CN115066362B - 自驾单车列车系统 - Google Patents

Abstract

一种自驾单车列车系统，包括列车原件，所述列车原件包括沿轨道系统行驶的单个列车车厢，所述每个列车车厢包括封闭的第一使用区域和平车段。所述平车段包括驱动装载区，驱动装载区被配置为使车辆能够驱动到平车段上，由列车原件进行运输。所述列车元件还包括驱动系统、控制系统、传感器系统以及动力系统。所述驱动系统用于沿轨道驱动列车元件；所述控制系统用于自主控制列车原件的运行；所述传感器系统用于收集传感器数据，并将传感器数据作为输入信号提供给控制系统，控制系统使用传感器数据操控列车原件；所述动力系统用于独立的分别为驱动系统和控制系统供电。

Description

自驾单车列车系统

技术领域

本发明涉及铁路运输技术领域，具体涉及通过开放铁路网进行自主商业和客运运输的，自供电单节车厢和数码连接的自动驾驶多节车厢系统以及操控方法。

背景技术

散装货物的运输和人员的通勤在日常中是必要的，需要大量的资源，包括时间、人力、财力和空间，这些资源往往很有限。在许多地方，日常道路交通的很大一部分由当地通勤者组成。随着城市的发展，当地交通拥堵成为必须解决的越来越大的问题。城市除了处理本地日常交通的问题外，还必须配设道路以处理经过该地区、离开当地或从偏远地区进入该地区的非本地交通。例如，包括通过大型拖车运输货物交通以及旅游交通。这对本地交通领域的影响比其他领域更大，受此类交通影响的地区包括那些交通运输繁忙的市场交易场所。

对这些交通问题的常见措施是扩大道路的容量(例如，增加车道等)。然而，这种解决方案成本高昂，并且需要大量的时间和规划来实施。此外，在道路上施工也很危险，通常会持续数年的影响正常交通模式。缓解这些交通问题的其他方法是使道路、车辆和驾驶模式更有效地改进。例如，某些城市建造了专供一组车辆(例如，本地公交车)使用的专用快速车道，同时为其他交通(例如，非本地公交车)保留标准道路。

最近，作为交通问题的可能解决方案，出现了车辆编队的想法。车辆编队是一种提议的方法，用于部分自主或完全自主地操控一组道路车辆，相邻车辆之间设置狭窄的间隙，因为编队行驶可以减少燃料消耗、提高安全性和交通效率等。目前已经提出了许多车辆编队行驶系统，包括Project SARTRE(环境安全公路列车)，它将队列(或“公路列车”)定义为一组电子连接的“从属车辆”，可在常规道路上自动跟随手动驾驶的重型牵引车。另一个名为“路径”的项目，一直专注于以紧密编队和在专用车道上编排全自动重型卡车，以增加交通容量降低能源成本并提高安全性。为了实现自动化，许多这些提出的编队系统需要复杂的传感器系统来提供纵向控制(即控制一辆车与相邻车辆之间的距离)和横向控制(即控制车辆在行车道内的位置)车辆。在一些情况下，需要对现有路面进行大量修改或添加(例如，用于车辆横向控制的磁性标记、专用车道等)。

过去也已经使用通过铁路运输散装货物和客人。通常，火车由几个连接在一起并承载货物和乘客的火车车厢组成。这些车厢由一个或多个机车沿火车轨道牵引。通过铁路运输货物通常比通过公路车辆运输货物更省油和更经济。当大货物大负载长距离运输时尤其如此，但对于小负载或短距离则不然。出于这个原因，铁路运输通常被保留用于大负载的长途运输。铁路运输的一个主要缺点是缺乏灵活性，由于火车仅限于在轨道上行驶，因此火车只能用于在有轨道的地方运输货物和乘客。

铁路运输的另一个缺点是装载火车需要大量时间和劳动力。例如，许多从工厂运出的货物通常最初在工厂由人工装载到卡车上，然后通过卡车运输到铁路站场，从卡车上卸下然后由人工装载到火车上，这个过程会重复多次。为了最大限度地提高列车的成本和效率，虽然可以准备几个列车车厢作为单列列车的一部分同时运输。但是，在火车可以出发之前，必须按照特定顺序连接火车车厢。通常根据最终目的地进行分组，将前往同一最终目的地的火车车厢连接在一起。在每个最终目的地，货物再次被卸下来运输。

