CN111770870A - 控制车辆的轨迹方向的方法 - Google Patents

Abstract

一种方法，其包括：控制车辆的第一侧与第一引导轨道之间的第一距离和车辆的第二侧与第二引导轨道之间的第二距离中的至少一个，并且接收与第一侧和第二侧中的一个相对应的方向指令，该一侧是方向侧。在接收到方向指令之后，控制车辆的方向侧与第一引导轨道和第二引导轨道中的设置在车辆的方向侧的一个引导轨道之间的方向距离。在车辆与例如包括导轨的引导轨道之间没有接触的情况下，需要控制车辆与引导轨道之间沿着轨迹的距离，优选地将该距离控制为安全距离。本构思提供了这种控制。

Description

控制车辆的轨迹方向的方法

技术领域

本发明的各个方面和实施例涉及通过运输系统特别是管状运输系统(tube-shaped transportation system)的道岔(switch)来引导车辆。

背景技术

在管状运输系统中，将车辆和管道之间的接触减少到最小，并且最好完全避免。这可以通过例如磁悬浮来实现。这给在道岔处从一个管到另一个管的方向切换带来了挑战，而且该切换过程优选地在车辆与管道之间没有接触的情况下进行。此外，由于行进通过管道的车辆旨在高速行驶，因此管道中车辆的位置的安全控制成为一个问题。

发明内容

优选地，提供用于通过运输系统中的道岔来安全地引导车辆的控制，特别是用于通过管状运输系统(优选地不移动运输系统的部件的情况下)来引导磁悬浮车辆的控制。

第一方面提供了一种控制在包括第一引导轨道和第二引导轨道的车辆引导系统中移动的车辆的轨迹方向的方法。该方法包括控制车辆的第一横向侧与第一引导轨道之间的第一距离和车辆的第二横向侧与第二引导轨道之间的第二距离中的至少一个，并且接收与第一横向侧和第二横向侧中的一个(该一侧是方向侧)相对应的方向指令。在接收到方向指令之后，控制车辆的方向侧与第一引导轨道和第二引导轨道中的设置在车辆的方向侧的一个引导轨道之间的方向距离。

在具有用于引导车辆的车轮的导轨的物理道岔的情况下，由于通过导轨与车轮之间的接触来引导车辆，因此车辆(的车轮)之间的距离无关紧要。在车辆与例如包括导轨的引导轨道之间没有接触的情况下，需要控制车辆与引导轨道之间沿着轨迹的距离，优选地将该距离控制为安全距离。

一个实施例包括：确定是否已经通过了第一安全点；获得与第一横向侧和第二横向侧中的一个相对应的默认方向；并且，如果已经通过了安全点，则控制与默认方向相对应的车辆的默认横向侧与第一引导轨道和第二引导轨道中的与默认横向侧相邻的一个引导轨道之间的默认距离。

如上所述，管状运输系统中的车辆旨在以每小时几百公里的速度行驶。在这种速度下，并且在车辆载有大量人员或相当数量的货物时，对安全切换的控制非常重要。由于动量很大，因此在道岔位置或在到达道岔之前非常接近的位置处改变方向可能导致危险情况。优选地避免这种情况。因此，优选地忽略在超过不返回点时接收到的任何改变方向的指令。

另一实施例还包括获得安全距离区间，并且在接收到方向指令时，如果方向指令包括第一方向，则检查第一距离是否在安全距离区间内。

如果是这种情况，则将第一距离控制在第一距离区间内，如果不是这种情况，则将第二距离控制在第二距离区间内。如果方向指令包括第二方向，则检查第二距离是否在安全距离区间内。如果是这种情况，则将第二距离控制在第二距离区间内，如果不是这种情况，则将第一距离控制在第一距离区间内。

