CN102114861A - 区域无线网络传递信息的智能化轨道交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过路段传感器收集、无线网络传递路况信息、车载设备控制车辆行驶的智能化轨道交通系统。所述交通系统由封闭道路上路段组成的轨道、转向岛、车站、微型电动车辆、区域控制站、总控制中心和智能交通管理系统组成。车辆行驶依靠附近路段通过区域控制站实时发来的信息由车载电脑控制。该系统具有与目前交通系统不冲突、充分利用地面、地上和地下空间、轿车般的舒适、快速、容量大、不产生废气、环境污染轻、车站密度大、不需换乘、自动驾驶等优点，适合城市、人口密集地区、景点、车站、机场、码头等地的人员出行。

Description

区域无线网络传递信息的智能化轨道交通系统

技术领域

本发明属于公共交通领域，涉及一种通过区域无线网络传递路况信息，车载设备控制行车的智能化轨道交通系统。

背景技术

随着人口密集地区家庭轿车的日益普及，在提供交通便利的同时，也造成严重的社会和经济问题，首当其中的是拥堵问题。目前，我国乃至世界大中城市的地面交通均面临车辆不断增加的拥堵问题。解决的办法是扩展道路、汽车限行、公交优先、控制车辆总量等措施，仍然是治标不治本。城市交通拥堵造成人们的出行成本很高，如交通效率下降、燃料消耗上升及时间成本；其次是污染问题，大量的轿车在人口密集的道路上运行会造成严重的空气和噪音污染，提高排放水平、研制低噪音汽车并不能从根本上解决污染问题；还有温室气体CO₂的排放问题；其他问题诸如每年发生的大量交通事故、中心地区停车难的问题、不可再生资源-石油的消耗问题等等。地下铁路具有运量大、快速、无污染等优点，但也存在建设成本居高不下、地铁线路少、地铁站点相距较远、换乘次数较多、舒适性差(相对轿车而言)等缺点。地面公交存在速度慢、需要多次换乘、舒适性差、挤占路面交通、存在尾气和噪音污染等缺点。为此，迫切需要在人口密集的中心城市发展一种新型快速交通系统来克服这些问题。

无论采取哪种交通形式，人口密集地区的交通主要是解决人员的出行问题，为此本发明以解决人员出行为出发点，在不影响目前已有交通的情况下，发明出一条新型、安全、舒适、快速、环保、智能化公共交通系统，并有希望替代目前的交通出行模式。

发明内容

本发明的目的在于解决现有交通出行的不足，提供一种安全、舒适、快速、环保、智能化的交通系统。

本发明的区域无线网络传递信息的智能化轨道交通系统，由微型电动车辆、轨道、转向岛、车站、区域控制站、总控制中心以及由这些设施构成的智能化交通(控制)系统组成。

其中，微型电动车辆：采用电力驱动，任何时间都在轨道上或在车站上运行，其行驶依靠车载电子信息处理系统接受路段信息后控制运行：每辆车辆设计载客1-6名；由总控制中心给予唯一识别号。

其中，轨道：连接成网状系统，微型电动车辆从一网点可以通过轨道线到达另一个网点，交叉点为转向岛，任何一个方向来的微型电动车辆通过数个转向岛可以通往任何另一个方向；轨道由路段组成，每一个路段均设置路段状态探测器和信息发送装置，并具有唯一识别号。

其中，车站：任何适合设置车站的地方都可设置车站，间距500-2000米，每个车站具有上下车功能，车站上有电子信息系统操控装置；

其中，区域控制站：按照区域的面积大小、区域内可以行驶的车辆和路段数量、信息传输的带宽、信息传输的距离决定，行驶在该区域内的车辆均可以与区域控制站通过无线网络进行双向交流，一般在20-400平方公里的范围内建设一个区域控制站。车辆驶出区域控制站进入另外一个区域控制站时，能够及时进行切换。

其中总控制中心：在网络交通集中覆盖的范围内设置一个总控制中心，汇总所有来自区域控制站的数据，总体调度。

其中，以上设施组成的智能化交通系统：由中央控制系统、区域控制站系统、路段监控子系统、车载信息处理子系统、转向岛管理子系统、车站管理子系统组成。具有车辆调度、设备监测、信息通讯、故障诊断、突发事故处理、用户服务等功能；任何在轨道上行驶的微型电动车辆均可受其控制；

所述交通系统，乘客到达车站(可根据乘客的预约，在指定的时间预留空车)由车站提供运营的微型车辆供乘客乘坐；如无空车可用时，乘客可以在车站的用户终端上输入目的地，等待，智能交通管理系统会将最近的空车或驶向同一目的地的车辆调度到该车站，同时用户终端会在乘客的电子车票上写入被调度车辆的编码，告知等待大致时间，微型车辆到达车站后会先验证电子车票的编码，验证成功后允许乘客上车。微型车辆根据乘客设定的目的地和即时收到的路况信息，计算出最佳行驶线路，自动驶向目的地。

