用于自主控制运输系统的车辆的方法与流程

1.本发明涉及一种用于自主控制运输系统的车辆的方法和一种用于自主控制运输系统的车辆的控制系统。


背景技术：

2.在包括车辆队列且各个车辆队列具有领头车辆和在领头车辆之后以车队形式行驶的多个跟随车辆的运输系统或交通系统中，需要将单个车辆连接至车辆队列和使得单个车辆从车辆队列脱离。然而，车辆与车辆队列连接/从车辆队列脱离应当在不造成干扰而延误和延长驾驶时间的情况下进行。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于自主控制运输系统的车辆的方法，通过该方法可以以有效的方式执行车辆与车辆队列的连接。
4.该目的是通过一种用于自主控制运输系统的车辆的方法来实现的，运输系统包括用于沿着道路行驶的车辆队列和为车辆队列提供车辆的车辆站点，其中，该方法包括以下步骤：接收与沿着道路行驶、并将经过车辆站点而不在车辆站点处停车的车辆队列有关的信息；以及，基于接收的与进入车辆站点的车辆队列有关的信息，控制车辆离开车辆站点并沿着连接至道路的加速匝道加速；以及随后，当车辆队列经过车辆站点时控制车辆连接至车辆队列。
5.本发明基于如下见解，即，通过此种方法，可以在保持车辆队列的较高速度的同时将车辆连接至车辆队列。车辆可以在没有任何延迟和驾驶员协助的情况下连接至具有某个计划目的地的车辆队列。与车辆队列有关的信息可以包括例如当进入的车辆队列接近车辆站点时适当地接收的车辆队列的位置和速度，和/或车辆队列将经过车辆站点的时间点。在车辆队列经过车辆站点之前，可以对这样的信息进行更新。
6.根据该方法的一个实施方式，该方法包括以下步骤：控制车辆在车辆队列的后端处且在车辆队列的末尾车辆之后的位置连接至车辆队列。由此，由于连接的时机不那么关键，因此可以提高安全性，并且可以使控制不那么复杂。此外，由于不需要在车辆队列的车辆之间创造出空隙，因此可以使用最少的能量。
7.根据该方法的另一实施方式，该方法包括以下步骤：控制车辆从零加速到与车辆队列在经过车辆站点时所具有速度的基本相同的速度。由此，可以减少用于执行连接所用的时间，以及为了实现与车辆队列的其他车辆的预定时间间隔而对车辆速度进行的任何调整所用的时间。
8.根据该方法的另一实施方式，该方法包括以下步骤：在检测到车辆队列相对于车辆站点处于预定位置处时，执行车辆加速。由此，可以提高安全性，并且可以避免车辆的任何不必要的加速。
9.本发明的目的在于提供另一种用于自主控制运输系统的车辆的方法，通过该方法
可以以有效的方式执行车辆从车辆队列中的脱离。
10.这一目的是通过一种用于自主控制运输系统的车辆的方法来实现的，运输系统包括用于沿着道路行驶的车辆队列和车辆站点，其中，该方法包括以下步骤：接收与沿着道路行驶、并将经过车辆站点而不在车辆站点处停车的车辆队列有关的信息；以及，基于接收的与进入车辆站点的车辆队列有关的信息，当车辆队列经过车辆站点时，控制车辆队列的车辆从车辆队列脱离；以及随后，控制车辆沿着连接至道路的减速匝道减速并进入车辆站点。
11.本发明基于如下见解，即通过此种方法，可以在保持车辆队列的较高速度的同时使车辆从车辆队列脱离。车辆可以在没有任何延迟和驾驶员协助的情况下从具有某个计划目的地的车辆队列中脱离。与车辆队列有关的信息可以包括例如当车辆队列接近车辆站点时适当地接收的车辆队列的位置和速度，和/或车辆队列将经过车辆站点的时间点。在车辆队列经过车辆站点之前，可以对这样的信息进行更新。
12.根据该方法的一个实施方式，该方法包括以下步骤：控制在车辆队列的后端处的车辆队列的末尾车辆从车辆队列脱离。由此，可以提高安全性，并且可以降低控制的复杂性，因为这不会对车辆队列的其余车辆造成影响。
13.根据本发明的另一个方面，一个目的在于提供一种用于自主控制运输系统的车辆的控制系统，通过该控制系统可以以有效的方式执行车辆对车辆队列的连接。
