CN117885670A - 前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置 - Google Patents

Abstract

前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，属封闭场景无人驾驶、列队跟驰、公交车技术领域。要解决问题及技术方案是，在“跟驰换乘的公交车”、“无人驾驶公交车的车钩”专利申请基础上，提出：在每辆跟驰换乘公交车的正面及背面均安装气缸、液压缸，增加前后车在行驶中连接应对碰撞的缓冲行程、提高可靠性、便于自动控制、降低成本；在环形高架单向公交专用路防撞墙的内侧壁，粘贴作为道路里程标尺的里程条码，里程条码的黑白条方向与行车方向一致；用随车摄像头采集里程条码，经图像识别，为前后公交车里程定位，可靠、精度高、成本低、可避免电子干扰、可预防碰撞；对照时间速度距离关系图，描述了前后公交车在行驶中连接的过程。

Description

前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置

(一)技术领域

本发明属于：封闭场景无人驾驶、列队跟驰、公交车、解决城市交通拥堵、解决极端通勤的技术领域。与地铁相比，本发明是让封闭场景无人驾驶公交车获得平均时速高、停站间距小、候车时间短、步行距离近、适合应对客流高峰与低谷、每日可提供公交服务的时间长、运输能力大、可兼顾快件货运等公共交通优势的技术，是让人们低时间成本、低经济成本的在大城市全市范围内获取丰富城市资源的技术，是建设“公共交通+步行城市”的技术，具体地说是：前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置。

(二)背景技术

1.本发明的提出

2013年2月28日，“卡车之家”www.360che.com报道了：“80km/h车距仅4米4辆卡车自动列队行驶”的消息。本发明人想到：“既然，已有的检测、控制技术可以使时速80km/h、车距4m的前后车列队跟驰行驶，那么，在此检测、控制技术的基础上，经过进一步发明，也可以使时速60km/h、车距0m的前后车列队跟驰行驶”。受此报道的数据及相关无人驾驶、列队跟驰技术知识的启发，为了解决因为地铁等城市公共交通缺乏优势，导致小汽车上路太多，造成交通拥堵、职住分离、极端通勤严重等诸多城市病问题，本发明人提出了《跟驰换乘的公交车》专利申请。跟驰换乘的公交车，又称为：跟驰换乘公交车，在本发明文件中又简称为：公交车、前后公交车、前车、后车(即：列车头车)、前后车、车、车辆、单机、列车、短列车、公交列车、列车车厢、尾车等。跟驰换乘公交车是一种：能够在行驶中自动的与前车或者后车实现密接式连接，并且能够自动断开；连接后的两车之间能够实现密接式万向转动；有便于乘客在行驶中的前后车之间换乘的正面门、背面门、跳板、防风罩等设施的公交车。两辆或两辆以上的跟驰换乘公交车在行驶中连接、断开，就形成了：或短、或长、或超长的公交列车，通过列车长度的变化，公交列车可以适应客流高峰与客流低谷的变化。

跟驰换乘公交车及公交列车以现有的无人驾驶、列队跟驰技术作为基础；具体的说是：用同步电机变频调速技术，解决精准控制前后车在行驶中连接的速度配合问题。用测距技术，解决测量前后车之间距离的问题。用近距离定向无线通信、光通信技术，解决不受电子干扰的、高可靠性的前后车自动连接配合协调的问题。用单向公交专用路及车路协同技术，解决简单、高效、高可靠性的无人驾驶、列队跟驰问题。在这些现有技术的基础上，需要针对前后车在行驶中连接的需要，进行发明。

《跟驰换乘的公交车》专利申请提出了上述问题，并提出了初步技术方案，但有很多不足。为此，《无人驾驶公交车的车钩》专利申请提出了进一步的方案，本发明申请是在上述两个专利申请的基础上再次提出进一步的方案。

2.与本发明相近的技术

2.1.本发明人通过https：//www.next-future-mobility.com/网站(最后一次浏览该网站时间：2023-12-5)了解到，有一种前后车能够在行驶中连接、断开、前后车连接后乘客能够在前后车之间换乘的公交车，简称其为：next-future。其与跟驰换乘公交车的主要区别是：

2.1.1.场景不同。next-future行驶在普通道路。跟驰换乘公交车行驶在单向公交专用路。

2.1.2.驾驶方式不同。next-future采用有人驾驶。跟驰换乘公交车采用无人驾驶。

2.1.3.前后车连接的速度控制方式不同。next-future是：前车匀速行驶，速度低，后车加速行驶，速度高，前后车得以连接；这种连接的速度控制方式不适合形成公交列车。跟驰换乘公交车是：后车是公交列车，后车匀速行驶，速度高，前车从公交站起步、加速，速度低，前后车得以连接；前后车连接后形成了新的公交列车，继续保持匀速行驶；这种连接的速度控制方式适合形成公交列车。

2.1.4.next-future的连接处是一粗大的矩形钢管，未见到其有万向转动装置；此外，next-future的侧面是平行四边形，next-future的正面、背面均是与路面成一定角度的倾斜大平面；在连接状态，前后车紧贴，前后车之间无法转动。相比之下，跟驰换乘公交车的前后车之间有万向转动装置，用于连接后的万向转动。

因为，next-future的前后车在连接后无法实现两车之间的转动，所以，next-futur是一种“组合式公交车”而不是公交列车；其与跟驰换乘公交车不是一种技术。

2.2.本发明人通过网络文章“条码定位系统-劳易测.PDF(上传时间2019-07-04)”了解到一种借助条码的定位技术，简称：BPS技术、BPS条码。BPS技术与本发明提出的“里程条码”，均借助了条码用于定位，二者的主要区别是：

2.2.1.应用场景不同。BPS技术用于为固定线路的物料定位。里程条码用于为在单向公交专用路行驶的跟驰换乘公交车里程定位。

2.2.2.条码黑白条的方向不同。BPS条码的黑白条方向与传感器的运动方向垂直，BPS条码的整体呈现丛状。里程条码的黑白条方向与传感器的运动方向一致，两个里程条码之间有空白的间隔，里程条码的整体呈现矩阵状。

2.2.3.对条码的读取、识别的方式不同。BPS技术有专用条码阅读器，采用激光扫描法读取条码，原理速度较低。里程条码，用车载摄像头采集条码图像，原理速度高，进而用计算机专用图像识别软件识别条码，是二步法，无需专用设备。

2.2.4.传感器与条码之间的相对速度不同。BPS技术条码阅读器的最高移动速度：10m/s。里程条码车载摄像头的移动速度16.67m/s，其原理速度更高。

2.2.5.定位精度不同。BPS是成熟技术，定位精度约±0.001m。里程条码是设想技术，开发空间大，初步设想定位精度约±0.1m。考虑到：摄像头图像采集的频率、条码制作粘贴的精度、公交车摄像头移动的速度，里程条码的定位精度可以提高到±0.05m、或±0.025m、或±0.01m。里程条码的图像简单，对摄像头像素的要求低，适合采用较高的图像采集频率。

因为，条码黑白条的方向不同、条码读取识别的方式不同、传感器与条码的相对速度不同，检测精度不同，所以，BPS技术与里程条码技术是不同的技术。

2.3.本发明人还需要说明

2.3.1.本发明是在《跟驰换乘的公交车》、《无人驾驶公交车的车钩》两个专利申请的基础上提出的；本发明文件中的技术名词、图标，若与上述两个专利申请有冲突，以本发明的提出为准。

2.3.2.本发明名称中的“应对碰撞”是指：前后车一旦发生碰撞，可即刻提供缓冲阻尼力的方法及装置；“预防碰撞”是指：能够及时、可靠的为前后车定位、并作出反应，避免或减轻碰撞的方法及装置；二者密切相关，同一装置可以兼具应对碰撞、预防碰撞两种功能，例如：前后车连接时，前车背面的缓冲装置可以根据前后车之间的距离、相对速度，适时提前收缩，发挥预防碰撞功能；一旦发生碰撞又可即刻发挥应对碰撞功能。

2.3.3.本发明需由很多样式、尺寸、性能相同的公交车、公交站共同作用；公交车处在前车、后车(即：公交列车头车)、公交列车车厢、尾车等不同位置、不同时刻，发挥不同作用。本发明的说明书、摘要、权利要求书，将技术名词的表述分为：技术名词不辅带标记，技术名词辅带标记，两种情况，以清楚、简要、便于描述、便于理解为准。

2.4.通过对现有技术的考察，并查阅有关技术刊物、专利文献，没有发现与本发明同样的技术方案。为了便于对本发明的理解、检索、审查，有用的背景技术文件如下：

【1】狩集浩志，80km/h车距仅4米4辆卡车自动列队行驶，卡车之家，2013-2-28，www.360che.com。

【2】田耕.并联高架快速路[J].交通标准化，2009，(2/3)上半月刊：118.

