智能公交系統(tǒng)的行程規(guī)劃和管理方法
【專利摘要】本發(fā)明為能夠自動跟隨電子軌道的電子導(dǎo)航公交車提供一種行程管理方法。該方法包括從一個公交車調(diào)度系統(tǒng)接收一個分配的行程，根據(jù)所分配的行程獲得相關(guān)的道口信息，獲得所述電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置，根據(jù)公交車的當(dāng)前位置和道口信息來識別公交車所在的道口，并根據(jù)所識別的道口的主軌道來設(shè)定一輛公交車所需要跟隨的軌道。該方法可用以發(fā)展一個智能交通系統(tǒng)，該系統(tǒng)的調(diào)度處理器可根據(jù)乘客的行程信息來估計客流需求，再根據(jù)估計到的客流需求來安排多個行程，為每個行程生成車次調(diào)度時刻表，將行程車次分配給電子導(dǎo)航公交車，并將此分配通過通信設(shè)備傳送給分配電子導(dǎo)航公交車。
【專利說明】智能公交系統(tǒng)的行程規(guī)劃和管理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于實時的客流需求和交通狀況來動態(tài)調(diào)度電子導(dǎo)航公交車的 調(diào)度方法和系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明提供的方法可以讓電子導(dǎo)航公交車根據(jù)分配到的行 程來自動選擇所需跟隨的電子軌道以及讓公交調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)實時的客流需求來動態(tài)規(guī)劃 公交車行程及確定調(diào)度時刻表。

【背景技術(shù)】
[0002] 近幾十年來，為現(xiàn)代城市發(fā)展低成本，高效率，高性能的公共交通系統(tǒng)吸引了大量 的關(guān)注。許多大都市建立了地鐵。但由于地鐵造價非常昂貴，地鐵通常在需要滿足非常大 的客流量時采用。一些城市選擇建立輕軌，輕軌系統(tǒng)兼具傳統(tǒng)鐵路的吸引力以及在街道層 面滲透到城市中心的能力。雖然輕軌比地鐵便宜，但仍然遠沒有達到低成本，并且輕軌需要 專用的軌道，從而降低了留給其他車輛的道路空間和通行能力。一些城市選擇發(fā)展快速公 交（BRT)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有成本比地鐵及輕軌低得多，并且可以與其他車輛共用車道的優(yōu) 點。然而，快速公交系統(tǒng)所使用的常規(guī)公交車不能提供能與鐵路系統(tǒng)相媲美的靠站性能。
[0003] -個能提高公交系統(tǒng)的性能同時保持其低成本優(yōu)勢的技術(shù)是電子導(dǎo)航公交車。在 車載自動控制系統(tǒng)的引導(dǎo)下，這些電子導(dǎo)航公交車可以提供類似軌道交通的性能，如準(zhǔn)確 地保持其在車道中的位置和精準(zhǔn)靠站能力。電子導(dǎo)航公交車通常采用基于視覺，或全球定 位系統(tǒng)（如DGPS)，或道路傳感等技術(shù)來識別車輛在車道上的橫向位置。一個車載的自動控 制系統(tǒng)根據(jù)該橫向位置來決定所需的轉(zhuǎn)向角度并通過轉(zhuǎn)向驅(qū)動器轉(zhuǎn)動方向盤（或轉(zhuǎn)向輪） 來實現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)向角度。此車載自動控制系統(tǒng)還可以包括速度傳感器和距離傳感器（如雷 達和激光雷達）及相關(guān)驅(qū)動器來控制公交車的速度以便保持所需速度及與前方車輛的安 全距離。
[0004] 基于視覺的系統(tǒng)使用照相機來識別車道以及車輛在車道上的橫向位置。然而，基 于視覺的系統(tǒng)在能見度低的情況，如在有霧，雨，雪的天氣里，很難工作?；诓罘秩蚨ㄎ?系統(tǒng)的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)使用其到至少四個衛(wèi)星的距離來根據(jù)三角測量原理估計車輛在地球 上的位置，然后通過對應(yīng)著數(shù)字地圖來估計車輛在車道上的位置。然而，當(dāng)車輛行駛在高樓 附近，隧道里，或在茂密的樹木下，差分全球定位系統(tǒng)可能會遇到信號阻塞和多徑效應(yīng)等問 題而準(zhǔn)確度降低甚至?xí)簳r不能工作?；诘缆穮⒖嫉南到y(tǒng)需要在車道上（或車道里）安裝 道路參考裝置，如感應(yīng)電線，雷達反射帶，或磁性標(biāo)記物等，車載傳感系統(tǒng)通過感測所述的 道路參考裝置來得到車輛在車道上的位置。其中采用磁性標(biāo)記物的道路參考系統(tǒng)具有可靠 性高和對天氣情況不敏感的優(yōu)點。
