一种微轨车辆的控制系统及方法与流程

文档序号:22629373发布日期:2020-10-23 19:43阅读:153来源:国知局
一种微轨车辆的控制系统及方法与流程

本发明涉及轨道车辆控制领域,具体涉及一种微轨车辆的控制系统及方法。



背景技术:

个人快速交通可以用轨道宽度在600mm以下的悬挂式车辆实现,这里称为微轨系统。微轨系统中车辆的尺寸小,单车载人少,适宜采用单车短间距或多车编组运行等方式。微轨车辆的控制要在适应这些特点条件下实现自动行驶。常规铁路或城铁列车使用的控制方法从功能和实现成本上都不适合于微轨车辆的运行控制。

现有公开的微轨控制方案,大多利用开放空间的无线通信交换控制数据,实施中央控制和调度。车辆将自身行驶状态信息发送给控制中心,接收行驶控制指令。这类方法的缺点是车辆实时控制过程依赖于控制中心;车辆与控制中心的无线通信过程容易受到环境影响;很多车辆与调度中心的密集通信容易产生冲突,通信设备和通信协议复杂;控制中心数据处理负担重。因此,现有方案难以满足实时性和安全性要求。



技术实现要素:

为此,本发明提供一种微轨车辆的控制系统及方法,以解决现有微轨车辆控制信息传递易受环境干扰、控制中心负载大的问题。

为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

根据本发明的第一方面,公开了一种微轨车辆的控制系统,所述系统包括:车载电子通信单元、轨旁设备和调度监控中心,所述车载电子通信单元安装在车厢上,所述轨旁设备安装在轨道侧边,车载电子通信单元与轨旁设备进行数据交换,轨旁设备利用现场总线向车辆行驶相反的方向传递车辆状态数据,同一轨道上的其余车辆接收前方车辆发送的车辆状态数据,并将自身的车辆状态数据通过轨旁设备继续向后进行传播,所述调度监控中心通过wifi/4g/5g开放通道向车辆传送行驶路由请求和路由数据。

进一步地,所述轨旁设备包括多个轨旁电子通信单元,多个轨旁电子通信单元在轨道侧边等间距均匀设置,多个轨旁电子通信单元通过现场总线进行连接,轨旁电子通信单元与车载电子通信单元进行通信交换数据,相邻两个轨旁电子通信单元通信覆盖范围的边界处相互重叠。

进一步地,所述轨旁电子通信单元与车载电子通信单元交换的数据为控制数据,包括车辆状态信息、位置信息和线路状态信息,轨旁电子通信单元将接收到的信息通过现场总线向与车辆行驶方向相反方向的下一个轨旁电子通信单元进行传递。

进一步地,所述现场总线在轨道上具有多段,相邻现场总线之间通过总线桥进行连接,轨旁电子通信单元内的信息传递通过的现场总线的长度大于相邻两车之间的最远刹车距离。

进一步地,所述现场总线至道岔的位置采用道岔控制器连接分叉的现场总线,实现轨旁电子通信单元内信息的传递。

进一步地,所述车载电子通信单元与轨旁电子通信单元进行通信交互,现场总线传递的前方车辆的状态信息通过车载电子通信单元进行读取,本车的状态信息发送至轨旁电子通信单元,与前方车辆的状态信息一同向后进行传递。

进一步地,所述调度监控中心通过wifi/4g/5g通信网络与车辆建立连接,向车辆传递调度监控数据,包括行驶路由请求和路由数据以及行驶监控数据。

进一步地,所述轨道边等间距设置有多个定位标,车厢上安装有车载定位识别装置,所述车载定位识别装置识别定位标,确定当前车辆的位置信息。

进一步地,所述车厢上安装有测距模块,所述测距模块测量前方车辆与当前车辆的之间的距离信息,作为近距离跟车行驶和进站停车控制的输出参数。

根据本发明的第二方面,公开了一种微轨车辆的控制方法,所述方法为:

车辆通过wifi/4g/5g通信网络将目的车站信息发送给调度监控中心,请求行驶路由数据;

