本發(fā)明涉及雙源無軌電車控制方法，具體涉及雙源無軌電車集電桿抓取線網(wǎng)的控制方法。

技術(shù)背景

無軌電車作為一種完全使用電力驅(qū)動的交通工具，因其節(jié)能減排效果好，已經(jīng)在很多地方廣泛用于公共交通領(lǐng)域，無軌電車可以直接使用線網(wǎng)來提供車輛運行動力，現(xiàn)有的無軌電車都利用集電桿來抓取線網(wǎng)取電。

現(xiàn)有的無軌電車集電桿抓取線網(wǎng)的方式大多采用人力實現(xiàn)，即由司機將車輛停于線網(wǎng)下方，然后司機通過手動升降集電桿來實現(xiàn)集電桿抓取線網(wǎng)，然而該方式實際操作時不僅要求車輛停止在線網(wǎng)正下方，對于停車要求較高，也影響了乘客的出行，而且車輛在行駛過程中需要司機多次升降集電桿，增加了司機的工作量。

為了解決上述問題，有些人研究車輛在行走過程中自行抓取電網(wǎng)的集電桿，然而車輛在行駛過程中的抓取對于圖像的處理速度及精度等要求較高，因而往往無法實現(xiàn)精確抓取。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

出于解決上述問題，本發(fā)明提出了一種無軌電車集電桿控制方法，包括如下3個步驟：(1)通過圖像采集裝置實時采集集電 頭與線網(wǎng)的圖像；(2)將采集的圖像進行分析處理，得出當前的集電頭及線網(wǎng)的位置信息；(3)根據(jù)所述集電頭及線網(wǎng)的位置信息控制集電桿的升降及旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)線網(wǎng)的抓取，通過圖像采集集電頭與線網(wǎng)的位置信息分析處理后得出集電桿的運行軌跡，從而實時調(diào)整集電桿的升降與旋轉(zhuǎn)，最終實現(xiàn)集電頭精確抓取線網(wǎng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

雙源無軌電車集電桿控制方法，包括如下步驟：

(1)圖像采集：通過圖像采集裝置實時采集集電頭與線網(wǎng)的圖像；

(2)圖像處理：將采集的圖像進行分析處理，得出當前的集電頭及線網(wǎng)的位置信息；

(3)集電桿控制：根據(jù)所述集電頭及線網(wǎng)的位置信息控制集電桿的升降及旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)線網(wǎng)的抓取。

在所述步驟(1)之前還包括圖像標定，通過所述圖像標定得出集電頭在圖像中的位置與實際位置之間的對應關(guān)系。

所述圖像標定的具體方式為采集所述集電頭不同高度h、旋轉(zhuǎn)角度θ對應的集電頭在圖像中的坐標位置，以此得到所述集電頭在不同高度h下的旋轉(zhuǎn)圓弧方程。

所述步驟(2)中圖像處理步驟的具體方式為記錄圖像中線網(wǎng)的位置與所述不同高度h下的集電頭的旋轉(zhuǎn)圓弧方程的交點位置，然后根據(jù)所述交點擬合出一條軌跡，用于指導所述集電頭的升降及旋轉(zhuǎn)。

所述步驟(3)中集電桿控制的具體方式為給定所述集電桿的運行速度V，然后根據(jù)所述集電桿運行所需的升降高度h及旋轉(zhuǎn)角度θ，以及所述集電桿升降速度V_h及旋轉(zhuǎn)速度V_θ之間保持V_h²+V_θ²＝V²的等式關(guān)系實時計算所述集電桿的升降速度V_h及旋轉(zhuǎn)速度V_θ。

所述集電桿運行速度V平緩加減。

所述控制方法還包括補償控制，所述補償控制為根據(jù)所述集電頭與線網(wǎng)之間摩擦力的大小與給定的目標摩擦力的差值給出一個相應的補償力。

相比現(xiàn)有的雙源無軌電車控制方法，本發(fā)明有顯著優(yōu)點和有益效果，具體體現(xiàn)為：

1.使用本發(fā)明的雙源無軌電車控制方法，通過驅(qū)動集電桿的自動升降及旋轉(zhuǎn)，來實現(xiàn)自動抓取線網(wǎng)，省去人工操作；

2.使用本發(fā)明的雙源無軌電車控制方法，通過集電頭在不同高度與線網(wǎng)在圖像中的交點來規(guī)劃集電桿的運行軌跡，實現(xiàn)精確抓?。?/p>

3.使用本發(fā)明的雙源無軌電車控制方法，升降速度及旋轉(zhuǎn)速度均采用平緩加減，減少集電桿在運行過程中的抖動；

4.使用本發(fā)明的雙源無軌電車控制方法，根據(jù)所述集電頭與線網(wǎng)之間摩擦力的大小與給定的目標摩擦力的差值給出一個相應的補償力，減少集電頭的磨損。

附圖說明

圖1為本發(fā)明雙源無軌電車控制方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明雙源無軌電車控制方法圖像標定示意圖；

圖3為本發(fā)明雙源無軌電車控制方法圖像處理示意圖；

圖4為本發(fā)明雙源無軌電車控制方法集電頭運行軌跡示意圖；

圖5為本發(fā)明雙源無軌電車控制方法集電桿運行速度示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的具體實施方法如下：

