一种PRT虚拟道岔控制系统及方法与流程

一种prt虚拟道岔控制系统及方法
技术领域
1.本发明涉及一种个人快速交通技术领域，特别是一种prt虚拟道岔控制系统及方法。


背景技术：

2.prt(personal rapid transit)又称“个人轨道交通”，为小型车辆在专用轨道网或专用道路网上自动行驶的交通系统。车辆按需发车乘客无须等待，车辆控制系统依据客人要求自动选取最佳线路由出发地直达目的地，中途不停顿，车辆在支线站台停靠，prt空车自动在专用支线停靠待命运行。prt具有运量小、运送时间短、搭乘更为便捷的优点，同时每公里造价要更低，线路密度更高，可作为机场、码头、园区内的客运交通线路，连接大城市和卫星城之间的交通线路。
3.目前，英国伦敦heathrow机场和天府机场的无人驾驶prt系统采用独有路权的道路形式，通过loop线圈实现车辆的位置检测。采用avp系统实现prt车辆的运行防护功能，在虚拟道岔处采用“先到先得”的处理机制，即通过虚拟道岔处loop线圈，检测prt车辆是否占用道岔，若道岔处loop线圈检测prt车辆占用，则通过gee箱向相邻loop线圈发送禁止进入信号，实现车辆prt的运行防护。这种采用如“基于prt交通系统的自动防护系统”论文中并轨段车辆运行时avp系统所述，会导致两辆prt的车辆在同时即将进入虚拟道岔(或所处loop线圈)时，一辆prt车辆抢占到虚拟道岔，另一辆prt车辆所在loop线圈移动授权由行进突变成禁止，导致车辆紧急停车，最危险的情况下由于prt车辆制动距离过大，会导致另一辆prt车辆冲进虚拟道岔内，即影响行车效率，又降低了旅客的舒适度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术存在的通过loop线圈检测车辆位置，在虚拟道岔处采用“先到先得”的方式会导致prt车辆紧急制动，行车效率低下，同时紧急制动降低旅客舒适度的问题，提出一种prt虚拟道岔控制系统及方法，通过“抢夺虚拟道岔路权”的方式，相对于基于loop线圈采用先占先用的方法，本发明采用的先申请授权再占用的方法，即虚拟道岔处prt车辆以提前授权的形式，有序的组织prt车辆运行，能够避免车辆紧急制动的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种prt虚拟道岔控制系统，包括虚拟道岔控制器、prt车辆控制器以及车地无线通信系统；
7.虚拟道岔控制器被配置为维护prt线路虚拟道岔基础信息和状态信息，生成虚拟岔道路权信息，向虚拟岔道路权申请prt车辆发送路权信息；
8.车地无线通信系统被配置为实现虚拟岔道控制器与prt车辆控制器之间通信；
9.prt车辆控制器被配置为实时生成prt车辆的位置信息，根据prt车辆的位置信息向虚拟道岔控制器申请和释放前方虚拟道岔路权，同时接收虚拟道岔控制器发送的路权信
息控制prt车辆运行。
10.作为本发明的优选方案，一种prt虚拟道岔控制系统，虚拟道岔控制器进一步被配置为存储prt线路电子地图。
11.作为本发明的优选方案，一种prt虚拟道岔控制系统，prt车辆控制器进一步被配置为利用速度传感器、感应环线、凹槽探测传感器、线路循迹、prt线路电子地图，实时生成prt车辆的位置信息。
12.一种prt虚拟道岔控制方法，包括以下步骤：
13.s1，将实时生成的prt车辆位置信息，与prt线路电子地图进行比对，当prt车辆距离前方虚拟道岔n米处时，发送虚拟道岔路权授权请求；
14.s2，基于接收到的虚拟道岔路权授权请求，授权请求信息包括请求虚拟道岔标志、请求车辆编号、请求虚拟道岔编号和请求时间，根据虚拟道岔编号查询该虚拟道岔状态；