【3】田耕.并联高架路的曲折形岛式站台，专利申请号：CN202010488082.4

【4】田耕.跟驰换乘公交车的地面单向环路，专利申请号：CN202110597222.6

【5】田耕.跟驰换乘的公交车，专利申请号CN202010650214.9

【6】田耕.无人驾驶公交车的车钩，专利申请号：CN202210639674.0

【7】https：//www.next-future-mobility.com/

【8】网络文章：条码定位系统-劳易测.PDF，上传时间2019-07-04。

【9】扎哈·哈迪德建筑事务所(zahahadid architects)提出了“walkablelondon(步行伦敦)”https：//www.walkablelondon.co.uk/

【10】上海经信委：钟志华院士团队智慧车列系统在沪开通示范，描绘未来城市交通发展方向。2021-6-17

(二)发明内容

1.本发明要解决的技术问题是：

1.1.跟驰换乘公交车的前后车在行驶中连接，要有能够应对碰撞的缓冲阻尼装置，缓冲阻尼装置要有较长的缓冲行程；应对碰撞装置的缓冲阻尼力可以根据前后车之间的距离、相对速度进行调整；要减小应对碰撞的缓冲阻尼与前后车连接之间的矛盾。

1.2.要有应对强烈碰撞的溃缩设计。

1.3.前后车在行驶中连接的接触装置，要便于观察，观察结果是调整其相对位置的依据。

1.4.前后车在行驶中连接的接触装置，要便于调整横向、高低位置，以便传递接触、碰撞力。

1.5.前后车要有密接式的、便于制造的、可靠的、适合自动控制的连接、断开装置。

1.6.万向球外套要便于制造，耐磨、可靠。

1.7.乘客在前后车之间换乘的跳板要简单、可靠、安全。

1.8.跟驰换乘公交车的运行过程，要有：避免电子干扰、统一、及时、可靠、廉价的里程定位及横向定位，统一时钟。及时、精确的里程定位、统一的时钟，是预防碰撞的根本。

1.9.前后公交车在行驶中连接、断开，公交列车时速60km/h，在人口密集的城区匀速行驶，转弯半径大，要有高架单向公交专用路及高架环路作为道路条件。

1.10.多辆公交车要能够连接成为超长公交列车，要能够方便的检测到超长公交列车内部连接应力的大小，要有缓解超长公交列车内部连接应力过大的方法，要避免超长公交列车中部受力拱起；密集的、平均时速60km/h的超长公交列车的可靠运行是应对客流高峰的关键。

2.本发明采用的技术方案是：

2.1.前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，总体的说：在每辆公交车的正面及背面，均安装着由气缸、液压缸，以及相关的气压、液压元件共同组成的缓冲装置；气缸有伸、缩、松弛三种状态，气缸杆主要用于带动液压缸杆伸缩，气缸还用于缓冲，或处于松弛状态；液压缸用于缓冲，通过通断不同的开关阀，控制相应的节流阀，可以使液压缸具有高阻尼、中阻尼、低阻尼、松弛等多种状态，不同的状态对应不同的缓冲阻尼力，以适应在前后车在行驶中连接时的不同情况；为了减小缓冲阻尼力对前后车连接的阻碍，缩短前后车连接时间，气缸杆可以带动液压缸杆根据前后两车之间的距离，提前主动收缩。

具体的说：跟驰换乘公交车的前车BUS4与后车BUS3在行驶中连接，在前车BUS4的背面，气缸4qb、4qb’、并联的液压缸4yb、4yb’与前车大梁后端板496及前车大梁461固定；气缸杆4qbg、4qbg’、液压缸杆4ybg、4ybg’穿过前车大梁后端板496上的孔，气缸杆4qbg、4qbg’的杆端、液压缸杆4ybg、4ybg’的杆端与引导锥口499的引导锥口座498、498’固定。两个气缸可以省为一个。

在后车BUS3的正面，气缸3q、3q’，并联的液压缸3y、3y’与后车大梁前端板310及后车大梁361固定；气缸杆3qg、3qg’、液压缸杆3yg、3yg’穿过后车大梁前端板310上的孔，气缸杆3qg、3qg’的杆端、液压缸杆3yg、3yg’的杆端与万向球支架后板307固定。两个气缸可以省为一个。

后车BUS3正面的缓冲机构的工作过程是：缓冲气源316的压缩空气，经气罐开关315进入气罐312，当气压表314达到预定值时，气罐开关315关闭，超压气体从限压阀313排出；关闭松弛阀311”，打开开关阀311’，二位五通阀311的P与A通，B与S通，气缸3q、3q’的气缸杆3qg、3qg’伸出，带动液压缸杆3yg、3yg’伸出。而当二位五通阀P与B通，A与R通，气缸杆3qg、3qg’收缩，带动液压缸杆3yg、3yg’收缩。当关闭开关阀311’，打开松弛阀311”，气缸杆3qg、3qg’处于松弛状态。

油箱3yx的液压油，经液压油管及节流阀、开关阀，流到并联的液压缸3y、3y’，液压缸杆3yg、3yg在气缸杆3qg、3qg’的带动下伸缩；当液压缸杆3yg、3yg’伸到最长位置时，预防碰撞的行程最长。开关阀3k2、3k3、3k4与节流阀3x1、3x2、3x3配合的不同，对应液压缸3y、3y’缓冲阻尼力大小的不同；开关阀3k2、3k3、3k4全部关闭，只有节流阀3x1有少量液压油流过，是高阻尼；开关阀3k2打开，节流阀3x2、3x1有液压油流过，是中阻尼；开关阀3k3、3k2打开，节流阀3x3、3x2、3x1有液压油流过，是低阻尼；3k4打开，液压缸3y、3y’处于松弛状态，但仍有微弱阻尼效果。

前后车在行驶中连接时，当前后车的距离较远、相对速度较高时，应当采用高阻尼；当前后车距离较近、相对速度中等、尚未接触时，应当采用中阻尼；当前后车已经初步接触，相对速度较低时，为减小连接的阻尼力，应当采用低阻尼，或采用松弛状态。

前车BUS4背面缓冲机构与后车BUS3正面缓冲机构，二者的各器件相对应，二者的工作过程相对应，不再赘述。前后车不同之处在于：前车BUS4背面缓冲机构的缓冲阻尼力较弱，以便确保前车BUS4背面的液压缸杆3ybg、3ybg’、气缸杆3qbg、3qbg’优先收缩，以便使连接板301优先插入连接盒485，进而，在连接气缸488、488’的作用下，连接锥487、487’插入连接锥孔302、302’，优先让前后车初步连接。如此时前车BUS4与后车BUS3处于弯道，则会对前后车的方向控制造成少许影响。

为了减小前车BUS4背面的缓冲机构的阻尼对于前后车连接的影响，缩短连接时间，可以控制气缸杆4qbg、4qbg’，根据连接板301与引导锥口499的接近距离、接近速度，优先带动引导锥口499收缩，直至引导锥口座498、498’与前车大梁后端板496接触、贴紧；在此时间段，开关阀4k6、4k7、4k8也需密切配合，根据连接板301与引导锥口499的接近距离、接近速度，预设阻尼力。

当前后两车之间距离较远时，通过里程条码，前后两车可以得知相互的位置、速度。当前后两车之间距离较近时，通过测距，前后两车可以得知相互之间的距离、相对速度。

2.2.后车BUS3正面的液压缸3y、3y’及前车BUS4背面的液压缸4yb、4yb’均是成对使用的柱塞液压缸；在柱塞液压缸杆3yg、3yg’、4yb、4yb’钢管的内壁，加工有薄弱区327、327’、486、486’；柱塞液压缸杆3yg、3yg’、4yb、4yb’同时也是缓冲溃缩杆，用于应对强烈碰撞。

2.3.在后车BUS3的万向球支架后板307的两个侧面，加工有锁锥孔308、308’；相应的，在后车BUS3的大梁前端板310的两侧，固定着锁紧气缸309a，309a’；当万向球支架后板307向后移动，与大梁前端板310接触时，锁紧气缸309a、309a’动作，锁紧锥309、309’伸出，插入锁锥孔308、308’，使万向球支架后板307与大梁前端板310连接成一体。

在万向球支架后板307，固定着一根钢管，钢管穿过大梁前端板310上的孔，且可滑动，钢管内孔穿过气管、控制线，接通双轴气缸322的控制阀。

2.4.总体的说：在后车BUS3的正面有一块包括：引导锥321、连接锥孔302、302’、推锥303、303’、推条304、304’、万向球外套大孔、尾锥孔325、325’的连接板301，连接板301起到：支撑万向球318外套、与前车BUS4的引导锥口499对正、插入引导锥口499、插入引导锥小口497、插入连接盒485、传递推力、触发并用于前后车的初步连接等多种作用。

具体的说，在连接板301的中部，有一个万向球外套大孔，这个大孔支撑着万向球外套上320、万向球外套下320’，三者用多条螺栓319等固定，共同组成了万向球318外套。

在连接板301的尾部，固定有配重铁326，在连接板301与万向球支架317之间，有弹簧306、306’等；在没与引导锥口499接触之前，在配重铁326，弹簧306、306’等的作用下，连接板301处于平衡状态，连接板301的指向与后车BUS3的行驶方向一致。