因此，需要一种解决上述问题的用于运输货物和人员的系统和方法。

发明内容

本申请的目的在于提供一种车厢独立的自动驾驶列车系统及其操控方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供了一种车厢独立的自动驾驶列车系统，包括列车元件，该列车元件由沿着轨道系统运行的单节列车车厢组成。每个列车元件包括位于列车车厢第一端封闭的第一使用区和平车段。平车段位于列车车厢的与第一使用区相对的第二端；平车段包括装载区，装载区用于使车辆能够行驶到平车段并完成运输。列车元件还包括沿着轨道系统移动列车元件的驱动系统和自主控制列车车厢操作的控制系统。传感器系统收集传感器数据并将传感器数据作为输入提供给控制系统，控制系统在操作火车车厢时使用传感器数据。动力系统独立地为驱动系统和控制系统供电。

根据本发明的一个实施例，列车系统包括两个或更多个列车元件，它们被配置为以数码方式连接在一起以形成数字列车。在一些实施例中，多个列车元件中的第一个是主列车元件，当数字列车在第一方向上沿着轨道系统行进时，其引导两个或更多个列车元件中的另一个。然而，当数字列车在第二方向上沿着轨道系统行进时，多个列车元件中的第二个是引导其他列车原件的主列车元件。在某些优选实施例中，主列车的控制系统至少部分地控制至少一个从列车元件的速度和方向。在一些实施例中，两个或更多个列车元件中的每一个设有唯一标识符(例如，QR码)，该唯一标识符可由预定距离内的两个或更多个列车元件中的另一个的传感器系统无线检测。在一些实施例中，两个或更多个列车元件中的每一个都沿着开放的铁路网行进，并且每个列车元件可以用唯一的目的地单独编程。

根据本发明的一个实施例，平车段是封闭的。在某些实施例中，第二使用区(优选封闭的)位于第一使用区(优选封闭的)和平车段部分之间。在一些实施例中，平车段包括在铰接接头处连接到第二平车段的第一平车段，使得当平车段沿着轨道系统的直线部分行进时，第一平车段的纵轴和第二平车段的纵轴彼此平行，并且当平车段沿着轨道系统的弯曲部分行进时，平车段在铰接接头处弯曲，使得第一平车段的纵轴不平行于第二平车段的纵轴。列车元件的平车段还包括甲板，甲板被配置为朝向轨道系统的轨道方向旋转角度Q以允许车辆从轨道系统的一侧驱动到行驶装载区。角度Q可以在0°和30°之间。在某些优选实施例中，第一使用区包括被配置为容纳一个或多个乘客的，空气动力学封闭的锥形车头。在某些实施例中，提供了一种车辆约束装置，用于将车辆可拆卸地连接到平车段部分。

本发明还提供一种用于操作列车元件的方法，该方法包括以下步骤：提供开放式轨道系统和多个列车元件；为多个列车元件中的每一个设定行程计划，行程计划包括用于沿着开放轨道系统运行到第一目的地的指令；沿着轨道系统的一部分彼此独立地移动多个列车元件；以及根据由行程计划提供的指令将多个列车元件自主地通信连接在一起以形成数字列车。在某些情况下，数字列车包括主列车元件，主列车元件引导在其后面的至少一个从属列车元件，其中主列车元件确定数字列车中的每个列车元件的速度和方向。

根据本发明的一个实施例，多个列车元件中的至少一个，被配置为在到达第一目的地之后，沿着轨道系统行进到预期的第二目的地；该方法还包括以下步骤：基于列车元件的第一目的地和第二目的地，在步骤C期间将列车元件自动形成为至少两个车队，使其具有相同的第一目的地和第二目的地的列车元件，形成车队并且在数字列车中彼此相邻。

根据本发明的一个实施例，在到达第一目的地之前，轨道系统将在其上行驶的数字列车，部分划分为两个或更多个单独的路线，包括第一路线和第二路线；其中，第一路线通向至少两个车队中的第一目的地，第二路线通向至少两个车队中的第二目的地，在轨道系统上数字列车分离以形成两个数字列车，每个数字列车包括至少一个车队，并且由各自由不同的主列车元件引导。

