专利名称：区域无线网络传递信息的智能化轨道交通系统的制作方法
技术领域：
本发明属于公共交通领域，涉及一种通过区域无线网络传递路况信息，车载设备 控制行车的智能化轨道交通系统。
背景技术：
随着人口密集地区家庭轿车的日益普及，在提供交通便利的同时，也造成严重的 社会和经济问题，首当其中的是拥堵问题。目前，我国乃至世界大中城市的地面交通均面临 车辆不断增加的拥堵问题。解决的办法是扩展道路、汽车限行、公交优先、控制车辆总量等 措施，仍然是治标不治本。城市交通拥堵造成人们的出行成本很高，如交通效率下降、燃料 消耗上升及时间成本；其次是污染问题，大量的轿车在人口密集的道路上运行会造成严重 的空气和噪音污染，提高排放水平、研制低噪音汽车并不能从根本上解决污染问题；还有温 室气体(X)2的排放问题；其他问题诸如每年发生的大量交通事故、中心地区停车难的问题、 不可再生资源-石油的消耗问题等等。地下铁路具有运量大、快速、无污染等优点，但也存 在建设成本居高不下、地铁线路少、地铁站点相距较远、换乘次数较多、舒适性差(相对轿 车而言)等缺点。地面公交存在速度慢、需要多次换乘、舒适性差、挤占路面交通、存在尾气 和噪音污染等缺点。为此，迫切需要在人口密集的中心城市发展一种新型快速交通系统来 克服这些问题。无论采取哪种交通形式，人口密集地区的交通主要是解决人员的出行问题，为此 本发明以解决人员出行为出发点，在不影响目前已有交通的情况下，发明出一条新型、安 全、舒适、快速、环保、智能化公共交通系统，并有希望替代目前的交通出行模式。
发明内容
本发明的目的在于解决现有交通出行的不足，提供一种安全、舒适、快速、环保、智 能化的交通系统。本发明的区域无线网络传递信息的智能化轨道交通系统，由微型电动车辆、轨道、 转向岛、车站、区域控制站、总控制中心以及由这些设施构成的智能化交通(控制)系统组 成。其中，微型电动车辆采用电力驱动，任何时间都在轨道上或在车站上运行，其行 驶依靠车载电子信息处理系统接受路段信息后控制运行每辆车辆设计载客1-6名；由总 控制中心给予唯一识别号。其中，轨道连接成网状系统，微型电动车辆从一网点可以通过轨道线到达另一个 网点，交叉点为转向岛，任何一个方向来的微型电动车辆通过数个转向岛可以通往任何另 一个方向；轨道由路段组成，每一个路段均设置路段状态探测器和信息发送装置，并具有唯 一识别号。其中，车站任何适合设置车站的地方都可设置车站，间距500-2000米，每个车站 具有上下车功能，车站上有电子信息系统操控装置；
其中，区域控制站按照区域的面积大小、区域内可以行驶的车辆和路段数量、信 息传输的带宽、信息传输的距离决定，行驶在该区域内的车辆均可以与区域控制站通过无 线网络进行双向交流，一般在20-400平方公里的范围内建设一个区域控制站。车辆驶出区 域控制站进入另外一个区域控制站时，能够及时进行切换。其中总控制中心在网络交通集中覆盖的范围内设置一个总控制中心，汇总所有 来自区域控制站的数据，总体调度。其中，以上设施组成的智能化交通系统由中央控制系统、区域控制站系统、路段 监控子系统、车载信息处理子系统、转向岛管理子系统、车站管理子系统组成。具有车辆调 度、设备监测、信息通讯、故障诊断、突发事故处理、用户服务等功能；任何在轨道上行驶的 微型电动车辆均可受其控制；所述交通系统，乘客到达车站(可根据乘客的预约，在指定的时间预留空车)由车 站提供运营的微型车辆供乘客乘坐；如无空车可用时，乘客可以在车站的用户终端上输入 目的地，等待，智能交通管理系统会将最近的空车或驶向同一目的地的车辆调度到该车站， 同时用户终端会在乘客的电子车票上写入被调度车辆的编码，告知等待大致时间，微型车 辆到达车站后会先验证电子车票的编码，验证成功后允许乘客上车。微型车辆根据乘客设 定的目的地和即时收到的路况信息，计算出最佳行驶线路，自动驶向目的地。本发明所述的微型电动车辆，车辆长度与目前的小型轿车相近，长度为1. 5-6. 5 米，宽1. 5-1. 8米，高1. 2-1. 5米，设计最高时速可达80 100km/h,加速度为1. 5-2. 7m/s2， 减速度1. 5-2. 