CN109035117A - 一种自动化地面道路交通系统实现方法 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种自动化地面道路交通系统实现方法,涉及地面道路交通领域;集合交通系统要素、具有管理、服务功能的数字交通平台,采用节点、车辆交通管理模式,涉路行为主体的涉路行为,规范化、程式化,数字交通平台管理系统,采用任务令牌方式处理事务、传递信息,车辆操控权限、车群运行状态,由平台的节点管理系统,动态调整与监控,地面道路交通系统智能化;数字交通平台的规范化、实时性、效能性的管理特性,增强了交通系统的稳定性、安全性、可靠性,提高了系统运行效率;该交通系统为汽车无人驾驶,建立了系统性基础条件,利于保有车辆及运输方式的结构调整与改善,提高资源利用率,利于节约、效能型社会经济发展。
Description
1技术领域
本发明涉及地面道路交通系统领域,尤其涉及一种自动化地面道路交通系统实现方法。
2背景技术
目前的地面道路交通,规模大(包括公路里程数、车辆数、驾驶人员数、管理人员数等方面),具有配套交通法规、监管体系;随着计算机、互联网、汽车制造、自动化等技术及经济发展,地面道路交通也在快速发展,已经有少量的具有自动驾驶或无人驾驶汽车出现,汽车与道路的规模不断扩大。
地面道路交通,是由道路、环境、人、车辆、交通法规与管理等要素,组成的复杂动态系统。在目前的地面道路交通系统中,车辆与驾驶员规模庞大,综合驾驶适合性差异大(如:道路及汽车状态的优与劣、驾驶人员的职业与非职业、疲劳状态与非疲劳状态、法规意识高与低、自然条件好与差等),人为因素显著影响交通运行状态;目前,自动驾驶汽车的出现,并未对地面道路交通系统的现状产生明显影响;在交通信息与车流调控方面,采用红绿灯、巡检、交通信标、交通信息台播报等人工化的信息传递及调控方式;在交通法规与监管方面,基本上采取的是现场人工、指挥、检查及事后处理方式,时效性较差;车群(运行状态关联紧密的一组车辆)自然组合与分解,缺乏车群运行状态的实时监测与管控(是造成多个车辆连续追尾事故的重要原因),车流实时调控能力低;有限的道路资源与不断增多车辆之间矛盾突出,各类车辆混行、占道泊车、人车、车车间路权竞争现象较为普遍;整个地面道路交通系统,基本上仍然处于人工为主要特征状态。在这种情况下,道路时空资源通常处于自然分配或竞争占用状态,人为因素造成的交通拥堵、违章或事故时有发生,亦有自动驾驶状态下汽车碰撞事故出现。目前,地面道路交通系统与其它主流交通系统比较,自动化与标准化程度较低、运输效率低、社会综合成本较高;系统稳定性不足,事故率较高、安全性较低;在部分地区,汽车保有量已经趋于饱和,迫使不得不采取限号行驶或限制发放新号措施;当前地面道路交通系统,消耗了大量的社会与自然资源,资源利用率低;当前的地面道路交通系统,需要得到发展和提高,保有车辆及运输方式,需要进行结构性调整。
3发明内容
发展并提高地面道路交通系统自动化水平,建立起一个自动化地面道路交通系统。采用数字化地面道路交通系统管理平台(简称数字交通平台,下同)结构形式,按照自动化地面道路交通系统要求,将道路、环境、人、车辆、服务、交通管理与法规等要素,做规范化或数字化处理;数字交通平台及各要素之间,影响作用及信息,按照自动化、规范化及网络化模式,实时传递、处理,提高交通系统运行效率、稳定性、安全性、可靠性。
发明目的:提出一种自动化地面道路交通系统实现方法,采用数字交通平台结构形式、以节点管理为特征的数字交通网络与车辆管理模式,构建智能型地面道路交通系统;利于保有车辆及运输方式的结构改善与调整,增强交通系统的稳定性、安全性、可靠性,提高交通系统运行效率,以及资源利用率,利于节约型社会经济发展。
3.1自动化地面道路交通系统
在这种自动化地面道路交通系统中,构建有集系统管理、调控、服务等功能为一体的数字交通平台;交通系统中,道路、车辆、环境、涉路行为主体、管理与法规等要素,按照系统要求,做规范化、数字化处理;其中:道路设置有相应的诸如:信标、管理与通讯等交通网络装置;车辆包括:无人驾驶车辆,具有自动/人工驾驶模式车辆(称作半自动驾驶车辆,下同),人工驾驶机动车辆,非机动车辆;环境分为:人工环境与自然环境,道路静态环境,道路动态环境;涉路行为主体包括,与地面道路交通系统关联的机构或个人;交通管理与法规用于界定行为主体的权利、责任、义务及行为准则,规范交通系统自动化控制与管理基本原则。
3.2自动化地面道路交通系统构成
这个自动化地面道路交通系统,主要包括交通网络、车辆、环境、行为主体、服务、交通法规与管理、数字交通平台管理系统等。交通系统主要通过网络通讯方式,进行数字交通平台的信息传递或调控作用,实现数字交通平台对管理对象的管理与服务。
3.2.1交通网络
在这个自动化地面道路交通系统中,由交通线路,站、节点及附属节点组成交通网络;节点依附于距离最近的站,之间具有主从关联属性;节点与周围的附属节点具有主从关联属性;交通线路、站、节点及附属节点,设置有相应的信标、设备、装置与设施,为交通网络的组成功能单元,用于自动化地面道路交通系统的管理与控制。
3.2.1.1交通线路
在这个自动化地面道路交通系统中,用线路图描述的道路(公路、城市道路)称之为交通线路。
·站间线路
相邻站间线路段为站间线路,站间线路段始端为出站标定点(线路关联出站区附属节点位置),站间线路段末端为相邻站入站标定点(线路关联入站区附属节点位置);依据站的类型,站对站间线路有相应的管理权限;
·站区线路
站区内部交通线路,站区内可以有1个或以上节点,站按照归属层次对站区线路实行管理;
·节点间线路
相邻节点间线路段,节点间线路始端为出节点标定点(线路关联出节点区附属节点位置),节点间线路末端为入节点标定点(线路关联入节点区附属节点位置);节点对节点间线路有相应的管理权限;
·节点区线路
为节点区内线路,由数个附属节点间线路段组合而成;
·附属节点线路
为相邻附属节点间线路段;
·基本线路段
为相邻附属节点间线路段,包括附属节点线路、节点间线路,是交通网络管理、控制的基本线路单元;
·数字化基本线路段
对基本线路段,依次选择具有格式化间距的线路标定点,编号并记录其关联信息数据(如:基本线路段辨识码、卫星定位坐标、视景辨识、交通信标、道路特征等信息数据),基本线路段数字化;数字化基本线路段由节点管理、维护、更新升级;
·卫星定位线路
用全球卫星定位系统及辅助精确定位信标系统(简称卫星定位,下同)确定的数字化道路,称之为卫星定位线路(下同);一个基本线路段的卫星定位线路,由线路轨迹标定点(线路基点,以线路段起始点为0号线路基点,依次间隔10m为1、2、3……)坐标记录,有序排列组合而成,其中:连续的具有相同记录特征称为同类记录,一组同类记录,具有一个记录特征字,一个带记录特征字的坐标记录格式如下:
表1坐标记录格式
1bit | 4bit | 3bit | 1Byte | 1Byte | 2或4Byte | 2或4Byte |
A | B | C | D | E | F | G |
由A、B、C、D、E数据段组合成为记录特征字,其中:
A 经纬度坐标数据格式
0 2字节定点角分小数值数据格式
1 4字节浮点数角度值数据格式
B 标定点间隔
0 线路基点坐标(一般情况下,准直线路仅有线路基点坐标,无非线路基点坐标)
1~15 非线路基点坐标,标定点间隔=0.625*B m;
C 车道号
D 线路标定车速(0~255Km/h)
E 0~255后续同类记录数
F 坐标经度值
G 坐标纬度值;
·视景辨识线路
用视景辨识方式确定的数字化道路,称之为视景辨识线路(下同);一个基本线路段的视景辨识线路,由线路轨迹标定点,视景辨识线路图像帧,有序排列组合而成,其中:连续的具有相同图像帧特征,称为同类图像帧,一组同类图像帧,具有一个图像帧特征字,一个带图像帧特征字的图像帧格式如下:
表2图像帧格式
1bit | 4bit | 3bit | 1Byte | ||
A | B | C | D | E | F |
由A、B、C、D数据段组合成为图像帧特征字,其中:
A 单、双镜头
0 单镜头图像数据格式
1 双镜头图像数据格式
B 标定点间隔
0 线路基点图像帧(一般情况下,准直线路仅有线路基点图像帧,无非线路基点图像帧)
1~15 非线路基点图像帧,标定点间隔=0.625*B m;
C 车道号
D 0~255后续同类图像帧数
E 左镜头或单镜头图像帧
F 右镜头图像帧
·交通线路任务管理权限
对于单车道或不分车道行驶区间交通线路,区间交通线路两端节点,按照交通流量通过能力等级高、低,标定该区间交通线路的驶入、驶出方向;站、节点、附属节点,对驶入方向的区间交通线路,具有任务管理权限;对驶出方向的区间交通线路,具有辅助任务管理权限;
·交通线路标识
1)在这个自动化地面道路交通系统中,交通线路的基本线路段标识用5个字节代码表示,格式如下:
表3基本线路段标识
bit39—bit33 | bit32—bit30 | bit29—bit28 | bit27—bit0 |
A | B | C | D |
其中:
—A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
—B 管理对象类别
3 交通线路
—C 线路类别
0 节点间线路
1 节点区线路
2 站区线路
3 混行线路
—D 线路编号
2)简式节点线路标识
简式节点间线路编号,在1~63范围内取值;简式节点区线路编号,在64~255范围内取值,简式节点线路标识适用于节点管理。
3.2.1.2站
沿交通线路,具有停车区域的交通功能单元、称之为站;
·站的结构
站包括:站管理系统、站区线路、节点与附属节点,站区信号、通讯、管理等装备与设施;
·站区边界
由一组进站和出站信标所包围的线路区域,称为站区;
·站分类
站按照功能特点,分为诸如:管理中心、枢纽站、场区站、线路站、小区站(居住、服务)等;管理中心包括全域管理中心和区域管理中心;
·当前站
对于车辆来说,对其具有实时管理权限的站,称为当前站;
·站的基本功能
在这个自动化地面道路交通系统中,站具有综合管理、运行管理基本功能;站对符合管理权限的线路、节点、装置与设施、车辆进行管理与控制;乘车出发站称作始发站,目的地站称作终点站;站对入站方向站间区段运行车辆,具有管理权限,对出站方向站间区段运行车辆,具有辅助管理权限;终点站对车辆具有管理权限,始发站对车辆具有辅助管理权限;站对站区的装置与设施、节点、线路、车辆具有管理权限;
—区域管理中心
区域管理中心负责区域数字交通平台管理、运营与维护,负责管理目标对象的注册、登记,任务登记与分配、功能协调、状态监控、事件处理、区域性车流调控等;
—站对车辆的任务管理
由用车方提出,区域数字交通平台编制车辆站管理任务单(称作站令牌,下同)及站令牌附件数据,站令牌包括:任务单号、任务申请者(如:驾驶员、乘员、货主)辨识码(数字交通平台注册号)、车辆辨识码、当前站辨识码、当前站序号;站令牌附件数据包括:任务单号、始发位置坐标、目的位置坐标、站列表、站网址列表、节点网址列表、节点运行管理移动局域网组网参数列表、车载移动通讯号码;始发站作为站列表的0号站,将站令牌及站令牌附件数据发至始发站、终点站、车辆;0号站收到站令牌后,开始车辆启动前的准备过程,准备过程通讯在综合管理单元网络通路中进行;准备过程按照如下步骤进行:
a)乘车准备(无人驾驶车辆)
0号站按照站令牌要求,启动乘车准备过程,将车辆驶到乘员或货物装卸位置;
b)任务核查
运行任务核查包括任务启动前核查,任务过程中核查,以及任务完成核查;车辆每当有乘员上下车辆,或者货物装卸,均须通过任务核查;开始启动对驾驶员、乘员、货主及货物的任务前核查过程,对人员、货物分门别类地进行辨识、核查、记录;
c)启动执行任务
以启动任务时的节点,以及移交站令牌后首个驶入节点,作为车辆的零序号当前节点,将车辆节点管理任务单(称作节点令牌,下同)发往车辆及当前节点;车辆将要驶离当前站时,驶离站更新站令牌,将站令牌发往驶入站及车辆,交接站令牌;驶入站将节点列表、节点网址列表、节点运行管理移动局域网组网参数列表、发往车辆,更新站令牌附件数据;站令牌依照站列表,在站层面传递,站令牌传递通讯过程,在综合管理单元网络通路中进行;车辆到达终点站后,终点站向数字交通平台提出管理任务结束请求,经数字交通平台核准后,数字交通平台通知任务提出方,以及终点站、始发站、车辆,注销站令牌及节点令牌;
·站标识
站的标识分为名称文字标识与代码标识两种类型。其中:文字型可采用地域关联或其它名称标识,站标识用5个字节代码表示,如下表,
表4站代码标识
Bit39—bit33 | Bit32—bit30 | Bit29—bit27 | bit26—bit24 | bit23—bit0 |
A | B | C | D | E |
其中:
—A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
—B 管理对象类别
0 站
—C 站类型代码段,其中:
0 全域运营管理中心
1 区域运营管理中心
2 枢纽站
3 客站
4 货站
5 场站(含各类社会机构)
6 商业小区
7 居住小区
—D 站容量特征代码段,其中:
0 特大
1 大
2 中
3 小
—E 站编号
·站的二维码标识
在站标识位置,设置有字符标识及文字标识的二维码图。
3.2.1.3节点
交通线路交汇点称交通线路节点(简称节点,下同),是交通网络中的节点功能单元。在线路图描述中:对交通线路交汇点分布密集(如:站区线路、立交线路),且关联紧密的交通线路交汇点,用1个或1个以上的形式交通线路交汇点(即形式节点,亦称节点,下同)代表之,这些交通线路交汇点为形式交通线路交汇点的附属交通线路交汇点(简称附属节点,下同);对交通线路过长而无交通线路交汇点,也可以在适当位置设置形式节点,按照节点配置相应功能单元装置。
·节点的结构
节点包括:节点管理系统、节点区线路、附属节点,节点区信号、通讯、管理等装备与设施;
·节点区
节点由其附属节点包络,并由一组进节点和出节点信标所界定的线路区域,称为节点区;
·节点分类
节点分为平面节点与立交节点两大类;
·当前节点
对于车辆来说,对其具有实时管理权限的节点,称为当前节点;
·节点的基本功能
在这个自动化地面道路交通系统中,节点是数字交通平台的基本管理功能单元,节点对符合管理权限的附属节点、线路、装置与设施、车辆及车群运行状态,进行管理与控制;
·节点对车辆的任务管理