根据本发明的一个实施例，在步骤C中，数字列车中的每一对相邻的列车元件之间形成第一长度的连接间隙；以及在分离步骤F中，两个数字列车之间形成具有第二长度的连接间隙；其中，第二长度大于第一长度。其中第一长度和第二长度中的至少一个与速度相关。

附图说明

本发明的优选的实施例在附图中示出，其中相同的附图标记表示在部分图示中，并且其中：

图1是本发明一个实施例的具有平车段的列车车厢的侧视图；

图2是本发明一个实施例的平车段具有铰接的列车车厢的俯视图；

图3是本发明一个实施例的平车段具有旋转甲板的列车车车厢的俯视图；

图4和图5是本发明实施例的具有受控部分和开放部分的轨道系统示意图；

图6是本发明一个实施例的轨道系统的受控部分示意图；

图7是本发明一个实施例的无线控制列车系统示意图；

图8是本发明一个实施例的以通勤模式运行的两列数字列车的示意图；

图9是图8中的数字列车在分离模式中操作的示意图；

图10是图8中的数字列车在发散结点处以分离模式操作的示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例的描述旨在结合附图阅读，这些附图被认为是本发明的整个书面描述的一部分。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚和简洁起见，本发明的某些特征可以按比例放大或以某种示意性的形式显示。

在一个实施例中，首先参考图1，提供了列车系统100。列车系统100包括由单个列车车厢102组成的列车元件，该列车车厢102包括位于列车车厢102的第一端106的第一使用区104和位于车厢的第二端106的平车段108。列车车厢102的末端110与第一端106相对。列车车厢102优选地是自供电和自导向的，因此设置有用于沿着轨道系统114移动列车车厢102的驱动系统112。以及用于提供对列车车厢102部分自动控制(即，计算机控制)的控制系统116。在优选实施例中，驱动系统112提供至少一种用于驱动列车车厢102的装置，其可以包括全电动驱动系统，柴油驱动系统或混合驱动系统。列车车厢102设有传感器系统118，用于收集传感器数据，该数据作为输入信号被提供给控制系统116，用于操作列车车厢102以及与列车车厢102一起行驶的其他列车车厢，并且以数字方式连接但未与火车车厢物理连接(数码连接是相对物理连接而言的，指列车车厢之间没有实际物理接触，而是通过主列车控制，彼此保持一定距离编队运行)。包括一个或多个电动机的电力系统120向列车车厢102的车轮提供电力。在优选实施例中，每个列车车厢102都是自供电的，因此设有其自己的独立电力系统120，这可以包括，电池122、柴油发动机等。电池122可以通过柴油发动机/发电机、电力线(例如，架空线124、第三轨等)、再生制动、可再生能源等充电。

在一个实施例中，平车段108容纳和存放商用或乘用车，平车段108可以是封闭的或开放的。平车段108包括行驶装载区126，例如上车坡道，使车辆128能够直接驶上和驶出列车车厢102。在某些优选实施例中，平车段108的尺寸和构造被确定为，可以容纳与牵引单元130分离或连接的标准半挂车(即53英尺的拖车)。在图1的实施例中，平车段108由单个连续甲板形成，其尺寸设计成允许将整个牵引拖车驱动到平车段108上。然而，如图2所示，在其他实施例中，平车段108被分成第一平车段108A和第二平车段108B，其在铰接136处活动连接在一起。该平车段108的铰接136使得列车车厢102能够容纳更长的负载车辆(例如，牵引车头和53英尺拖车)，还可以用于在转向半径密集的铁路上运输负载车辆。

在一个实施例中，参考图3，所有类型的轮式车辆140都可以行驶通过装载区126直接驾驶到平车段108上。这可以通过例如坡道、下沉式装载码头或其他合适的结构来实现。在一些实施例中，平车段108可设有具有旋转甲板138，该旋转甲板138旋转角度Q(相对于火车车厢102的纵向轴线)，该角度优选在0°和30°之间，但其旋转在竖直上的高度可能高达90°(即，形成坡道)，以方便车辆140驶入和驶出列车车厢102。平车段108可设置有约束装置132(如图1所示)，约束装置可以是保险杠锁，其接合锁定车辆128保险杠的一部分或其他部分，以将车辆固定在平车段108上。此外，在车辆128为半挂车的情况下，提供可选择性延伸的第五轮(图中未示出)以在牵引车头脱离挂箱时锁定拖车。本发明的其他实施例可包括轮胎锁或带、形成在平车段108的表面中用于支撑车辆轮胎的凹陷区域、可移动的车轮楔和用于将车辆固定到平车段108的其他类似装置。

