PRT系统及准移动闭塞的PRT系统的行车方法

技术领域

本发明涉及一种PRT（personal rapid transit，小型快速运输系统）系统及准移动闭塞的PRT系统的行车方法，特别是涉及一种能够实现无人驾驶的PRT系统及准移动闭塞的PRT系统的行车方法。

背景技术

闭塞是导轨交通控制信号领域的技术名词，是指用信号或凭证，来保证列车按照距离间隔制运行的技术方法。按照闭塞模式可分为固定闭塞、移动闭塞和准移动闭塞。固定闭塞是指通过导轨电路或计轴将线路划分为若干分区，每个分区内只能运行一列列车，分区的始终端固定，定位单元是一个固定长度的闭塞；移动闭塞是相对固定闭塞而言的，移动闭塞分区采用无线通信和无线定位技术来实现，始分区端和终端不是固定的，是随着列车的运行而不断变化的，在理论上最小定位单元可以无限小。准移动闭塞的线路上划分为固定长度，在某一固定长度内只能被一个列车占用，由于缺少连续地获取轨旁信息的方法，列车只能非连续定位，定位单元的长度是一个固定长度的闭塞。固定闭塞与准移动闭塞的区别在于闭塞长度与获取轨旁信息的方式上。其中准移动闭塞模式是最基本的一种运营模式。

PRT系统全称为个人快速运输系统，其提供了乘客在线路上任意两站点个人化、随叫随到以及直达的自动控制运输服务。所使用的车辆为小型的电动机车，一般可以搭乘2-6名乘客。PRT系统清洁环保、占地面积小、环境噪声小、建设成本小、工程建设快、可拆卸可移动、同时结合了个人用车（可以根据个人行程及时间）以及大众运输系统（基本没有拥挤及停车的问题）的优点。同时PRT系统的造价也是比较低的。

PRT系统可以作为大众运输系统的支线系统，或者是大型停车场、机场、旅游集中地、市中心或者住宅区和商业地区的转运系统。通过PRT系统的合理规划，可以达到系统设置、乘客以及占地环境的最佳配置。

PRT系统包括地铁系统和轻轨系统。传统的机车定位方法是根据列车在固定导轨上行驶的特点，在线路上按照一定规则布置无源信标(Transponder)。当机车运行到布置了这些无源信标的线路上时，通过机车上的信标天线获得该信标的编码；再根据机车数据库中存储的编码号，得到相对精确的位置信息，机车在运行过程中不断的更新自己的位置，从而实现机车在线路上的定位。现有的定位方法的局限性在于：机车需要在有人驾驶模式下经过两个连续的信标才能确定机车的位置和方向。因机车如在运行过程中发生丢失位置，将导致机车紧急制动后无法再次自动获得位置，从而无法满足无人驾驶模式对安全的要求。

由此可见，在智能交通中，如何实现机车无人驾驶一直是比较难以解决地问题，其中机车如何在没有工人干预的情况下精确地得到自己的位置是难点之一。

另外，传统的固定闭塞模式下，机车控制中心无法知道机车在分区内的具体位置，因此机车制动的起点和终点总在某一分区的边界。为充分保证安全，必须在两机车间增加一个防护区段，这使得机车间的安全间隔较大，影响了线路的使用效率。

准移动闭塞在控制机车的安全间隔上比固定闭塞进了一步。它通过采用报文式导轨电路辅之环线或应答器来判断分区占用并传输信息,信息量大；可以告知后续机车继续前行的距离,后续机车可根据这一距离合理地采取减速或制动，机车制动的起点可延伸至保证其安全制动的地点，从而可改善机车速度控制，缩小机车安全间隔,提高线路利用效率。但准移动闭塞中后续机车的最大目标制动点仍必须在先行机车占用分区的外方，因此它并没有完全突破导轨电路的限制。在CBTC系统（Communication Based Train ControlSystem，以通信技术为基础的机车运行控制系统）中，一旦轨旁设备（如AP，Access Point，轨旁无线接入点）与机车失去通讯，机车将无法获得前方进路的信息，在传统的准移动闭塞模式下，此时需要机车司机根据轨旁信号机来驾驶，从而无法实现自动驾驶。其中一个重要的原因是机车只能在布置有有源信标的窗口内获取前方进路的状态，而无法连续接收到轨旁设备的信息，从而无法确定进路方向上的设备状态。

