CN116620322A - 虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，利用感知单元、精准地图等生成虚拟轨迹，车载设备可预存或通过车地通信获取虚拟轨迹，车载设备也可通过车载感知单元实时生成，虚拟轨迹可用于导向和循迹，虚拟轨迹可通过车载显示设备或抬头显示设备进行显示、可投射到地面，可融合导航信息、车辆信息显示指引车辆运行，通过虚拟轨迹进行导向和循迹的方法可用于长车身、多节编组的客车或货车，可用于电子导向胶轮列车构成旅客快速运输系统即行轨系统。

Description

虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用

技术领域

本发明属于交通领域，通过感知单元、精准地图等生成虚拟轨迹，车载设备可预存或通过车地通信获取虚拟轨迹，车载设备也可实时生成，虚拟轨迹可用于导向和循迹，虚拟轨迹可通过车载显示设备或抬头显示设备进行显示、可投射到地面，可融合导航信息、车辆信息指引车辆运行，通过虚拟轨迹进行导向和循迹的方法可用于长车身、多节编组的客车或货车，可用于电子导向胶轮列车构成旅客快速运输系统即行轨系统。

背景技术

随着城市化发展，城市交通压力越来越大，地铁及轻轨运力大但建设成本运营成本高，而大运量的巴士、公交车和胶轮列车可提高运力，缓解城市交通压力由很大帮助。

目前国外已有多节通过铰链连接的超长巴士/公交车在运行，如世界上最长的公交巴士长达31米的车身，运输能力达到了256人，该车装备了4个转向轴与大量雷达传感器，它尾部的两个车厢会主动追随车头的转向轨迹进行主动转向，但没有实现虚拟轨道运行，需要承受长车身带来的转向半径过大的问题，不能很好应对城市内部复杂、拥堵的交通环境。

国内开行的智轨、数轨通过在地面刷引导线或安装磁钉用以循迹运行，影响美观，增加道路标识、线路的复杂性，增加了建设以及维护成本，降低车辆运行的灵活性，同时部分路段需要与道路车辆共用车道，若与城市道路车辆的自动驾驶发展路线不一致，自动驾驶潜力有限。

目前国内对公交车的长度限制于18米以内，当时可能考虑到车身长导致转向半径大等带来的安全以及道路空间问题，但随着技术的进步可通过成熟可靠技术解决超长巴士在道路运行中产生的问题，如BRT线路开通超长编组巴士，智轨和数轨将没有优势。

现有的交通系统存在下述问题：

地铁及轻轨虽然运力大，但建设和运营成本高，只适合大城市；

有轨电车等中小运量轨道交通系统，需要专有路权，同时建设和运营成本高，优势不明显，劣势显著；

智轨和数轨列车循迹需要额外增加地面设施和设备，增加道路标识复杂度；

国内开通的长编组巴士/公共交通均是单端驾驶，采用分布式网络控制不易于灵活编组及双端驾驶。

经专利检索，与本发明有一定关系的专利主要有以下专利：

申请号为“CN202110803657.1”、申请日为“2021.07.15”、公开号为“CN113415266A”、公开日为“2021.09.21”、名称为“一种车辆磁钉循迹运行的轨迹偏离防护方法”、申请人为“上海电气集团智能交通科技有限公司”的中国发明专利， 本发明公开了一种车辆磁钉循迹运行的轨迹偏离防护方法，构建磁钉为主、融合导航的车辆自动驾驶系统：所述车辆自动驾驶系统包括车辆、磁钉轨道和沿磁钉轨道设置的车道线，所述车辆上装载有控制器以及与其相连的车载传感器和执行机构；所述车载传感器包括车速传感器、惯性导航模块、前磁传感器和后磁传感器，所述执行机构包括动力系统、制动系统和转向系统；基于磁钉导航的车辆自动驾驶系统，通过实时监控车辆运行轨迹和姿态，实现对车辆运行轨迹的约束。本发明的车辆磁钉循迹运行的轨迹偏离防护方法，实时监视车辆在轨姿态，在有偏离轨道风险的情况下，通过告警、降速等方式有效保证车辆的安全运行，可以降低车辆沿磁钉循迹发生脱轨的危害性。