本发明所述的微型电动车辆，车辆长度与目前的小型轿车相近，长度为1.5-6.5米，宽1.5-1.8米，高1.2-1.5米，设计最高时速可达80～100km/h，加速度为1.5-2.7m/s²，减速度1.5-2.5m/s²，爬坡能力为0-15°。行驶在轨道上的车辆的重量在100-2000kg之间。采用直流变频电机驱动，电力供应来自于所行驶的轨道或采用蓄电池供电。微型电动车为单一车辆。车辆图形见1。

本发明所述轨道为封闭道路中的轨道，由地面、地上、地下道路中的轨道组成；

行人、动物、外来车辆和物品不能进入轨道所在的封闭道路。地上道路通过高架桥架设，其轨道所在的高度一般在20m以下；且一般设立在人行道、道路绿地上方，与道路方向平行或垂直穿越道路。轨道可以为单线、复线或多线。正常运行时，每条轨道仅允许单一方向行驶。轨道不得干扰空中的通讯线路、输电线路、树木、行人的行走、地表道路的交通；也可以利用高楼之间的间隙架设高架轨道或地面轨道。地面交通主要利用道路旁的空地、楼宇之间的空地铺设，可用于设立方便乘客上下的车站。由于高架上行驶的是微型车辆、重量轻，对高架的强度要求不高，支撑柱之间的距离也较大。所采用的轨道为双轨或单轨。正常情况下，采用单轨工字型桥梁，这种桥梁工艺制造简单、质量可靠。来往双向轨道可以在一个高架上，也可以分开。见图2。轨道也可铺设在地下或半地下，主要根据行驶的地形而定。地下或半地下隧道主要用于一些不能架设地面高架也无地表道路可用、在穿越中心马路时设立。

所述封闭轨道铺设在由多个井字型组成的交通线路上，井字形的大小一般为2000m×2000m，根据道路具体情况可以适当地调整。每条线路为单向，线路的交叉处为转向岛，该网状线路可以无限延伸，以覆盖主要的交通地段。线路上的行驶车辆的数量也没有具体限制。交通网络中的线路分成若干个路段，路段之间紧密相连。

路段分成行驶路段、转向段和停车路段。不同路段的长度不一。行驶路段一般长为10-100m，转向路段的长度一般为2-10m，停车路段根据地理空间情况，随意设定。每个路段安装有传感器。实时检测路段在某一时刻是否有车辆通过，车辆编号、方向和速度等，该信息由路段所安装的微处理器处理后通过有线网络汇总到附近的区域控制站和总控制中心，路段微处理机可以接受区域控制站发来的信息，如限速、禁行等信息，用于控制通过该路段的车辆并实现控制中心与车辆之间的信息交换。

每一个路段安装时由中央控制系统给予一个固定的、唯一的识别号。当车辆收到附近路段发出的车况信息时，就会与车辆电脑内的数据库匹配，并获得这些路段的特征信息(属性)，如长度、位置、允许行驶的最大速度等信息，核对车辆在电子地图中的位置。整个网络交通线路由具有不同识别号的路段、转向岛组成。网络轨道延伸时，只需给新增加的路段以新的识别号，以及更新电子地图，车辆就可以行使到新增路段。在行驶路段中，行驶的高速车辆在这个路段内可以完全停止下来。在车辆运行过程中，车辆至少需要确认收到前方2-6个路段传感器发出的信号，以判断车辆是继续高速前进、限速还是停车。在收到的前方路段信号是转向路段时，根据转向岛的信息，车辆判断是直接通过、还是减速通过、或停车等待。由行驶路段进入车站到停车路段时，车辆会在最后一个行驶路段减速至5-20km/h后进入，进入停车路段时，停车雷达开始工作，车辆低速行驶至靠在一起为止，以尽量多的停靠一些车辆。交通网络线路的路线图见3。

