CN102708681A - 一种城市智能交通运输系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种城市智能交通运输系统,它包括全立交全封闭轻型高架路通道、无人驾驶电动智能小车、节点车站、智能调度系统、太阳能发电系统、物流服务系统,通道路面铺设有供电轨,通道内顶面和路面铺设有定位条码和导航线,通道顶上铺设有太阳能发电板。乘客从附近的节点车站刷卡并选择目的地,智能车根据目的地和调度信息生成最佳行车路径,并在定位条码和导航线的辅助下自动运行,直接将乘客送达目的地。本发明目的是解决城市交通拥堵、效率低下、污染严重、交通成本高、安全系数低等问题。具有全立交、全直达、智能行车、智能调度、快速、高效、环保、节约、便捷、安全等特点。

Description

一种城市智能交通运输系统及其运行方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种城市智能交通运输系统,尤其涉及一种无人驾驶的纯电动智能小车在一种高架路通道中自动运行,按国际专利局专利分类表(IPC)划分属于作业运输部,交通运输分部。
背景技术
[0002] 当今,机动车尾气污染和噪声污染严重地破坏着城市人的生活环境,熙熙攘攘的机动车辆消耗着大量的能源、钢铁、道路等资源,造成能源危机和资源浪费,与日俱增的车辆造成严重的交通堵塞,居民的出行效率十分低下,行车难、停车难、效率低等问题日益突 出,交通成本越来越大,已成为社会和家庭的重要支出,迫切要求大幅度减少城市机动车辆、提高运输效率、节约能源、减少污染、改善环境,本发明提供了一种全新的高度智能化的城市交通运输系统,是一种畅通、高效、环保、安全、节约的现代化城市公共交通运输系统,目的是从根本上解决城市交通问题。
[0003] 现有的城市交通运输系统均未能有效解决城市交通问题:
[0004] I、传统公交车客运系统:该系统虽然具有单车运载人数比较多的特点,但是由于沿线停靠站点众多、红绿灯多、道路交通拥挤,车辆行驶缓慢,交通时效很低,且由于人多车少,乘客经常面临挤车难、坐票少、需换乘等问题。
[0005] 2、出租车运输系统:出租车比公交车乘坐舒适些,但乘坐出租车交通成本太高,平均是公交车的10-30倍,且由于堵车严重,出租车的运输时效也大打折扣,出租车的高空车率也构成了一种严重的浪费。
[0006] 3、私家车:私家车方便、舒适,但由于城市道路堵车严重,行车难、停车难、效率低等问题愈来愈严重,而且,私家车交通成本很高,车辆成本、油料成本、维护成本合计每年约2万元,交通成本是本发明的20-100倍。
[0007] 4、城市轻轨:轻轨虽然运力较大,但路线覆盖太有限,停靠站点太少,其小区覆盖能力与保障灵活性等方面无法满足城市需要,而且轻轨造价昂贵,性价比不具优势。
[0008] 5、城市高架公路交通:城市高架公路交通较大地提高了交通效率,缓解了交通堵塞,但是,这种交通对整个城市交通的改善是有限的,一方面,高架路是很局部的,另一方面,巨大的车流导致下路口常常拥挤不堪,而且,由于这种高架路比较笨重,占用道路面积较大,建设成本也很高,不可能大规模建设。
[0009] 6、地铁:地铁具有运力大、乘坐较舒适、出行较方便等特点,但毕竟覆盖有限,站点有限,其快捷性、时效性、灵活性仍与客观需求有较大差距,而且,地铁造价高昂,城市地下不可能修满地铁。
[0010] 7、与本发明接近的系统:申请号为200820084807. 8专利申请公开了一种城市轨道交通系统,包括多条纵向和横向交叉的双向电力轨道,立体交叉通道通过单向转弯匝道连接,两条电力轨道的连接设有多个变道机构,轨道上行驶电力驱动小型交通工具,交通工具和变道机构连接计算机中心,实现实时调配控制。提出了一种由计算机控制中心统一控制的轨道交通运输方式,采用电力轨道,对于减少交通污染有积极意义,但采用轨道车运输方式限制了车辆运行的灵活性,没有明确、完善的车站系统,无法解决乘客上下车问题,更无法满足某地某时的客流高峰的运输保障,两层设计使得轨道体积过于庞大,影响街道视觉效果,也增加了立体交叉的难度,变道时会影响其它车辆的正常运行,没有左转弯功能等,限制了系统的实用性和可行性。