申请号为“CN202010789316.9”、申请日为“2020.08.07”、公开号为“CN114056372A”、公开日为“2022.02.18”、名称为“一种胶轮列车的转向系统及其控制方法”、申请人为“中车株洲电力机车研究所有限公司”的中国发明专利，本发明涉及一种胶轮列车的转向系统及其控制方法、一种胶轮列车，以及一种计算机可读存储介质。该转向系统包括：主动导向模块，适于向列车提供主动转向力以控制列车转向；导向轮，适于接触机械导向路段的地面导向结构，将地面导向结构提供的作用力传递到列车以实现列车的转向；以及处理器，配置为：根据地面的虚拟轨道控制主动导向模块向列车提供主动转向力，以控制列车沿虚拟轨道主动转向；响应于列车进入第一过渡段，逐步减小主动转向力以控制主动导向模块逐步退出工作；以及响应于列车进入第二过渡段，逐步增大主动转向力以控制主动导向模块逐步介入工作。

申请号为“201510803956.X”、申请日为“2015.11.20”、公开号为“CN105235758A”、公开日为“2016.01.13”、名称为“一种动力分散型轨迹跟随的胶轮低地板智能轨道列车”、申请人为“南车株洲电力机车研究所有限公司”的中国发明专利，本发明本发明公开了一种动力分散型轨迹跟随的胶轮低地板智能轨道列车，其包括：标准车头，包括为一具有两轴支撑的车辆结构，其中标准车头的第一轴具备线控转向功能，第二轴为线控转向机构；所述标准车头在后部预留有与铰接机构连接的标准接口；铰接机构，为一具有上下方向旋转和左右方向旋转二自由度的链接机构；所述铰接机构的两端均有标准接口，用于与标准车头、标准动力车厢、标准拖车车厢之间的连接；标准动力车厢，为具有一轴支撑的车辆结构；标准拖车车厢，包括为一具有两轴支撑的车辆结构；所述标准拖车车厢的拖车第一轴和拖车第二轴均具备线控转向功能。本发明具有多轴转向、动力分散、模块化设计等优点。

上述专利没有低成本实现长编组巴士或虚拟轨道列车的运行，以及循迹的可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提出通过感知单元、精准地图等生成虚拟轨迹，车载设备可预存或通过车地通信获取虚拟轨迹，车载设备也可实时生成，虚拟轨迹可用于导向和循迹，虚拟轨迹可通过车载显示设备虚拟或抬头显示设备进行显示、可投射到地面，可融合导航信息、车辆信息指引车辆运行，通过虚拟轨迹进行导向和循迹的方法可用于长车身、多节编组的客车或货车，可用于电子导向胶轮列车构成旅客快速运输系统即行轨系统，适用于固定的运行线路路面交通工具，遇突发情况支持提前更改或临时更改运行线路，即提前修改和临时更改虚拟轨迹，车辆通过虚拟轨迹进行导向，后轮通过虚拟轨迹进行循迹运行，从而提高长车身、多节编组车辆的运行操控和稳定。

虚拟轨迹可通过精准地图（如2D/3D地形地貌地图、点云图等）和运行线路提前生成并实时更新；虚拟轨迹也可通过特定测量工具如特定车辆运行于预定线路再通过感知单元（可结合高精地图）获取；对于特定应用场景如靠边停车发车，可设置车辆各车厢或轴独立的虚拟轨迹（虚拟轨迹可不重合）用于特定场景如提高靠边停车横向精度等；通过虚拟轨迹灵活的设置，虚拟轨迹可实时根据道路运行情况进行优化和调整，如突发事件需要变道和绕道。

车辆可预存虚拟轨迹或通过车地通信获取虚拟轨迹信息，车载控制设备根据车辆运行速度等进行虚拟轨迹的调取，调取的虚拟轨迹可包括车辆运行前方一定距离用于导向、包括各车厢或各车轴对应位置参照用于后轮循迹。

