一种轨道车辆防撞方法及装置与流程

1.本发明涉及领域轨道车辆控制领域，尤其涉及一种轨道车辆防撞方法及装置。

背景技术：

2.在轨道车辆运行过程中，各个车辆在既定的轨道上遵循一定的先后次序并间隔一定安全距离运行。在针对各个车辆之间没有硬连接的情况，车辆间的间隔距离控制十分必要，如出现车辆间因间隔距离控制不当导致相撞，轨道车辆极易因此产生连锁反应导致车辆脱轨发生生产安全事故。
3.在现有技术中公开了若干防撞预警方法及防撞系统。例如申请号cn201910380811.1，名称为“一种基于v2x的车路协同防撞预警系统”的发明专利。该专利针对智能网联汽车超视距范围内的防撞预警决策判断环节公开了一种基于v2x的车路协同防撞预警系统，利用v2x通信技术、惯性导航技术，设计了改进的安全距离模型，构建了智能网联汽车防撞预警系统。在该现有技术中，其控制方法及系统构成较为复杂，并不适用于轨道车辆的防撞控制。
4.又如申请号cn201910608855.5，名称为“基于无信号十字路口分区的智能网联汽车速度决策方法”。具体公开以下步骤：1)十字路口分区，分为三类区域；2)设定参数，包括车辆等待时间阈值；3)不同区域通行速度设定；4)同车道车辆防撞车速设定。可见该现有技术主要应用于公路路口特别是十字路口的防撞策略。
5.因此在本领域中提出一种轨道车辆防撞方法及装置防止车辆相撞，具有重要的意义。

技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：提出一种轨道车辆防撞方法，包含如下步骤，s1时间校准，令n个车辆具有同一的当前时间；s2广播数据，校准时间后，n个车辆以间隔时间δt循环广播发送包含自身位置信息的数据信息；s3接收数据，当任意一个车辆发送所述数据信息时其余车辆均接收该数据信息；s4碰撞预警判断，当前车辆接收到其余车辆发送的所述数据信息后，立即与自身当前位置信息比较并获得位置间隔δd，当δd≤预警间隔阈值dmax1时，即当前车辆与处于碰撞预警状态；s5防撞执行，当处于碰撞预警状态时，立即当前车辆减速行驶；设定所有车辆均小于或等于最大运行速度vmax1运行，间隔时间δt应满足δt≤dmax1/vmax。
7.进一步地，在车辆运行的轨道上以固定间隔标定轨道间隔距离，确定其中一个标定位置为零位，所述位置信息为车辆距离零位的间隔距离，位置间隔δd即为发送数据信息
的车辆与当前接收数据信息车辆距离零位的间隔距离差。
8.进一步地，当前车辆在接收到其他车辆发送的数据信息后，当前车辆开始识别相邻前车，即比较其余车辆距离零位的间隔距离与当前车辆距离零位的间隔距离，间隔距离大者识别为当前接收数据信息车辆的前车并根据排序识别当前车辆的相邻前车；在当前车辆识别相邻前车之后执行步骤s4碰撞预警判断，即计算当前车辆与相邻前车的位置间隔δd，当位置间隔δd≤预警间隔阈值dmax1时当前车辆立即执行步骤s5防撞执行，即控制当前车辆减速运行。
9.或者，执行步骤s4碰撞预警判断后如当前车辆处于碰撞预警状态，当前车辆开始识别相邻前车，即比较当前车辆距离零位的间隔距离和与当前车辆处于碰撞预警车辆状态车辆距离零位的间隔距离，如当前车辆距离零位的间隔距离小于和当前车辆处于碰撞预警车辆状态车辆距离零位的间隔距离时，则识别当前车辆为后车，当前车辆立即执行步骤s5防撞执行，即控制当前车辆减速运行。
10.进一步地，在步骤s2广播数据中所述包含自身位置信息的数据信息中还包括方向标志，设定正向为1反向为-1；所述当前车辆识别相邻前车时为比较当前车辆与其余车辆距离零位的间隔距离与方向标志乘积的大小。
11.进一步地，在执行s5防撞执行后，继续执行步骤s6防撞生效判断，计算位置间隔δd，当位置间隔δd≤有效间隔阈值dmax2时，判断当前车辆处于防撞生效状态；随即执行步骤s7生效执行，即控制当前车辆停车。
12.还提出一种轨道车辆防撞装置，该防撞装置用于前述车辆防撞方法，在防撞装置中n个车辆中每个均包括一个车载防撞单元，车载防撞单元包括控制模块、无线收发模块、定位模块、输出模块以及供电电源；供电电源提供车载防撞装置所需电源输入，无线收发模块用于广播发送及接收所述数据信息，定位模块用于获取车辆当前位置信息以及用于授时。