调度监控中心根据存储的线路电子地图,计算出路由数据,发送给请求车辆;

车载电子通信单元读取轨旁电子通信单元传送的前车状态信息,结合前车状态信息控制当前车辆的行驶状态;

车厢上的车载定位识别装置识别定位标,判断当前车辆的位置信息,通过车载电子通信单元将包括车辆位置信息的多个车辆状态信息发送至轨旁电子通信单元;

轨旁电子通信单元通过现场总线将车辆状态信息发送至与车辆行驶方向相反方向的相邻轨旁电子通信单元,并依次进行传递;

后车根据轨旁电子通信单元发送的前车状态信息,计算距离速度曲线,控制车速保持安全距离,进行车辆状态调整,车辆状态信息在现场总线内传递的距离大于相邻车辆的最远刹车距离。

本发明具有如下优点:

本发明公开了一种微轨车辆的控制系统及方法,车辆通过与轨旁设备的通信获得行车信号,数据更新速度快,适合微轨车辆特有的在中低速下小间距自治运行的控制需求。车辆与轨旁设备无线通信的距离短,单个轨旁电子通信单元的通信范围和通信对象车辆个数都有限,有利于降低周围环境的影响,避免多车辆密集通信的冲突,满足通信的实时性要求;用多个轨旁电子通信单元沿轨道部署,更容易适应长线路和复杂环境下实现通信覆盖。轨旁设备并不是简单将车辆数据传递给调度中心,而是独立进行了过滤和处理,为车辆发送前方线路状态和控制信息,起到了信号系统的作用。利用现场总线,每个轨旁电子单元可获得前方线路的车辆信息,将其发送给经过车辆。总线桥起到了扩展总线通信距离和过滤车辆数据的作用,使得每个车辆信息向其后方传播合理的距离。

车辆行驶控制需要的实时数据全部来自于车载和轨旁设备,这些数据的传递路径不包括调度中心,因此车辆行驶过程中不依赖于调度中心控制,车辆自治运行,线路上车辆数量不会受到调度中心通信和处理能力的限制,便于实现编组运行等灵活控制方式。

区分了安全通信和非安全通信。车辆与轨旁电子单元的无线通信和轨旁电子单元之间总线通信传递控制数据,属于安全通信。这种通信专用于传递控制数据,保证通信的实时性和安全性。车辆与调度中心的通信,其通信内容包括行车路由数据、行车状态和乘客交互信息等,没有实时性要求,不涉及行车安全,可以采取公共信道的无线通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种微轨车辆的控制系统结构示意图;

图2为本发明实施例提供的一种微轨车辆的控制系统具有道岔结构示意图;

图中:1-车载电子通信单元、2-调度监控中心、3-轨旁电子通信单元、4-现场总线、5-总线桥、6-道岔控制器、7-车厢、8-定位标、9-车载定位识别装置、10-测距模块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例公开了一种微轨车辆的控制系统,所述系统包括:车载电子通信单元1、轨旁设备和调度监控中心2,所述车载电子通信单元1安装在车厢7上,所述轨旁设备安装在轨道侧边,车载电子通信单元1与轨旁设备进行数据交换,轨旁设备利用现场总线4向车辆行驶相反的方向传递车辆状态数据,同一轨道上的其余车辆接收前方车辆发送的车辆状态数据,并将自身的车辆状态数据通过轨旁设备继续向后进行传播,所述调度监控中心2通过wifi/4g/5g开放通道向车辆传送行驶路由请求和路由数据。

车辆在启动之前,车辆控制中心通过读卡或二维码扫描等方式,确定乘客的目的车站,通过wifi/4g/5g无线通信网络与调度监控中心2进行通信,将目的车站发送给调度监控中心2,请求行驶路由数据。

调度监控中心2根据存储的线路电子地图,计算出路由数据,发送给请求车辆,车辆控制中心根据路由数据开始自动行驶过程,自动行驶的目的是顺序驶过路由数据规定的线路分段和转向命令直至到达目的位置。在此过程中根据轨旁发送的前方车辆信息和控制命令,自动控制车辆的速度和车辆转向,车辆控制中心在行使中可以用wifi/4g/5g无线通信网络向调度中心发送状态信息,用于行驶车辆的监视。

