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Virtual Rail and Lateral Error
Virtual Rail and Lateral Error
New Rail uses a virtual rail as the digital reference for its independently driven cylindrical running wheels. The AI unit calculates each wheel’s target rotational speed from this reference, connecting the intended running path with actual wheel movement.
1. Wheel-Rotation Control Aligns the Wheel Center
1. Wheel-Rotation Control Aligns the Wheel Center
The AI unit controls the left and right wheels according to their respective virtual-rail paths. Because cylindrical wheels have constant diameters, their rotation produces the running distances required by those paths.
As a result of this control, the wheel-pair center—the reference center between the left and right wheels—coincides with the center virtual rail.
The measured difference between the actual track center and the wheel-pair center therefore also represents the difference between the actual track and its virtual reference.
Lateral error Δy = Actual track center − Wheel-pair center
= Actual track center − Center virtual rail
This turns a physical wheel-position error into information for correcting the digital running reference. The AI unit uses its direction and magnitude to bring the virtual rail closer to the actual track.
2. Three Connected Virtual Rails
2. Three Connected Virtual Rails
The virtual rail describes both the position along the route and the lateral path to follow at each position. Three related reference paths work together.
Center Virtual Rail
Defines the path followed by the wheel-pair center.
Left and Right Virtual Rails
Define each wheel’s running path and provide the basis for calculating its target rotational speed.
These references are not a fixed copy of the original track design. Measured lateral error and operating data allow them to be corrected as actual track conditions change.
3. Matching Wheel Speeds to the Running Paths
3. Matching Wheel Speeds to the Running Paths
On curves, the outer wheel must travel farther than the inner wheel. For equal-diameter cylindrical wheels, the AI unit sets the target rotational-speed ratio to match the inner and outer path-length ratio.
The outer wheel therefore rotates faster to cover the longer path. On straight track, the targets provide equal left and right running distances.
Virtual-rail paths → Target wheel-speed ratio → Left–right running distances → Wheel-center alignment
Measured lateral error then provides feedback for correcting the virtual rail and updating the targets. The correction process and reuse of the updated reference are explained in 04-03 Correction & Reuse.
Email : parkkyeungsik@gmail.com
LinkedIn : https://www.linkedin.com/in/kyeungsik-park-58b879281/?locale=ko
가상레일과 수평오차
가상레일과 수평오차
New Rail은 좌우 독립구동 원통주행바퀴의 디지털 주행기준으로 가상레일을 사용합니다. 인공지능은 이 기준으로 각 바퀴의 목표 회전속도를 산출하여, 주행할 경로를 실제 바퀴의 운동으로 연결합니다.
1. 회전수 제어의 결과로 바퀴중심이 일치
1. 회전수 제어의 결과로 바퀴중심이 일치
인공지능은 좌측·우측 가상레일의 경로에 맞추어 각 바퀴의 회전을 제어합니다. 원통바퀴는 외경이 일정하므로 회전수 제어로 각 경로에 필요한 주행거리를 형성합니다.
이 제어의 결과로 좌우 바퀴 한 쌍의 기준 중심인 바퀴중심이 중심 가상레일과 일치하게 됩니다.
따라서 실제 레일중심과 바퀴중심 사이에서 측정한 수평오차는 실제 레일과 가상레일 사이의 오차가 됩니다.
수평오차 Δy = 실제 레일중심 − 바퀴중심
= 실제 레일중심 − 중심 가상레일
물리적인 바퀴 위치오차가 디지털 주행기준을 보정하는 정보로 전환되는 것입니다. 인공지능은 이 오차의 방향과 크기를 이용하여 가상레일을 실제 레일에 수렴하도록 보정합니다.
2. 서로 연결된 세 가지 가상레일
2. 서로 연결된 세 가지 가상레일
가상레일은 노선상의 주행위치와 각 위치에서 따라야 할 수평방향 경로를 함께 나타냅니다. 이를 위해 세 가지 기준 경로를 연결하여 사용합니다.
중심 가상레일
좌우 바퀴 한 쌍의 중심인 바퀴중심이 따라가는 경로입니다.
좌측·우측 가상레일
각 바퀴가 주행할 경로이며, 목표 회전속도를 산출하는 기준입니다.
가상레일은 최초 설계선형을 그대로 저장한 고정된 정보가 아닙니다. 측정된 수평오차와 운행데이터를 반영하여 실제 레일의 변화에 맞추어 보정합니다.
3. 주행경로에 맞춘 좌우 회전속도
3. 주행경로에 맞춘 좌우 회전속도
곡선에서는 외측 바퀴가 내측 바퀴보다 더 먼 거리를 주행해야 합니다. 좌우 원통바퀴의 외경이 같으면, 인공지능은 내측·외측 경로의 길이 비율에 맞추어 목표 회전속도 비율을 정합니다.
따라서 외측 바퀴는 더 긴 경로에 맞추어 빠르게 회전합니다. 직선에서는 좌우 주행거리가 같아지도록 목표값을 설정합니다.
가상레일 경로 → 목표 회전속도 비율 → 좌우 주행거리 형성 → 바퀴중심 일치
이후 측정되는 수평오차를 다시 활용하여 가상레일과 목표값을 갱신합니다. 구체적인 보정과 보정된 가상레일의 재사용은 04-03 Correction & Reuse에서 설명합니다.
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