节点对入节点方向节点间区段运行车辆,具有管理权限,对出节点方向节点间区段运行车辆,具有辅助管理权限;始发站将车辆节点管理任务单(称作节点令牌,下同)发往始发位置节点及车辆,节点令牌包括:任务单号、节点运行管理移动局域网组网设备编号、当前节点辨识码、当前节点序号;车辆启动前所在的节点,以及移交站令牌后首个驶入节点,为节点列表0号节点;节点收到节点令牌后,编辑节点管理权限内的车辆行驶线路(简称节点令牌线路,下同);节点令牌线路,是由管理任务的入口点(通常为驶离节点的出附属节点)与任务的出口点(通常为驶入节点的出附属节点)间的线路,该线路由节点管理的数字化线路段链接而成,节点将节点令牌线路发送到车辆;节点核对车辆的节点运行管理移动局域网组网设备编号,启动车辆运行管理单元加入节点运行管理移动局域网作业过程,节点运行管理单元与车载运行管理单元网络通讯链接成功后,通知节点运行管理单元,承担该车辆节点运行管理任务;车辆将要驶离前,驶离节点更新节点令牌,更新其中的当前节点及当前节点序号(更新为驶入节点),发往驶入节点及车辆,移交节点管理任务;车辆向驶入节点发出登记请求,驶入节点启动该车辆的管理准备过程;准备过程就绪后,当车辆通过任务边界点时刻,进行管理切换(车载运行管理单元及其网络通讯,为主、副型双备份冗余工作系统),车辆告知驶离节点注销组网设备编号,告知驶入节点,已经正式成为驶入节点管理对象;依照节点列表的顺序,节点令牌在节点层面传递,节点令牌传递通讯过程,在综合管理单元网络通路中进行;
·节点标识
在这种交通网络中,节点的标识分为名称文字标识、代码标识、简式代码三种类型。其中:
1)文字型可采用地域关联或其它名称标识;
2)节点标识用5个字节代码表示,如下表:
表5节点标识
Bit39—bit33 | Bit32—bit30 | Bit29 | bit28—bit26 | bit25—bit0 |
A | B | C | D | E |
其中:
—A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
—B 管理对象类别
2 节点
—C 节点类型代码段,其中:
0 节点
1 站区或立交型节点
—D 节点车流通过能力特征代码段,0~7表示车流通过能力8个等级
—E 节点编号
·节点的二维码标识
在节点的标识位置,设置有字符标识及文字标识的二维码图。
3.2.1.4附属节点
节点与周边附属节点有主从依赖关系,附属节点标识用数字编号1~255标识,适用于宿主节点(所从属的节点)管理。
3.2.1.5交通网络设施与装备
交通线路、站、节点及附属节点,按照自动化地面道路交通系统需求,功能特点,规模大小,设置有相应的通讯、信标、管理、控制的装置与设施。
3.2.1.5.1网络通讯
1)网络构成特点
这种自动化地面道路交通系统,站、节点、车辆,建立有称之为综合、运行管理网络通讯系统,分别用于传送综合管理、运行管理信息数据;其中:车载综合管理单元(可以是计算机或软硬件功能模块,下同)采用许可证型式,接入通用移动通讯网络;许可证管理为:在行驶任务执行期间(站令牌、节点令牌管理模式期间),对车辆具有任务管理权限的网络站点,才可以访问车载综合管理单元,并且当前节点具有高管理权限和优先级;非行驶任务执行期间(托管任务期间),仅数字交通平台或托管站可以访问;车载运行管理单元,作为移动终端设备,归属于节点运行管理移动局域网络;节点、车载的综合管理单元与运行管理单元之间,采取专用数据通道,传输信息数据。
2)管理访问权限与通讯约束机制
这种自动化地面道路交通系统,主要包括综合、运行两大类管理系统,采取分类、逐级、分层,按照相应的管理权限,分工负责管理模式;数字交通平台对于处理事项,采取任务单管理方式,仅在任务期间,任务关联网络站点,才可以相互访问,且限于该项任务相关部分;综合管理单元对同一点位运行管理单元工作状态,具有监管权限;站运行管理单元对所属节点运行管理单元具有管理权,并在节点层面对车流具有宏观调控权(通过对节点运行管理单元下达车流调控命令实现),对局部范围车流及个别车辆运行,无直接管理权;节点运行管理单元,对车辆运行具有直接、实时管控权限;包含节点运行管理单元、车载移动终端设备(车载运行管理单元)、交通网络设备、网络通讯设备的局域网,称之为节点运行管理移动局域网,它具有较强的独立性与封闭性,专司于局域网内部通讯;与其直接关联(包括:当前站运行管理单元、相邻节点运行管理单元)网络站点的信息数据,由节点综合管理单元代为收发;当节点运行管理单元或节点运行管理移动局域网出现功能失效时,由节点综合管理单元替代其管理任务,处理功能恢复工作;节点运行管理移动局域网,网络通讯信息数据限定为格式化简短报文、比特型、无编号单帧格式;节点运行管理单元与节点综合管理单元共享信息数据,以及较大数据包,由节点综合管理单元收发;
3)节点运行管理移动局域网组网设备编号
节点运行管理移动局域网组网设备编号,与数据链路层组网设备通讯地址一一对应,组网设备编号由A、B两个代码段组合而成,如下表所示:
表6组网设备编号
其中:
A
0 节点设备类
1~255 节点车辆编组号
B
当A=0,B=0 节点运行管理单元
当A=0,B=1~255 节点设备编号
当A=1~255,B=0~255 节点车辆编组成员序号;
·组网设备编号获取与更新
组网设备编号获取与更新过程如下:车载运行管理单元及其网络通讯,为主、副型双备份冗余工作系统;正常行驶期间,主工作系统与当前节点运行管理单元承担车辆运行管理任务,副工作系统与驶离节点运行管理单元承担车辆辅助运行管理任务(通过车载综合管理单元网络通讯);车辆将要离开当前节点时,启动当前节点变更过渡过程,由当前节点综合管理单元,更新节点令牌,并发往驶入节点综合管理单元及车载综合管理单元,移交节点令牌;启动车辆进入新节点登记过程,车载综合管理单元,向驶入节点综合管理单元发出登记申请,驶入节点综合管理单元向车载综合管理单元,发回该车辆移动终端设备新的组网设备编号、节点令牌线路等信息数据,驶入节点综合管理单元,通知节点运行管理局域网络管理设备、更新网络,添加组网新成员;车载运行管理单元移动网络接口更新,加入新节点运行管理移动局域网;当车辆驶到前、后节点临界点,主、副工作系统功能切换,车载运行管理单元成为节点运行管理局域网络正式成员,驶离节点注销该车辆节点组网设备编号。
4)节点运行管理移动局域网
在这种自动化地面道路交通系统中,节点运行管理移动局域网,采用主从型点到多点网络结构,其中:节点运行管理单元设备为主机,当前节点的车载移动终端设备(车载运行管理单元)及节点设备为从机,不平衡异步响应操作方式;信息数据传送符合HDLC数据链路结构基本规范,采用2字节型地址,比特型、包含应用信息数据(包含应用控制、命令信息)UI无编号帧格式,数据传送采用专用的时序分配机制及传输格式;
·数据传送时序帧控制
该网络中,数据传输网络接口功能单元,当侦听到帧结束符标志后,按照数据传送时机帧控制方式,启动数据传送过程,如下表所示:
表7传送时序帧控制
1T | 2T | 3T | >3T |
A | B | C | D |
其中:
T 时间段,1字节传输时间
A 空闲时间段或启动从机告警信息发送时间段(如果有告警)
B 启动主机发送时间段
C 启动从机信息发送时间段
D 其余时间,启动主机发送或从机告警发送时间段
·应用信息数据组播及传送格式
在这种自动化地面道路交通系统中,节点运行管理单元(网络主机)向车载运行管理单元或节点设备(从机),发出的控制命令或信息数据,多为组播形式;在主机发出的控制命令帧中,地址栏为组播访问对象组(为有序组)首地址,命令参数包含有,访问对象组成员数及其它参数;当访问对象组成员数等于1时,为单播访问型式;从机对于主机命令的响应,地址栏为响应对象地址,响应信息多数为面向主机的单播型式;当从机采用组播方式(如:车辆坐标位置网络播报)时,侦听组播无编号信息帧从机地址,判断是否轮到本机发送;主机依次接收到顺序组播无编号信息帧,直到接收完最后一个报告后,主机组播应答,结束这次组播传输过程;主机对从机的错发,不做单机纠错重发处理,可在结束一轮传输后,重新启动上一次设定的传输过程;应用信息数据传送格式,如下表所示:
表8应用信息数据传送格式
1byte | 1byte | |
A | B | C |
其中:
A
组播成员数 组播
1 单播
B 类别
bit7 C/I
0 信息
1 控制命令(主机)、告警请求(从机)
C 信息数据或命令参数
在类别B字段中:
表9控制/信息分类
当C/I=1,C/I type控制命令代码如下表所示:
表10控制命令代码表
当C/I=0,C/I状态分类代码如下表所示:
表11状态分类代码表
其中:
—车载综合管理系统状态字SCA
bit0~bit2 准备过程
000: 正常状态
001: 系统准备未完成
010: 任务准备未完成
011: 任务交接未完成
100: 运行计划变更
101: 有外部命令或消息待处理
110: 组网设备编号及网络接口更新未完成
111: 节点令牌线路更新未完成
bit3~bit5 状态
000: 正常
001: 车辆行驶状态异常
010: 车辆动力系统状态异常
011: 车辆操控系统状态异常
100: 车辆管理系统状态异常
100: 车辆安全保障系统状态异常
101 运行管理移动局域网通讯状态异常
110: 综合管理移动通讯状态异常
111: 车辆其它状态异常
bit6~bit8 告警
000: 正常
001: 驾驶员请求
010: 乘员紧急求助
011: 行驶状态异常告示
100: 行驶状态异常告警
101: 车载感知系统告警
110: 车载管理、操控系统告警
111: 车辆装备告警
Bit9~bit10 检查
00: 正常状态
01: 启动自检未通过
10: 定期检查(人工或自检)未通过
11: 安全检查未通过
bit11~bit12 任务
00: 无任务或完成任务结算
01: 任务状态
10: 任务未结算状态
11: 其它未结算状态
bit13~bit15 注册登记
000: 注册登记通过
001: 乘员注册登记未通过
010: 货主注册登记未通过
011: 驾驶员注册登记未通过
100: 特勤人员注册登记未通过
101: 车辆注册登记未通过
110: 特勤车辆注册登记未通过
111: 其它涉路车辆或人员注册登记未通过
—车载运行管理系统状态字 SCR
bit0~bit2 准备过程
000: 正常状态
001: 系统准备未完成
010: 任务准备未完成
011: 任务交接未完成
100: 运行计划变更
101: 有外部命令或消息待处理
110: 组网设备编号及网络接口更新未完成
111: 节点令牌线路更新未完成
Bit3~bit5 运行环境
000: 多道站间线路行驶
001: 站区线路行驶
010: 借道行驶状态
011: 单道混行线路行驶
100: 危险路段行驶
101: 雨天行驶
110: 雪天行驶
111: 极端气象条件
Bit6~bit7 线路车流
00: 线路正常车流负荷
01: 线路较大车流负荷
10: 线路饱和车流负荷
11: 交通堵塞
bit8~bit9 管理类别
00: 无人驾驶模式(平台控制模式)
01: 自动驾驶模式(平台控制模式)
10: 标准人工驾驶管理模式(平台监控模式)
11: 简式人工驾驶管理模式(平台警示模式)
bit10~bit12 行驶状态
000: 入泊
001: 停止
010: 启动
011: 视景辨识行驶模式
100: 定位行驶模式
101: 运行保持
110: 队列行驶模式
111: 挂接行驶模式
bit13~bit15 告警
000: 正常状态
001: 驾驶员请求
010: 乘员紧急求助
011: 行驶状态异常告示
100: 行驶状态异常告警
101: 车载感知系统告警
110: 车载管理、操控系统告警
111: 车辆装备告警
·车载告警请求分类代码用一个字节表示:
表12车载告警请求分类代码
其中:告警类别
A 告警(包括请求)类别
0 车载监控系统运行状态类告警
1 车载监控系统车辆设备类告警
2 车载监控系统告示
3 驾驶、乘员告警或请求
B 告警(包括请求)项目
告警(包括请求)项目分类如下表所示:
表13车辆告警代码表
·车辆告警(包括请求)应答
对于车载节点运行管理单元及节点设备(从机),发来的告警与请求,节点运行管理单元的应答,用一个字节表示,如下:
表14节点运行管理单元应答
其中:告警类别
A 应答类别
0 应答车载监控系统运行状态类告警、告示
1 允许请求
2 待回复
3 拒绝请求
B 应答告警(包括请求)处理代码,如下表所示:
表15告警(包括请求)处理代码表
应急方案分类代码,作为节点运行管理单元的组播应急处理命令的参数,用1个字节表示如下:
表16应急预案表
5)节点、车载综合管理单元间的网络通讯
节点综合管理单元与车载综合管理单元的网络通讯,传送管理命令或信息数据,实现对车辆综合管理;节点运行管理移动局域网与车辆运行管理单元间,通讯出现故障时,节点、车载综合管理单元间的网络通讯,提供节点对车辆的应急运行管理任务;同时,进行节点运行管理移动局域网,通讯的恢复性工作;节点、车载综合管理单元间的网络通讯,承担与节点运行管理单元共享信息数据,以及较大数据包传输,其中:
·节点、车载综合管理单元间的网络通讯格式
节点、车载综合管理单元间网络通讯,由通讯特征字,表征从启动到结束通讯过程,通讯特征字格式如下:
表17通讯特征字
1byte | |
A | B |
由A、B字段组成通讯特征字,其中:
A 字段
bit7
0 信息
1 命令或车载综合管理单元告警请求
Bit6~bit0 命令或信息分类代码
B 字段
当A=1(命令),B为命令参数(如果有)
当A=0(信息) B为信息数据、文件;
—节点、车载综合管理单元间的网络通讯命令代码
节点、车载综合管理单元间的网络通讯命令代码(bit7=1COM=bit6~bit0取值),如下表所示:
表18网络通讯命令代码表
—节点、车载综合管理单元间网络通讯信息分类代码
节点、车载综合管理单元间网络通讯信息分类代码(bit7=0inf=bit6~bit0取值)如下表所示:
表19网络通讯信息分类代码表
其中:
—车载综合、运行管理共享数据状态字
车载综合、运行管理共享数据状态字,用两个字节表示,格式如下:
表20共享数据状态字
3.2.1.5.2交通信标
在这种自动化地面道路交通系统中,建立有涉及道路设施、环境、车辆运行状态与管理的交通网络信标系统;除固定人工标识交通信标外,在交通线路特定位置(如:节点区边界、站区边界),由数字交通平台(通过节点管理系统)向受控对象推送动态数字信标信息及动态可视化信标信息(如:交通指挥指示灯)。该交通系统中,采用了一种综合型定位信息系统,用于感知、辨识车辆及周边车辆实时位置与行驶轨迹;不同行驶状态与环境条件,选择合适对象信息数据或数据权重。
1)线路基点信标
