CN115103944A - 高度自动化的道路交通模式 - Google Patents

Abstract

公开了机动车辆(F)的交通系统和方法，包括在交通车道(12b、12c)的一侧的“U”形槽沟形式的专用轨道(21)，在高度自动驾驶模式中容纳车辆的多个侧轮组件(16)中的一个，并且包括：与交通车道(12b、12c)的车道的表面基本平行的行驶表面(22)；·位于行驶表面(22)的任一侧和上方的两个侧表面(23、31)，相对于车辆(F)的足迹，一个是外侧表面(23)而另一个是内侧表面(31)，侧表面(23、31)基本垂直于行驶表面(22)，内侧表面(31)保持在机动车辆的当前离地间隙内，其特征在于，轨道的侧表面(23、31)在纵向上基本连续，并且系统包括用于在持续速度下由侧轮组件(16)通过侧向运动穿过内侧表面(31)的装置。

Description

高度自动化的道路交通模式

技术领域

本发明涉及一种双模式的、优选为电动的交通系统，其中一种模式是传统的由驾驶员控制的，另一种模式是高度自动化的，包括：

-高速伪4级高度自动驾驶模式(无瞬时警觉性)，该模式仅需要通过在紧急模式下的备用机械引导实现的自动化级可靠性，该紧急模式例如是由于高度自动驾驶系统可能出现的故障；

-以极低压和中等功率对电动或混合动力车辆的动态充电；

-在不拓宽道路的情况下增加交通容量的“排队”能力，其风险由提供不依赖于车轮/道路摩擦系数的紧急制动以及其在制动控制系统故障的情况下的紧急惯性激活来缓解，如申请人的WO94/126573号公布所记载的。

背景技术

由于发生事故时的法律责任从驾驶员转移到制造商(及其供应商)的事实，机动车辆中的自主交通的部署目前正面临法律问题。事实上，目前大多数交通事故都是由人为造成的，并且主要由司机负责。

所有当前的自主车辆概念均基于“自动化”可靠性的“非接触式”技术，该技术包括传感器和电子控制系统，因此不能免于故障(计算机错误、停电等)，并且因此大多数制造商将他们自己限制在3级驾驶辅助需求上，驾驶辅助要求驾驶员始终保持警惕以便重新控制车辆，从而在自主模式下因“非接触式”轨迹控制系统的失灵而发生事故时减轻制造商的责任。

然而，毫无疑问，驾驶时的困倦仍然是高速公路和3级自动驾驶事故的首要原因之一，通过消除驾驶员将其汽车一直保持在车道上的需要，确实没有朝着减少在高速公路或快速道路等分开的道路上以持续速度驾驶所固有的单调性的方向前进。

在当前的交通和行驶速度状态下，视觉提示的遗失、例如缺失标记线或非接触式引导系统的意外中断，即使只有十分之几秒，也可能导致失控或碰撞。

尽管航空工业已经开发了具有非常高可靠性水平的电气系统，但是这些系统对于汽车来说太昂贵了，并且最重要的是需要具有高质量水平的定期维护计划，这很难与当今的汽车驾驶员所认定的日常维护相一致。事实上，如果只考虑世界上有几十万架飞机，但今天道路上行驶的车辆却超过10亿辆，是飞机数量的5000倍以上。

因此，无怪乎所有“没有立即警惕”的严肃的自主汽车项目当今都被限制在极低的速度(例如在交通拥堵中)以尽量减少事故后果或面向属于运营商的共享车辆，运营商是唯一能够承担高取得成本并确保严格维护的。此外，传统机动车辆的电力推进尽管在大气污染和噪音方面带来了显著改善，但仍面临车载能量存储的重量问题。

实际上，需要100公斤的铅酸蓄电池来储存相当于一升重700克的汽油的能量。尽管锂离子技术在过去20年中使电池的质量容量增加到4倍——从40Wh/kg到超过150Wh/kg，但自动性仍然不足，并且是发达国家汽车队伍电气化的障碍。

另一方面，这些电池的制造和回收是与为21世纪的未来几十年设定的生态目标相对立的重大环境影响。

已经对基于磁感应在驾驶时对车辆进行非接触充电的可能性进行了大量研究，但是由于发射器和接收器之间的距离，效率下降并且基础设施的成本仍然阻碍着广泛部署。

此外，长途行进越来越多地发生在双车道、具有分开的车道的快速道路或高速公路上。

发明内容

本发明的一个目的是在分开的行车道中央侧为车辆的侧轮组件中的一个提供专用轨道，从而通过两个侧表面的配合来形成具有“槽沟”形状的机械车道保持装置，一个侧表面位于得到推广的“现浇”防撞护栏的底部，另一个位于锚固在与所述专用轨道邻接的道路中的连续导轨的侧面。

该专用轨道有利地使用防撞护栏与界定快速行车道的连续标记线之间的死区，该死区被称为粗糙化区域，它不会侵占现有的行车道，允许安全高度自动化的交通用于所配备的车辆以侧向交错的方式与现有的交通共享道路，以便允许经济可行地过渡到逐步部署高度自动化的交通模式。