在一个实施例中，第一使用区域104优选地位于列车车厢102的前部或头部并且形成为空气动力学的(即圆形的)鼻锥，其可以被配置为机械区域以保持设备或作为乘客区域以乘坐乘客。图1中示出具有商用型的第一使用区域104的列车车厢102。在该方案中第一使用区域104优选地具有用于保持设备的空间，包括驱动系统112、控制系统116、传感器系统118和电力系统120(或其部分)；以及一定的人员空间。图3中示出了具有乘客配置的列车车厢102，该乘客配置包括专门用作机房的第一使用区104和供乘客使用的第二使用区134。两个使用区可以提供一名或多名乘客使用的双层床、浴室、淋浴设施、娱乐设施(例如电视)和厨房设施。其他功能可能包括机载供水设备、储水箱、水净化和其他便利功能性设备，例如用于提供交流电源的电源逆变器、无线互联网接入等。

在一个实施例中，单个列车车厢102可以通过将车辆直接驾驶到平台上经由免下车装载区126来装载车辆(例如如图1所示的拖车128和牵引单元130；或如图3所示的客运车辆140)。装载车辆的乘员可以留在列车车厢102上的第一使用区104或第二使用区134中的任一个。这将使家庭单位能够携带他们的车辆乘火车旅行。使用区域也可以由商用车辆的操作员(例如牵引拖车的驾驶员)或列车车厢102的操作员占据。然而，如上面简要讨论的和如下进一步详述的，优选列车车厢102通过计算机控制完全自供电和自操作，从而限制或没有操作员的控制。

在一个实施例中，本发明的每个单独的列车车厢102能够独立自主地操作并且与所有其他列车车厢在物理上分离。优选的，本发明的自供电和自控列车车厢102使列车车厢能够在车辆、货物等已经被装载到平车段108上时立即独自行驶到其目的地。因此，这避免了与等待多节车厢全部准备就绪、将这些车厢按特定顺序排列，然后同时运输所有车厢相关的时间延误和成本。相反，一旦单个列车车厢102被装载，它就可以出发到其预定目的地。如下文进一步所述，在该运输过程中，沿相同方向行进的列车车厢102可以临时以数字方式连接在一起以形成数字排或数字列车，其中列车的车厢可以共享资源或信息，为了减少能耗，可以将某些控制引导功能下放给列车中的其他车厢，也可以将自己编排在彼此靠近的位置，以减少编排中每个列车车厢102的阻力，使列车更节能。

在一个实施例中，参考图4和5，示出了轨道网络150，其包括受控部分152和开放部分154。受控部分152是轨道网络150的相对较小的部分，在受控部分152中列车车厢102通常被小心地控制，并且通常以低速短距离移动，例如在装卸区、火车站行进等。图6中示例性提供了受控部分152。图示的受控部分152包括仓库156等，可以从列车车厢102上接收或运送货物。货物也可以首先装载到拖车128上并由牵引车130拖到列车车厢102上进行运输。这些拖车128可以与卡车130一起或不与卡车130一起存储在存储区域158中。类似地，乘用车140也可以通过位于存储区域158的斜坡142或包括凹陷装载码头的斜坡142或其他类似的装载码头上被驱动到列车车厢102上。

在一个实施例中，另一方面，再次参考图4和图5，开放部分154是铁路网150的较长部分，位于受控部分(如车站)152之间，其中列车车厢102在开放部分154以高速长距离行驶。短语“开放铁路网”和术语“开放”，当用于描述铁路网的一部分，不包括封闭的铁路环路，其中列车车厢102采用的路线是静态不变的，并且不能从一次运行更改为下一次运行。在优选实施例中，列车车厢102可以由铁路网150的受控部分152中的操作人员部分或完全控制。然而，一旦离开控制部分152，列车车厢102是在铁路网的开放部分154完全自主运行。列车车厢102和铁路网150具备区域限定功能(如图中虚线和实线框所示)、其他位置探测功能(如“A”、“B”、“C”门)等，当列车车厢进入或离开铁路网的受控部分152、开放部分154或分段(如154A、154B、154C)时，以提醒列车车厢内或车厢外的操作人员。

