一种六向式的轨道交通控制方法及系统与流程

[0001]
本发明涉及智能轨道交通技术领域，具体是指一种六向式的轨道交通控制方法及系统。


背景技术：

[0002]
轨道交通工具包括：火车、有轨电车、地铁、高铁及未来城市虚拟轨道电车或云轨电车等，随着交通技术的发展，轨道交通工具给人们带来更多的便利，同时也为企业带来明显的经济效益，显然“轨道”这两个字意味着交通、运输、旅游等经济事业的进一步发展。在现有技术中，轨道交通所采用的轨道都是只有一个轨道腔，列车只能沿轨道腔采用一字轮系组在一个方向上行驶，一字轮系组必须依靠人工调度、调换车头、或铺设另一条轨道、或架设环形轨道，在以转轨器控制系统来实现后退返回目的地，等等技术都是为了让轨道交通更加灵活方便。但是依然改变不了传统一条轨道一车行的固有形态，使轨道交通不能像公路交通一样灵活多向四通八达，汽车灵敏随时随地前后左右四向行走；缺点是红绿灯多，驾驶员素质参差不齐，造成交通事故多，交通拥堵多，出行时间长。轨道交通的优点是无红绿灯、无人驾驶、安全，缺点是规定线路固定上下站点，工程造价大无法使轨道交通灵活四通八达，无法实现灵敏随时随地多向行走。追根述源，现有技术中因轨道车都是在轨道上行驶，其轮系无法与轨道脱轨，更无法实现换轨。另外，由于轨道上轨道车分布非常密集，每辆车之间的匀速前进且轨道车之间分隔的距离较短，所以在轨道切线换轨、逆向避障、同向分流等，需要快捷而精确的智能控制系统，这是一个巨大的挑战。


技术实现要素：

[0003]
本发明要解决的技术问题是提供一种能够让轨道小车自动换轨转向、自动避让障碍物的六向式的轨道交通控制方法及系统。
[0004]
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种六向式的轨道交通控制方法，包括以下步骤：
[0005]
步骤1：设定目的地，并获取前往目的地的规划路径，轨道小车沿规划路径行驶；
[0006]
步骤2：将规划出的路径划分为不同的行驶路段；其中，行驶路段包括直行路段、换轨路段、弯道路段以及上下行驶路段；
[0007]
步骤3：实时获取轨道小车的位置信息，根据轨道小车的位置判断轨道小车处于哪种行驶路段；
[0008]
步骤4：控制轨道小车根据不同的行驶路段执行行驶任务，直至轨道小车到达目的地。
[0009]
进一步的，步骤4中当轨道小车在直行路段行驶时，执行的行驶任务包括以下步骤：
[0010]
a、获取轨道小车所在轨道腔前方设定范围内的障碍物位置信息；
[0011]
b、根据获取的障碍物的位置信息判断轨道小车是否需要换轨；当需要换轨时则控
制轨道小车换轨到相邻的轨道腔内，当不需要换轨时则继续沿当前轨道腔行驶。
[0012]
步骤4中当轨道小车在换轨路段行驶时，执行的行驶任务包括以下步骤：
[0013]
a、获取换轨路段的换轨信息；
[0014]
b、根据换轨信息控制轨道小车换轨到相邻的轨道腔内，并沿该相邻轨道腔继续行驶。
[0015]
步骤4中当轨道小车在弯道路段行驶时，执行的行驶任务包括以下步骤：
[0016]ⅰ、获取弯道路段的减速信息；
[0017]ⅱ、根据获取到的减速信息判断轨道小车是否需要刹车或停车；当需要刹车或停车时则控制轨道小车刹车或者停车，当不需要刹车或停车时控制轨道小车沿当前轨道腔继续行驶。
[0018]
步骤4中当轨道小车在上下行驶路段行驶时，执行的行驶任务包括以下步骤：
[0019]
(一)获取驶入上下行驶路段信息；
[0020]
(二)控制轨道小车进入上下行驶模式，使轨道小车在上下行驶模式下行驶；
[0021]
(三)获取轨道小车所在轨道腔前方设定范围内的障碍物位置信息；
[0022]
(四)根据获取的障碍物的位置信息判断轨道小车是否需要换轨；当需要换轨时则控制轨道小车换轨到相邻的轨道腔内，当不需要换轨时则继续沿当前轨道腔行驶。
[0023]
所述步骤b中根据获取的障碍物的位置信息判断轨道小车是否需要换轨的方法如下：计算障碍物与轨道小车的距离，判断障碍物与轨道小车的距离是否小于或等于设定的换轨距离，如小于或等于设定的换轨距离，则判定轨道小车需要换轨。