在以WO94/26573公布的申请人的申请PCT/FR93/00486中，申请人已经演示了这种具有在“槽沟”中行驶的全部侧轮的引导交通的安全优势。但是，所描述的装置需要中断“槽沟”的侧壁以允许侧轮的侧向进出，或者需要如“O-Bahn”系统中的正面进出，该系统从九十年代配备在澳大利亚阿德莱德的一些公共汽车上，该系统再次采用了八十年代在英格兰伯明翰试验的“Tracline 65”项目的原理。实际上，在转向系统发生故障或在侧壁中断的区域中紧急制动的情况下，一个侧壁的中断会带来安全问题。

本发明通过提供在持续的速度下(可能是大多数国家当前的高速公路上的最大速度)由侧轮组件横向穿过专用轨道“槽沟”的内侧表面的装置，来提供一种用于进入和离开该专用“槽沟”行驶表面的新解决方案。有利地，为了也在持续的速度下没有影响地落下以及提起所述侧轮组件，置于侧轮组件中的一个侧轮组件的侧轮的轮轴上的可伸缩滚轮通过在侧轮与槽沟对齐时支撑在道路的延伸部分上而允许临时减轻侧轮上的负载。

该装置的主要功能在于，对于利用槽沟中的侧轮组件来行驶的装备了该装置的车辆，存在紧急机械侧向引导，该紧急机械侧向引导用于在由于高度自动化模式下的主转向系统的故障而导致的紧急模式的情况下控制车辆的轨迹。因此，根据本发明的高度自动化的交通模式允许车辆在共享基础设施的任何点侧向进出，并且这是以大于如在“O-Bahn”系统中的情况下通过特定入口进入交通网所需速度的速度。

由于本发明的这些基本装置，可以在任何点进入或离开的专用轨道上不再存在特别的进入/退出区。有利地，该专用轨道能够直接由“泽西”(Jersey)型防撞护栏或分隔的道路的其他车道来界定，与道路邻接的侧表面由“泽西”墙的下部承担，因此有利地使用位于“泽西”墙和界定车道的连续白色标记线之间的无障碍带。

因此可以理解，即使当设置在分开的道路的左侧边上时(在右行驾驶的情况下)，专用于车辆引导的这个轨道仍保留其所有特性，使得改进的基础设施也可以由现有的驾驶员控制的车辆使用，从而极大地促进了系统的引入，并为根据本发明而装备的车辆的数量或多或少地快速增加留下了开放的路径，而无需大量的初始投资。

有利地，侧轮可以配备有高度可调节的悬架，其高度与车轮的运动同步变化以最小化车身侧倾。根据本发明，其他侧轮的悬架高度可以调节，以消除在进入和离开根据本发明的专用轨道的跑道时的车身侧倾，从而车身侧倾对驾驶员和乘客来说是不存在的。

通过借助于放置在前轮前面的一个或多个传感器连续测量车辆相对于与“槽沟”邻接的侧面的侧向距离，车辆转向的伺服控制因此能够将前轮保持在专用轨道的中心，从而提供了一种高度自动驾驶的简化模式，该简化模式无需标记线的视觉检测。虽然这个距离的测量可以通过最好放置在前轮前面的测量车辆相对于与专用轨道邻接的侧面的侧向位置的几个传感器连续获取，但该距离检测系统总是可能发生故障，并且在这种情况下，轮胎侧壁、或在轮胎漏气的情况下轮辋边缘与“槽沟”的侧表面之间的接触，将能够保持车辆的轨迹直到紧急停车。然后，车辆可以通过在静止状态下转动其前轮来退出槽沟，并能够腾出专用轨道。这是手动退出“槽沟”的程序，任何未配备的车辆都将使用该程序，并且意外发现其所有侧轮都在槽沟中。对本领域技术人员来说显而易见的是，为了最大限度地减少故障，当局将规定对引导和紧急制动装置进行密切定期控制的义务。

本发明的目的因此是提供具有动态极低电压充电的电动汽车，该动态极低电压充电沿行车道布置，为了符合安全标准，可从该电力供给为每辆车辆供给小于50V AC和120VDC的电压。回想一下，虽然低于电池组的标准电压400V，但120V DC的极低安全电压仍然允许通过切换来对电池组的每个100V块进行连续充电，电池由电压只有几伏的单元组成。

在优选实施例中，“泽西”墙在第一侧向引导表面上方的每侧具有连接到极低电压源的电极之一的“第三导轨”，并且车辆具有侧向滑动靴，以确保驾驶时的车辆充电，连接到导轨的另一极由电刷或任何其他已知的装置接收。

事实上，在全球能源效率方面(即，不仅考虑到驱动汽车的能量，还要考虑到从矿藏中提取原材料并在它们和电池的制造中转化它们的能量)的有利方式，本发明可以显著限制车载电池组的容量以及重量，从而减少其生产过程中产生的CO₂量。此外，通过滑动/滚动接触直接收集的120V DC的极低电压允许在自耦变压器模式下直接为电机供电，而无需经过电池，后者仅用于供给临时的额外能量或回收多余的能量，该能量是在高度自动化的交通模式下，由于上升/下降和路形所施加的速度变化而产生的能量。