连接基本线路段起始端与末端的理想轨迹线,称作为该线路段的标称轨迹线(简称线路基线,下同);以基本线路段起始端为起点,依次间隔10米(线路长度)选点,作为线路基线的标定点(线路基点信标,下同);标定线路基点坐标及线路基线特征参数(如:线路段编号、线路基点序号、线路曲率半径、转弯方向、标定车速等),线路基点坐标位置误差不超过±0.03m,基点坐标及线路基线特征参数作为线路基线数字化数据记录,由线路基点信标所确定的数字化道路称之为信标定位线路(下同);可以采用车载卫星定位装置、磁性信标感测装置、车载线路基点可视图形信标辨识装置方式,感测或辨识信标定位线路;一个基本线路段的信标定位线路,由线路基点坐标及线路基线特征参数记录,有序排列组合而成,其中:连续的具有相同记录特征为同类记录,一组同类记录,具有一个记录特征字;记录特征字后面,为0、1、2……号坐标记录一个带记录特征字的信标定位记录格式如下:
表21带记录特征字信标定位记录格式
1bit | 4bit | 3bit | 1Byte | 1Byte | 1Byte | 2或4Byte | 2或4Byte |
A | B | C | D | E | F | G | H |
由A、B、C、D、E、F数据段组合成为记录特征字,其中:
A 经纬度坐标数据格式
0 2字节定点角分小数值数据格式
1 4字节浮点数角度值数据格式
B 标定点间隔
0 线路基点坐标(准直线路)
1~15 非线路基点间坐标(非准直线路),标定点间隔=0.625*B m
C 车道号
D 线路标定车速(0~255Km/h)
E 线路转弯半径,其中:
bit7
0 左转弯
1 右转弯
bit0~bit6
0 表示准直线路
2~127m转弯半径
F 0~255后续同类记录数
G 坐标经度值
H 坐标纬度值
·线路基点磁性信标
在线路基点位置,轴线沿垂直路面方向埋设磁棒,作为线路基点的磁性信标;其中:线路基线两端(附属节点在该线路段标定位置)磁棒N极朝上(代表逻辑1),作为线路基线起始标识,其余线路基点磁棒N极朝下(代表逻辑0);车载线路基点磁性信标感测装置,检测磁性信标位置(感测装置与磁性信标位置之间,路面相对位置偏差)、逻辑值、并计数;
·线路基点可视图形信标
在线路基点位置路面,涂覆白色可视图形信标,其中:线路基线两端涂覆“▲”可视图形(代表逻辑1),作为线路基线起始标识,其余线路基点涂覆“●”可视图形(代表逻辑0);车载线路基点可视图形信标辨识装置,检测可视图形信标位置(路面相对位置偏差)、逻辑值、并计数;
3)综合型定位信息系统
综合型定位信息系统,包括:卫星定位系统(含辅助精确定位信标装置),路面视景辨识装置,线路基点信标与车载辨识感测装置,交通网络数字化信息系统等,用于确定车辆实时位置与行驶轨迹。
4)车辆间隔计程播报
车辆间隔计程播报装置是一种射频、交互式前后车辆间隔距离辨识装置,包括发射单元、接收单元两部分;其中:发射单元安装在车辆尾部,面向后方,限制其射频信号有效作用范围(限制发射功率、辐射角),采用空闲侦听方式及格式化时间间隔,在准直线路车辆无滑行的情况下,当车辆间隔计程增量值为10m时,播报车辆间隔计程信息数据;接收单元安装在车辆前部,接收前方车辆间隔计程信息数据;车辆自身与前方车辆间隔计程器的线路计程值之差,即为前后车辆间隔距离;车辆间隔计程播报的信息数据格式如下:
·帧格式
表22间隔计程播报数据格式
1byte | 4bit | 4bit | 2byte | 2byte | 1byte |
F | A | B | C | FCS | F |
其中:
F 帧开始/结束标志字符0111110b
FCS 帧校验
A 车辆类别
B 车道号,其中:0000b~0111b为正向行驶车道,1000b~1111b为反向行驶车道;
C 间隔计程数值
为规避F字段在信息数据字段出现,运用“0”插入/去除(发送/接收端)技术;
·车辆间隔计程器
车辆间隔计程器,为一种特定条件下计数清零、高分辨率车载计程器;线路基点信标序号计数器(线路段起始点,该计数器清零)计数值A,求A对10余数,当余数等于零,即A%10=0时,车辆间隔计程器清零,继续开始计程计数;
5)车辆坐标位置网络播报
在这种自动化地面道路交通系统中,采用一种称之为车辆坐标位置网络播报方式,向节点及其它车辆,播报车辆实时坐标位置或其它信息数据,播报过程如下:
·播报过程一般特征
节点运行管理计算机可以启动一个播报过程,播报可以采用单报,单播、组播三种型式,一个播报过程被访问对象只报告一次,节点运行管理计算机可以发送新的命令中断当前未结束播报过程;单报型式为:被访问对象仅向节点运行管理计算机,报告车辆当前坐标位置或信息数据;单播型式为:仅有一个被访问对象,向节点运行管理计算机及组成员播报车辆当前坐标位置或信息数据;组播型式为:被访问对象是一个有序组(组成员地址连续);网络播报定位坐标数据,采用格式化浮点数角度值、定点角分小数值传输方法,其中:
—浮点数角度值
用浮点数(4字节)表示经纬度坐标角度值;
—定点角分小数值
将经纬度坐标角归一化处理,以角分为单位,用整型数(2字节)表示经纬度坐标角分值小数部分(分辨率0.00015角分);
·坐标位置组播播报过程
节点运行管理计算机,组成被访问对象组,广播形式发出组播命令,并启动一个坐标位置组播播报过程;被访问对象接收到组播播报过程启动命令,或者从收到被访问对象播报的信息中,判断是否轮到自身播报;被访问对象从首个成员,依次顺序向节点运行管理计算机(主机)及其它被访成员,播报车辆当前坐标位置,完成一个组播播报过程;主机记录被访问成员坐标位置,成员仅记录周边成员的坐标位置;完成一个组播播报过程后,该被访问对象组自动注销;
·简式车辆坐标位置网络播报
简式车辆坐标位置网络播报,包括车载与手持(手机)两种类型,其中:手持型,由节点综合管理功能单元,以及移动通讯网络接口,与手机进行坐标位置信息数据传输。
5)周边车辆辨识
在这种自动化地面道路交通系统中,采用车辆间隔计程播报,车辆坐标位置网络播报,以及视景辨识组合型周边车辆辨识方式;不同行驶状态与环境条件,选择合适辨识方式,控制决策过程信息数据权重。
3.2.1.5.3交通网络综合、运行、通讯管理功能装备
按照自动化地面道路交通系统需求,以及站、节点及附属节点功能特点、规模大小,分别建立有相应的综合、运行、通讯管理功能装备,包括:交通网络设备、管理功能计算机、网络通讯设备等,以及相应的软件、信息数据库系统;其中的管理功能计算机、网络通讯设备的结构型式,有分立型、组合型、集成型三种基本型式;在功能特性方面,有适合无人、半自动、人工驾驶车辆三种基本型式;针对特殊的应用对象,有简易功能型式。
3.2.1.5.4交通网络基础设施与装备
在这种自动化地面道路交通系统中,交通网络基础设施,包括所有的在数字交通平台注册登记的道路、涵洞、隧道、桥梁、加油与充电装置、网络通讯设备精确卫星定位地面辅助装置、维护工程装备等。
3.2.1.5.5交通网络设施与装备标识
交通网络设施与装备有文字、代码两种标识类型,代码标识用5个字节如下表所示:
表23设施与装备标识
Bit39—bit33 | Bit32—bit30 | Bit29—bit27 | bit26—bit24 | bit23—bit0 |
A | B | C | D | E |
其中:
—A 数字交通平台编号
—B 代码类别
4 设施与装备
—E 编号
其中:C类别D列项如下表所示
表24交通网络设施与装备列项
3.2.1.6数字化交通网络
按照交通网络结构形式,由数字化基本线路段(包含相关联的站、节点信息数据),链接组合形成数字化交通网络。
3.2.2车辆
在这种自动化地面道路交通系统中,车辆包括:无人驾驶车辆、半自动驾驶车辆、人工驾驶机动车辆、非机动车辆,按照自动化地面道路交通系统需求,以及车辆功能特点,车辆设置有相应具有特定功能的设备或装置;数字交通平台对车辆实行任务管理模式,任务过程为申请、核准、开始、移交、完成、注销;数字交通平台对车辆,有综合、运行两种类型管理;交通线路设置有非任务车辆检出装置,检出非任务车辆,向节点综合管理单元发出报警、并记录;运行任务期间,由节点综合、运行管理单元,采用网络通讯方式,通过车载综合、运行管理单元,实现对车辆的管理,车辆管理的基本要求包括:
1)车辆综合管理基本要求
数字交通平台对车辆综合管理分为标准、简式两种类型,分别对应于配备标准、简式车载综合、运行管理设备的车辆;标准类型综合管理基本要求包括:
·数字交通平台车辆注册登记
车辆注册登记基本信息包括,车辆型号、生产厂家、出厂日期、车牌号、车辆识别码、车主、购买或转让记录等基本信息数据;注册登记通过的车辆,为数字交通平台管理车辆;
·车辆运营管理与服务
在这种自动化地面道路交通系统中,服务方及服务对象,需要在数字交通平台注册登记与核准;服务包括,诸如:交通保障与维护、车辆保障与维护、救援、救护、客货承运、商业小区、交通工程、金融、保险、租赁、交易、转让、税费收等,数字交通平台提供金融结算服务;数字交通平台管理车辆运营状态,诸如:车辆的行驶里程、故障、维修、监控与自检、定期检查记录、金融保险税费纪录等;
·安全保障与检查
数字交通平台管理车辆安全保障系统,定期或视情(依据车载监控报告)提出车辆检查任务;
2)车辆运行管理基本要求
运行车辆实行任务管理,对运行任务提出方进行身份识别,保存有运行任务的登记、变更、结束记录;运行任务期间,数字交通平台按照站令牌、节点令牌管理模式和要求,对车辆实行运行任务管理;任务提出方(包括车辆驾驶员、乘员、货主)、车辆、货物、始发站、终点站等运行任务要素,为任务管理对象,乘员(包括驾驶员)为任务乘员(如非特指,仍称乘员,下同),被赋予承担运输任务的车辆,为任务车辆(如非特指,仍称车辆,下同);车辆运行管理基本要求包括:
—交通线路仅允许任务车辆通行,车辆驾驶员或乘员,必须是车辆关联的任务驾驶员或任务乘员;
—任务车辆行驶,接受节点运行管理单元管理;任务车辆操控权限受节点运行管理单元控制,车辆运行状态受节点运行管理单元监控或监视,
—车辆运行状态保持与变更
由节点运行管理单元,分门别类地设定车辆的运行状态,如:车道、车速、间距等;一般情况下,车辆操控系统或人工驾驶的操控权限,限于车辆运行状态保持的小范围的调整性操作;任务车辆运行状态变更操作,如:自动/人工模式变更、变道、停车、超车、加入队列、退出队列等,需要提出相应的变更请求、且被允许后,方可实施;
3.2.2.1无人驾驶车辆
这种自动化地面道路交通系统,无人驾驶车辆配备有无人驾驶车辆型综合、运行管理单元装置,数字交通平台对无人驾驶车辆进行综合、运行管理;无人驾驶车辆,除需要满足一般功能特性要求外,还需要满足一些特定要求,配备有相应功能单元装置,其中:
3.2.2.1.1一般功能特性要求
·无人驾驶车辆,应具有自动驾驶模式的基本功能,如:应用全球卫星定位系统信息数据,道路与环境视景图像辨识,车辆的导航与自动驾驶功能;车辆的自动泊车功能等;应符合自动驾驶模式的车辆通用技术要求;
·无人驾驶车辆动力系统应为电动或混合动力型,应符合电动或混合动力的车辆通用技术要求;
3.2.2.1.2特定功能特性要求
无人驾驶车辆,应符合交通系统综合管理、运行管理与控制方面的要求,其中:
3.2.2.1.2.1无人驾驶车辆综合管理
1)共享型无人驾驶车辆运营管理
·共享型无人驾驶车辆停放
共享型无人驾驶车辆非任务期间,数字交通平台向站及车辆下达托管站任务单,亦称托管站令牌,托管站令牌包括:托管任务单序号、站标识码、车辆标识码;车辆停留在托管站区内泊车位,站承担车辆的托管与监护责任;
·共享型无人驾驶车辆安全保障与检查
数字交通平台管理车辆安全保障系统,定期或视情(依据车载监控报告)提出车辆检查任务,检查过程是:首先进行车辆启动自检,根据需要,依次进行重点自检(如:刹车特性、转向特性、轨迹跟踪特性、视景识别特性等)、全面自检、人工检查;数字交通平台根据需要,提出车辆安全检查、卫生保障任务,其中包括:车载安全自动检查,定点安全自动检查,定点人工安全检查与卫生保障;共享型无人驾驶车辆,任务前、后,应做车况检查并记录;非任务期,开启防护性感知装置,应能够感知接近的移动物,并图像记录;任务车辆启动前,应通过车载安全保障系统的乘员身份、货物安全性辨识与检查;
·无人驾驶车辆租赁合约规则管理
数字交通平台管理共享型无人驾驶车辆,租赁合约或规则管理与执行;组合型无人驾驶车辆,组合型车体、箱体,可以通过诸如:短期、长期、空闲、交互等多种合约租赁方式,使其具有共享型属性;数字交通平台管理组合型车体、箱体,租赁合约或规则管理与执行;
·无人驾驶车辆的交通法规管理与检查
数字交通平台,按照交通法规要求,对无人驾驶车辆及其关联方,进行管理与合规性检查。
3.2.2.1.2.2无人驾驶车辆运行管理
在这种自动化地面道路交通系统中,无人驾驶车辆的操控系统接受、执行来自数字交通平台(通过车辆的当前节点运行管理单元,下同)的调控指令,数字交通平台实时监控车辆操控系统工作及车辆运行状态。无人驾驶车辆行驶过程中,在数字交通平台的监控下,通过车载感知辨识装置获得道路环境信息数据,车载操控系统实施无人驾驶。无人驾驶车辆的操控系统,具有定位控制、视景辨识两种主要工作模式;在不同运行状态与环境条件下,由平台选择合适的工作模式,实时调整平台与车辆操控系统之间的操纵决策权限,以及车辆操纵决策过程中相关信息数据的权重。
·定位控制模式
定位控制模式是指:数字交通平台监控下的车辆,在数字化交通线路行驶过程中,以跟踪数字线路轨迹为主要目标的一种控制工作模式;在这种情况下,平台掌握主要操纵决策权限(如:车辆的启停、车速、变道控制及应急处理等),车辆操控系统具有较少或受限的操纵决策权限;这种工作模式适用于路况好、车速高、车流量大、列队与分组运行,需要对车辆运行实行群控(如:群速控制、应急群处理等)场合。
·视景辨识模式
视景辨识模式是指:数字交通平台监控下的车辆,在数字化交通线路行驶,车辆操纵决策过程中,视景辨识信息数据占有较高权重,车辆操控系统具有较高的自主操纵决策权限。这种工作模式适用于路况复杂、车流量小、行驶速度慢,车辆操控系统需要较高自主操纵决策权限场合(如:服务小区、居住小区等)。
3.2.2.1.2.3车载功能单元
在这种自动化地面道路交通系统中,无人驾驶车辆应包括:车载综合管理、运行管理、通讯、车载感知与辨识、操控等功能单元。
1)车载综合管理单元
车辆综合管理单元包括,诸如:车载综合管理计算机及配套软件、车辆综合管理信息数据、与其关联功能单元(如:当前站及当前节点的综合管理单元、车载运行管理单元、车载监控与安全保障系统、人机界面)的数据通道等;
2)车载运行管理单元
