CN104635591B - 一种无轨公交电车智能分线系统及分线方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无轨公交电车智能分线系统及分线方法，属于智能交通领域，用于解决现有的无轨公交电车在变轨时需要减速或停车甚至脱线的问题，本发明的无轨公交电车智能分线系统包括分线控制器和分线执行器；所述分线控制器安装在无轨公交电车上，用于解析用户输入的分线请求并将其发送给所述分线执行器，并在发送分线请求的同时向所述分线执行器发送一测量信号；所述分线执行器安装在交通路口中心的电力线上，响应驶向自身的若干个分线控制器中距离自身最近的分线控制器发来的分线请求。上述方案中，采用无线通信及无线测距技术实现交叉路口的多辆无轨公交电车的智能分线管理，能够实现无轨公交自动分线的功能，提高无轨公交电车的运营效率。

Description

一种无轨公交电车智能分线系统及分线方法

技术领域

本发明涉及智能交通应用技术领域，特别是指一种无轨公交电车智能分线系统及分线方法。

背景技术

无轨电车是一种使用由架空接触网供电，电动机驱动，在道路上不依赖固定轨道行驶的公共交通。无轨电车的车身属于客车，只不过以电力推动，而使用的电力是通过架空电缆，经车顶上的集电杆取得。相比公共汽车的优点为节能环保、舒适卫生、不依赖于发动机驱动，因此大大降低了车辆行进过程产生的噪音；相比轨道交通的主要优点为廉价、灵活，素有“绿色公交”之称。

然而，到目前为止，国内各大城市的无轨公交电车在变轨方面还处于原始的手工操作方式，即在电车变轨转弯过程中，需要驾驶员先凭借经验在距离分线器一定距离时减速或者停车，再手工切换线路，不合理的分线操作常会导致“脱线”(集电杆与架空电缆分离)，这必然影响其他车辆的正常行进，导致交通拥堵，严重制约了智能公交系统的发展。为解决现有的无轨公交电车在变轨时存在的上述问题，有关部门提出了把电车原有的老式电车辫子改为“灵巧辫子”，可自动升降自由挂线、离线，电车随时自由挂线或离线行驶，超车、变道，与燃油汽车一样机动灵活，以及要把原来只供公交使用的封闭电车线网改为对社会全开放的道路车用电网，由国家电网建设和管理，所有社会电动、混合动力车辆只要装预付费电表买电即可上网行驶的设想，但目前市场上还没有关于无轨公交电车自动分线系统的相关产品。

综上所述，急需一种能够对无轨公交电车进行智能分线管理的方案，以解决现有的手工变轨方式需要减速或停车甚至脱线的问题。

发明内容

为了解决现有的无轨公交电车在变轨时由于采用原始的手工操作方式所带来的变轨需要减速或停车甚至脱线的问题，本发明提供一种无轨公交电车智能分线系统及分线方法，该系统能够实现无轨公交自动分线的功能，提高无轨公交电车的运营效率，减轻司机的分线负担，提高无轨公交电车的智能化程度。

本发明提供的一种无轨公交电车智能分线系统，该系统包括分线控制器和分线执行器；所述分线控制器安装在无轨公交电车上，用于解析用户输入的分线请求并将其发送给所述分线执行器，并在发送分线请求的同时向所述分线执行器发送一测量信号；所述分线执行器安装在交通路口中心的电力线上，用于根据分线控制器发来的测量信号确定自身识别区内的分线控制器的行驶方向，并根据收到的分线请求确定识别区内驶向分线执行器的各分线控制器和分线执行器之间的距离，分线执行器响应驶向自身的若干个分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器发来的分线请求。

其中，所述分线控制器包括第一人机交互模块、第一微控制器、第一远程通信模块和第一电源模块；所述第一人机交互模块、第一微控制器、第一远程通信模块分别和所述第一电源模块电连接；

所述第一人机交互模块向用户提供人机交互界面，用于供用户输入指令，并识别用户输入的指令中的分线控制器配置信息或分线请求，将所识别的分线控制器配置信息或分线请求发送给所述第一微控制器；

所述第一微控制器根据所述第一人机交互模块发来的分线控制器配置信息完成当前分线控制器的配置并将分线请求发送给第一远程通信模块，第一微控制器还根据收到的分线响应信号保存本车本次通过路口时的分线记录；

所述第一远程通信模块将第一微控制器发来的分线请求传输给所述分线执行器，同时向所述分线执行器发送一测量信号，所述第一远程通信模块还用于接收所述分线执行器返回的分线请求响应信号并将其发送给第一微控制器；