轨旁设备包括多个轨旁电子通信单元3,多个轨旁电子通信单元3在轨道侧边等间距均匀设置,多个轨旁电子通信单元3通过现场总线4进行连接,轨旁电子通信单元3与车载电子通信单元1可采用2.4ghz、900mhz或433mhz通信频段进行通信交换数据,轨旁电子通信单元3沿着轨道线路的间隔长度根据无线通信模块的通信距离和车辆密度来确定,相邻两个轨旁电子通信单元3通信覆盖范围的边界处相互重叠,确保车辆在线路的任何位置都可以和至少一个轨旁电子单元进行无线通信。需要考虑车辆近距离行驶或编组运行时需要的轨旁电子单元的一对多通信能力,避免通信冲突。

本实施例中轨旁电子通信单元3间隔12米,8个轨旁电子通信单元3组成一个现场总线4的总线段,一段现场总线4的长度为96米,轨旁电子通信单元3与车载电子通信单元1交换的数据为控制数据,包括车辆状态信息、位置信息和线路状态信息,轨旁电子通信单元3将接收到的信息通过现场总线4向与车辆行驶方向相反方向的下一个轨旁电子通信单元3进行传递。

控制数据在各个轨旁电子通信单元3之间的传递遵循单向和局部性原则,每个轨旁电子通信单元3将其接收的经过车辆的信息通过现场总线4向车辆行驶的反方向传递;若干轨旁电子通信单元3的互联总线组成一个总线段,总线段之间用现场总线4连接;现场总线4将前方车辆信息有选择地向后方传递,一个车辆的信息向线路后方传递时跨过现场总线4的数量可根据现场总线4的长度和车辆间距控制需求来确定。在道岔位置,用道岔控制器6代替现场总线4,连接三段现场总线4,向后方现场总线4传递车辆数据,并发送道岔通过控制信号。

总线桥5用来将前方总线段的数据传递到后方总线段,起到扩展总线通信距离的作用。总线桥5同时对数据进行过滤,对于前方数据中已经越过了若干总线桥5的数据不再向后方传递。一个车辆的数据传递能跨越几个总线桥5,可根据总线段的长度和行车控制逻辑来确定。例如,可以将一个总线段或一个轨旁电子单元通信范围作为一个闭塞区间,车辆数据传递超过一定区间数量就可以不再向后传递,可以确保车辆保持安全距离,同时避免总线上实时数据通信过于密集超过总线通信容量。车辆行驶控制需要的实时控制数据全部来自于车载和轨旁设备,这些数据的传递路径不包括调度中心,车辆行驶过程中不依赖于调度中心控制,车辆自治运行,在多车辆密集运行情况下不会受到调度中心通信和处理负载能力限制。

划分了安全通信和非安全通信。车辆行驶所需要的实时控制信息交换属于安全通信,为保证通信的实时性和安全性,限制车辆与轨旁设备的无线通信和轨旁电子通信单元3之间的总线通信只传递控制数据。车辆与调度监控中心2的通信内容包括行车路由数据、行车状态和乘客交互信息的传递,没有实时性要求,不涉及行车安全,可以采取公共开放的无线通信。

沿轨道线路安装多个定位标8,定位标8内容包含线路位置等信息。车辆上安装车载定位识别装置9,当车辆行驶过定位标8时读出其中的位置信息。位置信息用来对车载转数脉冲检测装置等数据进行校准,得到车辆的实时线路位置。定位标8可采用rfid标签,标签类型按照检测距离和检测速度等因素进行选择

