CN106428031B - 无人驾驶型高速轨道客运交通***及其智能调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人驾驶型高速轨道客运交通***及其智能调度方法，其***包括轨道交通***控制调度中心、干线轨道、换线序位调整轨道、起步上线轨道和下线进站轨道、序位正时时钟、车载序位正时时钟对时及调速装置、节点信号装置、节点信号读取装置、客运车厢、客运站台和链式车厢挂架；其调度方法包括客运车厢在轨道上的运行方法、运行速度的设定、控制和调节方法、运行路线的设定方法、变轨方法、轨道线上车厢密度的控制方法和故障客运车厢的处理方法。本发明提供的交通***可架空于现有城市交通道路之上，客运车厢按序位运行，可中途无停顿地准时高速直达目的地，***中所有客运车厢都时时可控在控，运行安全、高速高效、节能环保。

Description

无人驾驶型高速轨道客运交通***及其智能调度方法

技术领域

本发明涉及无人驾驶轨道交通***，特别涉及一种无人驾驶型高速轨道客运交通***及其智能调度方法。

背景技术

目前在运行的城市公共交通主要有公共汽车、出租车和地铁。

公共汽车相对出租车来说，虽然经济和环保效率高，但由于停车站点多，停车起步耽误的时间也多；出租车则速度相对快，乘客大多直达目的地，但经济性和环保效率较低。公共汽车和出租车互有优劣，但作为城市道路交通工具，它们不可避免的都会遇到交叉路口和红绿灯，停车等红绿灯既浪费乘客的时间又浪费交通能源，遇到堵车那就更不必说了。

地铁交通效率相对较高，但投资巨大，建设周期长，在城市中的路线也难以密布覆盖。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种无人驾驶型高速轨道客运交通***。采用的技术方案是：一种无人驾驶型高速轨道客运交通***，包括轨道交通***控制调度中心、干线轨道、换线序位调整轨道、起步上线轨道和下线进站轨道、序位正时时钟、车载序位正时时钟对时及调速装置、节点信号装置、节点信号读取装置、客运车厢和客运站台和链式车厢挂架，其中：

所述轨道交通***控制调度中心包含3个模块：为***中各轨道一一设定可根据需要实时设定和调整的轨道节律的模块，用于通过各个序位正时时钟向途经的客运车厢发送轨道节律信号，约束运行中的客运车厢按轨道节律运行；与***中各客运车厢车载终端、各信号设备保持通信联络的模块，用于实时监控***中各轨道、各客运车厢、各电力、通信线路设备的运行状况，并能根据各条轨道线路的实时状况确定和实时调整各运行客运车厢的运行路线，对发生的异常状况应急处理，确保***的安全运行；对***中分散在各站点的客运车厢进行调度的模块；

所述干线轨道用于导向客车车厢，车厢悬挂于干线轨道下方运行，在整个***中有多条干线轨道，控制***在干线轨道设有主序位、左汇入序位、右汇入序位这三个序位；

所述换线序位调整轨道为两根平行的轨道，用于将车厢从一条干线轨道顺利地转入另一干线轨道；

所述起步上线轨道和下线进站轨道是两平行轨道，起步上线轨道用于将客运车厢从起点站起步导入干线轨道汇入序位，下线进站轨道用于客运车厢从干线轨道脱离进入终点站下客；

所述序位正时时钟安装在轨道沿线的固定位置，与控制***始终保持通信连接，是控制调度中心在轨道沿线的轨道节律信号显示装置，用以显示轨道序位到达该位置的***标准时间；

所述车载序位正时时钟对时及调速装置安装在客运车厢上，用于客运车厢运行时，快速读取途经的固定安装于轨道沿线上的序位正时时钟的时钟值，并将读取到的时钟值与标准时刻0时刻值比对，车载智能终端再将两者之间的差值转化为对调速装置发出相应的调速指令，使客运车厢与轨道主序位对正入位；

所述节点信号装置安装在轨道沿线的节点位置，用于向途经的客运车厢发送地址信号，所述节点是指轨道上***设定的客运车厢可以改变运行线路或运行状况的位置；所述节点信号读取装置安装在客运车厢上，用于读取轨道上节点信号装置的节点信号，并将读取到的信号传给车载智能终端，车载智能终端在接收到预设运行线路中须变换轨道的节点信号后，对客运车厢上的轨道切换机构发出轨道切换指令；

所述客运车厢安装有两组车轮，其中一组是主车轮，位于客运车厢上方，主车轮包括前后两个车轮，前后两个车轮都采用车轮和驱动电机一体设计，用于在干线轨道上运行；另一组车轮安装在客运车厢下方，有前后两对车轮，其中一对车轮采用车轮和驱动电机一体设计；客运车厢上配有车载智能终端，车载智能终端能和控制调度中心实时交换信息，实时上报客运车厢的运行状况，执行控制调度中心的指令，能够接收车载序位正时时钟对时及调速装置、节点信号读取装置的信息并控制客运车厢按轨道节律和预设的线路运行，乘客能够在上面设置或中途修改目的地；客运车厢上配有受电装置，用以从轨道沿线架设的配电线路上接受电能；客运车厢上配有上下两组车轮和控制主车轮和下车轮的轨道切换机构，主车轮在干线轨道运行，下车轮在换线序位调整轨道或起步上线轨道和下线进站轨道运行，客运车厢上配有车载序位正时时钟对时及调速装置，通过对客运车厢运行速度的调整，使客运车厢严格按主序位运行，客运车厢上安装有定位装置，使主站能实时监控运行位置；

所述客运站台用于乘客上车、下车、发车和备用车厢置放等；

所述链式车厢挂架由L形架构、一对套筒滚子链、链轮、电机以及固定在套筒滚子链上的挂杆、可开合挂环组成，套筒滚子链在L形架构上形成闭环，用于拉动所述挂杆、挂环和挂环上悬挂的客运车厢，所述挂杆有若干条，相互平行地固定在套筒滚子链上，用于承担客运车厢的重量，挂杆之间的距离大于一个客运车厢的高度，可开合挂环固定连接在挂杆中部位置，轨道从架构中穿过。当需要将车厢挂起时，电机启动带动链轮运转，套筒滚子链在链轮作用下沿闭合环路转动，当套筒滚子链上的挂杆、可开合挂环运动到车厢位置时，挂环套住客运车厢上的挂钩并提升，把车厢挂起。同样地，当需要放下车厢时，开合的挂环同样也能够将挂架上的车厢放入轨道。进一步地，本发明所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***还可以包含车厢跨线调度轨道

