CN112991795B - 一种适用于无人驾驶车辆的地下智慧公路***及调度方法 - Google Patents

一种适用于无人驾驶车辆的地下智慧公路***及调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于无人驾驶车辆的地下智慧公路***及调度方法，包括无人驾驶汽车、地下智慧公路、供电与定位***、监控与通讯***及控制中心，该***综合了无人驾驶、地下公路等多项智慧交通新技术，充分发挥无人驾驶和地下交通的优势，横向拓展新型公共交通的新思路，有效缓解城市交通中困扰人们已久的拥堵问题，使人们的出行更加高效、舒适、便捷、安全，有利于创造更大的社会价值和经济效益。

Description

一种适用于无人驾驶车辆的地下智慧公路***及调度方法
技术领域
本发明涉及交通公路领域，具体涉及一种适用于无人驾驶车辆的地下智慧公路***及调度方法。
背景技术
无人驾驶技术，也称为自动驾驶技术，是未来的智能交通发展的大趋势。目前谷歌、百度、沃尔沃、特斯拉等无人驾驶汽车公司和其他研究机构都争相加大无人驾驶汽车的研究力度和资金投入。无人驾驶汽车在安全性方面如果取得进一步突破，将极大促进客运、物流等方面的发展。
现有的研究主要面向无人驾驶车辆在地面道路行驶的专用车道建设和动力保障，而本发明充分结合目前技术发展成果，提出一种适用于无人驾驶车辆的地下智慧公路***。
发明内容
针对人们在复杂拥挤的交通状况下出行受到极大的限制及出行时间成本较高的问题，本发明提供一种适用于无人驾驶车辆的地下智慧公路***及调度方法，能减少人们出行的等待时长及缓解现有公共交通的压力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种适用于无人驾驶车辆的地下智慧公路***，包括，
无人驾驶汽车；
地下智慧公路，设有电磁感应线圈；
供电与定位***，包括供电单元与定位单元，当车辆行驶在地下智慧公路路面时，根据无人驾驶汽车的电量情况，控制电磁感应线圈实时进行充电；同时当无人驾驶汽车行驶在电磁感应线圈上，实时获取车辆的位置、速度及方向信息；
监控与通讯***，用于监控地下智慧公路的交通状况，并与控制中心及无人驾驶汽车相连接；
控制中心，采用车辆自动编组的控制策略，结合监控与通讯单元的交通状况信息，对无人驾驶汽车进行调度控制。
进一步，所述监控与通讯***包括可移动巡航摄像头、车路通讯单元及车车通讯单元。
进一步，所述地下智慧公路为封闭式。
进一步，所述采用车辆自动编组的控制策略，具体为：
对路网上各个路段进行编号，将进入某一路段的所有车辆到达时间进行两两间隔判定，若满足条件则通过车路通讯单元向路段的所有车辆发送编组指令，形成车辆组；
当车辆组中的车辆根据出发前的规划路线需要在某个路口驶入其它路段，则在该路口的前一个路段通过车路通讯单元向车辆组发送脱组指令，车辆组通过车车通讯单元脱离指定车辆组。
进一步，车辆组均由控制中心进行速度与车头间隔的控制。
进一步，所述对路网上各个路段进行编号，将进入某一路段的所有车辆到达时间进行两两间隔判定，若满足条件则通过车路通讯单元向路段的所有车辆发送编组指令，形成车辆组，具体为：
对路网中的第i辆车编号为Ci，第j条路段编号为Lj，假设两条订单行程已规划路线对应的车辆Ci1，Ci2存在一个重叠行驶路段Lj+1，通过计算车辆到达重复路段的时间差进行判定是否进行车辆编组，其计算公式如下：
Figure BDA0002933731250000021
其中，
Figure BDA0002933731250000022
为路段Lj1上的车辆组{(Lj1，C1)，...，(Lj1，Ci1)，...，(Lj1，Cn)}的尾车(Lj1，Cn)到达路段Lj+1的时间；
Figure BDA0002933731250000023
为路段Lj2上的车辆组{(Lj2，Cn+1)，...，(Lj2，Ci2)，...，(Lj2，C2n)}的首车(Lj2，Cn+1)到达路段Lj+1的时间；T0为可编组临界时间间隔。
若判定成功则智能调度***通过路段Lj1，Lj2的路侧单元向两个车辆组的首车(Lj1，C1)，(Lj2，Cn+1)发送编组指令，在路段Lj+1形成新车辆组{(Lj+1，C1)，...，(Lj+1，Ci1)，...，(Lj+1，Cn)，(Lj+1，Cn+1)，...，(Lj+1，Ci2)，...，(Lj+1，C2n)}。
