胶轮列车自导向、可融合电子导向多场景运行方法和系统与流程

本发明属于交通领域，为适应城市多场景需求，通过特定导轨实现高架专用车道采用机械导向运行方式，可增加稳定装置保证列车运行安全，并能够无缝切换方式进入或退出机械导向运行方式，在城市道路路面实现人工驾驶、自动驾驶或电子导向的运行方式，即满足城市拥挤路段的高架专用车道运行，也可在非拥挤路段或新区城郊路段实现道路路面行驶，两者之间可无缝切换，可减少高架长度，减少自导向轨道专用道岔数量，提高运行效率，采用该运输方式的胶轮列车运输系统为行巴快运系统，同时本专利提出胶轮列车的物理导向的方法。

背景技术：

1、随着城市化发展，城市交通压力越来越大，地铁及轻轨运力大但建设成本和运营成本高，而大运量的巴士、公交车和胶轮列车可提高运力，缓解城市交通压力有很大帮助，但城市部分路段尤其是老城区车道狭窄不能满足长车身车辆的运行条件，因此需要一种兼容高架和城市道路运行的新式运输系统。

2、经专利检索，与本发明有一定关系的专利主要有以下专利：

3、申请号为“cn202010088281.6”、申请日为“2020.02.12”、公开号为“cn111152802a”、公开日为“2020.05.15”、名称为“轨道交通橡胶轮胎走行系统”、申请人为“北京城建设计发展集团股份有限公司”的中国发明专利， 本发明一种轨道交通橡胶轮胎走行系统，至少包括凸字型轨道和转向架两部分，所述凸字型轨道梁包含一体成型的承载体和导向体，所述承载体为长条状结构，其上表面的中部设有导向体，所述导向体为从承载体向上延伸的长条状结构；所述转向架走行于凸字形轨道梁上，其包含构架、走行轮轴系统和导向轮轴系统，所述走行轮轴系统安装于构架且在凸字形轨道梁上承载和走行，所述导向轮轴系统安装于构架且实现导向功能；由此，本发明结构简单，操作维护方便，适用广泛，可高架、地面、地下敷设运行，提供较好的乘坐体验，走行更为快速平稳。

4、申请号为“cn202010789316.9”、申请日为“2020.08.07”、公开号为“cn114056372a”、公开日为“2022.02.18”、名称为“一种胶轮列车的转向系统及其控制方法”、申请人为“中车株洲电力机车研究所有限公司”的中国发明专利，本发明涉及一种胶轮列车的转向系统及其控制方法、一种胶轮列车，以及一种计算机可读存储介质。该转向系统包括：主动导向模块，适于向列车提供主动转向力以控制列车转向；导向轮，适于接触机械导向路段的地面导向结构，将地面导向结构提供的作用力传递到列车以实现列车的转向；以及处理器，配置为：根据地面的虚拟轨道控制主动导向模块向列车提供主动转向力，以控制列车沿虚拟轨道主动转向；响应于列车进入第一过渡段，逐步减小主动转向力以控制主动导向模块逐步退出工作；以及响应于列车进入第二过渡段，逐步增大主动转向力以控制主动导向模块逐步介入工作。

5、上述专利没有实现高架专用车道和城市车道的兼容运行方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提出通过车辆底部安装机械导向装置，可同时增加稳定导轨装置，车辆的机械导向装置和稳定装置的高度处在胶轮列车轮胎下平面的上方，或通过伸缩装置实现；地面或高架专用车道布置轨道，用于车辆机械导向装置导向运行和防止车辆倾斜、稳定装置防止车辆倾斜和横向偏移保证安全；通过上述机构使得车辆满足专用车道尤其高架专用车道安全运行，通过布置线性转向机构可保留机械结构支持城市道路的运行，在城市道路运行可支持人工驾驶、自动驾驶及电子导向后轮循迹运行，可降低高架线路铺设的长度，降低建设和维护成本，提高运行效率。