在连接板301的尾部，有尾锥孔325、325’，在万向球支架后板307的内部，安装有双轴气缸322，双轴气缸322的气缸杆连接着尾锥323、323’；尾锥323、323’的尺寸较小，尾锥孔325、325’的尺寸较大；当前后车没有接触，连接板301处于平衡状态时，双轴气缸322动作，尾锥323、323’插入尾锥孔325、325’，可限制连接板301的转动范围，确保连接板301指向正前方。

在连接板301的中前部，有推肩303、303’，在连接板301的上下面，有推条304、304’；推肩303、303’、推条304、304’共同作用，可推动引导锥小口497及引导锥口499，传递接触力。

在连接板301的最前部，是引导锥321；引导锥321利用锥形，引导连接板301，插入前车BUS4的引导锥口499、引导锥小口497、连接盒485；进而，引导锥321触动连接开关489，使连接气缸488、488’动作。

在连接板301的前部，有连接锥孔302、302’；当连接气缸488、488’动作，连接锥487、487’插入连接锥孔302、302’，使前车BUS4与后车BUS3初步连接。前后车的连接是密接。

2.5.在后车BUS3正面，有跳板平台351；在前车BUS4背面，有跳板轴456串接着多块并联的跳板455、455’等；在前后车在行驶中连接前，跳板气缸459、459’推动推板458，经跳板推臂457、457’等，使跳板455、455’等上扬；在前后车在行驶中连接完成后，跳板气缸459、459’的气缸杆收缩，带动推板458收缩，使跳板455、455’等下落；下落的跳板455、455’等的端部搭接在跳板平台351平面，跳板455、455’等的端部处在后车BUS3正面的万向球318的正上方；各块跳板455、455’等，尺寸相同，下部上凹，呈弓形；跳板455、455’等可以适应前车BUS4与后车BUS3连接之后的偏航、仰俯、扭转，在一定范围内的相对转动；跳板455、455’等搭接在跳板平台351完成，前车背面门454打开，后车正面门352打开，乘客可以在前车BUS4与后车BUS3之间换乘。

2.6.如图4a、4b、4c所示，用公交车BUS的车载摄像头采集单向公交专用路沿线的里程条码71的图像，经图像识别，为行驶中的公交车BUS里程定位；里程条码71的黑白条方向与公交车BUS的行驶方向一致，两个条码之间有空白间隔，每个条码所占用的长度与公交车行驶的距离L相对应。

2.7.如图4b、图4c、图7、图8、图9所示，里程条码71粘贴在环形高架单向公交专用路8R的行车道1z左侧的防撞墙7的内侧壁；防撞墙7是坚实、封闭的环形；里程条码71是环形高架公交单向路8R的里程标尺，处在行车道1z沿线任意点的公交车都可以通过采集里程条码71的图像，经图像识别，确认自身的里程定位。

采用0.1m的里程定位精度，60万个条码的里程条码71，可以作为周长60km的环形高架单向公交专用8R的里程标尺。如果，加大数据量，可将里程条码的定位精度从初步设想的0.1m提高到0.05m、0.025m、0.01m。

站台里程条码73z粘贴在岛式公交站台3z-1的侧壁，为减速、进站、停站、起步、加速的公交车里程定位。3z-1、3z-100等各岛式站台的制式、尺寸相同，长度约为60m。各岛式公交站台，其侧壁粘贴的站台里程条码73z相同。

如图5、图8所示，通过摄像头473、474、373、374、273、274等采集左边缘线1za的图像，经判断，可为公交车BUS4、BUS3、BUS2等在行车道1z横向定位。通过摄像头采集右边缘线1zb的图像，经判断，可为减速、进站、停站、出站、加速的公交车在减速停车道2z1及行车道1z横向定位。

通过雷达传感器对防撞墙7内侧壁、岛式站台3z-1、3z-100等侧壁等的检测，也可以为公交车BUS4、BUS3、BUS2、BUS1等横向定位。

2.8.在公交车BUS4、BUS3、BUS2的正面、背面，安装有摄像头471、371、271、479、379、279，可从中远距离监控里程条码71、左右边缘线1za、1zb；在环形高架单向公交专用路8R的上方，也安装有监控摄像头，可从中远距离监控沿线里程条码71、左右边缘线1za、1ab；除因处在公交列车中部被遮挡，上述摄像头均定时发出监控通报。

里程条码71、左右边缘线1za、1zb正常，或有轻度污损，不影响公交车及公交列车正常行驶。里程条码71、左右边缘线1za、1zb中度污损，公交车及公交列车需减速行驶，并通知人工处理。里程条码71、左右边缘线1za、1zb严重污损，公交车及公交列车立即停车，或缓慢行至应急停车区5z1，等待人工处理。

环形高架单向公交专用路8R，线路长，乘客多；设公交列车发车间隔时间：30s；即：环形高架单向公交专用路8R的里程条码71、左右边缘线1za、1zb，在公交营业时间内，无缝隙被监控，并定时通报，以便公交车、公交列车及时自动应对，人工及时干预。

2.9.各辆公交车BUS4、BUS3、BUS2、BUS1等的前轮、后轮分别具有转向功能；当各辆公交车在行车道1z行驶时，各辆公交车的左前轮、左后轮以左边缘线1za作为转向依据，行驶在左边缘线1za内侧的、虚拟的等距离线1za’上，各辆公交车的左前轮、左后轮与等距离线1za’相切；通过前、后横拉杆，各辆公交车的右前轮、右后轮随动；停站的公交车BUS4以及即将停站的公交车BUS1在减速停车路段2z1，以右边缘线1zb作为转向依据。

在各辆公交车BUS4、BUS3、BUS2等的左前轮、左后轮、右前轮、右后轮的上面，分别安装着用于监控各轮转向的摄像头473、474、475、476、373、374、375、376、273、274、275、276。

2.10.用超长公交列车应对客流高峰，需要解决超长公交列车内部的连接应力过大问题，方法是：

每辆公交车的大梁分为前后两节，前后两节大梁可以在小范围内直线伸缩，前后两节大梁之间用液压缸、弹簧连接，以便缓冲；前后两节大梁之间安装有伸缩传感器，以便感知前后两节大梁之间伸缩的尺寸变化，据此变化，通知公交列车头车集中控制，微调公交列车内的前后各车驱动电机的驱动频率、驱动力矩，缓解超长列车的内部应力。

当公交车基本不受外力、伸缩基本平衡的情况下，用多个锁销液压缸将多个锥形锁销压入前后两节大梁壁的多个锥形锁孔，将前后两节大梁锁成一体。前后两节大梁锁成一体，可以提高公交车单机的整体刚性，适用于公交车单机、短列车。前后两节大梁分开，前后两节大梁可以相互直线伸缩，适用于作为超长公交列车内部的具有缓冲测距功能的列车车厢。

随着公交列车头不断有新的公交车单机、短列车连接加入，随着公交列车尾不断有公交车单机、短列车断开退出，具有缓冲测距功能的车厢在公交列车内的位置不断后移，最终该车厢与公交列车分离，成为公交车单机、短列车，准备停站。处在超长公交列车的头部的车厢，需要不断产生新的具有缓冲侧距功能的公交车厢。

公交车大梁分为前后两节，相应的车厢也需要分成前后两节，前后两节车厢短距离的直线伸缩，可以采用较为简易的方法填补缝隙。

公交车大梁等分为前后两节，相应的前后两节大梁，需要分别由两轴支撑，即：每辆跟驰换乘公交车需要由4轴8轮支撑。

3.本发明有益的技术效果是：

3.1.在每辆公交车的正面及背面均安装气缸、液压缸，其有益效果是：

3.1.1.缓冲行程长、可靠性高。

3.1.2.缓冲装置由气缸杆带动柱塞液压缸杆伸缩，结构简单、控制方便、伸缩灵活、成本低。

3.1.3.采用两个柱塞液压缸并联使用，可以应对轴向扭转，可靠性高、造价低。

3.1.4.前车的引导锥口499，后车的连接板301，二者位置凸出，便于摄像头371、477、479观察二者横向、高低是否对正；通过调整使二者对正，可有效的传递接触力、碰撞力。

3.2.柱塞液压杠杆的钢管内壁加工薄弱区，其有益效果是：

3.2.1.溃缩处明确；同时，在前车BUS4背面的溃缩盒442a、442b，后车BUS3正面的溃缩盒341a、341b，跳板455、跳板平台351采用溃缩设计，都用于应对强烈碰撞，提高了安全性。

