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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Steuerung der automatischen Führung einer Vielzahl von Fahrzeugen
auf der Straße
und ist für ein
fahrerloses Langstrecken-Beförderungssystem geeignet.
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Hintergrund
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Herkömmlicherweise wird das Verfahren
zur Steuerung der automatischen Führung von Fahrzeugen auf einer
Straße
im allgemeinen als „Bewegtes-Ziel-Verfahren", nachstehend
MT-Verfahren genannt, und als ein Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Verfahren klassifiziert.
In der Publikation mit dem Titel „Control Techniques for PRT",
die am 1. Januar 1974 in der Railway Gazette International, Vol. 130
veröffentlicht
wurde, sind beide Verfahren offenbart.
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Das MT-Verfahren umfasst die Steuerung der
Führung
eines realen Fahrzeugs auf einer realen geführten Straße derart, dass es einem bewegten Ziel
MT 2 auf einer imaginären
geführten
Straße
in einem Computer folgt. Das heißt, dass das in der 1 gezeigte MT-Verfahren
eine geführte
Straße 1 in
dem Computer annimmt, die äquivalent
zu einer realen Straße
ist und Einstellpunkte, d. h. die bewegten Ziele MT 2, umfasst,
um eine ideale Führung
in einem vorgegebenen Intervall auf der geführten Straße 1 zu ermöglichen,
und diese zu führen
und zu steuern, damit ein reales Fahrzeug auf der realen Straße den bewegten
Zielen MT2 folgen kann.
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Eine praktische Anwendung für das MT-Verfahren
ist z. B. ein Fahrzeug für
eine Besichtigungstour auf einem Ausstellungsgelände. Das herkömmliche
MT- Verfahren wird
anhand dieses Beispiels nachstehend erläutert. Wie in der 2 gezeigt, werden eine Hauptspur 5 als
eine schleifenförmige
Spur und Abzweigspuren 7 in geeigneten Abständen erzeugt,
wobei jede zu einer Plattform 6 führt, an der Passagiere aus
dem Fahrzeug ein- oder aussteigen können. Hier ist die Plattform 6 typischerweise
eine Station. Die Abzweigspur 7 mündet nach der Plattform 6 wieder
in die Hauptspur 5. Die 3 zeigt eine
vergrößerte Ansicht
der Plattform 6 und der Abzweigspur 7. In den 2 und 3 bezeichnet
die Ziffer 8 einen Abzweigpunkt und 9 einen Einmündungspunkt
und 8a eine Verzögerungsspur,
die eine von dem Abzweigpunkt 8 bis zur Plattform 6 verlaufende Spur
bildet, und 9a eine Beschleunigungsspur von der Plattform 6 bis
zu dem Einmündungspunkt 9.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt,
sind Positionsinformationseinrichtungen 10 und Kommunikationseinrichtungen
entlang der Hauptspur 5 über die gesamte Länge vorgesehen,
um mit den Fahrzeugen zu kommunizieren, und das Fahrzeug wird gemäß einem
Zielsignal gelenkt, das von der Positionsinformationseinrichtung 10 ausgegeben
wird.
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Damit ein Fahrzeug, das von der Plattform 6 abfährt, auf
die Hauptspur 5 auffahren kann, erfolgt eine Steuerung
der Abfahrt des Fahrzeugs von der Plattform 6 genau zu
einem Zeitpunkt zu dem das bewegte Ziel MT2 an dem Einmündungspunkt 9 oder alle
bewegten Ziele MT2, die entsprechenden zu verzögernden Fahrzeugen zugeordnet
sind, erfassbar sind.
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Das heißt, das bei dem herkömmlichen MT-Verfahren
das bewegte Ziel MT2 unabhängig
davon, ob sich das Fahrzeug der geführten Fahrstraße (Hauptspur)
nähert,
in einem vorgegebenen Intervall generiert wird, und das Fahrzeug
derart gesteuert wird, dass das Fahrzeug dem bewegten Ziel MT2 folgen
kann. Das oben genannte MT-Steuerungsverfahren ist ein positives
Steuerungsverfahren, wobei es jedoch erforderlich ist, die Positionsinformationseinrichtungen
und Kommunikationseinrichtungen über
die gesamte Länge
der geführten
Straße
be reitzustellen. Daher ist ein grösseres Computer-System notwendig,
um dies zu steuern.
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Es besteht eine wachsende Nachfrage
nach einem fahrerlosen Langstrecken-Beförderungssystem
im Hinblick auf eine neuerdings zunehmende Beförderungsmenge und Arbeitskräftereduktion.
