CN102047300B - 控制自动车辆系统中多股车流合并的方法和控制系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种控制自动车辆系统中多股车流合并的方法和控制系统，所述方法包括：限定与合并点相关联的并道控制区，所述并道控制区至少限定通向所述合并点的上游轨道的各自的段；检测在所述上游轨道中的第一上游轨道上驶入并道控制区的车辆；为车辆分配通行时间，所述通行时间指示车辆计划通过所述合并点的时间，其中，分配通行时间的步骤基于根据一组预定的并道优先权规则而分配给车辆的并道优先权来进行；响应于分配的通行时间来控制车速。
Description
技术领域
本发明总体上涉及并道控制(merge control)，具体地讲，涉及自动车辆系统中安全平稳的并道控制，具体地讲，涉及所谓的个人快速交通系统(称为“PRT”)。
背景技术
个人快速交通系统包括按需提供个人交通服务的小型车辆。本发明涉及自动车辆系统，例如，车辆沿轨道行驶的个人快速交通系统，所述个人快速交通系统形成由轨道形式的单向路段互连的岔道、并道和车站的网络。PRT车辆可被建造成紧凑又轻便，这进而允许PRT导轨(轨道)结构比传统的铁路系统(例如，传统的电车轨道系统或地铁系统)轻便。因此，PRT系统的造价比替代方案的造价低得多。由于PRT系统的视觉影响较小且产生的噪声低，并且其不会造成当地的空气污染，因此PRT系统更加环保。此外，可将PRT车站建在现有建筑之内。另一方面，由于间隔距离/空闲距离可被保持为相对较短，因此PRT系统的交通运输能力可与现有的交通工具(例如，公共汽车和电车)相比。
车站通常离线地位于旁轨上，从而停下的车辆不会妨碍经过的车辆。
PRT系统的导轨/轨道网络通常包括单向路段/轨道、两个或多个上游轨道合并以形成下游轨道的节点(所谓的并道或合并点)以及上游轨道分开以形成两个或多个下游轨道的节点(所谓的岔道)。对靠近岔道的车辆来说重要的问题是路线的选择，而对靠近并道的车辆来说重要的问题是安全、高效和舒适。本发明涉及PRT网络以及有自动车辆行驶的其他网络中的安全高效的并道策略。
通常，在并道中，两股车流汇合，因此并道成为容车量潜在的瓶颈。只要车流能够穿过并道，车流就能够自由地穿过下游网络直至下一个并道。因此，并道容车量制约(dimension)系统容车量。
在典型的自动车辆系统中，仅有两股车流在并道汇合。然而，应该理解的是，在此所描述的方法同样适用于针对两股以上车流合并的并道。
并道还是PRT系统中可能的冲突发生点，因此是安全之关键。监测车辆之间的安全距离的一般方法对于并道中的安全控制是不够的。
通常，PRT系统包括用于控制车辆之间的距离和车速的车速控制系统。在PRT系统中针对车辆控制存在两种主要的原则。关于同步控制，使车辆以恒定的时间间隔沿着运动轨道(moving slot)同步地行进，将该时间间隔确定为能够保证网络中在所有允许的车速条件下的安全车距。在允许车辆离开车站之前，其被分配到其目的地的轨道。并道的所有预约工作需要由中央计算机来管理。在高负荷系统中，车辆必须为得到空闲的轨道(占用空间)而等候更长的时间，尤其是在其路线经过多个并道的情况下。在同步系统中可用容车量仅约为理论路段容车量(link capacity)的65％。至于安全方面，只要所有的车辆沿着其分配的轨道行进，应该就不会出现并道冲突。
关于异步控制，并道冲突与在汽车交通中一样局部解决。一旦在主导轨上存在空闲的轨道，车辆就能够离开车站，但是它们在通过并道之前必须减速或者甚至必须停下来。通过并道的交通由独立于中央控制器的局部并道控制器来控制。通过动态地安排路线以避免趋向于超载的并道来减轻交通堵塞。并道容车量利用率可高达100％，如果必要的话，车辆可动态地重定路线。因此，异步控制通常提供提高的系统容车量、路线灵活性和对干扰的稳健性。
US 2004/0225421描述了一种PRT系统以及一种通过中央控制系统、道旁控制系统(wayside control systern)和车辆控制系统来控制车辆运动的方法。当道旁控制系统检测到靠近车辆的身份时，将根据来自中央控制系统的交通流指示来设置并核实适当的开关位置。然而，该文献没有描述如何获得安全平稳的并道控制。
DE 1.377.713涉及在交通系统(例如，道路交通)中自由运行的车辆。该文献描述了一种使均沿其各自的车道行进的两股汇聚的车辆交通流在单轨道上的入口点处汇合的方法。车辆的运动基于车辆间通信，并且通常采用先来先服务(first-come-first-served)。由于该方法包括驾驶者支持系统、车载测距以及驾驶者的手动操作，因此该方法不易适用于PRT系统。