14.该目的是通过一种用于自主控制运输系统的车辆的控制系统来实现的，运输系统包括用于沿着道路行驶的车辆队列和为车辆队列提供车辆的车辆站点，其中，该控制系统被配置成能够：接收与沿着道路行驶、并将经过车辆站点而不在车辆站点处停车的车辆队列有关的信息；以及，基于接收的与进入车辆站点的车辆队列有关的信息，控制车辆离开车辆站点并沿着连接至道路的加速匝道加速；以及，当车辆队列经过车辆站点时控制车辆连接至车辆队列。
15.另一目的在于，提供一种用于自主控制运输系统的车辆的控制系统，通过该控制系统，可以以有效的方式执行车辆从车辆队列的脱离。
16.该目的是通过一种用于自主控制运输系统的车辆的控制系统来实现的，运输系统包括用于沿着道路行驶的车辆队列和车辆站点，其中，控制系统被配置成能够：接收与沿着道路行驶、并将经过车辆站点而不在车辆站点处停车的车辆队列有关的信息；以及，基于接收的与进入车辆站点的车辆队列有关的信息，当车辆队列经过车辆站点时，控制车辆队列的车辆从车辆队列脱离；以及，控制车辆沿着连接至道路的减速匝道减速并进入车辆站点。
17.此外，本发明还涉及根据权利要求14所述的运输系统。
18.控制系统和运输系统的优点类似于上文参考方法的不同实施方式已经讨论过的优点。
19.在下面的说明和权利要求中公开了本发明的更多优点和有利特征。
附图说明
20.参照附图，下面将对作为示例引用的本发明的实施例进行更详细的描述。
21.在附图中：
22.图1示出了车辆队列，
23.图2示出了具有车辆站点的运输系统，其中车辆队列正要进入车辆站点，
24.图3示出了用于自主控制运输系统的车辆的控制系统，以及在车辆站点处连接至车辆队列的车辆，以及
25.图4示出了用于自主控制运输系统的车辆的控制系统，以及在车辆站点处从车辆队列脱离的车辆。
具体实施方式
26.图1示出了车辆队列1，车辆队列1具有领头车辆2和多个跟随车辆3。领头车辆2和跟随车辆3是单独的车辆，但是作为组或车队一起行驶的。跟随车辆3在领头车辆2之后排成一条线。箭头8表示行驶方向。领头车辆2可以是所谓的自主或自动驾驶车辆，或者领头车辆2可以至少部分地由该领头车辆的操作者控制。车辆队列中的跟随车辆3在没有任何驾驶员辅助的情况下适当地受到自动控制。车辆适合用于运输车辆的乘客，但车辆也可以用于运输货物。
27.当在车辆队列1中行驶时，控制跟随车辆3使其跟随领头车辆2或最靠近的前方车辆，使得当领头车辆2的速度增大/减小时，相应地增大/减小跟随车辆3的速度，以用于维持或实现车辆之间的期望距离和时间间隔。此外，当领头车辆2改变行驶方向时，跟随车辆3也将改变行驶方向并跟随该领头车辆，或者更确切地说，跟随最靠近的前方车辆。
28.为了能够控制车辆2、3，各个车辆可以设有用于接收与环境有关信息的任何合适的传感器装备4和用于控制车辆的控制单元5。该传感器装备给出至少关于最靠近的前方车辆的信息，但是优选地，该传感器装备覆盖车辆周围的360度，以用于获得纵向和横向控制车辆所需的信息。此种传感器装备4可以包括激光雷达、雷达和超声传感器、摄像机等。控制单元5利用由该传感器装备接收的信息来控制车辆的行驶行为。此外，地图、gps等可用于确定车辆队列或车辆队列中的单个车辆的当前位置。
29.可替代地，或除传感器装备4之外，各个车辆2、3设有用于与车辆队列1中其他车辆中的一个或多个通信的通信单元6。此种通信单元6可以包括用于在车辆之间建立通信的任何合适的构件。例如，通信单元6可以包括基于无线电波或微波的发射器和接收器。换言之，各个车辆可以是用于在车辆队列1中的车辆之间进行通信的局域网络7的一部分。利用该局域网络，控制信号可以从一个车辆传输到另一车辆。然后，通过布置在车辆上的控制单元5来使用接收的控制信号，以控制该车辆的行驶行为。优选地，由跟随车辆3接收的此种控制信号至少在最初由领头车辆2提供。
30.此种运输系统的车辆队列1适于是用于车辆队列1与中央控制单元10之间的通信9的中央网络的一部分。借助于该中央网络，控制信号可以从中央控制单元10发送到车辆队列1，以控制车辆队列的行驶行为。优选地，由车辆队列中的领头车辆2来接收此种控制信号，但是也可以由车辆队列中的一个或多个跟随车辆3来接收。中央控制单元10可以是用于云计算的无线网络(诸如互联网)的服务器的一部分。