进一步，所述当车辆组中的车辆根据出发前的规划路线需要在某个路口驶入其它路段，则在该路口的前一个路段通过车路通讯单元向车辆组发送脱组指令，车辆组通过车车通讯单元脱离指定车辆组，具体为：
假设车辆组{(Lj+1，Cn+1)，...，(Lj+1，Ci2)}根据订单行程已规划路线需要进入另一路段Lj3，智能调度***通过路段Lj+1的路侧单元向新车辆组的首车(Lj+1，C1)发送定向脱组指令，形成{(Lj+1，C1)，...，(Lj+1，Ci1)，...，(Lj+1，Cn)}、{(Lj+1，Cn+1)，...，(Lj+1，Ci2)}和{...，(Lj+1，C2n)}三个车辆组，车辆组{(Lj+1，Cn+1)，...，(Lj+1，Ci2)}驶入路段Lj3更新状态信息成为{(Lj3，Cn+1)，...，(Lj3，Ci2)}，车辆组{(Lj+1，C1)，...，(Lj+1，Ci1)，...，(Lj+1，Cn)}和{...，(Lj+1，C2n)}到达下一新路段前再次进行编组判定。
进一步，所述无人驾驶汽车还包括车辆检测器。
进一步，所述地下智慧公路还设有一体化停车库，该一体化停车库具有车辆自检功能。
一种地下智慧公路***的调度方法，用户通过终端生成网约专车订单，控制中心会根据订单始末站和地下智慧公路的交通流现状规划出最优路径，再根据订单出发站和***所有一体化停车库供应状态以最短距离为指标分配待命的无人驾驶车辆到达出发站进出通道，无人驾驶客运车辆在地下智慧公路行驶过程中会实时接收控制中心传输到路侧单元的指令与具有重复行驶路段的同类型车辆进行车队编组与分离。到达目的地完成支付后，控制中心根据剩余客运订单需求分布和***一体化停车库供缺状态发送调度指令，无人驾驶车辆接受指令驶回特定的一体化停车库待命或前往下一个订单的始发站。
本发明的有益效果：
(1)本发明作为一种新型城市客货运输***，城市居民在面临以往地铁拥堵、公交舒适性差和发车间隔长等现有城市公共交通的弊端带来的负面体验时多了一项兼具准时性和舒适性的高效率出行选择，增强了城市公共交通的灵活性和可达性；
(2)物流企业在物流链终端的运输工具选择上，利用依托于地下智慧公路***的无人驾驶货运车辆进行产品集散，是一种平衡成本与效率的优质选择。城市个体零散户与批发市场之间的商品运输和原料供应，借助无人驾驶的地下智慧公路***可以通过通行能力的提升有针对性降低前期固定成本；
(3)对比网约车和分时租赁两种共享汽车商业模式，论成本，分时租赁优于网约车；论便捷，网约车又优于分时租赁。本发明可以充分协调共享出行在成本和便捷的矛盾性，采取全新的业务模式来充分发挥分时租赁的较低成本和网约车便捷的优势；
(4)无人驾驶车辆采用电力能源实现绿色出行，对城市环境保护具有极大的友好性。采用地下公路建设模式，受外部因素影响大大减少，极大提高了道路通行能力和行车安全性。
附图说明
图1是本发明的地下交通平面示意图；
图2是本发明的地下交通剖面示意图；
图3是本发明的地下交通侧面示意图；
图4是本发明的自动驾驶车队控制策略示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种适用于无人驾驶车辆的地下智慧公路***，包括无人驾驶汽车，地下智慧公路、供电与定位***、监控与通讯***及智能调度***。
所述无人驾驶汽车，具体是共享电动无人驾驶汽车，采用分时租赁的营运方式，以电能作为动力，具有完备的自主行驶能力。共享式电动无人驾驶汽车采用共享的运营模式，方便统一的管理与调度，具有公共交通的性质；共享式电动无人驾驶汽车利用电力作为动力驱动，具有清洁环保的特性，并安装有无线感应充电设备，支持行驶途中实时能源补给；共享式电动无人驾驶汽车能根据实时的交通状况自动调整行驶速度，配备有较为经济精准的惯性引导装置及避撞传感装置，充分保证车辆运行安全。
所述地下智慧公路，具体设有出入口的封闭式路段，其出口及入口可以分别与地铁口、地下行人通道、商场或校区的地下停车场等相贯通，充分地利用现有的基础设施资源，与地铁站、公交车站等枢纽节点形成通达的交通网，使得人们的出行可以更加便捷。
所述地下智慧公路的所有路段均布局于地下，不受外部复杂天气状况的影响，且避免了与地面行人、机动车及非机动车的冲突，可以使道路通行能力和行车安全性得到较大提高。