Wenn das MT-Verfahren über
die gesamte Länge
der langstreckigen geführten
Straßen
eingesetzt wird, steigen die Ausstattungskosten gewaltig.
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Andererseits umfasst ein Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerungsverfahren
die Montage eines Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstandsmessgerätes in jedem
Fahrzeug und das Betreiben des Fahrzeuges unter Aufrechterhaltung
eines geeigneten Abstandes zwischen den Fahrzeugen, so dass das
Auftreten jeglicher Kollision verhindert werden kann. Dieses System
hatte eine extrem hohe Leistung bei dem jüngsten Fortschritt in der Laser-
und Elektrotechnik. Für
das vorgenannte System ist in jedem Fahrzeug nur eine Messvorrichtung
vorzusehen und es brauchen keine Einrichtungen, wie für das MT-Verfahren, über die
gesamte Länge
der Straße bereitgestellt
werden, so dass ein wirtschaftlicher Vorteil gegenüber einer
abzudeckenden Langstrecke erreicht wird.
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Das System stellt jedoch immer noch
keine ausreichende Zuverlässigkeit
an solchen Abzweigpunkten und Einmündungspunkten an der geführten Straße sicher,
an denen Fahrzeuge dicht gedrängt sind
und es erforderlich ist, ein komplexes Manöver durchzuführen.
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Das herkömmliche MT-Verfahren weist nachstehend
aufgeführte
Probleme auf, da das bewegte Ziel MT2 in einem vorgegebenen Intervall,
ungeachtet einer Einfahrt eines Fahrzeuges, generiert wird.
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- (1) Wenn eine beliebige MT-Steuerung über den
gesamten Bereich der geführten
Straße
erfolgt, ist es erforderlich, die Positionsinformationseinrichtung und Kommunikationsleitungen
an einer gesamten geführten
Straße
bereitzustellen und, da ein größerer Computer
für die
Steuerung erforderlich ist, es steigen die Ausstattungskosten.
- (2) Die Fahrzeuge fahren nicht immer genau zu einem Zeitpunkt
in den MT-Steuerungsabschnitt
ein oder stoßen
darauf, der mit dem bewegten Ziel MT2 zusammenfällt.
- (3) Wenn die Fahrzeuge zu einem anderen Zeitpunkt als zu dem
der Generierung des bewegten Ziels MT2 einfahren oder ankommen,
ist es erforderlich, das Fahrzeug temporär derart zu verzögern, dass
das Fahrzeug mit dem bewegten Ziel MT2 zusammenfällt. Wenn die Fahrzeuge ununterbrochen
betrieben werden, ist es notwendig, solche nachfolgenden Fahrzeuge
sequentiell zu verzögern,
bei denen eine Störungsursache
in die Steuerung der Fahrzeuge eingebracht ist.
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Bei dem Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerungsverfahren
ist andererseits nur eine zugeordnete Vorrichtung für jedes
Fahrzeug vorzusehen und es ist nicht erforderlich, die Einrichtungen über die
gesamte Länge
der geführten
Straße,
wie in dem MT-Verfahren, bereitzustellen. Daher ist ein wirtschaftlicher
Vorteil gegenüber
einer Langstreckenabdeckung vorhanden, jedoch wird keine ausreichende
Zuverlässigkeit
auf der Straße
an Abzweig- und Einmündungspunkten
erreicht, an denen Fahrzeuge dicht gedrängt sind oder ein komplexes Manöver erforderlich
ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist demzufolge, ein Fahrzeugführungssteuerungsverfahren
zu schaffen, mit dem ein kompakter Computer einsetzbar ist und die
Kosten gesenkt werden, das dem Bedarf vorbeugt, das Fahrzeug bei
Eintritt oder Einmünden
in den MT-Steuerungszielabschnitt zu verlangsamen, und das eine
Störung
der Steuerung des Fahrzeugs vermeidet und eine hohe Zuverlässlichkeit
sicherstellt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die vorstehend genannte Aufgabe der
vorliegenden Erfindung wird durch die im Anspruch 1 definierten
technischen Merkmale gelöst.
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Wenn das Fahrzeug in einen nicht
den Abzweig- und Einmündungspunkt
umfassenden Hauptspur-Abschnitt des geführten Weges eintritt, wird
die Generierungsperiode des bewegten Zieles vorzugsweise zeitweilig
umgeschaltet, damit es mit dem Eintritt des Fahrzeugs zusammenfällt.