最后，本发明旨在通过允许多辆车辆“排队”同时减轻这种系统的危险来减少当前的交通网拥堵，这通过车载紧急制动装置本质上减少了队列内车辆的距离。

在1990年代的PATH(Partners for Advanced Transit and Highways，先进运输和公路合作伙伴)计划测试期间，如果车辆以1m的距离驾驶，则计算出20％的空气动力阻力增益，但这种配置导致控制系统的困难，特别是在紧急制动的情况下“队列”车辆之间的碰撞风险。

为了缓解这个问题，根据本发明，允许高达数g的减速的紧急制动卡钳被附接到车辆的后部，优选地在后轮之后，以允许其在根据本发明的高度自动化模式的进入和退出期间接合连续导轨和从连续导轨脱离接合。该装置将有利地允许通过显著减少制动距离来使反应时间最大化以管理可能在轨道上的转瞬即逝或长久的障碍物，因此制动距离可能与法律针对快速车道或高速公路上的当前速度规定的2秒规则相同量级或小于2秒。因此，根据本发明的紧急制动装置增加了分配给分析障碍物性质的时间，并且还避免了在潮湿或结冰天气下制动性能的下降。

有利地，该制动系统将与放置在车辆前保险杠中的伸缩式保险杠相关联，该伸缩式末端止动件通过惯性操作，如在重型牵引拖车上，通过在紧急模式下以机械方式激活紧急制动卡钳，以防万一车载控制系统故障或完全“停电”。本发明有利地使得增加交通流量成为可能，而不必像今天这样在道路上建造额外的车道，因此表现出显著的经济和环境利益。

因此，当超过4000辆/小时的交通高峰时，取代必须将高速公路拓宽为二乘三车道，本发明将能够将流量增加到持续速度下的6,000辆/小时以上，而这只需要建造第三条车道所需成本的一小部分。

然后提供：

-一方面，没有像在沥青道路上那样的垂直突然变化，对提取滚轮的直线性支撑允许车轮相对“槽沟”高速进入和离开，以及

-另一方面，在紧急模式下将车辆保持在其轨迹上的侧向引导的导轨将有利地由相互连接的部分组成，通过夹紧和摩擦，允许传递一组“排队”驾驶的车辆的可能适用于它的数十吨的制动力。

通过允许高度自动化的平静驾驶，由于紧急模式下通过机械接触提供引导系统，个人以及专业人士将能够进行道路行驶，而无需保持持续的警惕，从而带来安全方面的益处。这将允许个人和专业人士在道路中旅行，而无需时刻维持警惕，从而在为专业人士处理其他任务时节省生产时间，或在个人旅行的情况下节省休闲时间。

用于机动车辆的交通系统包括在行车道一侧的呈“U”形槽沟的形式的、在高度自动驾驶下容纳车辆的侧轮组件中的一个的专用轨道，并且包括：

-与行车道的道路表面基本平行的滚动表面，

-位于滚动表面两侧和上方的两个侧表面，相对于车辆的足迹，一个在外部，另一个在内部，

侧表面基本上垂直于滚动表面，内侧表面维持机动车辆的当前离地间隙，其中滚动表面的侧表面基本上纵向连续，并且系统包括用于在持续速度下由侧轮组件通过侧向移动穿过内侧表面的装置。

用于横向穿过内侧表面的装置可以是通常垂直于行进方向平缓倾斜坡道，其将道路连接到内侧表面的上端。

用于横向穿过内侧表面的装置可以通过以比道路低的高度放置专用道路的行驶表面来获得。

横向穿过内侧表面的装置能够通过以下组合获得：

-与行进方向垂直的通常平缓倾斜的坡道，将道路连接到内侧表面的上端，以及，

-低于道路的高度的专用轨道的行驶表面的位置。

内侧表面的上端包括辅助滚动表面，该辅助滚动表面基本上平行于道路表面并且侧轮组件中的前轮配备有辅助支撑装置，该辅助支撑装置能够在以巡航速度行进时通过在辅助滚动表面上进行支撑而临时缓解前轮的负载，辅助支撑装置能够通过在保持车辆离地间隙的高位置和基本上与前轮与道路的接触点的高度相同的下接触点的低位置的之间的移动而缩回。辅助支撑装置包括安装在支撑臂上的至少一个滚轮，该支撑臂铰接到侧轮组件中的前轮轮轴上，并且内侧表面和辅助滚动表面由连续的轨道承载。

导轨具有臂架状第三表面，该第三悬垂表面基本平行于辅助滚动表面并在其下方，第三表面和辅助表面可被连接到车辆结构的紧急制动卡钳夹住，以通过在轨道上的摩擦产生制动力，在紧急情况下，无论车轮与道路之间的附着系数如何，制动力都能达到超过1g的高值。