所述第一电源模块为当前分线控制器提供电源。

其中，所述分线执行器包括第二人机交互模块、第二微控制器、第二远程通信模块和第二电源模块；所述第二人机交互模块、第二微控制器、第二远程通信模块分别和所述第二电源模块电连接；

所述第二人机交互模块向用户提供人机交互界面，用于供用户输入指令，并识别用户输入的指令中的分线执行器配置信息，将所识别的分线执行器配置信息发送给所述第二微控制器；

所述第二远程通信模块将若干个分线控制器发来的分线请求及测量信号发送给所述第二微控制器，并将所述第二微控制器返回的分线请求响应信号发送给对应的分线控制器；

所述第二微控制器根据所述第二人机交互模块发来的分线执行器配置信息完成当前分线执行器的配置；所述第二微控制器还根据收到的各测量信号确定当前分线执行器的识别区内的分线控制器的行驶方向，并根据收到的分线请求确定当前分线执行器的识别区内驶向分线执行器的各分线控制器和分线执行器之间的距离，响应驶向分线执行器的若干个分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器发来的分线请求；

所述第二电源模块为当前分线执行器提供电源。

其中，所述第一电源模块包括第一主板电源和第一备用电源；所述第一主板电源工作正常时为当前分线控制器供电，所述第一备用电源用于在所述第一主板电源供电异常时为当前分线控制器供电；所述第二电源模块包括第二主板电源和第二备用电源；所述第二述主板电源工作正常时为当前分线执行器供电，所述第二备用电源用于在所述第二主板电源供电异常时为当前分线执行器供电。

其中，所述第一远程通信模块包括第一2.4GHz无线通信模块和第一超声波通信模块；所述第二远程通信模块包括第二2.4GHz无线通信模块和第二超声波通信模块；所述第一2.4GHz无线通信模块与所述第二2.4GHz无线通信模块无线连接；

所述第一2.4GHz无线通信模块和第二2.4GHz无线通信模块用于完成当前分线控制器与所述分线执行器之间的数据传输和协议解析，所述第一2.4GHz无线通信模块将当前分线控制器的分线请求通过所述第二2.4GHz无线通信模块传输给所述第二微控制器；所述第二2.4GHz无线通信模块将所述第二微控制器返回的分线请求响应信号发送给对应的分线控制器中的第一2.4GHz无线通信模块；

所述第一超声波通信模块用于在所述第一2.4GHz无线通信模块发出分线请求的同时向外发送预定频率的超声波信号作为测量信号；

所述第二超声波通信模块将第一超声波通信模块发来的超声波信号转发给第二微控制器。

其中，所述第一人机交互模块包括分别与所述第一微控制器连接的第一红外通信模块、第一按键和指示灯；所述第一红外通信模块用于供用户输入分线控制器配置信息；所述第一按键供用户输入分线请求；所述第一微控制器还用于在收到所述第一远程通信模块转发来的分线请求响应信号时控制所述指示灯以指定颜色点亮；所述第二人机交互模块包括供用户输入分线执行器配置信息的第二红外通信模块。

本发明还提供上述无轨公交电车智能分线系统的分线方法，包括步骤：

S1：初始化配置安装在各无轨公交电车上的分线控制器和安装在交通路口中心的电力线上的分线执行器；

S2：分线执行器确定自身识别区内的分线控制器的行驶方向，判断自身识别区内是否有驶向分线执行器的分线控制器，若是，则继续执行S3，否则返回执行S2；

S3：采用多次测距求平均值的方法测量分线执行器的识别区内驶向分线执行器的各分线控制器和分线执行器之间的距离，继续执行S4；

S4：分线执行器判断分线执行器的识别区内驶向分线执行器的所有分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器是否发来分线请求，若是，则执行S5，否则返回执行S2；

S5：分线执行器判断当前分线器的状态是否与当前自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发来的分线请求的要求相一致，若是，则执行S6，否则执行S10；

S6：分线执行器向当前自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发送分线请求响应信号，并继续执行S7；

S7：收到分线执行器发来的分线请求响应信号的分线控制器所属的无轨公交电车通过当前路口，且分线执行器在该无轨公交电车完全通过刚分线的当前路口后向该无轨公交电车上的分线控制器发送分线成功消息，随后跳转执行S8；

S8：收到分线成功消息的分线控制器保存本车本次通过路口时的分线记录，并执行S9；

S9：分线执行器判断在第二预定时间间隔T₂内是否收到自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发来的分线请求，若是，则在收到时立即返回执行S5，否则分线执行器将分线器复位并返回执行S2；