所述车厢跨线调度轨道用于在同一地点的双向线路两边的站台相互调度备用客运车厢。

进一步地，所述换线序位调整轨道上只设置主序位一个序位，车厢能够改变速度，在新的主序位上运行。

进一步地，所述起步上线轨道和下线进站轨道上只设置主序位一个序位。

进一步地，所述序位正时时钟在换线序位调整轨道及轨道的上下坡路段密集设置。

进一步地，客运车厢采用小型化轻型设计，只供2-3人乘坐，在同一个***中，客运车厢统一外形尺寸标准。

本发明还提供了无人驾驶型高速轨道客运交通***调度方法，包括客运车厢在干线轨道上的运行方法、运行速度的设定、控制和调节方法、运行路线的设定方法、变轨方法、轨道上车厢密度的控制方法和故障客运车厢的处理方法，其中：

1)客运车厢在干线轨道上的运行方法：轨道交通***控制调度中心在干线轨道设有主序位、左汇入序位、右汇入序位三个序位，主序位为客运车厢在干线轨道上运行时应处的序位，左汇入序位为干线左侧的其他干线的客运车厢转到该干线时留给客运车厢临时占用的序位，右汇入序位为干线右侧的其他干线的客运车厢转到该干线时留给客运车厢临时占用的序位，整条轨道上都被运动着且按主序位、左汇入序位、右汇入序位顺序循环排列的3个轨道序位以及它们之间的序位间距所覆盖，干线轨道上运行的车厢都被要求在该干线轨道的主序位上匀速运行，当客运车厢未严格对正主序位运行时，按下列步骤调整：

S1：客运车厢运行时，车载序位正时时钟快速读取途经的固定安装于轨道沿线上的序位正时时钟的时钟值，并将读取到的时钟值标准时刻0时刻值比对，且将比对结果传给车载智能终端；

S2：车载智能终端将获取的时钟值与0时刻值两者之间的差值转化为速度调整指令，车载序位正时时钟对时装置读取到的序位正时时钟应为0时刻，若略大于0时刻则客运车厢调速装置将略加速，若略小于12时刻则客运车厢调速装置将略减速，对于刚汇入干线轨道的处于汇入序的客运车厢，调速装置都采用略减速，直至车载序位正时时钟对时装置读取到的序位正时时钟由4或8时刻转为0时刻，车厢所处的序位由汇入序位改为主序位；

2)运行速度的设定、控制和调节方法：客运车厢在干线轨道运行的速度由控制调度中心设定的干线节律决定，节律可用v＝ω·J/2π表示，v是车厢运行速度，ω为控制调度中心为该干线轨道节律设置的节角速度，单位是弧度/秒，J为节长，单位是米，改变轨道节律的节长或节角速度都可以改变客运车厢在轨道的运行速度；

3)运行路线的设定方法，***中每个客运车厢运行路线的设置和调整都由控制调度中心决定，其步骤为：

S1：乘客在始发站上车时在安装于车厢的车载智能终端上输入终点站名称；

S2：车载智能终端与控制调度中心信息交换，控制调度中心根据***轨道网的实时和预测状况设定最佳运行路线；

S3：路线设定后，乘客如在乘车中途需变更目的地，在车载智能终端上进行变更操作，输入新的终点站名称，车载智能终端与控制调度中心信息交换并作出相应的变更；

4)变轨方法：当需要变轨时，通过以下三个步骤实现：

S1：客运车厢在轨道干线上运行至预设线路中应变轨的节点信号装置安装位置，客运车厢也到达换线序位调整轨道首端，客运车厢上的节点信号读取装置在读取到轨道上该节点信号后将信息传给车载智能终端，客运车厢的车载智能终端对客运车厢上的轨道切换机构发出轨道切换指令，轨道切换机构放下客运车厢下车轮，使下车轮在换线序位调整轨道上承载整个车厢的重量，并抬升客运车厢，使客运车厢主车轮抬升并移出干线轨道，客运车厢进入换线序位调整轨道；

S2：客运车厢在换线序位调整轨道的短暂运行中，通过车载序位正时时钟对时及调速装置和密集安装在轨道上的序位正时时钟对时调速，迅速将客运车厢调整至即将汇入干线的汇入序位；

S3：当客运车厢进入换线序位调整轨道尾段时，换线序位调整轨道尾段上安装的机械结构触发客运车厢上的轨道切换机构，下车轮收起，客运车厢主车轮进入另一干线轨道汇入序位运行，刚汇入干线轨道的客运车厢，客运车厢调速装置都采用略减速，直至车厢由汇入序位转入主序位；

5)轨道上车厢密度的控制方法：***控制调度中心在对各客运车厢运行线路的设定或变更时，会通过计算预测各干线上各路段运行的客运车厢在任意时段都不超过***设定的车厢在轨安全密度；

6)故障客运车厢的处理方法，当客运车厢在运行中偶发故障，致使不能按主序位运行时，按照如下步骤进行处理：

S1：客运车厢上的车载智能终端及时上报控制调度中心故障情况，客运车厢上的定位装置上报发生故障时的客运车厢所在的准确位置；

S2：***控制调度中心根据上报的情况对客运车厢发出故障在线处置的指令，故障车厢动力***或调速装置异常的，视情况动力***保持运行或退出运行，由后方客运车厢推送故障客运车厢运行至就近站点退出干线轨道运行，故障车厢动力***和调速装置正常时，发出指令到故障车厢，依靠客运车厢自身动力使故障客运车厢运行至就近站点退出干线轨道运行；