如同在汽车交通中一样起作用的交通灯可以使PRT系统免遭并道冲突，但是会降低容车量，由于车辆通常必须从静止加速，因此造成不必要的车间距拉长并使通过并道的车速降低。
发明内容
技术问题
因此，在自动车辆系统(例如，PRT系统)中获得安全又较平稳的并道控制是亟待解决的问题。具体地讲，期望提供一种并道控制系统和方法，该系统和方法在保持乘客舒适的平稳运动控制和保持全容车量的同时，在合并车流的过程中确保车辆之间的安全距离。
技术方案
在此公开了一种控制自动车辆系统中多股车流合并的方法，所述自动车辆系统包括车辆适于沿其行驶的轨道网络，所述网络包括至少一个合并点，至少两个上游轨道在所述合并点处合并以形成下游轨道。
所述方法的实施例包括：
-限定与合并点相关联的并道控制区，所述并道控制区至少限定所述上游轨道的各自的段；
-检测在所述上游轨道中的第一上游轨道上驶入并道控制区的车辆，所述车辆为在所述第一上游轨道上即将驶入合并点的一个或多个车辆的车辆序列中的车辆；
-为检测到的车辆分配通行时间，所述通行时间指示车辆计划通过所述合并点的时间，其中，分配通行时间的步骤基于根据一组预定的并道优先权规则而分配给车辆的并道优先权来进行；
-响应于分配的通行时间来控制车速。
因此，在合并点上游的并道控制区中对车辆的车速和位置进行控制，从而车辆能够以全速和最小的安全间距通过并道。
通行时间的分配可在检测到车辆驶入并道控制区时立即执行。可选地，可以在并道控制区的入口处之后进行通行时间的分配，而为了确保安全，只要通行时间分配在并道之前进行好即可。如果第一上游轨道比第二上游轨道长，则通行时间的分配可由此被延迟，从而位于第一上游轨道和第二上游轨道上的车辆在与合并点距离相同的位置处接收其通行时间分配。否则，位于最长的第一上游轨道上的车辆总是会比位于第二上游轨道上的车辆更早获得通行时间。例如，在并道控制区被限定成使得并道控制区从该并道至下一个上游节点(例如，下一个上游合并点)覆盖整个上游轨道时会出现这样的情况。因此，可在驶入并道控制区且在合并点之前的某个时刻分配通行时间。
在一些实施例中，甚至可通过各个并道控制器之间的通信而使所述控制超越下一个上游并道。
由于通过合并点的通行时间的分配基于用于将优先权分配给不同的车辆的预定规则进行，因此所述方法使整体系统容车量和/或其他整体性能参数(例如，乘客平均出行时间)最优化。
在此所描述的系统和方法的一种优点在于其提供了增加的容车量。通过并道的容车量甚至可与路段上的容车量相同。另一优点在于，可进行平稳的车速调整并在总体上避免并道之前停车。
所述通行时间可被限定为时间点、时间间隔或以任何其他合适的方式限定。
在此所描述的方法的实施例中，检测驶入并道控制区的每个车辆并在其已经驶入并道控制区之后且到达合并点之前的某个时间为其分配通行时间。
在一些实施例中，至少一个并道优先权规则为所述车辆序列中的至少一个车辆的性质的函数。这样的性质的示例包括车辆的负载状态，例如，车辆是载有乘客(或其他货物)还是空的。例如，与空车相比，可将较高的并道优先权分配给负载车辆。
这样的性质的其他示例还包括车辆位置(绝对位置或相对于并道的位置或相对于一个或多个其他车辆的位置)和/或车速。并道优先权规则也可以是所述车辆序列中一个以上车辆的各自的性质的函数。
当至少一个并道优先权规则为车辆序列的性质的函数时，有助于整体系统性能的进一步提高。
例如，这样的性质可以是车辆序列的长度。例如，与其后跟随有第二数量的车辆的车辆相比，可将较高的并道优先权分配给其后跟随有第一数量的车辆的车辆，其中，第二数量小于第一数量。本实施例的优点在于可使车队列的风险最小化。
在一些实施例中，所述方法包括监测并道控制区中车辆与至少另一车辆之间的距离，所述另一车辆沿着上游轨道中的不同于第一上游轨道的第二上游轨道行驶，从而确保安全并道。
在一些实施例中，所述监测步骤包括：
-在与沿着第二上游轨道的另一车辆的位置对应的位置处，由沿着第一上游轨道行驶的虚拟镜像车辆来表示另一车辆；
监测所述车辆与所述镜像车辆之间的距离。
本发明的实施例的另一优点在于，并道控制器能够通过与车辆在同一路段上的算法基本相同的算法来监测并道车辆。