在一个实施例中，虽然每个列车车厢102能够自己行进到其目的地，但是多个列车车厢102一起沿着铁路网150行进具有某些优点，包括最大化利用铁路网150上的空间。为此，在优选实施例中，列车车厢102被配置为连接在一起以形成数码连接但非物理连接的列车。正如本说明书中通篇使用的术语，数码连接列车或更简单地说“数字列车”指的是一组或多组自供电的单节列车车厢102，它们彼此没有物理接触，但可以以均匀的速度、在每对相邻的列车车厢之间保持均匀的间距、沿着铁路网150同时一起运行。

在一个实施例中，参考图7，提供了远程列车控制系统160，用于(有时但不一定)与车载控制系统116(图1)联合工作以完全或部分控制单独的列车车厢102和数字列车162中，可以控制两个或更多数码连接的列车车厢。在优选实施例中，控制系统160包括一个或多个计算机系统164，它们通过网络168(例如，因特网、内联网、外联网、蜂窝网络、Wi-Fi等)相互通信并与列车车厢102、铁路网150、数字列车162、传统列车166通信。优选地，网络168上的所有通信都被加密。

在一个实施例中，控制系统160优选地通过网络168提供关于列车车厢102、数字列车162和传统火车162到其他列车车厢和其他火车的信息，例如当前速度和位置数据以及目的地信息，这使得列车车厢102和数字列车162能够彼此协调以便在同一个铁路网150上运行。例如，使用从列车控制系统160获得的信息，列车车厢102可以规划到它们的目的地的路线(即行程计划)，避免与其他列车车厢发生冲突。或位避免于同一铁路网150上但以相反方向或以不同速度行驶的火车166发生冲突。在另一个示例中，列车车厢102使用从列车控制系统160获得的信息，从而列车车厢102可以识别并寻找沿相同方向行驶的其他列车车厢，加入这些其他列车厢并形成一排。

在一个实施例中，列车车厢102配备有传感器系统118，该传感器系统118包括用于扫描和识别铁路沿线的危险的视觉装置和距离检测装置(例如激光、照相机等)。控制系统116优选地配置为自动响应这些危险。传感器系统118还被配置为扫描和识别其他列车车厢。传感器系统118检测其附近的列车车厢102的距离和速度，向控制系统116提供该信息使列车车厢102能够匹配其他列车车厢的速度、方向、制动等，以便形成并作为列车编排。优选地，控制系统116和传感器系统118被配置为读取在其他列车车辆102上的标签(例如识别QR码)或其他标记174(图4)，或者靠近轨道114，用于识别有关铁路网络150的信息和轨道114关于其他列车车厢102。标记可以包括例如定向或速度控制标志，等级信息，转向半径信息，位置标牌等。使用该信息作为输入，控制系统116优选地配置为自动和安全地引导列车车厢102朝向预期目的地，并在适当的情况下，加入和离开其他列车车队。

在一个实施例中，再次参考图4和图5，并进一步参考图8至图10，几个单独的列车车厢102被示为沿轨道开放部分154沿与数字列车162相同的方向行进。优选地，当排列形成数字列车162时，单个列车车厢102基于它们的预期目的地被自动分组或编排定位在一列。在该特定实施例中，例如，数字列车162中的前三个列车车厢102(图4中所示的最右边的三个列车车厢)行驶通过登机口B、C和D并且被分组为第一子列162'(图8)。在通过登机口D后，三个列车车厢102将彼此分开并分别继续单独行驶到登机口F、G和H。但是，由于列车车厢102最初都开往登机口D，它们被分组到数字列车162内的第一个子列162'。数字列车162的第四和第五节车厢(图4中最左边的两节车厢)作为第二子列162"(图8)，也行驶通过登机口B和C，但不行驶至登机口D，而是行驶到登机口E。由于这些列车车厢102各自最初都行驶通过登机口C，因此它们被分为同一组，形成数字列车162。然而，由于第四节和第五节车厢开往登机口E而不是登机口D，因此它们是放入第二个子列162"。可以理解，基于数字列车162的组成列车车厢102中的每一个的目的地，可以创建更多的子列或子列内的子列。