所述转向岛在交通线路的交叉点上，本发明的交通网络通过多组长距离轨道和网状轨道实现大流量交通。对于穿越城市的车辆，可以通过多组长距离轨道来完成快速穿越，属于优先选择的轨道，其转向岛大小依据设计的轨道数量而定，进入该转向岛的车辆由转向岛根据车辆的目的地通过控制轨道转向将车辆导入到不同的长距离轨道，转向岛设计成椭圆形，连接N+M条线，N进M出；对于短距离或无多组长距离轨道可用时，利用网状轨道通过频繁转向实现大流量交通，属于次选轨道。网状轨道的转向岛设计成图6的形状，连接4条线，2进2出，这样任何一个方向驶来的车辆可以在转向岛内实现直行、左或右行操作，工作原理见表1。转向的控制：环岛的半径在10m左右，环岛内的路段较短(2-10m)，环岛附近路段和环岛内路段采集的信号汇集到环岛中的控制子系统，该控制子系统按照目前道路的信号管理系统操作转向机构，改变轨道方向并通过无线网络给车辆提供信号指示。进入环岛前的车辆通过区域控制站给环岛控制器发送转向请求，并在接受到转向信号后依次按照信号指示进入环岛(类似于红绿灯)，从而保证转向的车辆之间不会发生碰撞。为了提高通过速度，环岛中央控制器可以分别检测附近道路行驶的车辆情况，转向要求，调整信号的长短，实现车辆快速通过环岛。转向操作需要依靠转向岛的轨道，通过设置转向器，调整轨道角度，完成转向操作。

表1转向岛工作原理(符号见图6)

轨道开放顺序：①A→B；②A→D，C→B；③C→D；④重复①。

本发明所述车站是乘客上下车的地方。在井字形路线中，两个相邻交叉点中间的路段设置上下车站。一个井字形车站可以设置4个上下车站。在交通线路内的居民离某个最近车站的距离控制在500-1000米之内。上下车站的形状见图4、5。在一个车站内设置无线路由器，作为区域控制站无线信息传递的补充，由停驶在车站的车辆及路过的车辆可以从无线路由器收集到目前局部交通运行情况以及路况信息，为即将乘坐的乘客寻找最佳行驶路线、传递信息给控制中心。车站工作人员的主要任务是协助乘客上下车、物品寄存与转移、设定目的地、向上级车站传递信息等。

区域控制站的工作人员主要任务是检查区域内的车辆、附近路线控制、调度空驶车辆、处理突发事件等任务等。

路段中的传感器由线圈传感器、磁阻传感器、压力传感器、光学传感器组成，用来收集路段内的信息和发送；

每个路段安装传感器和有线网络，每个转向岛安装转向控制系统；

微型电动车中安装的电子装置，包括：接受和发送无线信号的计算机、电子地图、无人驾驶软件、动力控制系统、与中央控制系统联系的通讯设施、短距离防撞雷达；

总控制中心(中央控制系统)：负责交通网络区域内的总体管理，车辆总调度、路段车辆运行信息汇总，但不具体控制车辆的行驶。

所述自动化控制系统具体实现为：乘客在车站将目的地输入车辆计算机，计算机根据预装的电子交通图和在车站收集到的网络信息选择合适的行驶路线，车辆在整个行驶过程中，实时无线接收近距离2-6个路段内的信息，并通过车载计算机调整线路，驶向目的地。

当车辆进入某一行驶路段时，该路段的传感器将收集到的信息通过有线网络实时发送出去。该信息可以显示有车辆通过、行驶的方向、车速、车辆识别号信息，后续车辆通过区域控制站收到这个信号后，将显示该路段被占用，其他车辆将不会进入该路段。该路段的车辆驶过后，被传感器感应到，该路段就会通过有线网络发送空闲信号，后面车辆才可以进入该路段；

车辆行驶到转向岛前，发出转向请求信号，该请求通过区域控制站在转向岛控制系统中排队，转向岛按照目前的红绿灯规则在不同时间段开放不同的路段，路段通过有线网络发送路段被占用、占用时间等信息，等待转向的车辆接受到允许转向的指令后，才能通过，从而完成转向。

转向岛有两种运行模式：

(1)红绿灯模式，类似传统的十字路口的红绿灯管理交通办法，转向岛按固定周期，在所有的轨道连接的组合之间进行切换，同时通过有线网络对附近的车辆发送实时的切换状态信息，车辆接收这些信息后，车载信息处理系统会选择何时进入转向岛。

(2)应答模式，车辆在接近转向岛时，先向转向岛发送通往某个方向的请求，转向岛管理系统会根据先后顺序排列这些请求，并形成轨道切换机构的切换次序，然后通过区域控制站无线网络发送给车辆应答信息，告知车辆在何时进入转向岛，等待转向的车辆接收到允许转向的指令后，才能通过，从而完成转向。