所述供电与定位***包括供电单元与定位单元，如图2及图3所示，为了实现对无人驾驶汽车的充电及定位功能，地下智慧公路的地面还埋设有电磁感应线圈，汽车行驶在公路上，供电单元实时监控汽车的电量，实时启动无线感应充电设备，控制电磁感应线圈对其充电。
并且智能调度***根据汽车行驶在电磁感应线圈上时，定位单元实时了解车辆的位置、速度及方向等信息，路面电磁定位与车辆上惯性定位相互辅助，可以达到精准的定位效果。
所述监控与通讯***，包括安装于地下公路顶部的可移动巡航摄像头、车路通讯模块和车车通讯模块，监控与通讯***可以进行实时的数据采集，并建立数据分析模型，对交通现状和态势进行自动评估，自动诊断交通问题是否存在及严重程度，根据情况发出调度指令；可移动巡航摄像头可以根据具体密度布设，摄像头的可移动性可以减少需要安装的摄像头的数量，在降低成本的同时仍可以获得有效实时的信息；车路通讯模块及车车通讯模块可以使车辆根据同向及对向的车辆信息及路况信息，及时地进行速度调整和轨迹修正，使车辆能够高效有序地通过不同路段。
控制中心，采用车辆自动编组的控制策略，结合监控与通讯单元的交通状况信息，对无人驾驶汽车进行调度控制。
如图4所示，自动编组的控制策略，具体实施方式，控制中心接收路段L1和L4路侧单元的数据：路段L1上的车辆组{(L1,C1),(L1,C2),(L1,C3)}中的尾车(L1,C3)根据订单行程已规划路线到达下一路段L2的时间为
Figure BDA0002933731250000051
路段L4上的车辆(L4,C4)根据订单行程已规划路线到达下一路段的时间为
Figure BDA0002933731250000052
计算
Figure BDA0002933731250000053
Figure BDA0002933731250000054
控制中心通过路段L1和路段L4的路侧单元向车辆组{(L1,C1),(L1,C2),(L1,C3)}的首车(L1,C1)和车辆(L4,C4)发送编组指令，形成新车辆组{(L2,C1),(L2,C2),(L2,C3)，(L2,C4)}。
控制中心接收路段L2的路侧单元的数据：车辆组{(L2,C1),(L2,C2),(L2,C3)，(L2,C4)}中的车辆(L2,C2)根据订单行程已规划路线下一路段是L5,向车辆组{(L2,C1),(L2,C2),(L2,C3)，(L2,C4)}的首车(L2,C1)发送定向脱组指令，形成车辆(L2,C1)、车辆(L2,C2)和车辆组{(L2,C3)，(L2,C4)}，车辆(L2,C1)和车辆组{(L2,C3)，(L2,C4)}到达下一路段L3前，重复编组判定策略又形成新车组{(L3,C1),(L3,C3)，(L3,C4)}；车辆(L2,C2)进入路段L5状态数据更新为(L5,C2)。
***运营上采用结合网约车和分时租赁各自优势的业务模式。用户通过终端设备生成网约专车订单，控制中心会根据订单始末站和地下智慧公路的交通流现状规划出最优路径，再根据订单出发站和***所有一体化停车库供应状态以最短距离为指标分配待命的无人驾驶车辆到达出发站进出通道，无人驾驶客运车辆在地下智慧公路行驶过程中会实时接收控制中心传输到路侧单元的指令与具有重复行驶路段的同类型车辆进行车队编组与分离。到达目的地完成支付后，控制中心根据剩余客运订单需求分布和***一体化停车库供缺状态发送调度指令，无人驾驶车辆接受指令驶回特定的一体化停车库待命或前往下一个订单的始发站。无人驾驶车辆返回一体化停车后会接受车辆损坏评估和车内环境检测并进行维修。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于无人驾驶车辆的地下智慧公路***，其特征在于，包括，
无人驾驶汽车；
地下智慧公路，设有电磁感应线圈；
供电与定位***，包括供电单元与定位单元，当车辆行驶在地下智慧公路路面时，根据无人驾驶汽车的电量情况，控制电磁感应线圈实时进行充电；同时当无人驾驶汽车行驶在电磁感应线圈上，实时获取车辆的位置、速度及方向信息；
监控与通讯***，用于监控地下智慧公路的交通状况，并与控制中心及无人驾驶汽车相连接；
控制中心，采用车辆自动编组的控制策略，结合监控与通讯***的交通状况信息，对无人驾驶汽车进行调度控制；
所述采用车辆自动编组的控制策略，具体为：