发明内容
[0011] 本发明提供一种畅通、环保、高效、节约的城市智能交通运输系统,通过一种全立交全封闭的轻型城市高架路通道、纯电动无人驾驶智能小车、便利的节点车站和智能调度系统建立了一种畅通高效的城市交通运输系统,通道顶上铺设太阳能发电装置,利用太阳能供电,实现清洁环保交通,各节点车站设物流服务站,实现轻便货物运输。本系统将从根本上解决城市交通拥堵、效率低下、污染严重、交通成本高等问题,具有全直达、全立交、智能行车、智能调度、快速、高效、环保、节约、便捷、安全等优点。、[0012] 本发明所采用的技术方案
[0013] 为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0014] 一种城市智能交通运输系统,包括轻型高架路通道、智能小车、节点车站、智能调度系统、通信系统、通道顶太阳能系统、物流服务系统,其特征在于:高架路通道为全封闭高架路,高架路通道中铺设有导电轨、定位条码和导航线,高架路通道交汇处设节点车站,智能小车为纯电动无人驾驶车辆,智能小车能根据出发站和目的站生成行车路径,并在定位条码和导航线辅助下自动运行;智能调度系统实时监测智能小车的运行状态和流量分布,并结合运输需求生成调度数据,智能调度系统通过通信系统对车辆、车站和道路进行智能调度;高架路通道顶上铺设太阳能发电板,所述智能交通运输系统在优先保障客运的基础上,还通过设置于各节点车站的物流服务系统进行轻便货物错峰运输。
[0015] 所述高架路通道是一种轻型全封闭高架路,高架路通道(I)纵横交织成网格,通道交汇处为全互通立交;所述高架路通道包括支撑的通道立柱(4)、通道路面(5)、通道舱(6)和通道顶(8),所述通道舱由金属骨架支撑,通道舱侧壁透明且能打开,通道舱壁上部两侧有小窗(7);通道路面上铺设有导电轨(9),通道路面和通道舱内顶面上皆铺设有定位条码
(41)和导航线(42);作为优选,通道路面设计为双向6车道,由中央至两边依次为高、中、低三个速道。
[0016] 所述定位条码,是由一组规则排列的条和空组成的代表高架路通道位置信息的图形标记,用于车辆定位。
[0017] 所述导航线是沿车辆行车方向铺设的一条带状线,用于行车方向导航。
[0018] 所述智能小车为小型纯电动无人驾驶车辆,智能小车包括鱼形车体(30)、防撞护腰(31)、行车电脑(32)、驾驶操控系统(33)、通信模块(34)、多向雷达(35)、高速照相机
(36),激光扫描仪(37)、多媒体信息终端(38)和车载读卡器(39)。
[0019] 所述节点车站(3)建于高架路通道纵横交汇处,设计为2层或3层,所述节点车站的第一层和第二层车道外侧设有进站道(12 )、泊车带(13 )和出站道(14 ),所述节点车站的第三层包括进站环、三层泊车带和三层出站道,所述第一层和第三层之间以及第二层和第三层之间皆设有上行匝道(22)和下行匝道(24),地面到节点车站第二层及第三层之间有载人电梯(16)和步行梯;节点车站设有车站调度系统,经通信系统与智能小车和调度中心相连,协调控制完成车辆的进站、泊车、出站,节电车站上设有候车区(11,11’),节点车站门口设有刷卡机(10),乘客刷卡进站。
[0020] 所述智能调度系统包括智能调度中心、车站调度系统和车载行车电脑,三者之间通过通信系统相联系,所述智能调度中心包括服务器、大屏幕显示设备、通信设备、监控设备。所述数据服务器中存储道路信 息、车站信息、车辆信息等;各智能小车和节点车站及时将车辆和车站的相关信息发送到调度中心;调度中心实时掌握各路段车辆运行状况,包括路段拥挤度,每辆车位置、速度、载员、发车站、目的站等,以及用户预约需求等数据,智能生成调度数据包,并将调度数据包及时发送到智能小车和节点车站,为智能小车和节点车站的运行提供数据支撑。
[0021] 在高架路通道顶(8)上铺设太阳能发电装置,所述太阳能发电装置采用小块阵列覆盖方式铺设,使每片电池板尽可能对准太阳,所发电能储存于蓄电池内,经转换器转换后,给系统供电,能提供100%-150%的电力,当遇到连续阴天情况时,自动切换为市电供电。