[0024]
步骤ⅱ中根据获取的减速信息判断轨道小车是否需要刹车或停车的方法如下：计算弯道与轨道小车的距离，判断弯道与轨道小车的距离是否小于或等于设定的刹车距离，如小于或等于设定的刹车距离，则判定轨道小车需要刹车，控制轨道小车刹车；判断弯道与轨道小车的距离是否小于或等于设定的最小距离，如小于或等于设定的最小距离，则判定轨道小车需要停车，控制轨道小车停车。
[0025]
轨道小车上下行驶模式包括控制轨道小车的爬坡轮工作，同时控制轨道小车的座椅抱闸松开，使轨道小车的座椅能够转动。
[0026]
一种六向式的轨道交通控制系统，包括：
[0027]
障碍物检测单元：其设置于轨道小车上，用于检测轨道小车周围是否有障碍物，并输出障碍物的位置信息；
[0028]
换轨rfid模块：用于获取轨道小车的车辆信息，并根据车辆信息向对应的轨道小车发送换轨信息；
[0029]
垂直rfid模块：用于获取轨道小车的车辆信息，并根据车辆信息向对应的轨道小车输出上下行驶路段信息；
[0030]
弯道rfid模块：用于获取轨道小车的车辆信息，并根据车辆信息向对应的轨道小车发送减速信息；
[0031]
rfid阅读器：向换轨rfid模块、垂直rfid模块和弯道rfid模块发送轨道小车车辆信息，并接收换轨rfid模块、垂直rfid模块和弯道rfid模块发送的换轨信息、上下行驶路段信息和减速信息；
[0032]
信息传输中心：用于接收障碍物检测单元和rfid阅读器发送的信息，并对信息进
行处理；
[0033]
车载控制器：用于根据规划路径和轨道小车的位置信息判断轨道小车处于哪一种行驶路段；当轨道小车处于直行路段时，根据障碍物的位置信息判断轨道小车是否需要换轨，需要换轨时则输出相应的换轨控制信号；当轨道小车处于换轨路段时，根据换轨信息输出换轨控制信号；当轨道小车处于弯道路段时，根据减速信息判断轨道小车是否需要刹车或停车，需要刹车或停车时则输出相应的刹车或停车控制信号；当轨道小车处于上下行驶路段时，根据上下行驶路段信息控制轨道小车进入上下行驶模式下行驶，同时根据障碍物的位置信息判断轨道小车是否需要换轨，需要换轨时则输出换轨控制信号；车载控制器还用于获取轨道小车所需到达目的地的规划路径和轨道小车的实时位置信息；
[0034]
数据处理中心：用于处理车载控制器输出的控制信号；
[0035]
行走控制模块：用于根据车载控制器输出的控制信号来控制轨道小车进入上下行驶模式或取消上下行驶模式，同时根据车载控制器输出的控制信号来控制轨道小车刹车或停车；
[0036]
换轨控制模块：用于根据车载控制器输出的控制信号控制轨道小车换轨；
[0037]
gps导航模块：用于设定轨道小车所需到达目的地的规划路径，并实时定位轨道小车的位置；
[0038]
中央控制器：根据轨道小车信息和规划路径，向处于规划路径上的换轨rfid模块、垂直rfid模块和弯道rfid模块发送换轨信息、上下行驶路段信息和减速信息。
[0039]
所述障碍物检测单元包括红外摄像头、车载雷达探头以及收发器；其中，
[0040]
红外摄像头：用于检测轨道小车下方是否有障碍物；
[0041]
车载雷达探头：用于检测轨道小车所行驶的轨道腔前方是否有障碍物；
[0042]
收发器：用于接收红外摄像头和车载雷达探头的检测信息，并将信息传送给信息传输中心。
[0043]
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明通过控制轨道小车在配合六向轨道，将规划路径划分为多种行驶路段，每一种行驶路段轨道小车执行不同的行驶任务，打破了传统一条轨道一向行的固有形态，使轨道小车跟公路交通一样自由灵活、四通八达、灵敏多向、随时随地前后左右上下六向行驶的新型轨道交通，实现全自动换轨错车、逆向避障、同向分流，无红绿灯的永不堵车，24小时工作无人驾驶的超高效率等智能个性化需求，使轨道小车能够安全的到达目的地。
