CN103465914A - 一种进出站台无需停留地铁的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种进出站台无需停留地铁的实现方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1：在主轨道旁增加一条副轨道，该主、副轨道中心线之间的水平间隔为2m,主、副轨道中心线之间的最大高度落差为5m；步骤S2：将尾部车厢定制为可拆卸式，并提供一子车置于所述副轨道上，用于乘载上车乘客；步骤S3：在距离主、副轨道分轨点50m处，所述尾部车厢脱离母车，开始减速，并进入分轨轨道，停于一预定位置，保证乘客安全下车；步骤S4：所述尾部车厢脱离母车的同时，所述母车将速度调至36km/h行驶；步骤S5：载好乘客的子车开始启动，进入步骤S6；步骤S6：母车通过主、副轨道合轨点，进行连接；本发明能有效缩短列车进出站的时间，提高地铁系统的效率。

Description

一种进出站台无需停留地铁的实现方法

技术领域

本发明涉及交通技术领域，特别是一种进出站台无需停留地铁的实现方法。 

背景技术

如今地铁系统：类似于众多交通系统，在进出站时，停留一段时间，以达到输送乘客的目的，这在很大程度上缓解了地面交通的拥挤问题，也在一定程度上缩短了乘客到达目的地的时间，提高了交通系统的效率。然而如今的地铁系统还存在着以下缺点：缺点一：每个站点都需要停留，停留时间由该站点人流量而定，这个过程，浪费大量的时间，时间利用率不高；缺点二：每个站点停留时间不等，因此，到达站点时没有精确时间，对时间性要求高的人群不利；缺点三：由于每个站点人流量不同的问题，很大程度上还需要人工控制保证地铁安全运行，并需要设置安检人员，智能性不强，存在安全隐患；缺点四：在地铁即将关门时刻，会有乘客急需上车或者下车，安检门存在很高的安全隐患；缺点五：单条轨道不能有效将列车运行以及乘客上下车两方面分割开来，导致站台轨道时间占用过长。

申请号为201120006410.9，名称为一种无停留地地铁付费系统，该系统是在乘客地铁站内进出安检门时，利用新型科技系统，缩减乘客在付费时候消耗的时间。方案通过将射频识别技术与电子支付技术结合，为乘客快捷进入闸机处提供了无停留付费，节省了时间。但该方案在结合射频识别技术和电子支付时，忽略了电子支付过程中存在的隐患。如今，高科技发展迅猛，黑客技术出现频率较大，一些不法分子利用一些软件上的漏洞给乘客的银行账号带来一定的风险。

申请号为03100770.8，名称为城市公交特快列车，该列车通过大站时全部车厢停车，通过小站时尾部一、二车厢（子车）脱落，同时增加一、二节车厢，与列车（母车）对接。其包括两条换乘途径：大站的站台换乘和车厢之间的连接通道换乘。该方案与传统列车相比侧重点在于运行方式上的创新，有效提高列车平均速度，缩短乘客乘车时间。但该方案首先忽略了乘车起点和终点均为小站且中途无大站时无法进行“正常换乘”的情况，仅仅依据大站和小站来决定列车车厢全部停车或只是尾部一、二节车厢停车，缺少智能监控系统，不能实现列车运行方式的智能化管理。该方案忽视了其提出的系统的复杂性，对于每天上下班的乘客或者旅游的乘客（对该城市比较陌生的乘客），事先并不知道那一站是大站，那一站是小站，很容易混淆。而且，非全程实现无停留忽视了整个列车系统的机动性和实用性。其次，该方案只是假设车厢之间的机械连接和连接通道可以方便地进行打开/关闭控制，并没有提出现实中可执行的解决方案，忽视了现实中的可行性。