车辆运行管理单元包括,诸如:车载运行管理计算机及配套软件、车辆运行管理信息数据、关联功能单元(如:当前节点运行管理单元、副车载运行管理单元、驶离节点综合管理单元、车载综合管理单元、车辆操控系统、车载感知与辨识装置、车辆状态检测与监控)的数据通道等;车载运行管理单元及其网络通讯,为主、副型双备份冗余工作系统;正常运行期间,主工作系统与当前节点运行管理单元接通,接受当前节点的管理,副工作系统(通过车载综合管理单元与驶离节点综合管理单元代收、代发通讯方式)接受驶离节点的辅助管理;节点令牌移交后的过渡期间,副工作系统加入驶入节点运行管理单元局域移动网络,接受驶入节点的过渡期管理,主工作系统与驶离节点运行管理单元保持接通,接受驶离节点的过渡期管理;当车辆驶过两个节点临界点时刻,过渡期结束,进行主、副工作系统角色及数据传输通路切换;
3)车载网络通讯单元
车载网络通讯单元包括:通用互联网移动终端通讯功能单元、节点运行管理局域移动网通讯单元;
4)车载感知辨识单元
在这种自动化地面道路交通系统中,车载感知辨识单元包括,诸如:车辆辨识、卫星定位、视景辨识、信标感测、方向感测、惯性测量单元、障碍探测、位置播报、车辆状态检测与监控、身份识别等装置,获得车辆状态、行驶轨迹、路况等信息数据,其中:
a)车辆辨识
在这种自动化地面道路交通系统中,车辆辨识包括:平台车辆识别码、车辆动态码、字符三种类型,其中:
—数字交通平台车辆识别码
数字交通平台车辆识别码用5个字节代码表示,如下表:
表25车辆识别码
bit39—bit33 | bit32—bit30 | bit29 | bit28—bit27 | bit26—bit25 | bit24—bit0 |
A | B | C | D | E | F |
其中:
A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
B 管理对象类别
3 车辆
C 车辆类别
0 客
1 货(包含工程及无人其它车辆)
D 车辆型式
0 无人驾驶
1 半自动驾驶
2 人工驾驶
3 其它
E 承载容量
0 大型
1 中型
2 小型
3 微型
F 车辆编号;
—车辆节点动态编号
车辆节点动态编号与节点运行管理移动局域网组网设备编号相同;
b)车辆参考基准及卫星定位
车辆定位参考基准点为车辆平面几何中心,车辆视景辨识与方向感知参考基准线为车辆前后几何中心线;车载卫星定位装置,检测车辆行驶轨迹对数字化线路模型轨迹偏差;
c)视景辨识
车载视景辨识功能单元,参照视景辨识数字化线路模型、以及道路移动物体图像模型,给出视景辨识状态,车辆的实时操控参量;视景辨识包括单镜头与双镜头两种类型,其中:单镜头图像视景辨识装置沿前后几何中心线设置,双镜头沿前后几何中心线水平对称设置;
d)线路基点信标感测
车载线路基点信标感测功能单元,参照线路基点信标所确定的数字化线路模型,给出线路基点信标感测状态,车辆的实时操控参量;
e)惯性测量单元
车载惯性测量单元,用于车辆行驶平稳性检测与控制;
f)障碍探测单元
车载障碍探测单元,感测车辆前后障碍物,给出障碍探测状态,车辆的实时操控参量;通常用于视景辨识模式、复杂路况下,慢速行驶驾驶过程控制;
g)方向感测装置
车载方向感测装置,用于车辆方向感测与控制;
h)位置播报单元
在这种自动化地面道路交通系统中,位置播报单元播发车辆当前位置信息,获得周边车辆当前位置信息,用于车辆行驶驾驶过程控制,以及车流群控制;也是车辆在道路行驶合法性标志,有专用播报装置、网络、简式三种型式,其中:
·专用播报装置型位置播报单元
专用播报装置型位置播报单元,用于获得车辆前、后间隔信息;
·车辆坐标位置网络播报单元
车辆坐标位置网络播报单元,通过网络通讯方式,播报车辆、并获得周边车辆的坐标位置信息;
·简式坐标位置网络播报单元
简式坐标位置网络播报单元,包括车载、手持两种类型,通过网络通讯方式,播报车辆、并获得周边车辆的坐标位置信息;
i)车辆状态检测与监控单元
车辆状态检测与监控单元,检测车辆结构系统、动力系统、管理系统、操控系统、安全保障系统、通讯系统、感知系统、车辆行驶等状态,做出相应的判断与决策;对危险状态给出预警,对故障或事故给出诊断报告;
3.2.2.1.3无人驾驶组合车辆
在这种自动化地面道路交通系统中,组合型无人驾驶车辆,是一类具有标准型扣接结构、电源接口及易更换动力电池的车辆箱体与车体,具有良好通用互换性,车体与车厢易于组合与分离的无人驾驶车辆;车体与箱体无固有关联关系,车体与箱体组合后,才成为完整功能的无人驾驶车辆;组合型无人驾驶车辆,通常非任务期间,车辆箱体、车体,分别以仓储形式存放、管理;
·车辆箱体与车体间扣接结构
车辆箱体与车体间扣接结构,包括车体平面(车体纵、横轴构成平面)定位结构及竖向锁定机构两部分;其中:车体平面分别沿车体纵、横轴方向,均匀对称分布定位结构,确定车辆箱体在车体平面的定位;竖向定位,采用气动或电动型锁定机构,受车辆操控系统控制,进行锁定或开锁控制操作;组合型无人驾驶车辆,采用4个竖向锁定机构,均匀对称分布;
·车辆箱体与车体间电源接口
车辆箱体与车体间电源接口,为碟簧或片簧式电接触件结构;其中:接触件的平面接触片,安装在车辆箱体底面,与安装在车体平面,对应部位的碟簧或片簧片接触;车体与箱体组合后,碟簧式电接触件处于闭合状态;车体与箱体脱离后,碟簧式电接触件处于脱离状态;通过车辆箱体与车体间电源接口,向车辆箱体提供车辆动力电源,车辆箱体上的电器,可二次电源变换后供电;车辆箱体与车体间信号通路,采用电源线路载波或光、电通讯方式;
·易更换动力电池
在这种自动化地面道路交通系统中,无人驾驶车辆动力电源电池安装的基本型式为:车辆上有安装电池的电池箱,电池体被安装在电池托架上,电池箱与电池托架间,具有标准化机械安装结构;机械安装结构的基本型式为:电池托架底面与电池箱安装部位间,具有双排“V”形滑入导轨结构,其中:电池箱配合部位为凸起,电池托架配合部位为凹槽;在滑入方向,电池托架前后两端下部,电池箱与电池托架间,有斜面楔形配合结构;电池箱盖闭合后,斜面楔形配合结构,应锁定电池托架;电池箱与电池间,电力接口采用碟簧式电接触件结构,其中:接触件的碟簧片,安装在滑入方向电池前端,与安装在电池箱相应部位的平面接触片接触;
3.2.2.1.4车辆列队运行
在这种自动化地面道路交通系统中,车辆列队运行是指:在路况较好、车流较稳定情况下,一组车辆按照确定、协调的速度、间距与行驶轨迹要求的运行状态;这组车辆称作车辆队列,这种运行状态称作车辆列队运行状态;车辆列队运行状态下,队列成员车辆操控系统,仅具有行驶轨迹跟踪、间隔距离保持操作权限;节点运行管理单元,通常采用群控方式,对车辆队列进行建立、重构或解构,对车辆列队运行状态,进行实时调控;
3.2.2.2半自动驾驶车辆
在这种自动化地面道路交通系统中,半自动驾驶车辆,除需要满足一般功能特性要求外,还需要满足一些特定要求,其中:
3.2.2.2.1一般功能特性要求
半自动驾驶车辆,应符合具有自动/人工模式选择的车辆通用技术要求;无人驾驶车辆基本配置与功能要求,适用于半自动驾驶车辆;
3.2.2.2.2特定功能特性要求
在这种自动化地面道路交通系统中,半自动驾驶车辆,配备有半自动驾驶车辆综合、运行管理单元装置;其功能,应符合交通系统综合管理与运行管理方面的要求,其中:
1)半自动驾驶车辆自动/人工模式管理
半自动驾驶车辆启动后,操控系统默认为人工驾驶模式,自动/人工驾驶模式切换,需报请节点管理单元允许(发出自动/人工模式切换请求);在人工驾驶模式状态下,行驶状态的大程度改变,如:停车、倒车、超车、变道等,需报请节点管理单元允许;
·自动驾驶模式综合、运行管理功能要求
半自动驾驶车辆的自动驾驶模式,综合、运行管理功能要求,与无人驾驶车辆基本相同;在自动驾驶模式下,驾驶员只是车辆的乘员,车辆驾驶操作不被允许;
·人工驾驶模式综合、运行管理
半自动驾驶车辆的人工驾驶模式,综合、运行管理,包括:导航、数字交通平台监控(通过节点管理单元实现,简称平台监控,下同)、数字交通平台警示、车载检测与监控;在人工驾驶状态下,驾驶员可以选择平台监控模式或平台警示模式,其中:
—导航功能
半自动驾驶车辆的人工驾驶模式,综合、运行管理单元的人、机界面,应该有车辆行驶路径、轨迹、运行状态(如:速度、间隔、监控),与数字交通平台设定的路径、轨迹、运行状态符合性显示,交通指挥、信标信息提示,以及出错或超限语音提示;
—平台监控模式
半自动驾驶车辆人工驾驶模式,平台监控模式工作状态下,平台仍然保留极端情况的应急处理权限(如:碰撞、爆胎、极限间距、事故处理等);
—平台警示模式
半自动驾驶车辆人工驾驶模式,平台警示模式工作状态下,平台对车辆无任何驾驶操控权限,对于车辆状态及驾驶出错,仅给出图像、声音警示;
—车载检测与监控
半自动驾驶车辆人工驾驶模式,车辆启动前,应该通过驾驶员身份识别、车载呼气酒精浓度或反应能力(车载人机界面视窗显示的测试程序)测试;行驶过程中,定时对驾驶员疲劳状态进行图像辨识;状态检测超限,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;车载检测与监控系统,应对车辆状态异常及驾驶操作错误,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;
3.2.2.3人工驾驶车辆
在这种自动化地面道路交通系统中,人工驾驶车辆,除需要满足一般功能特性要求外,还需要满足一些特定要求,其中:
3.2.2.3.1一般功能特性要求
人工驾驶车辆,应符合人工驾驶车辆通用技术要求;
3.2.2.3.2特定功能特性要求
人工驾驶车辆,配备人工驾驶车辆综合、运行管理单元或装置,包括标准、简易两种类型;标准型适用于标配型人工驾驶车辆,简易型可应用于非标配型人工驾驶车辆;其功能,应符合交通系统综合管理与运行管理方面的要求:
1)人工驾驶车辆标准型管理
人工驾驶车辆,行驶状态的大程度改变,如:停车、倒车、超车、变道等,需报请节点管理单元允许;人工驾驶车辆,综合、运行管理功能要求,包括:导航功能、平台警示、车载检测与监控;其中:
·导航功能
人工驾驶车辆,综合、运行管理单元的人、机界面,应该有车辆行驶路径、轨迹、运行状态(如:速度、间隔、监控),与数字交通平台设定的路径、轨迹、运行状态符合性显示,交通指挥、信标信息提示,以及出错、超限或违规语音提示;
·平台警示
人工驾驶车辆的平台警示,对车辆状态及驾驶出错,给出图像、声音警示;
·车载检测与监控
人工驾驶车辆启动前,应该通过驾驶员身份识别、车载呼气酒精浓度或反应能力测试;行驶过程中,定时对驾驶员疲劳状态进行图像辨识;状态检测超限,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;车载检测与监控系统,应对车辆状态异常及驾驶操作错误,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;
2)车载简易型管理
在这种自动化地面道路交通系统中,人工驾驶车辆简易型车载综合、运行管理装置,可应用于非标配型人工驾驶车辆;安装简易型车载综合、运行管理装置车辆,限定行驶在低速车道(特勤车辆除外)或低等级道路,并限定较低车速;
·导航功能
车载简易型人工驾驶车辆,综合、运行管理单元的人、机界面,应该有车辆行驶路径、轨迹、运行状态(如:速度、间隔、监控),与数字交通平台设定的路径、轨迹、运行状态符合性显示,交通指挥、信标信息提示,以及出错、超限或违规语音提示;
·平台警示
人工驾驶车辆的平台警示,对车辆状态及驾驶出错,给出图像、声音警示;
·车载检测与监控
人工驾驶车辆启动前,应该通过驾驶员身份识别、车载呼气酒精浓度测试;行驶过程中,定时对驾驶员疲劳状态进行图像辨识;状态检测超限,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;车载检测与监控系统,应对车辆状态异常及驾驶操作错误,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;
3)手持简易型管理装置
在这种自动化地面道路交通系统中,手持简易型(通常为安装有平台AAP手机)管理装置,可应用于非机动车辆,以及不适于安装车载简易型的机动车辆;手持简易型管理装置亦适用于特批徒步进入道路人员,诸如:交警、环卫、工程维护等,除特批外,其行驶区域及车速受到限制;手持简易型管理装置启用前,必须通过数字交通平台任务登记;
·导航功能
手持简易型导航功能人机界面,包括行车路径、车道、车速限制显示或提示,出错警示;
·平台警示
人工驾驶车辆的平台警示,交通指挥、信标信息提示,对违规行驶,给出图像、声音警示,平台记录违规信息;
3.2.3环境
在这种自动化地面道路交通系统中,道路人为环境,依赖数字交通平台管理和维护;道路自然环境,由分布在交通线路中的自然环境(气象、地理)感测装置或其它数据系统,获得影响交通运行的自然环境要素状态参数,自动或人工输入数字交通平台管理系统,数字交通平台管理做适应性合理调整;
3.2.4涉路行为主体
在这个自动化地面道路交通系统中,涉路行为主体是指,对交通系统产生作用或影响者,它包括:交通系统管理机构与服务机构(包括机构法人、管理人员),平台行为关联者、车辆驾驶人员、无人驾驶车辆行为关联者、乘员、行人及其它涉路权益者;涉路行为主体须在数字交通平台注册、登记,由数字交通平台管理;
1)涉路行为主体辨识
涉路行为主体的辨识分为名称、代码两种,其中代码辨识表示如下:
表27涉路行为主体识别码
bit39—bit33 | bit32—bit30 | bit29 | bit28—bit27 | bit26 | bit25—bit0 |
A | B | C | D | E | F |
其中:
A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
B 管理对象类别
5 涉路行为主体
C
0 机构
1 个人
D E
当C=0 机构,E=0 大规模,E=1 小规模
0 社会管理、交通管理
1 企事业、金融、服务社会机构
2 农牧渔业社会机构
3 其它社会机构
当C=1个人,E=0男,E=1女
0 乘员代表或货主
1 车主或驾驶员
2 乘员
3 其它
F 编号
3.2.5服务
在这个自动化地面道路交通系统中,具有服务资质,通过数字交通平台考核测评,通过平台注册登记,可以提供交通系统服务的社会机构或个人,可以通过平台,向服务对象提供服务;按照平台服务管理规则,以及服务任务令牌方式,处理相关事务;服务方具有名称及代码两种标识方式,代码表示如下:
表28服务方识别码
bit39—bit33 | bit32—bit30 | bit29 | bit28—bit26 | bit25—bit24 | bit23—bit0 |
A | B | C | D | E | F |
其中:
A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