车载控制设备所需虚拟轨迹也可通过预定运行线路（可预存或导航获取）和车辆的环境感知单元（可结合高精地图比对）按一定规则实时获取，非头车车厢也可安装环境感知单元用于对应车辆实时获取其对应的虚拟轨迹；同时可通过弯道、路口等地段设置地面感知单元，通过车地实时通信，车载设备能够获取连续的道路感知数据，进而产生连续的虚拟轨迹；可通过相邻列车间传递感知数据、运行数据等，实现数据共享，能够在特定场景有助于后车获取连续的环境感知数据，进而产生连续的虚拟轨迹；车载控车设备可连续实时获取车辆运行前方一定距离、各车厢（或车轴）的对应位置参照的虚拟轨迹用于导向和循迹；可支持车辆各车厢或轴循迹独立规划的虚拟轨迹（虚拟轨迹可不重合）用于特定场景如提高变道稳定性、靠边停车横向精度等。

可通过上述预先生成的虚拟轨迹，与上述车载设备运行过程中实时生成的虚拟轨迹，进行相互验证或互为冗余，实现可靠车辆运行的连续虚拟轨迹，即虚拟轨道。

虚拟轨迹可离散化处理，通过位置坐标保存或标识，车载设备在调用时可拟合为连续坐标用于导向和循迹，这样可以实现不同方法生成的虚拟轨迹能够耦合使用。

可融合道路信息如道路坡度、弯道，用于虚拟轨迹生成以及用于导向和循迹。

对于封闭的车道，可将车道的中心线设为虚拟轨迹；对于开放的车道，可将车道的中心线设为虚拟轨迹；对于没有车道线的车道可通过车道识别功能虚拟出车道，再以虚拟车道的中心线设为虚拟轨迹；对于列车靠站停车发车路段，车辆需要往站台侧横向偏移一定距离才能实现紧靠站台停车，虚拟轨迹可按照靠边停车和离站出发设定；对于平交道口，可虚拟出合适车道，并以该车道中心线设为虚拟轨迹。

车道标识线可参照现有的BRT车道设置，可无需沿运行线路的地面铺设磁钉或引导线等。

车辆导向和循迹可选取导向轴和各后轴的中心点作为参照去追踪虚拟轨迹，或选取车辆的各对左右车轮间的中心点作为参照去追踪虚拟轨迹，或选取车辆其它特定标记作为参照去追踪虚拟轨迹。

在人工驾驶模式下，通过驾驶室设备显示的虚拟轨迹可用于指示人工导向，同时后轮可循迹虚拟轨迹；在虚拟轨迹相关功能故障后，或通过开关关闭虚拟轨迹导向和循迹功能，采取人控导向，后轮可通过提前获知车辆物理结构信息（如车身尺寸、轴间距等）、运行中实时采集车辆运动状态和姿态、运行中车轴的转向角、运行中车厢的夹角、线路信息如坡度弯度等经过换算实现后轮循迹导向轮的运行轨迹。

感知单元包括车辆定位、测速、各车轴转向角度、相邻车厢的角度、车身姿态等，可采用多源融合如卫星定位（包括低轨道卫星辅助定位、差分定位等）、惯性导航、轮轴测速、摄像头（可见光、红外及双目和多目方式）、雷达（包括激光雷达、毫米波雷达包括4D毫米波雷达、超宽带雷达、太赫兹雷达等）及大天线阵列应用等。

精准2D/3D图像或点云图与感知单元匹配并可通过AI技术等进行车辆的定位和车身姿态的确定，从而确定车辆各参考点的实际位置、角度、运动参数，并根据虚拟轨迹进行导向及后轮循迹运行调整。

可通过车辆各节车厢放置两个或以上的精准卫星定位装置，结合惯性导航、轮轴测速等，确定车辆各参考点的实际位置、角度、运动参数，并根据虚拟轨迹进行导向及后轮循迹调整。

地面关键位置可设置应答器、或磁钉辅助定位校准，进行初始定位和关键地段如路口处定位等；站台、折返场、车辆段等需要精确定位和车辆姿态识别，可在地面增加用于车辆识别位置和车辆姿态的设备设施。