在一些实施例中，所述方法包括控制所述车辆和所述另一车辆中的至少一个车辆的车速，以在所述车辆和所述另一车辆之间保持预定的最小距离。在一些实施例中，所述最小距离为所述车辆和所述另一车辆中的至少一个车辆与合并点之间的距离的函数，其中，所述最小距离随着车辆到合并点的距离的减小而增加。因此，到镜像车辆的可接受的距离在车辆接近并道时增加。当车辆到达并道或者到达紧邻并道上游的预定重叠区时，可达到与单轨道上的安全距离相对应的安全距离。因此，在并道控制区中，车辆与一个或多个其他车辆之间的距离逐渐增加，由此在获得平稳运动同时始终保持安全。
本发明涉及包括上面和下面所述的方法以及相应的系统、装置和/或产品装置的不同方面，每一方面均产生结合提到的第一方面所描述的一个或多个益处和优点，每一方面均具有与在权利要求中所公开的和/或结合提到的第一方面所描述的实施例对应的一个或多个实施例。
具体地讲，在此公开了一种控制自动车辆系统中多股车流合并的控制系统，所述自动车辆系统包括车辆适于沿其行驶的轨道网络，所述网络包括至少一个合并点，至少两个上游轨道在所述合并点合并以形成下游轨道。所述系统包括：
-用于检测在上游轨道中的第一上游轨道上驶入与所述合并点相关联的并道控制区的车辆的装置，所述并道控制区至少限定所述上游轨道的各自的段，所述车辆为在所述第一上游轨道上即将驶入所述合并点的一个或多个车辆的车辆序列中的车辆；
-用于为车辆分配通行时间的装置，所述通行时间指示车辆计划通过所述合并点的时间，其中，分配通行时间的步骤基于根据一组预定的并道优先权规则而分配给车辆的并道优先权来进行；
-响应于分配的通行时间来控制车速的装置。
在一些实施例中，所述系统包括适于监测即将驶入并道的所有车辆的道旁控制器。
有益效果
本发明提供一种并道控制方法和系统，该方法和系统在保持乘客舒适的平稳运动控制和保持全容车量的同时，在合并车流的过程中确保车辆之间的安全距离。
附图说明
将通过下面参照附图对本发明的实施例进行说明性的和非限制性的详细描述来进一步阐明本发明的上述和/或其他目的、特点和优点，其中：
图1示意性地示出了个人快速交通系统的一部分的示例。
图2示意性地示出了镜像车辆(shadow vehicle)的构思。
图3示意性地示出了在并道控制区中车辆之间的距离的增加。
图4示意性地示出了并道控制优先权的示例。
图5示意性地示出了并道控制区的示例。
图6示出了并道控制方法的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中，对以图解的方式示出可如何实践本发明的附图进行描述。
图1示意性地示出了具有轨中式(in-track type)线性感应电机的个人快速交通系统的一部分的示例。个人快速交通系统包括轨道(在图1中示出了轨道的一部分，由标号6指示)。轨道通常形成网络，网络通常包括多个并道和岔道。个人快速交通系统还包括多个车辆(总体上由标号1指示)。在该实例中，车辆通过线性感应电机(LIM)的推进力而沿着轨道行驶。通常，每个车辆可承载三位或四位乘客，但是应该理解的是，车辆能够承载更多或更少的乘客。图1中的(a)示出具有两辆车辆1a和1b的轨道部分6，而图1中的(b)示出单个车辆1的放大视图。尽管在图1中的(a)中仅示出了两辆车辆，但是应该理解的是，个人快速交通系统可包括任何数量的车辆。通常，每个车辆通常包括由底盘或车架承载轮22支撑的客舱。在国际专利申请WO 04/098970中公开了PRT车辆的示例，该申请的全部内容通过引用被包含于此。
图1的个人快速交通系统包括轨中式线性感应电机，轨中式线性感应电机包括在轨道6中/沿着轨道6均匀布置的多个主芯(primary core)(总体上由标号5指示)。在图1中的(a)中，车辆1a和1b被示出分别位于主芯5a和5b上方的位置。每个车辆具有安装在车辆的底表面上的反应板7。反应板7通常为在钢背板(backing plate)上由铝、铜等制成的金属板。
每个主芯5由电机控制器2控制，电机控制器2将合适的AC电供应到相应的主芯，从而控制用于使车辆加速或减速的推力。当反应板位于主芯的上方时，该推力通过主芯5传递到反应板7上。为此，每个电机控制器2包括将驱动力供应给主芯5的逆变器或开关装置，例如，用于切换电流(相位角调制)的固态继电器(SSR)。电机控制器2根据外部控制信号9来控制驱动电力的电压/频率。通常，在条件(例如，磁通密度和频率)相同的情况下，板7和主芯5之间产生的电磁推力与板和主芯之间的气隙面积成比例。电机控制器可被布置成与每个主芯相邻或位于容易进入维修的舱室中。在后一种情况下，可切换一个电机控制器来控制几个主芯。