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Wenn ein anderes Fahrzeug von der
Abzweigspur auf das auf dem Hauptspur-Abschnitt der geführten Straße, der nicht den Abzweigpunkt
und Einmündungspunkt
umfasst, fahrende Fahrzeug mündet,
schaltet das Bewegte-Ziel-Verfahren die Generierung des bewegten
Ziels auf das andere Fahrzeug um, damit das bewegte Ziel des Fahrzeugs
an das bewegte Ziel des anderen Fahrzeugs angepasst wird.
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Durch die Steuerung der Führung des
Fahrzeuges auf dem geführten
Abschnitt einschließlich Abzweigung
und Einmündung
durch das Bewegte-Ziel-Verfahren und auf dem verbleibenden Abschnitt
durch das Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands- Steuerungsverfahren ist
es möglich,
dass eine Positionsinformationseinrichtung nur in dem geführten Abschnitt
einschließlich
Abzweigung und Einmündung
vorzusehen ist. Weiterhin steuert der Computer zur Fahrzeugbetriebssteuerung
das Fahrzeug in dem Führungssteuerungsabschnitt
ausschließlich
durch das Bewegte-Ziel-Verfahren und es ist möglich, den Computer kleiner
zu machen und mit bedeutend niedrigeren Kosten herzustellen.
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Weiterhin wird während der Führung des Fahrzeugs in dem
Steuerungsabschnitt mit dem Bewegte-Ziel-Verfahren das bewegte Ziel
zu einem Zeitpunkt generiert, der mit dem Eintritt oder Einmünden des
Fahrzeugs in den Führungssteuerungsabschnitt
zusammenfällt.
Dadurch ist kein solcher zeitlicher Abstand und Bremsweg nötig, damit
der Eintritt des Fahrzeugs mit dem bewegten Ziel zusammenfällt. Weiterhin
ist es möglich,
etwaige Fahrzeugsteuerungsstörungen
durch das Bewegte-Ziel-Verfahren an der Eintrittstelle des Führungssteuerungsabschnittes
zu verhindern.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 – zeigt
eine Ansicht zur Erläuterung
eines herkömmlichen
Bewegte-Ziel (MT)-Verfahrens;
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2 – zeigt
eine Ansicht der praktischen Anwendung eines herkömmlichen
MT-Verfahrens;
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3 – zeigt
eine Ansicht eines Details von herkömmlichen Abzweig- und Einmündungsstellen zwischen
den Haupt- und Abzweigspuren in 2;
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4 – zeigt
eine schematische Ansicht eines Steuerungsverfahrens zur Fahrzeugführung gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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5A und 5B – zeigen
beide schematische Ansichten eines Details eines MT-Verfahrensabschnittes
unter dem obigen Aspekt;
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6 – zeigt
ein Verfahren zum Generieren von bewegten Zielen zu einer normalen
Zeit unter dem obigen Aspekt; und
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7 – zeigt
ein Verfahren zum Generieren eines bewegten Zieles, wenn ein Fahrzeug
an einer Eintritts- oder Einmündungsstelle
unter dem obigen Aspekt vorhanden ist.
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Die beste Art
und Weise zur Ausführung
der Erfindung
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Nachstehend wird ein Aspekt der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Die 4, 5A und 5B zeigen schematische Ansichten eines
größeren Abschnitts
eines Fahrzeugführungs-Steuerungsverfahrens
gemäß einem Aspekt
der vorliegenden Erfindung.
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Wie in den 4, 5A und 5B gezeigt, sind ein MT-Steuerungsabschnitt 1 1
und ein Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerungsabschnitt 12 an
einer geführten
Straße 1 entlang
einer Schiene vorgesehen. Die geführte Straße 1 umfasst Abzweigspuren 7,
die in geeigneten Abständen
von einer Hauptspur 5 abzweigen und zu einer Plattform 6,
wie z. B. einer Station, führen,
an der Passagiere aus dem Fahrzeug ein- oder aussteigen. Die Abzweigspur 7 mündet nach
der Plattform 6 wieder in die Hauptspur 5. Eine
Verzögerungsspur 8a erstreckt sich
von dem Abzweigpunkt 8 zwischen der Hauptspur 5 und
der Abzweigspur 7 bis zur Plattform 6 und eine
Beschleunigungsspur 9a verläuft von der Plattform 6 bis
zu einem Einmündungspunkt 9 zum
Einmünden
in die Hauptspur 5.