为了提高路段内车辆数，车辆上的防撞雷达可以探测到前后车辆的距离，在自动驾驶仪上设定一个安全距离，可以保证不发生撞车，根据路段的传感器可以得到这个路段内车辆数量，根据路段的承载能力和安全距离等因素确定一个路段内的车辆数量上限，当达到这一上限时会发出此路段被占用的信号，计划通过此路段的车辆可以选择减速等待或绕行，从而提高路段车辆的行驶数量。如果路段内发生事故，车辆没有通过，传感器会始终发出此路段被占用的信号。另外，中央控制中心将该段设置为不可用，后续车辆会绕行。实际运行时，传感器检测到的信号通过有线网络传输给局域控制站，后面驶来的车辆不需要接受区域网络内所有路段的信息，只需要始终实时接收近距离2-6个路段内的信息即可实现高速行驶。接受到的信息，由行驶车辆电脑通过匹配内在的电子线路图做出加速、减速、限速、匀速、停车等动作，如果收不到前方规定路段的信号，车辆将该路段判断为禁行，车辆会自动停止，直至收到信号为止。为了实现智能化控制，车辆速度在低于5km/h时，其控制由车辆自身带有的雷达控制，以不撞上前方的车辆，同时保持车辆距离在0.5米之间，有利于紧凑停车。另外设置两种控制模式：(1)中央控制在线路出现异常时，区域控制站系统可通过无线网络发出指令信号，车辆完全按照控制系统的指令行驶；也可以向轨道路段发出信息，临时改变路段的特性，如强制限速、停车、禁行，由路段控制车辆行驶；(2)车辆驾驶人控制具有驾驶能力的驾驶人在区域控制站系统授权的情况下，将车辆的自动行驶模式改为手动模式，人为驾驶。

轨道上的车辆多数时间处于运行状态。乘客下车后，空车由车站的调度人员安排新的乘客，前往下一个目的地，这样车辆不会在车站停留，占用车站空间。在没有乘客时，区域控制站调度人员可以通过信息网络收集附近车站的运行信息，将空车调往需要车辆的车站。另外，可以根据交通的流量调整整个网络的车辆，在人员密集时，由中央控制中心多投入交通网络一些车辆，人员稀少时，回收一些空驶的车辆。本交通网络不需要24h运行，夜间是检修和维护时间，同时也不影响附近居民休息。部分空车回库，部分空车被调往交通流量比较大的车站待第二天运营使用。

可行性分析

车辆：电力驱动的微型车辆，其技术已经非常成熟，电脑可以控制其加速、减速或停车

轨道：无论是单轨、双轨，其技术也非常成熟；本发明轨道所用的各种传感器及其传输线路目前已经在高速铁路、地铁中广泛使用，且成本很低；架设在低层空间的、人行道上方、楼宇之间的高架以及穿越地下半地下的轨道不存在任何建设难点

转向岛：其建设不存在任何技术难点，主要是选址问题，可以在十字路口上方建设

车站：其建设不存在任何技术难点，由于其规模很小，在人行道上方或人行道绿地旁建设。

区域控制站：需要单独建设，其技术已经没有问题，有线和无线传输的带宽也基本可以满足本区域内车辆信息收集的要求。必要时可以通过计算机程序，按照某一车辆的运行轨迹、速度和方向选择性地通过无线网络发送小区域内的路况信息，从而节省带宽。信号传递的延时问题，延时的信号主要由路段、转向岛、车站中的信号采集和局域控制站的信号处理所致，传输的时间可以忽略，要控制延时的时间在50ms内，这样对于时速为100km/h的车辆，50ms可以行使的最大距离为1.39m。由于一个路段的长度为10-100m之间，且车辆已经收到了前方3-6个路段的路况信息，且在轨道上行驶的车辆之间有一个15m的安全距离(一个或以上路段的距离)，在延时的间隔内，轨道上不会突然有其他车辆插入，因此车辆在轨道上行驶是安全的，无碰撞发生。

总控制中心：汇总区域控制站发来的信息，发布车辆调度指令，技术上已经不存在问题本发明与现有交通比较的优点：

充分利用现有低层空间和地下空间，尽量不占用地面(主要使用楼间、绿化带、人行道上的低层空间以及少量空闲地面、地下空间)、造价低(使用载数人的微型车和承载能力有限的高架轨道)、舒适(实现点到点的运输，有乘轿车般的感受)、快速(设计时速最高达到100km/h，一般运行时速要达到60km/h)、大流量(从一个地点到另一个地点，不一定按照最短的路线行驶、车行电脑可以选择附近空闲的线路行驶、解决单一轨道的流量问题，另外还设计了大流量交通时的轨道网络交通布局)、自动化(无人驾驶交通，只需要输入目的地，路线由车载电脑自动按照最佳路线完成、行驶时只需接受前方附近路段的信息，不需要同步获知整个轨道网络的路段信息)、上下车方便(车站距离可以设置的很短，网络区域内的居民可以在不超过1000m的范围内找到车站)、安全(封闭路线单向行驶、有多种安全措施)、无大气污染(使用电力驱动)、低能耗、低噪音(夜间停驶)、遮光影响有限、与目前的地面、地下、轻轨线路不冲突、不存在停车问题(微型轨道车根据客流需求情况，随时调度、不会有大量车辆停留在一个站点)、交通网络可以随时延伸、轨道车辆的总数量可以随时加入或减少、不需要总控制中心控制等特点。