13.进一步地，无线收发模块具有两组及以上，各组无线收发模块均采用不同工作频率。
14.进一步地，定位模块采用gps模块；或者采用gps模块与位置获取模块，gps模块用于授时，位置获取模块用于获取位置信息。
15.本发明具有以下优点：1、在轨车辆均采用同一逻辑控制，基于同一的时间基准相互间循环广播收发数据，根据接收数据中的位置信息作为决策依据控制车辆速度防止相撞。该控制逻辑方法简单有效。
16.2、由于各个车辆遵循同一控制逻辑，使得整个轨道车辆列队的控制极易扩展，无论是增加或减少相应的车辆或变更车辆的排列顺序，均不需要调整控制逻辑即可实现控制目的。
附图说明
17.图1：防撞控制方法原理流程图。
18.图2：防撞单元组成结构示意图。
具体实施方式
19.为了本领域普通技术人员能充分实施本发明内容，下面结合附图以及具体实施例来进一步阐述本发明内容。
20.如1示出了防撞控制方法的具体步骤：s1时间校准，令n个车辆具有同一的当前时间；s2广播数据，校准时间后，n个车辆以间隔时间δt循环广播发送包含自身位置信息的数据信息；s3接收数据，当任意一个车辆发送所述数据信息时其余车辆均接收该数据信息；s4碰撞预警判断，当前车辆接收到其余车辆发送的所述数据信息后，立即与自身当前位置信息比较并获得位置间隔δd，当δd≤预警间隔阈值dmax1时，即当前车辆与处于碰撞预警状态；s5防撞执行，当处于碰撞预警状态时，立即当前车辆减速行驶；设定所有车辆均小于或等于最大运行速度vmax1运行，间隔时间δt应满足δt≤dmax1/vmax。
21.下面以单轨运行10辆车辆列队来具体说明防撞控制方法的实现逻辑。总体10辆车辆采用循环广播收发数据，各个车辆根据收到其余车辆的位置信息作为判单依据，控制车辆速度达到防撞目的。首先s1时间校准是一个必要前置条件，各个车辆循环广播数据必须基于同一时间基本，以固定的间隔时间δt作为自身广播发送数据的时间。例如统一授时后，各个车辆均具有同一基准时间t，第1辆车广播发送数据时间为t+0δt，第2辆车为t+1δt
……
第10辆车为t+9δt，10辆车则遵循该时间循环广播自身数据信息。
22.由于10辆车均遵循同样的控制逻辑，可以其中一辆车说明其控制逻辑。以第2辆车为例，在循环一个数据周发周期后，第2辆车会收到其余9辆车的数据信息，期间包含了9辆车自身位置信息。在收到其他9辆车位置信息后，立即和自身位置信息比较获得其余9辆车和第2辆车各自的间隔距离。经过判断如发现有位置间隔δd≤预警间隔阈值dmax1时，即当前车辆与处于碰撞预警状态，此时立即控制第2辆车减速。
23.由于其他车辆在第2辆车减速后遵循同样的判断逻辑，如第2辆车减速势必导致其余车辆和其相对速度产生变化，根据间隔距离δd的判断，其余车辆如均判断有位置间隔δd≤预警间隔阈值dmax1时，均会采取减速措施，因此经过一个或多个循环周期后，各个车辆将以一个新的速度运行维持安全间隔。
24.由于各个车辆间的数据收发有间隔时间δt，因此需要保证在收发间隔时间内车辆不至于运行速度过快导致相撞。所以设定所有车辆均小于或等于最大运行速度vmax1运行，间隔时间δt应满足δt≤dmax1/vmax。
25.显然，位置间隔δd的计算标准将决定车辆防撞控制的决策依据。由于轨道车辆均位于轨道上运行，因此可利用对轨道的距离标定来获取各个车辆的具体位置。在车辆运行的轨道上以固定间隔标定轨道间隔距离，确定其中一个标定位置为零位，所述位置信息为车辆距离零位的间隔距离，位置间隔δd即为发送数据信息的车辆与当前接收数据信息车辆距离零位的间隔距离差。
26.例如，在单轨轨道上其零位即可定位轨道首端。10辆车各自距离轨道首端的距离即为其实时的位置信息。如第2辆车收到其余9辆车距离轨道首端的距离后，与自身距离轨
道首端的距离做差即可得出位置间隔δd。
27.在轨道车辆运行时，车辆会因出库入库随时退出车辆队列，再加入时其排序也是随机变化的。倘若需要对所有车辆遵循同一控制逻辑，则需要对当前车辆是否是与其位置间隔δd处于碰撞预警状态时的前车还是后车进行识别。在本实施例中，采用如果识别当前车辆是与其位置间隔δd处于碰撞预警状态时的后车时，控制当前车辆减速，否则不执行减速控制。显然，同一的控制逻辑，在经过循环后，不会影响间隔距离控制效果，但同一逻辑则简化控制策略，并可不受车辆随机出入队列的限制。