这意味着如果在特定点处无法将车辆控制到指示方向上，则将车辆引导到相反的方向。这样，总是将车辆控制在特定方向上，从而防止潜在的碰撞。

另一实施例包括：确定是否已经通过了第二安全点，并且，如果已确定已经通过了第二安全点，则控制车辆的第一横向侧与第一引导轨道之间的第一距离和车辆的第二横向侧与第二引导轨道之间的第二距离中的至少一个。

第二安全点设置在超过道岔的位置。因此，第二安全点表明车辆的位置可以在正常操作中再次控制在引导轨道之间。

第二方面提供了一种用于控制在包括第一引导轨道和第二引导轨道的车辆引导系统中移动的车辆的轨迹方向的控制系统。该控制系统包括处理模块。处理模块布置成：确定车辆的第一横向侧与第一引导轨道之间的第一距离，并且确定车辆的第二横向侧与第二引导轨道之间的第二距离。控制系统还包括输入模块和控制模块，该输入模块布置成接收方向指令。控制模块布置成：基于该方向指令来执行基于确定的第一距离来控制第一距离和基于确定的第二距离来控制第二距离中的至少一个。

第三方面提供了一种用于在包括第一引导轨道和第二引导轨道的车辆引导系统中移动的车辆，该车辆包括根据第二方面的控制系统。

第四方面提供了一种用于引导车辆的车辆引导系统，该车辆引导系统包括第一引导轨道和第二引导轨道以及根据第二方面的控制系统。

附图说明

现在将结合附图更详细地讨论其各个方面和实施例。图中，

图1：示出了运输系统的俯视图；

图2：示出了运输系统和车辆的横截面；和

图3：示出了描述用于控制在运输系统中的车辆的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了运输系统100中的道岔。在该实施例中，运输系统100包括互连的管，该管在道岔处连接。图1示出了第一管112、延伸于第一管112的第二管114以及从第一管112和第二管116分支出的第三管116。运输系统100布置成用于引导车辆200。车辆200优选地悬挂在第一支撑轨道132上。第一支撑轨道132可以设置成：在车辆200上方并吸引车辆200、在车辆200下方并向上推动车辆200或其组合。

在运输系统100的管的侧面处，设置钢轨作为引导轨道。如图1所示，在左侧处设置有第一导轨122。在从第一管112分支到第三管116的右下方处设置有第二导轨124。在右上方处，在第二管中设置有第三导轨126，并且在第三管的一侧处设置有第四导轨128。在该实施例中，导轨设置成连续的轨道，但是在另一实施例中，它们可以设置成具有分离元件的轨道。

在距运输系统100中的岔口的预定距离处，第一信标142设置在第一管112中或附近。

图2示出了第一管112的横截面，在该第一管112中具有车辆200。在第一管112的相对侧处，在第一管112中设置有第一导轨122和第二导轨124。在该实施例中，导轨设置在：大体上相同的高度、第一管112的中间以及180°的环形距离处。在另一实施例中，导轨设置在不同的高度和不同的环形距离处，例如相隔90°。

在该实施例中，第一支撑轨道132包括第一支撑导轨132'和第二支撑导轨132”。在该示例中，车辆200借助于电磁支撑模块悬挂在支撑轨道132上。第一电磁支撑模块232'设置成与第一支撑导轨132'相互作用，而第二电磁支撑模块232”设置成与第二支撑导轨132”相互作用。支撑导轨132可以设置有导体，该导体可以被供电，以在运输系统100中推进车辆200，如专利申请NL2019259中所述的那样。

尽管这种类型的悬挂是优选的，但是也可以使用其他类型的模块将车辆200悬挂在管道中。这种悬挂可以设置在车辆的一侧、底部或顶部处，并且可以是磁性的、电气的、机械的、其他的或它们的组合。优选地将运输系统与车辆200之间的接触量减少到尽可能的最小量，或者甚至减轻以减小任何类型的摩擦。

在车辆200的侧面(特别是在横向侧)处设置有电磁引导模块234。在左侧处设置有第一电磁引导模块234'，而在右侧处设置有第二电磁引导模块234”。电磁模块受位置控制模块220控制，该位置控制模块220控制流经电磁模块的电流。位置控制模块220又受车辆控制模块210控制。在一个示例中，位置控制模块220和车辆控制模块210设置在一个壳体中，或甚至在单个电路中。