31.这里使用的术语“连接”至车辆队列，意味着车辆是车辆队列的一部分并遵循车辆队列的路线，其中该车辆相对于车辆队列中的其他车辆以预定的距离和时间间隔行驶。除了跟随车辆队列的领头车辆之外，车辆还适当地连接至所述局域网络，以便在与当前车辆队列关联的车辆之间进行通信。然而，尽管作为一组车辆或者车队一起行驶，但如上文所述，车辆队列中车辆是单独行驶的车辆。术语“脱离”与“连接”相反，即用于不是当前车辆队
列一部分的车辆。
32.图2示出了运输系统20，其包括用于沿着道路22行驶的车辆队列21和为车辆队列21提供车辆24的车辆站点23。运输系统20可以包括为前述类型的一个或多个这种车辆队列，优选地是几个车辆队列、车辆和几个车辆站点。车辆站点23优选地是邻近道路22的有限区域，该区域被安排用于由运输系统使用的大量车辆，并为此具有空间。也可以在这个区域内布置建筑物。车辆站点23处的车辆可以是专门用在运输系统中的预定车辆和/或已被驾驶到车辆站点的任何车辆，该车辆适于并被允许连接和进入到运输系统。
33.运输系统20具有加速匝道25，该加速匝道25将车辆站点23和道路22彼此连接，以用于当车辆队列经过车辆站点23而不在车辆站点处停车时，使得车辆24加速以将车辆24连接至车辆队列21。运输系统20还包括减速匝道26，该减速匝道26将车辆站点23和道路22彼此连接，以用于当车辆队列经过车辆站点23而不在车辆站点处停车时，使车辆27从车辆队列21脱离以及使得车辆27减速。
34.此种加速匝道25和减速匝道26是相对于道路22分别构成入口道路部分和出口道路部分的适当道路区段。
35.图3示出了运输系统20以及用于对运输系统20的车辆进行自动控制的控制系统30a，以及在车辆站点23处连接至车辆队列21的车辆24。
36.将参考图3描述将车辆24连接至车辆队列21的方法。用于自主控制运输系统的车辆的方法包括接收与沿着道路22行驶、并且将经过车辆站点23而不在车辆站点处停车的车辆队列21有关的信息9b、11。当车辆队列21接近车辆站点时，控制系统30a适当地接收该信息。然后，控制系统30a用于控制车辆24连接至车辆队列21。下面将进一步说明控制系统30a。
37.基于接收的与进入车辆站点23的车辆队列21有关的信息，控制在车辆站点23处提供的车辆24离开车辆站点并沿着连接至道路22的加速匝道25加速。当车辆队列经过车辆站点23时，进一步控制车辆24连接至车辆队列21。
38.在图3示出的示例性实施例中，在与不同时间点对应的两个不同位置处示出了沿方向8(从左到右)行驶的车辆队列。此外，在连接过程中车辆24被示于不同位置处。控制车辆24在车辆队列的后端处且在车辆队列21的末尾车辆35之后的位置连接至车辆队列。然而，在另一实施例中，车辆可以通过首先在车辆队列的车辆之间产生间隙以为连接车辆提供空间，从而在车辆队列的两个车辆之间连接至车辆队列。车辆24可以从零加速到与车辆队列21在经过车辆站点23时所具有的速度基本相同的速度。“基本相同的速度”是指等于车辆队列速度
±
20％、优选为
±
10％、且更优选为
±
5％的速度。车辆24可以适当地加速到车辆队列速度的0.8倍-0.95倍的速度。高于车辆队列速度的车辆速度将要求车辆制动，而低于车辆队列速度的车辆速度将要求车辆进一步加速，以便赶上并适当地连接至车辆队列。
39.准备连接至车辆队列21的车辆24可以定位在加速匝道25的第一端的位置a处。如果检测到车辆队列21相对于车辆站点23处于预定位置，则适当地执行车辆24的加速。当检测到车辆队列21相对于车辆站点23处于预定位置时，可以启动车辆24的加速。针对车辆24与车辆队列21连接的时机，车辆加速到所需速度，并在与道路22连接的加速匝道25的第二端处从位置a行驶到位置b的时间适应于车辆队列21的速度和位置。在车辆24连接至车辆队列21之后，车辆24将继续作为车辆队列21的跟随车辆。