3.2.2薄弱区327、327’、486、486’对精度要求低，可用简易的电解法加工，成本低。

3.3.用锁紧锥309、309’伸入锁锥孔308、308’的方法，将万向球支架317与后车大梁后板310连成一体，结构简单、可靠。

3.4.连接板的有益效果是：

3.4.1.连接板301及相关零件，适合采用热轧钢板，激光切割粗加工；粗加工精度高，精加工量小，成本低、可靠性高。

3.4.2.连接板301集前后两车初步接触、引导入位、连接，作为万向转动基础等多种功能于一身，结构紧凑。

3.4.3.用连接板301插入连接盒485，连接气缸488、488’带动连接锥487、487’插入连接锥孔302、302’的方法，连接前后车，属于密接式连接。

3.5.多块跳板455、455’等并联，搭接在跳板平台351，为乘客提供换乘通道，结构稳固，动作明确，可靠性高。

3.6.用车载摄像头采集里程条码71图像，经图像识别，为公交车里程定位，其有益效果是：

3.6.1.里程条码71的黑白条方向与公交车BUS的行驶方向一致，对摄像头性能要求低，条码图像的清晰度高，采样频率高。

3.6.2.里程条码71的图像简单，识别用时短，识别频率高。

3.6.3.里程定位71的数据量小，计算简便。在前后车即将连接、或即将停站等时段，相对速度较低，可通过近距离测距，精细控制。

3.6.4.里程条码71，无累计误差，对制作、粘贴精度要求低；便于通过剪裁、粘贴，对里程条码71进行维护、修补、更换。

3.6.5.里程条码71就是里程标尺，使得在公交专用路行驶、停站的各辆公交车均有简单、客观、及时、统一的里程位置定位，可预防碰撞。

3.6.6.里程条码71就是预设程序段的触发器，里程条码71可以用来触发公交车内的起步、加速、连接、行驶、断开、停站等一系列动作的预设程序段；同时，检测里程条码71可用于检查各预设程序段的执行过程、执行结果。

3.6.7.里程条码可与：文字、二维码、蓝牙道钉、卫星定位、基站定位等配合，对车辆定位。

3.6.8.里程条码是：简单、精确、廉价、可靠、可避免电子干扰的车辆定位方法，可促使城市高速无人驾驶公共交通达到大规模实用的要求；逐步取代地铁。

3.7.里程条码71粘贴在环形高架单向公交专用路8R左侧的防撞墙7的内侧壁，为行驶的公交车里程定位，其有益效果是：

3.7.1.环形高架单向公交专用路8R提供了封闭场景，为高速无人驾驶公交车提供了简单可靠的道路条件。

3.7.2.环形高架单向公交专用路8R的防撞墙7是封闭的环形，这保证了里程条码71的连续、完整，便于公交车在行车道1z沿线的任意一点，通过采集里程条码数据，确定自身里程定位。相比之下，因日常维护施工需要，现有高架道路的隔离带是断续的，现有高架道路行车道两侧无法提供连续的、适合粘贴里程条码的侧壁。在路面粘贴里程条码，易被污染。

3.7.3.防撞墙7的内侧壁基础稳固，有内凹防雨槽，里程条码71竖直粘贴，污染少、便于清洁、便于保持清洁、利于检测、维护更新周期长。

3.7.4.环形高架单向公交专用路8R与8R’构成了高架环路8RR’，其应急停车区5z1宽约7m，双方向车辆共用，便于公交列车应急停车，十分适合用于大量乘客下车避险。相比之下，现有城市高架路主要为小汽车服务，应急停车道宽不足3m，不便于大量乘客下车避险。

3.7.5.地面路、高架路的公交车制式相同，均为到站右开门；公交车通过车辆升降梯6zlift上下高架，高架环路8RR’的服务范围大。地面道路是开放场景，在地面单向道路运行的跟驰换乘公交车适合采用：平均时速30-40km/h，较大发车间隔，其对里程定位要求不高。

3.7.6.高架环路8RR’的管理部门发布统一时钟；统一位置定位，统一时钟，可为密集、安全、高效的运营提供保障。

3.7.7.各岛式公交站台3z-1、3z-100等的站台里程条码73z样式数据统一，便于制作、粘贴、维护、更新。

3.7.8.高架环路8RR’上部宽16m，较窄，适合在旧城区建设，联系新旧城区，并与城市功能区21、21’、居住区融合。

3.7.9.为了简洁，图8只画了一条减速停车道2z1。为了满足发车间隔30s的要求，提高道路利用率，为了长列车、短列车配合，满足长途、短途乘客需求，除减速停车道2z1之外，需再增加一条减速停车道；两条减速停车道交替停车，互不影响。

3.8.在每辆公交车的正面、背面、公交专用路的上方，均安装摄像头，用于监控里程条码71、左右边缘线1za、1zb，其有益效果是：

里程条码71、左右边缘线1za、1zb，是公交车的定位条件，环形高架单向公交专用路8R是公交车的道路条件。多角度、全天候、针对性的用摄像头检控公交车的定位条件、道路条件，可以最大限度的预防碰撞、保障运行。

3.9.各辆公交车的前后轮分别具有转向功能，其有益效果是：

3.9.1.当前车BUS4将与后车BUS3在行驶中连接时，前车BUS4通过调整后轮的转向角度，可以调整引导锥口499的横向位置，以便使引导锥口499与连接板301横向对准；同时，通过调整前车BUS4空气悬挂的气压，可以使引导锥口499与连接板301高低对准。引导锥口499与连接板301横向、高低对准，是前后车连接、应对碰撞的关键环节。

后车BUS3的连接板301已经处在预设位置，前后车连接时，后车BUS3只需保持自身位置，保持公交列车的位置、速度稳定，不需调整自身的横向、高低位置。

3.9.2.各辆公交车的前后轮分别具有转向功能，即：在弯道，公交车没有转向内轮差；在公交列车的内部，前后各车之间连接受力顺滑。没有转向内轮差、足够的驱动力、各驱动轮能够适时的提供适当的驱动力，是连接成超长公交列车的三个必要条件。

3.9.3.各辆公交车的前后轮分别具有转向功能，即：在3z-1公交站停站的公交车BUS4，其前后轮，可同时向左转向，起步，向左并道，并入行车道1z，加速。公交列车的尾车BUS1从公交列车断开、退出，其前后轮可同时向右转向，并入减速停车道2z1，减速停站。这解决了：现有港湾式停车站，进出站公交车占用停车道过长的问题。高架公交站短，高架公交站间距小，乘客步行距离短，公共交通利用率高，利于缓解地面交通。高架公交站3z-1短，高架单向公交专用路8R的狭窄喉部短，利于处理应急情况。

3.9.4.各辆公交车的前后轮分别具有转向功能，即：当公交车停站时，便于通过侧向移动，调整自身与公交站之间的距离，使乘客上下车更加安全、方便。

3.9.5.各辆公交车的前后轮均具有转向功能，即：当发生事故时，公交车、公交列车，超长公交列车，可以整体向右前方或右后方移动至应急停车区5z1，可以让出行车道1z，供急救车通过。相比之下：长100m的超长列车，用在现有的车辆形式、道路形式、通信预警形式，就近下道避让、让出行车道、处理险情将非常不便。

3.10.每辆跟驰换乘公交车的大梁分为前后两节，其有益的技术效果是：

3.10.1.解决了超长公交列车因内部应力过大，使操控变差、机件受损、中部车厢拱起问题。

3.10.2.超长公交列车适合应对超大客流高峰，避免城市交通拥堵。

3.10.3.前后两节大梁分开，在前后两车发生碰撞时，可提供辅助的缓冲阻尼力。

3.10.4.前后两节大梁，公交车4轴8轮，车轮小、重心低、地板低、站台低、方便、安全。

3.11.适合采用超级电容作公交车能源，适合建设“公共交通+步行城市”，节能减排效果大。

(四)附图说明

图1是前后车在行驶中连接其缓冲连接机构即将接触的俯视示意图。

图2是前后车在行驶中连接其缓冲连接机构已初步连接的侧面剖视图及辅图。

图3是前后车连接后跳板搭接的示意图。

图4是用里程条码作单向公交专用路的里程标尺图

图5是前后车在行驶中跟驰接近的俯视剖面图。

图6是前后车在行驶中跟驰接近的侧视图。

图7是前后车在行驶中跟驰接近的正背面图。

图8是高架单向公交专用路及公交车的俯视示意图。

图9是高架单向公交专用路及公交车的横断面示意图。

图10是前后车在行驶中用相对运动法连接的时间速度距离关系图。

(五)具体实施方式

1.图的标注及附带说明

1.1.图1是前后车在行驶中连接其缓冲连接机构即将接触的俯视示意图。

图1标出了前车BUS4、后车BUS3，并用箭头标明了前后车的行驶方向，还标出了前后车即将接触时，前车BUS4速度16.0m/s，后车BUS3速度16.67m/s。

图1标出了前车BUS4的：引导锥口499、锥口座498、498’、引导锥小口497、前车大梁461及前车大梁后端板496、开关阀495’、二位五通阀495、二位五通阀的P、A、B、R、S端口、松弛阀495”、气罐494、气压表493、限压阀492、气罐开关阀491、缓冲气源490、连接开关489、连接气缸488、488’、液压缸杆管内壁的薄弱区486、486’、气缸4qb、4qb’、气缸杆4qbg、4qbg’、液压缸4yb、4yb’、液压缸杆4ybg、4ybg’、开关阀4k6、4k7、4k8、节流阀4x5、4x6、4x7、油箱4yx；图1还标出了：前车大梁后端板496到锥口座498、498’的距离Lb，Lb即前车BUS4背面的缓冲距离，Lb约等于1m。

