CN109774731A - 一种点对点无人驾驶交通运输系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种点对点无人驾驶交通运输系统及使用方法。包括一个以上的站台，站台间经行车轨道（1）连接，行车轨道（1）上连接有能沿行车轨道（1）到达各站台的电车（2）；所述的站台包括能够依次停泊一辆以上电车（2）的泊车轨道（3），泊车轨道（3）经换向机构（4）与行车轨道（1）连接；处于岔路位置的行车轨道（1）间也经换向机构（4）连接。本发明具有运行效率高、成本低、灵活性强、经济节能和使用方便的特点。

Description

一种点对点无人驾驶交通运输系统及使用方法

技术领域

本发明涉及一种交通运输系统，特别是一种点对点无人驾驶交通运输系统及使用方法。

背景技术

目前，公共交通系统主要有地铁、公交车、出租车。上述技术领域中，缺陷和不足有以下：

1)地铁：建造成本高昂，路线固定，小城市基本没有建设，对地质要求较高，时间和班次有限。

2)公交车：线路有限、拥挤、运行速度慢(主要体现在交通拥挤和等红绿灯)、时间和班次有限。

3)出租车：乘客费用高、燃油车对城市环境污染大。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种点对点无人驾驶交通运输系统及使用方法。本发明具有运行效率高、成本低、灵活性强、经济节能和使用方便的特点。

本发明的技术方案。一种点对点无人驾驶交通运输系统，包括一个以上的站台，站台间经行车轨道连接，行车轨道上连接有能沿行车轨道到达各站台的电车；所述的站台包括能够依次停泊一辆以上电车的泊车轨道，泊车轨道经换向机构与行车轨道连接；处于岔路位置的行车轨道间也经换向机构连接。

前述的点对点无人驾驶交通运输系统中，所述的行车轨道还经换向机构连接有一条以上的快速通行轨道。

前述的点对点无人驾驶交通运输系统中，所述的电车包括底盘，底盘上分别设有集电导向轮和行走驱动轮，集电导向轮与行车轨道/泊车轨道连接，行走驱动轮与行走电机连接，行走电机还经电机控制器与工控机电连接，工控机还分别与通讯模块和定位模块连接，集电导向轮还经工控机的电源管理模块与行走电机连接；所述的行车轨道和泊车轨道为供电轨道。

前述的点对点无人驾驶交通运输系统中，所述的电车的前后方还设有车钩组件。

前述的点对点无人驾驶交通运输系统中，所述的换向机构包括设于行车轨道端面的换向弧，换向弧与直行换向轨的端面拟合，换向弧的延伸方向上设有转弯换向轨；所述的直行换向轨和转弯换向轨均与换向驱动机构连接；所述的换向驱动机构能同时驱动直行换向轨与轨道对接/脱离、且转弯换向轨与轨道脱离/对接。

前述的点对点无人驾驶交通运输系统中，所述的换向驱动机构包括换向驱动电机，换向驱动电机与传动链连接，传动链经链轮与左旋丝杠副和右旋丝杠副连接，左旋丝杠副和右旋丝杠副分别与直行换向轨和转弯换向轨连接。

前述的点对点无人驾驶交通运输系统的使用方法：

a.乘客于站台处向云服务中心发送乘车请求；

b.云服务中心接收乘车请求后根据该请求进行路径规划；

c.路径规划完成后云服务中心将规划路径反馈到乘客所处站台泊车轨道最前方的电车，乘客即能乘坐该电车按照规划路径行走至预设目的地。

前述的点对点无人驾驶交通运输系统的使用方法所述步骤c中，电车按照路径规划行走至预设目的地的过程具体如下：行走电机由集电导向轮与供电轨道接触供电，驱动行走驱动轮旋转，进而带动电车行走，电车由集电导向轮与供电轨道间的约束导向；电车行走的实时位置经定位模块采集并由通讯模块传送至云服务中心，云服务中心按照规划路径对最靠近实时位置的岔路进行换向控制；云服务中心通过通讯模块与工控机通信，再由工控机与电机控制器通信控制电车减速停车，此时电车到达预设目的地。