侧轮组件可以配备可变高度的悬架，并且悬架的高度：

-在缓坡坡道的侧向上升过程中减小，其中辅助支撑装置随着侧轮组件在辅助滚动表面上移动以将其自身定位成与专用轨道垂直位置而降低，然后

-增大以将车轮落在滚动表面上，同时支撑装置抬起；

导致在持续的速度下侧向进入专用轨道期间车辆的车身侧倾受到限制或甚至消除，在提起侧轮组件以离开专用轨道的过程中使用相反的顺序。

侧轮组件向前时，传感器测量侧轮组件与专用轨道的外侧表面之间的侧向距离，并控制车辆转向装置以在驾驶时将侧轮组件维持在专用轨道的大致中心。

由电源的电极供电的“第三导轨”位于专用轨道的外表面上方并从外表面凹入，其中由导电连续导轨提供返回到源，并且已知的装置设置在车辆中，用于在驾驶时通过与“第三导轨”和连续导轨的滑动/滚动靴建立电连接。

在紧急制动期间在

-车辆的纵轴上的惯性力，车辆重心基本位于车辆的纵轴上，以及

-轨道上的制动力

之间产生的侧摆扭矩通过由

-位于专用轨道外面并位于紧急制动卡钳前面的“第三导轨”的滑动/滚动靴上的接触力，以及

-将制动卡钳接合在导轨上的卡钳分叉处的侧向接触力

形成的侧向力产生的扭矩平衡。

一种用于在持续的速度下进入和退出高速公路机动车辆行进模式到高度自动化行进模式的方法，包括位于高速公路边缘的“U”形槽沟沟专用轨道，能够通过“垂直落下”进入和“垂直提起”离开来接收机动车辆的侧轮组件，该侧轮组件配备有滚轮，以垂直可伸缩方式固定到轮轴的内表面，处于降低位置的滚轮的下部基本上处于车轮与道路接触的高度，该包括以下步骤：

进入：

1.通过作用于车辆转向而侧向接近专用轨道，

2.降低可伸缩滚轮，通过搁置在连续导轨的辅助滚动表面上，在侧轮组件与专用轨道垂直时临时支撑侧轮组件所支撑的车辆重量,

3.抬起滚轮，以使侧轮组件垂直落在行驶表面上；

以及退出：

1.降低搁置在连续导轨的辅助滚动表面上的滚轮，并且将侧轮组件从行驶表面垂直提升，

2.激活转向，以使侧轮组件向空闲道路侧向移动，

3.继续移动，直到侧轮组件在开放的道路上，此时滚轮被向上收回，以恢复车辆的离地间隙，并允许常规的开放道路行进。

该方法在至少侧轮组件配备有高度可调悬架的情况下完成，其中：

-在阶段3期间“进入”步骤包括：侧轮组件的悬挂高度随着滚轮的缩回同时增大；

-在阶段1期间“退出”包括：侧轮组件的悬挂高度随着滚轮的降低而减小。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从下面给出的实施例的描述中变得明显。参考附图，其中：

-图1示出划分双车道的高速公路上的交通的轴对称视图(右侧)，示出了根据本发明以高度自动化模式行进的两队3辆车辆，与常规交通共享部分道路。

-图2示出在高度自动化模式下沿相反方向行进的两辆汽车的前视图，其中它们的左侧车轮组件接合在相应的根据本发明的槽沟中。

-图3示出槽沟的细节，该槽沟允许在图2的高度自动化模式下行进，车辆的左轮仅画出草图。

-图4示出电动汽车的轴对称视图，该电动汽车配备有根据本发明的在高度自动化模式下行进所需的装置，其中放大图显示了辅助缓解滚轮。

-图5、7和9以轴对称视图示出通过侧轮组件穿过坡道然后落下到根据本发明的“槽沟”中从自由驾驶到高度自动化模式驾驶的转换顺序。

-图6、8和10示出图5、7和9的放大图，其中车辆是透明的，以说明在从自由驾驶模式过渡到高度自动化模式的驾驶过程中，滚轮临时允许缓解车辆的重量。

-图11、12和13以正视图示出根据本发明的高度可调节悬架与车辆的侧向移动的协调，以在进入和退出高度自动驾驶模式时最小化/消除车身侧倾。

-图14和15以轴对称视图示出紧急制动卡钳在导轨上的解脱接合和接合以及分段轨道的组装。

-图16和图17以俯视图和轴对称视图示出了紧急制动期间施加在车辆上的侧摆扭矩的恢复。

-图18和19示出立交桥或地下类型专用基础设施的正视图，由于根据本发明的高度自动化的交通装置，有利地使用减少的行车道。

具体实施方式

图1图示了具有“右行”交通的双车道道路或高速公路“a”，包括由已知的“新泽西”类型的混凝土护栏1隔开的行车道“b”和“c”。通常，可依次发现从外到内

-可变宽度的硬质路肩l0b、10c；

-包括1lb和1lc行车道的“慢”车道，允许进出(未图示)具有双车道的道路“a”，通常3.5m宽，由两条通常为白色的标记线分隔，右侧为连续的2b、2c并且左侧为非连续的3b、3c；