S10：分线执行器判断前一辆通过当前路口的无轨公交电车上的分线控制器与分线执行器之间的距离是否大于预定距离阈值，若是，则分线执行器根据当前自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发来的分线请求的要求改变分线器状态，并返回执行S6；否则，等待第一预定时间间隔T₁后返回执行S10。

其中，所述步骤S4中判断出分线执行器的识别区内驶向分线执行器的所有分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器没有发来分线请求后，在返回执行S2之前，还包括步骤：分线执行器等待第三预定时间间隔T₃，再次判断上一步骤中所述分线执行器的识别区内驶向分线执行器的所有分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器是否发来分线请求，若是，则执行S5，否则，才返回执行S2。

其中，当无轨公交电车长度为12米时，S8中所述预定距离阈值为14米。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，分线控制器与分线执行器采用统一的硬件系统设计，采用基于数据结构的数据流和模块化的软件系统设计；智能分线方法采用无线通信及无线测距技术实现交叉路口的多辆无轨公交电车的智能分线管理，提高了无轨公交电车的智能化程度。本发明提供的无轨公交电车智能分线方案能够实现无轨公交电车的自动分线功能，解决现有的手工变轨方式需要减速或停车甚至脱线的问题，能够提高无轨公交电车的运营效率，减轻司机的分线负担，提高无轨公交电车的智能化程度，有助于加快国内各大城市智能交通的建设步伐。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种无轨公交电车智能分线系统结构示意图；

图2为图1中分线控制器的优选实施结构示意图；

图3为图1中分线执行器2的优选实施结构示意图；

图4为本发明实施例提供的分线控制器的控制流程图；

图5为本发明实施例提供的无轨公交智能分线系统工作过程中的数据流走向示意图；

图6为本发明实施例提供的一种无轨公交电车智能分线系统的分线方法流程图；

图7为分线控制器与分线执行器的软件总体流程图。

[主要附图标记说明]

1、分线控制器；

2、分线执行器；

3、第一人机交互模块；

4、第一微控制器；

5、第一远程通信模块；

6、第一电源模块；

7、第二人机交互模块；

8、第二微控制器；

9、第二远程通信模块；

10、第二电源模块。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1为本发明提供的一种无轨公交电车智能分线系统结构示意图，该系统包括若干个分线控制器1和分线执行器2；每辆无轨公交电车上安装有一个分线控制器1，分线执行器2安装在交通路口中心的电力线上。分线控制器1用于解析用户输入的分线请求并将其发送给分线执行器2，并在发送分线请求的同时向分线执行器2发送一测量信号；分线执行器2用于根据分线控制器1发来的测量信号确定自身识别区内的分线控制器1的行驶方向(由于分线控制器1是安装在无轨公交电车上，分线执行器肯定是跟随无轨公交电车一起相对于分线执行器运动，因此为方便描述，本文中将分线控制器1相对于分线执行器2的运动方向描述为分线控制器的行驶方向)，并根据收到的分线请求确定自身识别区内驶向分线执行器2的各分线控制器1和分线执行器2之间的距离，最后分线执行器2选择最先响应驶向自身的若干个分线控制器1中距离分线执行器2最近的分线控制器1发来的分线请求。此处所述的分线请求意为无轨公交电车到达交通路口时通过分线控制器所发出的直行请求或向某个方向道路拐弯的拐弯请求，尤其是拐弯请求。

图2为图1中分线控制器的优选实施结构示意图，如图2中所示，分线控制器1包括第一人机交互模块3、第一微控制器4、第一远程通信模块5和第一电源模块6；第一人机交互模块3、第一微控制器4、第一远程通信模块5分别和第一电源模块6电连接。第一人机交互模块3向用户提供人机交互界面，用于供用户输入指令，并识别用户输入的指令中的分线控制器配置信息或分线请求，将所识别的分线控制器配置信息或分线请求发送给第一微控制器4。第一微控制器4根据第一人机交互模块3发来的分线控制器配置信息完成当前分线控制器1的配置并将分线请求发送给第一远程通信模块5，第一微控制器4还根据收到的分线响应信号保存本车本次通过路口时的分线记录。第一远程通信模块5将第一微控制器4发来的分线请求传输给分线执行器2，同时生成一个测量信号发送给分线执行器2，第一远程通信模块5还用于接收分线执行器2返回的分线请求响应信号并将其发送给第一微控制器4。第一电源模块6为当前的分线控制器1提供电源。