发明内容

本发明的目的是提供一种进出站台无需停留地铁的实现方法，能有效缩短列车进出站的时间，提高地铁系统的效率。

本发明采用以下方案实现：一种进出站台无需停留地铁的实现方法，其特征在于：

步骤S1：在主轨道旁增加一条副轨道，该主、副轨道中心线之间的水平间隔为2m, 主、副轨道中心线之间的最大高度落差为5m；

步骤S2：将尾部车厢定制为可拆卸式，并提供一子车置于所述副轨道上，用于乘载上车乘客；

步骤S3：在距离主、副轨道分轨点49～50m处，所述尾部车厢脱离母车，开始减速，并进入分轨轨道，停于一预定位置，保证乘客安全下车；

步骤S4：所述尾部车厢脱离母车的同时，所述母车将速度调至35～37km/h行驶；

   步骤S5：载好乘客的子车开始启动，进入步骤S6；

步骤S6：母车通过主、副轨道合轨点，合轨处传感器发送信息给车辆控制系统，判断母车是否已通过合轨点监测点；母车已通过，则子车可连接，进入步骤S7；母车未通过，不能连接，本次接轨终止，返回步骤S5。

步骤S7：母车通过减速，子车通过合轨点，顺利连接，进入步骤S9；

步骤S8：上行子车即将到达合轨点时，母车还未能通过合轨点，则暂停本次接轨，返回步骤S5，等待车辆控制系统下一次调节；

步骤S9：列车安全驶出，并通知下一站。

在本发明一实施例中，所述子、母车车厢内的连通方式为:在子车与母车连挂在一起时,通过接触开关发送信息使得电控自动离合器关闭,从而使得列车操作人员能打开子母车过道间的安全门,以利乘客通行；当子、母车之间的车钩脱离时,接触开关发送信息使得电控自动离合器打开,这时子母车过道间的安全门关闭,不可打开。

在本发明一实施例中，所述步骤S5至子、母车连接是利用子、母车时间历程曲线来调节。

在本发明一实施例中，该时间历程为:0～8s内，子车以加速度2.25m/s²运行，8～10s以加速度4m/s²减速，10s时刻子母车处于同步状态，并完成子母车的连挂工作。

在本发明一实施例中，在步骤S2之后，还包括：

S21.启动地铁系统，进入S22；

S22.接收上一站发车信息，列车已正常发车，进入S23；

S23.接收分轨点前1000±50m范围处传感器列车进站信息，较佳的为1000米，分析结果：若列车不能T1时刻安全抵达，进入S24；若列车将于T1时刻准时安全到达，进入S25；

S24.反馈信息到车辆控制系统，通知乘客，列车已晚点，同时做好相应的安全措施，返回S23；

S25.上行子车做好准备工作，本站工作人员做好接收工作。

本发明实现了地铁从起点到终点的过程中，全程每个站点均无停留，通过加载不同的车厢实现乘客上下车的方式，为乘客节省时间。而且列车可按照时刻表实时到达站点，大大提高地铁系统的实时性。列车通过加载车厢的方法上下乘客，避免老人和小孩等在上下车时刻存在的安全隐患，提高了系统的安全性可靠性。全程都智能检测，智能监控，提高了地铁系统的智能性。

附图说明

图1A是站台轨道俯视示意图。

图1B是图1中L-L剖视图。

图2是子母车进出站示意图。

图3是子母车时间历程曲线图。

图4a子母车挂钩示意图。

图4b是子母车挂钩准备连接状态示意图。

图4c是子母车挂钩连接状态示意图。

图4d是子母车挂钩解钩状态示意图。

图5是列车进出站，无停留系统运营具体流程图。

图6是物联网车厢控制系统的系统结构框图。

图7是本发明采用基于数字图像处理与识别技术通过人流量的分析来判断加载车厢大小的具体流程图。

图8是本发明图像匹配流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施例提供一种进出站台无需停留地铁的实现方法，其特征在于：