S3：后方客运车厢推送故障客运车厢时，后方客运车厢处于主序位，由于客运车厢发生故障后会减速直至被后方客运车厢推送前进，所以时间不定地占用了从故障客运车厢主序位到后方负责推送客运车厢的主序位间的所有序位，因此在故障客运车厢退出主干线前这个时间段，***中其他计划使用这些序位的客运车厢若与故障客运车厢在占用这些序位的时间上有重叠的冲突，则由***控制调度中心发给指令调整运行路线；

S4：如故障车厢不能行走或者轨道故障，则控制调度中心也会对所有计划经过故障段轨道的客运车厢发出绕行指令。

进一步地，在客运车厢在干线轨道上的运行方法中，干线轨道在上下坡路段适度多安装序位正时时钟，以使客运车厢根据路段及时调整驱动电机功率输出，以保持在主序位运行。

进一步地，在客运车厢在干线轨道上的运行方法中，在起步上线阶段、变换轨道阶段、下线进站阶段(该阶段也可不设序位)的轨道只有主序位。

进一步地，在运行速度的设定、控制和调节方法中，对正时设备的灵敏度允许误差为毫秒级。

本发明有以下有益的效果：

1、本发明所述的无人驾驶型高速轨道客运交通***为无人驾驶汽车提供了一种运行和调度方案，该方案的实施可以极大的节省城市空间，避免了交通拥堵，提高城市交通运输效率。

2、本发明所述***中的无人驾驶客运车厢按序位运行，且对所搭载的所有乘客来说都是专车，可中途无停顿地准时高速直达目的地，全***所有在轨运行客运车厢都时时可控在控，具有运行安全、高速高效、节能环保等特点。

3、本发明所述***的调度方法合理，考虑全面，调度次序井然，可应对各个突发事件。

附图说明

图1为本发明所述客运站台附近轨道结构示意图；

图2为半封闭管道附近轨道结构示意图；

图3为本发明所述变轨区轨道结构示意图；

图4为图1所示A区局部放大图；

图5为图1所示B区局部放大图；

图6为链式车厢挂架的结构示意图；

图7为客运车厢换线过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的具体实施方式做详细说明。

如图1-5所示，本发明所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***，包括轨道交通***控制调度中心、干线轨道1、换线序位调整轨道2、起步上线轨道3和下线进站轨道4、序位正时时钟5、车载序位正时时钟对时及调速装置6、节点信号装置21、节点信号读取装置、客运车厢7、客运站台和链式车厢挂架14。本发明所述的无人驾驶型高速轨道客运交通***是在所述***控制调度中心的实时管控下运行的。***控制调度中心的主要功能有：一、为***中各轨道一一设定可根据情况实时设定和调整的轨道节律，通过各轨道沿线设置的各个序位正时时钟5向途经的客运车厢7发送轨道节律信号，约束运行中的客运车厢7按轨道节律运行；二、与***中各客运车厢7车载终端、各信号设备保持通信联络，实时监控***中各轨道、各客运车厢7、各电力、通信线路设备的运行状况，能根据各条轨道线路的实时状况确定和实时调整各运行客运车厢7的运行路线以及各轨道线路的轨道节律，对发生的异常状况应急处理，确保***的安全运行；三、对***中分散在各站点的客运车厢7进行调度。干线轨道1为承载客运车厢7运行的轨道主体部分，仅有一根轨道，客运车厢7悬挂于干线轨道1下方运行。在整个***中有多条干线轨道1。轨道交通***控制调度中心在各干线轨道1设有主序位8、左汇入序位9、右汇入序位10三个序位。干线轨道1上运行的车厢都被要求按该干线轨道1的主序位8上匀速运行。换线序位调整轨道2为两根平行的轨道，用于将车厢从一条干线轨道顺利地转入另一干线轨道。所述起步上线轨道3和下线进站轨道4与所述换线序位调整轨道2一样都是两平行轨道，车厢在起步上线轨道3和下线进站轨道4上方运行。起步上线轨道3用于客运车厢7从车站起步，客运车厢7可在此轨道上快速提升速度并以汇入序位进入干线轨道1；下线进站轨道4用于客运车厢7从干线轨道1脱离减速进入终点站下客。所述序位正时时钟5安装在轨道沿线的固定位置，与控制***始终保持通信连接，是控制调度中心在轨道沿线的轨道节律信号显示装置，用以显示轨道序位到达该位置的***标准时间。设定序位正时时钟5每周为12刻度，并对应一个节周期，设定序位正时时钟5以主序位8到达该固定位置的节周期角度为0时刻，则左汇入序位9(在干线轨道1上)运行到该固定位置的节周期角度为时钟的4时刻，右汇入序位10(在干线轨道1上)运行到该固定位置的节周期角度为时钟的8时刻。为了保证客运车厢7运行速度均衡，序位正时时钟5在轨道沿线，尤其是换线序位调整轨道2及轨道的上下坡路段等客运车厢7动力负荷会有较大变化的路段应较密集设置。轨道主序位到达轨道某位置的***标准时间其实就是轨道节律的主序位8到达该位置的节周期角度。所述车载序位正时时钟对时及调速装置6为车载序位正时时钟对时装置和调速装置合而为一的装置，安装在客运车厢7上，用于客运车厢7运行时，快速读取途经的固定安装于轨道沿线上的序位正时时钟5的时钟值，并将读取到的时钟值与0时刻值比对，比对的结果传给车载智能终端，车载智能终端将两者之间的差值转化为速度调整指令，通过加速或减速，使客运车厢7与干线轨道1主序位8对正入位。客运车厢7在干线轨道1正常运行阶段应处于主序位，车载序位正时时钟对时及调速装置6读取到的序位正时时钟5应为0时刻，若略大于0时刻(具体视实际情况定，但应明显小于4时刻)则客运车厢调速装置将略加速，若略小于12时刻(12时刻点实际上就是0时刻点。具体视实际情况定，但应明显大于8时刻)则客运车厢调速装置将略减速；对于刚汇入干线轨道1的处于汇入序位的客运车厢7，调速装置都采用略减速，直至车载序位正时时钟对时及调速装置6读取到的序位正时时钟5由4或8时刻转为0时刻，车厢所处的序位由汇入序位改为主序位8。轨道在上下坡路段应适度多安装序位正时时钟5，以使客运车厢7根据路段及时调整驱动电机输出功率，以保持在主序位8上运行。在起步上线阶段、变换轨道阶段、下线进站阶段(该阶段也可不设序位)的轨道只有主序位8，这几个阶段，序位是变速运行的。在轨道沿线，凡变轨路段的适当位置都会安装有节点信号装置。在***中，每一个节点信号装置都有其唯一的信号特征，表明其在***中唯一的地址。需要变轨时，客运车厢7运行至预设线路的相应变轨节点信号装置安装位置，同时客运车厢7也到达换线序位调整轨道2首端，客运车厢7内安装的节点信号读取装置在读取到轨道上该节点信号后将信息传给车载智能终端，客运车厢7的车载智能终端获得预设线路中应当变轨的该节点信号后就会对客运车厢7上的轨道切换机构发出轨道切换指令。所述客运车厢7小型化轻型设计，只供2-3人乘坐，以提高入座率和运输效率。如图5所示，客运车厢7安装有两组车轮，其中一组是主车轮12，位于客运车厢7上方，为可运行在一根轨道上的前后两个车轮，前后两个车轮都采用车轮和驱动电机一体设计，主运行阶段将客运车厢7悬挂在干线轨道1下方运行；另一组车轮为下车轮，下车轮安装在客运车厢7下方，有前后两对车轮，其中一对车轮采用车轮和驱动电机一体设计，用于在换线序位调整轨道2、起步上线轨道3和下线进站轨道4上运行，主运行阶段下部车轮13收起。在同一个***中，客运车厢7应统一外形尺寸标准；客运车厢上配有受电装置，用以从轨道沿线架设的配电线路上接受电能；客运车厢上配有车载智能终端，能够控制客运车厢7按轨道主序位8运行，能和控制调度中心实时交换信息，执行控制调度中心的指令，实时上报客运车厢的运行状况，乘客能够在上面设置或中途修改目的地。客运车厢上配有车载序位正时时钟对时及调速装置，通过对客运车厢7运行速度的调整，使客运车厢7严格按主序位8运行；客运车厢7上安装有定位装置，使主站能实时监控运行位置。所述客运站台可用于乘客上车、下车和发车和备用车厢置放等。本发明还可以包含链式车厢升降挂架和车厢跨线调度轨道。如图6所示，链式车厢挂架14由L形架构15、一对套筒滚子链16、链轮19、电机20以及固定在套筒滚子链上的挂杆17、可开合挂环18组成，套筒滚子链16在L形架构15上形成闭环，用于拉动所述挂杆17、挂环18和挂环18上悬挂的客运车厢7，挂杆17有若干条，相互平行地固定在套筒滚子链16上，用于承担客运车厢7的重量，挂杆17之间的距离大于一个客运车厢7的高度，可开合挂环18固定连接在挂杆17中部位置，轨道从架构中穿过。当需要将车厢挂起时，电机20启动带动链轮19运转，套筒滚子链16在链轮19作用下沿闭合环路转动，当套筒滚子链16上的挂杆17、可开合挂环18运动到车厢7位置时，挂环18套住客运车厢上的挂钩并提升，把车厢7挂起。同样地，当需要放下车厢时，开合的挂环18同样也能够将挂架14上的车厢放入轨道。这样的设置可节省备用车厢存放的占地面积。在一些时段性用车需求偏大的站点(如学校)，站台备用的车厢很难满足需求，从周边的站台调度客运车厢7是有必要的，因此双向分隔的架空干线轨道1在同一地点的两干线轨道1客运站台尽量设置在一起，这样就可以方便地将轨道对面站台的备用车厢通过车厢跨线调度轨道调度过来，以利于车厢资源的调度，提高车厢利用率。