如圖1所示為本發(fā)明雙源無軌電車控制方法的流程圖，首先在車輛首次運行之前對集電桿進行圖像標定，然后根據(jù)車輛電源需求或者其他條件決定是否抓取線網(wǎng)取電，若否，則不動作，若是，則圖像采集裝置進行圖像采集，所述圖像采集裝置可為攝像頭等能夠用于采集圖像信息的裝置，所述圖像采集裝置將采集的圖像傳遞給控制裝置，由控制裝置進行圖像處理，所述控制裝置通過圖像處理后給出所述集電桿擬運行的軌跡點，然后根據(jù)所有軌跡點擬合出集電桿運行軌跡，最后由控制裝置控制驅(qū)動集電桿運行并抓取線網(wǎng)，進行充電，停止動作。

所述圖像標定的具體方式為：首先，采集集電頭在不同高度h時選取至少三個旋轉(zhuǎn)角度對應的集電頭在圖像中的位置信息，即每個高度下采集至少三個位置點，如圖2所示為本發(fā)明雙源無軌電車控制方法圖像標定示意圖，于圖像中建立坐標系，記錄三 個點的坐標(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)，并以記錄的三個點的坐標計算出該高度下集電頭旋轉(zhuǎn)的運行軌跡方程，以同樣的方法可以得出各高度下對應的集電頭旋轉(zhuǎn)運行軌跡方程，該軌跡方程為多個同心圓的部分圓弧。

上述圖像標定的另一種實施方式為：首先，根據(jù)國家標準中線網(wǎng)的高度，選取集電頭在該高度下至少三個旋轉(zhuǎn)角度對應的集電頭在圖像中的位置信息，即每個高度下采集至少三個位置點，于圖像中建立坐標系，記錄三個點的坐標，并以記錄的三個點的坐標計算出該高度下集電頭旋轉(zhuǎn)的運行軌跡方程；然后根據(jù)攝像頭成像的焦距比例可以計算出不同高度下的集電頭旋轉(zhuǎn)軌跡方程的半徑值，因為各高度下對應的集電頭旋轉(zhuǎn)運行軌跡方程為多個同心圓，圓心相同，因而可以計算出所有的高度下對應的集電頭旋轉(zhuǎn)運行軌跡方程。

如圖3所示為本發(fā)明雙源無軌電車控制方法圖像處理示意圖，攝像頭一般位于車頂出，因而拍攝的照片為圖3所示，本實施例中為了簡化說明，只標出一條線網(wǎng)，在圖像中的線網(wǎng)為一條直線，該直線與圖像標定時所確立的不同高度下集電頭旋轉(zhuǎn)運行的軌跡方程各有一個交點，記錄下各個交點的坐標，各個交點即為該高度下可能夠抓取線網(wǎng)的位置，由此位置信息可以得出相應的旋轉(zhuǎn)角度，將所述各個交點擬合出一條旋轉(zhuǎn)角度θ與升降高度h對應的曲線，具體曲線如圖4所示，曲線即為集電頭可能抓取線網(wǎng)的高度及旋轉(zhuǎn)角度，因而設(shè)定所述集電頭按圖4的曲線軌跡 運行，保證了抓取的精度。

由于集電桿的較長，且為了減少集電桿的重量，一般集電桿的材質(zhì)都選擇較輕的材質(zhì)，這也就會導致集電桿在運行過程中出現(xiàn)抖動，特別是在集電頭處，其抖動程度劇烈到無法抓取線網(wǎng)，更嚴重的甚至會導致集電桿彎曲變形，因此，本發(fā)明設(shè)計的雙源無軌電車集電桿的控制方法中保持集電桿以較緩慢的速度升降及旋轉(zhuǎn)，避免因集電桿運行帶來的抖動，集電桿具體的運行速度如圖5所示，所示集電桿采用一個較小的加速度運行，使得所述集電桿運行平穩(wěn)，圖5中所示的速度V與時間t的對應曲線，所述速度V為升降速度V_h及旋轉(zhuǎn)速度V_θ的合速度，即V_h²+V_θ²＝V²，集電桿在運行過程中根據(jù)圖4中的軌跡運行，所述集電桿根據(jù)當前點與下一個點之間高度差和旋轉(zhuǎn)角度差得出升降速度V_h及旋轉(zhuǎn)速度V_θ的比例，然后根據(jù)合速度V的大小計算出升降速度V_h及旋轉(zhuǎn)速度V_θ，保證集電桿的有效運行且減少抖動，實現(xiàn)集電頭的精確抓取線網(wǎng)充電。

集電頭抓取線網(wǎng)之后由于車輛運行道路不一定完全處于線網(wǎng)正下方，因而線網(wǎng)與所述集電頭之間會出現(xiàn)一個橫向的壓力，則線網(wǎng)與所述集電頭側(cè)面存在摩擦力，長時間的摩擦會導致集電頭的損壞，因此本發(fā)明控制方法中根據(jù)線網(wǎng)與集電頭之間的橫向壓力值對應給出一個相反的力，用以抵消或者減少所述橫向壓力，達到消除或減少摩擦力對集電頭的損害，延長集電頭壽命。

對于為本發(fā)明的示范性實施例，應當理解為是本發(fā)明的權(quán)利 要求書的保護范圍內(nèi)其中的某一種示范性示例，具有對本領(lǐng)域技術(shù)人員實現(xiàn)相應的技術(shù)方案的指導性作用，而非對本發(fā)明的限定。