步骤S1：在主轨道旁增加一条副轨道，该主、副轨道中心线之间的水平间隔为2m, 主、副轨道中心线之间的最大高度落差为5m；

步骤S2：将尾部车厢定制为可拆卸式，并提供一子车置于所述副轨道上，用于乘载上车乘客；

步骤S3：在距离主、副轨道分轨点49～50m处，所述尾部车厢脱离母车，开始减速，并进入分轨轨道，停于一预定位置，保证乘客安全下车；

步骤S4：所述尾部车厢脱离母车的同时，所述母车将速度调至35～37km/h行驶，较佳的为36km/h；

   步骤S5：载好乘客的子车开始启动，进入步骤S6；

步骤S6：母车通过主、副轨道合轨点，合轨处传感器发送信息给车辆控制系统，判断母车是否已通过合轨点监测点；母车已通过，则子车可连接，进入步骤S7；母车未通过，不能连接，本次接轨终止，返回步骤S5。

步骤S7：母车通过减速，子车通过合轨点，顺利连接，进入步骤S9；

步骤S8：上行子车即将到达合轨点时，母车还未能通过合轨点，则暂停本次接轨，返回步骤S5，等待车辆控制系统下一次调节；

步骤S9：列车安全驶出，并通知下一站。

具体的，下面对本发明的各部分进行详细说明；本实施例将现有的轨道交通车由一体式改为子母车的形式,具体为将尾部车厢定制为可拆卸式,当车辆到站时,车辆将载有需下车乘客的尾部车厢从母车上脱离,这主要是通过子母车的挂钩脱开来实现，此后子车逐渐减速至停下，这里为了后续描述的方便，这个过程称之为下行；与此同时，需要上车的乘客在车站的等待子车上候车，待下行过程开始后，等待子车即启动运行，开始追逐运行母车，直至追上母车并与其可靠连挂一体，这个过程称之为上行。本发明需要对站台进行改进，其是在传统的单行方向一条轨道的基础上增加一条副轨，此副轨道只需要布置在进出站范围内以方便实施，考虑到母车的高速运行，因而在下行过程中子车应能够较快的制动，上行过程子车应能够较快的启动至一定速度追上母车，在绿色经济时代，较高的提高能量利用率很重要，故而采用副轨道来存储子车的势能，在上、下行过程中充分利用动能和势能的转换，基于这种想法，站台轨道形式可参见图1A和图1B。请参见图1A，图1A为站台轨道俯视示意图，该图中主、副轨道中心线之间的水平间隔为2m, 主、副轨道中心线之间的最大高度落差为5m,副轨道总长度约为100m。

请参见图2，图2是子母车进出站示意图，图中分别显示出下行子母车脱钩，下行子车减速至停下、上行子车启动，上行子车连挂母车运行的阶段，并且给出其关键时刻子母车所处的位置，为整体布局提供依据。

要说明的是，本发明针对上行时子、母车同步的问题，请参见图3，本实施例是基于子母车时间历程曲线来对子母车进行调节，以便在连挂时保持较小的冲击，保护挂钩。图中的O点即对应附图2中上行子车启动时刻所处的位置。具体的为:0～8s内，子车以加速度2.25m/s²运行，8～10s以加速度4m/s²减速，10s时刻理论上子母车刚好处于同步状态，此时应做好与母车的连挂工作。

  关于母车挂钩的形式，为保证子母车可靠的连挂，考虑连挂时的准确性与舒适性。基于此种考虑，子母车的挂钩形式参见图4。其工作原理如下：该挂钩示意图如图4a所示,结构主体包括:壳体1、钩舌2、钩锁连接杆3、钩锁弹簧4、中心轴5、解钩风缸6、缺口7等部分。挂钩的连挂靠一对可旋转的钩舌2和钩锁连接杆3完成，车钩纵向力由钩舌2和钩锁连接杆3承担。当挂钩在准备连挂状态下时，车辆相对移动，当挂钩前端面密贴后，钩锁连接杆3前端的销子即卡入对面挂钩的钩舌2的缺口7内，形成稳定的，间隙非常小的连接。解钩时使用解钩风缸推动钩舌2使钩锁连接杆3的销子脱离对面钩舌2的缺口7，然后两节车厢可实现解钩，解钩后，在钩锁弹簧的作用下钩舌2和钩锁连接杆3回复至准备连挂状态。三种状态可见示意图4b~4d。本实施例挂钩采用全自动形式，在司机室即可操作完成。此外，考虑在同步连挂时可能出现的子车赶不上母车，即在子车、母车速度达到相同但二者之间存在一定的间距时，利用子车挂钩具有的可伸缩特性以解决这一问题。本方案中允许的间距容差是0.5m，即在子母车间距0.5m时连挂依然是可进行的。