2、为适应城市多场景需求，如城市狭窄或拥挤路段的运行要求，可采用专用高架铺设导轨的方式运行，可采用专用地面车道铺设导轨并可支持与社会车辆混跑方式运行，或可采用车辆线性转向控制并保留机械转向（人工驾驶、道路车辆的自动驾驶、电子导向运行）的方式运行并可与社会车辆混跑；如开阔路段或非拥挤路段或新区或城郊路段的运行要求，可采用专用车道采用车辆线控转向控制可保留机械转向（人工驾驶、道路车辆的自动驾驶、电子导向运行）的方式运行，或专用车道采用机械自导向导轨方式运行。

3、通过特定导轨可实现专用车道采用机械自导向运行方式，并能够不停车自动或人工操控方式进入或退出机械自导向运行方式，可实现机械自动导向与人工驾驶、或自动驾驶、或电子导向的运行方式无缝切换。

4、运行线路可采用机械自导向运行方式，在车辆段与运行线路间设置转换点可实现无缝切换，车辆段内可实现人工驾驶、或自动驾驶、或电子导向后轮循迹方式运行，车辆段内可减少或不用因机械导轨所设置的道岔系统和导轨系统，降低建设和维护成本。

5、电子导向、循迹运行、道路的自动驾驶可参照现有技术实现。

6、胶轮列车可具备机械自导向装置，自导向装置本身可具备防止轨道车辆的倾斜，可增加稳定车身的稳定装置防止车辆倾斜，机械自动导向装置可参照现有技术方案，也可采用本说明书提供的方法，车辆稳定装置可参照现有技术方案，也可采用本说明书提供的方案。

7、胶轮列车同时支持人工控制方向和/或自动控制方向，可支持前轮导向以及后轮循迹转向功能，前轴（或两端驾驶列车的两端车轴）支持线控转向可保留机械转向，其它车轴采用线控转向技术，电子导向技术和后轮循迹可参照现有方案，可采用cn202310281599x描述的方法。

8、运行线路包括车辆段内，胶轮列车可全程采用本说明书所描述的机械自动导向方式运行。

9、非导向路段与机械导向路段间转换路段可尽量各自保持一段直线距离，易于本方法的胶轮列车顺利通过转换路段：

10、车辆由道路线路进入自导向运行线路，在人工驾驶模式下可由人工操纵车辆预先对准自导向轨道，可在地面增加引导标志如引导线等，并将车辆摆正，后续微调方向控制油门，车辆完全进入轨道后（通过地面设置标志），可切换到机械自导向自动运行模式，或切换到机械自导向人工驾驶模式（仅需控制油门和刹车）；在自动驾驶模式下，由车载控制设备识别自导向导轨位置及方向，自动调整车轮方向，对准方向并进入到轨道内，当车辆完全进入轨道自动转入机械自动导向的自动驾驶模式，可通过地面设置应答器方式进行切换或通过精准定位识别车辆进入轨道等方式；在电子导向运行模式下，可通过车辆各轴的轨迹设置及循迹运行实现进入自导向车道，自动转入机械自动导向的自动驾驶模式，可通过地面设置应答器方式进行切换或通过精准定位识别车辆进入轨道等方式；

11、车辆由自导向运行路段进入道路线路，人工驾驶模式下，在车辆前段即将驶出自导向车道（可通过地面标识和车载提示），可切换到道路手动驾驶模式、或道路自动驾驶模式、或电子导向运行模式，在驶出自导向路段时控制车辆保持直线状态，等车辆完全驶出自导向车道（可通过地面标识、地面设置应答器方式或通过精准定位识别车辆位置），后续按照道路运行方式运行；在自动驾驶模式下，在车辆前段即将驶出自导向车道（可通过地面设置应答器方式或通过精准定位识别，可提示切换），可切换到道路手动驾驶模式、或道路自动驾驶模式、或电子导向运行模式，在驶出自导向路段时控制车辆保持直线状态，等车辆完全驶出自导向车道（可通过地面标识、地面设置应答器方式或通过精准定位识别车辆位置），后续按照道路运行方式运行。