由此可见，传统的准移动闭塞模式下无法实现无人驾驶功能，主要原因有：

1）机车在丢失位置后无法再自动获得位置；

2）机车无法连续的接收到轨旁设备的信息，从而无法确定进路方向上的设备状态。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中机车无法在线路上任何地点都获得位置信息、一旦丢失位置后将需要经过一系列的定位功能处理才能重新定位、无法在非移动闭塞模式下随时获取前方进路信息的缺陷，提供一种能在线路上任何地点都获得位置信息且在非移动闭塞模式下随时获取前方进路信息从而能够实现无人驾驶的PRT系统及准移动闭塞的PRT系统的行车方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种PRT系统，包括导轨和在导轨上运行的至少一辆机车，其特点在于，该PRT系统还包括一机车定位子系统、一路况信息获知子系统、一轨旁子系统、一数据通信子系统、一计算机联锁子系统、一中央控制子系统以及设置于每辆机车中的车载子系统，其中，

该机车定位子系统，包括：

多个沿着该导轨设置的条形定位码，该条形定位码中包含条形定位码信息，该条形定位码信息包括：导轨线路的ID（标识）号、条形定位码类型、条形定位码ID、条形定位码内容以及循环校验码；

设置于每辆机车上的条形定位码扫描器，用于扫描该条形定位码以得到该条形定位码信息；

该车载子系统，用于根据该条形定位码信息来得到该车载子系统所在的机车的位置信息；

该路况信息获知子系统，用于得到该导轨上的路况信息，该路况信息来自：前方导轨的占用信息；

该轨旁子系统，用于接收来自车载子系统的机车的位置信息；

该数据通信子系统，用于该轨旁子系统、该中央控制子系统和该计算机联锁子系统之间的数据通信；

该计算机联锁子系统，用于通过该数据通信子系统获得机车的位置信息并且根据该位置信息判断该导轨上各个区段的占用情况以开放或者关闭导轨进路；

该中央控制子系统，用于接收用户输入的起始地信息和目的地信息，以及用于根据该起始地信息、该目的地信息、该路况信息和该机车的位置信息计算该机车从起始地至目的地的行车路线，并且将该行车路线发送至该机车；

该车载子系统还用于按照该行车路线控制该机车的行进。

在本发明所述的机车定位子系统中，条形定位码是安装在导轨上，由于PRT中的导轨采用完全封闭或者半封闭的环境，故能减少外部环境对条形定位码的影响，提高机车定位的可靠性和安全性。而激光扫描器则安装在机车上，据此可以实时地读取到导轨上的条形定位码，再配合机车上的数据库，可以知道机车的具体位置。采用条形定位码定位方式后，机车可以在线路上的任意位置获得定位位置信息。

另外，结合机车的位置信息和路况信息，该中央控制子系统就可以根据该起始地信息、该目的地信息、该路况信息和该机车的位置信息计算该机车从起始地至目的地的行车路线，使得该机车根据该行车路线来行进。这样，在整个PRT系统中，在该中央控制子系统的控制下，各个机车均按照既定的行车路线来运行，加上位置信息和路况信息可以随时被获取，本发明的PRT系统可以实现安全性极高的无人驾驶。

其中，本发明中涉及的条形定位码进行了编码处理并且包含了循环校验码，从而避免了机车运行过程中误读条形定位码信息的错误，保证了机车在运行过程中的安全，提高了机车的运行效率。

优选地，该中央控制子系统还用于通过该数据通信子系统将该路况信息发送至该车载子系统；

该车载子系统还用于根据该路况信息调整该机车的行进速度。

为了进一步增强该PRT系统的安全性，在机车的行进过程中，该车载子系统还用于根据该路况信息调整该机车的行进速度，例如该路况信息显示前方导轨上存在多辆机车，那么就该车载子系统就控制该机车以一预设的较低的速度行进，以保证行车安全；又例如，该路况信息显示前方空旷并未被任何机车占用，则该车载子系统就控制该机车以一预设的较快的速度行进，以快速到达目的地。具体的实现可以通过预先设定路况信息的具体情况与车速的对应关系来实现。