   值得一提的是，子、母车车厢内的连通也关系到乘客安全上下车，一般下车的都集中到子车厢，因此，上下车的人需要在子母厢穿行。在字母车厢连通方面:子车与母车通过车钩连挂在一起时,通过接触开关发送信息使得电控自动离合器关闭,从而使得列车操作人员可以打开子母车过道间的安全门,乘客可以自由进出子母车;当子、母车之间的车钩脱离时,接触开关发送信息使得电控自动离合器打开,这时子母车过道间的安全门关闭,不可打开,从而保证乘客的安全。

请参见图5，列车进站方式主要包括如下步骤：

S1.启动系统，进入S2。

S2.接收上一站发车信息，列车已正常发车，进入S3。

S3.接收分轨点前1000±50m范围处传感器列车进站信息，较佳的为1000米，分析结果：若列车不能T1时刻安全抵达，进入S4；若列车将于T1时刻准时安全到达，进入S5。

S4反馈信息到车辆控制系统，通知乘客，列车已晚点，同时做好相应的安全措施，返回S3。

S5.上行子车做好准备工作，本站工作人员做好接收工作，进入S6。

S6.在距离分轨点50m处，下行子车脱离母车，开始减速，并安全通过分轨轨道，安全抵达预设轨道，保证乘客安全下车，下车过程结束，进入S7。

S7.母车开始减速，降至为36 km/h，进入S8。

S8.上行子车开始启动，进入S9。

S9.母车通过合轨点，合轨处传感器发送信息，判断母车是否已通过合轨点监测点。母车已通过，则上行子车可连接，进入S10；母车未通过，不能连接，进入S11。

S10.母车通过适当减速，上行子车通过合轨点，顺利连接，进入S12。

S11.上行子车即将到达合轨点时，母车还未能通过合轨点，则暂停本次接轨，返回S8，等待车辆控制系统下一次调节。

S12.列车安全驶出，发送信息下一站。本次过程结束，返回S1。

 此外，为了更好实现根据人流调度不同的子车厢，请参见图6和图7，图6是物联网车厢控制系统的系统结构框图。图7是本发明采用基于数字图像处理与识别技术通过人流量的分析来判断加载车厢大小的具体流程图。

     简单的说，本实施例中所述物联网车厢控制系统，包括八个模块（如图6）：视频监控模块、数据发送模块、通信模块、服务器端数据接收模块、服务器端图片库模块、服务器端图像识别模块、服务器端统计分析模块、车辆物联网控制系统模块。其具体工作原理过程如下：本系统主要采用数字图像处理与识别技术，通过相应的图像处理与识别算法来对候车室视频检测图片的提取和分析判断，将结果传送至数据库中，在数据库中调取示例图片进行识别，将分析结果传送到车辆物联网控制系统，通过车辆物联网控制系统调取合适的车厢供乘客乘坐。请继续参照工作流程图7，主要步骤如下：