图1标出了后车BUS3的：连接板301、连接锥孔302、302’、推肩303、303’、与连接板一体的推条304、万向球轴305、弹簧306、306’、万向球支架317及其万向球支架后板307、锁锥孔308、308’、锁紧锥309、309’、锁紧气缸309a、309a’、后车大梁361及其大梁前端板310、开关阀311’、二位五通阀311、二位五通阀的P、A、B、R、S端口、松弛阀311”、气罐312、限压阀313、气压表314、气罐开关阀315、缓冲气源316、万向球318、螺栓319、万向球外套上320、引导锥321、配重铁326、液压缸杆管内壁的薄弱区327、327’、气缸3q、3q’、气缸杆3qg、3qg’、液压缸3y、3y’、液压缸杆3yg、3yg’、开关阀3k2、3k3、3k4、节流阀3x1、3x2、3x3、油箱3yx。

缓冲气源316、490、气动气源各自独立。各气动阀、液压阀由前后车内的预设程序根据实际情况顺序控制，与之配合，有多个传感器确认各气动阀、液压阀的状态及效果。

1.2.图2是前后车在行驶中连接其缓冲连接机构已初步连接的侧面剖视图及辅图。

图2分为主图2a及辅图2b。

1.2.1.主图2a是前后车在行驶中连接其缓冲连接机构已初步连接的侧面剖视图。

主图2a标出了前车BUS4、后车BUS3，并用箭头标明了前后车的行驶方向，还标出了后车BUS3速度16.67m/s。

主图2a标出了前车BUS4的：引导锥口499、前车大梁461及其大梁后端板496、连接开关489、连接气缸488、连接锥487、连接盒上板486、连接盒下板486’、连接盒485。

主图2a标出了后车BUS3的：连接板301、与连接板一体的推条304、304’、万向球轴305、万向球支架317及其万向球支架后板307、锁锥孔308、后车大梁361及其大梁前端板310、开关阀311’、二位五通阀311、二位五通阀的P、A、B、R、S端口、松弛阀311”、气罐312、限压阀313、气压表314、气罐开关阀315、缓冲气源316、万向球318、螺栓319、万向球外套上320、万向球外套下320’、双轴气缸322及尾锥323、323’、双轴气缸的相关管路324、尾锥孔325、325’、配重铁326、液压缸杆管内壁的薄弱区327、327’、气缸3q、3q’、气缸杆3qg、3qg’、液压缸3y、3y、液压缸杆3yg、3yg’、开关阀3k2、3k3、3k4、节流阀3x1、3x2、3x3、油箱3yx。图a还标出了：大梁前端板310到万向球支架后板307的距离Lz，Lz即后车BUS3正面的缓冲距离，Lz约等于1m。

1.2.2.辅图2b是主图2a在连接气缸处的横剖面示意图。

辅图2b标出了：连接板301、前车大梁461、连接盒485、连接盒上板486、连接盒下板486’、连接锥487、487’、连接气缸488、488’。

1.3.图3是前后车连接后跳板搭接的示意图。

图3分为图3a及图3b，图3a与图3b的尺寸相互对应。

图3标出了前车BUS4的局部、后车BUS3的局部，并用箭头标明了前后车的行驶方向，还标出了前车BUS4、后车BUS3的速度均是16.67m/s。

1.3.1.图3a是：前后车跳板搭接的侧面剖视图。

图3a标出了前车BUS4局部的：车内地板453、背面门454、跳板455、跳板轴456、跳板推臂457、推板458、跳板气缸459、前车大梁461。图3a还标出了后车BUS3局部的：跳板平台351、正面门352、车内地板353、后车大梁361，图3a用虚线标出了后车万向球318、前车跳板455抬起的位置。前车跳板455搭接在后车跳板平台351后，跳板455的端部处于万向球318的正上方。跳板轴456与车内地板453及前车大梁461连接在一起。跳板455、跳板推臂457、跳板轴孔制成一体。

1.3.2.图3b是：前后车跳板搭接的俯视局部剖面图。

图3b标出了前车BUS4局部的：车内地板453、背面门454、跳板455、455’等、跳板推臂457、457’等、跳板轴456；将地板453局部剖开可见：前车大梁461、跳板气缸459、459’、推板458。图3b还标出了后车BUS3局部的：跳板平台351、正面门352、车内地板353。图3b还标出了：后车BUS3的宽度2.5m、后车正面门352的宽度1.6m。

1.4.图4是用里程条码作单向公交专用路的里程标尺图。

图4分为：图4a、图4b、图4c。

1.4.1.图4a是用里程条码作里程标尺的方法说明图。

图4a用箭头标明了公交车BUS的行驶方向，里程条码的黑白条方向与车辆的行驶方向一致。每个条码所占用的长度与公交车的行驶距离L相对应，本文设：L＝0.1m。图4a的最左侧是31个1、0相间的二进制数字，其最下端的101，是起始符；中间，从下至上，用8421码，表示6位十进制数555555，在本文表示：55555.5m；N是补偶位；最上端的101是结束符。K表示条码的宽度，如果设：最窄黑白条宽2mm，31位黑白条码宽62mm；如果设：最窄黑白条宽5mm，31位黑白条码宽155mm。

如果，设每个里程条码表示的公交车行驶距离L分别为：0.1m、0.05m、0.025m、0.01m，则分别需要用到：31、32、33、35位黑白条码，每m纵向里程距离分别需要粘贴：10、20、40、100个里程条码。设：每个里程条码表示行驶距离L＝0.01m，最窄黑白条宽5mm，35位黑白条码宽175mm，这与现有条码的感官区别较大。

1.4.2.图4b是用车载摄像头采集到的里程条码图像的示意图。

图4b标出了BUS，并用箭头标明了其行驶方向，图4b显示了：从55555.5m至55555.9m，一帧计0.5m的里程条码71的图像。为了区分相邻条码，两个条码之间有空白间隔，即每个条码的实际长度小于0.1m。见图7、图8，因为，里程条码71粘贴在行车道1z的左侧，所以，直行时，两个条码之间的空白间隔正常；左转时，两个条码之间的空白间隔较小；右转时，两个条码之间的空白间隔较大。此问题在里程条码71、站台里程条码73z粘贴施工时解决，可客观的表示公交车行驶的里程位置，可避免繁琐计算。

1.4.3.图4c是用车载摄像头采集到的里程条码图像的示意图。

图4c标明了BUS，并用箭头标明了其行驶方向，图4c显示了：从55563.5m至55563.9m，一帧计0.5m的里程条码71的图像。

如果，图4c与图4b是前后两车、分别在各自的某摄像头，在同一时刻采集到的，55563.7-55555.7＝8m，可知：前后两车之间的距离＝8m。如果，图4c与图4b是同一车辆的某摄像头，在先后不同的时刻采集到的，设：采集间隔时间＝0.5s，相除可知，此时此车车速：8m/0.5s＝16m/s＝57.6km/h。

1.4.4.岛式站台的站台里程条码。

岛式站台3z-1的长度约为60m，需要用站台里程条码73z为停站的前车BUS4等客观、精确的定位。为了方便站台条码73z制作、粘贴、检测、维修，各岛式站台的站台条码73z是相同的，如图8所示，在公交站台3z-1、3z-100侧壁粘贴的里程条码均用73z表示。停站、离站的公交车需经计算，将具体某站的站台条码73z转换为相应路段的里程条码71。

1.4.5.里程条码的制作与粘贴

因为，L是车辆的实际行驶距离，里程条码的长度与L相互对应，且有别，所以，需要将测距轮与条码粘贴设备配合，研制：里程条码专用粘贴车辆，现场粘贴里程条码71、站台条码73z。

1.4.6.不适合粘贴条码的情况

如图8所示，行车道1z右侧不适合粘贴里程条码，且从减速停车路段的起点zz到公交站台3z-1，对停站公交车的定位要求不高，所以，在该区间，停站公交车可采用计数法定位。

1.5.图5是前后车在行驶中跟驰接近的俯视剖面图。

图5标出了：单向公交专用路8R、行车道1z、减速停车路段2z1、左边缘线1za、右边缘线1zb、减速停车路段的起点zz；图5标出了：前车BUS4，后车BUS3、BUS2，并用箭头标明了前后车的行驶方向，标出了前车BUS4的行驶速度16.0m/s，后车BUS3的行驶速度16.67m/s。后车BUS3、BUS2连在一起，是公交列车。前车BUS4、后车BUS3、BUS2在行车道1z居中行驶，其左右轮分别压在虚拟的等距离线1za’、1zb’上。等距离线1za’与左边缘线1za的距离＝R，等距离线1zb’与右边缘线1zb的距离＝R’，R＝R’。等距离线1za’的长度就是行车道1z的里程长度，也就是里程条码71所表示的里程标尺的总长度。

图5还标出了：前车BUS4的：连接板401、万向球支架417、液压缸杆4yg、4yg’、跳板平台451、正面门452、车内地板453、背面门454、跳板455、液压缸杆4ybg、4ybg’、引导锥口499；后车BUS3的：连接板301、万向球支架317、液压缸杆3yg、3yg’、跳板平台351、正面门352、车内地板353、背面门354、跳板355；后车BUS2的：跳板平台251、正面门252、车内地板253、背面门254、跳板255。

图5还标出了：前车BUS4、后车BUS3、BUS2的左前轮摄像头473、373、273，左后轮摄像头474、374、274，右前轮摄像头475、375、275，右后轮摄像头476、376、276。