所述系统还包括用于检测车辆沿着轨道的位置的多个车辆位置检测传感器。在图1的系统中，通过车辆位置传感器8来检测车辆位置，车辆位置传感器8适于检测在相应的传感器附近的车辆的存在情况。尽管在图1中示出车辆位置传感器8与多个主芯5一起沿着轨道6布置，但是车辆位置传感器在其他位置也是可行的。具体地讲，每个车辆可包括一个或多个车载车辆位置检测传感器，从而每个车辆将由车载车辆传感器测量的位置和车速传输给电机控制器。
车辆位置传感器可通过任何合适的检测机构来检测车辆的存在情况。在优选实施例中，车辆位置传感器还检测其他参数，例如，车速、方向和/或车辆ID。
术语“车辆位置检测传感器”意思是指用于检测车辆的车速和位置的任何装置，例如，道旁传感器、车载传感器、轨中式传感器等。
可选地或另外地，车辆的车速和位置可通过其他类型的车辆检测装置来检测，例如，车载位置推算(dead reckoning)装置，其中，基于预先确定的位置并根据已知的车速、经过的时间和进程从所述位置进行的前进来估算车辆的当前位置。
所述系统还包括用于控制PRT系统的至少一个预定段或预定区的操作的一个或多个区域控制器10。例如，由区域控制器控制的段可包括或构成在此所描述的合并点的并道控制区。每个区域控制器在由区域控制器10控制的区域内与电机控制器2的子设备连接，以允许(例如)通过以点对点通信、总线系统、计算机网络(例如，局域网(LAN))等方式的有线通信在每个电机控制器2和相应的区域控制器10之间进行数据通信。可选地或另外地，区域控制器可被配置为经由(例如)无线通信信道(例如，射频通信)与轨道安装式电机或机动车辆进行通信。尽管图1仅示出单个区域控制器，但是应该理解的是，PRT系统通常包括任何合适数量的区域控制器。系统的不同部分/区域可由其相应的区域控制器来控制，从而允许该系统适当的缩放，同时提供相互独立的各个区域的操作。此外，尽管未在图1中示出，但是每个区域控制器10可被配置为多个单独的控制器，以提供对区域中的电机控制器(例如，轨道的预定部分的电机控制器)的分布式控制。可选地或另外地，可为每个区域提供多个区域控制器，以通过备份来提高可靠性或者将直接的通信路径提供给不同组的区域控制器。
区域控制器10一从指示检测到的车辆的车辆ID和位置的电机控制器接收合适的检测信号就识别每个车辆(1；1a，1b)的位置。作为可选方案，可直接从车辆接收位置和车速。区域控制器可维持实时数据库系统，该实时数据库系统具有针对由该区域控制器控制的区域内的所有车辆的各自的记录。
此外，区域控制器计算两辆车辆之间的距离，如由车辆1a和1b之间的距离11所示。区域控制器10根据计算出来的两辆车辆之间的距离11来由此确定车辆1a和1b的各自期望的/推荐的车速，从而在车辆之间保持期望的最小间隔距离或安全距离，并在专门的区域内管理整体交通流。区域控制器可由此将关于检测到的车辆的期望的/推荐的车速和空闲距离的信息返回给处于车辆被检测到的位置的电机控制器。可选地，区域控制器可确定车速调整的期望的程度并将相应的命令传输给电机控制器。
在一些实施例中，区域控制器仅将车速命令返回给电机控制器可能就已足够。
可选地或另外地，还可基于确定的空闲距离通过电机控制器来计算车速。因此，安全控制不依赖于与区域控制器的不间断的通信，这是因为电机控制器可基于最新已知的空闲距离来为车辆计算车速。
PRT系统还可包括连接到区域控制器10的中央系统控制器20，以允许在区域控制器和中央系统控制器20之间进行数据通信。中央系统控制器20可被安装在PRT系统的控制中心中，并被配置为检测并控制整个系统的运行状态(选择性地包括交通管理任务，例如，负载预测、空车管理、乘客信息等)。
每个车辆1可包括用于控制车辆的操作的车辆控制器(总体上被指示为13)。具体地讲，车辆控制器13可控制安装在车辆1中的一个或多个紧急制动器21的操作。
图1示出了具有沿轨道布置的主芯的轨中式PRT系统的示例。然而，应该理解的是，在此所描述的并道控制可应用于有自动车辆行驶的任何类型的轨道网络系统，尤其是任何类型的PRT系统，例如，主芯和电机控制器被放置在车辆上的车载系统。这里，在这样的实施例中，区域控制器可(例如)经由合适的无线通信信道将关于空闲距离和/或车速命令的信息传送给车辆。
图2示意性地示出了镜像车辆的构思。镜像车辆的概念是：如果车辆正在并道控制区中的上游轨道上行驶，则在并道控制区中的其他上游轨道上的其他车辆也将被视为与所述车辆位于相同的轨道上。