（1）.信息收集与发送部分（S1-S5）

S1，启动系统，进入S2。

S2，确定时刻表地铁进站时刻T1，进入S3。

S3，确定时刻T2，即T1时刻前1min。此时，加载到该趟地铁的车厢做好一切准备工作，进入S4。

S4，确定时刻T3，T2前30s。并将T3时刻信息发送到车辆控制系统。T2至T3时间段内，供乘客上车，进入S5。

S5，在时刻T3前3min，候车室通信端视频监控模块每隔周期时间（如10s），截取监控视频图片，传送到服务器端数据库，进入S6。

（2）.图片集的分析和处理（S6-S11）

S6，在服务器端，对截取图片进行数字图像处理，得到该时刻图片的属性信息。通过判断该图像轮廓与数据库中备份图片的相似度或者其他算法来进行识别，进入S7。

S7，通过识别技术，可得到与截取视频图片信息相同的数据库备份图片。并调取该图片中人数信息对比，进而推断出此刻候车室人数。进入S8。其中S6、S7中，请参见图8，图像匹配主要可基于灰度为基础和特征为基础的匹配。利用数字图像处理技术分析视频监控截取图片的灰度值信息和图像特征，通过对比灰度值和特征信息匹配出一张数据库中最接近的图像，调取数据库中备份图片信息(备份图片信息灰度值与特征信息已知，且人流量状况映射为一个数据表)，备份图片的人流量状况就是此时候车室人流量状况。 

S8，通过S7结果，可直观的判断出该时刻候车室人流量动态状况：T3时刻前3min，若候车室人数较少，并且人流量动态变化较慢，判断结果为人流量低；T3时刻前3min，候车室人数较多，并且人流量动态变化很快，判断结果为人流量中；T3时刻前3min，候车室人数非常多，并且人流量动态变化非常快，判断结果为人流量高，进入S9。

S9,控制系统接收指令，判断分析结果，进入下一步。

S10，判断结果为人流量低，则发送“0”到物联网车辆控制系统，进入S13。

S11,判断结果为人流量中，则发送“1”到物联网车辆控制系统，进入S14。

S12，判断结果为人流量高，则进入高峰期，则发送“2”到物联网车辆控制系统，进入S15。

（3）.车辆控制系统的过程控制（S13-S17）

S13，车辆控制系统调取小节车厢，并在时刻T3到达候车室，并给下一站车辆控制室发送“0”，进入S16。

S14，车辆控制系统调取大节车厢，并在时刻T3前30sT4时刻到达候车室，并给下一站车辆控制室发送“1”，进入S16。

S15，车辆控制系统接收到“2”，则交通系统进入高峰期，通过物联网车辆控制系统，增加该趟路线地铁，以缓解此刻人流量负荷压力，同时，车辆控制系统调取大节车厢，并在时刻T3前30sT4时刻到达候车室，并给下一站车辆控制室发送“2”，进入S16。

S16，车厢到达候车室后，在保证乘客上车安全的情况下，在T2时刻做好一切准备工作，为地铁进站做好准备，进入S17。

S17，下一站的车辆控制室，在接收到本站传送的数据“0”、“1”或者“2”之后，相应的做好准备工作。如果是“0”，则说明是小车厢，该趟列车人流量较少；如果是“1”，则说明是大车厢，该趟列车人流量较大；如果是“2”，则说明进入人流量高峰期，人流量非常大，进入紧急状态，充分做好人流量的接收和准备工作。对于不同的人流量，做好不同的准备安全措施。本次过程结束，返回S1。

本发明的优点：

1.与现有地铁系统相比：

  （1）如今地铁系统，人流量处于高峰期时，上下车乘客会消耗较长的时间。高峰期，人流量极大，安全事故经常发生，没有很好的预防措施。本方案设计的候车室上下车系统，乘客有足够的时间上下车，则不会出现上述问题。

  （2）每个站点人流量状况不一致，每个站点停留时间不一致，导致地铁到达每个站点与预计时刻不一致。对于时刻要求高的乘客十分不利，本方案由于全程无停留，因此安全到达每个站点时刻与设计一致，很好地满足了乘客的实时性需求，较好的解决上述问题。

（3）如今地铁系统，单向运行在站台布置采用单轨道式，导致站台处轨道时间占用过高，本方案针对性的提出了主、副轨道理念，不但降低了主轨道占有率，同时有利于提高运客效率，真正实现了快捷出行。