图5还标出了：后车BUS2的宽度2.5m、正面门及背面门的宽度1.6m。

每辆公交车的长度是：前后车连接后，缓冲装置收缩，前后两车万向球的距离，即前后两车跳板端的距离。图5标出了：后车BUS2的长度5m；后车BUS3的跳板355端到伸出的万向球的距离，即：连接板301伸出后，后车BUS3的长度6m；连接板401、引导锥口499分别伸出1m，前车BUS4的长度从5m伸长为7m。

图5前车BUS4与后车BUS3之间的距离1m；前车BUS4与后车BUS3的距离8m。

1.6.图6是前后车在行驶中跟驰接近的侧视图。

图6标出了：公交专用路8R、行车道1z、前车BUS4、后车BUS3、BUS2，并用箭头标明了前后车的行驶方向。后车BUS3、BUS2连接形成了：公交列车。

图6标出了：前车BUS4的连接板401、万向球支架417、液压缸杆4yg、气缸杆4qg、跳板平台451、跳板455、液压缸杆4ybg、气缸杆4qbg、引导锥口499；后车BUS3的：连接板301、万向球支架317、液压缸杆3yg、气缸杆3qg、跳板平台351、跳板355、引导锥口399；后车BUS2的：万向球支架217、跳板平台251、跳板255、引导锥口299。

图6标出了：前车BUS4、后车BUS3、BUS2的正面摄像头471、371、271，背面摄像头479、379、279，正面里程条码摄像头472、372、272，背面里程条码摄像头478、378、278，右前轮摄像头475、375、275，右后轮摄像头476、376、276。

图6标出了：跳板255端到跳板355端的距离，即；后车BUS2的长度5m；跳板355端到伸出的万向球的距离，即：连接板301伸出后，后车BUS3的长度6m；连接板401、引导锥口499分别伸出1m，前车BUS4的长度从5m伸长为7m。

图6前车BUS4与后车BUS3之间的距离1m；前车BUS4与后车BUS3的距离8m。

万向球401收缩的位置即前车BUS4的位置，万向球301收缩的位置即后车BUS3的位置。

1.7.图7是前后车在行驶中跟驰接近的正背面图。

图7分为图7a与图7b。

1.7.1.图7a是后车BUS3的正面图。图7a标出了：单向公交专用路8R、行车道1z、左边缘线1za、右边缘线1zb、防撞墙7、粘贴在防撞墙内侧壁的里程条码71、后车BUS3、连接板301、万向球支架317、溃缩吸能盒341a、341b、跳板平台351、正面门352、正面摄像头371、正面里程条码摄像头372、左前轮摄像头373、右前轮摄像头375；图7a还标出了：后车BUS3的左前轮到左边缘线的距离R、后车BUS3的右前轮到右边缘线的距离R’。

图7a展示了里程条码71，L表示公交车行程，每个里程条码对应公交车行程0.1m，5个里程条码对应公交车行程0.5m。

1.7.2.图7b是前车BUS4的背面图。图7b标出了：公交专用路8R、行车道1z、左边缘线1za、右边缘线1zb、防撞墙7、粘贴在防撞墙内侧壁的里程条码71、前车BUS4、引导锥口499、背面摄像头479、背面里程条码摄像头478、左后轮摄像头474、右后轮摄像头476、跳板455、背面门454、溃缩吸能盒442a、442b；图7b还标出了：前车BUS4的左后轮到左边缘线的距离R、前车BUS4的右后轮到右边缘线的距离R’；图7b展示了里程条码71，L表示公交车行程，每个里程条码对应公交车行程0.1m，5个里程条码对应公交车行程0.5m。

1.8.图8是高架单向公交专用路及公交车的俯视示意图。

1.8.1.高架单向公交专用路8R及公交车的俯视示意图。

图8标出了：高架单向公交专用路8R、行车道1z、行车道的左边缘线1za，减速停车路段2z1，行车道及减速停车路段的右边缘线1zb，减速停车路段的起点zz，防撞墙7，曲折形岛式站台即公交站3z-1、3z-100，楼梯4，应急停车区5z1，车辆升降梯6zlift；停在公交站3z-1的前车BUS4；行驶中的公交列车BUS3、BUS2、BUS1，公交列车行驶速度16.67m/s，即60km/h，公交列车又称为：后车BUS3、BUS2、BUS1。前后车在行驶中连接，即：前车BUS4与后车BUS3在行驶中连接。图8用箭头标出了高架单向公交专用路8R的行车方向。车辆升降梯6zligt不工作时，其上部与应急停车区5z1处在同一平面，不影响应急停车区5z1平面的完整性。

图8还展示了：粘贴在防撞墙7内侧壁的里程条码71，条码的黑白条方向与车辆的行驶方向一致，L代表车辆行程，每个里程条码对应车辆行程0.1m，5个里程条码对应车辆行程0.5m；1万个里程条码对应车辆行程1km，60万个里程条码对应车辆行程60km的环形高架单向公交专用路8R。图8还标出了：粘贴在岛式公交站台3z-1、3z-100侧壁的站台里程条码73z，其与里程条码71类同，不再赘述；每个岛式公交站台的长度均约为60m，各个站台里程条码73z相同。

1.8.2.高架单向公交专用路8R’。

图8还标出了：高架单向公交专用路8R’、行车道1z’、减速停车路段2z1’、防撞墙7’、里程条码71’，图8用箭头标出了高架公交专用路8R’的行车方向。图8还标出了：粘贴在岛式公交站台3z-1、3z-100侧壁的站台里程条码73z’；每个岛式公交站台的长度约为60m，各个站台的站台里程条码73z’相同。

1.8.3.并联高架路及高架环路8RR’。

高架单向公交专用路8R’与高架单向公交专用路8R，方向相反、并联设置，称为：并联高架路。图8标出了：并联高架路的上部宽16m；岛式站台即公交站3z-1至3z-100的站间距600m，设各站间距均为600m。图8还标出了：地面单行路91、9100，地面步行区80。并联高架路建成环形，称为：高架环路8RR’。高架环路8RR’，周长60km，100个岛式站台，公交列车环行一周用时1h。高架环路8RR’两侧各1.5km范围，城区面积180km2。

高架环路8RR’两侧的防撞墙7、7’是连续环形。为粘贴里程条码71、71’提供了条件。

1.9.图9是高架单向公交专用路及公交车的横断面示意图。

图9标出了：高架单向公交专用路8R、行车道1z、减速停车路段2z-1、岛式站台3z-1、防撞墙7、停站的前车BUS4、行驶中的公交列车尾车BUS1；高架单向公交专用路8R’、行车道1z’；8R与8R’共同组成了并联高架路，即高架环路8RR’。图9还标出了：并联高架路的上部宽度16m，路面高度7m，地面公交站1g0；地面步行区80、地面单向道路91、城市功能区21、21’；图9还展示了：粘贴在行车道左侧防撞墙7内侧壁的里程条码71，条码的黑白条方向与公交车的行驶方向一致，L表示车辆行程，每个里程条码对应车辆行程0.1m，5个里程条码对应车辆行程0.5m。

1.10.图10是前后车在行驶中用相对运动法连接的时间速度距离关系图。

图10分为图10a与图10b。图10a与图10b的时间轴相同，可相互对照说明。

1.10.1.图10a是前后车在行驶中用相对运动法连接的时间速度关系图。

图10a列出并在时间轴t标出了：匀速行驶的后车BUS3发出关门信号、停站的前车BUS4关门的时刻tn，tn＝-3s；后车BUS3发出起步信号、停站的前车BUS4起步加速的时刻t0，t0＝0s；前车BUS4起步加速结束的时刻tb，tb＝20s；前车BUS4二次加速开始的时刻tc、三次加速开始的时刻te均由试验决定；前后车连接完成的时刻tf，tf＝30s；跳板455放下、前车BUS4背面门454打开、后车BUS3正面门352打开，乘客开始换乘的时刻tg，tg＝35s。图10a还列出并在速度v轴标出了：后车BUS3匀速行驶的速度v3，v3＝16.67m/s；前车BUS4起步加速的平均加速度a＝0.8m/s²；前车BUS4起步加速20s达到的速度v4，v4＝16.0m/s。为了减小前后车连接的速度差，前车BUS4从tc时刻起，第二次加速，并随之减速；从te时刻起，第三次加速，直至前后车在行驶中的连接完成。图10a的0、b、c、e、f、g及指示箭头，用于指明前车BUS4起步加速曲线、后车匀速行驶曲线上的相应点。

1.10.2.图10b是前后车在行驶中用相对运动法连接的时间距离关系图。

图10b与图10a，时间轴t完全相同，不再说明。

图10b列出并在距离轴d标出了：公交列车的首车即后车BUS3发出关门信号时刻，其与公交站3z-1的距离dn，dn＝-223.33m；公交列车的首车即后车BUS3发出起步信号的时刻，其与公交站3z-1的距离dr，dr＝-173.33m；前车BUS4在公交站3z-1的停站位置d0，d0＝0m；前车BUS4起步加速结束时刻，后车BUS3与公交站3z-1的距离tp，tp＝160m；前车BUS4起步加速结束时刻，其与公交站的距离db，db＝168m；前后车连接完成时刻，新公交列车的首车即前车BUS4与公交站3z-1的距离df，df＝331.67m；跳板455放下、前后车门打开，乘客开始换乘时刻，新公交列车的首车即前车BUS4与公交站3z-1的距离dg，dg＝415m。