本发明所述的无人驾驶型高速轨道客运交通***的各种轨道均采用架空半封闭设计。其优点在于：1、架空是指将轨道用杆塔或门式架构等方式将轨道架空于城市现有道路上空(也可挂设在立交桥侧边)，与地面道路以及周边建筑物保持合适的安全距离，这样可以充分利用城市空间，尽量少占用宝贵的城市土地资源；2、轨道的交汇采用立交的方式互不干扰，但又可以经换线序位调整轨道2互通；3、轨道架设有电力线路，为客运车厢7的运行以及沿途序位正时时钟5、节点信号装置等各种信号、照明、动力设备提供电力供应；4、封闭是相对的，是将轨道及客运车厢7用透明的半封闭管道11封闭起来，形成一个管道状的客运通道；5、相对封闭轨道的设计能够提高安全运行的可靠性；6、相对封闭轨道的设计能在管道内形成与车厢同运动方向的气流，有利于降低车厢运动的风阻；7、相对封闭轨道的设计有利于在冬夏季节对管道内气温调节，提高乘客的舒适度；8、封闭材料可采用如透明聚碳酸酯之类透明且牢固轻质的材料，乘客在乘坐时可以很好地看到沿途的景观；9、封闭结构的上层遮蔽阳光，可安装太阳能电池，就地为***运行提供能源；10、轨道管道内通风换气良好，有可控制开合的窗口。

本发明所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***通过序位实现***中各客运车厢7在轨道上的有序运行。所述序位是指由***控制调度中心虚拟的，按设定轨道节律运行在轨道上的空间位置，是***控制调度中心设定的车厢在不同的运行阶段(分起步上线阶段、主运行阶段、变换轨道阶段、汇入轨道时刻、汇入后序位调整阶段、下线进站阶段)所应该处于的相应的标准位置。每两个相邻序位之间还有一设定的安全距离，叫一个序位间距。