前述的点对点无人驾驶交通运输系统的使用方法中，当一次乘车请求的乘车人数超过一辆电车的额定人数时，通过车钩组件将处于泊车轨道最前方的连续几辆电车连接，使该连续连接的电车按照规划路径将乘车人运送至预设目的地。

前述的点对点无人驾驶交通运输系统的使用方法所述步骤b中，路径规划时，快速通行轨道的在路径规划中优先级最高。

有益效果

与现有技术相比，本发明将各站台经行车轨道连接，行车轨道上连接有能沿行车轨道到达各站台的电车；站台包括能够依次停泊一辆以上电车的泊车轨道，泊车轨道经换向机构与行车轨道连接；处于岔路位置的行车轨道间也经换向机构连接；乘客乘车时，乘客于站台处向云服务中心发送乘车请求；云服务中心接收乘车请求后根据该请求进行路径规划；路径规划完成后云服务中心将规划路径反馈到乘客所处站台泊车轨道最前方的电车，乘客即能乘坐该电车按照规划路径行走至预设目的地；通过该结构，客户在站台处直接发出乘车请求即能及时乘坐电车点对点(即由出发地直接到达目的地)地到达目的地，中途无需停车上下乘客，达到了类似出租车的作用，相对于公交车而言，更加方便快捷；同时相对公交和出租车而言，由于电车是按照云服务中心的规划路径沿着供电轨道行驶，所有电车的行驶路径均由云服务中心进行最优规划，大幅度减少了通过岔路口的时间，提升了交通的顺畅性，进而提高了交通系统的运行效率。

本发明站台不仅是乘客上下车的接驳点，同时车站的泊车轨道也是电车的停车场，因而无需另外设置停车场，节约了停车场地，降低了运营成本。

本发明的电车是基于轨道无人驾驶进行运行的，有效节约了人力成本，同时能够减少人为操作导致的事故的发生，降低事故率，提升交通安全性。

本发明的供电轨道可采用搭建高架形式建立轨道系统，与现有道路系统分离，不需要等待红绿灯，设计平均时速可达60公里以上，系统运行效率高。

本发明是基于有轨电车的基础研发而得，其可根据不同需求延伸导轨、增减站台，该系统可以延伸到需要的地点，如小区里，学校、工厂等，甚至可以连接只要能搭建轨道的任何地方；相对地铁交通而言，其建造成本更低，灵活性更强。

由于本发明的电车额定人数一般为2人，体积较小，因此其通行占用空间较小，一般而言只要通行空间超过1米的地方都可以建设，其建设空间占用小，因此在现有交通道路上改造的难度小，建造可行性高，进而提高了本发明与其他交通系统的兼容性。本发明将电车额定人数设计为2人，还因为对于用户而言，1-2人的出行情况最为普遍；通过2人定额的设计，能够很大情况下降低电车运行时的空车率，提高电车运行效率，同时降低车体重量，减少运行中的无效能耗，最大程度提高电车运行的能效比；除此外，本发明可根据一次乘坐请求的乘车人数将多个电车通过车钩组件连接，能够方便一次多人乘车，提高了本发明使用的灵活性，使得本发明在提高运行效率的同时兼顾了适用性。

本发明的换向驱动机构包括换向驱动电机，换向驱动电机与传动链连接，传动链经链轮与左旋丝杠副和右旋丝杠副连接，左旋丝杠副和右旋丝杠副分别与直行换向轨和转弯换向轨连接；通过该结构，实现一个电机同时控制直行换向轨和转弯换向轨，即实现了当直行换向轨与轨道对接/脱离时，转弯换向轨与轨道脱离/对接，有效增加了系统运行的可靠性。