图2示出在上游轨道202上朝着合并点203行驶的车辆201。在通过合并点203之后，车辆201将在下游轨道206上行驶。另一车辆204被示出在另一上游轨道205上朝着同一合并点203行驶，并在通过合并点203之后，车辆204将在与车辆201相同的下游轨道206上行驶。为了避免两辆车辆201、204在合并点203处碰撞，车辆必须在合并点203处分开安全距离ds。
图2还示出并道控制器207，并道控制器207控制上游轨道202和205的位于相对于合并点203限定的预定并道区208之内的部分。例如，并道区可被限定成覆盖每个上游轨道的特定的上游轨道段。可根据通常的车速、通常的车间距、车辆的制动和加速性能、期望的车速变化平稳度和/或其他因素来选择并道区的长度。
为了计算车辆之间的距离d，当并道控制器207检测到在上游轨道中的一条轨道上驶入并道控制区208的车辆时，并道控制器将虚拟镜像车辆分配给车辆，使得该镜像车辆以与检测到的但在另一上游轨道上的真实车辆到合并点的距离相同的距离并以与该检测到的真实车辆的车速相同的车速行驶。例如，在检测到车辆驶入并道区域时，除了真实车辆的相应记录之外，区域控制器还可在其数据库中创建表示镜像车辆的记录。区域控制器可(例如)借助于参照相应的真实车辆通过(定期地或每当真实车辆的记录中的条目发生变化时)复制真实车辆的相应记录的所有属性(除了其在另一上游轨道上的相应的位置之外)并带有镜像车辆为镜像车辆的属性/标记来保持镜像车辆的记录。
在图2的示例中，真实车辆204的镜像车辆204*被示出位于轨道202上的与轨道205上的真实车辆204对应的位置。只要车辆204尚未到达合并点203，并道控制器207就保持镜像车辆204*的相应的位置和车速不变。当车辆204到达合并点203时，并道控制器207将镜像车辆删除。类似地，车辆201的镜像车辆201*被示出位于轨道205上。
因此，并道控制器207(例如)以与如上所述的区域控制器监测位于同一轨道上的车辆之间的距离的方式类似的方式监测位于同一轨道202上的真实车辆201与之前的镜像车辆204*之间的距离d。
并道控制器207还将优先权值分配给即将驶入合并点的每个车辆。例如，可基于关于由并道控制器207控制的区域内的所有车辆的信息，并(可选地)基于关于在由并道控制器控制的区域之外的上游行驶的车辆的信息，将并道优先权分配给车辆。例如，并道控制器可(例如)经由区域控制器之间的有线或无线通信链路接收来自一个或多个其他区域控制器的信息和/或可从中央系统控制器接收信息。在可选的实施例中，优先权可由中央控制单元来分配。在一些实施例中，并道优先权可在被分配后由于交通状况的变化而发生变化。以下，将对并道优先权的分配进行更加详细的描述。
基于车辆201和镜像车辆204*的监测到的位置以及车辆201和镜像车辆204*之间的间距并基于分配的优先权，控制器207根据预定的并道控制优先权来决定应该让哪辆车辆首先通过合并点203。控制器207为每个车辆分配通过合并点203的通行时间。
车速会根据分配的通行时间而必须作出调整。为此，在车载车速控制的情况下，控制器可将通行时间传送并分配给每个车辆201、204，因此允许车辆调整其各自的车速。可选地，控制器207可确定用于使车辆加速或制动预定量的车速命令，并将一个或多个车速命令传输给每个车辆和/或沿轨道设置的电机控制器。控制器207(例如)通过无线通信、点对点通信、计算机网络(例如，局域网(LAN))等与车辆和/或基于轨道的电机控制器进行通信。
在合并点203处，镜像车辆204*将在其与来自于另一轨道205的真实车辆204合并时被删除。这同样适用于车辆201，车辆201同样借助于其镜像车辆201*而被视为位于轨道205上。
因此，在该实施例中，控制器207为即将驶入合并点203的每个车辆创建镜像车辆。所有的车辆在并道控制区中的所有其他上游轨道上具有镜像车辆。因此，通过控制器207可控制尽可能远的上游轨道上的车辆的车速和位置，从而车辆能够以全速且以最小安全间距通过合并点。
应该理解的是，在可选的实施例中，区域控制器可将上游轨道中的一条轨道视为主轨道，并仅在主轨道上引入镜像车辆。因此，可基于位于主轨道上的真实车辆和镜像车辆之间的距离进行车速控制。