5m/s2，爬坡能力为0-15°。行驶在轨道上的车辆的重量在100_2000kg之间。 采用直流变频电机驱动，电力供应来自于所行驶的轨道或采用蓄电池供电。微型电动车为 单一车辆。车辆图形见1。本发明所述轨道为封闭道路中的轨道，由地面、地上、地下道路中的轨道组成；行人、动物、外来车辆和物品不能进入轨道所在的封闭道路。地上道路通过高架桥 架设，其轨道所在的高度一般在20m以下；且一般设立在人行道、道路绿地上方，与道路方 向平行或垂直穿越道路。轨道可以为单线、复线或多线。正常运行时，每条轨道仅允许单一 方向行驶。轨道不得干扰空中的通讯线路、输电线路、树木、行人的行走、地表道路的交通； 也可以利用高楼之间的间隙架设高架轨道或地面轨道。地面交通主要利用道路旁的空地、 楼宇之间的空地铺设，可用于设立方便乘客上下的车站。由于高架上行驶的是微型车辆、重 量轻，对高架的强度要求不高，支撑柱之间的距离也较大。所采用的轨道为双轨或单轨。正 常情况下，采用单轨工字型桥梁，这种桥梁工艺制造简单、质量可靠。来往双向轨道可以在 一个高架上，也可以分开。见图2。轨道也可铺设在地下或半地下，主要根据行驶的地形而 定。地下或半地下隧道主要用于一些不能架设地面高架也无地表道路可用、在穿越中心马 路时设立。所述封闭轨道铺设在由多个井字型组成的交通线路上，井字形的大小一般为 2000mX2000m，根据道路具体情况可以适当地调整。每条线路为单向，线路的交叉处为转向 岛，该网状线路可以无限延伸，以覆盖主要的交通地段。线路上的行驶车辆的数量也没有具 体限制。交通网络中的线路分成若干个路段，路段之间紧密相连。路段分成行驶路段、转向段和停车路段。不同路段的长度不一。行驶路段一般长为 lO-lOOm，转向路段的长度一般为2-10m，停车路段根据地理空间情况，随意设定。每个路段
7安装有传感器。实时检测路段在某一时刻是否有车辆通过，车辆编号、方向和速度等，该信 息由路段所安装的微处理器处理后通过有线网络汇总到附近的区域控制站和总控制中心， 路段微处理机可以接受区域控制站发来的信息，如限速、禁行等信息，用于控制通过该路段 的车辆并实现控制中心与车辆之间的信息交换。每一个路段安装时由中央控制系统给予一个固定的、唯一的识别号。当车辆收到 附近路段发出的车况信息时，就会与车辆电脑内的数据库匹配，并获得这些路段的特征信 息(属性)，如长度、位置、允许行驶的最大速度等信息，核对车辆在电子地图中的位置。整 个网络交通线路由具有不同识别号的路段、转向岛组成。网络轨道延伸时，只需给新增加的 路段以新的识别号，以及更新电子地图，车辆就可以行使到新增路段。在行驶路段中，行驶 的高速车辆在这个路段内可以完全停止下来。在车辆运行过程中，车辆至少需要确认收到 前方2-6个路段传感器发出的信号，以判断车辆是继续高速前进、限速还是停车。在收到的 前方路段信号是转向路段时，根据转向岛的信息，车辆判断是直接通过、还是减速通过、或 停车等待。由行驶路段进入车站到停车路段时，车辆会在最后一个行驶路段减速至5_20km/ h后进入，进入停车路段时，停车雷达开始工作，车辆低速行驶至靠在一起为止，以尽量多的 停靠一些车辆。交通网络线路的路线图见3。所述转向岛在交通线路的交叉点上，本发明的交通网络通过多组长距离轨道和网 状轨道实现大流量交通。对于穿越城市的车辆，可以通过多组长距离轨道来完成快速穿越， 属于优先选择的轨道，其转向岛大小依据设计的轨道数量而定，进入该转向岛的车辆由转 向岛根据车辆的目的地通过控制轨道转向将车辆导入到不同的长距离轨道，转向岛设计成 椭圆形，连接N+M条线，N进M出；对于短距离或无多组长距离轨道可用时，利用网状轨道通 过频繁转向实现大流量交通，属于次选轨道。网状轨道的转向岛设计成图6的形状，连接4 条线，2进2出，这样任何一个方向驶来的车辆可以在转向岛内实现直行、左或右行操作，工 作原理见表1。转向的控制环岛的半径在IOm左右，环岛内的路段较短(2-10m)，环岛附近 路段和环岛内路段采集的信号汇集到环岛中的控制子系统，该控制子系统按照目前道路的 信号管理系统操作转向机构，改变轨道方向并通过无线网络给车辆提供信号指示。进入环 岛前的车辆通过区域控制站给环岛控制器发送转向请求，并在接受到转向信号后依次按照 信号指示进入环岛(类似于红绿灯)，从而保证转向的车辆之间不会发生碰撞。为了提高通 过速度，环岛中央控制器可以分别检测附近道路行驶的车辆情况，转向要求，调整信号的长 短，实现车辆快速通过环岛。转向操作需要依靠转向岛的轨道，通过设置转向器，调整轨道 角度，完成转向操作。表1转向岛工作原理(符号见图6)