本发明采用供电轨道给电车供电，相比燃油车，环保且费用低廉，相比采用电池的电动车，省去电池的使用，更加环保，节约资源。根据单人乘车计算，电车及乘客重量约为300公斤，设计平均速度为60千米，驱动功率为2千瓦，1度电可以行使30千米，根据实际情况及能源损耗等，假设1度电能行使20千米，根据1度电约为0.5元计算，人均每公里出行消耗能量费用为0.025元。相对于轿车来说，按平均油耗7升/100公里算，假设车辆出行人员为1人，每公里消耗能量费用为0.49元每公里，两种方式出现能量消耗相差近20倍。因此，通过本发明出行，更加经济节能。

本发明的运输能力以一个站台计算，每20秒钟发车一次，一个小时可以运送180人，站台可以根据人流量增加或减少数量。

本发明与现有的共享电动车相比：由于不需要额外的停车场，其占地面积小，解决了停车难问题；由于是使用供电轨道供电，电车不需充电，因此在轨道铺设范围内不受里程限制，且为无人驾驶，不需要驾驶证和驾驶员，使用更加方便。

本发明的电车结构简单，造价低廉，每辆电车成本约2万元。

由于公交车的公交站台间只有指定车次才能到达，因此会出现乘客在高峰时期集中到某一站台乘车的情况，不仅便利性不够，且会造成交通拥堵；而本发明的站台间经电车互通，相比公交车而言，乘客无需到达指定公交站台乘车，因此避免了高峰时段乘客到某一站台集中乘车造成站台拥堵的情况，更加有利于交通疏导。

本发明的站台还可设置于楼房停车场内；通过该结构，本发明的电车还可用作物流车用于订送外卖和快递等，用途广泛。

综上，本发明具有运行效率高、成本低、灵活性强、经济节能和使用方便的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是电车与换向机构的俯视结构示意图；

图3是换向机构的结构示意图。

附图中的标记为：1-行车轨道，2-电车，21-底盘，22-电机控制器，23-集电导向轮，24-行走驱动轮，25-工控机，26-通讯模块，27-定位模块，28-车钩组件，29-备用电池，3-泊车轨道，4-换向机构，41-换向弧，42-直行换向轨，43-转弯换向轨，44-换向驱动机构，441-换向驱动电机，442-传动链，443-链轮，444-左旋丝杠副，445-右旋丝杠副，5-快速通行轨道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1。一种点对点无人驾驶交通运输系统，构成如图1-图3所示，包括一个以上的站台，站台间经行车轨道1连接，行车轨道1上连接有能沿行车轨道1到达各站台的电车2；所述的站台包括能够依次停泊一辆以上电车2的泊车轨道3，泊车轨道3经换向机构4与行车轨道1连接；处于岔路位置的行车轨道1间也经换向机构4连接。

前述的电车2包括底盘21，底盘21上分别设有集电导向轮23和行走驱动轮24，集电导向轮23与行车轨道1/泊车轨道3连接，行走驱动轮24与行走电机连接(图中未示出该连接结构，该连接结构为常规连接结构)，行走电机还经电机控制器22与工控机25电连接，工控机25还分别与通讯模块26和定位模块27连接，集电导向轮23还经工控机25的电源管理模块与行走电机连接(图中未示出该连接结构，该连接结构为常规连接结构)；所述的行车轨道1和泊车轨道3为供电轨道。工控机25与通讯模块26、定位模块27及电机控制器22间的电连接结构均为常规连接结构。

前述的电车2的前后方还设有车钩组件28。

前述的换向机构4包括设于行车轨道1端面的换向弧41，换向弧41与直行换向轨42的端面拟合，换向弧41的延伸方向上设有转弯换向轨43(参见图2)；所述的直行换向轨42和转弯换向轨43均与换向驱动机构44连接；所述的换向驱动机构44能同时驱动直行换向轨42与轨道对接/脱离、且转弯换向轨43与轨道脱离/对接。