40.控制在车辆站点23处的多于一辆的车辆同时离开车辆站点，并且沿着加速匝道加速并连接至车辆队列，也是可能的。
41.图4示出了运输系统20以及用于对运输系统20的车辆进行自动控制的控制系统30b，以及在车辆站点23处从车辆队列21脱离的车辆27。
42.将参考图4描述使车辆27从车辆队列21脱离的方法。用于自主控制运输系统的车辆的方法包括接收与沿着道路22行驶、并且将经过车辆站点23而不在车辆站点处停车的车辆队列21有关的信息9b、11。
43.基于接收的与进入车辆站点23的车辆队列21有关的信息，控制车辆队列21的车辆27在车辆队列经过车辆站点23时从车辆队列脱离。车辆27还被控制为沿着连接至道路22的减速匝道26减速并进入车辆站点23。
44.在图4示出的示例性实施例中，在与不同时间点对应的两个不同位置处示出了沿方向8(从左到右)行驶的车辆队列。此外，在脱离过程期间，车辆27被示于不同位置处。
45.准备从车辆队列21脱离的车辆27可以是车辆队列中的任何跟随车辆。在图4示出的示例性实施例中，位于车辆队列后端的车辆队列21中的末尾车辆27受控以从车辆队列脱离。在与道路22连接的减速匝道26的第一端的位置c处，车辆27从道路22转到减速匝道26中。然后，可以将车辆27从车辆队列速度制动到零或制动至低速，该低速是在减速匝道26的第二端处的位置d处达到的、且适于在车辆站点23处行驶的速度。
46.尽管在图4示出的示例性实施例中，车辆队列的末尾车辆脱离连接，但如前所述，车辆队列中的任何跟随车辆都可以在车辆站点处脱离。当要脱离的车辆在车辆队列中后方有一个或多个车辆时，车辆的控制基本上相同，但车辆必须保持速度，直到车辆侧向地离开车辆队列。此外，在车辆脱离之后，必须弥合在车辆队列中产生的车辆之间的间隙，优选为通过使车辆队列后端的车辆加速。
47.通过还允许后方有其他车辆的车辆从车辆队列脱离，进一步提高了运输系统的灵活性。
48.也可能有多于一个车辆同时脱离车辆队列，并沿减速匝道减速进入车站。
49.应当强调的是，优选地，本文所描述的连接和脱离的操作是在没有来自任何车辆的任何司机的任何协助的情况下，通过借助于在本文中所述的装备和控制单元控制车辆而执行的。
50.本发明还涉及用于在执行连接操作时自主控制运输系统的车辆的控制系统30a。参见图3。
51.控制系统30a被配置成能够接收与沿着道路22行驶、并且将经过车辆站点23而不在车辆站点处停车的车辆队列21有关的信息9b、11。基于接收的与进入车辆站点23的车辆队列21有关的信息，控制系统30a被配置成能够控制车辆24离开车辆站点23并沿着连接至道路22的加速匝道25加速。控制系统30a还被配置成能够当车辆队列经过车辆站点23时控制车辆24连接至车辆队列21。
52.控制系统30a适当地具有车辆站点控制单元31，车辆站点控制单元31用于控制车辆站处的车辆，诸如已经在车辆站点处从车辆队列脱离的车辆和将要离开车辆站点并连接至车辆队列的车辆，以及由于其他原因必须在车辆站点区域内移动和重新定位的车辆。尽管在以下示例性实施例中，车辆站点控制单元31作为单独的单元布置在车辆站点23处，但
在另一实施例中，车辆站点控制单元可以是中央控制单元10的一部分。
53.车辆站点控制单元31可以在车辆站点23处与车辆24的控制单元5通信。此外，车辆站点控制单元31可以与中央控制单元10以及与布置在车辆队列21的车辆上的控制单元5和通信单元6中的一个或多个通信，优选地与车辆队列21的领头车辆的控制单元5通信。
54.与进入车辆站点23的车辆队列21有关的信息可以由车辆站点控制单元31接收。信息9b可以从中央控制单元10传送到车辆站点控制单元31，并且/或者信息11可以直接从车辆队列21传送到车辆站点控制单元31。这样的信息适当地连续地从车辆队列21传送到中央控制单元10。此后，车辆24可以准备“启动”。当车辆队列21相对于车辆站点23处于合适的位置，并且车辆队列21和中央控制单元10都给出表示没有威胁或错误阻碍车辆24连接的绿灯时，车辆站点控制单元31可以控制车辆24沿着加速匝道25加速以连接至车辆队列21。