对路网上各个路段进行编号，将进入某一路段的所有车辆到达时间进行两两间隔判定，若满足条件则通过车路通讯单元向路段的所有车辆发送编组指令，形成车辆组；
当车辆组中的车辆根据出发前的规划路线需要在某个路口驶入其它路段，则在该路口的前一个路段通过车路通讯单元向车辆组发送脱组指令，车辆组通过车车通讯单元脱离指定车辆组。
2.根据权利要求1所述的地下智慧公路***，其特征在于，所述监控与通讯***包括可移动巡航摄像头、车路通讯单元及车车通讯单元。
3.根据权利要求1所述的地下智慧公路***，其特征在于，所述地下智慧公路为封闭式。
4.根据权利要求1所述的地下智慧公路***，其特征在于，车辆组均由控制中心进行速度与车头间隔的控制。
5.根据权利要求1或4所述的地下智慧公路***，其特征在于，所述对路网上各个路段进行编号，将进入某一路段的所有车辆到达时间进行两两间隔判定，若满足条件则通过车路通讯单元向路段的所有车辆发送编组指令，形成车辆组，具体为：
对路网中的第i辆车编号为Ci，第j条路段编号为Lj，假设两条订单行程已规划路线对应的车辆Ci1，Ci2存在一个重叠行驶路段Lj+1，通过计算车辆到达重复路段的时间差进行判定是否进行车辆编组，其计算公式如下：
Figure FDA0003621967780000021
其中，
Figure FDA0003621967780000022
为路段Lj1上的车辆组{(Lj1，C1)，...，(Lj1，Ci1)，...，(Lj1，Cn)}的尾车(Lj1，Cn)到达路段Lj+1的时间；
Figure FDA0003621967780000023
为路段Lj2上的车辆组{(Lj2，Cn+1)，...，(Lj2，Ci2)，...，(Lj2，C2n)}的首车(Lj2，Cn+1)到达路段Lj+1的时间；T0为可编组临界时间间隔；
若判定成功则控制中心通过路段Lj1，Lj2的路侧单元向两个车辆组的首车(Lj1，C1)，(Lj2，Cn+1)发送编组指令，在路段Lj+1形成新车辆组{(Lj+1，C1)，...，(Lj+1，Ci1)，...，(Lj+1，Cn)，(Lj+1，Cn+1)，...，(Lj+1，Ci2)，...，(Lj+1，C2n)}。
6.根据权利要求1或4所述的地下智慧公路***，其特征在于，所述当车辆组中的车辆根据出发前的规划路线需要在某个路口驶入其它路段，则在该路口的前一个路段通过车路通讯单元向车辆组发送脱组指令，车辆组通过车车通讯单元脱离指定车辆组，具体为：
假设车辆组{(Lj+1，Cn+1)，...，(Lj+1，Ci2)}根据订单行程已规划路线需要进入另一路段Lj3，控制中心通过路段Lj+1的路侧单元向新车辆组的首车(Lj+1，C1)发送定向脱组指令，形成{(Lj+1，C1)，...，(Lj+1，Ci1)，...，(Lj+1，Cn)}、{(Lj+1，Cn+1)，...，(Lj+1，Ci2)}和{...，(Lj+1，C2n)}三个车辆组，车辆组{(Lj+1，Cn+1)，...，(Lj+1，Ci2)}驶入路段Lj3更新状态信息成为{(Lj3，Cn+1)，...，(Lj3，Ci2)}，车辆组{(Lj+1，C1)，...，(Lj+1，Ci1)，...，(Lj+1，Cn)}和{...，(Lj+1，C2n)}到达下一新路段前再次进行编组判定。
7.根据权利要求1所述的地下智慧公路***，其特征在于，所述无人驾驶汽车还包括车辆检测器。
8.根据权利要求1所述的地下智慧公路***，其特征在于，所述地下智慧公路还设有一体化停车库，该一体化停车库具有车辆自检功能。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的地下智慧公路***的调度方法，其特征在于，用户通过终端生成网约专车订单，控制中心会根据订单始末站和地下智慧公路的交通流现状规划出最优路径，再根据订单出发站和***所有一体化停车库供应状态以最短距离为指标分配待命的无人驾驶汽车到达出发站进出通道，无人驾驶汽车在地下智慧公路行驶过程中会实时接收控制中心传输到路侧单元的指令与具有重复行驶路段的同类型车辆进行车队编组与分离，到达目的地完成支付后，控制中心根据剩余客运订单需求分布和***一体化停车库供缺状态发送调度指令，无人驾驶汽车接受指令驶回特定的一体化停车库待命或前往下一个订单的始发站。
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