图3为图1中分线执行器的优选实施结构示意图，如图3中所示，分线执行器2包括第二人机交互模块7、第二微控制器8、第二远程通信模块9和第二电源模块10；第二人机交互模块7、第二微控制器8、第二远程通信模块9分别和第二电源模块10电连接。第二人机交互模块7向用户提供人机交互界面，用于供用户输入指令，并识别用户输入的指令中的分线执行器配置信息，将所识别的分线执行器配置信息发送给第二微控制器8。第二远程通信模块9将若干个分线控制器1发来的分线请求及测量信号发送给第二微控制器8，并将第二微控制器8返回的分线请求响应信号发送给对应的分线控制器1。第二微控制器8根据第二人机交互模块7发来的分线执行器配置信息完成当前分线执行器的配置，并用于完成当前分线执行器与其识别区内分线控制器之间的数据传输和协议解析，具体地，第二微控制器8还根据收到的各测量信号确定当前分线执行器2的识别区内的分线控制器1的行驶方向，并根据收到的分线请求确定当前分线执行器2的识别区内驶向分线执行器2的各分线控制器1和分线执行器2之间的距离，响应驶向分线执行器2的若干个分线控制器1中距离分线执行器2最近的分线控制器1发来的分线请求。第二电源模块10为当前分线执行器2提供电源。此外，优选地，分线执行器2的第二微控制器8通过第二远程通信模块9在无轨公交电车完全通过刚分线的当前路口后向该无轨公交电车上的分线控制器发送分线成功消息。

优选地，第一电源模块6包括第一主板电源和第一备用电源；第一主板电源工作正常时为当前分线控制器1供电，第一备用电源用于在第一主板电源供电异常时为当前分线控制器1供电。同样优选地，第二电源模块10包括第二主板电源和第二备用电源；第二述主板电源工作正常时为当前分线执行器2供电，第二备用电源用于在第二主板电源供电异常时为当前分线执行器2供电。

优选地，第一远程通信模块5包括第一2.4GHz无线通信模块和第一超声波通信模块；第二远程通信模块9包括第二2.4GHz无线通信模块和第二超声波通信模块。第一2.4GHz无线通信模块与第二2.4GHz无线通信模块无线连接。其中，第一2.4GHz无线通信模块和第二2.4GHz无线通信模块用于完成当前分线控制器1与分线执行器2之间的数据传输和协议解析，第一2.4GHz无线通信模块将当前分线控制器1的分线请求通过第二2.4GHz无线通信模块传输给第二微控制器8，第二微控制器8收到该分线请求时，不仅可以识别其中的直行或拐弯请求，还可以根据收到的请求信号计算出发出该分线请求的分线控制器和分线执行器之间的距离。第二2.4GHz无线通信模块将第二微控制器8返回的分线请求响应信号发送给对应的分线控制器1中的第一2.4GHz无线通信模块。第一超声波通信模块用于在第一2.4GHz无线通信模块发出分线请求的同时向外发送预定频率的超声波信号作为测量信号；第二超声波通信模块将第一超声波通信模块发来的超声波信号转发给第二微控制器8，第二微控制器8根据收到的超声波信号即可确定发出信号的分线控制器相对于分线执行器的运动方向，该技术已是现有技术，此处不再赘述。

优选地，第一人机交互模块3包括第一红外通信模块、第一按键和指示灯；第一红外通信模块用于供用户输入分线控制器配置信息；第一按键供用户输入分线请求；第一微控制器4还用于在收到第一远程通信模块5转发来的分线请求响应信号时控制所述指示灯以第一指定颜色点亮，优选地，第一微控制器4还可在分线执行器返回的分线成功消息时保存本车本次通过路口时的分线记录，同时控制指示灯以第二指定颜色点亮以提醒驾驶员分线完成。第二人机交互模块7包括供用户输入分线执行器配置信息的第二红外通信模块。

图4为本发明实施例提供的分线控制器的控制流程图，如图4中所示，无轨公交电车上的分线执行器的控制过程为：

S41：首先初始化配置分线控制器；

S42：当前用户判断是否需要使用分线控制器发出分线请求，若是，则执行S43，否则返回此步骤继续判断；

S43：分线控制器的第一按键被按下(或者用户通过其他方式操作分线控制器输入分线请求)，分线控制器向分线执行器连续发送分线请求；

S44：分线控制器判断是否收到分线请求响应信号，若是，则执行S45，否则继续等待分线请求响应信号；

S45：分线控制器停止发送分线请求，并控制指示灯显示为第一指定颜色；

S46：随后该无轨公交电车完全通过路口后表示分线完成，分线控制器控制指示灯显示为第二指定颜色。随后返回执行S42，等待下一次需要分线再进行类似控制。

图5为本发明实施例提供的上述无轨公交智能分线系统工作过程中的数据流走向示意图，如图5中所示，分线控制器和分线执行器的数据流以数据结构为核心。主要的信号流走向如下：