假设在某一时刻，***某一干线轨道1上按控制调度中心设定的轨道节律运行着甲、乙、丙三辆前后仅间隔一个序位间距的连贯的标准客运车厢7，现将其中客运车厢7甲在轨道上所处的位置确定为该干线轨道1上的主序位8，该序位是客运车厢7在主运行阶段应处的位置；客运车厢7乙和丙在轨道上处的位置都是汇入序位，这两个汇入序位都是为客运车厢7由其他干线轨道1转到该干线的那一刻留给客运车厢7临时占用的序位，其中，客运车厢7乙在轨道上所处的位置为该干线轨道1左汇入序位9，为干线左侧的其他干线的客运车厢7转到该干线时留给客运车厢7临时占用的序位，客运车厢7丙在轨道上所处的位置为该干线轨道1右汇入序位10，为干线右侧的其他干线的客运车厢7转到该干线时留给客运车厢7临时占用的序位。汇入序位是***为来自干线轨道1外的其他轨道的车厢不需停车等待，且不会与干线上正常运行的客运车厢7相碰撞，并能够安全迅速汇入干线轨道1而设置的。干线的汇入入口可以都设置在干线的同一侧(轨道双向并列布局时)。主序位8和汇入序位统称轨道序位。整条轨道都被运动且按主序位8、左汇入序位9、右汇入序位10顺序循环排列的3个轨道序位以及它们之间的序位间距所覆盖。运行中的车厢处于汇入序位上的时间很短暂，汇入干线轨道1后即迅速调整入主序位8，以确保客运车厢7在运行到下一个车厢汇入口之前全部处于主序位8，为从下一个车厢汇入口汇入的车厢空出汇入序位。在控制调度中心将某干线上的前后连贯的主序位8、左汇入序位9、右汇入序位3个序位以及3个序位间距作为该轨道节律的一个单元，叫做1节，1节在轨道上所占有的长度是1个节长。干线轨道1上，每相隔n节距离都有相同序位。控制调度中心可以通过调整节长来调节序位运行速度，由于客运车厢7长度不变，调整节长其实就是调整序位间距。所述轨道节律是控制调度中心的控制***为***中各条轨道序位运行设定的一种周期变化的规律。在同一时刻，不同的轨道可以设定不同的轨道节律，同一条干线轨道在不同的路段也可以设定不同的轨道节律。轨道节律由“节周期”和“节长”两个可调整的量来确定。具体在某一干线轨道1实施轨道节律时，控制***还应确定该干线轨道1主序位8始发的干线轨道1原点和始发时间。对于轨道上任意固定位置来说，轨道序位不仅按控制调度中心设定的速度通过该固定位置，而且主序位8和左汇入序位9、右汇入序位10(干线轨道1)依次通过该固定位置的时间都由控制调度中心设定。我们将某干线轨道1上一个主序位8以控制调度中心设定的速度运行1节路程所需的时间作为该干线轨道1控制***一个“节周期”，控制调度中心可以通过调整节周期(节角速度)来调整序位运行速度。在某条干线上，主序位8匀速运行时间t后所走过的路程可用公式S＝ωt/2π·J来表示，其中S表示主序位8在该干线轨道1所走过的路程，单位是米，ω为控制调度中心为该干线轨道节律设置的节角速度，单位是弧度/秒，t是运行时间，单位是秒，J为节长，单位是米。速度v＝ω·J/2π。某干线轨道1上的一个主序位8按照控制调度中心设定的轨道节律，自时刻t₁从该干线原点出发，运行至t₂时刻到达位置A，则A离原点的路程S＝ω(t₂-t₁)/2π·J，到达位置A时，该干线轨道1节律的运转弧度是ω(t₂-t₁)，将该弧度减去2π整数倍的值α作为客运车厢7到达位置A的主序位8节周期角度，节周期角度值以＜2π的弧度表示。时刻t₂也就是位置A处主序位8到达该位置的标准时刻之一。t₁、t₂可以是控制***启动后每间隔2π/ω的所有时刻。

例如：1.在某一干线轨道1，有一序位正时时钟5安装在距离该干线原点3456米处，某一主序位8自干线原点在6月6日9时0分0秒出发，轨道节律的节角速度为5.85rad/s，节长为15m，那么根据公式S＝ω(t₂-t₁)/2π·J，则客运车厢7运行到该序位正时时钟5安装位置时控制***的运转弧度ω(t₂-t₁)＝S/J×2π＝3456÷15×2π＝230.4×2π，节周期角度α取运转弧度小于2π的值，α＝0.4×2π＝0.8π，也就是说，在轨道节律的节周期角度为0.8π时，该序位正时时钟5为0时刻，序位运行的速度也可以用公式v＝ω·J/2π算出，v＝5.85×15÷2π≈13.97m/s(时速为50.3公里/小时)；该主序位8到达该序位正时时钟5安装位置所用时间t＝S/J×2π/ω≈247.0312s＝4分零7.0312秒，到达该序位正时时钟5安装位置的时间是6月6日9时4分7秒3.12毫秒，这个时间也是该序位正时时钟5的0时刻，并每间隔周期2π/ω＝2π/5.85≈1.074s该序位正时时钟5都显示0时刻(这周期确实有点快，可见对正时设备的灵敏度要求很高，允许误差应是毫秒级)。

2.在上述序位正时时钟5安装位置，当轨道节律的节角速度提升为6.5rad/s时，该主序位运行到该序位正时时钟5安装位置的轨道节律的运转弧度ω(t₂-t₁)＝S/J×2π＝3456÷15×2π＝230.4×2π，节周期角度α还是0.8π，序位运行的速度v＝ω·J/2π＝6.5×15÷2π≈15.52m/s(时速为55.9公里/小时)，可见在不改变轨道节律的节长的情况下，提升节角速度可以提高客运车厢7的运行速度，而且轨道上所有序位正时时钟0时刻的节周期角度不变。