在一个实施例中，优选地，当形成数字列车162时，前导列车车厢102用作“主”列车车厢并且跟随主列车车厢的那些列车车厢是“从”列车车厢。主列车车厢102无线地(例如，经由双向3G/4G/5G蜂窝网络)向从属列车车厢提供信息，并且优选地，控制(部分或完全地)从属列车车厢的速度和方向。从属列车车厢102之间还通过无线或蜂窝网络向彼此，以及向主列车车厢提供信息。列车车厢102作为“主”或“从”的指定可以在几种情况下改变。例如，如果数字列车162在一个方向上行驶，则先导列车车厢102将用作主列车车厢，其后是从车厢。然而，如果数字列车162是改变方向(即反向行驶)，则最后面的列车车厢102可以被配置为用作主列车。

在一个实施例中，为了减少数字列车162的能量消耗，一旦主列车车已经控制了整列，从动列车车厢102的传感器系统118就部分或完全脱离工作。相反，数字列车162依靠主列车车厢102的传感器系统118进行观察(例如，面向前方和面向后方的观察)，然后基于这些观察对所有列车车厢做出速度、方向和其他决定。例如，如果主列车车厢的传感器系统118在轨道114上，即将到达的轨道上观察到危险，则主列车车厢的控制系统116可以配置为自动响应该危险(例如通过减速、停止等)，并使每个从属列车车厢以类似的方式响应。在另一个示例中，主列车车厢102的传感器系统118可以观察位置、路口等的标志，然后响应于该信息，控制系统116基于列车车厢的行驶目的地，做出适当的响应(例如，左转、右转)。在一些实施例中，主列车车厢102的传感器系统118的观测数据被无线传输到从属列车车厢(例如，在主列车车厢后面紧邻的下一个列车车厢)，然后该从属列车车厢的控制系统116单独为自己需要执行的动作进行必要的调整。该信息可以通过数字列车162向后一节一节的发送，并作出响应。

在一个实施例中，为了进一步减少数字列车162的能量的消耗，当形成数字列车162时，列车车厢102优选地彼此靠近且均匀间隔开，此时每个相邻列车车厢之间具有第一间隙170，使得数字列车形成类似于常规传统通过物理连接的列车车厢。优选地，第一间隙170在3-20英尺之间。在数字列车162中将相邻的列车车厢102紧密相邻的一起行驶，减少了跟随在前面列车车厢之后的每个列车车厢上的阻力。类似地，为了提高安全性，优选地在每个相邻的数字列车或子列之间提供最小的第二间隙172。通过最小的第二间隙172，数字列车162之间，将有足够的时间来观察前方的问题(例如，前方有其他列车)并做出反应。优选地，第二间隙172至少为600英尺。需要说明的是，由于列车车厢102之间没有物理连接，要阻止他们，与一列停止需要2500英尺传统货运火车相比，其停车距离更短。

在一个实施例中，随着数字列车162的数量和配置的改变，那些列内的不同列车车厢102均可以作为主列车车厢运行。如果将单个数字列车162分成两个子列，则第二个作为引导列车车厢102的为第二子列的主列车车厢，并且原始的引导列车车厢仍然是第一子列的主列车车厢。该过程如图4和8-10所示。如图4和图8所示，开放部分154包括第一部分154A，其中数字列车162以通勤模式运行。通勤模式是数字列车162的标准运行模式，其中每个列车车厢102与相邻的列车车厢通过第一间隙170分开。火车车厢102优选地以大致相同的速度运行并且部分或完全被主列车控制(由信标符号表示)。

