CN111252107B - 一种轨道交通系统及线路安排方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道交通系统及线路安排方法，包括中央控制系统、多个单体变轨车、多个站点和主轨道,所述主轨道包括至少一条恒速轨道，每个所述站点设置入口和出口，所述入口通过第一辅轨道连接所述主轨道，本发明的车辆在辅轨道中加速后变轨进入主轨道，且主要通过单体变轨车箱上的衔接锁件以衔接的形式来实现不停站上车，车辆从车辆组中分离并变轨进入辅轨道，在辅轨道减速运行至目的站点，实现不停站下车，该轨道交通系统的客运能力远远高于传统交通形式，且对车辆体积的设计需求较小，车辆细胞化，轨道毛细化，使得建设成本大大降低，通达程度大大提高。

Description

一种轨道交通系统及线路安排方法

本申请要求申请号：2019102376267，申请日：2019年3月27日，发明名称“一种轨道交通系统”的优先权。

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种轨道交通系统及线路安排方法。

背景技术

交通拥堵是现代城市面临的重大难题，公交系统、地铁系统、轻轨系统、高架系统等都是不同的解决对策。以上系统从增加单车载客量、降低行车阻碍、提高车辆速度等不同侧面入手，提高了交通运输能力，但也各自存在不足。近年来，人们开始发现，乘客上下车或车辆进出主路的过程是使交通系统中的车辆“走走停停”的最原始、最根本的“阻碍”来源，所以“不停站上下车”的设计方案不断出现。通过但不限于主、辅车的设计，使交通元加减速过程在辅车中完成、主车尽量保持恒速运行，进而大幅降低车辆运行过程中所受到的“阻碍”。现有技术中，不停站上下车的“降阻”方式存在问题：将停站状态的上下车过程即时间成本转化为运行状态的上下车过程即空间成本，即主车速度*安全上下车时间＝安全交互空间成本。称该问题为不停站上下车交互过程的时空成本问题，以及公交系统、地铁系统、轻轨系统等车体庞大，轨道交通、高架系统轨道过宽，线网稀疏，站点过少，距离过远。“大轨道”交通的不便正日益凸显。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种轨道交通系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种轨道交通系统，包括中央控制系统、多个单体变轨车、多个站点、主轨道及多个辅轨道,所述主轨道包括至少一条恒速轨道，所述辅轨道包括至少一条第一辅轨道和至少一条第二辅轨道，所述第一辅轨道包括加速区和上车变轨区，所述第二辅轨道包括减速区和下车变轨区，每个所述站点设置入口和出口，所述入口通过第一辅轨道连接所述主轨道，所述出口通过第二辅轨道连接所述主轨道，每个所述单体变轨车箱体前后均含有衔接锁件；

所述中央控制系统，用于控制所述多个单体变轨车的运行；

所述入口用于和所述第一辅轨道的加速区连通，所述出口用于和所述第二辅轨道的减速区连通；

所述单体变轨车用于，乘客在所述站点内上车后，由所述入口进入所述第一辅轨道的加速区，在所述加速区加速运行，加速至额定速度后，通过所述上车变轨区变轨进入所述恒速轨道，并合并在所述恒速轨道中处于恒速运行状态的、由所述单体变轨车组成的车辆组中；还用于，当乘客下车时，从处于恒速运行状态的所述车辆组中分离，并通过所述下车变轨区变轨进入所述第二辅轨道，在所述第二辅轨道的减速区减速运行，到达目的站点的出口，并完成乘客下车。

本发明的有益效果是：单体变轨车在辅轨道中完成加速和减速过程，通过变轨区与恒速轨道中的车辆组连接和分离，实现不停站上下车；采用衔接式变轨，使主车和辅车交互过程的时空成本降至最低，从而适用于城市交通系统；且通过单体变轨车箱可以使得轨道毛细化，成本降低、线网密度提高、通达程度提高，通过上述技术方案，解决了不停站上下车方案最困难的交互过程时空成本太大的问题，可以实现比城市公交车站更密集的线路网络、比地铁更快的系统速度，且任意两个站点之间可以不换乘恒速到达。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种轨道交通线路安排方法，包括：

步骤1、安排单体变轨车当前运行时间元内从起点到终点的最近路线；

步骤2、判断所述单体变轨车在所述路线上即将经过的每一个站点是否满足运行条件，若是，则控制所述单体变轨车出发，否，则改变路线或推迟至下一个运行时间元并判断是否满足运行条件，直至找到满足运行条件的路线；