尽管在图2中并道控制器207被示出为一个装置，但是应该理解的是，控制器可在一个或多个位置处包括一个或多个部分。并道控制器207可以是结合图1所描述的区域控制器中的一个。可选地，并道控制器207可以是单独的单元或集成在区域控制器中的单独的功能模块。尽管在图2中仅示出一个并道控制器，但是应该理解的是，PRT系统可包括任何合适数量的并道控制器。此外，尽管在图2中仅示出两个车辆和两条轨道，但是应该理解的是，在PRT系统以及并道控制区中可存在任何数量的车辆以及任何数量的轨道。
图3示意性地示出了真实车辆和镜像车辆之间的距离控制的示例。具体地讲，图3示出了在并道控制区中控制车辆201和镜像车辆204*之间的距离d增加的示例。
在轨道上运行的车辆被控制，以保持与同一轨道上的前方最接近的车辆之间的安全距离，但是这不能确保位于不同轨道上的即将驶入合并点的车辆的安全，这是因为在车辆和镜像车辆之间的距离通常将是不安全的。因此，在车辆到达合并点时(或达到合并点的预定接近距离时)应该达到安全距离ds，这是因为，如果不这样的话，来自不同轨道的车辆可能会在其通过合并点时发生碰撞。车辆和之前的镜像车辆之间的可接受的距离一直从并道控制区的入口处的至少零距离逐渐增加到合并点处的真实车辆之间的最小安全距离ds。
在图3中的(a)中，可以看出车辆201和车辆204在并道控制区(由线208指示)的入口处位于上游轨道202、205上。图3的(a)中的车辆201、204被示出为到合并点203具有相同的距离，但是应该理解的是，车辆到合并点还可具有不同的距离。
在图3中的(b)中，车辆驶入并道控制区，位于轨道205上的车辆204此时被视为位于轨道202上的镜像车辆204*。车辆201和镜像车辆204*之间的距离d从并道控制区208的入口处的0增加，此时距离d大于0。
控制器207控制车辆201、204的车速，使得车辆201和镜像车辆204*之间的距离在并道控制区中增加。该增加可通过一个车辆加快行驶和/或另一车辆减慢行驶或制动等来执行。
在图3中的(c)中，位于轨道205上的车辆204正要通过合并点203，此时，车辆201和镜像车辆204*之间的距离增加到安全距离ds。
图4示意性地示出用于基于即将驶入合并点的车辆的负载状态来分配并道控制优先权的规则的示例。例如，控制系统可基于车站处的传感器(例如，通过车站出口的称)来检测负载状态。在图4中的(a)中，车辆209被示出在上游轨道202上朝着合并点203行驶。在该示例中，假设车辆209载有(例如)乘客或货物(由黑色填充颜色指示)。类似地，车辆210在上游轨道205上行驶，并是空的(由白色填充颜色指示)。
在一个实施例中，基于一组预定的并道控制优先权规则，控制器207将把比空车210的优先权高的优先权分配给负载车辆209，因此，将控制负载车辆209在空车210之前通过合并点203，其结果在图4中的(b)中示出，其中，在下游轨道206上，负载车辆209在空车210的前面行驶。
另外地，当具有相同负载状态的两辆车辆(两者均为空车或均为负载车辆)即将驶入合并点时，控制系统可基于另外的信息(例如，位于相应的上游轨道上的其他上游车辆的数量和负载状态)将并道优先权分配给相应的车辆。例如，较高的车辆优先权可被分配给在同一上游轨道上其后跟随有即将驶入合并点的更多数量的负载车辆的车辆。将跟随车辆的负载状态考虑在内的这样的优先权规则还可在每条轨道上即将驶入合并点的第一车辆具有不同负载状态时使用，从而避免载有乘客或货物的车辆的不必要的延迟。
可选地或另外地，并道优先权规则可在(例如)自车站的出口轨道与主轨道合并的合并点处将不同的优先权分配给从车站离开的车辆。例如，如果系统超载，则限制新的车辆从车站驶入主轨道会是有利的，从而避免进一步的交通堵塞。该优先权规则的另一优点在于，通常，让起始车辆等候的不舒适性比让运行车辆减速或停下来的不舒适性低。另一方面，如果一个车站非常拥挤，则将优先权给予正要从该车站离开的车辆是可取的。
因此，以上所述为优先权规则的示例，其进一步依赖于一个或多个整体系统参数，例如，指示网络的预定部分(例如，车站、子网、两节点之间的路段等)或整个网络的性质的整体性能参数。因此，优先权的分配可依赖于整体系统性能随时间而变化。
在一个实施例中，并道优先权的分配将上游路段的性质和/或在上游路段上行驶的车辆的性质考虑在内。这里，术语“路段”是指连接两个网络节点(例如，两个并道或两个岔道)的轨道。
例如，并道优先权规则可降低车辆队列拥堵回到下一上游节点(这可阻碍其他方向上的车辆)的风险。具体地讲，这样的规则的一个示例将合并点的每个上游路段的长度考虑在内。例如，该规则可将较高的优先权给予位于具有最低的空闲容车量的上游路段上的即将驶入合并点的车辆。例如，路段/轨道的空闲容车量可被确定为路段的(最大)容车量减去该路段上的车辆的数量。该规则对于在接近容车量的系统中避免交通堵塞尤为有用。