附图说明
[0044]
图1为本发明的六向式的轨道交通控制方法的流程图。
[0045]
图2为本发明的六向式的轨道交通控制系统的结构框图。
具体实施方式
[0046]
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。
[0047]
实施例1
[0048]
如图1所示，本发明的一种六向式的轨道交通控制方法，用于控制轨道小车行驶，
其包括以下步骤：
[0049]
步骤1：首先需要在gps导航模块上设定轨道小车的行驶目的地，并规划出前往该目的地的规划路径，控制轨道小车沿规划路径行驶。
[0050]
步骤2：通过车载控制器将规划出的路径划分为不同的行驶路段。具体的，行驶路段包括直行路段、换轨路段、弯道路段以及上下行驶路段。直行路段是指在规划路径中轨道小车平直行驶的路段。换轨路段是指在规划路径中需要切线换轨行驶的路段，或轨道小车遇上障碍物时需要避障换轨的路段，例如，本实施例默认轨道小车是沿右侧的轨道腔行驶，当轨道小车规划路径需要向左侧切换路线时则需要提前换轨到左侧轨道腔内，再沿左侧轨道腔继续行驶，提前换轨到左侧轨道腔的路段则是换轨路段；当轨道小车遇上障碍物需要避障时则需要提前换轨到相邻轨道腔内，再沿相邻轨道腔继续行驶，提前换轨到相邻轨道腔的路段也是换轨路段。弯道路段是指轨道小车在弯道过程中的行驶路段，此路段为圆弧状，并且只有一个轨道腔。上下行驶路段是指轨道小车沿轨道向上或向下行驶的路段。整个规划路径中可能有一个或多个直行路段、换轨路段、弯道路段以及上下行驶路段。
[0051]
步骤3：通过gps导航模块实时获取轨道小车的位置信息，根据轨道小车的位置可以得知轨道小车正处于哪一种行驶路段上行驶。
[0052]
步骤4：控制轨道小车根据不同的行驶路段执行行驶任务，直至轨道小车到达目的地。
[0053]
具体的，当轨道小车在直行路段上行驶时，执行的行驶任务包括以下步骤：
[0054]
a、通过车载雷达探头检测轨道腔前方是否有障碍物，当没有障碍物时轨道小车直接通过该路段；当有障碍物时获取轨道小车所在轨道腔前方设定范围内的障碍物位置信息。障碍物可能是另一辆轨道小车。
[0055]
b、根据获取的障碍物的位置信息即可得知障碍物与该轨道小车之间的距离，车载控制器通过障碍物与该轨道小车之间的距离判断轨道小车是否需要换轨。当需要换轨时则控制轨道小车换轨到相邻的轨道腔内，以避开障碍物，当避开障碍物后，轨道小车重新换轨到右侧轨道腔，依旧沿右侧轨道腔行驶；当不需要换轨时则继续沿当前轨道腔行驶。具体的，通过车载控制器计算障碍物与轨道小车的距离，判断障碍物与轨道小车的距离是否小于或等于设定的换轨距离，如小于或等于设定的换轨距离，则判定轨道小车需要换轨。换轨距离可根据情况设置，本实施例设置为5米。
[0056]
具体的，当轨道小车在换轨路段行驶时，执行的行驶任务包括以下步骤：
[0057]
a、通过rfid阅读器获取换轨rfid模块发送的换轨信息。当接收到换轨信息时，说明轨道小车需要切换线路，又或者需要避障，所以轨道小车需要换轨。
[0058]
b、车载控制器根据换轨信息控制轨道小车换轨到相邻的轨道腔内，即换到左侧的轨道腔内，并沿左侧轨道腔继续行驶。
[0059]
具体的，当轨道小车在弯道路段行驶时，执行的行驶任务包括以下步骤：
[0060]ⅰ、通过rfid阅读器获取弯道rfid模块发送的减速信息。当接收到减速信息时，说明轨道小车需要刹车或者停车，所以轨道小车需要减速。
[0061]ⅱ、根据获取的减速信息即可计算弯道与轨道小车之间的距离，车载控制器通过弯道与该轨道小车之间的距离判断轨道小车是否需要需要刹车或停车。当弯道与轨道小车的距离小于或等于设定的刹车距离时，则判定轨道小车需要刹车，车载控制器则控制轨道