12、胶轮列车可单独采用本方法的导轨方式的自导向结构，将自导向结构放置车辆中间底部，导向结构整体高度（或通过伸缩机构实现）高于走形胶轮的底面高度，满足道路运行时（包括满载情况下各工况下）不磕碰到地面；自导向结构通过导向框架或导向纵梁固定有可水平滚到的实体导向胶轮用于导向，每轴可采用前后各一轮单向卡在中间导轨槽方式随导轨槽纵向延伸方向进行导向，也可采用前后各两轮水平卡住中间导轨进行导向运行，也可采用前后两轮各靠向左右两根导轨进行导向运行，自导向框架或纵梁可通过旋转件固定到悬架横梁或车桥（可增加减震或弹簧件用于减少导向机构的振动传递到车体，并可具备导向回正力），自导向框架或纵梁上通过拉杆（可增加减震件降低方向的抖动）连接到车轴的转向拉杆或转向节实现自转向功能；车辆底部可安装本方法提供的稳定导轨，稳定导轨整体高于走形胶轮的底面高度（或通过伸缩机构实现），可固定到悬架横梁或车桥，稳定导轨具有滚动设施满足车辆纵向移动但限制车辆横向偏移及倾斜，稳定导轨可卡在中间导轨槽方式随导轨槽纵向延伸方向运行，可半环形抱住中间导轨上部两边突出部随导轨纵向延伸方向运行，可两边伸两根稳定导轨与地面两侧导轨耦合随导轨纵向延伸方向运行，从而限制车辆倾斜和横向偏移。

13、地面专用导轨车道的导轨可铺设于路面上方，可采用中间t型结构下端紧紧固定于路面，可采用中间导轨槽方式上方中间留槽方式，可采用类似这样┏ ┓的左右双轨道方式；当车辆支持导向轮和稳定轮的上下伸缩时，地面专用导轨可处于胶轮列车走行轮地面以下。

14、车辆可采用电池供电，可减少地面轨道的受电轨包括接触网，简化地面轨道结构，降低车辆重心，易于实现车辆的机械导向的进入和退出。

15、驱动电机可采用轴向电机，从而减少底盘空间占用，可用于机械导向结构的安装。

16、自导向结构尽量轻量化设计，降低重量，便于耦合线控转向和机械转向操控。

17、当采用自导向和线控转向控制融合的方式时，车辆前轴可采用线控转向，并可保留机械转向即支持人工驾驶，其它轴可采用线控转向（当列车为两端驾驶时可两端轴采用线控转向并可保留机械转向）；自导向和线控转向可通过离合或类似设备与车辆轴端转向结构耦合和分离，当进入到机械自导向路段使得车辆自导向机构与车辆轴转向机构耦合，当进入到道路路面使得线控转向机构与车辆轴转向机构耦合。

18、当采用自导向和线控转向控制融合的方式时，车辆运行前端下方同时也是自导向前轮的前方设置挡板，在自导向路段升起，在道路路段落下，防止地面凸起异物触碰自导向机构导致方向误动，可通过检测信号监测挡板状态防止错误动作。

19、本发明的有益效果为：本发明属于交通领域，提出通过车辆底部安装机械自动导向装置，可同时增加稳定导轨装置，车辆的机械导向装置和稳定装置的高度处在胶轮列车轮胎下平面的上方，或通过伸缩装置实现；地面或高架专用车道布置轨道，用于车辆机械导向装置导向运行和防止车辆倾斜、稳定装置防止车辆车辆倾斜和横向偏移保证安全；通过上述机构使得车辆满足专用车道尤其高架专用车道运行，通过布置线控转向机构可保留机械结构支持城市道路的运行，在城市道路运行可支持人工驾驶、自动驾驶和电子导向后轮循迹运行，可降低高架线路铺设的长度，降低建设和维护成本，提高运行效率。