优选地，该路况信息获知子系统包括：

多个沿着该导轨设置的有源RFID（射频标识），该有源RFID的编码中至少包含以下有源RFID信息：所在导轨线路的编号、用于表征当前路段运行特性的类型号、该有源RFID的ID号；

设置于每辆机车上的RFID读卡器，用于以读取该机车行进方向上的该有源RFID信息并反馈给该轨旁子系统。

在该路况信息获知子系统中，该RFID读卡器将读取的有源RFID信息反馈给该中央控制子系统，以判断机车上的RFID读卡器在预设周期内是否接收到导轨沿线前进方向上有源RFID发射的信号，如果为否，机车进行紧急制动；如果为是，继续判断接收到的有源RFID信号的数量；接着根据接收到的有源RFID信号调整机车运行速度。

较佳地，在采用了该路况信息获知子系统时，该路况信息获知子系统的进路控制方法，还包括步骤：ST1、判断机车上的RFID读卡器在预设周期内是否接收到导轨沿线前进方向上有源RFID发射的信号，如果为是，进入步骤ST2；如果为否，机车进行紧急制动；ST2、判断接收到的有源RFID信号的数量；ST3、根据接收到的有源RFID信号调整机车运行速度；ST4、重复步骤ST1。其中，步骤ST3包括以下步骤：

ST301、如果接收到4个有源RDID发射的信号，则机车常速前进；

ST302、如果仅接收到3个有源RDID发射的信号，则机车减速，以一预先设定的速度V3前进；

ST303、如果仅接收到2个有源RDID发射的信号，则机车减速，以一预先设定的速度V2前进；

ST304、如果仅接收到1个有源RDID发射的信号，则机车减速，以一预先设定的速度V1前进。其中，V3、V2、V1的速度为依次降低，且此三者的速度可由机车控制系统预先设定并根据实际情况进行调整。其中，步骤ST2和ST3之间还包括步骤ST230：将接收到的每一有源RFID编码与机车数据库中预存的有源RFID编码进行比对，判断该接收到的有源RFID信号是否有效，如果比对一致，则该有源RFID信号有效，进入步骤ST3；如果比对不一致，则该有源RFID信号为无效，将其舍弃。本发明通过在线路上布置有源RFID装置，在机车上安装读卡器，根据一定的预设规则，实现了机车自动获取进路信息的功能。这样，机车在线路上运行时可以实时接收到轨旁的设备状态，从而实现准移动闭塞模式下的无人驾驶。

倘若机车的行进方向上被多辆机车占用，则可能收不到任何有源RFID发射的信号，则出于安全性的考虑，可以控制机车紧急制动，再行查看具体原因；又比如，导轨上并没有其他机车占用，即导轨通畅，那么就能收到探测范围内所有的有源RFID发射的信号，则可以控制机车快速行进。

其中，轨旁子系统具体可以包括AP(Access Point，无线接入点)，而该计算机联锁子系统，也就是CBI（Compute Blcok Interlock）用于联锁控制，即轨旁RFID开放的条件是前段区域有机车占用（通过AP告知），后段区域如果没有被锁闭，也就是符合有源RFID开放条件，就开放该进路。

较佳地，AP将采用冗余覆盖，也就是说间断的故障不会引起通讯的丢失。AP与有源RFID的布置方式和原则不同，RFID是依据CBI区段来的，例如6米一个，AP不是，应该比CBI区段要大很多，可以设置为100米一个，具体的设置可以由实际的情况计算所得。

优选地，该运行特性包括：匀速行进和减速行进，和/或，该定位条形码的内容为正常行进、抬左轮行进、抬右轮行进、放下左轮行进和放下右轮行进。

可以将运行特性包含在RFID信息中，便于机车运行的自动控制，例如在转弯路段，从RFID信息中读取到该减速行进的运行特性后，该车载子系统控制机车减速行进，保证转弯路段的安全行车。