15.s3，判断虚拟道岔状态；若为未授权状态，绑定请求车辆编号与虚拟道岔编号，更新该虚拟道岔状态为授权状态，生成授权信息并发送到prt车辆；若为已授权状态，根据虚拟道岔编号查询车辆编号，得到授权车辆的授权信息；其中，授权信息包括授权虚拟道岔标志、授权车辆编号、授权虚拟道岔编号和授权时间；
16.s4，prt车辆接收到授权信息，判断授权车辆编号与该prt车辆编号是否一致；若一致，该prt车辆获得前方虚拟道岔路权，prt车辆向前方虚拟道岔运行并停止发送虚拟道岔路权授权请求；若不一致，进入步骤s5；
17.s5，prt车辆减速至停车，并实时发送虚拟道岔路权授权请求，直到收到授权信息中的授权车辆编号与该prt车辆编号一致，该prt车辆获得前方虚拟道岔路权，prt车辆向前方虚拟道岔运行并停止发送虚拟道岔路权授权请求。
18.作为本发明的优选方案，一种prt虚拟道岔控制方法，进一步包括以下步骤：
19.s11，将实时生成的prt车辆位置信息，与prt线路电子地图进行比对，当prt车辆驶离后方虚拟道岔m米处时，发送已授权虚拟道岔路权释放请求；
20.s22，基于接收到的已授权虚拟道岔路权释放请求，释放请求信息包括释放请求标志、释放车辆编号和释放虚拟道岔编号，根据虚拟道岔编号查询绑定的授权车辆编号；
21.s33，判断释放车辆编号与授权车辆编号是否一致；释放车辆编号与授权车辆编号一致，更新虚拟道岔状态为未授权状态，生成释放信息并发送到prt车辆，进入s44，释放信息包括释放标志、释放车辆编号和释放虚拟道岔编号；释放车辆编号与授权车辆编号不一致，生成告警信息；
22.s44，prt车辆接受到释放信息，判断释放车辆编号是否与该prt车辆编号一致；若一致，prt车辆停止发送已授权虚拟道岔路权释放请求；若不一致，生成告警信息。
23.作为本发明的优选方案，一种prt虚拟道岔控制方法，prt车辆距离前方虚拟道岔n米，n为大于prt车辆常用制动距离与安全防护距离之和。
24.作为本发明的优选方案，一种prt虚拟道岔控制方法，prt车辆驶离后方虚拟道岔m米，m为虚拟道岔的控制范围。
25.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
26.本发明基于prt虚拟道岔控制系统，采用速度传感器结合感应环线等技术实时生成车辆的精确位置，通过存储的prt线路电子地图，实时获得车辆与前方虚拟道岔的距离，
结合“抢夺虚拟道岔路权”的方法，车辆根据距离申请前方虚拟道岔路权，以提前授权的方式来组织prt车辆的停止和运行，提高了行车效率，同时避免了紧急制动造成的降低旅客舒适度的问题。
附图说明
27.图1是本发明的prt虚拟道岔控制系统构成示意图。
28.图2是本发明的授权流程图。
29.图3是本发明的释放流程图。
30.图4是本发明的prt车辆驶进虚拟道岔授权范围示意图。
31.图5是本发明的prt车辆驶离虚拟道岔授权范围示意图。
32.图标：1-虚拟岔道控制器；2-prt车辆控制器；3-车地无线通信系统。
具体实施方式
33.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.实施例1
36.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
37.如图1所示的prt虚拟道岔控制系统构成，一种prt虚拟道岔控制系统包括：虚拟道岔控制器1、prt车辆控制器2以及车地无线传输系统3；
38.虚拟道岔控制器1用于维护prt线路虚拟道岔基础信息和状态信息，生成虚拟道岔路权信息，通过车地无线通信系统3向虚拟道岔路权申请车辆发送路权信息，其中虚拟道岔基础信息包括虚拟岔道编号，虚拟道岔状态信息包括未授权状态和已授权状态，即释放状态和授权状态；虚拟道岔控制器1作为服务器可以安装在车辆集中控制中心，也可以安装在每个道岔的旁的控制箱中。