通过控制电磁支撑模块232的供电，可以控制车辆200在第一管112中的高度以及沿着管道的长度方向的横向位移，例如但不限于根据专利申请NL2019259所公开的技术。

通过对电磁引导模块234供电，可以控制车辆200在第一管112中的横向位置。在该实施例中，电磁引导模块234设置在车辆200的横向侧处，即除了顶部、底部、前侧和后侧之外的侧面处。在车辆200是大体上长方体形状或卧圆柱体形状的情况下，这意味着电磁引导模块234设置在车辆200的左侧和右侧处。例如，通过对第一电磁引导模块234'供电，可以控制第一电磁引导模块234'和第一导轨122之间的吸引力。

同样，通过对第二电磁模块234”供电，可以控制第二电磁引导模块234”与第二导轨124之间的吸引力。这样，可以控制车辆200在第一管112中的横向位置。为了实现这种控制，第一导轨122和第二导轨124优选地包括铁磁材料，例如钢。

为了精确地控制车辆200，需要确定车辆200在第一管112中的横向位置。优选地，确定车辆200与第一导轨122之间以及车辆200与第二导轨124之间的距离。替代地或附加地，如果在第一管112中设置另一个引导轨道，则确定车辆与在车辆两侧上的引导轨道之间的距离。

可以通过电磁引导模块234来确定车辆200与在两侧上的导轨之间的距离。在恒定电流流过例如第一电磁引导模块234'的情况下，第一电磁引导模块234'中的磁场根据第一导轨122之间的距离而变化。替代地或附加地，借助于另一传感器来监测一方面车辆与另一方面导轨之间的距离，另一传感器包括但不限于：与一个或更多个光源(例如LED、激光或其他光源)组合的光学传感器、包括源和传感器的其他电磁传感系统、机械传感器、其他传感器或它们的组合。

在另一实施例中，根据专利申请NL2019259所公开的技术，借助于第一支撑轨道132和电磁支撑模块232来控制车辆200在第一管112中的横向位置。在这种实施例中，可以省略电磁引导模块234。

通过控制车辆200的一个或两个横向侧与在第一管112以及第二管114和第三管116的侧面处的导轨之间的距离，可以控制车辆200从第一管112移动到第二管114或第三管116。下面结合图1、图2和图3进行更详细的讨论。图3示出了流程图3，其各个部分概述如下：

302 开始

304 设置默认方向

306 控制左右距离中的至少一个

308 接收方向指令

310 在第一安全点之前？

312 将指令方向设置为默认值

314 控制与默认侧的距离

316 车辆与默认的导轨之间的横向距离在安全范围内？

318 将默认侧设置为与先前的默认侧相反

320 通过第二安全点？

322 到与方向侧相反的一侧的距离在控制余量内？

该过程从终止器开始302。此时，车辆200在运输系统100中位于如图1所示的位置处。在该位置处，第一管112具有大体上圆形的横截面。在车辆200相对于第一支撑轨道132居中定位的情况下，可以借助于电磁引导模块234来很好地控制车辆200与引导导轨之间的距离。优选地，在限定了一个或多个控制距离的预定控制距离区间内控制车辆200的横向侧与引导导轨之间的距离。该区间选择成使得：可以将车辆200的横向位置安全地控制在道岔之间、运输系统100的管道中。

该过程继续进行到步骤304，在该步骤304中设置默认方向。默认方向是在没有接收到特定指令的情况下车辆200要被引导的方向。该过程继续进行到步骤306，在步骤306中，控制在车辆200与第一引导轨道122和第二引导轨道124中的至少一个之间的左右距离中的至少一个。在步骤306中的控制目的是使车辆200基本上保持在第一管112的中心，至少在第一导轨122和第二导轨124之间的中间。

