)行的情況下，需要控制的目標(biāo)是合理的車距；車輛操縱行為主要有車速保持、加速、減速、剎車；產(chǎn)生操縱行為的原因主要有以下三類外部命令引起的操縱行為、主動(dòng)操縱行為、隨機(jī)故障造成的操縱行為，前兩類操縱行為屬事前已知的操縱行為，第三類操縱行為的過程也是可測(cè)的，上述三類操縱行為由車載監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)和控制，均以信息代碼的通訊方式，接受前方車輛送來的操縱行為信息，并把自身操縱行為信息傳送給后方車輛，地槽輸電型電動(dòng)汽車相鄰汽車間的相對(duì)速度及車距的檢測(cè)，采用《公路交通中車輛列隊(duì)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)方法》所述的方法地槽輸電型電動(dòng)汽車運(yùn)行狀態(tài)信息的傳遞，采用兩種通訊方式，即以輸電線為傳送媒體的載波通訊方式，控制發(fā)射功率和使用頻率以避免通訊的相互干擾，載波通訊比較適合于速度大于40公里/小時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)；另一種是相鄰車輛間的紅外線通訊方式，紅外線通訊比較適合于速度小于40公里/小時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)d)地槽輸電型電動(dòng)汽車的導(dǎo)航地槽輸電型電動(dòng)汽車導(dǎo)航分兩種，即人工導(dǎo)航與自動(dòng)導(dǎo)航，人工導(dǎo)航是應(yīng)用適時(shí)檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)信息、道路信標(biāo)系統(tǒng)在人、機(jī)界面設(shè)備提供的導(dǎo)航信息進(jìn)行人工駕駛的工作模式；自動(dòng)導(dǎo)航是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)應(yīng)用適時(shí)檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)信息、信標(biāo)系統(tǒng)提供的導(dǎo)航信息進(jìn)行自動(dòng)駕駛的工作模式。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電動(dòng)汽車地槽輸電與運(yùn)行狀態(tài)信息采集方法，屬于電動(dòng)汽車的輸電與測(cè)控技術(shù)，它通過可控制電刷機(jī)構(gòu)和車體下部的輸電桿，沿運(yùn)行線路鋪設(shè)的輸電地槽向運(yùn)行中的電動(dòng)汽車輸電。它采用傳感器適時(shí)檢測(cè)與信標(biāo)信息相結(jié)合的方法，并且采用列隊(duì)運(yùn)行和運(yùn)行信息通告的方式，滿足了大動(dòng)態(tài)范圍、非線性過程中自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信息的需求。本發(fā)明可以滿足電動(dòng)汽車、環(huán)境對(duì)輸電系統(tǒng)的要求，以及地槽輸電型電動(dòng)汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信息的需要，且不占用地表空間資源。該項(xiàng)技術(shù)方案為電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用、降低環(huán)境污染、節(jié)約能源及汽車交通的自動(dòng)化發(fā)展提供了有利條件。
文檔編號(hào)B60M1/30GK1463868SQ0212297
公開日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月14日
發(fā)明者李善伯 申請(qǐng)人:李善伯