权利要求
1.一种由路段发出信息，汇总到区域控制站，由区域控制站通过无线网络将路况信息 传输给在控制站控制区域内行驶的车辆，车辆靠自身的软件控制车辆行驶的智能化轨道交 通系统，所述交通系统由微型电动车辆、轨道、转向岛、车站、区域控制站、总控制中心，以及 由这些设施构成的智能化控制系统组成，其中，微型电动车辆采用电力驱动，任何时间都在轨道上运行或停靠，其运行依靠路 段提供的信息和车载电子信息系统自动控制；其中，轨道由不同长度的路段组成，每个路段具有探测器和信息传输装置，路段无缝 连接成网状系统；其中，转向岛设置在轨道交叉点任何一个方向来的微型电动车辆可以通过一个或 多个转向岛通往任何一个方向；其中，车站任何适合设置车站的地方都可设置车站，沿轨道分布；供乘客上下车；其中，区域控制站设有交通管理系统，可监控和管理一定区域的轨道和车辆的运行状况；其中，总控制中心汇总区域控制站的信息，进行总体的车辆调度，但不参与控制行车；其中智能交通管理系统由计算机自动控制，对车辆进行指挥调度，监控各子系统的运 行状况，为乘客提供预约，通讯，查询等服务；其组成包括总控制中心的中央控制系统、区域 控制站系统、路段监控子系统、车载信息处理子系统、转向岛管理子系统、车站管理子系统。 车辆与路段、转向岛、车站、区域控制站之间通过无线网络进行通讯，路段、转向岛、车站、区 域控制站、总控制中心之间通过有线网络进行通讯；该管理系统具有状态显示，指挥调度， 指引方向，控制操作功能等作用；任何在轨道上行驶的微型电动车辆均受其控制；所述交通系统，乘客到达车站，车站提供运营的微型车辆供乘客乘坐；如无空车可用 时，乘客可以在车站的用户终端上输入目的地，等待；智能交通管理系统会将最近的空车或 驶向同一目的地的车辆调度到该车站，同时用户终端会在乘客的电子车票上写入被调度车 辆的编码，告知等待时间；微型车辆到达车站后会先验证电子车票的编码，验证成功后允许 乘客上车，微型车辆根据乘客设定的目的地和即时收到的路况信息，计算出最佳行驶线路， 自动驶向目的地。
2.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述微型电动车辆，每辆车辆设计载 客4名(最大6名)，分前后2排座位，每排座位坐2人，车辆长度与目前的小型轿车相近， 长度为3-4. 5米，宽1. 5-1. 8米，高1. 2-1. 5米，设计最高时速可达80_100km/h，加速度为 1. 5-2. 7m/s~2，减速度1. 5-2. 5m/s~2，爬坡能力为0-15°，行驶在轨道上的车辆的重量在 IOOkg到2000kg之间，采用直流变频电机驱动，电力供应来自于所行驶的轨道或车载电池； 微型电动车辆安装有车载信息处理系统，该系统预装网络交通电子地图。根据乘客设定的 目的地和在车站即时收到的路况信息，计算出最佳行驶线路。微型车辆在行驶过程中，会根 据前方路段发出的实时信息，自动完成加速、减速、转向、停车操作。在正常情况下，微型车 辆都处于车载计算机控制的无人驾驶模式，在紧急情况下改为以下2种控制模式(1)中央控制区域控制站可通过有线网络发送给路段，或通过无线网络发送给车辆 指令，车辆完全按照控制系统的指令行驶；(2)驾驶员手动控制具有驾驶能力的驾驶员在区域控制站系统授权的情况下将车辆 的自动行驶模式改为手动模式，由人来驾驶。
