CN110171443A - 一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通控制领域，提出一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***和方法，制定出车辆继续行驶所需的速度调整策略；根据所述速度调整策略制定出第一发光器的发光策略；站台控制***控制与其有线连接的第一发光器执行所述发光策略。本发明中车辆与站台控制***无直接连接，避免了通过无线电波传输信号控制轨道车辆无人驾驶调速时产生的干扰，在保证通信效率的同时，也提高了轨道车辆无人驾驶的行驶安全。

Description

一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***和方法

技术领域

本发明涉及轨道车辆控制技术领域，特别涉及一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***和方法。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，大量的电子控制器在汽车中的广泛使用，使得车辆的精确控制和无人驾驶开发成为可能。轨道无人汽车驾驶在开发过程中，需要采集各种信息用于处理和实施控制，各个环节的严密设计才能保证***的安全可靠，同时如何控制车辆的行驶速度，避免轨道上无人驾驶车辆出现相撞的情况，以及车辆如何停靠，是无人驾驶车辆运行的重点设计。

一般轨道交通的车辆通过远程人员调度防止碰撞，然后采用无线电波通知驾驶员的方式。同样无人驾驶也采用无线电波的方式获取其他车辆信息，然后车辆做出提前判断，但是由于无线电波的抗干扰能力很差，在安全性要求很高的场合会带来很大的风险。比如车辆并轨时，稍有不慎就容易造成车辆的碰撞事故。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的的不足，提供一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***和方法，解决轨道车辆采用无线电波控制的抗干扰性能差的问题。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***，包括第一组光电传感器，所述第一组光电传感器包括第一发光器和第一受光器，所述第一发光器设置于轨道或轨道上方，并与站台控制***有线连接；所述第一受光器设置于车辆，并与车载控制***有线连接，第一受光器用于接收第一发光器所发射的光信号。

进一步地，为了更好的实现本发明，还包括第二组光电传感器，所述第二组光电传感器包括第二发光器和第二受光器，所述第二发光器和第二受光器分别置于轨道的两侧，且第二受光器与站台控制***有线连接，第二受光器用于接收第二发光器所发射的光信号。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述轨道包括主轨和辅轨，主轨和辅轨均设置有所述第二组光电传感器。

一种实现轨道车辆无人驾驶的调速方法，包括以下步骤：

制定出车辆继续行驶所需的速度调整策略；

根据所述速度调整策略制定出第一发光器的发光策略；

站台控制***控制与其有线连接的第一发光器执行所述发光策略。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述发光策略包括发射光信号的状态和/或频率。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述发光策略包括发射光信号的状态，所述发射光信号的状态包括发射光信号和不发射光信号两种状态；所述速度调整策略包括按照当前速度行驶，以及减速行驶、按照设定加速度减速行驶、加速行驶、按照设定加速度加速行驶中的任一种；所述根据所述速度调整策略制定出第一发光器的发光策略的步骤，包括：

若是按照当前速度行驶，则制定发射光信号的状态为不发射光信号；若为减速行驶、按照设定加速度减速行驶、加速行驶、按照设定加速度加速行驶中的任一种，则制定发射光信号的状态为发射光信号；

或者，若是按照当前速度行驶，则制定发射光信号的状态为发射光信号；若为减速行驶、按照设定加速度减速行驶、加速行驶、按照设定加速度加速行驶中的任一种，则制定发射光信号的状态为不发射光信号。

作为另一种可实施方式，所述发光策略包括发射光信号的频率；所述速度调整策略包括按照当前速度行驶，以及按照设定的加速减速行驶或按照设定的加速度加速行驶；所述根据所述速度调整策略制定出第一发光器的发光策略的步骤，包括：

若是按照当前速度行驶，则制定发射光信号的频率为f1,；若为按照加速度a2～an减速行驶或按照加速度a2～an加速行驶，则制定发射光信号的频率为f2～fn，一个加速度对应一个频率，n为大于2的整数。