附图说明

图1、车辆示意图

图2、车辆电子信息控制系统

图3、高架轨道示意图

图4、路段电子信息控制系统

图5、交通网络路线示意图(圆圈为转向岛，小黑色矩形为车站)

图6、大型转向岛示意图

图7、小型转向岛示意图(小写字母标志处为转向器切换装置)

图8、小型转向岛电子信息控制系统

图9、车站在网络中的位置示意图

图10、车站示意图

图11、车站电子信息控制系统

图12、电子信息控制流程图

具体实施方式

通过以下具体实施例进一步说明本发明。

实施例1、无线网络控制的智能轨道交通系统

如所在地区的交通面积为400平方公里，按照2000m×2000m的井字号的方式，可以附设100个井字，大约设置110转向岛，310车站，3个区域控制站，1个总控制中心。

微型车辆：用金属合金制作；走行系统：车轮为橡胶轮胎以减少行走噪音，分为走行轮、导向轮和稳定轮；车辆的电源来自所接触的电网或自身携带的电池；列车以最快速度100km/h运行，车辆大小：长度为3-4.5米，宽1.5-1.8米，高1.2-1.5米。车辆上安装有电控系统(接受和发射设备、电脑、电子地图、车辆控制部分)、动力部分、安全设施。

轨道：采用目前成熟的单轨轨道，可以节省空间，且遮光影响最低；轨道分为行驶、转向、停车轨道。轨道又分为若干路段，行驶路段由于车辆行驶，长度一般为20-100m；转向路段用于车辆转弯，长度1-10m；停车路段用于车辆停靠，长度1-5m，每个停车路段容纳一辆车。路段之间采用无缝连接。每段轨道上均有传感器，这些传感器通过有线网络发送轨道的实时状态。

车站：根据地形，设置空中车站和地面或地下车站。车站的设计有可以停靠2-10辆车辆的车站。运行时，车站设置1-2名专人。

区域控制站，设置区域路段和车辆的控制室，人员配备10-30人。

转向：车辆在轨道上运行到达不同的目的地，需要频繁转向。转向由每个转向岛的控制系统控制。车辆行驶到转向岛前，发出转向请求，该请求通过无线网络在转向岛控制系统中排队，转向岛按照目前的红绿灯规则在不同时间段开放不同的路段(让路段发送路段是否被占用及占用时限、或是否可以通过及通过时限的信息，同时操控转向设备)。等待转向的车辆接受到允许转向的指令后(转向路段可以通行)，才能通过，从而完成转向。

交通网络总控制中心：该中心并不参与轨道上车辆的运行，但发挥总调度和控制作用。如将车辆添加到交通网络中或从交通网络中撤走，统计和观察总的车辆运行情况，指挥故障车辆撤离，紧急情况的处置等作用。

无线网络交通运行时，乘客根据就近的原则到达车站，不必关注车辆的行驶方向，刷卡上车，设定目的地，车辆即运行，中间不需要干预车辆，到达目的地后，下车，车辆自动扣除乘客的乘车费用，乘客离去。

实施例2、无线网络交通轨道系统的控制

乘客中必有一位接受过区域无线网络传递信息的智能交通系统培训的人员(携带识别卡，由车辆识别，无卡人员乘车必须与持卡人人同行)，用于处理交通异常情况。

无线网络交通的控制分为2级控制，中央控制系统进行全区域内控制，属于1级控制；区域控制站监控属于2级控制，行驶在该区域轨道上的车辆由该站控制。一般情况下，进行2级控制，由区域控制站发出本区域内的车辆或轨道、车站、转向岛控制指令。

车站的工作人员主要任务是协助乘客上下车、设定目的地、向区域控制站传递信息等。

轨道异常时，传感器发出异常信号，区域控制站收到该信号，判断信号的真伪，发出控制指令；同时行驶在附近轨道的车辆接受信号，车辆停止自动前进，接受2级控制。乘车人员也可以发送轨道异常信息给区域控制站。

车辆异常时，车辆自动发送信息给区域控制站，区域控制站将该信息传输到附近车站控制室，车站控制室与乘车人员沟通、排除故障、控制车辆撤离现场或等待救援。乘车人员也可以发送车辆异常信息给区域控制站。

交通拥堵处理：当一个车站乘车人超出车辆数量时，车站给区域控制站或总控制中心发送车辆需求信息，由区域控制站或总控制中心统一调度空驶车辆前往，满足乘车人的需求。也可以采取同一方向多人乘坐的方式，增加车载人数。当某一车站空驶车辆超过该车站的容量时，空驶车辆调出到需要车站，区域控制站首先满足本区域的交通需求，当还存在富余时，可根据总控制中心发出信息，车站将停驶在该车站的车辆调度到需求目的地。