-具有行车道12b和12e的“快”车道或超车车道，通常也是3.5m宽，由两条标记线分隔，右侧为非连续的3b、3c，左侧为连续的4b、4c；以及

-约1m宽的粗糙带13b和13e，在城市或郊区环境中可减小到0.5m，粗糙带将连续标记线4b、4e与混凝土“泽西”墙1隔开。

轻型车辆D和重型车辆E在其驾驶员的控制下以常规方式在车道11和12上行驶，驾驶员将其车辆基本上保持在车道的中央。

轻型车辆F1至F6在“队列”中并以高度自动化模式、伪4/5模式(根据当局和汽车制造商共同定义的SAE标准)行进跨过4b或4c标记线，而无需来自驾驶员的特别警惕。

图2和图3示出了道路“a”的中央部分的侧截面。在中央是混凝土护栏1和两个已知的“槽管”类型的堰沟17b和17c，堰沟17b和17c由预制混凝土制成，包括由位于行驶表面22中的排水槽13b和13c供给的排水管18。槽沟17b和17c埋在混凝土护栏1的基部的两侧。车辆F2和F4的左侧轮组件接合在“U”形“槽沟”21b、21c中，所述“U”形“槽沟包括：

-基本上平行于道路12并且优选地在道路12下方的行驶表面22，搁置在堰沟17b或17c上；

-“U”形的上部分支，相对于车辆F处于外侧，由基本上垂直的侧表面23形成，该侧面23可以有利地用作混凝土护栏1的底部，该表面23被安装在绝缘支撑件25上的基本上垂直且凹陷的“第三导轨”导电侧表面24覆盖。该绝缘支撑件25可以有利地包容为向垂直导电表面24提供极低电压的变电站供电的中压电缆26；

-相对于车辆F处于内侧的连续导轨27，连续导轨27通过螺栓28将其层压型材29的凸缘固定在堰沟17上，所述层压型材29具有三个连续表面：

·一个低的连续表面30，

·一个连续的侧表面31，以及

·上辅助滚动表面32，

这三个表面均在“U”形槽沟21上的檐口中。

在导轨27上，由斜坡段形成的大致与导轨27高度相同的缓倾斜坡道34附接到轨道29的凸缘。

因此，在紧急模式下，基本垂直的侧表面23和31用作侧边缘，以通过侧轮轮胎侧壁35和36之间的接触或在轮胎漏气的情况下轮辋边缘与侧表面23和31之间的接触将侧轮保持在轨道上。该紧急模式仅在转向控制装置(未示出)发生故障的情况下发生，该转向控制装置已经安装于一些具有类型3的自动驾驶模式的汽车上。有利地，该转向控制装置被简化，不需要光学识别，并且能够通过超声波传感器33利用简单的侧向距离遥测来运行，例如以在根据本发明的高度自动化的驾驶模式中保持车辆的前轮35在行驶表面22上居中。

图4示出了轻型电动车辆F，其包括根据本发明的高度自动化交通模式所必需的装置。它是一种“右行驾驶”车辆，包括左侧轮组件16，左侧车轮16包括以下本发明特有的设备：

-侧向距离测量装置33，有利地是多传感器，优选地位于右前轮35的前面；

-位于左侧主体底部的可伸缩靴片37；

-由两个组件8构成的穿过装置，每个组件包括可以被升高的滚轮38、39，并且其支撑臂14由附接到两个左轮35和36的轮轴9的优选电动的千斤顶15驱动；以及

-制动卡钳40，位于左后轮36后面。

图5-6、7-8和9-10示出了从驾驶员负责的传统驾驶切换到根据本发明的高度自动化的交通模式的顺序。相反的顺序允许从根据本发明的高度自动化的交通模式脱离至驾驶员负责的常规驾驶。

在图5和6中，车辆F驾驶在常规车道12b上，该车道以两条标记线为边界，右侧为非连续的3b，左侧为连续的4b。距离传感器组件33测量车辆F与混凝土护栏1之间的距离。滚轮38和39被升起，并且可伸缩的摩擦靴37和紧急制动卡钳40被升起并位于车轮36的后面。如果系统例如通过地理定位系统检测到根据本发明的附加的基础设施的存在，到混凝土护栏1的距离等于某个值并且速度足够，则驾驶模式的改变可由驾驶员启动。

在图7和8中，车辆F已经参与了驾驶模式的改变，在以巡航速度驾驶时自主地向左移位，左轮35和36越过标记线4b并爬上坡道34，同时滚轮38和39通过由千斤顶15驱动的支撑臂14的旋转而下降，并且当轮子35和36与行驶表面22垂直时，搁置在导轨27的上辅助滚动表面32上的滚轮38和39临时支撑轮子35和36的负载。随着滚轮38和39抬起，它们将轮子35和36落在行驶表面22上。

在图9和10中，车辆F已部署了位于左侧车身底部的可伸缩靴37，该可伸缩靴已与导电表面24滑动/滚动接触，导电表面24可以有利地由铝制成以使与钢接触表面的焦耳效应的损失最小化，电刷或滚动/滑动靴56(在千斤顶53后面)与钢导轨27接触以建立电流的返回，并且因此实现了每辆车25-30kW的量级的动态电力充电。同时，制动卡钳40已倾斜并已与导轨27接合。搁置在导轨27上的卡钳滚轮41，将制动卡钳40的衬片42保持为接近三个连续表面30、31和32而没有与它们接触。