39.prt车辆控制器2存储prt线路电子地图，通过速度传感器、感应环线、凹槽探测传感器、线路循迹、电子地图等方式，实时生成车辆的精确位置，结合存储的prt线路电子地图，车辆能够实时获得距离前方虚拟道岔的距离，再根据车辆的位置通过车地无线通信系统3，向虚拟道岔控制1申请和释放前方虚拟道岔路权，同时接收虚拟道岔控制器1发送的路权信息，控制车辆运行；
40.其中，实时生成车辆的精确位置的方法包括：利用感应环线产生交变磁场，prt车辆的车载接收天线接收到交变磁场产生脉冲信号，结合事先记录的每个感应环线的环线位置，实现根据感应环线每个交叉环之间的接点进行绝对定位的功能，得到prt车辆准确的绝对位置，再基于速度传感器通过车轮转数计算出相对移动距离，绝对位置与相对移动距离求和得到prt车辆的精确位置。
41.车地无线传输系统3实现虚拟道岔控制器1与prt车辆控制器2之间的通信，虚拟道岔控制器1与prt车辆控制器2之间全程保持连续通信，也可以当prt车辆进入车站时，保持虚拟道岔控制器1与prt车辆控制器2之间连续通信，实现虚拟道岔处的prt车辆以提前授权
的形式，控制prt车辆的制动。
42.一种prt虚拟道岔控制方法为通过“抢夺虚拟道岔路权”的方式，向通过虚拟道岔处的prt车辆以提前授权的形式，控制prt车辆的制动，具体包括prt车辆向虚拟道岔控制器请求虚拟道岔路权授权方法，以及prt车辆向虚拟道岔控制器请求虚拟道岔授权路权释放方法；
43.具体的，如图2所示授权流程图，prt虚拟道岔控制中申请虚拟道岔路权及授权方法包括以下步骤：
44.s1，prt车辆控制器2实时生成prt车辆的位置信息，同时比对prt线路电子地图，prt车辆在距离前方虚拟道岔n米处，通过车地无线通信系统3向虚拟道岔控制器1申请前方虚拟道岔路权；
45.其中，n应大于prt车辆常用制动距离和安全防护距离之和；由于prt车辆性能是根据不同厂家确定，所以常用制动距离和安全防护距离根据具体项目确定，需要注意的是，一个项目一般使用同种性能的prt车辆。
46.s2，虚拟道岔控制1在接收到prt车辆发送的虚拟道岔路权授权请求，其中，请求信息包括请求虚拟道岔标志、请求车辆编号、请求虚拟道岔编号和请求时间后，根据虚拟道岔编号查询该虚拟道岔状态；
47.s3，判断虚拟道岔状态：若虚拟道岔状态为未授权或着释放状态，则绑定请求车辆编号与虚拟道岔编号，并将虚拟道岔状态更改为授权状态，生成授权信息并发送到prt车辆，授权信息包括授权请求虚拟道岔标志、授权车辆编号、授权道岔编号和授权时间；若虚拟道岔状态为已授权状态，则通过虚拟道岔编号查询授权车辆，生成授权车辆的授权信息；
48.s4，prt车辆接收到授权信息，判断授权信息中的授权车辆编号与本prt车辆编号是否一致：若一致，prt车辆获得前方虚拟道岔路权，prt车辆按照限速要求向前方虚拟道岔运行，并停止发送授权申请，结束；若不一致，则跳转至s5；
49.s5，授权信息中的授权车辆编号与本prt车辆不一致时，prt车辆按照常用制动减速至停车，并实时通过车地无线通信系统3向虚拟道岔控制器1发送虚拟道岔路权请求，直到收到的路权信息中的授权车辆为本prt车辆编号一致为止，prt车辆再按照限速要求向前方虚拟道岔运行，并停止发送授权申请，结束。
50.具体的，如图3所示释放流程图，prt虚拟道岔控制中虚拟道岔授权路权释放方法包括以下步骤：
51.s11，prt车辆控制2实时生成车辆的位置信息，同时比对prt线路电子地图，prt车辆在驶离后方虚拟道岔m米处，通过车地无线通信系统3向虚拟道岔控制器1发送已授权虚拟道岔路权释放请求；
52.其中，m米为虚拟道岔控制范围，不同的虚拟道岔型号m值不一样。