小车刹车。当弯道与轨道小车之间的距离小于或等于设定的最小距离时，则判定轨道小车需要停车，车载控制器则控制轨道小车停车；当然，后面的轨道小车在行驶时也会实时监测前方障碍物，如果后面的轨道小车检测到其与前面停止的轨道小车的距离小于或等于设定的刹车距离时，后面的轨道小车也需要刹车，当距离等于最小距离时，后面的轨道小车也停车，即最小距离为安全距离。本实施例中，设置的刹车距离为10米，最小距离为3米。当弯道与轨道小车之间的距离大于刹车距离时，轨道小车沿当前轨道腔继续行驶。弯道路段禁止换轨。
[0062]
具体的，当轨道小车在上下行驶路段行驶时，执行行驶任务包括以下步骤：
[0063]
(一)通过rfid阅读器获取垂直rfid模块发送的驶入上下行驶路段信息；
[0064]
(二)当接收到上下行驶路段信息时，车载控制器控制轨道小车进入上下行驶模式，使轨道小车在上下行驶模式下通过该路段。轨道小车上下行驶模式包括控制轨道小车的爬坡轮工作，以提高轨道小车的驱动力；同时控制轨道小车的座椅抱闸松开，使轨道小车的座椅能够转动，始终保持垂直向下状态，方便人员乘坐。
[0065]
(三)在该路段中，有可能会遇到障碍物，因此，车载雷达探头获取轨道小车所在轨道腔前方设定范围内的障碍物位置信息，检测是否有障碍物，当没有障碍物时则直接通过该路段；当有障碍物时则计算轨道小车与障碍物之间的距离。
[0066]
(四)根据轨道小车与障碍物之间的距离判断轨道小车是否需要换轨。即当轨道小车与障碍物之间的距离小于或等于设定的换轨距离时，则控制轨道小车换轨到相邻的轨道腔内；如轨道小车与障碍物之间的距离大于设定的换轨距离，则不需要换轨时则继续沿当前轨道腔行驶。
[0067]
实施例2
[0068]
如图2所示，本实施例为实现实施例1中一种六向式的轨道交通控制方法的系统，即其用于控制轨道小车运行。具体的，轨道小车是安装在六向式轨道上，该六向式轨道具有两个轨道腔，轨道小车则安装于轨道腔内，并能在两个轨道腔内换轨。轨道小车上设置有2个以上的轮系组，轨道小车的车厢通过平移机构与轮系组连接，通过平移机构可以使得轨道小车的车厢相对轮系组平移，平移机构包括有平移电机，由平移电机控制轨道小车平移；轨道小车在正常行驶时，其承力点居中，即轮系组位于轨道小车车厢中部，以保持平衡。轮系组上设置有上支重轮、下支重轮、爬坡轮，上支重轮、下支重轮、爬坡轮分别由上支重轮外转子电机、下支重轮外转子电机以及爬坡轮外转子电机控制。轨道小车内设置有旋转升降座椅，旋转升降座椅由抱闸控制锁紧或松开。轮系组上还设置有控制上支重轮上升的升降驱动电机，控制上支重轮伸缩的伸缩液压缸，控制轮系组升降的升降液压缸。由于轨道小车已为公开技术，在此不对轨道小车的具体结构进行赘述，以下结合附图2对本实施例的六向式的轨道交通控制系统进行详细的描述。
[0069]
本实施例中的一种六向式的轨道交通控制系统包括车载控制器，分别与车载控制器连接的中央控制器、数据处理中心、gps导航模块以及信息传输中心，分别与信息传输中心连接的障碍物检测单元和rfid阅读器，分别与rfid阅读器连接的换轨rfid模块、垂直rfid模块和弯道rfid模块，分别与数据处理中心连接的行走控制模块和换轨控制模块。
[0070]
障碍物检测单元设置于轨道小车上，其用于检测轨道小车周围是否有障碍物，并输出障碍物的位置信息。具体的，该障碍物检测单元包括红外摄像头、车载雷达探头以及收
发器。其中，红外摄像头用于检测轨道小车下方是否有障碍物。车载雷达探头用于检测轨道小车所行驶的轨道腔前方是否有障碍物，当在检测范围内有障碍物时，其向收发器发送障碍物位置信息。收发器用于接收红外摄像头和车载雷达探头的检测信息，并将信息传送给信息传输中心。
[0071]
换轨rfid模块设置在六向轨道上丁字口或十字口的路口位置，其用于获取轨道小车的车辆信息，并根据车辆信息向对应的轨道小车发送换轨信息。具体的，轨道小车的车辆信息包括轨道小车的编号信息；使用时，提前设定轨道小车需要到达的目的地，并规划好轨道小车的行驶路径，中央控制器提前将轨道小车的编号信息和规划路径信息发送给处于规划路径上的换轨rfid模块，当对应的轨道小车沿规划路径行驶时，其靠近换轨rfid模块，换轨rfid模块则将换轨信息发送给该轨道小车，使轨道小车换轨。例如，轨道小车在右侧轨道腔上行驶，根据规划路径，轨道小车需要沿左侧轨道腔左拐弯，当轨道小车靠近左拐处的换轨rfid模块时，该换轨rfid模块向轨道小车发送换轨信息，轨道小车接收到换轨信息时则换轨到左侧的轨道腔，并沿该轨道腔左拐。