55.因此，基于接收的与进入的车辆队列21有关的信息9b、11和更新后的这种信息9b、12，车辆站点控制单元31将控制车辆24，直到车辆连接至经过车辆站点23的车辆队列21。同时，车辆队列21的控制由中央控制单元10执行，以用于使得车辆24能够连接至车辆队列21。在该示例性实施例中，在连接至车辆队列21之后，车辆24的进一步控制将由车辆队列21的领头车辆的中央控制单元10和/或控制单元5执行。
56.在另一种情况下，其中车辆在车辆队列的两辆车之间的空间中连接至车辆队列，中央控制单元将控制车辆队列以在该车辆在车辆站点处的连接之前在车辆之间提供间隙。
57.在车辆24已连接之后，控制系统30a所存储的数据将针对在车辆站点23处的车辆数量和车辆队列21中的车辆数量进行更新。
58.本发明还涉及用于在执行脱离操作时自主控制运输系统的车辆的控制系统30b。参见图4。
59.控制系统30b被配置成能够接收与沿着道路22行驶、并且将经过车辆站点23而不在车辆站点处停车的车辆队列21有关的信息9b、11。基于接收的与进入车辆站点的车辆队列21有关的信息，控制系统30b被配置成能够在车辆队列经过车辆站点23时控制车辆队列的车辆27从车辆队列21脱离。控制系统30b还被配置成能够控制车辆27沿着连接至道路22的减速匝道26减速并进入车辆站点23。
60.与连接的操作情况相对应的，在相关信息已被传送到车辆站点控制单元31之后，车辆队列21的车辆27可以准备“下客”。当车辆队列21相对于车辆站点23处于合适的位置，并且车辆队列21和车辆站点控制单元31都给出表示没有威胁或错误阻碍车辆27脱离的绿灯时，中央控制单元10可以通过转到减速匝道26中以从车辆队列21脱离的方式控制车辆27离开车辆队列21。
61.因此，基于接收的与进入的车辆队列21有关的信息9b、11，中央控制单元10将控制车辆27，直到车辆从经过车辆站点23的车辆队列21脱离。并行地，车辆队列21的控制由中央控制单元10执行，以用于使得车辆27能够从车辆队列21脱离。在该示例性实施例中，在从车辆队列21脱离之后，车辆27的进一步控制将由车辆站点控制单元31和/或车辆27的控制单元5执行。车辆站点控制单元31可用于使车辆27沿着减速匝道26减速，并进一步在车辆站点区域中控制车辆27。
62.在脱离的车辆在车辆队列的车辆之间留下空隙的另一种情况下，中央控制单元将控制车辆队列在车辆站点处脱离后消除该空隙。
63.在车辆27已脱离之后，控制系统30b所存储的数据将针对在车辆站点23处的车辆数量和车辆队列21中的车辆数量进行更新。
64.中央控制单元10、布置在车辆上的本地控制单元5和车辆站点控制单元31可以包括一个或多个微处理器和/或一个或多个存储器装置、或者用于相互通信并用于与其他设备通信以及用于控制车辆队列和单个车辆的任何其他部件，其尤其用于执行计算机程序以执行本文描述的方法。因此，中央控制单元10和/或本地控制单元5和/或车辆站点控制单元31优选地设有计算机程序，该计算机程序包括用于执行下文描述的方法的任何示例性实施例的步骤的程序代码段。
65.如上所述，为了控制车辆队列和单个车辆，可以使用控制系统30a、30b。控制系统30a、30b可以包括一个或多个中央控制单元10和/或一个或多个车辆站点控制单元31，以及布置在车辆上的一个或多个本地控制单元5，这些单元可以单独使用以及协同使用。
66.可选地，控制系统可以包括并不必须设置在同一个中央控制单元中的非集中式的计算机网络。
67.除上文已描述的内容之外，传感器可以布置在车辆队列或车辆所行驶的当前道路或区域的环境中。这些传感器可以提供由控制系统接收的信息。这种传感器可以是对例如车辆传感器的补充，从而对系统提供更多信息和/或冗余度。
68.应当理解的是，本发明不限于以上说明的以及附图中示出的实施例；相反，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求的范围内可以做出许多变更和修改。