3.在上述序位正时时钟5安装位置，当节长调整为18m，轨道节律的节角速度还是5.85rad/s，那么根据公式S＝ω(t₂-t₁)/2π·J，则该主序位运行到该序位正时时钟5安装位置的轨道节律的运转弧度ω(t₂-t₁)＝S/J×2π＝3456÷18×2π＝192×2π，节周期角度α取运转弧度小于2π的值，α＝0，也就是说，该位置在轨道节律的节周期角度为0时，该位置的序位正时时钟5为0时刻，序位运行的速度也可以用公式v＝ω·J/2π算出，v＝5.85×18÷2π≈16.76m/s(时速为60.3公里/小时)。可见在不改变轨道节律的节角速度的情况下，加大节长可以提高客运车厢7的运行速度，但轨道上所有序位正时时钟0时刻的节周期角度发生了变化。加大节长在客运车厢7长度一定的情况下只能通过加大序位间距实现。

通过引入上述概念和理论，本发明所述的无人驾驶型高速轨道客运交通***调度方法包括以下几个方面：

1.运行路线的设定：***中每个客运车厢7运行路线的设置和调整都由控制调度中心决定。乘客在始发站上车时在安装于车厢的车载智能终端上输入终点站名称，车载智能终端会与控制调度中心信息交换，控制调度中心根据***轨道网的实时和预测状况(在轨运行的所有客运车厢在预设线路上的任意时间点的在轨车厢密度预测、峰谷时段各轨道客运车厢7密度预测、实时故障线路的绕行等等)设定最佳运行路线，包括在轨道网哪个节点切换轨道，在哪个节点脱离干线轨道1进入下线进站轨道到达终点站。乘客如在乘车中途需变更目的地，可以在车载智能终端上进行变更操作，输入新的终点站名称，车载智能终端会与控制调度中心信息交换并作出相应的变更。

2.轨道切换：在***的轨道网内，乘客从始发站到终点可能要经过不同的几条干线轨道1才能到达，因此客运车厢7运行途中切换轨道是经常的事。本***客运车厢7切换轨道采用干线轨道1和换线序位调整轨道2(含起步上线轨道3和下线进站轨道4)双轨制，不需像铁路那样扳道变轨，客运车厢7在干线运行中的轨道切换经过为：(1)干线轨道1与换线序位调整轨道2的客运车厢7交接；(2)客运车厢7在换线序位调整轨道2上运行并迅速将序位调整为即将汇入的干线轨道1的汇入序位；(3)调整过渡轨道与另一干线轨道1的客运车厢7交接完成。轨道的切换都在主轨道右边脱离或接入(双向轨道并列架设时的交通右行规则)。换线序位调整轨道2首尾两端(下线进站轨道4和起步上线轨道3只有首端或尾端存在交接)的过渡交接段与交接的干线轨道1在垂直方向平行重叠，但不在同一水平平面上，不存在水平的交叉点，换线序位调整轨道2交接段处于干线轨道1的垂直下方，它们之间的垂直距离约为一个客运车厢7的高度(因下车轮在干线轨道运行时可收起)。

在轨道沿线，凡变轨路段的适当位置都会安装有节点信号装置。在***中，每一个节点信号装置都有其唯一的信号特征，表明其在***中唯一的地址，以向途经的客运车厢发送地址节点信息，节点信号装置可安装在相应地点作为线路上的变轨地标信号。

当需要变轨时，通常通过以下三个步骤实现：

S1：当客运车厢7运行至预设线路中相应的变轨节点信号装置安装位置，客运车厢7也到达换线序位调整轨道2首端，客运车厢7上的节点信号读取装置在读取到轨道上该节点信号后将信息传给车载智能终端，客运车厢7的车载智能终端就会对客运车厢7上的轨道切换机构发出轨道切换指令，轨道切换机构放下客运车厢7下车轮，使下车轮在换线序位调整轨道2上承载整个车厢的重量，并抬升客运车厢7，使客运车厢7主车轮抬升并移出干线轨道1，客运车厢7进入换线序位调整轨道2运行，如图7所示；

S2：换线序位调整轨道2的主序位8为客运车厢7即将切换进入的干线轨道1的汇入序位(左汇入序位9或右汇入序位10)，客运车厢7在换线序位调整轨道2的短暂运行中，通过车载序位正时时钟对时及调速装置6和密集安装在轨道上的序位正时时钟5对时调速(换线序位调整轨道2的主序位8就是即将汇入干线的汇入序位)，迅速将客运车厢7调整至即将汇入干线的汇入序位；

S3：当客运车厢7进入换线序位调整轨道2尾段时，换线序位调整轨道2尾段上一机械结构触发客运车厢7上的轨道切换机构，下车轮收起，客运车厢7主车轮进入另一干线轨道1运行，此时，客运车厢7进入另一干线的汇入序位。刚汇入干线轨道1的客运车厢7的调速装置都采用略减速，直至车厢由汇入序位转入主序位8。

3.轨道上车厢密度的调节：由于汇入干线的客运车厢7须通过减速从汇入序位调整为主序位8，此时，有可能紧跟在其后面连续的多个主序位8都已被客运车厢7占用，这些客运车厢7将因新汇入干线的客运车厢7减速调整序位被迫连贯向后调整序位，而调整序位需一定时间和空置的主序位8，多辆客运车厢7连贯的调整序位，所需的时间和空置主序位8也会更多，由此可能导致在客运车厢7运行到下一个汇入口时，还有客运车厢7的序位调整还未完成到位，那将给客运车厢7的运行带来危险，所以***控制调度中心在对各客运车厢7运行线路的设定或变更时，会通过计算预测各干线上各路段运行的客运车厢7在任意时段都不超过***设定的车厢在轨安全密度。

4.故障客运车厢的处理：客运车厢在运行中如偶发故障而不能按主序位8运行时，客运车厢上的车载智能终端将及时向控制调度中心上报故障情况，客运车厢上的定位装置也能上报发生故障时的客运车厢所在的准确位置，***控制调度中心将根据上报的情况对客运车厢发出故障在线处置的指令，故障车厢动力***和调速装置正常时，发出指令到故障车厢，依靠客运车厢自身动力使故障客运车厢运行至就近站点退出干线轨道运行；故障车厢动力***或调速装置异常的，由后方客运车厢推送故障客运车厢运行至就近站点退出运行(后方客运车厢视情况由***控制调度中心决定是否需适度减速，避免碰撞)，后方客运车厢推送故障客运车厢时，后方客运车厢处于主序位8，由于客运车厢发生故障后会减速退至右汇入序位10(取附图1的序位排列顺序)被后方客运车厢推送前进，所以时间不定地占用了从故障客运车厢的主序位到后方负责推送客运车厢的主序位间的所有序位，因此在故障客运车厢退出主干线前这个时间段，***中其他计划使用这些序位的客运车厢若与故障客运车厢在占用这些序位的时间上有重叠的冲突，则由***控制调度中心发给指令调整运行路线。如遇轨道故障、检修，控制调度中心也会对所有计划经过轨道故障段的客运车厢发出绕行指令。

