一种智轨列车运行的控制方法、系统及介质与流程

1.本发明涉及城市公共交通管理与控制技术领域，更具体地，涉及一种智轨列车运行的控制方法、系统及介质。


背景技术：

2.随着城市交通不断发展，各类公共交通日益完善，以智轨列车为核心运载工具的智能轨道快运系统具有建设周期短、基础设施投资小、城市适应性高、综合运力强等优势特点，具有较好的应用前景。
3.与有轨电车类似，智轨列车(智能轨道快运系统)往往在现有城市道路路面虚设轨道，其运行虽然对直行车辆行驶影响较小，但在设置智轨车站的红绿灯交叉路口对其他社会车辆左转的影响较大。目前，许多学者致力于研究单纯的智轨列车的运行，但对包括智轨列车和社会车辆在交叉路口的交叉和安全顺畅运行却研究甚少。
4.因此，当智轨列车全面进入城市，在智轨专用车道布设完成并运营使用后，结合智轨列车的运行特征，综合考虑智轨列车的自动驾驶和社会车辆的手动驾驶的整体运行环境，进一步优化智轨车站范围内左转社会车辆的交通诱导系统，将是缓解城市交通拥堵、提升交叉路口运行效率的关键措施之一。


技术实现要素：

5.针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种智轨列车运行的控制方法、系统及介质，用以尽可能最大限度地发挥道路资源的作用，进一步提高城市公共交通的运载能力和对含智轨列车的混合车流的控制效率。
6.为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种智轨列车运行的控制方法，包括：
7.在临近智轨车站的智轨车道上设置预警点，并设置预警传感分析器用于采集所述智轨列车的位置信息并分析获取预警信息；
8.收到所述智轨列车未到达所述预警点的第一预警信息，发出第一控制信息，控制智轨车道通行管制设备和交叉路口通行管制设备均发出包括“第一方向通行”的信号，用于引导同向的社会通行主体进入所述智轨车道并借用所述智轨车道进行第一方向通行通过交叉路口；
9.收到所述智轨列车恰通过所述预警点的第二预警信息，发出第二控制信息，控制所述智轨车道通行管制设备发出包括“第一方向禁止”的信号以及所述交叉路口通行管制设备保持包括“第一方向通行”的信号，用于禁止还未进入所述智轨车道的所述社会通行主体驶入所述智轨车道，并引导已经进入所述智轨车道的所述社会通行主体继续借用所述智轨车道进行第一方向通行通过所述交叉路口；
10.收到所述智轨列车开始驶离所述智轨车站驶向所述交叉路口的第三预警信息，发出第三控制信息，控制所述交叉路口通行管制设备发出包括“第一方向禁止”的信号以及所
述智轨车道通行管制设备保持包括“第一方向禁止”的信号，禁止所述社会通行主体使用社会车道进行第一方向通行通过所述交叉路口；
11.收到所述智轨列车恰驶离所述交叉路口的第四预警信息，再次发出所述第一控制信息，并初始化所述交叉路口通行管制设备的信号周期。
12.进一步地，收到所述第二预警信息，控制延长所述交叉路口通行管制设备发出“第一方向通行”信号的时间，来确保已经进入所述智轨车道的所述社会通行主体借用所述智轨车道已全部进行第一方向通行并通过所述交叉路口。
13.进一步地，所述预警点的位置的确定方法为：
14.获取所述智轨列车从第一预警点减速运行至智轨开口标记点时速度恰好为零的这一过程所需要的第一时间；
15.获取当所述智轨列车行至第二预警点时，恰好所述社会通行主体同时从所述智轨开口标记点运行至恰进入所述交叉路口的这一过程所需要的第二时间；
16.若所述第一时间大于所述第二时间，则所述预警点的位置确定为所述第一预警点；若所述第一时间小于所述第二时间，则所述预警点的位置确定为所述第二预警点。
17.进一步地，所述交叉路口通行管制设备发出“第一方向通行”信号的延长时间为：
18.t
延1
＝max(t1，t2)－t
g1
19.其中，t
延1
为所述交叉路口通行管制设备发出“第一方向通行”信号的延长时间，t1为所述第一时间，t2为所述第二时间，t
g1
为所述交叉路口剩余的允许第一方向通行的时间，且max(t1，t2)＞t
g1
。
20.进一步地，当max(t1，t2)＜t
g1
时，不延长所述交叉路口通行管制设备发出“第一方向通行”信号的时间。
21.进一步地，收到所述第三预警信息，控制延长所述交叉路口通行管制设备发出“第一方向禁止”信号的时间，来确保所述智轨列车驶离所述智轨车站并完全通过所述交叉路口的这段时间内，没有所述社会通行主体使用所述社会车道进行第一方向通行通过所述交叉路口。