通过大于1g的高紧急制动能力，不依赖于由于制动卡钳40直接挤压导轨27而导致的轮胎/路面附着条件，如图1所示，车辆F1、F2、F3和F4、F5、F6可以有利地一起分组在队列中，其中车辆之间的距离小于1m。

这允许通过将2个或更多车辆排成队列来显著增加行车道12b和12c的吞吐量。事实上，对于3到4辆车的队列，以车辆/小时计的最大吞吐量增加了250％，对于一个配备好的车道，从大约1700辆/小时增加到近6000辆/小时。通过用于测量接近距离的已知设备、例如超声波装置，维持车辆之间减小的“队内”距离，着导致空气动力阻力方面的显著的增益。

这样，分组在一起的车辆仍然可以通过“Wi-Fi”、“蓝牙”或类似类型的车辆之间的通信装置随时离开队列。事实上，在分开的车道的交汇处之前，而不是在任何情况下都需要恢复传统交通模式的简单退出之前，如果车辆需要使用右侧分支，它将不得不离开高度自动化的交通模式并在它进入右侧分支时，将无法重新进入高度自动化的交通模式。希望离开队列的车辆会通知前后车辆，它们将自动降低或增加速度，以重新建立所需的2秒间隔距离。例如，在速度约为120千米/小时的情况下，重新建立这个调节距离需要大约10秒，从而允许退出根据本发明的排队模式和高度自动化的交通模式。当大部分交通处于根据本发明的高度自动化交通模式时，并且如果边线可以很好地检测到，那么还配备了3级自动驾驶的车辆将能够在交汇处之前执行从槽沟21分离车轮35和36的操作，没有司机的干预，但在他的警惕下；然后在自由模式下变道到交汇处的右侧分支，然后重新进入右侧分支的槽沟21。因为是3级，位于这些交汇处的参考信标可以帮助基本的自主系统在能见度降低(夜间、下雨、雾等)的情况下相对于基础设施精确定位车辆。

图11、12和13示出了在具有可变悬架高度的车辆的情况下从驾驶员负责的传统驾驶模式切换到根据本发明的高度自动化模式的顺序，从而有利地允许减少甚至消除此顺序中的任何垂直运动和/或车体侧倾。

图11以正视图显示了具有“可变高度悬架”的车辆F5在传统的轨道12c上驾驶。侧向距离测量装置33测量车辆F5与混凝土护栏1的距离，同时使滚轮38升起；如果测量到的距离具有特定值，并且速度足以适应高度自动化的交通模式，则驾驶员可以启动驾驶模式的改变。

图12和13显示了车辆F5，它在以巡航速度行驶时行至槽沟21上并向左移位，左前轮35越过标记线4b，并且当它爬上坡道34时，右侧的悬架51逐渐升高，而左侧的悬架52降低以消除侧倾，同时滚轮38和39降低，当左轮35和36与行驶表面22垂直时，左轮的悬架52的高度增加以使轮子35和轮子36(被轮子35遮挡)平缓地落在行驶表面22上。从轮子35和36临时承受负载的滚轮38和滚轮39(被滚轮38遮挡)缩回以使轮子35和36仅承载车辆F5的侧向重量。

具体地，图14示出了用于形成开口榫眼和榫头型的连续导轨27的导轨部分29的有利的连接系统。因此，导轨部分27在行进方向上的前端为开口榫眼29b的形式，后端为开口榫头29a的形式，并且例如可以通过三个锁定BTR螺丝进行连接。有利地，榫头29a和榫眼29b的端部将在垂直方向上倾斜以避免横向平面中表面高度上的完全不连续。该系统有利地允许轨道部分29的长度公差，从而便于它们的维护或更换。

图14和15示出了根据本发明的紧急制动系统，其允许轻型车辆以小的车辆间距排队。该系统特别适用于减缓高度自动化操作中的碰撞风险，其中轨迹和速度超出驾驶员的控制且无需保持警惕。实际上，由于利用雷达的车道的扫描或允许检测位于行驶表面上的车辆或障碍物的任何其他方法，控制系统会适应车辆的速度，但在临时出现固定障碍物或停止的/损坏的车辆情况下，根据本发明的单独车辆或组成队列的车辆无论在何种天气条件下都具有强紧急减速能力，因此远高于通过车辆的常规制动装置所能获得的能力，而传统的车辆制动装置受到通常小于1的车轮/道路摩擦系数的限制。

在图14中，车辆F的车轮36刚刚落在行驶表面22上，制动卡钳40处于其自由行驶位置，在车轮36后面的轴48和49上倾斜。在卡钳支撑件45上与左后悬架臂47成一体，存在对应于倾斜卡钳40上的孔44的销46。

在图15中，制动卡钳40通过绕轴线48和49旋转而接合在连续导轨27上，这允许在其高度上的公差，制动卡钳的滚轮41将配备制动卡钳三个面的制动衬片42保持为紧邻连续导轨27的表面30、31和32。垂直活塞(或多个活塞)53优选地位于卡钳40的上部。支架45的销46接合在孔44中以防止由于卡钳40相对于其倾斜轴线48和49的偏心而导致卡钳相对于后轴在横向轴线上的旋转。