B 管理对象类别
6 服务
C
0 机构
1 个人(包括法人、法人代表、服务人员)
D
0 交通保障与维护
1 车辆装备保障与维护
2 交通工程建设
3 救援、救护
4 商业小区
5 车辆客货运输、共享、租赁、交易
6 金融、保险、税费
7 综合服务
E=0、1、2、3分别表示服务规模特大、大、中、小
F 编号
3.2.6交通管理与法规
在这个自动化地面道路交通系统中,具有相适应的管理规则及交通法规,这是保障该交通系统正常运行的必要条件;交通管理与法规用于界定行为主体的权利、责任、义务及行为准则,规范交通系统自动化管控的基本原则;交通法规及典型案例被数字化成为交通法规数据模型并标识。
1)涉路行为主体权利和义务
涉路行为主体,依规享有应有的权利,并承担相应的责任和义务,这些规则包括:路权分配与交通规则、服务规则、任务管理规则、设备管理规则、安全保障规则、违规处罚原则、平台管理与交通法规、管理规则修订;
2)路权分配与交通规则
在这个自动化地面道路交通系统中,数字交通平台具有道路的时空资源分配权;行驶中的被管理对象(包括车辆、驾驶员、行人),依规获得应有路权;路权表现形式为,按照确定规则,在给定范围内,路面动态占有权;这些规则是:
·平台路权管理规则
平台对被管理对象路权的分配过程,也是平台对被管理对象,行为状态的管控过程;平台必须适时向被管理对象,给出确定行为状态约束要求,并检查效果;
·车辆行驶规则
车辆行驶,必须符合平台对其行驶状态(如:速度、间距、车道、启停等)约束要求;车辆正常行驶状态的驾驶操作,限于状态保持性驾驶操作;车辆的行驶状态主动性改变的驾驶操作,须经管理允许;
·行人规则
—行人必须在人行道行走,不得进入车行道区域;违规进入车行道区域的行人,将被车载图像辨识装置捕获,并自动上传到平台管理单元(节点综合管理单元);
—行人只能在允许通行的时间段内,经由斑马线区域横穿道路;平台通过斑马线区域交通网络设备,管理行人穿越道路;
—道路车行区域行走的工作人员,以及人车混行道路的行人,必须通过平台的注册登记,通过简易型手持管理装置(通常为手机),接受平台管理;
3)服务规则
在这个自动化地面道路交通系统中,服务是涉路行为主体间,通过物料转移、作业行为,使其相应权益变化的过程,包括服务申请、执行、结束三个阶段;服务应符合关联方的服务规则或服务合约的要求;通常,服务合约是提供服务方、管理服务方、被服务方三方合约,服务规则的基本要求是:
·提供服务方
提供服务方须符合服务规则或服务合约要求,接受平台服务管理,符合服务标准,保证服务质量;
·管理服务方
平台管理应符合服务规则或服务合约要求,保障服务关联方权益,以及社会公共利益;
·被服务方
被服务方须遵照服务规则或服务合约及管理要求,接受平台服务管理,对服务设备或设施具有监护责任和义务,对服务违约具有投诉权利;
4)法规与管理任务规则
在这个自动化地面道路交通系统中,平台中的事务处理,应符合平台任务管理规则要求,处理过程分为任务申请、处理、结束三个阶段;任务申请通过后,平台向任务关联方下达任务单(任务令牌),根据需要可以设定任务令牌附件数据,任务单包括:任务单号、任务源标识码、任务目标标识码及其它任务参数项;法规与管理任务标识,表示如下:
表29法规与管理任务标识
其中:
A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
B 管理对象类别
7 管理与法规
C
0 交通法规数据模型标识
1 管理
当C=0 法规
D
0 交通故意伤害
1 交通肇事逃逸
2 交通肇事
3 醉酒或类同驾驶行为
4 交通规则
5 服务规则
6 管理规则
7 其它规则
E 0~3按照危害程度分为4个等级分别为:特大、大、普通、轻微
F 编号,编号以4为模,余数0、1、2、3,其中:
编号余数
0 法规项原文
1 对应项典型案例原文
2 法规项数字化模型
3 对应项典型案例数字化模型
当C=1管理
D 0~7,E 0~3分别表示:
0 注册登记
E=0车辆、1交通网络与装备、2涉路行为主体、3任务登记及其它
登记
1 车辆管理
E=0无人驾驶,1半自动驾驶,2有人驾驶,3其它
2 交通网络管理
E=0站,1节点,2线路,3设施与装备
3 涉路行为主体管理
E=0社会机构,1车主、驾驶员,2乘客、货主,3其它
4 交通法规管理与事故处理
E=0法规,1交通管理,2交通安全保障,3事故诊断与处理
5 运营管理
E=0运营管理,1服务管理,2平台建设,3其它
6 平台技术管理
E=0管理与通讯系统,1平台技术管理,2安全保障与可靠性管理,
3 发展与规划
7 其它管理
F 登记流水号或任务单编号
注:任务结束后,任务单另存,并从当前记录中删除该任务单;
5)车辆、设施、装备管理规则
在这个自动化地面道路交通系统中,凡是在平台注册登记车辆、设施、装备均为平台统管设备,统管设备分为重点、一般管理两类;重点统管设备的更换、修理、维护、版本更新、升级,必须通过平台报批后,方可实施;必须是通过平台注册登记、合规的机构、操作人员负责实施,操作过程记载、可核查;
6)安全保障规则
对交通安全起重要影响的因素包括:交通管理与法规、交通装备(包括车辆、设施、设备)、涉路行为主体、道路环境;它们对交通安全影响作用,平台安全保障系统,实时的进行系统辨识、判断、安全决策管理;平台安全保障系统,主要包括平台交通安全保障法规及数据管理、节点及站安全保障系统、车载安全保障系统三部分;交通安全保障遵循如下规则;
·安全保障责任
平台负责交通安全保障法规及数据管理;站安全保障系统,负责站任务辖区内,节点层面交通安全保障管理;节点安全保障系统,负责节点任务辖区内,交通安全保障管理;车载安全保障系统,接受节点安全保障系统的管理,负责车辆安全状态辨识与感知,紧急或异常状态报警,执行节点安全保障系统决策命令;交通安全保障关联方,承担相应的安全保障责任;
·紧急或异常状态、违规预警机制
在紧急或异常交通状态下,节点安全保障系统针对具体情况,采取相应处理措施;针对违规现象,向违规责任方发出警告,记录并关注效果;
·交通事故应急处理
节点管理系统(包含综合、运行、网络通讯管理等,下同),根据具体情况,以及相应的处理预案,进行应急处理,防止事故扩大化;
·数字交通平台安全保障
数字交通平台(包括平台统管设备)的安全可靠,是交通安全基本条件;数字交通平台安全保障,包含自我安全保障机制与社会、法律安全保障两部分;平台采用必要的安全性、可靠性措施,并受法律保护;
·交通安全保险
设置基本交通安全保险及其它可选择交通安全保险,用于交通意外伤害赔偿;
7)事故与违规处理
在这个自动化地面道路交通系统中,在平台安全保障系统的基础上,设置有事故、违规自诊断与处理系统;这是一种人机交互式自诊断与处理系统,主要包括诊断、处理两个过程;诊断过程,对节点与车载安全保障系统,事故或违规事件前后,安全保障、监控状态记录,做出分析判断,通过诊断过程人(事故鉴定或交通管理人员及当事人)机对话后,给出事故或违规事件数字化诊断结果;处理过程,针对事故或违规事件的诊断结果,与平台数据库中,事故或违规事件数字模型比对,并通过处理过程人(包括事故或违规事件处理责任人、当事人及其它关联方)机对话后,实现事故或违规事件处理;诊断、处理过程遵循如下规则:
·启动诊断、处理过程
车载安全保障与监控系统,判定状态异常时,向节点管理系统发出告警,将正常状态信息事件记录模式,变为告警状态记录模式,启动告警状态诊断过程,依据系统需求,可将记录数据及诊断数据,实时传向节点管理系统;平台事故、违规自诊断与处理系统,如果诊断结果为事故或违规事件,诊断过程进入到待确认阶段;事故、违规事件发生后,事件信息保留完整情况下,也可人工启动诊断过程;待确认或诊断为事故或违规事件,未完成处理的车辆或当事人,受平台对应管理约束;
·诊断、处理过程人机对话
事故、违规自诊断与处理系统,在诊断、处理人机对话过程中,针对事故、违规的诊断或处理意见,对话机(平台事故、违规自诊断与处理系统)列出“同意”及若干枚举型异议选项,供对话者选择;对话人做出异议选择后,系统重复上一次诊断或处理过程,如果仍然维持原处理意见,系统应出示维持理由;人机对话有当事人、值班管理人员、事故处理部门三个等级对话模式;经过人机对话后,仍然达不成一致意见,交由上一级处理;
·诊断、处理过程的上一级处理
诊断、处理人机对话过程,受上一级责任人监管;上一级人机对话过程,由该级人机对话责任人主持,事件诊断、处理相关方参与;上一级的诊断、处理过程,启用更多的信息及人力资源,参与事故、违规事件的诊断与处理;
·诊断、处理过程任务管理
人机对话的责任人为诊断、处理过程任务申请方,平台向该任务关联方下达任务单(令牌);任务完成后,通知任务关联方,该项任务结束,撤销平台因该事件造成的对车辆或当事人管理约束,任务单消号;
8)管理规则修订
平台管理规则,在不符合交通法规要求,以及不能满足管理需求的情况下,需要修订;管理规则的修订,在满足效能、安全可靠条件下,适当考虑其前瞻性与相对稳定性;
3.2.7数字交通平台
在这个自动化地面道路交通系统中,数字交通平台是这种交通系统数字化表现形式,是一种集交通系统管理、运营管理、综合服务等功能为一体的数字化平台。交通系统采用网络通讯方式,进行数字交通平台的信息传递或调控作用,实现对管理对象的管理与服务。
3.2.7.1数字交通平台构成
数字化交通平台主要包括平台管理系统、管理对象两部分;其结构型式,见说明书附图,图1数字交通平台原理结构框图;
3.2.7.2数字交通平台管理对象标识
数字交通平台管理对象的代码标识,用5个字节代码表示,如下表
表30数字交通平台管理对象代码标识
Bit39—bit33 | Bit32—bit30 | Bit29 | bit0 |
A | B | C | D |
其中:
—A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
—B 管理对象类别
0 站
1 节点
2 线路
3 车辆
4 设施与装备
5 涉路行为主体
6 服务
7 交通管理与法规
—C 管理对象项目
—D 管理对象编号
3.2.7.3数字交通平台管理
数字交通平台,由全域或区域管理中心管理,分别称作全域数字交通平台、区域数字交通平台;数字交通平台的管理系统,由全域平台管理系统、区域平台管理系统,以及平台管理对象的分系统组成;数字交通平台管理系统,主要包括综合管理系统与运行管理系统两大部分;通过平台管理系统,平台实现对管理对象的管理,采用任务令牌方式,处理平台事务。
上述方法构成的自动化地面道路交通系统,实现了交通系统的人工型,向以数字交通平台为主要特征的智能型转变;这种交通系统,涉路行为主体的涉路行为,规范化、程式化;平台管理系统,采用任务令牌方式处理事务、传递信息;车辆操控权限、车群运行状态,由平台的节点管理系统,动态调整与监控;数字交通平台的规范化、实时性、效能性的管理特性,增强了交通系统的稳定性、安全性、可靠性,提高了系统运行效率;这种交通系统,是无人驾驶车辆得以发展的系统性、基础条件,以无人驾驶车辆为主体,也是自动化地面道路交通系统,发展到高级形态阶段的重要标志;这种系统中的组合型无人驾驶车辆,使得无人驾驶车体可以具有更高的出勤率,箱体便于存储或转运;这种交通系统,利于无人驾驶车辆、组合及共享型无人驾驶车辆的发展与普及,利于保有车辆及运输方式的结构调整与改善,提高资源利用率,利于节约型社会经济发展。
4附图说明
如附图1数字交通平台原理结构框图,所示:数字交通平台,主要由数字交通平台管理系统与管理对象组成;数字交通平台的管理系统,由全域平台管理系统、区域平台管理系统,以及平台管理对象的分系统组成;平台管理对象,包括构成交通系统要素对象及派生对象,如:站、节点、线路、车辆、交通设施与装备、涉路行为主体、服务、管理与法规等,平台对其分类、列项、编号管理。
5具体实施方式
自动化地面道路交通系统,需要分步实施;首先,建立自动化地面道路交通系统试验区及试验系统,进行系统基础性试验及系统开发;第二步,在完成自动化地面道路交通系统基础性试验基础上,先后选定专用作业小区及生活小区(相当于站区管理系统),建立自动化地面道路交通系统,进行小规模系统试运行;第三步,在完善配套系统、法规、基础性建设的基础上,选择一个区域,建立自动化地面道路交通系统,进行区域系统试运行;第四步,全面推广,建立自动化地面道路交通系统。
Claims (1)
1.一种自动化地面道路交通系统实现方法:
该自动化地面道路交通系统,采用数字交通平台的结构形式;数字交通平台,主要由数字交通平台管理系统与管理对象组成;数字交通平台的管理系统,由全域平台管理系统、区域平台管理系统,以及平台管理对象的分系统组成;平台管理对象,包括站、节点、线路、车辆、交通设施与装备、涉路行为主体、服务、交通管理与法规,数字交通平台对其分类、列项、编号管理;该自动化地面道路交通系统,数字交通平台的功能特性及技术要求,其特征在于:
(1)交通线路
·站间线路
站间线路段始端为出站标定点,站间线路段末端为相邻站入站标定点;
·站区线路
站按照归属层次对站区线路实行管理;
·节点间线路
节点间线路始端为出节点标定点,节点间线路末端为入节点标定点;
·节点区线路
为节点区内线路,由数个附属节点间线路段组合而成;
·附属节点线路
为相邻附属节点间线路段;
·基本线路段
为相邻附属节点间线路段,包括附属节点线路、节点间线路,是交通网络管理、控制的基本线路单元;
·数字化基本线路段
对基本线路段,依次选择具有格式化间距的线路标定点,编号并记录其关联信息数据(基本线路段辨识码、卫星定位坐标、视景辨识、交通信标、道路特征信息数据),基本线路段数字化;数字化基本线路段由节点管理、维护、更新升级;
·卫星定位线路
一个基本线路段的卫星定位线路,由线路轨迹标定点坐标记录,有序排列组合而成,其中:连续的具有相同记录特征称为同类记录,一组同类记录,具有一个记录特征字,一个带记录特征字的坐标记录格式如下:
表1坐标记录格式
由A、B、C、D、E数据段组合成为记录特征字,其中:
A 经纬度坐标数据格式
0 2字节定点角分小数值数据格式
1 4字节浮点数角度值数据格式
B 标定点间隔
0 线路基点坐标,标定点间隔=10m;
1~15 非线路基点坐标,标定点间隔=0.625*B m;
C 车道号
D 线路标定车速
E 0~255后续同类记录数
F 坐标经度值
G 坐标纬度值;
·视景辨识线路
一个基本线路段的视景辨识线路,由线路轨迹标定点,视景辨识线路图像帧,有序排列组合而成,其中:连续的具有相同图像帧特征,称为同类图像帧,一组同类图像帧,具有一个图像帧特征字,一个带图像帧特征字的图像帧格式如下:表2图像帧格式
由A、B、C、D数据段组合成为图像帧特征字,其中:
A 单、双镜头
0 单镜头图像数据格式
1 双镜头图像数据格式
B 标定点间隔
0 线路基点图像帧,标定点间隔=10m;
1~15 非线路基点图像帧,标定点间隔=0.625*B m;
C 车道号
D 后续同类图像帧数
E 左镜头或单镜头图像帧
F 右镜头图像帧;
·交通线路任务管理权限
对于单车道或不分车道行驶区间交通线路,区间交通线路两端节点,按照交通流量通过能力等级高、低,标定该区间交通线路的驶入、驶出方向;站、节点、附属节点,对驶入方向的区间交通线路,具有任务管理权限;对驶出方向的区间交通线路,具有辅助任务管理权限;
·交通线路标识
a)交通线路的基本线路段标识用5个字节代码表示,格式如下:
表3基本线路段标识
其中:
—A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
—B 管理对象类别
3 交通线路
—C 线路类别
0 节点间线路
1 节点区线路
2 站区线路
3 混行线路
—D 线路编号;
b)简式节点线路标识
简式节点间线路编号,在1~63范围内取值;简式节点区线路编号,在64~255范围内取值,简式节点线路标识适用于节点管理;
(2)站
·站的结构
站包括:站管理系统、站区线路、节点与附属节点,站区信号、通讯、管理的装备与设施;
·站区
由一组进站和出站信标所包围的线路区域;
·站分类
站包括:管理中心、枢纽站、场区站、线路站、小区站;管理中心包括全域管理中心和区域管理中心;
·当前站
对于车辆来说,对其具有实时管理权限的站,称为当前站;
·站的基本功能
站具有综合管理、运行管理基本功能,站对符合管理权限的线路、节点、装置与设施、车辆进行管理与控制;站对入站方向站间区段运行车辆,具有管理权限,对出站方向站间区段运行车辆,具有辅助管理权限;终点站对车辆具有管理权限,始发站对车辆具有辅助管理权限;站对站区的装置与设施、节点、线路、车辆具有管理权限;
—区域管理中心
区域管理中心负责区域数字交通平台管理、运营与维护,负责管理目标对象的注册、登记,任务登记与分配、功能协调、状态监控、事件处理、区域性车流调控等;
—站对车辆的任务管理
由用车方提出,区域数字交通平台编制站令牌及站令牌附件数据包,站令牌包括:任务单号、任务申请者辨识码、车辆辨识码、当前站辨识码、当前站序号;站令牌附件数据包括:任务单号、始发位置坐标、目的位置坐标、站列表、站网址列表、节点网址列表、节点运行管理移动局域网组网参数列表、车载移动通讯号码;始发站作为站列表的0号站,将站令牌及站令牌附件数据发至始发站、终点站、车辆;0号站收到站令牌后,开始车辆启动前的准备过程,准备过程通讯在综合管理单元网络通路中进行,准备过程按照如下步骤进行:
a)乘车准备
0号站按照站令牌要求,启动乘车准备过程,将车辆驶到乘员或货物装卸位置;
b)任务核查
运行任务核查包括任务启动前核查,任务过程中核查,以及任务完成核查;车辆每当有乘员上下车辆,或者货物装卸,均须通过任务核查;开始启动对驾驶员、乘员、货主及货物的任务前核查过程,对人员、货物分门别类地进行辨识、核查、记录;
c)启动执行任务
以启动任务时的节点,以及移交站令牌后首个驶入节点,作为车辆的零序号当前节点,将节点令牌发往车辆及当前节点;车辆将要驶离当前站时,驶离站更新站令牌,将站令牌发往驶入站及车辆,交接站令牌;驶入站将节点列表、节点网址列表、节点运行管理移动局域网组网参数列表、发往车辆,更新站令牌附件数据;站令牌依照站列表,在站层面传递,站令牌传递通讯过程,在综合管理单元网络通路中进行;车辆到达终点站后,终点站向数字交通平台提出管理任务结束请求,经数字交通平台核准后,数字交通平台通知任务提出方,以及终点站、始发站、车辆,注销站令牌及节点令牌;
·站标识
站的代码标识用5个字节代码表示,如下表,
表4站代码标识
其中:
—A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
—B 管理对象类别
0 站
—C 站类型代码段,其中:
0 全域运营管理中心
1 区域运营管理中心
2 枢纽站
3 客站
4 货站
5 场站(含各类社会机构)
6 商业小区
7 居住小区
—D 站容量特征代码段,其中:
0 特大
1 大
2 中
3 小
—E 站编号;
(3)节点
·节点的结构
节点包括:节点管理系统、节点区线路、附属节点,节点区信号、通讯、管理装备与设施;
·节点区
节点由其附属节点包络,并由一组进节点和出节点信标所界定的线路区域;
·节点分类
节点分为平面节点与立交节点两大类;
·当前节点
对车辆具有实时管理权限的节点,是车辆的当前节点;
·节点的基本功能
节点是数字交通平台的基本管理功能单元,节点对符合管理权限的附属节点、线路、装置与设施、车辆及车群运行状态,进行管理与控制;
·节点对车辆的任务管理
节点对入节点方向节点间区段运行车辆,具有管理权限,对出节点方向节点间区段运行车辆,具有辅助管理权限;始发站将节点令牌发往始发位置节点及车辆,节点令牌包括:任务单号、节点运行管理移动局域网组网设备编号、当前节点辨识码、当前节点序号;车辆启动前所在的节点,以及移交站令牌后首个驶入节点,为节点列表0号节点;节点收到节点令牌后,编辑节点管理权限内的车辆节点令牌线路;节点令牌线路,是由管理任务的入口点与任务的出口点间的线路,该线路由节点管理的数字化线路段链接而成,节点将节点令牌线路发送到车辆;节点核对车辆的节点运行管理移动局域网组网设备编号,启动车辆运行管理单元加入节点运行管理移动局域网作业过程,节点运行管理单元与车载运行管理单元网络通讯链接成功后,通知节点运行管理单元,承担该车辆节点运行管理任务;车辆将要驶离前,驶离节点更新节点令牌,更新其中的当前节点及当前节点序号,发往驶入节点及车辆,移交节点管理任务;车辆向驶入节点发出登记请求,驶入节点启动该车辆的管理准备过程;准备过程就绪后,当车辆通过任务边界点时刻,进行主、副工作系统管理切换,车辆告知驶离节点注销组网设备编号,告知驶入节点,已经正式成为驶入节点管理对象;依照节点列表的顺序,节点令牌在节点层面传递,节点令牌传递通讯过程,在综合管理单元网络通路中进行;
·节点标识
节点标识用5个字节代码表示,
表5节点标识
其中:
—A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
—B 管理对象类别
2 节点
—C 节点类型代码段,其中:
0 节点
1 站区或立交型节点
—D 节点车流通过能力特征代码段,0~7表示车流通过能力8个等级
—E 节点编号;
·附属节点
节点与周边附属节点有主从依赖关系,附属节点标识用数字编号1~255标识,适用于宿主节点管理;
(4)交通网络设施与装备
a)网络通讯
·网络构成形式
站、节点、车辆,建立有综合、运行管理网络通讯系统,分别用于传送综合管理、运行管理信息数据;其中:车载综合管理单元采用许可证型式,接入通用移动通讯网络;许可证管理为:在行驶任务执行期间,对车辆具有任务管理权限的网络站点,才可以访问车载综合管理单元,并且当前节点具有高管理权限和优先级;非行驶任务执行期间,仅数字交通平台或托管站可以访问;车载运行管理单元,作为移动终端设备,归属于节点运行管理移动局域网络;节点、车载的综合管理单元与运行管理单元之间,采取专用数据通道传输信息数据;
·管理访问权限与通讯约束机制
数字交通平台对于处理事项,采取分类、逐级、任务单管理方式;仅在任务期间,任务关联网络站点,才可以相互访问,且限于该项任务相关部分;综合管理功能单元对同一点位运行管理功能单元工作状态,具有监管权限;站运行管理单元对所属节点运行管理单元具有管理权;节点运行管理单元,对车辆运行具有直接、实时管控权限;节点运行管理移动局域网,主要用于该局域网内部通讯,与其直接关联网络站点的信息数据,由节点综合管理单元代为收发;当节点运行管理单元或节点运行管理移动局域网出现功能失效时,由节点综合管理单元替代其管理任务,处理功能恢复工作;节点运行管理移动局域网,网络通讯信息数据限定为格式化简短报文、比特型、无编号单帧格式;节点运行管理单元与节点综合管理单元共享信息数据,以及较大数据包,由节点综合管理单元收发;
·节点运行管理移动局域网组网设备编号
节点运行管理移动局域网组网设备编号,与数据链路层组网设备通讯地址一一对应,组网设备编号由A、B两个代码段组合而成,如下表所示:
表6组网设备编号
其中:
A
0 节点设备类
1~255 节点车辆编组号
B
当A=0,B=0 节点运行管理单元
当A=0,B=1~255 节点设备编号
当A=1~255,B=0~255 节点车辆编组成员序号;
·组网设备编号获取与更新
组网设备编号获取与更新过程如下:车载运行管理单元及其网络通讯,为主、副型双备份冗余工作系统;正常行驶期间,主工作系统与当前节点运行管理单元承担车辆运行管理任务,副工作系统与驶离节点运行管理单元承担车辆辅助运行管理任务;车辆将要离开当前节点时,启动当前节点变更过渡过程,由当前节点综合管理单元,更新节点令牌,并发往驶入节点综合管理单元及车载综合管理单元,移交节点令牌;启动车辆进入新节点登记过程,车载综合管理单元,向驶入节点综合管理单元发出登记申请,驶入节点综合管理单元向车载综合管理单元,发回该车辆移动终端设备新的组网设备编号、节点令牌线路信息数据,驶入节点综合管理单元,通知节点运行管理局域网络管理设备、更新网络,添加组网新成员;车载运行管理单元移动网络接口更新,加入新节点运行管理移动局域网;当车辆驶到前、后节点临界点,主、副工作系统功能切换,车载运行管理单元成为驶入节点运行管理局域网络正式成员,正式成为驶入节点管理对象,驶离节点注销该车辆节点组网设备编号;
·节点运行管理移动局域网
节点运行管理移动局域网,采用主从型点到多点网络结构,其中:节点运行管理单元设备为主机,当前节点的车载移动终端设备及节点设备为从机,不平衡异步响应操作方式;信息数据传送符合HDLC数据链路结构基本规范,采用2字节型地址,比特型、包含应用信息数据UI无编号帧格式,数据传送采用专用的时序分配机制及传输格式;
—数据传送时序帧控制
该网络中,数据传输网络接口功能单元,当侦听到帧结束符标志后,按照数据传送时机帧控制方式,启动数据传送过程,如下表所示:
表7传送时序帧控制
其中:
T 时间段,1字节传输时间
A 空闲时间段或启动从机告警信息发送时间段(如果有告警)
B 启动主机发送时间段
C 启动从机信息发送时间段
D 其余时间,启动主机发送或从机告警发送时间段
—应用信息数据组播及传送格式
节点运行管理单元向车载运行管理单元或节点设备,发出的控制命令或信息数据;在主机发出的控制命令帧中,地址栏为组播访问对象组首地址,命令参数包含有,访问对象组成员数及其它参数;当访问对象组成员数等于1时,为单播访问型式;从机对于主机命令的响应,地址栏为响应对象地址,响应信息多数为面向主机的单播型式;当从机采用组播方式时,侦听组播无编号信息帧从机地址,判断是否轮到本机发送;主机依次接收到顺序组播无编号信息帧,直到接收完最后一个报告后,主机组播应答,结束这次组播传输过程;主机对从机的错发,不做单机纠错重发处理,可在结束一轮传输后,重新启动上一次设定的传输过程;应用信息数据传送格式,如下表所示:
表8应用信息数据传送格式
其中:
A
组播成员数 组播
1 单播
B 类别
bit7 C/I
0 信息
1 控制命令(主机)、告警请求(从机)
C 信息数据或命令参数
在类别B字段中:
表9控制/信息分类
当C/I=1,C/I type控制命令代码如下表所示:
表10控制命令代码表
当C/I=0,C/I状态分类代码如下表所示:
表11状态分类代码表
其中:
车载综合管理系统状态字 SCA
bit0~bit2 准备过程
000:正常状态
001:系统准备未完成
010:任务准备未完成
011:任务交接未完成
100:运行计划变更
101:有外部命令或消息待处理
110:组网设备编号及网络接口更新未完成
111:节点令牌线路更新未完成
bit3~bit5 状态
000:正常
001:车辆行驶状态异常
010:车辆动力系统状态异常
011:车辆操控系统状态异常
100:车辆管理系统状态异常
100:车辆安全保障系统状态异常
101运行管理移动局域网通讯状态异常
110:综合管理移动通讯状态异常
111:车辆其它状态异常
bit6~bit8 告警
000:正常
001:驾驶员请求
010:乘员紧急求助
011:行驶状态异常告示
100:行驶状态异常告警
101:车载感知系统告警
110:车载管理、操控系统告警
111:车辆装备告警
Bit9~bit10 检查
00:正常
01:启动自检未通过
10:定期检查未通过
11:安全检查未通过
bit11~bit12 任务
00:无任务或完成任务结算
01:任务状态
10:任务未结算状态
11:其它未结算状态
bit13~bit15 注册登记
000:注册登记通过
001:乘员注册登记未通过
010:货主注册登记未通过
011:驾驶员注册登记未通过
100:特勤人员注册登记未通过
101:车辆注册登记未通过
110:特勤车辆注册登记未通过
111:其它涉路车辆或人员注册登记未通过;
车载运行管理系统状态字 SCR
bit0~bit2 准备过程
000:正常状态
001:系统准备未完成
010:任务准备未完成
011:任务交接未完成
100:运行计划变更
101:有外部命令或消息待处理
110:组网设备编号及网络接口更新未完成
111:节点令牌线路更新未完成
Bit3~bit5 运行环境
000:多道站间线路行驶
001:站区线路行驶
010:借道行驶状态
011:单道混行线路行驶
100:危险路段行驶
101:雨天行驶
110:雪天行驶
111:极端气象条件
Bit6~bit7 线路车流
00:线路正常车流负荷
01:线路较大车流负荷
10:线路饱和车流负荷
11:交通堵塞
bit8~bit9 管理类别
00:无人驾驶模式(平台控制模式)
01:自动驾驶模式(平台控制模式)
10:标准人工驾驶管理模式(平台监控模式)
11:简式人工驾驶管理模式(平台警示模式)
bit10~bit12 行驶状态
000:入泊
001:停止
010:启动
011:视景辨识行驶模式
100:定位行驶模式
101:运行保持
110:队列行驶模式
111:挂接行驶模式
bit13~bit15 告警
000:正常状态
001:驾驶员请求
010:乘员紧急求助
011:行驶状态异常告示
100:行驶状态异常告警
101:车载感知系统告警
110:车载管理、操控系统告警
111:车辆装备告警;
车载告警请求分类代码用一个字节表示:
表12车载告警请求分类代码
其中:告警类别
A 告警(包括请求)类别
0 车载监控系统运行状态类告警