22.进一步地，所述交叉路口通行管制设备发出“第一方向禁止”信号的延长时间为：
23.t
延2
＝t3－t
g2
24.其中，t
延2
为所述交叉路口通行管制设备发出“第一方向禁止”信号的延长时间，t3为所述智轨列车从位于所述智轨车站的某个位置从静止开始加速运行到恰好通过所述交叉路口的这段时间，t
g2
为所述交叉路口剩余的第一方向禁止通行的时间，且t3＞t
g2
。
25.进一步地，当t3＜t
g2
时，不延长所述交叉路口通行管制设备发出“第一方向禁止”信号的时间。
26.按照本发明的第二个方面，还提供了一种智轨列车运行的控制系统，通过所述控制系统的运行，能够实现上述任一项所述方法的步骤。
27.按照本发明的第三个方面，还提供了一种存储介质，其存储有可由访问认证设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在访问认证设备上运行时，使得所述访问认证设备执行上述任一项所述方法的步骤。
28.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
29.(1)本发明可以协调优化智轨列车的自动驾驶和社会车辆的手动驾驶的整体运行环境，在智轨车站附近的智轨车道较空闲时，社会车辆可“借道”利用其通行，而在该段智轨车道准备驶入智轨列车时又及时去清空该段智轨车道已有的社会车辆，从而最大限度地利用智轨车道和社会车道等道路资源，提高了城市公共交通的运载能力和对含智轨列车的混合车流的控制效率，为智轨列车的自动驾驶和社会车辆的手动驾驶的混合车流在交叉路口的高效通行提供了研究依据。
30.(2)本发明通过红绿灯综合调控延时机制的设置，使得在智轨车道准备驶入智轨列车时能够及时去清空该段智轨车道已有的社会车辆，也使得智轨列车能够有充足的时间来通过交叉路口，从而能在尽可能保证智轨列车正常减速不停车地抵达智轨车站，且能尽可能地保证智轨列车正常加速不停车地驶离交叉路口的高效运行的同时，还能够保证安全运行，为智轨列车的自动驾驶和社会车辆的手动驾驶的混合车流在交叉路口的高效且安全地通行提供了研究思路。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例提供的一种智轨列车运行的控制方法的总体流程示意图；
33.图2为本发明实施例提供的智轨列车未抵达预警点b点时的交叉路口交通示意图；
34.图3为本发明实施例提供的智轨列车恰抵达预警点b点时的交叉路口交通示意图；
35.图4为本发明实施例提供的智轨列车进入智轨车站时的交叉路口交通示意图；
36.图5为本发明实施例提供的智轨列车准备驶离智轨车站时的交叉路口交通示意图。
具体实施方式
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
38.本技术的说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”或“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
39.智能轨道快运系统简称智轨列车：由中铁第四勘察设计院集团有限公司设计和中车株洲电力机车研究所有限公司研制的全新交通工具。有轨电车、新能源brt系统尽管建设成本也较低，但需要专门的电力系统和专有道路配合设计，维护成本相对较大，且易受制于运行环境，不能较好较快地调配线路。相比之下，智轨列车设计的最高时速为70公里，且不依赖钢轨行驶，一条运行线的建设周期仅需一年左右，能快速地投入使用，而且具有轻轨、
地铁等轨道列车的零排放、无污染的特性，支持多种供电方式。由于采用高铁柔性编组的模式，智轨列车还能根据客流变化调节运力，比如采用标准的3节编组时，列车可载客超过300人，5节编组时可载客超过500人，能有效解决普通公交车载客量小的缺陷，大大地提高了运力。
40.与有轨电车类似，智轨列车往往在现有城市道路路面虚设轨道，其运行虽然对直行车辆行驶影响较小，但在设置智轨车站的红绿灯交叉路口对其他社会车辆左转的影响较大，从而影响了道路的通行效率。基于此种技术问题，如图1所示，本发明的实施例提供了一种智轨列车运行的控制方法，主要包括步骤s1-s5。实际上，权利要求所述的第一方向可以包括左或右等方向，第一方向实际上是社会通行主体进行变向驶向即将借用的智轨车道的变向方向，本实施例以第一方向为左的典型应用场景来示例说明。
41.s1、如图2所示，在临近智轨车站的智轨车道上设置预警点b点，控制系统设置有预警传感分析器用于采集智轨列车的位置信息并分析获取预警信息。