28.一种方式为先对车辆排序，再进行间隔距离判断。当前车辆在接收到其他车辆发送的数据信息后，当前车辆开始识别相邻前车，即比较其余车辆距离零位的间隔距离与当前车辆距离零位的间隔距离，间隔距离大者识别为当前接收数据信息车辆的前车并根据排序识别当前车辆的相邻前车；在当前车辆识别相邻前车之后执行步骤s4碰撞预警判断，即计算当前车辆与相邻前车的位置间隔δd，当位置间隔δd≤预警间隔阈值dmax1时当前车辆立即执行步骤s5防撞执行，即控制当前车辆减速运行。例如第2辆车收到其余9辆车位置信息后，根据车辆距离零位的间隔距离与当前车辆距离零位的间隔距离排序，排序后即可识别第2辆的相邻前车，如经过排序后第5辆车相邻于第2辆车（车辆编号不代表实际次序，由于车辆随机出入导致次序更改，编号固定但次序有所变化）。再判断第5辆车和第2辆车的间隔距离差即可。
29.另一种方式判断是否有与当前车辆处于碰撞预警状态的车辆，再判断识别是否相邻前车。执行步骤s4碰撞预警判断后如当前车辆处于碰撞预警状态，当前车辆开始识别相邻前车，即比较当前车辆距离零位的间隔距离和与当前车辆处于碰撞预警车辆状态车辆距离零位的间隔距离，如当前车辆距离零位的间隔距离小于和当前车辆处于碰撞预警车辆状态车辆距离零位的间隔距离时，则识别当前车辆为后车，当前车辆立即执行步骤s5防撞执行，即控制当前车辆减速运行。
30.例如第2辆车收到其余9辆车位置信息后，均与其自身距离零位的间隔距离做差，如判断第5辆车和第2辆间隔距离小于阈值处于碰撞预警状态；再判断第5辆车距离零位的间隔距离是否大于第2辆，是则说明第5辆车为第2辆相邻前车，此时可控制第2辆车减速。
31.轨道一般可分为单轨往返轨道和环形轨道，在根据车辆距离零位的间隔距离对队列排序时，队列在单轨轨道的运行方向决定了前后次序。因此，在步骤s2广播数据中所述包含自身位置信息的数据信息中还包括方向标志，设定正向为1反向为-1；所述当前车辆识别相邻前车时为比较当前车辆与其余车辆距离零位的间隔距离与方向标志乘积的大小。
32.为了进一步确保队列中车辆不会因为间距过近而相撞，在经过防撞预警判断减速控制后，继续执行步骤s6防撞生效判断，计算位置间隔δd，当位置间隔δd≤有效间隔阈值dmax2时，判断当前车辆处于防撞生效状态；随即执行步骤s7生效执行，即控制当前车辆停车。
33.本实施例中还涉及一种轨道车辆防撞装置，该防撞装置用于执行如权利要求5所述的车辆防撞方法，在防撞装置中n个车辆中每个均包括一个车载防撞单元，车载防撞单元包括控制模块、无线收发模块、定位模块、输出模块以及供电电源；供电电源提供车载防撞装置所需电源输入，无线收发模块用于广播发送及接收所述数据信息，定位模块用于获取车辆当前位置信息以及用于授时。
34.防撞装置中的防撞单元安装于每一个车辆中，且各个防撞单元组成的防撞装置无中心化的控制单元，因此车辆队列的数量增减不受限制，防撞单元可随时做出适应性的调整。
35.在本实施例中，防撞单元由单片机构成控制模块，无线收发模块采用232通讯与控制模块数据连接，定位模块采用gps模块，具备授时和位置获取功能。定位模块也可采用gps与位置获取模块组合，位置获取模块可选用ic读卡器、编码器等具有位置确认感应的模块用于确定车辆的具体位置。出于冗余设计的考量，无线收发模块具有两组及以上，各组无线收发模块均采用不同工作频率。在本实施例中，无线收发模块包括两组，分别采用433hz和902hz频率收发工作，互不干扰影响。
36.电源模块为整个防撞单元供电。信号指示模块包含无线故障指示、射频卡（ic）故障指示、编码器故障指示以及gps故障指示，指示模块采用led指示灯。防撞单元上电后可对无线收发模块进行自检，无线收发模块即采用一路收一路发方式，自检工作是否正常。输出模块则包含防撞预警输出、防撞生效输出，分别对应s4碰撞预警判断以及s6防撞生效判断所产生的逻辑信号输出，用于控制外部设备执行相应动作，在本实施例则用于控制驱动设备控制车辆速度。