相邻列车可通过车车通信、车地通信实现数据交互，支持处于相同路径的相邻车辆实现虚拟编组运行，同时用于弥补特定场景车地通信不好可通过车车通信进行补充。

行轨系统可采用绿色能源提供电源，通过站、场设置绿色能源发电站向车辆提供合适的充电电源，绿色能源可为太阳能、氢能等，实现高效交通网与绿色能源网的两网融合，参见专利CN202110802998.7和CN202210460710.7，行轨列车采用电储能方式运行，可站内通过有线或无线方式充电。

行轨列车通过多源定位方式如轮轴速度传感器、卫星定位（差分定位、低轨道卫星定位）、视觉识别（包括多目摄像头）、雷达（激光、毫米波包括4D毫米波、超宽带及太赫兹等）可结合高精地图比对，可通过地面布置应答器、磁钉、停车标签等绝对定位设备设施等，从而实现列车精准定位，实现列车精准停车等。

在独立路权的双向车道（如BRT通道）通行的，存在两车道互通的缺口，当其中一车道一部分不能通行时，可组织车辆在另外一车道分时双向运行，通过车地通信获取更改的行车路线由车辆自行生成虚拟轨迹，或直接通过车地通信获取更改的虚拟轨迹信息，车辆按新的虚拟轨迹运行，从而实现单车道的分时双向通行，提高运输效率。

不同线路的行轨列车按照各自虚拟轨迹运行，其虚拟轨迹可分时重合，当两列及以上来自不同方向的行轨需汇合到同一道路时，可根据谁先申请谁先被允许进入该车道，后续列车只有在前列车驶入该车道预留安全距离后才能驶入该车道；当两列及以上来自不同方向的行轨同时汇合到同一道路时，可根据道路交通优先原则，采取右转让直行，右转让左转，或按照路口交通灯指示运行。

当采用双端驾驶时，通过两端车内外视频数据的两端交互及显示，车外视频包括车辆运行前方和两侧后方，通过集中电子电气架构控制方式实现后端操控前端转向、牵引和制动等操纵，从而实现车辆的后端驾驶；可虚拟双端驾驶模式，一端具备完整的驾驶舱，另一端通过将车内外视频数据传送到驾驶端，驾驶端可控制虚拟驾驶端的前轴线控转向等驾驶动作实现后端开车，可参照中国专利CN 202210188186.2。

行轨列车通过车路协同、智能网联、高精度定位测速等，可实现自动折返运行、自动泊车、自动充电、一键发车、智能唤醒、远程驾驶等自动驾驶或自动驾驶辅助功能；通过车地通信、车载监测系统实时监控车辆运行状态；同时可实现道路车辆的辅助驾驶功能如自适应巡航、车道保持、后车跟随前车运行等。

本发明的有益效果为：本发明属于交通领域，利用大数据、车地互联和精准地图技术，同时采用感知技术如计算机识别和AI技术（如机器学习及专家系统技术等）虚拟出连续虚拟轨迹，通过精准定位技术和AI技术实现车辆实时跟随虚拟轨迹自导向和循迹运行，采用多轴或全轮主动转向技术实现后轮循迹，降低转弯半径，避免车辆甩尾和偏离车道，同时采用集中+域控制的电气架构以及云端技术方便实现车辆灵活编组、功能扩展及运行控制，易于根据现场条件配置两端或单端驾驶，降低长编组车辆包括胶轮列车操控及掉头难度，实现高阶自动驾驶或自动驾驶辅助功能，适用于城市BRT巴士、机场摆渡车、胶轮列车、汽车列车，提高运量，缓解交通压力，适用于独立路权、半独立路权或混合路权的道路，相对于有轨的轨道交通系统存在建设和运营成本低。

附图说明

图1为每节车厢双轴的三编组双端运行的循迹车辆示意图，

图2为三编组车辆直线行驶时循迹示意图，

图3为三编组车辆变道靠边行驶时各轴独立循迹示意图。

实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的描述：

本发明电子导向和后轮循迹的方法参照图1~图3所示。

以下专利实施办法是按照电子导向胶轮列车介绍，其中导向、后轮循迹的方法可用于长车身、多节编组的客车或货车如BRT系统、汽车列车、超长货车等车辆，适用于固定的运行线路路面交通工具。