应该理解的是，在此所描述的方法的实施例可使用上述和/或可选规则的结合，例如，通过计算根据不同的规则计算出来的优先权的加权和和/或通过选择易于反应整体系统性能的规则。例如，当系统在接近其容车量运行时可使用与系统仅有少量车辆的情况下使用的规则不同的规则。
图5示意性地示出了并道控制区的示例。合并点203的并道控制区208被示出为刚好起始于之前的合并点210和211(即，在轨道202和轨道205上与合并点203的不同距离之处)之后，从而覆盖这些上游轨道的不同长度。由于上游轨道212和213合并以形成轨道202的之前的上游合并点210而使上游轨道202的长度比上游轨道205的长度短些。
在一些实施例中，通过各个并道控制器之间的通信，车辆的控制甚至还可超越下一个上游并道。例如，合并点210的第一并道控制单元215可将关于通过其并道控制区214的车辆的信息传送给控制下游合并点203(车辆正朝其行进的)的第二并道控制单元207。这样，并道控制单元207能够在车辆实际上驶入并道控制单元207的并道控制区208之前安排车辆及时通行。
图6示出了并道控制的整体方法的示例的流程图。在步骤501中，例如，通过与并道控制器进行通信的车辆、通过检测车辆的存在情况的轨中式车辆传感器等等检测在PRT系统中的上游轨道上的朝着合并点行驶的车辆驶入合并点的并道控制区。在步骤502中，控制器计算让车辆通过合并点的分配的通行时间，该通行时间确保在车辆与将要通过同一合并点的来自其他上游轨道的镜像车辆之间存在预定的安全距离，从而车辆不会在合并点处相互碰撞。如在此所描述的，控制器根据预定的并道控制优先权来计算通行时间。在步骤503中，并道控制器产生指示与即将驶入但却位于另一上游轨道上的车辆相对应的镜像车辆的数据结构。在步骤504中，控制器使车速进行调整，从而车辆可在分配的通行时间通过合并点并保持真实车辆和镜像车辆之间的安全距离不变。如在此所描述的，镜像车辆和真实车辆之间的安全距离可以是到合并点的距离的函数。车辆可基于从并道控制器传送给车辆的通行时间和/或车速命令来控制其自身的车速。可选地，车速可通过沿着轨道布置的电机控制器来控制。在步骤505中，车辆被检测到在分配的通行时间通过合并点，所述通行时间使得车辆到并道控制区中的其他车辆具有预定的安全距离以上的距离。在步骤506中，并道控制器删除表示镜像车辆的相应的数据记录并在下游轨道上继续进行正常的车速控制。
在此所描述的方法和控制系统，具体地讲，在此所描述的车辆控制器、并道控制器/区域控制器和电机控制器可通过包括多个离散元件的硬件以及通过适于编程的微处理器或其他处理装置来实现。术语“处理装置”是指包括适于执行在此所描述的功能的任何电路和/或装置，例如，由程序代码工具(例如，计算机可执行指令)的执行所致。具体地讲，上述术语包括一般目的或特殊目的的可编程微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(PLA)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用电子电路等或其结合。
在列举多种装置的装置权利要求中，这些装置中的多种装置可以通过一个且相同项目的硬件来实施，例如，适于编程的微处理器、一个或多个数字信号处理器等。事实上，在互为不同的从属权利要求中列举或者在不同的实施例中描述的某些措施并不表示这些措施的组合不能加以利用。
尽管已经详细描述和显示了一些实施例，但是本发明不限于此，而是还可以以在由权利要求限定的主题的范围之内的其他方式来实施。具体地讲，应该理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可使用其他的实施例，并可进行结构和功能上的修改。
具体地讲，本发明的实施例主要结合入轨式PRT系统进行描述。然而，应该理解的是，其他PRT系统，例如，车载PRT系统和其他推进系统以及除PRT系统之外的自动车辆系统可结合本发明来进行应用。
应该强调的是，在本说明书中使用的术语“包括”用于指明所述特点、整数、步骤或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特点、整数、步骤、组件或其组合的存在或添加。
Claims (15)