步骤3、选择步骤2中得到的所述满足运行条件的路线，控制所述单体变轨车按所述路线运行。

采用上述进一步方案的有益效果是：单体变轨车在辅轨道中完成加速和减速过程，通过变轨区与恒速轨道中的车辆组连接和分离，实现不停站上下车；采用衔接式变轨，使主车和辅车交互过程的时空成本降至最低，从而适用于城市交通系统；且通过单体变轨车箱可以使得轨道毛细化，成本降低、线网密度提高、通达程度提高，通过上述技术方案，解决了不停站上下车方案最困难的交互过程时空成本太大的问题，可以实现比城市公交车站更密集的线路网络、比地铁更快的系统速度，且任意两个站点之间可以不换乘恒速到达。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种轨道交通系统的整体示意图；

图2为本发明实施例提供的一种的主轨道和辅轨道的布置示意图；

图3为本发明实施例提供的单体变轨车衔接式变轨过程示意图；

图4为本发明实施例提供的车辆组重新衔接过程示意图；

图5为本发明实施例提供的虚拟主车上行示意图；

图6为本发明实施例提供的多个恒速轨道的布置示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种主轨道和辅轨道的布置示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种主轨道和辅轨道的布置示意图；

图9为本发明实施例提供的一种轨道交通线路安排方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施例提供的一种轨道交通系统，包括中央控制系统、多个单体变轨车、多个站点和主轨道,其中，不同方向的轨道可组成大型网状轨道系统，站点可设置在轨道交汇点和轨道中段，如图1所示。

如图2所示，在上行和下行两个方向上，所述主轨道均设置一条恒速轨道，所述辅轨道设置一条第一辅轨道和一条第二辅轨道，所述第一辅轨道包括加速区和上车变轨区，所述第二辅轨道包括减速区和下车变轨区，每个所述站点设置入口和出口，所述入口和所述第一辅轨道的加速区连通，所述出口和所述第二辅轨道的减速区连通；

所述中央控制系统，用于控制所述多个单体变轨车的运行；

所述入口用于和所述第一辅轨道的加速区连通，所述出口用于和所述第二辅轨道的减速区连通；

所述单体变轨车用于，乘客在所述站点内上车后，由所述入口进入所述第一辅轨道的加速区，在所述加速区加速运行，加速至额定速度后，通过所述上车变轨区变轨进入所述恒速轨道，并合并在所述恒速轨道中处于恒速运行状态的、由所述单体变轨车组成的车辆组中；还用于，在乘客欲下车时，从处于恒速运行状态的车辆组中分离，并通过所述下车变轨区变轨进入所述第二辅轨道，在所述第二辅轨道的减速区减速运行，到达目的站点的出口，并完成乘客下车。

具体的，该轨道交通系统可以采用统一规格的单体变轨车，可采用旋转电机或直线电机，在采用直线电机时，由轨道提供动力，这样可以减小单体变轨车体积，单体变轨车可仅保留“座位”的功能，单体变轨车大小以能够容纳1-2人为宜，也可有单人车和双人车两个规格，便于灵活编组，另外，单体变轨车可以采用可折叠的设计，以方便携带和存放。

该轨道交通系统的运行原理如下：

单体变轨车进出恒速轨道的方式采用衔接式变轨，具体而言，如图3所示，第一辅轨道内完成加速的单体变轨车汇入恒速轨道后，直接衔接在恒速轨道内的车辆组中某个位置，例如，车辆组的后面，衔接后通过衔接锁件固定，组成更大的车辆组。具体的，如图4所示，恒速轨道内即将驶离的单体变轨车先从当前车辆组中分离，进入第二辅轨道减速、驶离，其中，当载有欲下车乘客的单体变轨车位于车辆组的中间时，在载有欲下车乘客的单体变轨车从处于运行状态的车辆组中分离后，其他车辆还用于在运行状态下重新组合成车辆组并继续运行。在乘客从上车到下车的整个过程中，无需从一个车辆进入另一个车辆，省去了交互过程，实现了不停站上下车，同时解决了不停站上下车技术的核心难题，即主、辅车交互过程的时空成本，大大提高了双轨道城市交通系统的客运能力。

为了确保系统中的单体变轨车有序、安全运行，设置运行时间元，运行方法，包括车辆单体化、衔接式变轨和主车虚拟化，所述车辆单体化，用于每个所述单体变轨车只搭载1-2人；