3.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述轨道为封闭轨道，由地面轨道、 空中轨道、地下隧道组成；处于安全方面的考虑，所述轨道为封闭设计，行人、动物、外来物 品不能进入轨道；其中，空中轨道的高度在20m以下，可以为单线、复线、或多线，设立在人行道、道路绿 地上方，高楼之间的间隙；地面轨道铺设在道路旁的空地、楼宇之间的空地；地下隧道铺设 在地下或半地下，根据行驶的地形而定，地下隧道设立在不便架设空中轨道和地上轨道的 路段；轨道按路段进行划分，每段都装有传感器监测路段状况包括路段内是否有车辆，车 辆的速度、位置信息，路段内设备的运行情况等，并将这些信息通过有线网络发给区域控制 站；路段监控子系统由传感器、微处理器组成，其中传感器可采用线圈传感器、磁阻传感 器、压力传感器、光学传感器等，用于检测轨道是否正常、是否有车辆通过、方向、速度、车辆 识别号等；
4.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述转向岛设立轨道的交叉点处，转 向岛的轨道切换机构可将微型车辆导向不同方向的轨道，切换机构由转向岛管理子系统控 制。转向岛的半径为3-15m，转向岛内的路段长度为2-10m，转向岛连接4个方向的线路，2 进2出，任何一个方向驶来的车辆在圆周内实现直行、左或右行；转向岛有两种运行模式(1)红绿灯模式，类似传统十字路口的红绿灯管理交通办法，转向岛按固定周期，在所 有的轨道连接的组合之间进行切换，同时通过有线网络发送给区域控制站，区域控制站对 附近的车辆发送实时的切换状态信息，车辆接收这些信息后，车载信息处理系统会选择何 时进入转向岛；(2)应答模式，车辆在接近转向岛时，通过区域控制站先向转向岛发送通往某个方向的 请求，转向岛管理系统会根据先后顺序排列这些请求，并形成轨道切换机构的切换次序，然 后通过区域控制站无线网络发送给车辆应答信息，告知车辆在何时进入转向岛，等待转向 的车辆接收到允许转向的指令后，才能通过，从而完成转向。
5.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述车站设置在相邻两个转向岛的 中间位置，间距500-2000米；一个井字形线路可在每条边上设置1个共4个上下车站，车站 内设置无线路由器，停驶在车站的车辆可以从无线路由器收集到完整的目前交通运行情况 以及路况信息；车站内设有用户终端，为乘客提供乘车、查询、通讯等服务。
6.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述的智能交通管理系统可完全由 计算机自动控制，也可随时进行人为干预，智能交通管理系统的职能包括车辆调度、设备 监测、信息通讯、故障诊断、突发事故处理、用户服务等；中央控制系统给网络中每个路段和 车辆都分配了一个固定且唯一的识别号，系统根据这个识别号对车辆和路段进行监控和管 理；智能交通管理系统会根据轨道交通的运行状况对空车进行调配，例如在早晨将一部分 空车调往聚居区，在傍晚将一部分空车调往商业区。
7.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述的轨道交通系统中微型车辆运 行具体实现计算机根据预装的电子地图和在车站收集到的路况信息选择合适的行驶路 线，车辆在整个行驶过程中，实时接收近距离2-6个路段内的信息，并通过车载计算机调整线路，驶向目的地；传感器随时收集路段内是否有车辆、车辆速度、位置、识别号等信息，并通过有线网络 汇总到区域控制站。车辆进入该路段时，传感器传出的信号显示该路段被占用，后续车辆收 到这个信号后，将不会进入该路段。车辆驶过该路段后，被传感器及时感应到，该路段就会 通过有线网络发送空闲信号，后续车辆接收到该信号方可进入该路段；通过以上措施实现 安全行驶。
8.根据权利要求7所述的交通系统，其特征在于，当需要提高通行能力时，在车辆进 入行驶路段时，根据路段的承载能力和安全距离因素确定路段内的车辆数量上限值，当达 到这一上限值时传感器才会发出此路段被占用的信号，计划通过此路段的车辆可以选择加 速、减速、限速、勻速或停车动作。也可以多人搭乘一辆车的形式来提高运力，在车站车辆有 限时，同一方向的乘客可以搭乘同一辆车，行驶中，乘客在不同的车站下车；也可以在车辆 运行中，接受附近车站发出的信息，如有同一目的地的乘客，且车辆没有满员，微型车辆就 近进入车站，拉上乘客，直到满员为止。在车站或车库环境下，当车辆速度在低于5km/h时，车辆由车载防撞雷达控制，保持车 辆间距离在0. 5米左右，紧凑停车。