图16和17示出了在由于施加在连续导轨27上的车辆制动力57和惯性力50之间的侧向距离而产生侧摆扭矩的大功率紧急制动期间处于紧要关头的力，基本上在车辆的对称的纵向平面内。该扭矩有利地被以下之间的扭矩平衡：

-施加在制动衬片42位于其上的制动卡钳40的分叉处与连续导轨27的表面31之间的接触处上的力54，避免制动卡钳从导轨27脱离的任何可能性，以及

-在根据本发明的高度自动化操作模式下自由侧向部署以仅在导电表面24上施加轻微的集流压力的由可伸缩摩擦靴37的压力施加的力55，在紧急制动卡钳被致动时被阻挡缩回。

图18示出了低成本空中“滑行”人行天桥61的示例，这是由于根据本发明以高度自动化的交通模式移动的轻型车辆的重量轻，允许穿越市区、行人、道路、高速公路、铁路、河流，等。

图19示出了由于车辆的精确侧向定位，对于在根据本发明的高度自动化的交通模式中移动的轻型车辆的专用轨道交通所需的隧道62的小尺寸。与基于由项目“Tracline65”、“O Bahn”和最近由埃隆·马斯克的“无聊的公司”(Boring Company)保留的外部滚轮的解决方案相比，根据本发明的系统具有在车辆宽度上留下很大自由度的优点。

本发明的上述装置允许根据本发明的高度自动化的交通模式在与以自由模式行进的车辆共存的道路基础设施上侧向进入和退出，如图18和19所示，特别有利于解决由进入和离开专门为轻型车辆预留的专用车道带来的问题。

描述和附图说明了“右行”交通，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，该系统也适用于“左行”交通。此外，高度自动化的驾驶模式并不局限于电动汽车或混合动力驱动，可以想象，内燃机汽车可以在道路电气化不经济的地区利用高度自动驾驶和排队的优势。

根据本发明，增强道路机动性的一个重要优势在于，可以在现有基础设施上实现从自由行驶到根据本发明的高度自动化交通的转变，而无需大量投资。

当大部分车队将配备以高度自动化交通模式行驶时，并且由于根据本发明的引导行车道的占地面积的小宽度，这允许减小基础设施尺寸，如图18和19所示，可以在分开的双车道或双车道高速公路上创建一个额外的车道，而无需任何实际的基础设施工作，只需稍微改变标记线的位置或有限减少车道宽度。

根据本发明的增加的道路机动性的另一个重要优点是减小了“100％电动”车辆的电池尺寸，其将不会能够将其自身限制为覆盖充电站之间小于100公里的更短距离所需的容量，提供电池重量的减至3到5分之一，对重量、成本、加强热设计的车辆的必要性带来的影响，以及迄今为止，强加于“自由行进”电动汽车的上一代电池的尺寸对环境的影响。

自不必说，根据本发明的设备可以适用于其他车道分开的道路配置，尤其是每个方向上的单车道道路、其他形式的槽沟和轨道或其他车辆结构，并且上面给出的示例只是具体说明并且在绝不限制本发明的应用领域。

Claims (15)

1.一种机动车辆(F)的自动交通系统，所述系统在交通车道(12b、12c)的一侧具有“U”形槽沟形式的专用轨道(21)，在高度自动驾驶模式中容纳车辆的侧轮组件(l6)中的侧轮组件，所述系统包括：

-与所述交通车道(12b、12c)的道路表面基本平行的行驶表面(22)，

-位于所述行驶表面(22)的任一侧和上方的两个侧表面(23、31)，相对于所述车辆(F)的足迹，一个是外侧表面(23)而另一个是内侧表面(31)，所述侧表面(23、31)基本垂直于所述行驶表面(22)，所述内侧表面(31)维持所述机动车辆的当前离地间隙，

其中，所述轨道(21)的所述侧表面(23、31)在纵向上基本连续，并且所述系统包括用于以持续速度由所述侧轮组件(16)横向穿过所述内侧表面(31)的装置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，用于所述横向穿过所述内侧表面(31)的装置包括坡道(34)，所述坡道(34)垂直于交通的方向总体平缓倾斜，所述坡道(34)将所述道路(12)连接至所述内侧表面(31)的上端。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，通过将所述专用轨道(21)的所述行驶表面(22)定位在比所述道路(12)低的高度，来获得所述横向穿过所述内侧表面(31)的装置。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述横向穿过所述内侧表面的装置通过以下的组合获得：