42.s2、控制系统收到智轨列车未到达预警点b点的第一预警信息，发出第一控制信息，控制智轨车道信号灯和交叉路口信号灯均发出包括“左转通行”的信号，引导同向的社会车辆进入智轨车道并借用智轨车道进行左转通过交叉路口。
43.如图2所示，在交叉路口(即图2-5中的十字路口)所在路段加设智轨专用车道(下文简称为“智轨车道”)并可正常通行智轨列车和社会车辆，并结合路段集散情况合理布设智轨车站。令智轨车站长度为l，在交叉路口西侧距离为l处的智轨车道右侧的隔离栏处做一个开口，开口宽度设置为l1，将图2中的a点设定为所述智轨开口标记点。在交叉路口西侧距离为l+l1处的a点加设智轨车道信号灯，分为“仅直行”和“左转或直行”两种绿灯亮灯状态，并根据智轨列车的发车时间和所在位置进行切换。
44.具体的，根据智轨列车的发车时间，判断智轨列车所在的位置。如图2所示，在智轨列车尚未抵达预设的预警点b点前，a点加设的智轨车道信号灯的亮灯状态保持为“左转或直行”绿灯状态。即在智轨列车到达预警点b前，允许同向的社会车辆借用智轨车道进行左转通过交叉路口。
45.s3、控制系统收到智轨列车恰通过预警点b点的第二预警信息，发出第二控制信息，控制智轨车道信号灯发出包括“左转禁止”的信号以及交叉路口信号灯保持包括“左转通行”的信号，禁止还未进入智轨车道的社会车辆驶入智轨车道，并引导已经进入智轨车道的社会车辆继续借用智轨车道进行左转通过交叉路口。
46.智轨列车到达预警点b点时，还未进入智轨车道的社会车辆被禁止驶入智轨车道，直至智轨列车驶离智轨车站并已通过交叉路口。
47.具体的，如图3所示，当智轨列车恰抵达预警点b点时，a点加设的智轨车道信号灯亮灯状态切换为“仅直行”绿灯状态，即此时还未进入智轨车道的社会车辆被禁止驶入智轨车道，只能在社会车道直行，直至智轨列车驶离智轨车站并已通过交叉路口。智轨列车驶离智轨车站并已通过交叉路口后，a点加设的智轨车道信号灯亮灯状态再次切换为“左转或直行”绿灯状态。如上所述，继续根据智轨列车的相对位置反复切换智轨车道信号灯的“仅直行”和“左转或直行”两种绿灯状态。
48.预警点b点的位置的确定方法具体为：
49.获取智轨列车从第一预警点减速运行至智轨开口标记点a点时速度恰好为零的这
一过程所需要的第一时间。此时，可假设智轨列车的运行速度为v1，自第一预警点b1处开始做匀减速(假设匀减速的加速度的绝对值为a)运行，抵达a点时的运行速度恰好为0，则从第一预警点b1匀减速运行至a点的这段时间为第一时间t1＝v1/a。
50.获取当智轨列车行至第二预警点时，恰好社会车辆同时从智轨开口标记点a点运行至恰进入交叉路口的这一过程所需要的第二时间。可假设社会车辆的运行速度为v2，当智轨列车运行至第二预警点b2处时，恰好此时社会车辆自a点匀速通过西侧路口，所需时间为第二时间t2＝(l+l1)/v2，如图3或4所示。
51.若第一时间大于第二时间，则预警点的位置确定为第一预警点；若第一时间小于第二时间，则预警点的位置确定为第二预警点。即当t1＞t2时，b＝b1；当t1＜t2时，b＝b2。
52.智轨列车到达预警点b点时，已经进入智轨车道的社会车辆被允许继续借用智轨车道进行左转通过交叉路口。
53.为了避免在智轨列车进入智轨车站时撞到已经进入智轨车道的社会车辆，在智轨列车到达预警点时，通过延长交叉路口的允许左转通行时间，来保证已经进入智轨车道的社会车辆借用智轨车道已全部进行左转并通过交叉路口。
54.结合信号灯的亮灯逻辑，预判智轨列车抵达预警点b点时交叉路口左转信号灯的红绿状态。若此时交叉路口左转信号灯为绿灯状态，则进一步再判断剩余左转绿灯时间t
g1
是否足够清空智轨车道内的左转社会车辆。若剩余左转绿灯时间t
g1
不够清空智轨车道内的左转社会车辆(即：max(t1，t2)＞t
g1
)，则需要延长交叉路口的左转绿灯时间。交叉路口的左转绿灯时间的延长值为：
55.t
延1
＝max(t1，t2)－t
g1
56.其中，t
延1
为交叉路口的左转绿灯时间的延长值，t1为所述第一时间，t2为所述第二时间，t
g1
为交叉路口的剩余左转绿灯时间。
57.若剩余左转绿灯时间t
g1
足够清空智轨车道内的左转社会车辆，即max(t1，t2)＜t
g1
时，则不必延长交叉路口的剩余左转绿灯时间，交叉路口信号灯的配时方案不做改变。
58.智轨列车抵达预警点b点时，若交叉路口左转信号灯为红灯状态，则中断左转红灯信号，立即切换为绿灯信号，直至清空智轨车道内所有的左转社会车辆。
