1.一种超级虚拟轨道列车的电动转向控制系统,其特征在于,包括转向控制器以及每节车每根车轴配置的电动转向控制装置,每个电动转向控制装置均包括:转向连杆机构,设于车体底架上且与对应车轴连接,用于在转向执行器的驱动下带动车轴上车轮的转动;角度传感器,其两端分别设于车体底架和转向连杆机构上,用于采集对应车轴的转向角;转向执行器,设于车体底架上且与所述转向连杆机构连接,用于根据转向动作指令动作;转向控制单元,用于接收对应车轴的转向角,并将所述转向角发送给转向控制器;接收对应车轴的转向控制指令,并根据所述转向控制指令向所述转向执行器发出转向动作指令;所述转向控制器获取第一车轴的转向角、列车运行速度和行驶方向;根据所述第一车轴的转向角、列车运行速度和行驶方向计算出第一节车后车轴的目标转向角以及第i节车前车轴和后车轴的目标转向角;根据各节车前车轴和后车轴的目标转向角产生各车轴的转向控制指令;其中,所述第一车轴是指第一节车的前车轴且由方向盘直接控制其转向,i=2,3,…,n,n为列车的节数,所述目标转向角的具体公式为:其中,γ 2i-1 为第i节车前车轴的目标转向角,γ 2i 为第i节车后车轴的目标转向角,当i=1时,γ 1 为第一车轴转向角,γ 2 为第一节车后车轴的目标转向角;R gi 为第i节车与第i-1节车之间的铰接点G i 到转弯瞬时中心M的距离;A 2i-1 为第i节车的前轮质心;R 2i-1 为第i节车的前轮质心A 2i-1 到转弯瞬时中心M的距离; 为第i节车的前轮侧偏刚度, 为第i节车的后轮侧偏刚度,β为车辆质心的侧偏角,v x 为列车运行速度在x方向上的分量,r为车辆质心横摆角速度, 为第i节车前车轴距离车辆质心的长度, 为第i节车后车轴距离车辆质心的长度,m为整车质量,a y 为车辆侧向加速度。
2.根据权利要求1所述的超级虚拟轨道列车的电动转向控制系统,其特征在于,所述转向连杆机构为梯形转向连杆机构,所述梯形转向连杆机构包括依次连接的第一转向摇臂、第一连杆、I形臂、横拉杆、L形臂、第二连杆和第二转向摇臂;所述I形臂和L形臂设于所述车体底架上;所述第一转向摇臂、第二转向摇臂分别与对应车轴的两端连接;所述L形臂与所述转向执行器连接。
3.根据权利要求2所述的超级虚拟轨道列车的电动转向控制系统,其特征在于,所述转向连杆机构通过转向纵拉杆与所述转向执行器连接。
4.根据权利要求2所述的超级虚拟轨道列车的电动转向控制系统,其特征在于,所述转向执行器包括减速齿轮箱和转向电机。
5.根据权利要求2所述的超级虚拟轨道列车的电动转向控制系统,其特征在于,在所述车体底架的两侧均设有机械止档和限位开关,且所述限位开关位于所述机械止档远离车体底架的一侧。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的超级虚拟轨道列车的电动转向控制系统,其特征在于,每个所述电动转向控制装置还包括位移传感器,所述位移传感器用于检测转向连杆机构的横向位移,并将所述横向位移传输给所述转向控制单元;所述转向控制单元根据所述横向位移控制所述转向执行器动作,实现横向位移的精确控制。
7.一种超级虚拟轨道列车电动转向控制方法,其特征在于,包括以下步骤:获取第一车轴的转向角、列车运行速度和行驶方向,其中所述第一车轴是指第一节车的前车轴且由方向盘直接控制其转向;根据所述第一车轴的转向角、列车运行速度和行驶方向计算出第一节车后车轴的目标转向角以及第i节车前车轴和后车轴的目标转向角,其中i=2,3,…,n,n为列车的节数,具体公式为:其中,γ 2i-1 为第i节车前车轴的目标转向角,γ 2i 为第i节车后车轴的目标转向角,当i=1时,γ 1 为第一车轴转向角,γ 2 为第一节车后车轴的目标转向角;R gi 为第i节车与第i-1节车之间的铰接点G i 到转弯瞬时中心M的距离;A 2i-1 为第i节车的前轮质心;R 2i-1 为第i节车的前轮质心A 2i-1 到转弯瞬时中心M的距离; 为第i节车的前轮侧偏刚度, 为第i节车的后轮侧偏刚度,β为车辆质心的侧偏角,v x 为列车运行速度在x方向上的分量,r为车辆质心横摆角速度, 为第i节车前车轴距离车辆质心的长度, 为第i节车后车轴距离车辆质心的长度,m为整车质量,a y 为车辆侧向加速度;根据各节车前车轴和后车轴的目标转向角产生各车轴的转向控制指令,根据所述转向控制指令驱动对应的转向执行器动作,实现各节车电动主动转向控制。
8.根据权利要求7所述的超级虚拟轨道列车电动转向控制方法,其特征在于:在根据所述转向控制指令驱动对应的转向执行器动作之前,所述控制方法还包括根据车轴的目标转向角判断是否达到转向限位的步骤,具体实现过程为:如果车轴的目标转向角≥γ 10 或车轴的目标转向角≤-γ 10 ,则向司机发出转向警示,并判断是否接收到限位开关信号;如果接收到限位开关电信号,则发出报警,执行紧急制动操作;如果未接收到限位开关电信号,则驱动对应的转向执行器动作;如果-γ 10 <车轴的目标转向角<γ 10 ,则驱动对应的转向执行器动作;其中,γ 10 为软限位阈值。
9.根据权利要求7或8所述的超级虚拟轨道列车电动转向控制方法,其特征在于:所述根据各节车前车轴和后车轴的目标转向角产生各车轴的转向控制指令的具体实现过程为:获取车轴的实时转向角;计算出车轴的实时转向角和目标转向角的转向偏差;基于PID控制方式,根据所述转向偏差产生转向控制指令。
10.一种超级虚拟轨道列车,其特征在于:包括权利要求1~6中任一项所述的电动转向控制系统。