在步骤308中，车辆控制模块210接收方向指令。在该实施例中，车辆控制模块210设置在车辆200中。替代地，车辆控制模块210可以设置在固定位置处，在该固定位置处，它通过无线链路来控制车辆200的各个组件。方向指令包括要朝向的方向：左或右。替代地或附加地，该指令包括是继续沿着直线还是走弯路的信息。应当注意，具有三个或更多个方向选项而不是如图1所示的两个方向的道岔也是可实现的。对于这种道岔，该指令可以包括更多种类的指令，例如左-右-向前、在四个分支的情况下用数字1到4、其他指令或它们的组合。

在接收到方向指令之后，车辆控制模块210确定车辆200是否已经通过第一安全点。第一安全点被定义为在道岔之前的特定距离处，并且可以是固定点，或者附加地或替代地是动态点。如果安全点被定义为固定点，则它可以通过运输系统100中的信标来指示，例如通过第一信标142来指示。车辆200包括用于检测第一信标142的传感器，该传感器连接到车辆控制模块210。

在第一安全点的动态位置的情况下，可以基于车辆参数来定义第一安全点的位置，该车辆参数包括车辆200的速度、车辆200的负载、车辆200的位置数据(例如偏航、侧倾和俯仰中的至少一个)、其他数据或其组合。替代地或附加地，第一安全点可以定义为运输系统100中的位置，管道在该位置处以如此的宽度分岔：不能通过控制区间或控制距离来同时控制车辆200的横向侧与该侧的引导轨道之间的距离两者。

这样，第一安全点被定义为不返回点：车辆控制模块210忽略在超过该点时接收到的任何方向指令。在通过该不返回点之后，在步骤312中将指令方向设置为默认距离。如果没有接收到方向指令，则在步骤304中定义的默认方向保持不变。

将通过示例来进一步阐明流程图300所描述的过程，在该示例中，接收到车辆从第一管段112行进到第三管段116的指令。

在步骤314中，控制车辆200与第二导轨124之间的距离，因为第二导轨124对应于车辆的与指令方向相对应的一侧。优选地，将车辆200与第二导轨124之间的距离控制在预定的控制距离区间内。不控制或不再控制车辆200与第一导轨122之间的距离：将控制单个侧的单个距离。结果，车辆200将沿着第二导轨124，并且从第一管112转弯到第三管116。此外，车辆200将从第一支撑轨道132切换到设置在第三管116中的第二支撑轨道134，然后继续其通过运输系统100的行程。

车辆200要被引导成与第二导轨124相距安全距离，但是该距离不应与第二导轨124相距太远，以防止车辆200碰撞到第二管114和第三管116之间的壁。因此，通过车辆控制模块210来定义并获得安全距离或安全距离区间。该安全距离值或安全距离区间优选地大于控制距离区间。它可以是固定值或者是可以基于车辆参数来定义动态值，该车辆参数包括车辆200的速度、车辆200的负载、车辆200的位置数据(例如偏航、侧倾和俯仰中的至少一个)、其他数据或它们的组合。

在步骤316中检查车辆200与在指令方向侧处的引导轨道之间的距离。如果车辆200与第二导轨124之间的距离大于安全距离值或在安全距离区间之外并且特别地是大于安全距离区间，则该过程分支到步骤318。在步骤318中，将与先前的默认侧相反的一侧设置为默认侧。在这里讨论的示例中，该默认侧将是右侧。

这意味着，不是将车辆200引导到第三管116，而是将把车辆200引导到第二管114。另一方面，如果车辆200与第二导轨124之间的距离在安全区间内，则该过程从步骤316继续进行到步骤320。

在步骤320中，车辆控制模块210检查是否已经通过了第二安全控制点。在一个实施例中，第二安全控制点是在固定位置的信标。这种固定位置优选地设置在运输系统100的靠近道岔的管附近的位置。在第二安全控制点是动态位置的情况下，可以基于车辆参数来定义第二安全控制点的位置，该车辆参数包括车辆200的速度、车辆200的负载、车辆200的位置数据(例如偏航、侧倾和俯仰中的至少一个)、其他数据或它们的组合。