[0022] 在每一个节点车站内设置物流服务站,在非客流高峰时进行轻便货物运输,客货错峰互补,实现运输系统效益最大化,利用本发明便捷交通,在非客流高峰时进行轻便货物运输,客货错峰互补,实现运输系统效益最大化。
[0023] 所述城市智能交通运输系统的运行方法:
[0024] 步骤一,乘客刷卡确定目的站,智能小车上的行车电脑根据输入的出发站和目的站信息自动生成行车路径,作为智能小车运行的基本路径;
[0025] 步骤二 ;智能小车按路径自动运行:
[0026] 智能小车运行过程中,通过扫描铺设于高架通道顶面和路面的定位条码解析出位置信息,实现车辆的动态定位;同时,车载高速照相机不断对车体正前方I米至60米范围内进行照相,行车电脑通过图形分析技术解析出导航线,并与行车电脑中存储的相应路径对比,计算出路径偏差,实现方向控制。
[0027] 通过安装在车前部和车后部的多向雷达,智能小车不断地监测车辆前后左右的车辆及其它物体,并监测路面上是否有障碍物,通过行车电脑智能分析生成行车控制信号。
[0028] 步骤三,智能小车变道时,首先判断其前后左右车辆的位置和状态,若符合变道条件则向临车发信,告知临车要变道,并生成变道路径,并转换为电池供电;然后,智能小车转向、变速,按变道路径前进,1-3秒钟完成变道,若不符合变道条件,则等待时机,或请求临近相关智能小车适当变速,待条件符合后再进行变道,变道完成后恢复供电轨供电。
[0029] 步骤四,智能小车进站前,首先变道至最外侧的慢速道,再减速至10km/h,然后从入站口进入进站道,此时,车站调度系统为该车分配停车地址码,行车电脑根据此停车地址码生成停车路径,智能小车沿所述停车路径运行并逐渐减速至3km/h,当运行至所述停车地址码标示的位置时进入停车位;
[0030] 智能小车出站时,智能调度系统按照调度规则,分批次向有关智能小车发送出站指令,智能小车接到出站指令后发车出站,按照相应的导航出站路径和速度行进,逐渐加速至10km/h,从出站口进入慢车道,再加速至20km/h。
[0031] 本发明的有益效果
[0032] I、彻底解决城市交通拥堵问题。建立了全立交、全直达、畅通高效的城市交通运输系统,双向6车道,峰值流量可达12000人/小时。解决了长期困扰城市的道路拥堵、公交拥挤、行车难、停车难、交通效率低等世界性难题。
[0033] 2、城市交通运输效率提高100%-500%,时速可达60km/h,70%居民出行时间将缩短至十几分钟,90%居民出行时间不超过30分钟,市内最长通行时间将不超过I小时。
[0034] 3、单位有效载荷百公里能耗跟轿车相比降低10倍以上。
[0035]
Figure CN102708681AD00071
[0036] 4、节约城市机动车辆70%。系统高效的运输能力,使得城市机动车辆可节约70%以上,其中,公交车90%,的士 80%,私家车70%,公务车40%。一般中大型城市平均节约轿车60万辆,全国100个大中城市累计6000万辆,价值60000亿。
[0037] 5、城市交通污染降低90%。由于传统机动车辆大大减少,且堵车率大大降低,汽车尾气污染、噪声污染、粉尘污染大大降低。中等以上城市每天减排约500吨,全国每年可减少污染排放约2000万吨。
[0038] 6、全国每年节约燃油300亿升。由于机动车辆减少,全国每年可节约燃油约300亿升,价值2400多亿人民币,能源危机可因此避免。
[0039] 7、太阳能发电,有效缓解能源危机。每公里轨道顶8000平米,铺设的太阳能电池板日发电5600度,每城年发电50-60亿度,全国每年可发电5000-6000亿度,相当于6个三峡。
[0040] 8、有效改善城市环境。由于机动车辆减少,污染减少,马路使用年限延长,进一步减少了因修马路造成的粉尘污染。而且宽阔的马路上可以种植更多的绿化带,建设花园式街道成为可能,人们在大街上散步就如同在公园一样舒适惬意。
[0041] 9、乘车舒适度大大提高。智能小车座椅为非常舒适的类航空座椅,座位前方有多媒体信息终端。行车过程中,乘客可以通过车载多媒体信息显示屏观看娱乐短片、新闻、广告等或听音乐、上网浏览信息、与家人视频通信等。