图10b中的n、r、0、p、b、c、e、f、g及指示箭头，用于指明前车BUS4起步加速曲线、后车匀速行驶曲线上的相应点。

2.前后公交车在行驶中连接的条件

2.1.道路条件

为了保证前后车在行驶中连接不受干扰，为了保证公交列车能够以较高的速度匀速行驶，需要道路条件：单向公交专用路8R。

为了保证单向公交专用路8R能够密集发车、高效运营，为了保证地面人、车过路，需要：环形高架单向公交专用路8R。为了简洁，单向公交专用路，环形高架单向公交专用路均用8R表示。

为了往返运营，需要两条环形高架单向公交专用路8R与8R’并联，即环形并联高架路，简称：高架环路8RR’。

2.2.前后公交车在行驶中连接的里程定位条件

在高架单向公交专用路8R防撞墙7的内侧壁，粘贴里程条码71；在岛式公交站台3z-1、3-100的侧壁，粘贴站台里程条码73z-1，为公交车纵向里程定位，优点是：客观、简单、快速、可靠、精度高、成本低，避免了用卫星定位、基站定位受电子干扰的可能。统一里程定位、统一时钟，从根本上预防了前后车在行驶中连接发生碰撞。

2.3.公交车运行预设程序

公交车、公交列车在环形高架单向公交专用路8R运行，前后车在行驶中连接、断开，是一种封闭场景无人驾驶，其条件确定，变量有限，通过预估、计算、讨论，初步搞清楚运行过程，就可编出：公交车运行预设程序。从较低车速、较少运量开始，到较高车速、较大运量，再到超速、超长、超载，通过实验，逐步完善运行预设程序及车辆设计，就可达到实用要求。即：该预设程序是前后公交车在行驶中得以顺利连接的必要条件之一。

每辆公交车安装的公交车运行预设程序是相同的。根据公交车处在前车、后车(即：列车头车)、列车车厢、尾车等的不同位置、处在道路的不同里程、在不同时刻，需调用预设程序的不同程序段，进而运行；当公交车处在列车的头车位置时，负责公交列车的整体控制。

公交车、公交列车运行、连接的过程就是通过检测里程条码、传感器，确定各自的位置、状态，启用“前后车运行预设程序”的相关程序，调出预设程序小段，进入运行；通过运行预设程序小段，检测里程条码、传感器，核实是否到达了预设的位置、速度要求，进而，将修正值加入到下个预设程序小段，再次运行的过程。

3.前后车在行驶中连接的过程

3.1.相对运动法。

相对运动法是：前后车在行驶中连接，前后两车之间始终处在相对运动中，检测、调整相互位置均在前后两车相对运动中进行；其分为起步加速、前后车连接、跳板搭接及开门三个时段，见图8、图10：

3.1.1.起步加速时段，即：从关门时刻tn＝-3s至起步加速结束时刻tb＝0s时段。

公交列车BUS3、BUS2、BUS1在高架单向公交专用路8R的行车道1z，平均时速60km/h，即：16.67m/s，匀速行驶。当后车BUS3的里程条码摄像头317采集里程条码71，得知自身与在公交站3z-1的距离dn＝-223.33m，立刻发出关门信号，并确定此刻为关门时刻tn＝-3s；在公交站3z-1停站的前车BUS4，收到关门信号，立即关门，并回应。起步时刻t0＝0s，在与公交站3z-1距离dr＝-173.33m处，后车BUS3发出起步信号，停站的前车BUS4收到信号，立即起步，加速，平均加速度a＝0.8m/s²，并回应；前车BUS4通过跟踪右边缘线1zb，检测核实控制横向，通过检测站台里程条码73z，核实加速度是否达标，并及时修正；进而并入行车道1z，转为通过跟踪左边缘线1za，检测核实控制横向，通过检测里程条码71，核实加速度是否达标，并及时修正。前后车通过检测里程条码71，确定自身的里程定位，并相互通报；至关门加速结束时刻tb＝20s，前车BUS4速度v4＝16.0m/s，与3z-1公交站距离db＝168m；后车BUS3速度v3＝16.67m/s，与公交站3z-1距离dp＝160m；前后车距离8m，前后车之间的距离3m，因前后车的防撞缓冲装置分别伸出1m，所以前后车连接板301与前车引导锥口499之间的距离不足1m；此刻，起步加速时段结束。

3.1.2.前后车连接时段，即从起步加速结束时刻tb＝20s至连接完成时刻tf＝30s时段。

3.1.2.1.前后车均保持各自车速，前车速度16.0m/s，后车速度16.67m/s。

3.1.2.2.通过摄像头479、477、371，确认连接板301横向、高低位置，并以连接板301的位置为准，调整前车BUS4后轮方向、空气悬挂气压，使引导锥口499与连接板301对准。

3.1.2.3.在tb＝20s时刻，前后车之间的距离＝3m，前后车的相对速度差＝16.67-16.0＝0.67m/s，前后车之间的间距较小、相对速度较低，打开开关阀3k2、4k6，前后车的缓冲装置从高阻尼转为中阻尼。

3.1.2.4.将前车BUS4二位五通阀495的P与A通，改为P与B通，气缸杆4qbg、4qbg’收缩，带动液压缸杆4ybg、4ybg’及引导锥口499收缩；通过控制开关阀4k7、4k8的通断，调整引导锥口499收缩的速度，使引导锥口499与连接板301快速接近，并保持二者不接触。

3.1.2.5.见图10，前后车接近，为减小碰撞、柔和接触，在tc时刻，前车BUS4第二次加速。

3.1.2.6.当引导锥口499收缩1m，引导锥口座498、498’遇前车大梁后端板496停止收缩。

3.1.2.7.连接板301插入引导锥口499、引导锥小口497、连接盒485。

3.1.2.8.双轴气缸322动作，锁锥323、323’从连接板尾部锁锥孔325、325’拔出，万向球318及连接板301解除了限制，加大了转动范围。

3.1.2.9.引导锥321触碰连接开关489，连接气缸488、488’动作，连接锥487、487’插入连接盒上板486、连接板301、连接盒下板486’的连接锥孔302、302’，前后车的初步连接完成；此刻前后车相距1m。

3.1.2.10.见图10，前后车的初步连接完成后，前车BUS4减速，以便快速接近后车BUS3。

3.1.2.11.将后车BUS3二位五通阀311的P与A通，改为P与B通，气缸杆3qg、3qg’收缩，带动液压缸杆3yg、3yg’及万向球支架后板307收缩。

3.1.2.12.因前后车已经初步连接，前后车提供的动力、惯性力远大于气缸3q、3q’提供的力，所以，打开开关阀3k3、3k4，使液压缸3y、3y’只提供低阻尼、微阻尼。

3.1.2.13.为了减小前后车的速度差，柔和连接，在te时刻，前车BUS4第三次加速。

3.1.2.14.为了使前后车连接更柔和，当万向球支架后板307接近后车大梁前端板310时，关闭开关阀3k4，使液压缸3y、3y’能够起到低阻尼缓冲作用。

3.1.2.15.万向球支架后板307接触到后车大梁前端板310，锁紧气缸309a、309a’动作，锁紧锥309、309’插入后板锁紧锥孔308、308’；在tf时刻，万向球支架后板307与后车大梁前端板310锁成一体，前后车在行驶中连接完成。

3.1.2.16.图10的前车第二、三次加速时刻tc、te需要通过试验得出。

3.1.2.17.图1、2的开关阀311’、495’、松弛阀311”、495”用于应对特殊情况。

3.1.3.跳板搭接及开门时段，即：连接完成时刻tf＝30s至换乘开始时刻tg＝35s时段。

3.1.3.1.在连接完成的tf＝30s时刻，跳板气缸459、459’的气缸杆收缩，带动推板458收缩，经跳板推臂457、457’等，使跳板455、455’等下落，下落的跳板455、455’等搭接在跳板平台351平面。

3.1.3.2.前车背面门454打开，后车正面门352打开，在换乘开始的tg＝35s时刻，乘客可以在前车BUS4与后车BUS3之间换乘。

3.2.相对静止法

相对静止法是：前后两车近距离的跟驰行驶，前后两车之间相对静止3s，专门用于检测、调整相互位置，检查各开关、控制是否有效；其分为起步加速、近距离相对静止检测及调整、前后车连接、跳板搭接及开门四个时段。

3.2.1.起步加速时段，即：从关门时刻tn’＝-3s至起步加速结束时刻tb’＝20.83s时段。

3.2.1.1.在起步加速时刻t0’＝0s，后车BUS4起步加速，平均加速度a＝0.8m/s²，速度从0加速到V4’＝16.67m/s，即60km/h，加速时间20.83s，加速距离db’＝(16.67+0.8)20.83/2＝182m；在此时段，后车BUS3的行驶距离16.67×20.83＝347.2m。