[0005] 采用磁性標(biāo)記物（簡稱磁標(biāo)記）的道路參考系統(tǒng)將離散的磁標(biāo)記安裝在車道里作 為電子軌道。安裝在公交車上的磁場傳感器測量上述磁標(biāo)記所產(chǎn)生的磁場強度，然后根據(jù) 測量的磁場強度來確定傳感器和磁標(biāo)記之間的距離從而估計公交車相對于所述車道的位 置。此外，每一個磁標(biāo)記安裝時可以南極朝上也可以北極朝上，這兩極可以用來表示二進制 信息（即1或〇)。這樣一序列的磁極可以組成代碼，用來推斷道路信息，如車道的曲率和安 裝點的里程距離等。
[0006] 當(dāng)一個采用電子導(dǎo)航公交車的公交系統(tǒng)只管理或運作在一條公交線路或多個相 互獨立的路線時，每一個電子導(dǎo)航公交車只需要遵循分配給它的路線上的那一條軌道上。 然而，如果一個公交系統(tǒng)涉及到多條電子軌道線路而且這些線路會有交匯或有共同路段 時，電子導(dǎo)航公交車就需要進入和退出這些共同路段，因而需要在交匯的路口甚至在共同 路段里決定其需要跟隨的電子軌道，以便正確地執(zhí)行分配給他們的路線。
[0007] 不同于鐵路，地鐵或輕軌等軌道交通系統(tǒng)，電子軌道可能不能在實體上真正交叉。 例如，如果兩個磁軌（即由磁標(biāo)記所定義的軌道）直接相互交叉，磁標(biāo)記在交叉點會比較接 近，從而導(dǎo)致它們的磁場相互干擾。其結(jié)果是，安裝在電子導(dǎo)航車上的磁場傳感器在交叉點 測量到的是組合的磁場強度而不是每個磁標(biāo)記的磁場。因此，根據(jù)這樣的測量值而得到的 位置估計并不反映電子導(dǎo)航車相對于任一磁標(biāo)記或磁軌的真實位置，造成電子導(dǎo)航車不能 跟隨兩條磁軌中的任何一條。因此，磁軌的布局必須仔細設(shè)計，以確保在兩個磁軌需要交匯 時其磁場不會互相干擾。由于這個獨特的挑戰(zhàn)，電子導(dǎo)航公交車也需要一個行程管理方法， 以確定應(yīng)該跟隨哪條磁軌并正確執(zhí)行所作的決定，以便完成分配的行程路線。
[0008] 這種車載行程管理功能同時給公交調(diào)度系統(tǒng)很大的自由度。調(diào)度系統(tǒng)得以動態(tài)地 定義和更新行程路線，以便在不增加駕駛員的工作量或公交系統(tǒng)的運營成本的基礎(chǔ)上最大 限度地滿足客流需求。要充分利用這一優(yōu)勢，公交調(diào)度系統(tǒng)有必要有行程規(guī)劃方法來（實 時）估計客流需求并生成/更新行程安排以有效地滿足客流需求，同時最大限度地提高公 交系統(tǒng)的運輸能力和效率。
[0009] 此外，當(dāng)公交系統(tǒng)只涉及一個電子軌道路線或多個獨立的電子軌道路線時，公交 調(diào)度系統(tǒng)只需要分別決定每個路線發(fā)車的頻率或時間。然而，當(dāng)公交系統(tǒng)涉及到多個有共 同路段的電子軌道時，調(diào)度系統(tǒng)在確定派車時間和頻率時可以不僅滿足客流需求，而且通 過利用共同路段來根據(jù)客流需求將車輛動態(tài)組隊或?qū)④囮爠討B(tài)分離來進一步提升運輸效 率。此外，當(dāng)車載系統(tǒng)具有自動速度控制能力時，車載系統(tǒng)必須能準(zhǔn)確控制速度從而遵守調(diào) 度時刻表并相應(yīng)地執(zhí)行車隊組合分配。
[0010] 因此，電子導(dǎo)航公交車需要有一個行程管理方法來根據(jù)其分配到的行程確定應(yīng)該 跟隨的電子軌道；同時電子導(dǎo)航公交車還需要一個時刻管理方法來根據(jù)調(diào)度時刻表確定合 適的行車速度。另外，公交系統(tǒng)也需要一個行程規(guī)劃方法和動態(tài)調(diào)度方法來有效地安排行 程和調(diào)度電子導(dǎo)航公交車，以滿足客流需求并最大限度地提高公交系統(tǒng)的效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的一個實施例為電子導(dǎo)航公交車提供一個行程管理方法。該電子導(dǎo)航公交 車自動跟隨電子軌道，例如由安裝在車道里的磁性標(biāo)記物（也就是磁標(biāo)記）所形成的磁軌。 該電子導(dǎo)航公交車上配備有車載電子制導(dǎo)系統(tǒng)，它包括一個位置傳感裝置來探測磁標(biāo)記并 確定公交車相對于所述磁軌的橫向距離，一個橫向控制模塊根據(jù)來自位置傳感裝置的橫向 距離來計算所需的轉(zhuǎn)向角度，以及一個轉(zhuǎn)向驅(qū)動器來轉(zhuǎn)動方向盤（或轉(zhuǎn)向輪）到所需的轉(zhuǎn) 向角從而確保電子導(dǎo)航公交車跟隨磁軌。