虚拟轨迹可通过精准地图和运行线路提前生成并实时更新；虚拟轨迹也可通过特定测量工具如特定车辆运行于预定线路再通过感知单元并可结合高精地图获取；对于特定应用场景如靠边停车发车、变道、转弯和掉头，可设置车辆各车厢或轴独立的虚拟轨迹，实现各轴同向转向或转向不一致，虚拟轨迹可不重合，从而方便控制列车靠边停车及发车、站场移动车辆的横向纵向位移精度和车身姿态控制等，提高变道稳定性和降低转弯半径等；通过虚拟轨迹灵活的设置，虚拟轨迹可实时根据道路运行情况进行优化和调整，如突发事件需要变道和绕道。

车辆可预存虚拟轨迹或通过车地通信获取虚拟轨迹信息，车载控制设备根据车辆运行速度等进行虚拟轨迹的调取，调取的虚拟轨迹可包括车辆运行前方一定距离用于导向、包括各车厢或各车轴对应位置参照用于后轮循迹。

车载控制设备所需虚拟轨迹也可通过预定运行线路和车辆的环境感知单元并可结合高精地图比对按一定规则实时生成，非头车车厢也可安装环境感知单元用于对应车辆实时生成其对应的虚拟轨迹；同时可通过弯道、路口等车载环境感知单元较难感知地段设置地面感知单元，通过车地实时通信，车载设备能够拼接获取连续的道路感知数据，进而产生连续的虚拟轨迹；可通过相邻列车间传递感知数据，实现数据共享，能够在特定场景有助于后车获取连续的环境感知数据，进而产生连续的虚拟轨迹；车载控车设备可连续实时获取车辆运行前方一定距离、各车厢或车轴的对应位置参照的虚拟轨迹用于导向和循迹。 对于车载控制设备实时通过环境感知单元等获取的虚拟轨迹，可支持车辆各车厢或轴循迹独立规划的虚拟轨迹，可支持车辆因运行线路因突发情况实现临时变道、调整运行线路等情况实时生成新的虚拟轨迹用于导向和循迹。

可通过上述预先设置的虚拟轨迹，与上述车载设备运行过程中实时生成的虚拟轨迹，进行相互验证或互为冗余，可靠生成车辆运行的连续虚拟轨迹，即虚拟轨道。

虚拟轨迹通过离散化处理，通过位置坐标保存或标识，车载设备在调用时可拟合为连续坐标用于导向和循迹，这样可以实现不同方法生成的虚拟轨迹能够耦合使用。

虚拟轨迹生成可融合道路信息如道路坡度、弯道，虚拟轨迹用于导向和循迹也应考虑道路信息。

对于封闭的车道，可将车道的中心线设为虚拟轨迹；对于开放的车道，可将车道的中心线设为虚拟轨迹；对于没有车道线的车道可通过车道识别功能虚拟出车道，再以虚拟车道的中心线设为虚拟轨迹；对于列车靠站停车发车路段，车辆需要往站台侧横向偏移一定距离才能实现紧靠站台停车，虚拟轨迹可按照靠边停车和离站出发设定；对于平交道口，可虚拟出合适车道，并以该车道中心线设为虚拟轨迹。

车辆导向和循迹可选取导向轴和各后轴的中心点作为参照去追踪虚拟轨迹，或选取车辆的各对左右车轮间的中心点作为参照去追踪虚拟轨迹，或选取车辆其它特定标记作为参照去追踪虚拟轨迹。

在人工驾驶模式下，通过驾驶室设备显示的虚拟轨迹可用于指示人工导向，同时后轮可循迹虚拟轨迹；在虚拟轨迹相关功能故障后应发出提示或车载设备能指示虚拟轨道工作状态，在虚拟轨迹相关功能故障后可通过开关关闭虚拟轨迹导向和循迹功能，采取人控导向，后轮可通过提前获知车辆物理结构信息（如车身尺寸、轴间距等）、运行中实时采集车辆运动状态和姿态、运行中车轴的转向角、运行中车厢的夹角、线路道路信息如坡度弯度等经过换算实现后轮循迹导向轮的运行轨迹。