前述的换向驱动机构44包括换向驱动电机441，换向驱动电机441与传动链442连接，传动链442经链轮443与左旋丝杠副444和右旋丝杠副445连接，左旋丝杠副444和右旋丝杠副445分别与直行换向轨42和转弯换向轨43连接。通过该结构，确保当直行换向轨42与供电轨道对接时，转弯换向轨43与供电轨道脱离；当直行换向轨42与供电轨道脱离时，转弯换向轨43与供电轨道对接。图3中，左旋丝杠副444和右旋丝杠副445分别为两根，控制直行换向轨42和转弯换向轨43的上升/下降；也可将连接直行换向轨42和转弯换向轨43的其中一根左旋丝杠副444和右旋丝杠副445替换成导向导轨结构，也能实现相应控制。

所述的行车轨道1还经换向机构4连接有一条以上的快速通行轨道5。通过该结构的设置，在路径规划时，可最优规划快速通行轨道5(即快速通行轨道5的在路径规划中优先级最高)，这样就减少了电车通行时在行车轨道上的停车、减速频率进一步提高通行效率。

前述的点对点无人驾驶交通运输系统的使用方法：

a.乘客于站台处向云服务中心发送乘车请求；

b.云服务中心接收乘车请求后根据该请求进行路径规划；

c.路径规划完成后云服务中心将规划路径反馈到乘客所处站台泊车轨道3最前方的电车2，乘客即能乘坐该电车2按照规划路径行走至预设目的地。

上述的乘客向云服务中心发送乘车请求的方式，可采用App向云服务中心发送等常规方式；

上述的云服务中心对路径的规划方式采用常规规划方式即可。

电车2按照规划路径行走的控制方式采用现有控制方式即可，如：将云服务中心与电车和换向机构间建立通信连接，通过云服务中心控制电车2按照规划路径行走。

前述的步骤c中，电车2按照路径规划行走至预设目的地的过程具体如下：行走电机由集电导向轮23与供电轨道接触供电，驱动行走驱动轮24旋转，进而带动电车2行走，电车2由集电导向轮23与供电轨道间的约束导向；电车2行走的实时位置经定位模块27采集并由通讯模块26传送至云服务中心，云服务中心按照规划路径对最靠近实时位置的岔路进行换向控制；云服务中心通过通讯模块26与工控机25通信，再由工控机25与电机控制器22通信控制电车2减速停车，此时电车2到达预设目的地。

当一次乘车请求的乘车人数超过一辆电车2的额定人数时，通过车钩组件28将处于泊车轨道3最前方的连续几辆电车2连接，使该连续连接的电车2按照规划路径将乘车人运送至预设目的地。车钩组件28采用常规结构即可，车钩间的连接可通过手动连接，也可采用常规自动控制连接。最优地车钩组件的连接为采用自动控制连接，通过云服务中心远程控制连接，且车钩组件28与电车2间通过缓冲组件连接，以便对两电车对接时产生的冲击力进行缓冲；同时车钩组件28采用电磁结构，以方便对接和脱钩。

前述的换向控制为：电车2沿供电轨道运行到岔路位置前，换向驱动机构44同时驱动直行换向轨42与轨道对接/脱离和转弯换向轨43与轨道脱离/对接，实现换向控制。

前述的换向驱动机构44同时驱动直行换向轨42与轨道对接/脱离和转弯换向轨43与轨道脱离/对接具体为：换向驱动电机441经传动链442和链轮443联动下同时驱动左旋丝杠副444和右旋丝杠副445旋转，进而同时驱动直行换向轨42上移/下移和转弯换向轨43下移/上移，实现直行换向轨42与轨道的对接/脱离和转弯换向轨43与轨道的脱离/对接。换向驱动电机441与云服务中心间采用常规通信方式，实现云服务中心对换向驱动电机441的控制。

前述的行走电机还与备用电池29连接。设置备用电池，确保供电轨道故障供电故障时，电车依然能够行走。

前述的电车2乘坐的定额人数为2人。该设置有有效减小电车体积，降低了无效能耗，提高了能效比。

Claims (10)