第一、第二2.4GHz无线通信模块的通信口之间形成的2.4GHz通道通过路线11到上行任务模块再通过路线12进入第一/第二微控制器的数据结构部分，再通过路线001、002、003、004、005、006、007进入第一/第二微控制器的存储单元中的相应存储区如图4中所示的参数区、日志区、事件区、实时数据区、定时数据区、日冻结数据区、月冻结数据区等；最后，数据或参数按照原路径返回。

类似的，如图5中所示，第一、第二超声波通信模块的通信口之间形成的超声波通道通过路线21到上行任务模块再通过路线22进入第一/第二微控制器的数据结构部分，再通过路线001、002、003、004、005、006、007进入第一/第二微控制器的存储单元中的相应存储区；最后，数据或参数按照原路径返回。

类似的，如图5中所示，第一、第二红外通信模块的通信口之间形成的红外通道通过路线31到上行任务模块再通过路线32进入第一/第二微控制器的数据结构部分，再通过路线001、002、003、004、005、006、007进入第一/第二微控制器的存储单元中的相应存储区；最后，数据或参数按照原路径返回。

此外，如图5中所示，2.4GHz通道通过路线111到上行任务区再通过路线008进入第一/第二微控制器的临时缓冲区，再通过路线009进入下行任务区，接着通过路线411进入第一/第二微控制器的本地通道；最后，本地通道的数据或参数按原路径返回。

类似的，如图5中所示，超声波通道通过路线211到上行任务区再通过路线008进入第一/第二微控制器的临时缓冲区，再通过路线009进入下行任务区，接着通过路线411进入本地通道；最后，本地通道的数据或参数按原路径返回。

类似的，如图5中所示，红外通道通过路线311到上行任务区再通过008进入第一/第二微控制器的临时缓冲区，再通过路线009进入下行任务区，接着通过路线411进入本地通道；最后，本地通道的数据或参数按原路径返回。

如图5中所示，第一/第二微控制器的存储单元中的各存储区分别通过路线001、002、003、004、005、006、007进入第一/第二微控制器的数据结构，再通过路线42进入下行任务，然后再通过路线41进入主485通道；第一/第二微控制器的本地通道返回的数据通过路线41进入下行任务，然后通过路线42进入数据结构，最后通过路线001、002、003、004、005、006、007返回存储单元的实时数据区、定时数据区、日冻结数据区、月冻结数据区等。

如图5中所示，第一/第二微控制器的存储单元中的各存储区分别通过路线001、002、003、004、005、006、007进入第一/第二微控制器的数据结构，再通过路线12、22、32进入上行任务，然后再通过路线11、21、31进入2.4GHz无线通道口、超声波通信口、红外通信口；2.4GHz无线通道口、超声波通信口、红外通信口返回的数据通过路线11、21、31进入上行任务，然后通过路线42进入第一/第二微控制器的数据结构，最后通过路线001、002、003、004、005、006、007返回存储单元的参数区、事件区。

如图5中所示，2.4GHz无线通道口、超声波通信口、红外通信口以及第一/第二微控制器的本地通信口、上行任务、下行任务、临时缓冲区等通过路线A、B、C、D、E、F、G进入数据结构，然后通过路线H进入到存储单元的日志区。

对应于本发明实施例提供的无轨公交电车智能分线系统，本发明实施例还提供一种上述无轨公交电车智能分线系统的分线方法，如图6所示，该方法包括步骤：

S1：初始化配置安装在各无轨公交电车上的分线控制器和安装在交通路口中心的电力线上的分线执行器；随后路上行驶的各无轨公交电车在到达路口前即可根据需要发出分线请求。

S2：分线执行器首先确定自身识别区内的分线控制器的行驶方向，并判断自身识别区内是否有驶向分线执行器的分线控制器，若是，则继续执行S3，否则返回执行S2。

S3：采用多次测距求平均值的方法测量分线执行器的识别区内驶向分线执行器的各分线控制器和该分线执行器之间的距离，继续执行S4。

S4：分线执行器判断自身的识别区内驶向分线执行器的所有分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器是否发来分线请求，若是，则执行S5，否则返回执行S2。