  2.与上述城市公交特快列车相比：

（1）城市公交特快列车只是理论上可行，诸多现实问题没能解决，本方案克服了实际运行中可能存在的所有问题，具有高效的实用性。

（2）本方案设计系统在地铁系统全程运行过程中，无论大小站点，地铁都无需停留并满足乘客的人流量需要。上述城市公交特快列车忽略了其方案的可行性，如今我国社会开始面临人口老年化，随着技术年代的到来，我国老年弱势群体人口逐渐增加，当老人乘坐其方案提出的（大站停留，小站无停留）城市列车设计时，一些老人或者儿童很难判断出自己需要下车的站点是否停留，是否需要从尾部车厢下车。本方案提出的全新全程无停留系统则很好的解决了这些问题，无论大小站点，都无需停留，需要下车的乘客提前来到末节车厢，准备下车。

（3）城市公交特快列车无法实现乘客乘车起点和终点均为小站且中途无大站时进行“正常换乘”的情况，本方案则很好的完成了这个问题，具有较高的实用性和实时性。

（4）无停留系统设计的首要目的是在保证乘客安全的情况下，缩短乘客乘坐交通系统在站点等待消耗的时间。经数据统计知，等待消耗的时间大部分都是在大站点消耗的时间，而城市公交特快列车方案提出的大站停留、小站无停留，只是缩减了交通系统在小站等待消耗的时间，并没有从更本缩减在大站停留消耗的时间，实用性较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

Claims (5)

1.一种进出站台无需停留地铁的实现方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：在主轨道旁增加一条副轨道，该主、副轨道中心线之间的水平间隔为2m, 主、副轨道中心线之间的最大高度落差为5m；

步骤S2：将尾部车厢定制为可拆卸式，并提供一子车置于所述副轨道上，用于乘载上车乘客；

步骤S3：在距离主、副轨道分轨点49～50m处，所述尾部车厢脱离母车，开始减速，并进入分轨轨道，停于一预定位置，保证乘客安全下车；

步骤S4：所述尾部车厢脱离母车的同时，所述母车将速度调至35～37km/h行驶；

   步骤S5：载好乘客的子车开始启动，进入步骤S6；

步骤S6：母车通过主、副轨道合轨点，合轨处传感器发送信息给车辆控制系统，判断母车是否已通过合轨点监测点；母车已通过，则子车可连接，进入步骤S7；母车未通过，不能连接，本次接轨终止，返回步骤S5；

步骤S7：母车通过减速，子车通过合轨点，顺利连接，进入步骤S9；

步骤S8：上行子车即将到达合轨点时，母车还未能通过合轨点，则暂停本次接轨，返回步骤S5，等待车辆控制系统下一次调节；

步骤S9：列车安全驶出，并通知下一站。

2.根据权利要求1所述的进出站台无需停留地铁的实现方法，其特征在于：所述子、母车车厢内的连通方式为:在子车与母车连挂在一起时,通过接触开关发送信息使得电控自动离合器关闭,从而使得列车操作人员能打开子母车过道间的安全门,以利乘客通行；当子、母车之间的车钩脱离时,接触开关发送信息使得电控自动离合器打开,这时子母车过道间的安全门关闭,不可打开。

3.根据权利要求1所述的进出站台无需停留地铁的实现方法，其特征在于：所述步骤S5至子、母车连接是利用子、母车时间历程曲线来调节。

4.根据权利要求3所述的进出站台无需停留地铁的实现方法，其特征在于：该时间历程为:0～8s内，子车以加速度2.25m/s²运行，8～10s以加速度4m/s²减速，10s时刻子母车处于同步状态，并完成子母车的连挂工作。

5.根据权利要求1所述的进出站台无需停留地铁的实现方法，其特征在于：在步骤S2之后，还包括：

S21.启动地铁系统，进入S22；

S22.接收上一站发车信息，列车已正常发车，进入S23；

S23.接收分轨点前1000±50m范围处传感器列车进站信息，分析结果：若列车不能T1时刻安全抵达，进入S24；若列车将于T1时刻准时安全到达，进入S25；

S24.反馈信息到车辆控制系统，通知乘客，列车已晚点，同时做好相应的安全措施，返回S23；

S25.上行子车做好准备工作，本站工作人员做好接收工作。

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