1.一种点对点无人驾驶交通运输系统，其特征在于：包括一个以上的站台，站台间经行车轨道（1）连接，行车轨道（1）上连接有能沿行车轨道（1）到达各站台的电车（2）；所述的站台包括能够依次停泊一辆以上电车（2）的泊车轨道（3），泊车轨道（3）经换向机构（4）与行车轨道（1）连接；处于岔路位置的行车轨道（1）间也经换向机构（4）连接。

2.根据权利要求1所述的点对点无人驾驶交通运输系统，其特征在于：所述的行车轨道（1）还经换向机构（4）连接有一条以上的快速通行轨道（5）。

3.根据权利要求1或2所述的点对点无人驾驶交通运输系统，其特征在于：所述的电车（2）包括底盘（21），底盘（21）上分别设有集电导向轮（23）和行走驱动轮（24），集电导向轮（23）与行车轨道（1）/泊车轨道（3）连接，行走驱动轮（24）与行走电机连接，行走电机还经电机控制器（22）与工控机（25）电连接，工控机（25）还分别与通讯模块（26）和定位模块（27）连接，集电导向轮（23）还经工控机（25）的电源管理模块与行走电机连接；所述的行车轨道（1）和泊车轨道（3）为供电轨道。

4.根据权利要求3所述的点对点无人驾驶交通运输系统，其特征在于：所述的电车（2）的前后方还设有车钩组件（28）。

5.根据权利要求1或2所述的点对点无人驾驶交通运输系统，其特征在于：所述的换向机构（4）包括设于行车轨道（1）端面的换向弧（41），换向弧（41）与直行换向轨（42）的端面拟合，换向弧（41）的延伸方向上设有转弯换向轨（43）；所述的直行换向轨（42）和转弯换向轨（43）均与换向驱动机构（44）连接；所述的换向驱动机构（44）能同时驱动直行换向轨（42）与轨道对接/脱离、且转弯换向轨（43）与轨道脱离/对接。

6.根据权利要求5所述的点对点无人驾驶交通运输系统，其特征在于：所述的换向驱动机构（44）包括换向驱动电机（441），换向驱动电机（441）与传动链（442）连接，传动链（442）经链轮（443）与左旋丝杠副（444）和右旋丝杠副（445）连接，左旋丝杠副（444）和右旋丝杠副（445）分别与直行换向轨（42）和转弯换向轨（43）连接。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的点对点无人驾驶交通运输系统的使用方法，其特征在于：

a.乘客于站台处向云服务中心发送乘车请求；

b.云服务中心接收乘车请求后根据该请求进行路径规划；

c.路径规划完成后云服务中心将规划路径反馈到乘客所处站台泊车轨道（3）最前方的电车（2），乘客即能乘坐该电车（2）按照规划路径行走至预设目的地。

8.根据权利要求7所述的点对点无人驾驶交通运输系统的使用方法，其特征在于，步骤c中，电车（2）按照路径规划行走至预设目的地的过程具体如下：行走电机由集电导向轮（23）与供电轨道接触供电，驱动行走驱动轮（24）旋转，进而带动电车（2）行走，电车（2）由集电导向轮（23）与供电轨道间的约束导向；电车（2）行走的实时位置经定位模块（27）采集并由通讯模块（26）传送至云服务中心，云服务中心按照规划路径对最靠近实时位置的岔路进行换向控制；云服务中心通过通讯模块（26）与工控机（25）通信，再由工控机（25）与电机控制器（22）通信控制电车（2）减速停车，此时电车（2）到达预设目的地。

9.根据权利要求7所述的点对点无人驾驶交通运输系统的使用方法，其特征在于，当一次乘车请求的乘车人数超过一辆电车（2）的额定人数时，通过车钩组件（28）将处于泊车轨道（3）最前方的连续几辆电车（2）连接，使该连续连接的电车（2）按照规划路径将乘车人运送至预设目的地。

10.根据权利要求7所述的点对点无人驾驶交通运输系统的使用方法，其特征在于，步骤b中，路径规划时，快速通行轨道（5）的在路径规划中优先级最高。