S5：分线执行器判断当前分线器的状态是否与当前自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发来的分线请求的要求相一致，若是，则执行S6，否则执行S11。

S6：分线执行器向当前自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发送分线请求响应信号，并继续执行S7。

S7：收到分线控制器发来的分线请求响应信号的分线控制器所属的无轨公交电车通过当前路口，且分线执行器在该无轨公交电车完全通过刚分线的当前路口后向该无轨公交电车上的分线控制器发送分线成功消息，随后执行S8。

S8：收到分线成功消息的分线控制器保存本车本次通过路口时的分线记录即保存本车在此路口直行或拐弯的记录信息，并执行S9。

S9：分线执行器在第二预定时间间隔T₂内是否收到自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发来的分线请求，若是，则在收到分线请求时立即返回执行S5，否则执行S10。

S10：分线执行器将分线器复位并返回执行S2。

S11：分线执行器判断前一辆通过当前路口的无轨公交电车上的分线控制器与分线执行器之间的距离是否大于预定距离阈值，若是，则执行S12；否则，执行S13。

S12：分线执行器根据当前自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发来的分线请求的要求改变分线器状态，并跳转执行S6；

S13：等待第一预定时间间隔T₁后返回此S11。

以下为方便说明，以12米长的公车为例对本发明实施例提供的分线方法进行说明。

第一种情况：多辆无轨公交电车同时到达交叉路口，但仅有一辆车的分线控制器在分线执行器的识别区内。根据前面所提供的方法，该情况下，若驶向交叉路口且在分线执行器的识别区内的无轨公交电车只有一辆且该车发出分线请求，则分线执行器仅处理该车的分线控制器发出的分线请求。

第二种情况：两辆甚至多辆无轨公交电车同时驶向交叉路口，且都在分线执行器的识别区内。此种情况下，为方便描述，以两辆电车为例，设第一辆电车到分线执行器的距离大于第二辆电车道分线执行器的距离，由于电车的长度为12米，因此第一辆电车和第二辆电车之间的距离至少为12米，而20米范围内无线测距的误差最大为±2米，所以，只要设定：分线执行器的识别距离＝分线执行器与第二辆电车的距离+(第一辆电车到第二辆电车的距离)÷2即可以将此情况转化为上一种情况进行处理。在此种情况下，优选地，可以采用如下的方法进行处理：当距离较近的第二辆电车发出分线请求时，只响应识别区内驶向路口且距离分线执行器最近的第二辆电车的分线请求，若第二辆电车没发出分析案情球，而存在第一辆电车的分线请求，可暂存第一辆电车的分线请求，等待短暂的第三预定时间间隔T3，再次判断第二辆电车的分线控制器是否发来分线请求，若是，则执行其分线请求，否则，则必须等到第一辆电车到分线执行器的距离小于第二辆电车到分线执行器的距离或者第二辆电车已经完全通过路口背离分线执行器行驶时才能响应第一辆电车的分线请求。这样能够进一步提高该分线系统的执行效率。总而言之，上述优选方法为：图6所示步骤S4中判断出分线执行器的识别区内驶向分线执行器的所有分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器没有发来分线请求后，在返回执行S2之前，还可包括步骤：分线执行器等待第三预定时间间隔T₃，再次判断上一步骤中所确定的分线执行器的识别区内驶向分线执行器的所有分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器是否发来分线请求，若是，则执行S5，否则，才返回执行S2。

第三种情况：两辆甚至更多辆无轨公交电车同时在分线执行器的识别区内，但是分布在分线执行器的两侧，且一侧的无轨公交电车是驶向分线执行器所处路口，另一侧是驶离路口即背离分线执行器行驶。此种情况下，根据本发明提供的分线方法的思想，分线执行器应该首先响应位于自身识别区内且驶向自身且离自身最近的分线控制器的分线请求，但是可能会存在另一侧背离分线执行器行驶的分线控制器可能刚进行了分线还未完全通过路口，即需要考虑分线执行器控制功能的时效性，即必须保证位于分线执行器的识别区内且驶向分线执行器且离分线执行器最近的分线控制器在分线执行器的识别区内到达信号最强之完成对刚进行过分线正在驶离路口的分线控制器的控制并解除控制功能，否则，当前位于分线执行器的识别区内且驶向分线执行器且离分线执行器最近的分线控制器的路线将出现错误。可见，图6所示方法中步骤S11-S13解决了这种情况下可能存在的该问题。优选地，当无轨公交电车长度为12米时，由于20米范围内无线测距的误差最大为±2米，因此，S11中预定距离阈值为14米。