车载设备可通过显示器、抬头显示功能显示预定的数字轨迹，可同时显示车辆运行轨迹或车辆参照点的运行轨迹，用于人工监控车辆运行状态和人控导向；车辆运行的预定的数字轨迹可投影到地面，用于人控导向或人工监控车辆运行状态；

同时车辆的运行轨迹可发送至地面设备用于监控和记录；

车载环境感知单元可通过多传感器融合，地面环境感知单元可采用多传感器融合技术，并可采用精准2D/3D图像或点云图与环境感知单元匹配，并可通过AI技术等进行车辆的定位和车身姿态的确定，从而确定车辆各参考点的实际位置、角度、运动参数，并根据虚拟轨迹进行导向及后轮循迹闭环调整。

可通过车辆各节车厢放置两个或以上的精准卫星定位装置，结合车辆物理结构尺寸、惯性导航、轮轴测速等，确定车辆各参考点的实际位置、角度、运动参数，并根据虚拟轨迹进行导向及后轮循迹调整。

行轨列车通过多源定位方式如轮轴速度传感器、卫星定位（差分定位、低轨道卫星定位）、摄像头识别（包括可见光、红外及双目或多目摄像头方式）、雷达（激光、毫米波包括4D毫米波、超宽带及太赫兹等）可结合高精地图比对，可通过地面布置应答器、磁钉、停车标签等绝对定位设备设施等，从而实现列车精准定位，实现列车精准停车、列车初始定位和关键地段如路口处定位等。

站台、折返场、车辆段等需要精确定位和车辆姿态识别，可在地面增加用于车辆识别位置和车辆姿态的设备设施。

相邻列车可通过车车通信、车地通信实现数据交互，支持处于相同路径的相邻车辆实现虚拟编组运行，同时用于弥补特定场景车地通信不好可通过车车通信进行补充。

行轨系统可采用绿色能源提供电源，通过站、场设置绿色能源发电站向车辆提供合适的充电电源，绿色能源可为太阳能、氢能等，实现高效交通网与绿色能源网的两网融合，参见专利CN202110802998.7和CN202210460710.7，行轨列车采用电储能方式运行，可站内通过有线或无线方式充电。

在独立路权的双向车道（如BRT通道）通行的，存在两车道互通的缺口，当其中一车道一部分不能通行时，可组织车辆在另外一车道分时双向运行，通过车地通信获取更改的行车路线由车辆自行生成虚拟轨迹，或直接通过车地通信获取更改的虚拟轨迹信息，车辆按新的虚拟轨迹运行，从而实现单车道的分时双向通行，提高运输效率。

不同线路的行轨列车按照各自虚拟轨迹运行，其虚拟轨迹可分时重合，当两列及以上来自不同方向的行轨需汇合到同一道路时，可根据谁先申请谁先被允许进入该车道，后续列车只有在前列车驶入该车道预留安全距离后才能驶入该车道；当两列及以上来自不同方向的行轨同时汇合到同一道路时，可根据道路交通优先原则，采取右转让直行，右转让左转，或按照路口交通灯指示运行。

当采用双端驾驶时，通过两端车内外视频数据的两端交互及显示，车外视频包括车辆运行前方和两侧后方，通过集中电子电气架构控制方式实现后端操控前端转向、牵引和制动等操纵，从而实现车辆的后端驾驶；可虚拟双端驾驶模式，一端具备完整的驾驶舱，另一端通过将车内外视频数据传送到驾驶端，驾驶端可控制虚拟驾驶端的前轴线控转向等驾驶动作实现后端开车，可参照中国专利CN 202210188186.2。

行轨列车通过车路协同、智能网联、高精度定位测速等，可实现自动折返运行、自动泊车、自动充电、一键发车、智能唤醒、远程驾驶等自动驾驶或自动驾驶辅助功能；通过车地通信、车载监测系统实时监控车辆运行状态；同时可实现道路车辆的辅助驾驶功能如自适应巡航、车道保持、后车跟随前车运行等。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各项权利要求限定。

Claims (10)