[0042] 10、安全系数大大提高。由于采用高全性通道设计、车辆设计和运行设计,安全性能与传统交通相比提高百倍。首先在通道设计上,采用全封闭高架专用通道,使通道内不会有其它车辆、人员、杂物等,也不会因下雨下雪而导致路滑,这不仅降低了车辆运行控制的复杂度,也极大地增强了系统的安全性;采用全互通立交设计,车辆在整个路网中运行十分畅通,中间无交叉路口,无红绿灯,车道为平整防滑优质路面;其次,在车辆设计上,全部车辆统一规格,超轻质量设计,多方位防撞电子雷达,安全气囊,弹性吸能防撞软体护腰;第三,在运行设计上,车辆同向、准匀速运行,相邻车辆具有沟通协调机制,采用激光扫描导航条码编码进行精确定位与导航,保证车辆准确安全运行,调度中心对全程运行监控管理。
[0043] 11、客货错峰运输,系统效益大大提高。通过物流服务系统进行错峰货物运输,极大地提高了系统的运营效益,具有巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
[0044] 图I :闻架路通道网格不意图;
[0045] 图2 :闻架路通道舱结构不意图;
[0046] 图3 :节点车站一或二层示意图;
[0047] 图4 :节点车站第三层示意图;
[0048] 图5 :智能小车示意图; [0049] 图6 :定位条码和导航线示意图;
[0050] 图7 :车辆变道示意图;
[0051] 图8 :系统运行示意图;
[0052] 图9 :本发明系统组成方框图;
[0053] 图10 :智能调度系统组成方框图;
[0054] 图中:1高架路通道,2立交转弯匝道,3节点车站,4通道立柱,5通道路面,6通道舱,7小窗,8通道顶,9导电轨,10刷卡机,11候车区,11’候车区,12进站道,13泊车带,14出站道,15停车地址条码,15’停车地址条码,16载人电梯,16’载人电梯,20进站环,13’三层泊车带,22上行匝道,24下行砸道,14’三层出站道,30车体,31防撞护腰,32车载行车电脑,33驾驶操控系统,34通信模块,35多向雷达,36高速照相机,37激光扫描仪,38多媒体信息终端,39车载读卡器,41定位条码,42导航线。
具体实施方式
[0055] 实施例一:一种城市智能交通运输系统
[0056] 如图I〜图10 :沿城市道路建设全立交、全封闭轻型高架路通道1,所述轻型高架路通道I,采用轻型钢构设计,由支撑的立柱4、通道路面5、通道舱6和通道顶8组成,通道路面铺设有导电轨9,通道路面和通道舱内顶面铺设定位条码41和导航线42,所述通道仓由金属骨架支撑,通道侧壁透明且能打开,通道舱侧壁上部有小窗7,优选设计为每通道双向6车道,由中央至两边依次为高、中、低三个速道,分别为60km/h、40km/s、20km/s。
[0057] 轻型高架路通道纵横交汇处建节点车站3,交汇处为全互通立交,其中有立交转弯匝道2,节点车站设计为三层,在一、二层车道两侧设置停车区,所述停车区为自内向外依次布置的进站道12、泊车带13和出站道14,进站道上铺设有停车地址条码15,第三层包括一个进站环20、四条三层泊车带13’和三层出站道14’,三层进站道上铺设有停车地址条码15’,所述地址条码是由一组规则排列的条和空组成的代表停车位置信息的图形标记,用于车辆定位。一、三层之间和二、三层之间设有上下行互通车道,所谓的上下行互通车道是由上行砸道22和下行砸道24组成的。节点车站设有车站调度系统,经通信系统与智能小车和调度中心相连,完成车辆的进站、泊车、出站,节点车站门口有刷卡机10,乘客刷卡进站,车站内设有载人电梯(16,16’),方便乘客上下。节点车站设有候车区(11,11’)。
[0058] 无人驾驶纯电动智能小车在高架路通道中自动运行,所述电动智能小车为无人驾驶车辆,包括鱼形车体30、防撞护腰31、行车电脑32、驾驶操控系统33、通信模块34,多向雷达35,高速照相机36,激光扫描仪37,作为优选,所述车体车长2. 8m,宽lm,高I. 45m,重量

Claims (8)