[0072]
垂直rfid模块设置于六向轨道上且位于上下行路段的启始处，其用于获取轨道小车的车辆信息，并根据车辆信息向对应的轨道小车输出上下行驶路段信息。即当轨道小车靠近上下行路段时，垂直rfid模块接收到轨道小车的信息，并发送信息给轨道小车，通知轨道小车开始进入上下行驶路段。
[0073]
弯道rfid模块设置在六向轨道上且靠近弯道路口的位置，其用于获取轨道小车的车辆信息，并根据车辆信息向对应的轨道小车发送减速信息。具体的，中央控制器提前将轨道小车的编号信息和规划路径信息发送给处于规划路径上的弯道rfid模块，当对应的轨道小车沿规划路径行驶时，其靠近弯道rfid模块，弯道rfid模块则将减速信息发送给该轨道小车，使对应编号的轨道小车刹车或停车。例如，轨道小车在右侧轨道腔上行驶，根据规划路径，轨道小车需要沿弯道路段行驶，当轨道小车靠近弯道rfid模块时，该弯道rfid模块向轨道小车发送减速信息，轨道小车接收到减速信息时则刹车或停车。
[0074]
rfid阅读器设置于轨道小车上，其用于与规划路径上的换轨rfid模块、垂直rfid模块和弯道rfid模块通讯，当轨道小车靠近换轨rfid模块、垂直rfid模块和弯道rfid模块时，向换轨rfid模块、垂直rfid模块和弯道rfid模块发送轨道小车车辆信息，并接收路口换轨rfid模块、垂直rfid模块和弯道rfid模块发送的换轨信息、上下行驶路段信息和减速信息。
[0075]
信息传输中心用于接收障碍物检测单元和rfid阅读器发送的信息，并对信息进行处理。
[0076]
车载控制器用于根据规划路径和轨道小车的位置信息判断轨道小车处于哪一种行驶路段，当轨道小车处于直行路段时，根据障碍物的位置信息判断轨道小车是否需要换轨，需要换轨时则输出相应的换轨控制信号。当轨道小车处于换轨路段时，根据换轨信息输出换轨控制信号。当轨道小车处于弯道路段时，根据弯道的位置信息判断轨道小车是否需要刹车或停车，需要刹车或停车时则输出相应的刹车或停车控制信号。当轨道小车处于上下行驶路段时，根据上下行驶路段信息控制轨道小车进入上下行驶模式下行驶，同时根据障碍物的位置信息判断轨道小车是否需要换轨，需要换轨时则输出换轨控制信号。车载控制器还用于获取轨道小车所需到达目的地的规划路径和轨道小车的实时位置信息。
[0077]
数据处理中心用于处理车载控制器输出的控制信号。
[0078]
行走控制模块：用于根据车载控制器输出的控制信号来控制轨道小车进入上下行驶模式或取消上下行驶模式，同时根据车载控制器输出的控制信号来控制轨道小车刹车或停车。当进入上下行驶路段时，行走控制模块控制爬坡轮外转子电机工作，使爬坡轮工作，提供更强的驱动力；同时控制抱闸松开，使轨道小车内的座椅使终保持垂直向下状态，方便人员乘坐。当驶出上下行驶路段时，则控制爬坡轮外转子电机停止工作，抱闸锁紧，只保留上支重轮外转子电机和下支重轮外转子电机工作，轨道小车继续前行。
[0079]
换轨控制模块：用于根据车载控制器输出的控制信号控制轨道小车换轨，即换轨控制模块控制升降驱动电机、伸缩液压缸、升降液压缸以及平移电机工作。
[0080]
gps导航模块用于设定轨道小车所需到达目的地的规划路径，并实时定位轨道小车的位置。
[0081]
中央控制器：根据轨道小车信息和规划路径，向处于规划路径上的换轨rfid模块、垂直rfid模块和弯道rfid模块发送换轨信息、上下行驶路段信息和减速信息。
[0082]
以上实施例结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的权利保护范围，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所保护的内容。