3.2.1.2.因为，前后车之间距离较近，速度差较小，发生碰撞，碰撞力较小，所以，当前后车接近时，可通过测距传感器、控制器，控制前后车的二位五通阀495、311，使气缸杆4qbg、4qbg’与3qg、3qg’的伸出长度，在0.48m至0.52m之间反复伸缩，使引导锥口499、连接板301的伸出长度从1m缩减为0.5m，以便拉近前后车之间的距离，检验开关控制是否灵敏。

3.2.1.3.设：在起步加速结束tb’＝20.83s时刻，前后车之间的距离2.5m，前后车距离7.5m。推算可知：后车BUS3在起步信号点dr’＝182-7.5-347.2＝-172.7m处发出起步信号；后车BUS4在关门tn’＝-3s时刻，在dn’＝-172.7-(16.67×3)＝-222.7m处发出关门信号。

3.2.2.近距离相对静止检测及调整时段，即：起步加速结束时刻tb’＝20.83s至连接开始时刻tb”＝23.83s。前后两车的时速均为V4＝16.67m/s，相对静止跟驰行驶3s，行程50m，专门用于检测、调整相互位置。

3.2.3.前后车连接时段，即从连接开始时刻tb”＝23.83s至连接完成时刻tf’＝30s时段。

前后车连接开始时刻tb”＝23.83s，首先，前车BUS4减速度，使前后车之间的距离从2.5m缩短为1.5m；进而，前车BUS4第二、三次加速开始的时刻tc’、te’由试验决定。至此，相对静止法与相对运动法，对这两种连接方法的区别的描述完成；其余，两种方法相同。至连接完成tf’＝tf＝30s时刻，前车BUS4与后车BUS3的连接完成。

用相对静止法，在前后两车连接完成时刻tf’，新公交列车的首车即前车BUS4与公交站3z-1的距离df’＝-172.7+16.67×30+5＝327.3m+5m＝332.3m。

3.2.4.跳板搭接及开门时段，即：连接完成时刻tf’＝30s至换乘开始时刻tg’＝35s时段。

相对静止法与相对运动法，前后车在跳板搭接及开门时段的过程完全相同。

用相对静止法，前后车跳板搭接及开门结束，乘客开始换乘时刻tg’＝tg＝35s，新公交列车的首车即前车BUS4与公交站3z-1的距离dg’＝-172.7+16.67×35+5＝415.6m

4.前后车在行驶中断开停站的过程

公交列车的尾车BUS1从公交列车BUS3、BUS2、BUS1断开、减速、停站的过程，其要点是：在关门跳板抬起开门时段，要留充足时间，处理突发小事故；在前后车断开减速时段，尾车BUS1要从跟踪左边缘线1za，改为跟踪右边缘线1zb；在停站开门时段，停站公交车BUS1要通过检测站台里程条码73z确定位置，精确停车。

5.公交列车长短的变化

2-3辆公交车构成了：短公交列车。短公交列车从公交站起步、加速，与正在匀速行驶的公交列车连接，匀速行驶的公交列车被加长；短公交列车从匀速行驶的公交列车尾断开、退出、减速、停站，公交列车被缩短；公交列车用长短变化适应客流变化。

Claims (10)

1.前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，其技术特征在于：在每辆公交车的正面及背面，均安装着由气缸、液压缸，以及相关的气压、液压元件共同组成的缓冲装置；气缸有伸、缩、松弛三种状态，气缸杆主要用于带动液压缸杆伸缩，气缸还用于缓冲，或处于松弛状态；液压缸用于缓冲，通过通断不同的开关阀，控制相应的节流阀，可以使液压缸具有高阻尼、中阻尼、低阻尼、松弛等多种状态，不同的状态对应不同的缓冲阻尼力，以适应在前后车在行驶中连接时的不同情况；为了减小缓冲阻尼力对前后车连接的阻碍，缩短前后车连接时间，气缸杆可以带动液压缸杆根据前后两车之间的距离，提前主动收缩。

2.如权利要求1所述的前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，其技术特征还在于：后车(BUS3)正面的液压缸(3y、3y’)及前车(BUS4)背面的液压缸(4yb、4yb’)均是成对使用的柱塞液压缸；在柱塞液压缸杆(3yg、3yg’、4yb、4yb’)钢管的内壁，加工有薄弱区(327、327’、486、486’)；柱塞液压缸杆(3yg、3yg’、4yb、4yb’)同时也是缓冲溃缩杆，用于应对强烈碰撞。

3.如权利要求1所述的前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，其技术特征还在于：在后车(BUS3)的万向球支架后板(307)的两个侧面，加工有锁锥孔(308、308’)；相应的，在后车(BUS3)的大梁前端板(310)的两侧，固定着锁紧气缸(309a，309a’)；当万向球支架后板(307)向后移动，与大梁前端板(310)接触时，锁紧气缸(309a、309a’)动作，锁紧锥(309、309’)伸出，插入锁锥孔(308、308’)，使万向球支架后板(307)与大梁前端板(310)连接成一体。

4.如权利要求1所述的前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，其技术特征还在于：在后车(BUS3)的正面有一块包括：引导锥(321)、连接锥孔(302、302’)、推锥(303、303’)、推条(304、304’)、万向球外套大孔、尾锥孔(325、325’)的连接板(301)，连接板(301)起到：支撑万向球(318)外套、与前车(BUS4)的引导锥口(499)对正、插入引导锥口(499)、插入引导锥小口(497)、插入连接盒(485)、传递推力、触发并用于前后车的初步连接等多种作用。

5.如权利要求1所述的前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，其技术特征还在于：在后车(BUS3)正面，有跳板平台(351)；在前车(BUS4)背面，有跳板轴(456)串接着多块并联的跳板(455、455’)等；在前后车在行驶中连接前，跳板气缸(459、459’)推动推板(458)，经跳板推臂(457、457’)等，使跳板(455、455’)等上扬；在前后车在行驶中连接完成后，跳板气缸(459、459’)的气缸杆收缩，带动推板(458)收缩，使跳板(455、455’)等下落；下落的跳板(455、455’)等的端部搭接在跳板平台(351)平面，跳板(455、455’)等的端部处在后车(BUS3)正面的万向球(318)的正上方；各块跳板(455、455’)等，尺寸相同，下部上凹，呈弓形；跳板(455、455’)等可以适应前车(BUS4)与后车(BUS3)连接之后的偏航、仰俯、扭转，在一定范围内的相对转动；跳板(455、455’)等搭接在跳板平台(351)完成，前车背面门(454)打开，后车正面门(352)打开，乘客可以在前车(BUS4)与后车(BUS3)之间换乘。

6.如权利要求1所述的前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，其技术特征还在于：用公交车(BUS)的车载摄像头采集单向公交专用路沿线的里程条码(71)的图像，经图像识别，为行驶中的公交车(BUS)里程定位；里程条码(71)的黑白条方向与公交车(BUS)的行驶方向一致，两个条码之间有空白间隔，每个条码所占用的长度与公交车行驶的距离(L)相对应。

7.如权利要求1所述的前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，其技术特征还在于：里程条码(71)粘贴在环形高架单向公交专用路(8R)的行车道(1z)左侧的防撞墙(7)的内侧壁；防撞墙(7)是坚实、封闭的环形；里程条码(71)是环形高架公交单向路(8R)的里程标尺，处在行车道(1z)沿线任意点的公交车都可以通过采集里程条码(71)的图像，经图像识别，确认自身的里程定位。

8.如权利要求1所述的前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，其技术特征还在于：在公交车(BUS4、BUS3、BUS2)的正面、背面，安装有摄像头(471、371、271、479、379、279)，可从中远距离监控里程条码(71)、左右边缘线(1za、1zb)；在环形高架单向公交专用路(8R)的上方，也安装有监控摄像头，可从中远距离监控沿线里程条码(71)、左右边缘线(1za、1ab)：除因处在公交列车中部被遮挡，上述摄像头均定时发出监控通报。

9.如权利要求1所述的前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，其技术特征还在于：各辆公交车(BUS4、BUS3、BUS2、BUS1)等的前轮、后轮分别具有转向功能；当各辆公交车在行车道(1z)行驶时，各辆公交车的左前轮、左后轮以左边缘线(1za)作为转向依据，行驶在左边缘线(1za)内侧的、虚拟的等距离线(1za’)上，各辆公交车的左前轮、左后轮与等距离线(1za’)相切；通过前、后横拉杆，各辆公交车的右前轮、右后轮随动；停站的公交车(BUS4)以及即将停站的公交车(BUS1)在减速停车路段(221)，以右边缘线(1zb)作为转向依据。

10.如权利要求1所述的前后公交车在行驶中连接其应对与预防碰撞的方法及装置，其技术特征还在于：每辆公交车的大梁分为前后两节，前后两节大梁可以在小范围内直线伸缩，前后两节大梁之间用液压缸、弹簧连接，以便缓冲；前后两节大梁之间安装有伸缩传感器，以便感知前后两节大梁之间伸缩的尺寸变化，据此变化，通知公交列车头车集中控制，微调公交列车内的前后各车驱动电机的驱动频率、驱动力矩，缓解超长列车的内部应力。