图1示出了第二信标144和第三信标146。在车辆200所指令和遵循的方向是右向的情况下，第二位置144定义了第二安全点。第二安全点定义了运输系统100中的一个位置，在该位置处，车辆已经离开了道岔，并且已经进入另一连续的管或管段。并且在离开道岔之后，可以再次在车辆200的两侧控制该车辆200的横向位置。

因此，如果还没有通过第二安全控制点，则该过程分支回到步骤314，在步骤314中，将车辆200与默认侧的导轨之间的距离控制在控制距离区间内。如果确定已经通过了第二安全控制点，则该过程继续进行到步骤322，在步骤322中，检查车辆200与车辆的非指令侧的另一引导导轨之间的距离是否为控制距离或控制距离区间。

在本文讨论的示例中，超过第二安全控制点的非指令侧的引导导轨是第四导轨128。如果车辆200与第四导轨128之间的距离小于控制距离或在控制距离区间之内，则该过程继续进行到步骤304，用以在运输系统100的另一条分支中正常运行。如果车辆200与第四导轨128之间的距离大于控制距离或控制距离区间，则该过程分支回到步骤314。

如下面的编号示例所设置的那样，可以总结本发明的各个方面和示例。这些示例设置用于支持一般的创新构思，而不应解释为限制由权利要求书所限定的该构思的广度。

在上文的描述中，将理解的是，当诸如层、区域或衬底的元件被称为“在另一元件上”或“到另一元件上”时，该元件直接在另一元件上，或者也可能存在中间元件。同样将理解，在上文的描述中给出的值是作为示例给出的，并且其他值可以是可能的和/或可以争取的。

此外，本发明也可以通过比在本文描述的实施例中所提供的部件更少的部件来实现，其中，一个部件执行多种功能。同样可以使用比附图所示的元件更多的元件来实现本发明，其中，在所提供的实施例中由一个部件执行的功能分散在多个部件上。

应当注意，附图仅是通过非限制性示例给出的本发明的实施例的示意图。为了清楚和简明的目的，本文将特征描述为相同或不同实施例的一部分，然而应当理解，本发明的范围可以包括具有所描述的所有或一些特征的组合的实施例。词语“包括”并不排除存在除了权利要求中所列特征或步骤以外的其他特征或步骤。此外，词语“一”和“一个”不应解释为限于“仅一个”，而是用于意味着“至少一个”，并且不排除多个。

本领域技术人员将容易理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以修改说明书中公开的各种参数及其值，并且可以组合所公开和/或要求保护的各种实施例。

规定：权利要求书中的附图标记不限制权利要求书的范围，而仅仅是为了增强权利要求书的可读性而插入。

Claims (15)

1.控制在包括第一引导轨道和第二引导轨道的车辆引导系统中移动的车辆的轨迹方向的方法，所述方法包括：

控制所述车辆的第一横向侧与所述第一引导轨道之间的第一距离和所述车辆的第二横向侧与所述第二引导轨道之间的第二距离中的至少一个；

接收与所述第一横向侧和所述第二横向侧中的一侧相对应的方向指令，所述一侧是方向侧；

控制所述车辆的所述方向侧与所述第一引导轨道和所述第二引导轨道中的设置在所述车辆的所述方向侧的一个引导轨道之间的方向距离。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定是否已经通过了第一安全点；

获得与所述第一横向侧和所述第二横向侧中的一侧相对应的默认方向；

如果已经通过了所述第一安全点，则控制与所述默认方向相对应的所述车辆的默认横向侧与所述第一引导轨道和所述第二引导轨道中的与所述默认横向侧相邻的一个引导轨道之间的默认距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定是否已经通过了第一安全点包括以下至少一项：