37.显然，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种轨道车辆防撞方法，其特征在于：包含如下步骤，s1时间校准，令n个车辆具有同一的当前时间；s2广播数据，校准时间后，n个车辆以间隔时间δt循环广播发送包含自身位置信息的数据信息；s3接收数据，当任意一个车辆发送所述数据信息时其余车辆均接收该数据信息；s4碰撞预警判断，当前车辆接收到其余车辆发送的所述数据信息后，立即与自身当前位置信息比较并获得位置间隔δd，当δd≤预警间隔阈值dmax1时，即当前车辆与处于碰撞预警状态；s5防撞执行，当处于碰撞预警状态时，立即当前车辆减速行驶；设定所有车辆均小于或等于最大运行速度vmax1运行，间隔时间δt应满足δt≤dmax1/vmax。2.如权利要求1所述的轨道车辆防撞方法，其特征在于：在车辆运行的轨道上以固定间隔标定轨道间隔距离，确定其中一个标定位置为零位，所述位置信息为车辆距离零位的间隔距离，位置间隔δd即为发送数据信息的车辆与当前接收数据信息车辆距离零位的间隔距离差。3.如权利要求2所述的轨道车辆防撞方法，其特征在于：当前车辆在接收到其他车辆发送的数据信息后，当前车辆开始识别相邻前车，即比较其余车辆距离零位的间隔距离与当前车辆距离零位的间隔距离，间隔距离大者识别为当前接收数据信息车辆的前车并根据排序识别当前车辆的相邻前车；在当前车辆识别相邻前车之后执行步骤s4碰撞预警判断，即计算当前车辆与相邻前车的位置间隔δd，当位置间隔δd≤预警间隔阈值dmax1时当前车辆立即执行步骤s5防撞执行，即控制当前车辆减速运行。4.如权利要求2所述的轨道车辆防撞方法，其特征在于：执行步骤s4碰撞预警判断后如当前车辆处于碰撞预警状态，当前车辆开始识别相邻前车，即比较当前车辆距离零位的间隔距离和与当前车辆处于碰撞预警车辆状态车辆距离零位的间隔距离，如当前车辆距离零位的间隔距离小于和当前车辆处于碰撞预警车辆状态车辆距离零位的间隔距离时，则识别当前车辆为后车，当前车辆立即执行步骤s5防撞执行，即控制当前车辆减速运行。5.权利要求3或4所述的轨道车辆防撞方法，其特征在于：在步骤s2广播数据中所述包含自身位置信息的数据信息中还包括方向标志，设定正向为1反向为-1；所述当前车辆识别相邻前车时为比较当前车辆与其余车辆距离零位的间隔距离与方向标志乘积的大小。6.如权利要求5所述的轨道车辆防撞方法，其特征在于：在执行s5防撞执行后，继续执行步骤s6防撞生效判断，计算位置间隔δd，当位置间隔δd≤有效间隔阈值dmax2时，判断当前车辆处于防撞生效状态；随即执行步骤s7生效执行，即控制当前车辆停车。7.一种轨道车辆防撞装置，其特征在于：该防撞装置用于执行如权利要求5所述的车辆防撞方法，在防撞装置中n个车辆中每个均包括一个车载防撞单元，车载防撞单元包括控制模块、无线收发模块、定位模块、输出模块以及供电电源；供电电源提供车载防撞装置所需电源输入，无线收发模块用于广播发送及接收所述数据信息，定位模块用于获取车辆当前位置信息以及用于授时。8.如权利要求7所述的轨道车辆防撞装置，其特征在于：无线收发模块具有两组及以上，各组无线收发模块均采用不同工作频率。
9.如权利要求8所述的轨道车辆防撞装置，其特征在于：定位模块采用gps模块；或者采用gps模块与位置获取模块，gps模块用于授时，位置获取模块用于获取位置信息。

技术总结

轨道车辆防撞方法及装置，包含如下步骤，S1时间校准，令N个车辆具有同一的当前时间；S2广播数据，校准时间后，N个车辆以间隔时间ΔT循环广播发送包含自身位置信息的数据信息；S3接收数据，当任意一个车辆发送所述数据信息时其余车辆均接收该数据信息；S4碰撞预警判断，当前车辆接收到其余车辆发送的所述数据信息后，立即与自身当前位置信息比较并获得位置间隔ΔD，当ΔD≤预警间隔阈值Dmax1时，处于碰撞预警状态；S5防撞执行，当处于碰撞预警状态时，立即当前车辆减速行驶；设定所有车辆均小于或等于最大运行速度Vmax1运行，间隔时间ΔT应满足ΔT≤Dmax1/Vmax。根据接收数据中的位置信息作为决策依据控制车辆速度防止相撞，控制方法简单有效。法简单有效。法简单有效。