优选地，该条形定位码信息是由条形定位码数据串来表示的，和/或，该条形定位码扫描器为激光扫描器。

优选地，该车载子系统包括一数据库，用于存储该条形定位码信息与该位置信息的对应关系。

优选地，该占用信息选自：占用该导轨的机车数量和该导轨上每辆机车所在的位置。

本发明还提供一种准移动闭塞的PRT系统的行车方法，其特点在于，该PRT系统为如上所述的PRT系统，该行车方法包括以下步骤：

步骤S₁、该中央控制子系统接收用户输入的起始地信息和目的地信息，并根据该起始地信息、该目的地信息、该路况信息和该机车的位置信息计算该机车从起始地至目的地的行车路线；

步骤S₂、该中央控制子系统将该行车路线发送至一机车；

步骤S₃、该机车的车载子系统按照该行车路线控制该机车的行进。

其中，该行车路线包含了该机车的行进方向、行进方向的改变、行进方向在导轨上的改变位置，这样，各辆机车严格按照既定的行车路线来行车，实现无人驾驶的同时和保证了行车安全。

优选地，步骤S₃中还包括在机车的行进过程中根据该路况信息调整该机车的行进速度。

优选地，该位置信息通过以下步骤获得：

步骤S_R1、该条形定位码扫描器扫描该条形定位码以得到该条形定位码信息；

步骤S_R2、该车载子系统根据该条形定位码信息得到该机车的位置信息。

例如，该车载子系统包括一数据库，用于存储该条形定位码信息与该位置信息的对应关系，通过该条形定位码信息的获得以及该对应关系可以及时得到该机车的位置信息。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明提供了一种能够在安全性得到极高保障的情况下实现无人驾驶的PRT系统及准移动闭塞的PRT系统的行车方法，通过该中央控制子系统对行车路线的计算，使得每辆机车按照既定的行车路线在导轨上行车，其行车真正实现了无人驾驶，且具有极高的安全性。

2、本发明采用了条形定位码的定位方式，机车可以在线路上的任意位置获得位置信息，并且该条形定位码信息中包括循环校验码，从而避免了机车运行过程中误读条形定位码信息的错误，保证了机车在运行过程中的安全，提高了机车的运行效率。

3、包含有源RFID的路况信息获知子系统的使用，实现了机车自动获取进路信息的功能。这样，机车在线路上运行时可以实时接收到轨旁的设备状态，从而实现准移动闭塞模式下的无人驾驶。

附图说明

图1为本发明一实施例的PRT系统的结构框图。

图2为本发明一实施例的准移动闭塞的PRT系统的行车方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

参考图1，本实施例所述的PRT系统，包括导轨和在导轨上运行的至少一辆机车，该PRT系统还包括一机车定位子系统1、一路况信息获知子系统3、一轨旁子系统5、一数据通信子系统6、一计算机联锁子系统7、一中央控制子系统4以及设置于每辆机车中的车载子系统2（为了示图的简洁，图1中仅示出了一个车载子系统2），其中，

该机车定位子系统1，包括：

多个沿着该导轨设置的条形定位码，该条形定位码中包含条形定位码信息，该条形定位码信息包括：导轨线路的ID号、条形定位码类型、条形定位码ID、条形定位码内容以及循环校验码；

设置于每辆机车上的条形定位码扫描器，用于扫描该条形定位码以得到该条形定位码信息；

该车载子系统2，用于根据该条形定位码信息来得到该车载子系统所在的机车的位置信息；

该路况信息获知子系统3，用于得到该导轨上的路况信息，该路况信息来自：前方导轨的占用信息；

该轨旁子系统5，用于接收来自车载子系统2的机车的位置信息；

该数据通信子系统6，用于该轨旁子系统5、该中央控制子系统4和该计算机联锁子系统7之间的数据通信；

该计算机联锁子系统7，用于通过该数据通信子系统6获得机车的位置信息并且根据该位置信息判断该导轨上各个区段的占用情况以开放或者关闭导轨进路；

该中央控制子系统4，用于接收用户输入的起始地信息和目的地信息，以及用于根据该起始地信息、该目的地信息、该路况信息和该机车的位置信息计算该机车从起始地至目的地的行车路线，并且将该行车路线发送至该机车；