车辆测量与前车的距离,在需要与前车近距离条件下行驶的控制输入参数。车厢7上安装有测距模块10,所述测距模块10测量前方车辆与当前车辆的之间的距离信息,作为近距离跟车行驶和进站停车控制的输出参数。距离检测可采用超声、微波雷达、激光测距或uwb测距等方法。检测过程不依赖于车辆与轨旁的通信,满足距离数据的实时性和精度要求。车辆与前车的距离数据,用在需要与前车近距离行驶的场合,作为基于通信的控制方法的补充。需要近距离靠近行驶的场合包括动态编组和解编组过程,在车站内行驶等。利用超声和微波雷达等手段,除了检测车距,还可以检测线路或车站内的障碍物和行人等。

实施例2

本实施例公开了一种微轨车辆的控制方法,所述控制方法为:

车辆通过wifi/4g/5g通信网络将目的车站信息发送给调度监控中心2,请求行驶路由数据;

调度监控中心2根据存储的线路电子地图,计算出路由数据,发送给请求车辆;

车载电子通信单元1读取轨旁电子通信单元3传送的前车状态信息,结合前车状态信息控制当前车辆的行驶状态;

车厢7上的车载定位识别装置9识别定位标8,判断当前车辆的位置信息,通过车载电子通信单元1将包括车辆位置信息的多个车辆状态信息发送至轨旁电子通信单元3;

轨旁电子通信单元3通过现场总线4将车辆状态信息发送至与车辆行驶方向相反方向的相邻轨旁电子通信单元3,并依次进行传递;

在轨旁电子通信单元3中,无线通信收到的车辆信息沿着现场总线4向后方传递;轨旁电子通信单元3接收本段现场总线4上前方轨旁电子通信发出的车辆信息和前方现场总线4传递的车辆信息,过滤出经过车辆需要的最近前方车辆信息;一台车辆信息向后方传递跨越若干总线段,原则上,传递的距离超过车辆的最远刹车距离即可。

后车根据轨旁电子通信单元3发送的前车状态信息,计算距离速度曲线,控制车速保持安全距离,进行车辆状态调整,车辆状态信息在现场总线4内传递的距离大于相邻车辆的最远刹车距离;

在线路的道岔位置用道岔控制器6替代总线桥5来连接三个总线段;分离道岔控制器6连接两个前方现场总线4和一个后方现场总线4,要将两个前方现场总线4的车辆信息都向后方现场总线4传递;合并道岔控制器6连接一个前方现场总线4和两个后方现场总线4,除了要将前方现场总线4车辆信息传递给两个后方现场总线4以外,还要接收后方现场总线4车辆信息,为后方现场总线4发送通过权裁决信息,避免车辆通过冲突。

本实施例公开的一种微轨车辆的控制方法,车辆通过与轨旁设备的通信获得行车信号,数据更新速度快,适合微轨车辆特有的在中低速下小间距自治运行的控制需求。车辆与轨旁设备无线通信的距离短,单个轨旁电子通信单元3的通信范围和通信对象车辆个数都有限,有利于降低周围环境的影响,避免多车辆密集通信的冲突,满足通信的实时性要求;用多个轨旁电子通信单元3沿轨道部署,更容易适应长线路和复杂环境下实现通信覆盖。轨旁设备并不是简单将车辆数据传递给调度中心,而是独立进行了过滤和处理,为车辆发送前方线路状态和控制信息,起到了信号系统的作用。利用现场总线4,每个轨旁电子单元可获得前方线路的车辆信息,将其发送给经过车辆。总线桥5起到了扩展总线通信距离和过滤车辆数据的作用,使得每个车辆信息向其后方传播合理的距离。

车辆行驶控制需要的实时数据全部来自于车载和轨旁设备,这些数据的传递路径不包括调度中心,因此车辆行驶过程中不依赖于调度中心控制,车辆自治运行,线路上车辆数量不会受到调度中心通信和处理能力的限制,便于实现编组运行等灵活控制方式。

区分了安全通信和非安全通信。车辆与轨旁电子单元的无线通信和轨旁电子单元之间总线通信传递控制数据,属于安全通信。这种通信专用于传递控制数据,保证通信的实时性和安全性。车辆与调度中心的通信,其通信内容包括行车路由数据、行车状态和乘客交互信息等,没有实时性要求,不涉及行车安全,可以采取公共信道的无线通信。

虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

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