第四种情况：两辆无轨公交电车同时在分线执行器的识别区内，但向两个不同的方向运行

第五种情况：两辆无轨公交电车同时在分线执行器的识别区内，但都在对向车道。

第四种情况和第五种情况仅在分线执行器的识别区大于十字交叉路口的对角线距离时出现。这两种情况下，以两辆电车为例，当第一辆电车和第二辆电车都在分线执行器的识别区内时，若分线执行器接收到第一辆电车或者第二辆电车的超声波信号，则按照第一种情况执行，若分线执行器同时接收到第一辆电车或者第二辆电车的超声波信号，则按照第二种情况处理，否则，分线执行器不予响应。

本发明提供的无轨公交智能分线方案中分线控制器与分线执行器的微控制器采用应用层、抽象层和底层驱动层3层的层次结构，任务处理上采用有限状态机模型，保证各任务的执行时间已知，系统的总体软件流程图如图7所示。

上述方案中，分线控制器与分线执行器采用统一的硬件系统设计，采用基于数据结构的数据流和模块化的软件系统设计。智能分线方法采用无线通信及无线测距技术实现交叉路口的多辆无轨公交电车的智能分线管理，提高了无轨公交电车的智能化程度。本发明提供的无轨公交电车智能分线方案能够实现无轨公交电车的自动分线的功能，解决现有的手工变轨方式需要减速或停车甚至脱线的问题，能够提高无轨公交电车的运营效率，减轻司机的分线负担，提高无轨公交电车的智能化程度，有助于加快国内各大城市智能交通的建设步伐。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种无轨公交电车智能分线系统，其特征在于，该系统包括分线控制器和分线执行器；

所述分线控制器安装在无轨公交电车上，用于解析用户输入的分线请求并将其发送给所述分线执行器，并在发送分线请求的同时向所述分线执行器发送一测量信号；

所述分线执行器安装在交通路口中心的电力线上，用于根据分线控制器发来的测量信号确定自身识别区内的分线控制器的行驶方向，并根据收到的分线请求确定识别区内驶向分线执行器的各分线控制器和分线执行器之间的距离，分线执行器响应驶向自身的若干个分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器发来的分线请求；

其中，所述分线控制器包括第一人机交互模块、第一微控制器、第一远程通信模块和第一电源模块；所述第一人机交互模块、第一微控制器、第一远程通信模块分别和所述第一电源模块电连接；

所述第一人机交互模块向用户提供人机交互界面，用于供用户输入指令，并识别用户输入的指令中的分线控制器配置信息或分线请求，将所识别的分线控制器配置信息或分线请求发送给所述第一微控制器；

所述第一微控制器根据所述第一人机交互模块发来的分线控制器配置信息完成当前分线控制器的配置并将分线请求发送给第一远程通信模块，第一微控制器还根据收到的分线响应信号保存本车本次通过路口时的分线记录；

所述第一远程通信模块将第一微控制器发来的分线请求传输给所述分线执行器，同时向所述分线执行器发送一测量信号，所述第一远程通信模块还用于接收所述分线执行器返回的分线请求响应信号并将其发送给第一微控制器；

所述第一电源模块为当前分线控制器提供电源；

其中，所述分线执行器包括第二人机交互模块、第二微控制器、第二远程通信模块和第二电源模块；所述第二人机交互模块、第二微控制器、第二远程通信模块分别和所述第二电源模块电连接；

所述第二人机交互模块向用户提供人机交互界面，用于供用户输入指令，并识别用户输入的指令中的分线执行器配置信息，将所识别的分线执行器配置信息发送给所述第二微控制器；

所述第二远程通信模块将若干个分线控制器发来的分线请求及测量信号发送给所述第二微控制器，并将所述第二微控制器返回的分线请求响应信号发送给对应的分线控制器；

所述第二微控制器根据所述第二人机交互模块发来的分线执行器配置信息完成当前分线执行器的配置；所述第二微控制器还根据收到的各测量信号确定当前分线执行器的识别区内的分线控制器的行驶方向，并根据收到的分线请求确定当前分线执行器的识别区内驶向分线执行器的各分线控制器和分线执行器之间的距离，响应驶向分线执行器的若干个分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器发来的分线请求；