所述衔接式变轨，用于所述单体变轨车变轨进入所述恒速轨道后，与所述恒速轨道中的车辆组的合并方式为前后衔接，衔接后通过所述衔接锁件固定，形成新的车辆组；还用于所述单体变轨车变轨离开所述恒速轨道后，如果所述车辆组分离为多个部分，则后面部分加速后与前面部分重新衔接，衔接后通过所述衔接锁件固定，形成新的车辆组；

所述主车虚拟化用于，设置运行时间元，同一时间元内经过同一站点的单体变轨车合并为所述车辆组，且所述车辆组中包含的所述单体变轨车数量设置最大值如图5所示，确保车辆组之间保持一定的安全距离。运行时间元可以是一个时间单位，具体指同一恒速轨道内运行的两个车辆组的最小发车时间间隔，例如系统的额定速度为72km/h(即20m/s)，以10秒或200米为运行时间元。一个运行时间元内运行的每一个车辆组中的单体变轨车数设置最大值，以防止相邻运行时间元内的两个车辆组之间的距离过近，运行时间元指的是同一恒速轨道内运行的两个车辆组的最小发车时间间隔。

车辆单体化的初衷是便于衔接变轨，如此设计后，会有两个改变，一是车辆数量(密度)大幅增加，二是车辆细胞化、轨道毛细化。设置运行时间元以应对密度的增加，使单体变轨车有序、安全运行；同时采用衔接的方式完成主、辅车交互，使交互过程达到最简，进而能够应对更大密度的车辆。衔接式变轨和运行时间元的设计带来一个变化，即主车虚拟化，如图5所示，当车辆组的单体变轨车数量为0时，主车无实际硬件存在，只是虚拟化的概念，当有单体变轨车汇入时，主车便实际存在，这样无需一直运行并且空载的主车，节约了成本，也简化了交互过程。车辆细胞化、轨道毛细化进一步节约了成本，提高了线网密度和通达程度。

单体变轨车进入站点后，通过自身的通讯装置向中央控制系统提出申请，中央控制系统即可根据申请中的目的站点安排时间最短路线，

自然的，先安排从起点到终点的最近路线，判断在当前运行时间元内，单体变轨车在所述路线上即将经过的每一个站点是否满足运行条件，若是则控制单体变轨车出发，否则改变路线或推迟至下一个运行时间元，并判断是否满足运行条件，直至找到满足运行条件的路线，并选择使得单体变轨车最早到达目的站点的路线，控制单体变轨车按所述路线运行，其中，所述运行条件为：该运行时间元内运行的每一个车辆组中的单体变轨车数小于最大数量。

此外，在图1所示的轨道交通系统的基础上，还可根据实际需要设置次级轨道交通系统，例如，假设为某个城市的轨道交通系统，其系统额定速度为90km/h，两个站点之间的距离为250m，则每个网格是边长为500m的正方形，假设该区域内有一个住宅小区，在该区域内设置覆盖该小区的次级轨道交通系统。单体变轨车可以分两个阶段减速，首先在主系统的恒速轨道内降低至15km/h，然后以该速度为额定速度，进入覆盖小区的次级轨道交通系统，直到到达目的地再停车，离开系统。与减速的过程相同，加速的过程也可以分为两个阶段。对于不同的城市，合理设置次级双轨交通系统，可以使通达效果和出行速度都有大的提高。同一个系统中不同的次级系统可以设置不同的额定速度，比如上述网格中的次级系统额定速度为15km/h，另一个网格中的次级系统额定速度可以设为18km/h。根据需要还可以设置三层或更多层系统。

另外，为了避免轨道占用率过高造成堵塞，还可在同一方向的主轨道上设置两条以上的恒速轨道，各条所述恒速轨道之间设置变轨区，如图6所示，这样，出行距离远的乘客可变轨至第二条或者更靠里面的恒速轨道。

可选地，在该实施例中，在同一方向上，相邻两个所述站点的入口和出口设置在所述主轨道的两侧或一侧，并且相邻两个所述站点的入口设置在所述主轨道的同侧，且相邻所述站点的出口设置在所述主轨道的同侧。

具体的，如图2所示为同一方向上相邻两个站点的入口和出口设置在主轨道一侧的情形，这种设置方式便于两个方向上的主轨道之间紧邻设置，缩小轨道的宽度。而如图7所示为同一方向上相邻两个站点的入口和出口设置在主轨道两侧的情形，这种设置方式可以使两个站点之间节省一半的轨道长度，使两个站点的距离缩短，站点密度更大。