1. ー种城市智能交通运输系统,包括轻型高架路通道、智能小车、节点车站、智能调度系统、通信系统、通道顶太阳能系统、物流服务系统,其特征在干:高架路通道为全封闭高架路;高架路通道中铺设有导电轨、定位条码和导航线;高架路通道交汇处设节点车站;智能小车能根据出发站和目的站生成行车路径,并在定位条码和导航线辅助下自动运行;智能调度系统实时监测智能小车的运行状态和流量分布,并结合运输需求生成调度数据;高架路通道顶上铺设太阳能发电装置;所述智能交通运输系统在优先保障客运的基础上,还通过设置于各节点车站的物流服务系统进行轻便货物运输。
2.权利要求I所述城市智能交通运输系统,其特征在于:所述高架路通道(I)纵横交织成网格状,通道交汇处为全互通立交;所述高架路通道包括支撑的立柱(4)、通道路面(5)、通道舱(6)和通道顶(8),所述通道舱由金属骨架支撑,侧壁透明且能打开,通道舱壁上部两侧有小窗(7);通道路面上铺设有导电轨,通道路面和通道舱内顶面上皆铺设有定位条码(41)和导航线(42)。
3.权利要求I所述城市智能交通运输系统,其特征在于:所述智能小车为小型纯电动无人驾驶车辆,智能小车包括车体(30)、防撞护腰(31)、行车电脑(32)、驾驶操控系统(33),通信模块(34)、多向雷达(35)、高速照相机(36)、激光扫描仪(37)、多媒体信息终端(38)和车载读卡器(39)。
4.权利要求I所述城市智能交通运输系统,其特征在于:所述节点车站(3)建于高架路通道纵横交汇处,设计为2层或3层,所述节点车站的第一层和第二层车道外侧设有进站道(12)、泊车带(13)和出站道(14),所述进站道上铺设有停车定位条码(15),所述节点车站的第三层包括进站环(20)、三层泊车带(13’)和三层出站道(14’),所述第一层和第三层之间以及第ニ层和第三层之间皆设有上行匝道(22)和下行匝道(24),地面到节点车站第ニ层及第三层之间有载人电梯(16,16’)和步行梯,节点车站设有候车区(11,11’)。
5.权利要求I所述城市智能交通运输系统,其特征在于:所述智能调度系统包括智能调度中心、车站调度系统和车载行车电脑,三者之间通过通信系统相联系,所述智能调度中心包括服务器、大屏幕显示设备、通信设备、监控设备。
6.权利要求I所述城市智能交通运输系统,其特征在于:在高架路通道顶(8)上铺设太阳能发电装置,所述太阳能发电装置采用小块阵列覆盖方式铺设。
7.权利要求I所述城市智能交通运输系统,其特征在于:在每ー个节点车站内设置物流服务站,在非客流高峰时进行轻便货物运输,客货错峰互补,实现运输系统效益最大化。
8.所述城市智能交通运输系统的运行方法: 步骤一,乘客刷卡确定目的站,智能小车上的行车电脑根据出发站和目的站自动生成行车路径,作为智能小车运行的基本路径; 步骤ニ ;智能小车按路径自动运行: 智能小车运行过程中,通过扫描铺设于高架通道顶面和路面的定位条码解析出位置信息,实现车辆的动态定位;同吋,车载高速照相机不断对车体正前方I米至60米范围内进行照相,行车电脑通过图形分析技术解析出导航线,并与行车电脑中存储的相应路径对比,计算出路径偏差,实现方向控制; 通过安装在车前部和车后部的多向雷达,智能小车不断地监测车辆前后左右的车辆及其它物体,尤其是监测路面上是否有障碍物,通过行车电脑智能分析生成行车控制信号;步骤三,智能小车变道时,首先判断其前后左右车辆的位置和状态,若符合变道条件则向临车发信,告知临车要变道,同时生成变道路径,并转换为电池供电;然后,智能小车转向、变速、按变道路径前迸,I秒至3秒钟完成变道,若不符合变道条件,则等待时机,或请求临近相关智能小车适当变速,待条件符合后再进行变道,变道完成后恢复供电轨供电; 步骤四,智能小车进站前,首先变道至最外侧的慢速道,再減速至10km/h,然后从入站 ロ进入进站道,此时,车站调度系统为该智能小车分配停车地址码,智能小车逐渐減速至3km/h,当运行至停车地址码标示的位置时进入停车位。 智能小车出站吋,车站调度系统按照调度规则,分批次向有关智能小车发送出站指令,智能小车接到出站指令后发车出站,按照相应的导航出站路径和速度行进,逐渐加速至10km/h,从出站ロ进入慢车道,再加速至20km/h。
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