确定所述车辆是否已经通过了由所述车辆引导系统组成的信标；和

确定是否能够将所述第一距离和所述第二距离都控制在控制距离之内，如果确定在所述第一距离和所述第二距离中的第二个不超过所述控制距离的情况下不能控制所述第一距离和所述第二距离中的第一个，则已经通过了所述第一安全点。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：

获取安全距离区间，并且在接收到所述方向指令时，

如果所述方向指令包括所述第一方向，

如果所述第一距离在所述安全距离区间内，则将所述第一距离控制在第一距离区间内；

如果所述第一距离在所述安全距离区间之外，则将所述第二距离控制在第二距离区间内；和

如果所述方向指令包括所述第二方向，

如果所述第二距离在所述安全距离区间内，则将所述第二距离控制在所述第二距离区间内；

如果所述第二距离在所述安全距离区间之外，则将所述第一距离控制在所述第一距离区间内。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述安全距离区间基于以下至少一项：

所述车辆的速度；

引导轨道的曲率；

所述车辆的负载；

所述车辆的加速度；

所述车辆的总质量；

所述车辆在所述车辆引导系统中的位置；和

所述车辆的偏航、侧倾和俯仰中的至少一个。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：

确定是否已经通过了第二安全点；

如果已确定已经通过了所述第二安全点，则控制所述车辆的所述第一横向侧与所述第一引导轨道之间的所述第一距离和所述车辆的所述第二横向侧与所述第二引导轨道之间的所述第二距离中的至少一个。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

所述第一距离是所述第一引导轨道与设置在所述车辆的所述第一横向侧处的第一磁体模块之间的距离；

所述第二距离是所述第二引导轨道与设置在所述车辆的所述第二横向侧处的第二磁体模块之间的距离；并且

控制距离包括控制引导轨道和磁体模块之间的磁力。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一磁体模块和所述第二磁体模块包括电磁体，并且控制所述磁力包括控制流过所述电磁体的电流水平。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，能够调节所述第一磁体模块相对于所述车辆的第一磁体位置和所述第二磁体模块相对于所述车辆的第二磁体位置，并且对所述磁力的控制包括调节所述第一磁体位置和所述第二磁体位置中的至少一个。

10.用于控制在包括第一引导轨道和第二引导轨道的车辆引导系统中移动的车辆的轨迹方向的控制系统，所述控制系统包括：

处理模块，其布置成

确定所述车辆的第一横向侧与所述第一引导轨道之间的第一距离；

确定所述车辆的第二横向侧与所述第二引导轨道之间的第二距离；

输入模块，其布置成接收方向指令；

控制模块，其布置成基于所述方向指令来执行以下至少一项：

基于确定的第一距离来控制所述第一距离；和

基于确定的第二距离来控制所述第二距离。

11.在包括第一引导轨道和第二引导轨道的车辆引导系统中移动的车辆，所述车辆包括根据权利要求10所述的控制系统。

12.根据权利要求11所述的车辆，还包括设置在所述车辆的所述第一横向侧处的第一磁体模块和设置在所述车辆的所述第二横向侧处的第二磁体模块，并且其中，所述控制系统布置成：

通过控制所述第一磁体模块和所述第一引导轨道之间的第一磁力来控制所述第一距离；和

通过控制所述第二磁体模块和所述第二引导轨道之间的第二磁力来控制所述第二距离。

13.根据权利要求11或12所述的车辆，其中，所述控制系统布置成控制：

第一电流，所述第一电流流经设置在所述车辆的所述第一横向侧处的所述第一磁体模块；和

第二电流，所述第二电流流经设置在所述车辆的所述第二横向侧处的所述第二磁体模块。

14.用于引导车辆的车辆引导系统，所述车辆引导系统包括第一引导轨道和第二引导轨道以及根据权利要求10所述的控制系统。

15.根据权利要求14所述的车辆引导系统，包括相互连接的管道，其中，沿着所述管道的至少一部分内壁设置有所述第一引导轨道和所述第二引导轨道。

Images