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Der Bewegte-Ziel-Verfahren-Abschnitt, nachstehend
als MT-Steuerungsabschnitt 1 1 bezeichnet, ist ein Plattformumgebungsabschnitt
einschließlich
eines Abzweigpunktes 8 zwischen der Hauptspur 5 und
der Abzweigspur 7 und der Einmündungslinie 9 definiert.
Und der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerungsabschnitt 12 ist
als der verbleibende Abschnitt definiert, d. h., ein Abschnitt, der
nicht eine Plattform 6 umfasst. Weiterhin sind Kommunikationseinrichtungen
und Positionsinformationseinrichtungen 10 in vorgegebenen Abständen entlang
der Haupt- und Abzweigspuren 5 und 7 vorgesehen,
wie in der 5B gezeigt
um mit dem Fahrzeug zu kommunizieren. Ein Fahrzeugdetektor 13 ist
vor einem Eintritt in den MT-Steuerungsabschnitt 11 montiert,
um die Position, die Geschwindigkeit, den Kurs etc. des geführten Fahrzeuges 3 zu
detektieren und in den Betriebssteuerungscomputer 14 einzugeben.
Der Betriebssteuerungscomputer 14 steuert die Generierung
der bewegten Ziele und den Betrieb des geführten Fahrzeuges 3 in
dem MT-Steuerungsabschnitt 11 auf Basis der eingebrachten
Informationen etc. von denn Fahrzeugdetektor 13. Das entsprechende
Fahrzeug 3 ist mit einem Computer ausgerüstet und
speichert in dem Computer die Informationen, ob es auf der Hauptspur
fahren oder abzweigen soll, wenn es durch den MT-Steuerungsabschnitt 11 geführt wird.
Das entsprechende Fahrzeug hat seine eigene darin gespeicherte Fahrzeugnummer.
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Weiterhin ist ein Abstandsmessgerät 3a,
wie z. B. ein Laser-Radar, an dem Fahrzeug 3 montiert, um
einen Abstand zu einem angrenzenden Fahrzeug zu messen, das vor
dem Fahrzeug 3 fährt.
Wenn ein Fahrzeug auf dem Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerungsabschnitt 12 fährt, tritt
es in eine Bremswarnzone eines anderen Fahrzeugs ein und es wird
durch Betätigung
einer Bremse sichergestellt, dass ein sich von hinten annäherndes
Fahrzeug einen Abstand aufrechterhalten kann, d. h. einen Abstand
zur Vermeidung einer Kollision von hinten. Das heißt, dass
das Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerungssystem auf dem Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Abschnitt 12 anders übernommen
ist, als in dem MT-Steuerungsabschnitt 11.
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Nachstehend wird der Betrieb der
vorstehend genannten Ausführungsform
erklärt.
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Das auf dem Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerungsabschnitt 12 fahrende
Fahrzeug 3 ist mit einem Abstandsmessgerät 3a ausgestattet, um
den Abstand zu einem vorherfahrenden geführten Fahrzeug zu messen, und
auf Basis der gemessenen Abstandsinformation geführt zu werden, wobei der relative
Fahrab stand korrekt beibehalten wird. Und wenn das Fahrzeug 3 aus
dem Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerungsabschnitt 12 in
den MT-Steuerungsabschnitt 11 einfährt, werden die Fahrposition,
Geschwindigkeit, Kurs etc. von dem Fahrzeugdetektor 13 detektiert
und die detektierten Informationen werden an den Betriebssteuerungscomputer 14 gesendet.
Der Betriebssteuerungscomputer 14 weiß nach dem Eintritt des Fahrzeuges in
den MT-Steuerungsabschnitt 11 aufgrund der detektierten
Informationen, ob das Fahrzeug 3 in Richtung der Abzweigspur 7 oder
geradeaus auf der Hauptspur 5 geführt werden soll. Wenn das Fahrzeug geradeaus
auf der Hauptspur 5 geführt
wird, kann der Betriebssteuerungscomputer 14 leicht einen
Zeitpunkt voraussagen, an dem es den Einmündungspunkt 9 erreichen
wird.
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Der Betriebssteuerungscomputer 14 generiert
ein bewegtes Ziel MT2 in einem vorgegebenen Intervall in einer normalen
Zeit, wie in der 6 gezeigt,
und wenn das Fahrzeug 3 in den MT-Steuerungsabschnitt 11 einfährt, wird
ein bewegtes Ziel MT2, wie in der 7 gezeigt,
zu einem Zeitpunkt generiert, an dem das Fahrzeug dort einfährt.