1.虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，其特征在于：

虚拟轨迹可通过精准地图和运行线路提前生成并实时更新；虚拟轨迹也可通过特定测量工具如特定车辆运行于预定线路再通过感知单元并可结合高精地图获取；车辆导向和后轮循迹可参照同一虚拟轨迹类似轨道车辆的运行，也可生成车辆各车厢或轴包括导向轴各自独立的虚拟轨迹，用于特定应用场景，实现各轴同向转向或转向不一致，提高变道稳定性和降低转弯半径等；

车辆可预存虚拟轨迹或通过车地通信获取虚拟轨迹信息，车载控制设备根据车辆运行速度等进行虚拟轨迹的调取，调取的虚拟轨迹可包括车辆运行前方一定距离用于导向、包括各车厢或各车轴对应位置用于后轮循迹；

车载控制设备所需虚拟轨迹也可通过预定运行线路和车辆的环境感知单元并可结合高精地图比对按一定规则实时生成，非头车车厢也可安装环境感知单元同首车办法用于对应车厢或车轴实时生成其对应的虚拟轨迹；可通过相邻列车间传递感知数据，实现数据共享，能够在特定场景有助于后车获取连续的环境感知数据，进而产生连续的虚拟轨迹；车载控车设备可连续实时生成车辆运行前方一定距离、各车厢或车轴的对应位置参照的虚拟轨迹用于导向和循迹；

可通过车载设备预存或通过车地通信获取预先设置的虚拟轨迹，结合上述车载设备在车辆运行过程中实时生成的虚拟轨迹，进行相互验证或互为冗余，可靠生成车辆运行的连续虚拟轨迹；

虚拟轨迹通过位置坐标保存或标识，可实现不同方法生成的虚拟轨迹能够耦合使用。

2.虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，其特征在于：

虚拟轨迹生成可融合道路信息，虚拟轨迹用于导向和循迹也应结合道路信息；

通过虚拟轨迹灵活的设置，虚拟轨迹可实时根据道路运行情况进行优化和调整；

对于车载控制设备实时通过环境感知单元等获取的虚拟轨迹，可支持车辆各车厢或轴循迹独立规划的虚拟轨迹，可支持车辆因运行线路因突发情况实现临时变道、调整运行线路等情况实时生成新的虚拟轨迹用于导向和循迹；

车载设备可通过显示器、抬头显示功能显示预定的数字轨迹，可同时显示车辆运行轨迹或车辆参照点的运行轨迹，用于人工监控车辆运行状态和人控导向；车辆运行的预定的数字轨迹可投影到地面，用于人控导向或人工监控车辆运行状态；

同时车辆的运行轨迹可发送至地面设备用于监控和记录。

3.根据权利要求1和2的虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，其特征在于：

对于封闭的车道，可将车道的中心线设为虚拟轨迹；对于开放的车道，可将车道的中心线设为虚拟轨迹；对于没有车道线的车道可通过车道识别功能虚拟出车道，再以虚拟车道的中心线设为虚拟轨迹；对于列车靠站停车发车路段，车辆需要往站台侧横向偏移一定距离才能实现紧靠站台停车，虚拟轨迹可按照靠边停车和离站出发设定；对于平交道口，可虚拟出合适车道，并以该车道中心线设为虚拟轨迹；

车辆导向和循迹可选取车辆的各对左右车轮间的中心点作为参照去追踪虚拟轨迹。

4.根据权利要求1和2的虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，其特征在于：

在人工驾驶模式下，通过驾驶室设备显示的虚拟轨迹可用于指示人工导向，同时后轮可循迹虚拟轨迹；

在虚拟轨迹相关功能故障后应发出提示或车载设备能指示虚拟轨道工作状态，可通过开关关闭虚拟轨迹导向和循迹功能，采取人控导向，后轮可通过提前获知车辆物理结构信息、运行中实时采集车辆运动状态和姿态、运行中车轴的转向角、运行中车厢的夹角、线路道路信息经过换算实现后轮循迹导向轮的运行轨迹。