59.初始启动交叉路口原信号周期，控制左转社会车辆通过智轨车道在交叉路口左转通行，直至智轨列车预备出站。
60.s4、控制系统收到智轨列车开始驶离智轨车站驶向交叉路口的第三预警信息，发出第三控制信息，控制交叉路口信号灯发出包括“左转禁止”的信号以及智轨车道信号灯保持包括“左转禁止”的信号，禁止社会车辆使用社会车道进行左转通过交叉路口。
61.智轨列车驶离智轨车站通过交叉路口时，不允许社会车辆使用社会车道进行左转通过交叉路口。
62.为了避免在智轨列车驶离智轨车站通过交叉路口时不被左转的社会车辆撞到，可通过延长交叉路口的禁止左转通行时间，来保证智轨列车驶离智轨车站并完全通过交叉路口的这段时间内，没有社会车辆使用社会车道进行左转通过交叉路口。
63.智轨列车准备驶离智轨车站时，若交叉路口的左转信号灯为红灯状态，则进一步判断剩余红灯时间t
g2
是否足够智轨列车离站并通过交叉路口。当剩余左转红灯时间t
g2
不够智轨列车离站并通过交叉路口时(即：t3＞t
g2
)，则需要延长交叉路口的左转红灯时间。
64.交叉路口的左转红灯时间的延长值为：
65.t
延2
＝t3－t
g2
66.其中，t
延2
为交叉路口的左转红灯时间的延长值，t3为智轨列车从位于智轨车站的某个位置从静止开始加速运行到恰好通过交叉路口的这段时间，t
g2
为交叉路口的剩余禁止左转通行时间。如图5所示，可以令智轨列车的长度为l2，l3为智轨列车的向东运行的车头到交叉路口的距离，l4为东进引道宽度(即可认为是交叉路口的宽度)，如果假设此时智轨列车从图5所处位置以初始速度为零出发仍旧以加速度a匀加速运行直至恰驶离交叉路口，则这段时间t3＝√[2(l2+l3+l4)/a]。
[0067]
当剩余左转红灯时间t
g2
足够智轨列车离站并通过交叉路口时(即：t
g2
＞t3)，则不必延长交叉路口的剩余左转红灯时间，交叉路口信号灯的配时方案不做改变。
[0068]
智轨列车准备驶离智轨车站时，若交叉路口的左转信号灯为绿灯状态，则立即中断左转绿灯信号，并转换为左转红灯信号，禁止社会车辆在交叉路口左转通行。
[0069]
s5、控制系统收到智轨列车恰驶离交叉路口的第四预警信息，再次发出所述第一控制信息，控制智轨车道信号灯和交叉路口信号灯均发出包括“左转通行”的信号，引导同向的社会车辆进入智轨车道并借用智轨车道进行左转通过交叉路口，并初始化所述交叉路口信号灯的信号周期。
[0070]
智轨列车已通过交叉路口时，交叉路口信号灯初始启动原信号灯周期，a点加设的智轨车道信号灯亮灯状态从“仅直行”绿灯状态又切换为“左转或直行”绿灯状态。
[0071]
上述智轨列车运行的控制方法可以尽可能地保证智轨列车正常减速不停车地抵达智轨车站，且能尽可能地保证智轨列车正常加速不停车地驶离交叉路口，从而也极大地提高了智轨列车运行的效率。
[0072]
在一个实施例中，一种智轨列车运行的控制系统，主要包括：智轨开口、智轨开口标记点a附近加设的智轨车道信号灯、交叉路口信号灯、智轨车站附近可借道左转的智轨车道以及采集信号和控制以上信号设备的传感运算处理器等，通过所述控制系统的运行，能够实现上述任一项所述方法的步骤。
[0073]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。
[0074]
根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括rom和/或ram以外的一个或多个存储器。
[0075]
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成
的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来。
[0076]
附图中的流程图或框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。还要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0077]
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别的，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
[0078]
尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。