Claims (10)

1.一种无人驾驶型高速轨道客运交通***，其特征在于，包括轨道交通***控制调度中心、干线轨道、换线序位调整轨道、起步上线轨道和下线进站轨道、序位正时时钟、车载序位正时时钟对时及调速装置、节点信号装置、节点信号读取装置、客运车厢、客运站台和链式车厢挂架，其中：

所述轨道交通***控制调度中心包含3个模块：为***中各轨道一一设定轨道节律的模块，用于根据实际情况实时设定和调整轨道节律，并通过各个序位正时时钟向途经的客运车厢发送轨道节律信号，约束运行中的客运车厢按轨道节律运行；与***中各客运车厢车载终端、各信号设备保持通信联络的模块，用于实时监控***中各轨道、各客运车厢、各电力、通信线路设备的运行状况，并能根据各条轨道线路的实时状况确定和实时调整各运行客运车厢的运行路线，对发生的异常状况作出应急处理，确保***的安全运行；对***中分散在各站点的客运车厢进行调度的模块；

所述干线轨道用于导向客车车厢，是***中车厢运行的主干道，车厢悬挂于干线轨道下方运行，控制***在干线轨道设有主序位、左汇入序位、右汇入序位这三个序位；

所述换线序位调整轨道为两根平行的轨道，用于将车厢从一条干线轨道转入另一干线轨道；

所述起步上线轨道和下线进站轨道均为两平行的轨道，起步上线轨道用于将客运车厢从客运站台起步导入干线轨道汇入序位，下线进站轨道用于将客运车厢从干线轨道导向客运站台下客；

所述序位正时时钟安装在轨道沿线的固定位置，与控制调度中心始终保持通信连接，是控制调度中心在轨道沿线的轨道节律信号显示装置，能显示轨道序位到达该位置的***标准时间；

所述车载序位正时时钟对时及调速装置安装在客运车厢上，用于客运车厢运行时快速读取所述序位正时时钟的时钟值，并将读取到的时钟值与标准时刻0时刻值比对，车载智能终端再将两者之间的差值转化为对调速装置的调速指令，使客运车厢与轨道主序位对正入位；

所述节点信号装置安装在轨道沿线的节点位置，用于向途经的客运车厢发送地址信号；

所述节点信号读取装置安装在客运车厢上，用于读取轨道上节点信号装置的节点信号，并将读取到的信息传给车载智能终端，车载智能终端在接收到预设运行线路中须变换轨道的节点信号后，对客运车厢上轨道切换机构发出轨道切换指令；

所述客运车厢安装有两组车轮，其中一组是主车轮，位于客运车厢上方，主车轮包括前后两个车轮，前后两个车轮都采用车轮和驱动电机一体设计，用于在干线轨道上运行；另一组车轮是安装在客运车厢下方的下车轮，下车轮包括前后两对车轮，其中一对车轮采用车轮和驱动电机一体设计，主车轮在干线轨道运行，下车轮在换线序位调整轨道、起步上线轨道或下线进站轨道上运行；客运车厢上配有车载智能终端，车载智能终端能和控制调度中心实时交换信息，执行控制调度中心的指令，实时上报客运车厢的运行状况，能够接收车载序位正时时钟对时及调速装置、节点信号读取装置的信号，并控制客运车厢按轨道主序位运行或在预设节点换线运行，乘客能够在车载智能终端上设置或中途修改目的地；客运车厢上配有受电装置，用以从轨道沿线架设的配电线路上接受电能；客运车厢上还配有控制主车轮和下车轮的轨道切换机构；客运车厢上配有车载序位正时时钟对时及调速装置，通过对客运车厢运行速度的调整，使客运车厢严格按主序位运行，客运车厢上安装有定位装置，使主站能实时监控运行位置；

所述客运站台用于乘客上车、下车、发车和备用车厢置放；

所述链式车厢挂架由L形架构、一对套筒滚子链、链轮、电机以及固定在套筒滚子链上的挂杆、可开合挂环组成，套筒滚子链在L形架构上形成闭环，用于拉动所述挂杆、挂环和挂环上悬挂的客运车厢，所述挂杆有若干条，相互平行地固定在套筒滚子链上，用于承担客运车厢的重量，挂杆之间的距离大于一个客运车厢的高度，可开合挂环固定连接在挂杆中部位置，并通过开合挂环套住客运车厢上的挂钩并提升，开合的挂环同样也能够将挂架上的车厢放入轨道，轨道从架构中穿过，便于车厢从轨道上脱出或者放入轨道。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***，其特征在于，还包含车厢跨线调度轨道，用于在同一地点的双向线路两边的站台相互调度备用客运车厢。

3.根据权利要求1或2所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***，其特征在于，所述起步上线轨道和下线进站轨道上只设置主序位一个序位。

4.根据权利要求1或2所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***，其特征在于，所述换线序位调整轨道上只设置主序位一个序位，车厢能够改变速度，在换线序位调整轨道主序位上运行。

5.根据权利要求1或2所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***，其特征在于，所述序位正时时钟在换线序位调整轨道及轨道的上下坡路段密集设置。

6.根据权利要求1或2所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***，其特征在于，客运车厢采用小型化轻型设计，只供2-3人乘坐，在同一个***中，客运车厢统一外形尺寸标准。

7.根据权利要求1-6任一项所述无人驾驶型高速轨道客运交通***的调度方法，其特征在于，包括客运车厢在干线轨道上的运行方法、运行速度的设定、控制和调节方法、运行路线的设定方法、变轨方法、轨道上车厢密度的控制方法和故障客运车厢的处理方法，其中：