进一步地，为了更好的实现本发明，还包括步骤：第一受光器接收第一发光器所发射的光信号，并根据接收的光信号的状态和/或频率输出对应的电信号给车载控制***，车载控制***根据第一受光器输出的电信号调整车辆速度。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述制定出车辆继续行驶所需的速度调整策略的步骤，包括：

站台控制***根据与其有线连接的第二受光器未接收到第二发光器所发射的光信号的时间和车辆长度，计算出车辆当前速度，根据第二受光器的位置及所述当前速度制定车辆继续行驶所需的速度调整策略。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中站台控制***与第一发光器、第二组光电传感器有线连接，直接接收第二组光电传感器的电信号以及控制第一发光器发射光信号的状态和/或频率；另外车载控制***与第一受光器有线连接，根据第一受光器接收第一发光器发射光信号的状态和/或频率，调整车辆的行驶速度。车辆与站台控制***无直接连接，避免了通过无线电波传输信号控制轨道车辆无人驾驶调速时所存在的干扰，在保证通信效率的同时，也提高了轨道车辆无人驾驶的行驶安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中第一组光电传感器设置在轨道上方的示意图；

图2为本发明实施例中第二组光电传感器设置在轨道旁的示意图；

图3为本发明实施例中实现轨道车辆无人驾驶的调速方法的流程图；

图4为本发明实施例中车辆在并轨时的示意图。

图中标记

1-轨道；2-车辆；3-第一受光器；4-第一发光器；5-第二受光器；6-第二发光器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

实施例1：

如图1所示，图中箭头表示行驶方向。本实施例中示意性地提供了一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***，包括第一组光电传感器，所述第一组光电传感器包括第一发光器和第一受光器，所述第一发光器设置于轨道或轨道上方，并与站台控制***有线连接；所述第一受光器设置于车辆，并与车载控制***有线连接，第一受光器用于接收第一发光器所发射的光信号。作为一种优选的实现方式，第一发光器设置于轨道上方，且位于车辆正前方45°，可以使得车辆在几米范围内都可以收到信号，保障车辆接收信号的有效性与及时性。

本实施例中，轨道被划分为多个区段，例如直行区、转弯区、并轨区、停靠区等，每一个区段的初始位置设置一组所述第一组光电传感器，实现速度控制信号的输出。

本方案中，站台控制***与第一发光器是有线连接，速度控制信号以光信号的方式输出，车载控制***接收速度控制信号是以与第一受光器有线连接的方式而获得，即，速度控制信号的输出与接收都不是以无线传输的方式实现，因而可以避免无线传输所存在的干扰问题，且光信号传输速度快，即本***可以有效保障车辆的安全运行。

如图2所示，上述调速***中还包括第二组光电传感器，所述第二组光电传感器包括第二发光器和第二受光器，所述第二发光器和第二受光器分别置于轨道的两侧，且第二受光器与站台控制***有线连接，第二受光器用于接收第二发光器所发射的光信号。所述轨道包括主轨和辅轨，主轨和辅轨均设置有所述第二组光电传感器。

本方案中，布置第二组光电传感器的目的是采集轨道车辆在进入下一个区段前的行驶速度，因此，在具体实现时，轨道上可以布置一组或多组所述第二组光电传感器，且以在进入每一个区段的初始位置之前的一定位置(例如距离初始位置几米或几十米)布置一组第二组光电传感器为宜，不仅可以实现车辆速度的采集，而且还有利于站台控制***及时输出控制信号以控制第一发光器发出光信号，即保障在车辆进入该区段之前就已经接收到速度控制信号，并及时调整车辆速度，保障车辆安全行驶。