故障车辆的处置：对于不能自身行走的故障车辆，可以由牵引车辆牵引出。

维护：夜间本交通网络停止运行，其交通运力由地面公共交通承担。在夜间进行车辆检修和路段维护，调度空车辆到人员密集地区等待第二天的运营

实施例3、VIP乘客的无线网络轨道交通服务

对于经常需要在市内乘车的乘客，可以设置预定的方式。乘客成为会员后，乘客乘车前可以通过电话、网络、手机短信等方式通过总控制中心提前预定某一车站某一时刻的车辆，车站根据交通情况决定是否预留车辆。预定成功，乘客在规定时间到达后，即可即时乘车离去，不必等待。乘客遇其他事情可以随时取消预定。这样可以确保乘客在营业时间内随时用到车辆。等于乘客拥有一辆随时可以乘坐的轨道车辆，且不必关心道路拥挤、停车难等目前常见的问题。乘客携带的物品可以暂时寄存在下车车站，或由车站转运到乘客指定的其他车站，这样乘客在办完其他事情后或下车后在车站取得自己的物品。

实施例4、大流量时轨道的布网设计

频繁转向会影响车辆的行驶速度；单一方向的行驶，运力有限。为此在城市交通拥挤区域，设置同一方向、长距离、多个平行轨道，且中间不设转向岛，达到大流量交通的目的。这种设计尤其适合穿越城市的车辆。根据城市的规模和人口分布可以在东西、南北方向设置多组平行轨道。

实际运行时，如果乘客需要从城北穿越市中心到城南，乘客设定目的地上车后，车辆会自动汇集到城北的某一个大型转向岛上，由转向岛根据行车路线和前方路况将车辆分配到某个平行轨道上行驶，车辆直接穿越城市中心到达城南，中间不停顿，然后通过城南的大型转向岛导入到城南的道路路段中，完成目的地的到达。

实施例5城际间多车串行

当本发明的无线网络轨道交通系统发展到一定程度的时候，可以在城际间建设通用轨道，将相邻城市的轨道交通连接起来。微型车辆在城际间这种长距离轨道上运行时，会变换一下运行模式，人员也相对集中，由原来的单车独立运行变成由几辆车前后串联、拼接成一辆小型列车来运行，车辆控制系统也切换为对应的模式，由其中一辆车接管整列车的控制权。通过这种模式可以减少空气阻力、共享能源、降低费用、使车辆更适合长距离运行。一个城市中要去往另一个城市的乘客分别乘坐微型车辆来到设立在城市边缘的转换车站，只要凑够足够数量的车辆就可以串接成列车，到达另一个城市后，列车再分离为独立的车辆进入当地的轨道交通系统，驶往目的地。乘坐本轨道交通系统进行城际间旅行的优点是：免去了在车站换乘的等待，相比铁路出行更加自由灵活，大大节约了时间。

本发明所描述的具体实施仅仅是对本发明做一示例说明，在实际实施时，技术人员可以做各种各样的修改或补充完善，但不会偏离本发明的精神或超过所附权利要求书所定义的内容。

Claims (10)

1.一种由路段发出信息，汇总到区域控制站，由区域控制站通过无线网络将路况信息传输给在控制站控制区域内行驶的车辆，车辆靠自身的软件控制车辆行驶的智能化轨道交通系统，所述交通系统由微型电动车辆、轨道、转向岛、车站、区域控制站、总控制中心，以及由这些设施构成的智能化控制系统组成，

其中，微型电动车辆：采用电力驱动，任何时间都在轨道上运行或停靠，其运行依靠路段提供的信息和车载电子信息系统自动控制；

其中，轨道：由不同长度的路段组成，每个路段具有探测器和信息传输装置，路段无缝连接成网状系统；

其中，转向岛：设置在轨道交叉点：任何一个方向来的微型电动车辆可以通过一个或多个转向岛通往任何一个方向；

其中，车站：任何适合设置车站的地方都可设置车站，沿轨道分布；供乘客上下车；

其中，区域控制站设有交通管理系统，可监控和管理一定区域的轨道和车辆的运行状况；

其中，总控制中心汇总区域控制站的信息，进行总体的车辆调度，但不参与控制行车；

其中智能交通管理系统：由计算机自动控制，对车辆进行指挥调度，监控各子系统的运行状况，为乘客提供预约，通讯，查询等服务；其组成包括总控制中心的中央控制系统、区域控制站系统、路段监控子系统、车载信息处理子系统、转向岛管理子系统、车站管理子系统。车辆与路段、转向岛、车站、区域控制站之间通过无线网络进行通讯，路段、转向岛、车站、区域控制站、总控制中心之间通过有线网络进行通讯；该管理系统具有状态显示，指挥调度，指引方向，控制操作功能等作用；任何在轨道上行驶的微型电动车辆均受其控制；