可选地，在该实施例中，第一辅轨道的加速区、第二辅轨道的减速区和恒速轨道之间可平行设置，也可不平行设置，例如，如图8所示，第一辅轨道的加速区的轨道可设置成弧形，这样，可以使两个站点的距离更短，站点密度更大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轨道交通系统，其特征在于，包括中央控制系统、多个单体变轨车、多个站点和主轨道,所述主轨道包括至少一条恒速轨道，每个所述站点设置入口和出口，所述入口通过第一辅轨道连接所述主轨道，所述出口通过第二辅轨道连接所述主轨道，所述第一辅轨道包括加速区和上车变轨区，所述第二辅轨道包括下车变轨区和减速区，每个所述单体变轨车箱体前后均含有衔接锁件；

所述中央控制系统，用于控制所述多个单体变轨车的运行；

所述入口用于和所述第一辅轨道的加速区连通，所述出口用于和所述第二辅轨道的减速区连通；

所述单体变轨车用于，在乘客在所述站点上车后，由所述入口进入所述第一辅轨道的加速区，在所述加速区加速运行，加速至预设速度后，通过所述上车变轨区变轨进入所述主轨道，并衔接合并在所述主轨道中的所述恒速轨道中处于恒速运行状态的、由单体变轨车组成的车辆组中；还用于，在乘客欲下车时，从处于恒速运行状态的车辆组中分离并通过所述下车变轨区变轨进入所述第二辅轨道，在所述第二辅轨道的减速区减速运行，到达目的站点的出口，并完成乘客下车；

其中，在同一方向上，相邻两个所述站点的入口和出口设置在所述主轨道的两侧或一侧，并且相邻两个所述站点的入口设置在所述主轨道的同侧，且相邻两个所述站点的出口设置在所述主轨道的同侧。

2.根据权利要求1所述的轨道交通系统，其特征在于，所述恒速轨道的数量在两条以上时，各条所述恒速轨道之间设置变轨区。

3.根据权利要求1所述的轨道交通系统，其特征在于，所述单体变轨车采用直线电机或旋转电机，自带动力或由轨道提供动力。

4.根据权利要求1所述的轨道交通系统，其特征在于，所述单体变轨车包括载客装置、通讯装置和速度控制装置，所述载客装置用于搭载1-2名乘客，所述通讯装置用于与所述中央控制系统通信，所述速度控制装置用于所述通讯装置接收到所述中央控制系统的控制信号后，控制所述单体变轨车的速度。

5.根据权利要求1所述的轨道交通系统，其特征在于，所述中央控制系统，具体用于接收所述站点内等待出发的所述单体变轨车的申请，根据所述申请为所述单体变轨车安排路线，控制所述单体变轨车出发、加速、变轨、衔接、减速、停站。

6.根据权利要求1-5任一项所述的轨道交通系统，其特征在于，所述单体变轨车用于，当所述单体变轨车进入所述主轨道后，衔接合并在所述车辆组的尾部，当载有欲下车乘客的单体变轨车位于所述车辆组的中间位置，所述单体变轨车完成变轨后，所述车辆组将分离为多个部分，则后面部分加速后与前面部分重新衔接，衔接后通过所述衔接锁件固定，形成新的车辆组并继续运行。

7.根据权利要求1-5任一项所述的轨道交通系统，其特征在于，所述衔接锁件采用电磁锁。

8.一种轨道交通线路安排方法，其特征在于，包括：

步骤1、安排单体变轨车当前运行时间元内从起点到终点的最近路线；

步骤2、判断所述单体变轨车在所述路线上即将经过的每一个站点是否满足运行条件，若是，则控制所述单体变轨车出发，否，则改变路线或推迟至下一个运行时间元并判断是否满足运行条件，直至找到满足运行条件的路线；

步骤3、选择步骤2中得到的所述满足运行条件的路线，控制所述单体变轨车按所述路线运行；

其中，在同一方向上，相邻两个所述站点的入口和出口设置在主轨道的两侧或一侧，并且相邻两个所述站点的入口设置在所述主轨道的同侧，且相邻两个所述站点的出口设置在所述主轨道的同侧。

9.根据权利要求8所述的轨道交通线路安排方法，其特征在于，所述运行条件为：该运行时间元内运行的每一个车辆组中的单体变轨车数小于最大数量。

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