本方案中，车辆速度的采集也是通过光信号及有线传输的方式实现，不仅效率高，而且完全避免了无线电磁波传输方式所存在的干扰问题，进一步可靠保障车辆安全运行。

需要说明的是，所述第一组光电传感器、第二组光电传感器均为对射式光电传感器，且两组光电传感器为同种结构，具有相同的工作原理，受光器以接收到发光器发射的光信号或未接收到光信号为感应依据。

综上所述，本发明中站台控制***与第一发光器、第二组光电传感器有线连接，直接接收第二组光电传感器的电信号以及控制第一发光器发射光信号的状态和/或频率；另外车载控制***与第一受光器有线连接，根据第一受光器接收第一发光器发射光信号的状态和/或频率，调整车辆的行驶速度。车辆与站台控制***无直接连接，避免了通过无线电波传输信号控制轨道车辆无人驾驶调速时所存在的干扰，在保证通信效率的同时，也提高了轨道车辆无人驾驶的行驶安全。

基于上述调速***，本实施例中还提出一种实现轨道车辆无人驾驶的调速方法。如图3所示，该方法包括以下步骤：

S101，站台控制***制定出车辆继续行驶所需的速度调整策略。

本步骤中，基于图2所示调速***，作为一种可实施方式的举例，站台控制***根据与其有线连接的第二受光器未接收到第二发光器所发射的光信号的时间和车辆长度，计算出车辆当前速度，根据第二受光器的位置及所述当前速度制定出车辆继续行驶所需的速度调整策略。

速度调整策略可以包括按照当前速度行驶以及变速行驶，其中变速行驶包括减速行驶、按照设定加速度减速行驶、加速行驶、按照设定加速度加速行驶中的任一种。此处的减速行驶或加速行驶是指不是按照固定的加速度减速行驶或加速行驶，而是随意的减速或加速行驶，一般地，针对于轨道车辆，还是以按照固定的加速度减速行驶或加速行驶为宜。

S102，站台控制***根据所述速度调整策略制定出第一发光器的发光策略。

基于光电传感器的实现方式，发光策略包括第一发光器发射光信号的状态和/或频率，其中第一发光器发射光信号的状态包括发射光信号和不发射光信号这两种状态。第一发光器发射光信号的频率是指按照不同的频率发射光信号。

针对于发光策略为第一发光器发射光信号的状态的实现方式，作为举例，发光策略可以如下：

若速度调整策略为车辆按照当前速度继续行驶，则站台控制***制定第一发光器发射光信号的状态为不发射光信号；若为减速行驶、按照设定的加速度减速行驶、加速行驶、按照设定的加速度加速行驶中的任一种，则站台控制***制定第一发光器发射光信号的状态为发射光信号。

或者，若速度调整策略为车辆按照当前速度继续行驶，则站台控制***制定第一发光器发射光信号的状态为发射光信号；若为减速行驶、按照设定的加速度减速度行驶、加速行驶、按照设定的加速度加速行驶中的任一种，则站台控制***制定第一发光器发射光信号的状态为不发射光信号。

针对于发光策略为第一发光器发射光信号的频率的实现方式，作为举例，发光策略可以如下：

若速度调整策略为车辆按照当前速度行驶，则站台控制***制定第一发光器发射光信号的频率为f1；若为按照加速度a2～an减速行驶或按照加速度a2～an加速行驶，则制定第一发光器发射光信号的频率为f2～fn，即按照f2～fn的频率发射光信号，一种频率对应一种加速度，其中n为大于2的整数。

针对于发光策略同时包括第一发光器发射光信号的状态和频率的实现方式，作为举例，发光策略可以如下：

若速度调整策略为车辆按照当前速度继续行驶，则站台控制***制定第一发光器发射光信号的状态为不发射光信号；若为按照加速度a2～an减速行驶或按照加速度a2～an加速行驶，则制定第一发光器发射光信号的频率为f2～fn，即按照f2～fn的频率发射光信号，一种频率对应一种加速度，其中n为大于2的整数。