1.一种控制自动车辆系统中多股车流合并的方法，所述自动车辆系统包括适于车辆沿其行驶的轨道网络，所述网络包括至少一个合并点，至少两个上游轨道在所述合并点处合并以形成下游轨道，所述方法包括：
-限定与所述合并点相关联的并道控制区，所述并道控制区至少限定所述上游轨道的各自的段；
-检测在所述上游轨道中的第一上游轨道上驶入并道控制区的车辆，所述车辆为在所述第一上游轨道上即将驶入所述合并点的一个或多个车辆的车辆序列中的车辆；
-为检测到的车辆分配通行时间，所述通行时间指示车辆计划通过所述合并点的时间，其中，分配通行时间的步骤基于根据一组预定的并道优先权规则而分配给车辆的并道优先权来进行；
-响应于分配的通行时间来控制车速。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：根据所述一组预定的并道优先权规则将并道优先权分配给车辆，其中，至少一个并道优先权规则为所述车辆序列中的至少一个车辆的性质的函数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述性质为所述车辆序列中的至少一个车辆的负载状态。
4.根据权利要求3所述的方法，所述方法包括：与空车相比，将较高的并道优先权分配给负载车辆。
5.根据权利要求2所述的方法，所述方法包括：与其后跟随有第二数量的车辆的车辆相比，将较高的并道优先权分配给其后跟随有第一数量的车辆的车辆，其中，第二数量小于第一数量。
6.根据权利要求2所述的方法，所述方法包括：与位于第二上游轨道上的其后跟随有第二序列的车辆的另一车辆相比，将较高的并道优先权分配给位于第一上游轨道上的其后跟随有第一序列的车辆的车辆，其中，第一上游轨道具有比第二上游轨道的空闲容车量低的空闲容车量。
7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的方法，所述方法还包括：将分配的通行时间传送给车辆，其中，通过所述车辆响应于传送的通行时间来控制车速。
8.根据权利要求1至6中的任何一项所述的方法，其中，控制车速的步骤包括将用于调整车速的一个或多个车速命令传送给适于控制沿轨道推进车辆的一个或多个电机的电机控制器。
9.根据权利要求1至6中的任何一项所述的方法，所述方法包括：监测并道控制区中车辆与至少另一车辆之间的距离，所述车辆沿着上游轨道中的第一上游轨道行驶，所述另一车辆沿着上游轨道中的不同于第一上游轨道的第二上游轨道行驶。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述监测步骤包括：
-在与沿着第二上游轨道的另一车辆的位置对应的位置处，由沿着第一上游轨道行驶的虚拟镜像车辆来表示所述另一车辆；
监测所述车辆与所述镜像车辆之间的距离。
11.根据权利要求9所述的方法，所述方法包括：
控制所述车辆和所述另一车辆中的至少一个车辆的车速，以在所述车辆和所述另一车辆之间保持预定的最小距离。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述最小距离为所述车辆和所述另一车辆中的至少一个车辆与合并点之间的距离的函数，其中，所述最小距离随着车辆与合并点之间距离的减小而增加。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述最小距离至少增加到沿着相同的下游轨道行驶的车辆之间的预定的安全距离。
14.根据权利要求1至6中的任何一项所述的方法，其中，所述自动车辆系统为个人快速交通系统。
15.一种控制自动车辆系统中多股车流合并的控制系统，所述自动车辆系统包括适于车辆沿其行驶的轨道网络，所述网络包括至少一个合并点，至少两个上游轨道在所述合并点处合并以形成下游轨道，所述系统包括：
-用于检测在上游轨道中的第一上游轨道上驶入与所述合并点相关联的并道控制区的车辆的装置，所述并道控制区至少限定所述上游轨道的各自的段，所述车辆为在所述第一上游轨道上即将驶入所述合并点的一个或多个车辆的车辆序列中的车辆；
-用于为车辆分配通行时间的装置，所述通行时间指示车辆计划通过所述合并点的时间，其中，分配通行时间的步骤基于根据一组预定的并道优先权规则而分配给车辆的并道优先权来进行；
-响应于分配的通行时间来控制车速的装置。
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