在一个实施例中，通常对于行程的大部分时间，数字列车162以通勤模式运行。然而，当列车车厢102进入或离开数字列时，数字列车会被重新编排。例如，当数字列车接近一个分叉的交汇点时，一个子列(甚至一个列车车厢)正在往一个方向(例如，北)行驶，另一个子列(或单个列车车厢)正在往另一个方向行驶方向(例如，南)，有必要使其解耦分离。该过程在图4、9和10中示出，其中轨道网络150包括解耦部分154B和分离部分154C。在解耦部分154B，子列162”从子列162'解耦，以在它们之间形成第二间隙172。每个子列最前面的列车车厢102被指定为主列车车厢并控制每个相应的子列。在分离段154C中，第一子列162'在分叉路口被主列车车厢102'引导到登机口D。稍后，第二子列162"在分叉路口被主列车车厢102"引导至E登机口。

在一个实施例中，列车车厢102均被配置为参与“旅行计划”，该“旅行计划”包括用于将列车车厢引导至目的地的指令列表。优选地，旅行计划部分地基于由控制系统160提供的信息以及在旅行期间获得的新信息，包括由控制系统提供的更新信息以及从车载传感器系统118获得的新信息。每个人的行程计划也可以根据数字列车中其他列车车厢获得的信息进行更新。因此，旅行计划优选地不是静态的，但可以根据新信息(例如，更新的目的地、新的编队机会)、操作条件(例如遇到野生动物、天气和其他危险)等进行更新。在优选实施例中，根据安全日志(例如，利用分布式、区块链技术记录的日志)或其运行的运行日志对每个列车车厢102的位置进行编。例如，每次列车车厢满足或未能满足旅行计划中的目标或步骤时，则每次更新旅行计划时，都可以在日志中创建一个条目。

以下是名为“ABC”的列车车厢的示例行程计划：

步骤1、上午9:35从A1码头出发，向南行驶。

步骤2、加速并保持37英里每小时的速度行进22分钟。

步骤3、在“1234”路口换乘南行铁路。

步骤4、加速并保持45英里每小时的速度持续12分钟。

步骤5、在12号门停7分钟，让常规列车通过。

步骤6、完全清除-加速并保持55英里每小时的速度持续20分钟。

步骤7、拦截并建立与列车车厢“XYZ”的数字链路。

步骤8、接受列车车厢XYZ作为主列车车厢的控制。

步骤9、拦截并建立与主列车车厢“EFG”的数字链接。

步骤10、将列车车厢ABC和XYZ的控制权释放给主列车车厢EFG。步骤11、沿主列车EFG行驶1345英里到达俄勒冈州彭德尔顿。

步骤12、重新启用单独控制和列车车厢XYZ的控制。

步骤13、加速并保持45英里每小时23分钟。

步骤14、减速到5英里/小时。

步骤15、凌晨1点12分在码头12停车。

尽管本描述包含许多细节，但不应将其解释为限制了本发明的范围，而应仅仅提供了其当前首选的一些实施例的说明，以及发明者实施本发明所设想的最佳模式。本发明，正如这里所描述和要求的那样，容易受到各种修改和改编，就像本发明所涉及的领域中具有普通技能的人所了解的适应性修改。

Claims (18)

1.一种车厢独立的自动驾驶列车系统，包括多个列车元件，多个所述列车元件被配置为以数码连接的方式连接在一起，形成数字列车；所述多个列车元件中的每一个被配置为沿着开放的铁路网运行，并且其中每个列车元件可以被单独编程至唯一目的地；所述列车元件由沿着轨道系统运行的单节列车车厢组成；

所述单节列车车厢包括：

位于列车车厢第一端封闭的第一使用区和平车段；

所述平车段位于所述列车车厢与所述第一使用区相对的第二端；所述平车段包括装载区，所述装载区使车辆能够直接驶上和驶出所述平车段，并在所述列车车厢中完成运输；

驱动系统，配置为沿着所述轨道系统驱动列车元件；

控制系统，配置为自主控制列车车厢的运行，用于操作所述列车车厢以及与所述列车车厢一起行驶的其他列车车厢，并且以数字方式临时连接在一起以形成数字列车；

传感器系统，配置为收集传感器数据，并将所述传感器数据作为输入信号传送给所述控制系统；

电力系统，配置为向所述驱动系统和所述控制系统独立供电。

2.如权利要求1所述的列车系统，其特征在于，多个所述列车元件中的第一个是主列车元件，当所述数字列车沿所述轨道系统的第一方向行进时，所述主列车元件引导后续一个或多个从属列车元件；