所述交通系统，乘客到达车站，车站提供运营的微型车辆供乘客乘坐；如无空车可用时，乘客可以在车站的用户终端上输入目的地，等待；智能交通管理系统会将最近的空车或驶向同一目的地的车辆调度到该车站，同时用户终端会在乘客的电子车票上写入被调度车辆的编码，告知等待时间；微型车辆到达车站后会先验证电子车票的编码，验证成功后允许乘客上车，微型车辆根据乘客设定的目的地和即时收到的路况信息，计算出最佳行驶线路，自动驶向目的地。

2.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述微型电动车辆，每辆车辆设计载客4名(最大6名)，分前后2排座位，每排座位坐2人，车辆长度与目前的小型轿车相近，长度为3-4.5米，宽1.5-1.8米，高1.2-1.5米，设计最高时速可达80-100km/h，加速度为1.5-2.7m/s^2，减速度1.5-2.5m/s^2，爬坡能力为0-15°，行驶在轨道上的车辆的重量在100kg到2000kg之间，采用直流变频电机驱动，电力供应来自于所行驶的轨道或车载电池；微型电动车辆安装有车载信息处理系统，该系统预装网络交通电子地图。根据乘客设定的目的地和在车站即时收到的路况信息，计算出最佳行驶线路。微型车辆在行驶过程中，会根据前方路段发出的实时信息，自动完成加速、减速、转向、停车操作。在正常情况下，微型车辆都处于车载计算机控制的无人驾驶模式，在紧急情况下改为以下2种控制模式：

(1)中央控制：区域控制站可通过有线网络发送给路段，或通过无线网络发送给车辆指令，车辆完全按照控制系统的指令行驶；

(2)驾驶员手动控制：具有驾驶能力的驾驶员在区域控制站系统授权的情况下将车辆的自动行驶模式改为手动模式，由人来驾驶。

3.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述轨道为封闭轨道，由地面轨道、空中轨道、地下隧道组成；处于安全方面的考虑，所述轨道为封闭设计，行人、动物、外来物品不能进入轨道；

其中，空中轨道的高度在20m以下，可以为单线、复线、或多线，设立在人行道、道路绿地上方，高楼之间的间隙；地面轨道铺设在道路旁的空地、楼宇之间的空地；地下隧道铺设在地下或半地下，根据行驶的地形而定，地下隧道设立在不便架设空中轨道和地上轨道的路段；

轨道按路段进行划分，每段都装有传感器监测路段状况：包括路段内是否有车辆，车辆的速度、位置信息，路段内设备的运行情况等，并将这些信息通过有线网络发给区域控制站；

路段监控子系统由传感器、微处理器组成，其中传感器可采用线圈传感器、磁阻传感器、压力传感器、光学传感器等，用于检测轨道是否正常、是否有车辆通过、方向、速度、车辆识别号等；

4.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述转向岛设立轨道的交叉点处，转向岛的轨道切换机构可将微型车辆导向不同方向的轨道，切换机构由转向岛管理子系统控制。转向岛的半径为3-15m，转向岛内的路段长度为2-10m，转向岛连接4个方向的线路，2进2出，任何一个方向驶来的车辆在圆周内实现直行、左或右行；

转向岛有两种运行模式：

(1)红绿灯模式，类似传统十字路口的红绿灯管理交通办法，转向岛按固定周期，在所有的轨道连接的组合之间进行切换，同时通过有线网络发送给区域控制站，区域控制站对附近的车辆发送实时的切换状态信息，车辆接收这些信息后，车载信息处理系统会选择何时进入转向岛；

(2)应答模式，车辆在接近转向岛时，通过区域控制站先向转向岛发送通往某个方向的请求，转向岛管理系统会根据先后顺序排列这些请求，并形成轨道切换机构的切换次序，然后通过区域控制站无线网络发送给车辆应答信息，告知车辆在何时进入转向岛，等待转向的车辆接收到允许转向的指令后，才能通过，从而完成转向。

5.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述车站设置在相邻两个转向岛的中间位置，间距500-2000米；一个井字形线路可在每条边上设置1个共4个上下车站，车站内设置无线路由器，停驶在车站的车辆可以从无线路由器收集到完整的目前交通运行情况以及路况信息；车站内设有用户终端，为乘客提供乘车、查询、通讯等服务。

6.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述的智能交通管理系统可完全由计算机自动控制，也可随时进行人为干预，智能交通管理系统的职能包括：车辆调度、设备监测、信息通讯、故障诊断、突发事故处理、用户服务等；中央控制系统给网络中每个路段和车辆都分配了一个固定且唯一的识别号，系统根据这个识别号对车辆和路段进行监控和管理；智能交通管理系统会根据轨道交通的运行状况对空车进行调配，例如在早晨将一部分空车调往聚居区，在傍晚将一部分空车调往商业区。