该车载子系统2还用于按照该行车路线控制该机车的行进。

在本发明所述的机车定位子系统中，条形定位码是安装在导轨上，由于PRT中的导轨采用完全封闭或者半封闭的环境，故能减少外部环境对条形定位码的影响，提高机车定位的可靠性和安全性。而激光扫描器则安装在机车上，据此可以实时地读取到导轨上的条形定位码，再配合机车上的数据库，可以知道机车的具体位置。采用条形定位码定位方式后，机车可以在线路上的任意位置获得定位位置信息。

另外，结合机车的位置信息和路况信息，该中央控制子系统就可以根据该起始地信息、该目的地信息、该路况信息和该机车的位置信息计算该机车从起始地至目的地的行车路线，使得该机车根据该行车路线来行进。这样，在整个PRT系统中，在该中央控制子系统的控制下，各个机车均按照既定的行车路线来运行，加上位置信息和路况信息可以随时被获取，本发明的PRT系统可以实现安全性极高的无人驾驶。

其中，本发明中涉及的条形定位码进行了编码处理并且包含了循环校验码，从而避免了机车运行过程中误读条形定位码信息的错误，保证了机车在运行过程中的安全，提高了机车的运行效率。

具体来说，该中央控制子系统4还用于通过该数据通信子系统6将该路况信息发送至该车载子系统2；

该车载子系统2还用于根据该路况信息调整该机车的行进速度。

为了进一步增强该PRT系统的安全性，在机车的行进过程中，该车载子系统还用于根据该路况信息调整该机车的行进速度，例如该路况信息显示前方导轨上存在多辆机车，那么就该车载子系统就控制该机车以一预设的较低的速度行进，以保证行车安全；又例如，该路况信息显示前方空旷并未被任何机车占用，则该车载子系统就控制该机车以一预设的较快的速度行进，以快速到达目的地。具体的实现可以通过预先设定路况信息的具体情况与车速的对应关系来实现。

更具体地，该路况信息获知子系统3包括：

多个沿着该导轨设置的有源RFID，该有源RFID的编码中至少包含以下有源RFID信息：所在导轨线路的编号、用于表征当前路段运行特性的类型号、该有源RFID的ID号；

设置于每辆机车上的RFID读卡器，用于以读取该机车行进方向上的该有源RFID信息并反馈给该中央控制子系统4。

在该路况信息获知子系统中，该RFID读卡器将读取的有源RFID信息反馈给该中央控制子系统4，以判断机车上的RFID读卡器在预设周期内是否接收到导轨沿线前进方向上有源RFID发射的信号，如果为否，机车进行紧急制动；如果为是，继续判断接收到的有源RFID信号的数量；接着根据接收到的有源RFID信号调整机车运行速度。

倘若机车的行进方向上被多辆机车占用，则可能收不到任何有源RFID发射的信号，则出于安全性的考虑，可以控制机车紧急制动，再行查看具体原因；又比如，导轨上并没有其他机车占用，即导轨通畅，那么就能收到探测范围内所有的有源RFID发射的信号，则可以控制机车快速行进。

较为常见地，该运行特性包括：匀速行进和减速行进。

可以将运行特性包含在RFID信息中，便于机车运行的自动控制，例如在转弯路段，从RFID信息中读取到该减速行进的运行特性后，该车载子系统控制机车减速行进，保证转弯路段的安全行车。