9.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述交通网络成树形的网络结构，总 控制中心为网络总节点，区域控制站为网络子节点，车站信息处理子系统、车载信息处理子 系统、路段监测子系统、转向岛控制子系统为网络终端。无线路由器设在各个车站内，信号 覆盖车站附近范围的路段。路段传感器通过网络发送的路段信息先汇总在区域控制站系 统，进行初步处理，然后各个区域控制站将信息发送给区域内行驶的车辆(无线方式)和路 段、转向岛、车站以及总控制中心(有线方式)；总控制中心发出的指令和整合的路况信息 先发送给区域控制站，再区域控制站发送给网络终端。
10.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，如所在地区的交通面积为400平方公里，按照2000mX2000m的井字号的方式，可以附 设100个井字，大约设置110转向岛，310车站，3个区域控制站，1个总控制中心；微型车辆用金属合金制作；走行系统车轮为橡胶轮胎以减少行走噪音，分为走行 轮、导向轮和稳定轮；车辆的电源来自所接触的电网或自身携带的电池；列车以最快速度 100km/h运行，车辆大小长度为3-4. 5米，宽1. 5-1. 8米，高1. 2-1. 5米。车辆上安装有电 控系统(接受和发射设备、电脑、电子地图、车辆控制部分)、动力部分、安全设施；轨道采用目前成熟的单轨轨道，可以节省空间，且遮光影响最低；轨道分为行驶、转 向、停车轨道。轨道又分为若干路段，行驶路段由于车辆行驶，长度一般为20-100m ；转向路 段用于车辆转弯，长度I-IOm;停车路段用于车辆停靠，长度l_5m，每个停车路段容纳一辆 车，路段之间采用无缝连接。每段轨道上均有传感器，这些传感器通过有线网络发送轨道的 实时状态；车站根据地形，设置空中车站和地面或地下车站。车站的设计有可以停靠2-10辆车 辆的车站。运行时，车站设置1-2名专人；区域控制站，设置区域路段和车辆的控制室，人员配备10-30人；转向车辆在轨道上运行到达不同的目的地，需要频繁转向，转向由每个转向岛的控制 系统控制，车辆行驶到转向岛前，发出转向请求，该请求通过无线网络在转向岛控制系统中排队，转向岛按照目前的红绿灯规则在不同时间段开放不同的路段(让路段发送路段是否 被占用及占用时限、或是否可以通过及通过时限的信息，同时操控转向设备)，等待转向的 车辆接受到允许转向的指令后(转向路段可以通行)，才能通过，从而完成转向；交通网络总控制中心该中心并不参与轨道上车辆的运行，但发挥总调度和控制作用。 如将车辆添加到交通网络中或从交通网络中撤走，统计和观察总的车辆运行情况，指挥故 障车辆撤离，紧急情况的处置等作用；无线网络交通运行时，乘客根据就近的原则到达车站，不必关注车辆的行驶方向，刷卡 上车，设定目的地，车辆即运行，中间不需要干预车辆，到达目的地后，下车，车辆自动扣除 乘客的乘车费用，乘客离去。
全文摘要
本发明涉及一种通过路段传感器收集、无线网络传递路况信息、车载设备控制车辆行驶的智能化轨道交通系统。所述交通系统由封闭道路上路段组成的轨道、转向岛、车站、微型电动车辆、区域控制站、总控制中心和智能交通管理系统组成。车辆行驶依靠附近路段通过区域控制站实时发来的信息由车载电脑控制。该系统具有与目前交通系统不冲突、充分利用地面、地上和地下空间、轿车般的舒适、快速、容量大、不产生废气、环境污染轻、车站密度大、不需换乘、自动驾驶等优点，适合城市、人口密集地区、景点、车站、机场、码头等地的人员出行。
文档编号B61L27/00GK102114861SQ201110042678
公开日2011年7月6日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者孙运吉, 魏敏吉 申请人:孙运吉, 魏敏吉