一般地，为了保障安全行驶，在例如转弯区、挺靠区等，通常是控制减速行驶，在直行区一般是按照原速(即当前速度)行驶。针对于特殊情况，例如为避免拥堵，可能会涉及控制车辆加速通过的情况。因此，为了便于区分，在更细化的方案中，当速度调整策略为按照加速度a2～an减速行驶时，制定第一发光器发射光信号的频率为f2～fn；若是按照加速度a2～an加速行驶，则制定第一发光器发射光信号的频率为F2～Fn，fn与Fn分别表示不同的频率。当然地，加速行驶和减速行驶所采用的加速度步进也可以不一致。

容易理解的，本实施例中仅是对速度调整策略进行举例说明，并不具体限定速度调整策略的内容，可以针对不同需求有不同的设计。同样的，对于发光策略，本实施例中也仅是作为举例进行了说明，可以针对不同需求有不同的设计，本实施例对其并不具体限定。

S103，站台控制***控制与其有线连接的第一发光器执行所述发光策略。

进而，第一受光器接收第一发光器所发射的光信号，并根据接收的光信号的状态和/或频率输出对应的电信号给车载控制***，车载控制***根据第一受光器输出的电信号调整车辆速度。

应用举例

如图4所示，图4中直线表示主轨，曲线表示辅轨。在并轨区前的主轨上方设置第一发光器，主轨车辆(即在主轨上行驶的车辆)上设置第一受光器，主轨两侧分别设置第二发光器和第二受光器，辅轨上方设置第三发光器，辅轨车辆(即在辅轨上行驶的车辆)上设置第三受光器，辅轨两侧分别设置第四发光器和第四受光器。

站台控制***根据与其有线连接的第二受光器、第四受光器未接收到第二发光器、第四发光器所发射的光信号的时间和车辆长度，分别计算出主轨车辆和辅轨车辆的当前速度以及主轨车辆和辅轨车辆到达并轨区所需时长。

假设主轨车辆到达并轨区所需时长为T1，辅轨车辆到达并轨区所需时长为T2，计算时长T1与时长T2的差值绝对值△T，若该差值绝对值△T大于时间阈值△t，即在时间阈值△t内，无论主轨车辆先到达并轨区还是辅轨车辆先到达并轨区，在并轨时均不会发生碰撞，因此主轨和辅轨上方的第一发光器和第三发光器发射光信号的频率均为f1，使得主轨车辆和辅轨车辆均不改变速度继续向前行驶，保持匀速通过并轨区，完成并轨。若差值绝对值△T小于时间阈值△t，即主轨车辆和辅轨若始终按照当前速度行驶至并轨，则可能发生碰撞，因此举例以下三种方式调整车辆行驶速度：

第一种，站台控制***制定第一发光器发射光信号的频率为F1～Fn发射光信号，同时制定第三发光器发射光信号的频率为f2～fn发射光信号，使得主轨车辆按照当前速度继续向前行驶，或按照a2～an的加速度加速行驶，同时辅轨车辆按照a2～an的加速度减速行驶，此时主轨车辆比辅轨车辆先到达并轨区，达到在并轨时辅轨车辆避让主轨车辆的目的。

第二种，站台控制***制定第一发光器发射光信号的频率为f2～fn发射光信号，同时制定第三发光器发射光信号的频率为F1～Fn发射光信号，使得辅轨车辆按照当前速度继续向前行驶，或按照a2～an的加速度加速行驶，同时主轨车辆按照a2～an的加速度减速行驶，此时辅轨车辆比主轨车辆先到达并轨区，达到在并轨时主轨车辆避让辅轨车辆的目的。