1 车载监控系统车辆设备类告警
2 车载监控系统告示
3 驾驶、乘员告警或请求;
B 告警(包括请求)项目
告警(包括请求)项目分类如下表所示:
表13车辆告警代码表
对于车载节点运行管理单元及节点设备,发来的告警与请求,节点运行管理单元的应答,用一个字节表示,如下:
表14节点运行管理单元应答
其中:告警类别
A 应答类别
0 应答车载监控系统运行状态类告警、告示
1 允许请求
2 待回复
3 拒绝请求
B 应答告警(包括请求)处理代码,如下表所示:
表15告警(包括请求)处理代码表
应急方案分类代码,作为节点运行管理单元的组播应急处理命令的参数,用1个字节表示如下:
表16应急预案表
·节点、车载综合管理单元间的网络通讯
节点综合管理单元与车载综合管理单元的网络通讯,传送管理命令或信息数据,实现对车辆综合管理;节点运行管理移动局域网与车辆运行管理单元间,通讯出现故障时,节点、车载综合管理单元间的网络通讯,提供节点对车辆的应急运行管理任务;节点、车载综合管理单元间的网络通讯,承担与节点运行管理单元共享信息数据,以及较大数据包传输,其中:
—节点、车载综合管理单元间的网络通讯格式
节点、车载综合管理单元间网络通讯,由通讯特征字,表征从启动到结束通讯过程,通讯特征字格式如下:
表17通讯特征字
由A、B字段组成通讯特征字,其中:
A 字段
bit7
0 信息
1 命令或车载综合管理单元告警请求
Bit6~bit0 命令或信息分类代码
B 字段
当A=1(命令),B为命令参数(如果有)
当A=0(信息)B为信息数据、文件
其中:
节点、车载综合管理单元间的网络通讯命令代码(bit7=1COM=bit6~bit0取值),如下表所示:
表18网络通讯命令代码表
节点、车载综合管理单元间网络通讯信息分类代码(bit7=0inf=bit6~bit0取值)如下表所示:
表19网络通讯信息分类代码表
其中:
车载综合、运行管理共享数据状态字,用两个字节表示,格式如下:
表20共享数据状态字
b)交通信标
·线路基点信标
连接基本线路段起始端与末端的理想轨迹线,为该线路段的线路基线;以基本线路段起始端为起点,依次间隔10米(线路长度)选点,作为线路基线的标定点,即线路基点信标;标定线路基点坐标及线路基线特征参数,线路段编号、线路基点序号、线路曲率半径、转弯方向、标定车速;线路基点坐标位置误差不超过±0.03m,基点坐标及线路基线特征参数作为线路基线数字化数据记录,由线路基点信标所确定的数字化道路为信标定位线路;分别采用车载卫星定位装置、磁性信标感测装置、车载线路基点可视图形信标辨识装置方式,感测或辨识信标定位线路;一个基本线路段的信标定位线路,由线路基点坐标及线路基线特征参数记录,有序排列组合而成,其中:连续的具有相同记录特征为同类记录,一组同类记录,具有一个记录特征字;记录特征字后面,为0、1、2……号坐标记录一个带记录特征字的信标定位记录格式如下:
表21带记录特征字信标定位记录格式
由A、B、C、D、E、F数据段组合成为记录特征字,其中:
A 经纬度坐标数据格式
0 2字节定点角分小数值数据格式
1 4字节浮点数角度值数据格式
B 标定点间隔
0 线路基点坐标,标定点间隔=10m;
1~15 非线路基点坐标,标定点间隔=0.625*B m;
C 车道号
D 线路标定车速(0~255Km/h)
E 线路转弯半径,其中:
bit7
0 左转弯
1 右转弯
bit0~bit6
0 表示准直线路
2~127 m转弯半径
F 0~255 后续同类记录数
G 坐标经度值
H 坐标纬度值;
·线路基点磁性信标
在线路基点位置,轴线沿垂直路面方向埋设磁棒,作为线路基点的磁性信标;其中:线路基线两端,磁棒N极朝上(代表逻辑1),作为线路基线起始标识,其余线路基点磁棒N极朝下(代表逻辑0);车载线路基点磁性信标感测装置,检测磁性信标位置偏差、逻辑值、并计数;
·线路基点可视图形信标
在线路基点位置路面,涂覆白色可视图形信标,其中:线路基线两端涂覆“▲”可视图形(代表逻辑1),作为线路基线起始标识,其余线路基点涂覆“●”可视图形(代表逻辑0);车载线路基点可视图形信标辨识装置,检测可视图形信标位置(路面相对位置偏差)、逻辑值、并计数;
·综合型定位信息系统
综合型定位信息系统,包括:卫星定位系统(含辅助精确定位信标装置),路面视景辨识装置,线路基点信标与车载辨识感测装置,交通网络数字化信息系统等,用于确定车辆实时位置与行驶轨迹;
c)车辆间隔计程播报
车辆间隔计程播报装置是一种射频、交互式前后车辆间隔距离辨识装置,包括发射单元、接收单元两部分;其中:发射单元安装在车辆尾部,面向后方,限制其射频信号有效作用范围,采用空闲侦听方式及格式化时间间隔,在准直线路车辆无滑行的情况下,当车辆间隔计程增量值为10m时,播报车辆间隔计程信息数据;接收单元安装在车辆前部,接收前方车辆间隔计程信息数据;车辆自身与前方车辆间隔计程器的线路计程值之差,即为前后车辆间隔距离;车辆间隔计程播报的信息数据格式如下:
·帧格式
表22间隔计程播报数据格式
其中:
F 帧开始/结束标志字符0111110b
FCS 帧校验
A 车辆类别
B 车道号,其中:0000b~0111b为正向行驶车道,1000b~1111b为反向行驶车道;
C 间隔计程数值
为规避F字段在信息数据字段出现,运用“0”插入/去除(发送/接收端)技术;
·车辆间隔计程器
线路基点信标序号计数器(线路段起始点,该计数器清零)计数值A,求A对10余数,当余数等于零,即A%10=0时,车辆间隔计程器清零,继续开始计程计数;
d)车辆坐标位置网络播报
·播报定位坐标数据
节点运行管理计算机启动一个播报过程,一个播报过程被访问对象只报告一次,节点运行管理计算机可以发送新的命令中断当前未结束播报过程;网络播报定位坐标数据,采用格式化浮点数角度值、定点角分小数值传输方法,其中:
—浮点数角度值
用浮点数表示经纬度坐标角度值;
—定点角分小数值
将经纬度坐标角归一化处理,以角分为单位,用整型数表示经纬度坐标角分值小数部分;
—坐标位置组播播报过程
节点运行管理计算机,组成被访问对象组,广播形式发出组播命令,并启动一个坐标位置组播播报过程;被访问对象接收到组播播报过程启动命令,或者从收到被访问对象播报的信息中,判断是否轮到自身播报;被访问对象从首个成员,依次顺序向节点运行管理计算机及其它被访成员,播报车辆当前坐标位置,完成一个组播播报过程;主机记录被访问成员坐标位置,成员仅记录周边成员的坐标位置;完成一个组播播报过程后,该被访问对象组自动注销;
e)交通网络综合、运行、通讯管理功能装备
按照自动化地面道路交通系统需求,以及站、节点及附属节点功能特点、规模大小,分别建立有相应的综合、运行、通讯管理功能装备,包括:交通网络设备、管理功能计算机、网络通讯设备,以及相应的软件、信息数据库系统;其中的管理功能计算机、网络通讯设备的结构型式,有分立型、组合型、集成型三种基本型式;在功能特性方面,有适合无人、半自动、人工驾驶车辆三种基本型式,针对特殊的应用对象,有简易功能型式;
f)交通网络基础设施与装备
交通网络基础设施,包括所有的在数字交通平台注册登记的道路、涵洞、隧道、桥梁、加油与充电装置、网络通讯设备精确卫星定位地面辅助装置、维护工程装备;
g)交通网络设施与装备标识
交通网络设施与装备代码标识,用5个字节如下表所示:
表23设施与装备标识
其中:
—A 数字交通平台编号
—B 代码类别
4 设施与装备
—E 编号
其中:C类别D列项如下表所示
表24交通网络设施与装备列项
(5)车辆
a)车辆管理基本要求
·车辆综合管理基本要求
标准类型综合管理基本要求包括:
—数字交通平台车辆注册登记
车辆注册登记基本信息包括,车辆型号、生产厂家、出厂日期、车牌号、车辆识别码、车主、购买或转让记录基本信息数据;注册登记通过的车辆,为数字交通平台管理车辆;
—车辆运营管理与服务
车辆运营中,服务方及服务对象,需要在数字交通平台注册登记与核准;服务包括:交通保障与维护、车辆保障与维护、救援、救护、客货承运、商业小区、交通工程、金融、保险、租赁、交易、转让、税费收;数字交通平台管理车辆运营状态,如:车辆的行驶里程、故障、维修、监控与自检、定期检查记录、金融保险税费纪录;
—安全保障与检查
数字交通平台管理车辆安全保障系统,定期或视情提出车辆检查任务;
·车辆运行管理基本要求
运行车辆实行任务管理,对运行任务提出方进行身份识别,保存有运行任务的登记、变更、结束记录;运行任务期间,数字交通平台按照站令牌、节点令牌管理模式和要求,对车辆实行运行任务管理;任务提出方、车辆、货物、始发站、终点站等运行任务要素,为任务管理对象,车辆运行管理基本要求包括:
—交通线路仅允许任务车辆通行,车辆驾驶员或乘员,必须是车辆关联的任务驾驶员或任务乘员;
—任务车辆行驶,接受节点运行管理单元管理;任务车辆操控权限受节点运行管理单元控制,车辆运行状态受节点运行管理单元监控或监视,
—车辆运行状态保持与变更
由节点运行管理单元,设定车辆的运行车道、车速、间距;车辆操控系统或人工驾驶的操控权限,限于车辆运行状态保持的小范围的调整性操作;任务车辆运行状态变更操作,如:自动/人工模式变更、变道、停车、超车、加入队列、退出队列,需要提出相应的变更请求、且被允许后,方可实施;
b)无人驾驶车辆
无人驾驶车辆配备有无人驾驶车辆型综合、运行管理单元装置,数字交通平台对无人驾驶车辆进行综合、运行管理;需要满足一些特定要求,配备有相应功能单元装置,应符合交通系统综合管理、运行管理与控制方面的要求,其中:
b1)无人驾驶车辆综合管理
·共享型无人驾驶车辆运营管理
—共享型无人驾驶车辆停放
共享型无人驾驶车辆非任务期间,数字交通平台向站及车辆下达托管站任务单,亦称托管站令牌,托管站令牌包括:托管任务单序号、站标识码、车辆标识码;车辆停留在托管站区内泊车位,站承担车辆的托管与监护责任;
—共享型无人驾驶车辆安全保障与检查
数字交通平台管理车辆安全保障系统,定期或视情提出车辆检查任务,检查过程是:首先进行车辆启动自检,根据需要,依次进行重点自检(如:刹车特性、转向特性、轨迹跟踪特性、视景识别特性)、全面自检、人工检查;数字交通平台根据需要,提出车辆安全检查、卫生保障任务,其中包括:车载安全自动检查,定点安全自动检查,定点人工安全检查与卫生保障;共享型无人驾驶车辆,任务前、后,应做车况检查并记录;非任务期,开启防护性感知装置,应能够感知接近的移动物,并图像记录;任务车辆启动前,应通过车载安全保障系统的乘员身份、货物安全性辨识与检查;
—无人驾驶车辆租赁合约规则管理
数字交通平台管理共享型无人驾驶车辆,租赁合约或规则管理与执行;组合型无人驾驶车辆,组合型车体、箱体,可以通过诸如:短期、长期、空闲、交互等多种合约租赁方式,使其具有共享型属性;数字交通平台管理组合型车体、箱体,租赁合约或规则管理与执行;
—无人驾驶车辆的交通法规管理与检查
数字交通平台,按照交通法规要求,对无人驾驶车辆及其关联方,进行管理与合规性检查。
b2)无人驾驶车辆运行管理
无人驾驶车辆的操控系统接受、执行来自数字交通平台的调控指令,数字交通平台实时监控车辆操控系统工作及车辆运行状态;无人驾驶车辆的操控系统,具有定位控制、视景辨识两种主要工作模式;
·定位控制模式
数字交通平台监控下的车辆,在数字化交通线路行驶过程中,定位控制模式状态下,平台掌握主要操纵决策权限(如:车辆的启停、车速、变道控制及应急处理),车辆操控系统具有较少或受限的操纵决策权限;这种工作模式适用于路况好、车速高、车流量大、列队与分组运行,需要对车辆运行实行群控场合;
·视景辨识模式
数字交通平台监控下的车辆,行驶操纵决策过程中,视景辨识信息数据占有较高权重,车辆操控系统具有较高的自主操纵决策权限;这种工作模式适用于路况复杂、车流量小、行驶速度慢,车辆操控系统需要较高自主操纵决策权限场合;
b3)车载功能单元
·车载综合管理单元
车辆综合管理单元包括:车载综合管理计算机及配套软件、车辆综合管理信息数据、与其关联功能单元的数据通道;
·车载运行管理单元
车辆运行管理单元包括:车载运行管理计算机及配套软件、车辆运行管理信息数据、关联功能单元的数据通道;车载运行管理单元及其网络通讯,为主、副型双备份冗余工作系统;正常运行期间,主工作系统与当前节点运行管理单元接通,接受当前节点的管理,副工作系统接受驶离节点的辅助管理;节点令牌移交后的过渡期间,副工作系统加入驶入节点运行管理单元局域移动网络,接受驶入节点的过渡期管理,主工作系统与驶离节点运行管理单元保持接通,接受驶离节点的过渡期管理;当车辆驶过两个节点临界点时刻,过渡期结束,进行主、副工作系统角色及数据传输通路切换;
·车载网络通讯单元
车载网络通讯单元包括:通用互联网移动终端通讯功能单元、节点运行管理局域移动网通讯单元;
·车载感知辨识单元
车载感知辨识单元包括:车辆辨识、卫星定位、视景辨识、信标感测、方向感测、惯性测量单元、障碍探测、位置播报、车辆状态检测与监控、身份识别装置,获得车辆状态、行驶轨迹、路况等信息数据,其中:
—车辆辨识
车辆辨识包括:平台车辆识别码、车辆动态码、字符三种类型,其中:
数字交通平台车辆识别码用5个字节代码表示,如下表:
表25车辆识别码
其中:
A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
B 管理对象类别
3 车辆
C 车辆类别
0 客
1 货(包含工程及无人其它车辆)
D 车辆型式
0 无人驾驶
1 半自动驾驶
2 人工驾驶
3 其它
E 承载容量
0 大型
1 中型
2 小型
3 微型
F 车辆编号;
车辆节点动态编号与节点运行管理移动局域网组网设备编号相同;
b3)无人驾驶组合车辆
·组合型无人驾驶车辆,通常非任务期间,车辆箱体、车体,分别以仓储形式存放、管理;
·车辆箱体与车体间扣接结构
车辆箱体与车体间扣接结构,包括车体平面定位结构及竖向锁定机构两部分;其中:车体平面分别沿车体纵、横轴方向,均匀对称分布定位结构,确定车辆箱体在车体平面的定位;竖向定位,采用气动或电动型锁定机构,受车辆操控系统控制,进行锁定或开锁控制操作;组合型无人驾驶车辆,采用4个竖向锁定机构,均匀对称分布;
·车辆箱体与车体间电源接口
车辆箱体与车体间电源接口,为碟簧式电接触件结构;其中:接触件的平面接触片,安装在车辆箱体底面,与安装在车体平面,对应部位的碟簧片接触;车体与箱体组合后,碟簧式电接触件处于闭合状态;车体与箱体脱离后,碟簧式电接触件处于脱离状态;通过车辆箱体与车体间电源接口,向车辆箱体提供车辆动力电源,车辆箱体上的电器,可二次电源变换后供电;车辆箱体与车体间信号通路,采用光、电通讯方式;
·易更换动力电池