-坡道(34)，垂直于交通的方向总体平缓倾斜，将所述道路(12)连接至所述内侧表面(31)的上端，以及

-将所述专用轨道(21)的所述行驶表面(22)定位在比所述道路(12)低的高度。

5.根据权利要求2、3或4中任一项所述的系统，其中，所述内侧表面(31)的所述上端包括与所述行驶表面(22)基本平行的辅助滚动表面(32)。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述侧轮组件(16)中的前轮(35)配备有辅助支撑装置(8)，该辅助支撑装置能够在以巡航速度行驶时通过支撑在所述辅助滚动表面(32)上而临时减轻所述前轮(35)的负载，所述装置(8)可通过在维持车辆的所述离地间隙的高位置和基本上与所述前轮和所述道路(12)的接触点处于相同的高度的下接触点的低位置之间的移动而缩回。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述辅助支撑装置(8)包括安装在支撑臂(14)上的至少一个滚轮(38)，所述支撑臂与所述侧轮组件(16)中的所述前轮(35)的轮轴(9)铰接。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述内侧表面(31)和所述辅助滚动表面(32)由连续导轨(27)承载。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述导轨具有第三表面(30)，所述第三表面(30)基本平行于所述辅助滚动表面(32)并位于所述辅助滚动表面(32)下方，所述第三表面(30)和所述辅助滚动表面(32)可被连接到车辆结构(F)的紧急制动卡钳(40)夹住，以通过在所述导轨(27)上的摩擦来产生制动力，所述制动力在紧急情况下能够达到高于1g(9.81m/s²)的高值)，与车轮(35、36)和道路(12)之间的摩擦系数无关。

10.根据权利要求7所述的系统，结合权利要求2或4中的一项，其中，至少所述侧轮组件(16)配备有可变高度的悬架(51、52)，并且所述悬架(51)的高度：

-在缓坡上的所述坡道(34)的侧向上升期间减小，所述辅助支撑装置然后随着侧轮组件(16)在辅助滚动表面(32)上移动以将其自身定位成与所述专用轨道(21)垂直，然后

-增大以将轮子落在在所述滚动表面(22)上，所述支撑装置(8)同时上升，

导致在持续的速度下侧向进入期间车辆的车身侧倾受到限制或甚至消除，在所述专用轨道(21)上，在提起所述车轮(35、36)时使用相反的顺序以离开所述专用轨道(21)。

11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，优选地在所述侧轮组件(16)前面提供用于测量所述组件(16)距所述外侧表面(23、24)中的至少一个的侧向距离(33)的传感器，所述侧向距离控制车辆的转向装置以在驾驶时维持所述侧轮组件(16)的所述侧轮(35、36)大致在所述专用轨道(21)的中央。

12.根据权利要求8所述的系统，其中，由电源的电极供电的“第三导轨”具有在所述轨道(21)外部的侧向接触表面(24)，由所述导电连续导轨(27)造成到所述电源的返回，并且其中所述车辆配备有用于在通过滑动/滚动靴(37、56)驱动时与所述“第三导轨”(24)和所述连续导轨(27)建立电连接的已知装置。

13.如权利要求9所述的系统，结合权利要求12，其中在

-在所述车辆的纵向轴线上的惯性力(50)，所述车辆的重心基本上位于所述车辆的纵向轴线上，以及

-所述导轨(27)上的制动力(49)，

之间由紧急制动产生的侧摆扭矩由以下形成的侧向力产生的扭矩平衡：

-所述滑动/滚动靴(37)在位于所述轨道外部并位于所述紧急制动卡钳(40)前方的所述“第三导轨”(24)上的接触力(55)，以及，

-将所述制动卡钳(40)接合在所述导轨(27)上的卡钳底部侧向接触力(54)。

14.一种通过侧向位移在持续的速度下从开放道路机动车辆交通模式到限制在单一行车道的高度自动化交通模式的方法，所述方法包括“U”形槽沟形式的并且位于所述开放车道的边缘的专用轨道(21)，能够通过“垂直落下”以进入和“垂直提起”离开来容纳所述机动车辆(F)的侧轮组件(16)，所述侧轮组件(16)配备有可伸缩的滚轮(38、39)，以可垂直伸缩的方式固定在轮轴(9)的内表面，所述滚轮的下部在降低的位置基本上处于车轮-路面接触的水平，包括以下步骤进入：

1.通过作用于车辆转向而侧向接近所述轨道(21)，

2.降低所述可伸缩滚轮(38、39)，以在所述侧轮组件(16)与所述专用轨道(21)的垂直时，通过承载在连续导轨(27)的辅助滚动表面(32)上而临时支撑由所述侧轮组件(16)支撑的车辆的重量，

3.升高所述滚轮(38、39)以使所述侧轮组件(16)垂直落在所述专用轨道(21)上，

以及退出：

1.降低支撑在所述连续导轨(27)的所述辅助滚动表面(32)上的所述滚轮(38、39)，从所述专用轨道(21)垂直提升所述侧轮组件(16)，

2.致动车辆转向，以使所述侧轮组件(16)向开放车道侧向位移，

3.继续侧向移动，直到所述侧轮组件(16)在开放道路上，然后所述滚轮向上缩回以恢复车辆的离地间隙，并允许常规开放道路行进。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，至少所述侧轮组件(16)配备有高度可调节的悬架(51、52)，并且其中：

-用于“进入”的步骤包括在步骤3期间：所述侧轮组件(16)的悬挂高度随着所述滚轮(38、39)的缩回同时增大，

-用于“退出”的步骤包括在步骤1期间：所述侧轮组件(16)的悬挂高度随着所述滚轮(38、39)的降低同时降低。

Images