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Es kommt manchmal vor, dass Fahrzeuge 3, eins
nach dem anderen, in den MT-Steuerungsabschnitt 11 zum
gleichen Zeitpunkt wie das MT2 oder in verschobenen Relation zum
MT2 einfahren. Um diese Fahrzeuge 3 in den MT-Steuerungsabschnitt 11 regelmäßig nacheinander
einfahren zu lassen, ist es erforderlich, sehr komplexe Steuerungen,
wie z. B. die Verzögerung
der Fahrzeuge 3, durchzuführen. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird andererseits das bewegte Ziel MT2 zu dem Zeitpunkt generiert, der
mit dem Eintritt des Fahrzeuges 3 zusammenfällt. Danach
wird ein anderes bewegtes Ziel MT2 in einem vorgege-benen Intervall wieder
zu einem normalen Zeitpunkt generiert. Der Betriebssteuerungscomputer 14 führt die
Betriebssteuerung der entsprechenden Fahrzeuge basierend auf den
Positionsinformationen des geführten
Fahrzeuges aus, die sequentiell von der Positionsinformationseinrichtung 10 gesendet
werden.
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Wenn das bewegte Ziel MT2 aus dem
Eintrittszeitpunkt des Fahrzeuges verschoben ist, wird das Generierungsintervall
des bewegten Zieles MT2 temporär
derart verschoben, dass es mit dem Eintritt des Fahrzeuges 3 zusammenfällt. Dadurch
ist es möglich,
das Fahrzeug 3 regulär
ohne Verzögerung zu
betreiben.
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Wenn ein anderes Fahrzeug von der
Abzweigspur 7 auf die Hauptspur 5 stößt, wird
ein verfügbares
bewegtes Ziel MT2 auf der Hauptspur 5 gesucht und das Fahrzeug,
das währenddessen
auf der Beschleunigungsspur mit dem bewegten Ziel MT 2 als Ziel
beschleunigt wird, stößt auf den
Einmündungspunkt 9.
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Zu diesem Zeitpunkt erfolgt das Auftreffen auf
einen Einmündungspunkt 9 zwischen
dem zusammentreffenden bewegten Ziel MT2 auf der Hauptspur 5 und
dem zusammenführenden
bewegten Ziel MT2 auf der Beschleunigungsspur und falls jedoch das
Timing zwischen dem zusammentreffenden bewegten Ziel MT2 und dem
zusammenzuführenden
bewegten Ziel MT2 verändert
ist, wird die Generierung des zusammentreffenden bewegten Zieles MT2
temporär
derart verschoben, dass ein passendes Auftreffen von beiden sichergestellt
ist.
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Nach dem Auftreffen ist die Hauptspur
einspurig und jedes Fahrzeug 3 misst, nachdem es aus dem
MT-Steuerungsabschnitt 11 zum Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerungsabschnitt 12 gefahren
ist, mit der Abstandsmessvorrichtung einen Abstand zu dem vorhergehenden
Fahrzeug und es fährt
in Richtung des nächsten
MT-Steuerungsabschnitts 11 weiter, während die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerung
durchgeführt
wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie im Detail ausgeführt,
erfolgt die Führungssteuerung durch
das MT-Verfahren in dem geführten
Abschnitt, auf dem das Fahrzeug hinter den Abzweig- und Einmündungsstellen
fährt,
und durch das Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstands-Steuerungsverfahren in
dem verbleibenden Abschnitt. Daher ist es nur erforderlich, die
Positionsinformations-Einrichtung nur in dem geführten Abschnitt, einschließlich der
Abzweig- und Einmündungsstellen, bereitzustellen. Weiterhin
steuert der Betriebssteuerungscomputer den MT-Steuerungsabschnitt allein, so dass
das System kompakt und mit bedeutend geringeren Kosten hergestellt
werden kann.
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In dem MT-Steuerungsabschnitt wird
das MT-Ziel zu einem Zeitpunkt generiert, wenn das Fahrzeug auf
der Eintritts- oder Einmündungsseite fährt. Deshalb
ist es nicht erforderlich, eine Zeit und einen Bremsweg für das einfahrende
Fahrzeug vorzubereiten, um ein passendes Auftreffen auf das MT sicherzustellen.
Es ist ebenfalls möglich,
jegliche Fahrzeugsteuerungsstörung
an der Einfahrt des MT-Steuerungsabschnittes
zu verhindern.
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