1)客运车厢在干线轨道上的运行方法：轨道交通***控制调度中心在干线轨道设有主序位、左汇入序位、右汇入序位三个序位，左汇入序位为干线左侧的其他干线的客运车厢转到该干线时留给客运车厢临时占用的序位，右汇入序位为干线右侧的其他干线的客运车厢转到该干线时留给客运车厢临时占用的序位，整条轨道被运动着且按主序位、左汇入序位、右汇入序位顺序循环排列的3个轨道序位以及它们之间的序位间距所覆盖，干线轨道上运行的车厢都被要求在该干线轨道的主序位上匀速运行，当客运车厢未严格对正主序位运行时，按下列步骤调整：

S1：客运车厢运行时，车载序位正时时钟对时及调速装置快速读取途经的固定安装于轨道沿线上的序位正时时钟的时钟值，并将读取到的时钟值与标准时刻0时刻值比对；

S2：将读取到的时钟值与0时刻值两者之间的差值传给车载智能终端，由车载智能终端转化为速度调整指令，车载序位正时时钟对时及调速装置读取到的序位正时时钟应为0时刻，若略大于0时刻则客运车厢调速装置将略加速，若略小于12时刻则客运车厢调速装置将略减速，对于刚汇入干线轨道的处于汇入序的客运车厢，调速装置都采用略减速，直至车载序位正时时钟对时及调速装置读取到的序位正时时钟由4或8时刻转为0时刻，车厢所处的序位由汇入序位改为主序位；

2)运行速度的设定、控制和调节方法：客运车厢在干线轨道运行的速度由控制调度中心设定的干线节律决定，节律可用v＝ω·J/2π表示，v是车厢运行速度，ω为控制调度中心为该干线轨道节律设置的节角速度，单位是弧度/秒，J为节长，单位是米，改变轨道节律的节长或节角速度都可以改变客运车厢在轨道的运行速度；

3)运行路线的设定方法，***中每个客运车厢运行路线的设置和调整都由控制调度中心决定，其步骤为：

S1：乘客在始发站上车时在安装于车厢的车载智能终端上输入终点站名称；

S2：车载智能终端与控制调度中心信息交换，控制调度中心根据***轨道网的实时和预测状况设定最佳运行路线；

S3：路线设定后，乘客如在乘车中途需变更目的地，在车载智能终端上进行变更操作，输入新的终点站名称，车载智能终端与控制调度中心信息交换并作出相应的变更；

4)变轨方法，当需要变轨时，通过以下三个步骤实现：

S1：客运车厢在轨道干线上运行至预设线路中应变轨的节点信号装置安装位置时，客运车厢也到达换线序位调整轨道首端，客运车厢上的节点信号读取装置在读取到轨道上该节点信号后将信号传给车载智能终端，客运车厢的车载智能终端对客运车厢上的轨道切换机构发出轨道切换指令，轨道切换机构放下客运车厢下车轮，使下车轮在换线序位调整轨道上承载整个车厢的重量，并抬升客运车厢，使客运车厢主车轮抬升并移出干线轨道，客运车厢进入换线序位调整轨道；

S2：客运车厢在换线序位调整轨道的短暂运行中，通过车载序位正时时钟对时及调速装置和密集安装在轨道上的序位正时时钟对时调速，迅速将客运车厢调整至即将汇入干线的汇入序位；

S3：当客运车厢进入换线序位调整轨道尾段时，换线序位调整轨道尾段上安装的机械结构触发客运车厢上的轨道切换机构，下车轮收起，客运车厢主车轮进入另一干线轨道汇入序位运行，刚汇入干线轨道的客运车厢，客运车厢调速装置都采用略减速，直至车厢由汇入序位转入主序位；

5)轨道上车厢密度的控制方法：***控制调度中心在对各客运车厢运行线路的设定或变更时，会通过计算预测各干线上各路段运行的客运车厢在任意时段都不超过***设定的车厢在轨安全密度；

6)故障客运车厢的处理方法，当客运车厢在运行中偶发故障，致使不能按主序位运行时，按照如下步骤进行处理：

S1：客运车厢上的车载智能终端及时向控制调度中心上报故障情况，客运车厢上的定位装置上报发生故障的客运车厢所在的准确位置；

S2：***控制调度中心根据上报的情况对故障客运车厢发出在线处置的指令，故障车厢动力***或调速装置异常的，由后方客运车厢推送故障客运车厢运行至就近站点退出干线轨道，故障车厢动力***和调速装置正常时，发出指令到故障车厢，依靠客运车厢自身动力使故障客运车厢运行至就近站点退出干线轨道；

S3：后方客运车厢推送故障客运车厢时，后方客运车厢处于主序位，由于客运车厢发生故障后会减速直至在右汇入序位被后方客运车厢推送前进，所以时间不定地占用了从故障主序位到后方负责推送客运车厢的主序位间的所有序位，因此在故障客运车厢退出主干线前这个时间段，***中其他计划使用这些序位的客运车厢若与故障客运车厢在占用这些序位的时间上有重叠的冲突，则由***控制调度中心发给指令调整运行路线；

S4：如故障车厢不能行走或轨道不能正常运行，控制调度中心会对所有计划经过轨道故障段的客运车厢发出绕行指令。

8.根据权利要求7所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***的调度方法，其特征在于，在所述客运车厢在干线轨道上的运行方法中，干线轨道在上下坡路段适度多安装序位正时时钟，以使客运车厢根据路段及时调整驱动电机功率输出，以保持在主序位运行。

9.根据权利要求7所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***的调度方法，其特征在于，在所述客运车厢在干线轨道上的运行方法中，在起步上线阶段、变换轨道阶段、下线进站阶段的轨道只有主序位。

10.根据权利要求7-9任一项所述的一种无人驾驶型高速轨道客运交通***的调度方法，其特征在于，在运行速度的设定、控制和调节方法中，对正时设备的灵敏度允许误差为毫秒级。