所述第二电源模块为当前分线执行器提供电源；

其中，所述第一电源模块包括第一主板电源和第一备用电源；所述第二电源模块包括第二主板电源和第二备用电源；

其中，所述第一远程通信模块包括第一2.4GHz无线通信模块和第一超声波通信模块；所述第二远程通信模块包括第二2.4GHz无线通信模块和第二超声波通信模块；所述第一2.4GHz无线通信模块与所述第二2.4GHz无线通信模块无线连接。

2.如权利要求1所述的无轨公交电车智能分线系统，其特征在于，所述第一主板电源工作正常时为当前分线控制器供电，所述第一备用电源用于在所述第一主板电源供电异常时为当前分线控制器供电；

所述第二主板电源工作正常时为当前分线执行器供电，所述第二备用电源用于在所述第二主板电源供电异常时为当前分线执行器供电。

3.如权利要求1所述的无轨公交电车智能分线系统，其特征在于，

所述第一2.4GHz无线通信模块和第二2.4GHz无线通信模块用于完成当前分线控制器与所述分线执行器之间的数据传输和协议解析，所述第一2.4GHz无线通信模块将当前分线控制器的分线请求通过所述第二2.4GHz无线通信模块传输给所述第二微控制器；所述第二2.4GHz无线通信模块将所述第二微控制器返回的分线请求响应信号发送给对应的分线控制器中的第一2.4GHz无线通信模块；

所述第一超声波通信模块用于在所述第一2.4GHz无线通信模块发出分线请求的同时向外发送预定频率的超声波信号作为测量信号；

所述第二超声波通信模块将第一超声波通信模块发来的超声波信号转发给第二微控制器。

4.如权利要求1所述的无轨公交电车智能分线系统，其特征在于，所述第一人机交互模块包括分别与所述第一微控制器连接的第一红外通信模块、第一按键和指示灯；所述第一红外通信模块用于供用户输入分线控制器配置信息；所述第一按键供用户输入分线请求；所述第一微控制器还用于在收到所述第一远程通信模块转发来的分线请求响应信号时控制所述指示灯以指定颜色点亮；

所述第二人机交互模块包括供用户输入分线执行器配置信息的第二红外通信模块。

5.一种无轨公交电车智能分线系统的分线方法，其特征在于，包括步骤：

S1：初始化配置安装在各无轨公交电车上的分线控制器和安装在交通路口中心的电力线上的分线执行器；

S2：分线执行器确定自身识别区内的分线控制器的行驶方向，判断自身识别区内是否有驶向分线执行器的分线控制器，若是，则继续执行S3，否则返回执行S2；

S3：采用多次测距求平均值的方法测量分线执行器的识别区内驶向分线执行器的各分线控制器和分线执行器之间的距离，继续执行S4；

S4：分线执行器判断分线执行器的识别区内驶向分线执行器的所有分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器是否发来分线请求，若是，则执行S5，否则返回执行S2；

S5：分线执行器判断当前分线器的状态是否与当前自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发来的分线请求的要求相一致，若是，则执行S6，否则执行S10；

S6：分线执行器向当前自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发送分线请求响应信号，并继续执行S7；

S7：收到分线执行器发来的分线请求响应信号的分线控制器所属的无轨公交电车通过当前路口，且分线执行器在该无轨公交电车完全通过刚分线的当前路口后向该无轨公交电车上的分线控制器发送分线成功消息，随后跳转执行S8；

S8：收到分线成功消息的分线控制器保存本车本次通过路口时的分线记录，并执行S9；

S9：分线执行器判断在第二预定时间间隔T₂内是否收到自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发来的分线请求，若是，则在收到时立即返回执行S5，否则分线执行器将分线器复位并返回执行S2；

S10：分线执行器判断前一辆通过当前路口的无轨公交电车上的分线控制器与分线执行器之间的距离是否大于预定距离阈值，若是，则分线执行器根据当前自身识别区内驶向自身且距离自身最近的分线控制器发来的分线请求的要求改变分线器状态，并返回执行S6；否则，等待第一预定时间间隔T₁后返回执行S10。

6.如权利要求5所述的无轨公交电车智能分线系统的分线方法，其特征在于，所述步骤S4中判断出分线执行器的识别区内驶向分线执行器的所有分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器没有发来分线请求后，在返回执行S2之前，还包括步骤：

分线执行器等待第三预定时间间隔T₃，再次判断上一步骤中所述分线执行器的识别区内驶向分线执行器的所有分线控制器中距离分线执行器最近的分线控制器是否发来分线请求，若是，则执行S5，否则，才返回执行S2。

7.如权利要求5所述的无轨公交电车智能分线系统的分线方法，其特征在于，当无轨公交电车长度为12米时，S8中所述预定距离阈值为14米。