53.s22，虚拟道岔控制器1在接收到prt车辆发送的已授权虚拟道岔路权释放请求，释放请求信息包括释放请求标志，释放车辆编号和释放虚拟道岔编号，根据虚拟道岔编号，查询绑定的授权车辆编号；
54.s33，判断释放车辆编号与授权车辆编号是否一致：虚拟道岔状态为已授权状态，且释放车辆编号与授权车辆编号一致，更新虚拟道岔状态为未授权或者释放状态，并通过车地无线通信系统3向prt车辆发送释放信息，释放信息包括释放标志、释放车辆编号和释
放虚拟道岔编号，则跳转至s44；若不一致，则生成不一致告警信息，提示告警，结束；
55.s44，prt车辆获得释放信息，判断释放信息编号是否跟本prt车辆编号一致：若一致，prt车辆停止向地面发送释放请求；若不一致则生成告警信息，并提示告警，结束。
56.实施例2
57.如图4所示，prt车辆驶进虚拟道岔授权范围示意图，其中，在虚拟道岔dc03处，ab两点为申请授权起点，c点为申请释放起点，虚拟道岔控制器维护虚拟道岔状态数据表1如下。
58.表1
59.序号虚拟道岔编号状态绑定车辆编号1dc01释放null2dc02释放null3dc03授权p103
…………
ndc0n释放null
60.如图5所示，车辆p103驶出dc103授权范围行驶到c处，车辆p103向虚拟道岔控制器1发送释放请求sfqqmsg(1，dc103，p103)；虚拟道岔控制器1接收到sfqqmsg后，查询虚拟道岔状态数据表1中dc103数据信息，道岔状态数据表1中dc103数据信息绑定的车辆编号与sfqqmsg中信息一致，即p103，虚拟道岔控制器1更新虚拟道岔状态数据表1的dc103数据信息，更改状态为释放状态，绑定车辆编号为null，并向车辆p103发送确认释放信息sfqrmsg(1，dc103，p103)，p103车辆接收到sfqrmsg信息后，停止发送释放请求sfqqmsg。
61.如图4所示，车辆p101驶向dc103，当行驶到a处，车辆p101向虚拟道岔控制器1发送授权请求sqqqmsg(1，dc103，p101)；若此时之前车辆p103在dc103的授权已释放，则虚拟道岔控制器接收到授权请求sqqqmsg后，查询虚拟道岔状态数据表1的dc103数据信息，虚拟道岔控制器1更新虚拟道岔状态数据表1的dc103数据信息，更改状态为授权，绑定车辆编号为p101，并向车辆p101发送确认授权信息sqqrmsg(1，dc103，p101)，车辆p101接收到确认授权信息sqqrmsg信息后，判断确认授权信息sqqrmsg车辆编号与本车辆p101是否一致，若一致则停止发送授权请求sqqqmsg。
62.如图4所示，车辆p101驶向dc103授权范围，当行驶到b处，车辆p102向虚拟道岔控制器1发送授权请求sqqqmsg(1，dc103，p102)；若此时车辆p101在dc103的授权未释放，则虚拟道岔控制器1接收到授权请求sqqqmsg后，获得虚拟道岔状态数据表1的dc103数据信息，并向车辆p102发送确认授权信息sqqrmsg(1，dc103，p101)，车辆p102接收到确认授权信息sqqrmsg信息后，判断确认授权信息sqqrmsg中的车辆编号与本车辆p102是否一致，不一致则继续发送授权请求sqqqmsg。
63.综上所述，本发明通过虚拟道岔控制器、prt车辆控制器和车地无线通信系统实现prt车辆的控制，采用“抢夺虚拟道岔路权”的方式，向prt车辆以提前授权的形式，有序的组织prt车辆运行，提高了车辆经过道岔时的行车效率，同时避免了车辆的紧急制动，从而提高旅客舒适度。
64.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。