第三种，计算时长T1与时长T2的大小，若T1大于T2，则说明按照当前行驶速度主轨车辆比辅轨车辆先到达并轨区，站台控制***第一发光器发射光信号的频率为F1～Fn发射光信号，同时制定第三发光器发射光信号的频率为f2～fn发射光信号，使得主轨车辆按照当前速度继续向前行驶，或按照a2～an的加速度加速行驶，同时辅轨车辆按照a2～an的加速度减速行驶，此时主轨车辆比辅轨车辆先到达并轨区；若T1小于T2，则说明按照当前行驶速度辅轨车辆比辅轨车辆先到达并轨区，站台控制***制定第一发光器发射光信号的频率为f2～fn发射光信号，同时制定第三发光器发射光信号的频率为F1～Fn发射光信号，使得辅轨车辆按照当前速度继续向前行驶，或按照a2～an的加速度加速行驶，同时主轨车辆按照a2～an的加速度减速行驶，此时辅轨车辆比主轨车辆先到达并轨区，达到后车避让前车的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***，其特征在于：包括第一组光电传感器，所述第一组光电传感器包括第一发光器和第一受光器，所述第一发光器设置于轨道或轨道上方，并与站台控制***有线连接；所述第一受光器设置于车辆，并与车载控制***有线连接，第一受光器用于接收第一发光器所发射的光信号。

2.根据权利要求1所述的实现轨道车辆无人驾驶的调速***，其特征在于：还包括第二组光电传感器，所述第二组光电传感器包括第二发光器和第二受光器，所述第二发光器和第二受光器分别置于轨道的两侧，且第二受光器与站台控制***有线连接，第二受光器用于接收第二发光器所发射的光信号。

3.根据权利要求2所述的实现轨道车辆无人驾驶的调速***，其特征在于：所述轨道包括主轨和辅轨，主轨和辅轨均设置有所述第二组光电传感器。

4.实现轨道车辆无人驾驶的调速方法，其特征在于：包括以下步骤：

制定出车辆继续行驶所需的速度调整策略；

根据所述速度调整策略制定出第一发光器的发光策略；

站台控制***控制与其有线连接的第一发光器执行所述发光策略。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述发光策略包括发射光信号的状态和/或频率。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述发光策略包括发射光信号的状态，所述发射光信号的状态包括发射光信号和不发射光信号两种状态；

所述速度调整策略包括按照当前速度行驶，以及减速行驶、按照设定加速度减速行驶、加速行驶、按照设定加速度加速行驶中的任一种；

所述根据所述速度调整策略制定出第一发光器的发光策略的步骤，包括：

若是按照当前速度行驶，则制定发射光信号的状态为不发射光信号；若为减速行驶、按照设定加速度减速行驶、加速行驶、按照设定加速度加速行驶中的任一种，则制定发射光信号的状态为发射光信号；

或者，若是按照当前速度行驶，则制定发射光信号的状态为发射光信号；若为减速行驶、按照设定加速度减速行驶、加速行驶、按照设定加速度加速行驶中的任一种，则制定发射光信号的状态为不发射光信号。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述发光策略包括发射光信号的频率；

所述速度调整策略包括按照当前速度行驶，以及按照设定的加速减速行驶或按照设定的加速度加速行驶；

所述根据所述速度调整策略制定出第一发光器的发光策略的步骤，包括：

若是按照当前速度行驶，则制定发射光信号的频率为f1,；若为按照加速度a2～an减速行驶或按照加速度a2～an加速行驶，则制定发射光信号的频率为f2～fn，一个加速度对应一个频率，n为大于2的整数。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：还包括步骤：第一受光器接收第一发光器所发射的光信号，并根据接收的光信号的状态和/或频率输出对应的电信号给车载控制***，车载控制***根据第一受光器输出的电信号调整车辆速度。

9.根据权利要求4-8任一项所述的方法，其特征在于：所述制定出车辆继续行驶所需的速度调整策略的步骤，包括：

站台控制***根据与其有线连接的第二受光器未接收到第二发光器所发射的光信号的时间和车辆长度，计算出车辆当前速度，根据第二受光器的位置及所述当前速度制定车辆继续行驶所需的速度调整策略。