5.根据权利要求1的虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，其特征在于：

环境感知单元可包括车载环境感知单元和地面环境感知单元，可通过多传感器融合包括轮轴速度传感器、角度传感器、卫星定位、摄像头识别、雷达，并可采用精准2D/3D图像或点云图与环境感知单元匹配，并可通过AI技术等进行车辆的定位和车身姿态的确定，从而确定车辆各参考点的实际位置、横向角度、运动参数；也可通过车辆各节车厢放置两个或以上的精准卫星定位装置，结合车辆物理结构尺寸、惯性导航、轮轴测速等，确定车辆各参考点的实际位置、车辆姿态、角度、运动参数；可通过地面布置应答器、磁钉、停车标签等绝对定位设备设施等，从而实现列车精准定位，实现列车精准停车、列车初始定位和关键地段如路口处定位等；

车载控制设备根据本身位置、车体姿态、运动参数、横向角度等，并与虚拟轨迹比对，实时闭环调整车辆导向及后轮循迹。

6.根据权利要求1和2的虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，其特征在于：

前述虚拟轨迹生成、获取及应用可用于长车身、多节编组的客车或货车，可用于电子导向胶轮列车构成旅客快速运输系统即行轨旅客快运系统，适用于固定的运行线路路面胶轮运行的交通工具，也可用于非固定的运行线路路面胶轮运行的交通工具；

采用上述虚拟轨迹进行导向和后轮循迹的相邻车辆可通过车车通信、车地通信实现数据交互，支持处于相同路径的相邻车辆实现虚拟编组运行，同时用于弥补特定场景车地通信不好可通过车车通信进行补充。

7.根据权利要求6的虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，其特征在于：

行轨旅客快运系统可采用绿色能源提供电源，通过站、场设置绿色能源发电站向车辆提供合适的供电电源，可与电网并联冗余供电，绿色能源可为太阳能、氢能等，实现高效交通网与绿色能源网的两网融合；

行轨列车可采用电储能方式运行，可站内通过有线或无线方式充电。

8.根据权利要求6的虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，其特征在于：

在独立路权的双向车道通行的，存在两车道互通的通道，当其中一车道一部分不能通行时，可组织车辆在另外一车道分时双向运行，通过车地通信获取更改的行车路线由车辆自行生成虚拟轨迹，或直接通过车地通信获取更改的虚拟轨迹信息，车辆按新的虚拟轨迹运行，从而实现单车道的分时双向通行，提高运输效率；

不同线路的行轨列车按照各自虚拟轨迹运行，其虚拟轨迹可分时重合，当两列及以上来自不同方向的行轨需汇合到同一道路时，可根据谁先申请谁先被允许进入该车道，后续列车只有在前列车驶入该车道预留安全距离后才能驶入该车道；当两列及以上来自不同方向的行轨同时汇合到同一道路时，可根据道路交通优先原则，采取右转让直行，右转让左转，或按照路口交通灯指示运行。

9.根据权利要求6的虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，其特征在于：

行轨车辆采用双端驾驶时，通过两端车内外视频数据的两端交互及显示，车外视频包括车辆运行前方和两侧后方，通过集中电子电气控制架构方式实现后端操控前端转向、牵引和制动等操纵，从而实现车辆的后端驾驶；可虚拟双端驾驶模式，一端具备完整的驾驶舱，另一端通过将车内外视频数据传送到驾驶端，驾驶端可控制虚拟驾驶端的前轴线控转向等驾驶动作实现后端开车。

10.根据权利要求6的虚拟轨迹生成、电子导向及后轮循迹的方法、系统及应用，其特征在于：

行轨车辆通过车路协同、智能网联、高精度定位及测速等，可实现自动折返运行、自动泊车、自动充电、一键发车、智能唤醒、远程驾驶等自动驾驶或自动驾驶辅助功能；行轨车辆可实现道路车辆的辅助驾驶功能包括自适应巡航、车道保持、后车跟随前车运行；

行轨车辆通过车地通信、车载监测系统实时监控车辆运行状态；

行轨系统站台、折返场、车辆段等需要精确定位和车辆姿态识别，可在地面增加用于车辆识别位置和车辆姿态的设备设施，从而方便控制列车靠边停车及发车、站场移动车辆的横向纵向位移精度和车身姿态控制等。