无人驾驶车辆动力电源电池安装的基本型式为:车辆上有安装电池的电池箱,电池体被安装在电池托架上,电池箱与电池托架间,具有标准化机械安装结构;机械安装结构的基本型式为:电池托架底面与电池箱安装部位间,具有双排“V”形滑入导轨结构,其中:电池箱配合部位为凸起,电池托架配合部位为凹槽;在滑入方向,电池托架前后两端下部,电池箱与电池托架间,有斜面楔形配合结构;电池箱盖闭合后,斜面楔形配合结构,应锁定电池托架;电池箱与电池间,电力接口采用碟簧式电接触件结构,其中:接触件的碟簧片,安装在滑入方向电池前端,与安装在电池箱相应部位的平面接触片接触;
b4)车辆列队运行
车辆列队运行状态下,队列成员车辆操控系统,仅具有行驶轨迹跟踪、间隔距离保持操作权限;节点运行管理单元,通常采用群控方式,对车辆队列进行建立、重构或解构,对车辆列队运行状态,进行实时调控;
c)半自动驾驶车辆
·特定功能特性要求
半自动驾驶车辆,配备有半自动驾驶车辆综合、运行管理单元装置;其功能,应符合自动化地面道路交通系统,综合管理与运行管理方面的要求,其中:
—半自动驾驶车辆自动/人工模式管理
半自动驾驶车辆启动后,操控系统默认为人工驾驶模式,自动/人工驾驶模式切换,需报请节点管理单元允许;在人工驾驶模式状态下,行驶状态的大程度改变,如:停车、倒车、超车、变道,需报请节点管理单元允许;
—自动驾驶模式综合、运行管理功能要求
半自动驾驶车辆的自动驾驶模式,综合、运行管理功能要求,与无人驾驶车辆相同;
—人工驾驶模式综合、运行管理
半自动驾驶车辆的人工驾驶模式,综合、运行管理,包括:导航、数字交通平台监控、数字交通平台警示、车载检测与监控;在人工驾驶状态下,驾驶员可以选择平台监控模式或平台警示模式,其中:
—导航功能
半自动驾驶车辆的人工驾驶模式,综合、运行管理单元的人、机界面,应该有车辆行驶路径、轨迹、运行状态,与数字交通平台设定的路径、轨迹、运行状态符合性显示,交通指挥、信标信息提示,以及出错、超限或违规语音提示;
—平台监控
半自动驾驶车辆人工驾驶模式,平台监控模式工作状态下,平台仍然保留极端情况的应急处理权限(如:碰撞、爆胎、极限间距、事故处理等);
—平台警示
半自动驾驶车辆人工驾驶模式,平台警示模式工作状态下,平台对车辆无任何驾驶操控权限,对于车辆状态及驾驶出错,仅给出图像、声音警示;
—车载检测与监控
半自动驾驶车辆人工驾驶模式,车辆启动前,应该通过驾驶员身份识别、车载呼气酒精浓度或反应能力测试;行驶过程中,定时对驾驶员疲劳状态进行图像辨识;状态检测超限,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;车载检测与监控系统,应对车辆状态异常及驾驶操作错误,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;
d)人工驾驶车辆
人工驾驶车辆,配备人工驾驶车辆综合、运行管理单元或装置,包括标准、简易两种类型;标准型适用于标配型人工驾驶车辆,简易型应用于非标配型人工驾驶车辆;其功能,应符合交通系统综合管理与运行管理方面的要求:
·人工驾驶车辆标准型管理
人工驾驶车辆,行驶状态的大程度改变,如:停车、倒车、超车、变道,需报请节点管理单元允许;人工驾驶车辆,综合、运行管理功能要求,包括:导航、平台警示、车载检测与监控;其中:
—导航功能
人工驾驶车辆,综合、运行管理单元的人、机界面,应该有车辆行驶路径、轨迹、运行状态,与数字交通平台设定的路径、轨迹、运行状态符合性显示,交通指挥、信标信息提示,以及出错、超限或违规语音提示;
—平台警示
人工驾驶车辆的平台警示,对车辆状态及驾驶出错,给出图像、声音警示;
—车载检测与监控
人工驾驶车辆启动前,应该通过驾驶员身份识别、车载呼气酒精浓度或反应能力测试;行驶过程中,定时对驾驶员疲劳状态进行图像辨识;状态检测超限,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;车载检测与监控系统,应对车辆状态异常及驾驶操作错误,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;
·车载简易型管理
人工驾驶车辆简易型车载综合、运行管理装置,可应用于非标配型人工驾驶车辆;安装简易型车载综合、运行管理装置车辆,限定行驶在低速车道(特勤车辆除外)或低等级道路,并限定较低车速;
—导航功能
车载简易型人工驾驶车辆,综合、运行管理单元的人、机界面,应该有车辆行驶路径、轨迹、运行状态,与数字交通平台设定的路径、轨迹、运行状态符合性显示,交通指挥、信标信息提示,以及出错、超限或违规语音提示;
—平台警示
人工驾驶车辆的平台警示,对车辆状态及驾驶出错,给出图像、声音警示;
—车载检测与监控
人工驾驶车辆启动前,应该通过驾驶员身份识别、车载呼气酒精浓度测试;行驶过程中,定时对驾驶员疲劳状态进行图像辨识;状态检测超限,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;车载检测与监控系统,应对车辆状态异常及驾驶操作错误,向节点管理单元报警、记录、并给出警示;
(6)环境
在这种自动化地面道路交通系统中,道路人为环境,依赖数字交通平台管理和维护;道路自然环境,由分布在交通线路中的自然环境(气象、地理)感测装置或其它数据系统,获得影响交通运行的自然环境要素状态参数,自动或人工输入数字交通平台管理系统,数字交通平台管理做适应性合理调整;
(7)涉路行为主体
涉路行为主体须在数字交通平台注册、登记,由数字交通平台管理;
a)涉路行为主体辨识
涉路行为主体的代码辨识表示如下:
表27涉路行为主体识别码
其中:
A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
B 管理对象类别
5 涉路行为主体
C
0 机构
1 个人
D E
当C=0 机构,E=0 大规模,E=1 小规模
0 社会管理、交通管理
1 企事业、金融、服务社会机构
2 农牧渔业社会机构
3 其它社会机构
当C=1 个人,E=0 男,E=1 女
0 乘员代表或货主
1 车主或驾驶员
2 乘员
3 其它
F 编号;
(8)服务
具有服务资质,通过数字交通平台考核测评,通过平台注册登记,可以提供交通系统服务的社会机构或个人,可以通过平台,向服务对象提供服务;按照平台服务管理规则,以及服务任务令牌方式,处理相关事务;服务方识别码表示如下:
表28服务方识别码
其中:
A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
B 管理对象类别
6 服务
C
0 机构
1 个人(包括法人、法人代表、服务人员)
D
0 交通保障与维护
1 车辆装备保障与维护
2 交通工程建设
3 救援、救护
4 商业小区
5 车辆客货运输、共享、租赁、交易
6 金融、保险、税费
7 综合服务
E=0、1、2、3分别表示服务规模特大、大、中、小
F 编号;
(9)交通管理与法规
a)涉路行为主体权利和义务
在这个自动化地面道路交通系统中,涉路行为主体,依规享有应有的权利,并承担相应的责任和义务,这些规则包括:路权分配与交通规则、服务规则、任务管理规则、设备管理规则、安全保障规则、违规处罚原则、平台管理与交通法规、管理规则修订;
b)路权分配与交通规则
数字交通平台具有道路的时空资源分配权,行驶中的被管理对象,依规获得应有路权;路权表现形式为,按照确定规则,在给定范围内,路面动态占有权;这些规则是:
·平台路权管理规则
平台对被管理对象路权的分配过程,也是平台对被管理对象,行为状态的管控过程;平台必须适时向被管理对象,给出确定行为状态约束要求,并检查效果;
·车辆行驶规则
车辆行驶,必须符合平台对其行驶状态(如:速度、间距、车道、启停)约束要求;车辆正常行驶状态的驾驶操作,限于状态保持性驾驶操作;车辆的行驶状态主动性改变的驾驶操作,须经管理允许;
·行人规则
—行人必须在人行道行走,不得进入车行道区域;违规进入车行道区域的行人,将被车载图像辨识装置捕获,并自动上传到平台管理单元;
—行人只能在允许通行的时间段内,经由斑马线区域横穿道路;平台通过斑马线区域交通网络设备,管理行人穿越道路;
—道路车行区域行走的工作人员,以及人车混行道路的行人,必须通过平台的注册登记,通过简易型手持管理装置,接受平台管理;
c)服务规则
服务包括服务申请、执行、结束三个阶段;服务应符合关联方的服务规则或服务合约的要求;服务合约是提供服务方、管理服务方、被服务方三方合约,服务规则的基本要求是:
·提供服务方
提供服务方须符合服务规则或服务合约要求,接受平台服务管理,符合服务标准,保证服务质量;
·管理服务方
平台管理应符合服务规则或服务合约要求,保障服务关联方权益,以及社会公共利益;
·被服务方
被服务方须遵照服务规则或服务合约及管理要求,接受平台服务管理,对服务设备或设施具有监护责任和义务,对服务违约具有投诉权利;
d)法规与管理任务规则
平台中的事务处理,应符合平台任务管理规则要求,处理过程分为任务申请、处理、结束三个阶段;任务申请通过后,平台向任务关联方下达任务单,任务单包括:任务单号、任务源标识码、任务目标标识码及其它任务参数项;法规与管理任务标识,表示如下:
表29法规与管理任务标识
其中:
A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
B 管理对象类别
7 管理与法规
C
0 交通法规数据模型标识
1 管理
当C=0 法规
D
0 交通故意伤害
1 交通肇事逃逸
2 交通肇事
3 醉酒或类同驾驶行为
4 交通规则
5 服务规则
6 管理规则
7 其它规则
E 0~3按照危害程度分为4个等级分别为:特大、大、普通、轻微
F 编号,编号以4为模,余数0、1、2、3,其中:
编号余数
0 法规项原文
1 对应项典型案例原文
2 法规项数字化模型
3 对应项典型案例数字化模型;
当C=1 管理
D 0~7,E 0~3 分别表示:
0 注册登记
E=0车辆、1交通网络与装备、2涉路行为主体、3任务登记及其它登记
1 车辆管理
E=0无人驾驶,1半自动驾驶,2有人驾驶,3其它
2 交通网络管理
E=0站,1节点,2线路,3设施与装备
3 涉路行为主体管理
E=0社会机构,1车主、驾驶员,2乘客、货主,3其它
4 交通法规管理与事故处理
E=0法规,1交通管理,2交通安全保障,3事故诊断与处理
5 运营管理
E=0运营管理,1服务管理,2平台建设,3其它
6 平台技术管理
E=0管理与通讯系统,1平台技术管理,2安全保障与可靠性管理,3发展与规划
7 其它管理
F 登记流水号或任务单编号;
e)车辆、设施、装备管理规则
凡是在平台注册登记车辆、设施、装备均为平台统管设备,统管设备分为重点、一般管理两类;重点统管设备的更换、修理、维护、版本更新、升级,必须通过平台报批后,方可实施;必须是通过平台注册登记、合规的机构、操作人员负责实施,操作过程记载、可核查;
f)安全保障规则
平台安全保障系统,主要包括平台交通安全保障法规及数据管理、节点及站安全保障系统、车载安全保障系统三部分;交通安全保障遵循如下规则;
·安全保障责任
平台负责交通安全保障法规及数据管理;站安全保障系统,负责站任务辖区内,节点层面交通安全保障管理;节点安全保障系统,负责节点任务辖区内,交通安全保障管理;车载安全保障系统,接受节点安全保障系统的管理,负责车辆安全状态辨识与感知,紧急或异常状态报警,执行节点安全保障系统决策命令;交通安全保障关联方,承担相应的安全保障责任;
·紧急或异常状态、违规预警机制
在紧急或异常交通状态下,节点安全保障系统针对具体情况,采取相应处理措施;针对违规现象,向违规责任方发出警告,记录并关注效果;
·交通事故应急处理
节点管理系统根据具体情况,以及相应的处理预案,进行应急处理,防止事故扩大化;
g)事故与违规处理
事故、违规自诊断与处理系统,主要包括诊断、处理两个过程;诊断过程,对节点与车载安全保障系统,事故或违规事件前后,安全保障、监控状态记录,做出分析判断,通过诊断过程人机对话后,给出事故或违规事件数字化诊断结果;处理过程,针对事故或违规事件的诊断结果,与平台数据库中,事故或违规事件数字模型比对,并通过处理过程人机对话后,实现事故或违规事件处理;诊断、处理过程遵循如下规则:
·启动诊断、处理过程
车载安全保障与监控系统,判定状态异常时,向节点管理系统发出告警,将正常状态信息事件记录模式,变为告警状态记录模式,启动告警状态诊断过程,依据系统需求,可将记录数据及诊断数据,实时传向节点管理系统;平台事故、违规自诊断与处理系统,如果诊断结果为事故或违规事件,诊断过程进入到待确认阶段;事故、违规事件发生后,事件信息保留完整情况下,也可人工启动诊断过程;待确认或诊断为事故或违规事件,未完成处理的车辆或当事人,受平台对应管理约束;
·诊断、处理过程人机对话
事故、违规自诊断与处理系统,在诊断、处理人机对话过程中,针对事故、违规的诊断或处理意见,对话机(平台事故、违规自诊断与处理系统)列出“同意”及若干枚举型异议选项,供对话者选择;对话人做出异议选择后,系统重复上一次诊断或处理过程,如果仍然维持原处理意见,系统应出示维持理由;人机对话有当事人、值班管理人员、事故处理部门三个等级对话模式;经过人机对话后,仍然达不成一致意见,交由上一级处理;
·诊断、处理过程的上一级处理
诊断、处理人机对话过程,受上一级责任人监管;上一级人机对话过程,由该级人机对话责任人主持,事件诊断、处理相关方参与;
·诊断、处理过程任务管理
人机对话的责任人为诊断、处理过程任务申请方,平台向该任务关联方下达任务单;任务完成后,通知任务关联方,该项任务结束,撤销平台因该事件造成的对车辆或当事人管理约束,任务单消号;
(10)数字交通平台
a)数字交通平台构成
数字化交通平台主要包括平台管理系统、管理对象两部分;
·数字交通平台管理对象标识
数字交通平台管理对象的代码标识,用5个字节代码表示,如下表
表30数字交通平台管理对象代码标识
其中:
—A 数字交通平台编号,其中:
0 全域数字交通平台
1~127 区域数字交通平台
—B 管理对象类别
0 站
1 节点
2 线路
3 车辆
4 设施与装备
5 涉路行为主体
6 服务
7 交通管理与法规
—C 管理对象项目
—D 管理对象编号
·数字交通平台管理
数字交通平台,由全域或区域管理中心管理;数字交通平台的管理系统,由全域平台管理系统、区域平台管理系统,以及平台管理对象的分系统组成;数字交通平台管理系统,主要包括综合管理系统与运行管理系统两大部分;通过平台管理系统,平台实现对管理对象的管理,采用任务令牌方式,处理平台事务。
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