7.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述的轨道交通系统中微型车辆运行具体实现：计算机根据预装的电子地图和在车站收集到的路况信息选择合适的行驶路线，车辆在整个行驶过程中，实时接收近距离2-6个路段内的信息，并通过车载计算机调整线路，驶向目的地；

传感器随时收集路段内是否有车辆、车辆速度、位置、识别号等信息，并通过有线网络汇总到区域控制站。车辆进入该路段时，传感器传出的信号显示该路段被占用，后续车辆收到这个信号后，将不会进入该路段。车辆驶过该路段后，被传感器及时感应到，该路段就会通过有线网络发送空闲信号，后续车辆接收到该信号方可进入该路段；通过以上措施实现安全行驶。

8.根据权利要求7所述的交通系统，其特征在于，当需要提高通行能力时，在车辆进入行驶路段时，根据路段的承载能力和安全距离因素确定路段内的车辆数量上限值，当达到这一上限值时传感器才会发出此路段被占用的信号，计划通过此路段的车辆可以选择加速、减速、限速、匀速或停车动作。也可以多人搭乘一辆车的形式来提高运力，在车站车辆有限时，同一方向的乘客可以搭乘同一辆车，行驶中，乘客在不同的车站下车；也可以在车辆运行中，接受附近车站发出的信息，如有同一目的地的乘客，且车辆没有满员，微型车辆就近进入车站，拉上乘客，直到满员为止。

在车站或车库环境下，当车辆速度在低于5km/h时，车辆由车载防撞雷达控制，保持车辆间距离在0.5米左右，紧凑停车。

9.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，所述交通网络成树形的网络结构，总控制中心为网络总节点，区域控制站为网络子节点，车站信息处理子系统、车载信息处理子系统、路段监测子系统、转向岛控制子系统为网络终端。无线路由器设在各个车站内，信号覆盖车站附近范围的路段。路段传感器通过网络发送的路段信息先汇总在区域控制站系统，进行初步处理，然后各个区域控制站将信息发送给区域内行驶的车辆(无线方式)和路段、转向岛、车站以及总控制中心(有线方式)；总控制中心发出的指令和整合的路况信息先发送给区域控制站，再区域控制站发送给网络终端。

10.根据权利要求1所述的交通系统，其特征在于，

如所在地区的交通面积为400平方公里，按照2000m×2000m的井字号的方式，可以附设100个井字，大约设置110转向岛，310车站，3个区域控制站，1个总控制中心；

微型车辆：用金属合金制作；走行系统：车轮为橡胶轮胎以减少行走噪音，分为走行轮、导向轮和稳定轮；车辆的电源来自所接触的电网或自身携带的电池；列车以最快速度100km/h运行，车辆大小：长度为3-4.5米，宽1.5-1.8米，高1.2-1.5米。车辆上安装有电控系统(接受和发射设备、电脑、电子地图、车辆控制部分)、动力部分、安全设施；

轨道：采用目前成熟的单轨轨道，可以节省空间，且遮光影响最低；轨道分为行驶、转向、停车轨道。轨道又分为若干路段，行驶路段由于车辆行驶，长度一般为20-100m；转向路段用于车辆转弯，长度1-10m；停车路段用于车辆停靠，长度1-5m，每个停车路段容纳一辆车，路段之间采用无缝连接。每段轨道上均有传感器，这些传感器通过有线网络发送轨道的实时状态；

车站：根据地形，设置空中车站和地面或地下车站。车站的设计有可以停靠2-10辆车辆的车站。运行时，车站设置1-2名专人；

区域控制站，设置区域路段和车辆的控制室，人员配备10-30人；

转向：车辆在轨道上运行到达不同的目的地，需要频繁转向，转向由每个转向岛的控制系统控制，车辆行驶到转向岛前，发出转向请求，该请求通过无线网络在转向岛控制系统中排队，转向岛按照目前的红绿灯规则在不同时间段开放不同的路段(让路段发送路段是否被占用及占用时限、或是否可以通过及通过时限的信息，同时操控转向设备)，等待转向的车辆接受到允许转向的指令后(转向路段可以通行)，才能通过，从而完成转向；

交通网络总控制中心：该中心并不参与轨道上车辆的运行，但发挥总调度和控制作用。如将车辆添加到交通网络中或从交通网络中撤走，统计和观察总的车辆运行情况，指挥故障车辆撤离，紧急情况的处置等作用；

无线网络交通运行时，乘客根据就近的原则到达车站，不必关注车辆的行驶方向，刷卡上车，设定目的地，车辆即运行，中间不需要干预车辆，到达目的地后，下车，车辆自动扣除乘客的乘车费用，乘客离去。

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