和/或，多个列车元件中的第二个是主列车元件，当所述数字列车沿轨道系统在第二方向上行驶时，引导后续一个或多个从属列车元件。

3.如权利要求2所述的列车系统，其特征在于，所述主列车元件的控制系统控制至少一个所述从属列车元件的速度和方向。

4.如权利要求1所述的列车系统，其特征在于，每个所述列车元件均设置有唯一标识符，所述唯一标识符可由预定距离内的另一个所述列车元件中的传感器系统无线检测。

5.如权利要求1所述的列车系统，其特征在于，所述平车段为封闭状。

6.如权利要求1所述的列车系统，其特征在于，所述列车车厢还包括位于所述第一使用区和所述平车段之间的第二使用区。

7.如权利要求1所述的列车系统，其特征在于，所述平车段包括铰接的第一平车段和第二平车段，当所述平车段沿着所述轨道系统的直线部分行进时，所述第一平车段和第二平车段的纵轴彼此平行；

当所述平车段沿所述轨道系统的弯曲部分行进时，所述平车段在铰接接头处弯曲，所述第一平车段的纵轴不平行于所述第二平车段的纵轴。

8.如权利要求1所述的列车系统，其特征在于，所述平车段包括甲板，所述甲板可相对所述轨道系统的轨道方向旋转角度Q，以允许车辆从所述轨道系统的一侧驱动到所述装载区。

9.如权利要求8所述的列车系统，其特征在于，所述角度Q的范围为0～30°。

10.如权利要求1所述的列车系统，其特征在于，所述第一使用区包括封闭的锥形车头，被配置为容纳一个或多个乘客。

11.如权利要求1所述的列车系统，其特征在于，所述列车车厢还包括约束装置，用于将车辆可拆卸地连接到所述平车段。

12.一种用于操控如权利要求1至11任一所述车厢独立的自动驾驶列车系统的方法，所述车厢独立的自动驾驶列车系统用于城市交通运输，包括以下步骤：

A.提供开放式轨道系统和多个列车元件；所述列车元件由单节列车车厢组成，单节列车车厢包括控制系统；

B多个所述列车元件的单节列车车厢上的所述控制系统为每一个列车车厢设定行程计划，所述行程计划包括用于沿着所述开放式轨道系统运行到第一目的地的指令；

C.沿着所述轨道系统的一部分彼此独立地移动多个所述列车元件；

D.根据由行程计划提供的指令将多个所述列车元件自主地通信临时连接在一起以形成数字列车。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述数字列车包括主列车元件，所述主列车元件引导在其后面的至少一个从属列车元件，其中所述主列车元件确定所述数字列车中的每个列车元件的速度和方向。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个列车元件中的至少一个，配置为在到达所述第一目的地之后，沿着所述轨道系统行进到预期的第二目的地，所述方法还包括以下步骤：

E.基于所述列车元件的所述第一目的地和所述第二目的地，在步骤C期间将地段列车元件自动形成为至少两个车队，使其具有相同的第一目的地和第二目的地的列车元件，形成车队并且在所述数字列车中彼此相邻。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，多个所述列车元件中的至少两个配置为在到达所述第一目的地之后，沿着所述轨道系统行进到预期的第二目的地，所述方法还包括以下步骤：

F.基于所述列车元件的所述第一目的地和第二目的地，在步骤C期间将列车元件自动形成为至少两个车队，使其具有相同的第一目的地和第二目的地的列车元件，形成车队并且在所述数字列车中彼此相邻。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

G.在到达所述第一目的地之前，所述轨道系统将在其上行驶的所述数字列车，部分划分为两个或更多个单独的路线，包括第一路线和第二路线；

其中，所述第一路线通向至少两个车队中的第一目的地，所述第二路线通向至少两个车队中的第二目的地，在轨道系统上所述数字列车分离以形成两个数字列车，每个数字列车包括至少一个车队，并且由各自不同的主列车元件引导。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在步骤C中，所述数字列车中的每一对相邻的列车元件之间形成第一长度的连接间隙；以及在分离步骤F中，所述两个数字列车之间形成具有第二长度的连接间隙；

其中，所述第二长度大于所述第一长度。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，其中所述第一长度和所述第二长度中的至少一个与速度相关。