在本实施例中，该条形定位码信息是由条形定位码数据串来表示的具体使用时该条形定位码数据串被编码以增加该条形定位码的安全性，并且，该条形定位码扫描器为激光扫描器。

具体来说，该车载子系统2还包括一数据库，用于存储该条形定位码信息与该位置信息的对应关系。只要知道了该条形定位码信息，就可以通过该对应关系获得该位置信息。

其中，该占用信息选自：占用该导轨的机车数量和该导轨上每辆机车所在的位置。

参考图2，本实施例所述的准移动闭塞的PRT系统的行车方法，该PRT系统为如上所述的PRT系统，其中，该行车方法包括以下步骤：

步骤S₁、该中央控制子系统接收用户输入的起始地信息和目的地信息，并根据该起始地信息、该目的地信息、该路况信息和该机车的位置信息计算该机车从起始地至目的地的行车路线；

步骤S₂、该中央控制子系统将该行车路线发送至一机车；

步骤S₃、该机车的车载子系统按照该行车路线控制该机车的行进。

其中，该行车路线包含了该机车的行进方向、行进方向的改变、行进方向在导轨上的改变位置，这样，各辆机车严格按照既定的行车路线来行车，实现无人驾驶的同时和保证了行车安全。

其中，步骤S₃中还包括在机车的行进过程中根据该路况信息调整该机车的行进速度，例如该路况信息显示前方导轨上存在多辆机车，那么就该车载子系统就控制该机车以一预设的较低的速度行进，以保证行车安全；又例如，该路况信息显示前方空旷并未被任何机车占用，则该车载子系统就控制该机车以一预设的较快的速度行进，以快速到达目的地。

更具体地，该位置信息通过以下步骤获得：

步骤S_R1、该条形定位码扫描器扫描该条形定位码以得到该条形定位码信息；

步骤S_R2、该车载子系统根据该条形定位码信息得到该机车的位置信息。

例如，该车载子系统包括一数据库，用于存储该条形定位码信息与该位置信息的对应关系，通过该条形定位码信息的获得以及该对应关系可以及时得到该机车的位置信息。

下面，通过一个应用实例，结合具体的行车场景，再次说明本发明的技术方案，其中，以ATS表示中央控制子系统，VC表示车载子系统，AP表示轨旁子系统中的无线接入点，具体来说，

ATS功能：

1，     接收机车通过AP发送过来的起始地，目的地信息

2，     根据当前线路情况，规划路线

3，     通过AP发送规划的线路给VC

VC功能：

1，     根据ATS通过AP发送过来的线路规划行车（主要就是控制左右轮的抬起和方向，以在不用扳道岔的情况下改变机车的行进方向）

2，     根据轨旁读到的条形码确定机车的确切位置

3，     根据轨旁的有源RFID信息控制行进

4，     根据预先布置好的条形码和有源RFID信息控制车辆速度

5，     根据预先布置好的条形码放下轮子，停车靠站

CBI功能：

1，     根据AP接收到机车的位置信息，判断所属区段的占用状态

2，     根据联锁表，判断是否具备开放有源RFID条件

3，     在区段占用和空闲（无进路请求情况下）将断开有源RFID下面主要描述场景

1，     机车启动

1.1）     从AP接收到ATS发送过来的线路信息

1.2）     前方有源RFID开放

1.3）     轨旁条形码的限速信息允许车辆加速

2，     机车运行

2.1）     综合读取到的条形码上的限速信息及前方有源RFID状态，设置车速

2.2）     前方有源RFID的信息

3，     机车分岔路处理

3.1）     过岔前读取到抬轮的条形码信息

3.2）     根据ATS先前发给机车的线路信息决定抬左轮还是抬右轮

3.3）     过岔后读取到放下轮子的条形码信息

3.4）     前方有源RFID开放

4，     机车合岔路处理

4.1）     合岔前读取到抬轮的条形码信息

4.2）     根据ATS先前发给机车的线路信息决定抬左轮还是抬右轮

4.3）     合岔后读取到放下轮子的条形码信息

4.4）     前方有源RFID开放

5，     机车停站

5.1）     读取到停站条形码信息

5.2）     机车根据条形码规定速度运行到目标站台

本发明提供的PRT系统及准移动闭塞的PRT系统的行车方法能够在安全性得到极高保障的情况下实现无人驾驶，通过该中央控制子系统对行车路线的计算，使得每辆机车按照既定的行车路线在导轨上行车，其行车真正实现了无人驾驶，且具有极高的安全性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。