[0012] 有了這樣的電子制導(dǎo)系統(tǒng)，電子導(dǎo)航公交車可以自動跟隨一個磁軌。然而，正如前 面提到的，當(dāng)公交系統(tǒng)涉及到多個有共同路段的電子軌道時，電子導(dǎo)航公交車需要進入和 退出這些共同路段，因而需要在電子軌道交匯的道口甚至在共同路段里決定其需要跟隨的 電子軌道，以便正確地遵循分配給他們的行程。因此，本發(fā)明提供這樣的行程管理方法。
[0013] 此行程管理方法接收公交調(diào)度系統(tǒng)分配的行程，從分配的行程中得到相關(guān)的道口 信息，取得電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置，根據(jù)公交車的當(dāng)前位置及道口信息來辨識公交車 是否處于一個道口，并且根據(jù)所處道口信息為公交車設(shè)置需要跟隨的一個主軌道。電子導(dǎo) 航公交車通過跟隨所選擇的主軌道即可自動執(zhí)行分配的行程。
[0014] 在此方法中，一個行程的相關(guān)道口信息包括該行程每個道口的位置和為了執(zhí)行該 行程在每個道口需要跟隨的主軌道。在一個實施例中，在一個道口所需要跟隨的主軌道是 由一個代表該主軌道在此道口所有軌道中的按既定方向排列的位置的序列號來定義，比如 從左邊數(shù)第二條軌道。
[0015] 在一個實施方案中，該行程管理方法從車載制導(dǎo)系統(tǒng)獲得公交車（在線路上）的 當(dāng)前位置。車載制導(dǎo)系統(tǒng)通過位置感測單元感測磁標(biāo)記的磁極，解碼由連續(xù)安裝的磁標(biāo)記 所形成的磁極序列以得到一個相應(yīng)的代碼，然后根據(jù)此代碼確定公交車（在線路上）的當(dāng) 前位置。在另一個實施例中，電子導(dǎo)航公交車配備有一個基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)，該行程管理 方法從此定位系統(tǒng)獲得公交車的當(dāng)前位置。
[0016] 在一個替代實施例中，電子導(dǎo)航公交車裝有一個電子閱讀器和里程表，沿公交車 路線的特定點處安裝有無線電信標(biāo)。當(dāng)公交車在這些特定點旁經(jīng)過時，電子閱讀器會檢測 到來自無線電信標(biāo)的信號。根據(jù)這些信號及從里程表得到的行駛距離來獲得公交車的當(dāng)前 位置。
[0017] 在另一實施方案中，行程管理方法進一步產(chǎn)生一個參考軌跡來引導(dǎo)電子導(dǎo)航公交 車逐步切換到所需要跟隨的主軌道。此參考軌跡是由一系列位置偏移組成，這些位置偏移 代表了電子導(dǎo)航公交車在切換到所需要跟隨的主軌道之前到其現(xiàn)在的軌道的距離。橫向控 制模塊在確定所需的轉(zhuǎn)向角時將參考軌跡一并考慮，從而引導(dǎo)電子導(dǎo)航公交車平滑地從一 個磁軌過渡到另一磁軌。
[0018] 此行程管理方法不僅適用于使用磁感應(yīng)技術(shù)的電子導(dǎo)航公交車，同時也適用于采 用基于視覺的或差分全球定位系統(tǒng)的傳感技術(shù)的電子導(dǎo)航公交車。雖然這些系統(tǒng)不需要在 車道上安裝軌道，但基于視覺的或全球定位系統(tǒng)的電子導(dǎo)航公交車仍需要確定在路口（即 道口）選擇所需跟隨的車道來執(zhí)行分配的行車路線。本發(fā)明的行程管理方法，可以很容易 地應(yīng)用到這些系統(tǒng)上。
[0019] 有這樣的行程管理方法，電子導(dǎo)航公交車可以動態(tài)地更新或確定所需要跟隨的軌 道，從而自動執(zhí)行分配的行程，且不增加駕駛員的工作量。這樣的行程管理功能同時給公交 調(diào)度系統(tǒng)很大的自由度。調(diào)度系統(tǒng)得以動態(tài)地定義和更新車輛行程以便最大限度地滿足客 流需求，同時不會增加駕駛員的工作量或公交系統(tǒng)的運營成本。因此本發(fā)明也為公交系統(tǒng) 提供行程規(guī)劃方法。
[0020] 該行程規(guī)劃方法通常運行在公交系統(tǒng)控制中心的調(diào)度處理器或規(guī)劃處理器里。該 行程規(guī)劃方法估計客流需求并根據(jù)客流需求產(chǎn)生行程安排?？土餍枨蟮墓烙嫲ǐ@得在公 交車上的乘客人數(shù)，確定乘客的起點和目的地，獲得客流需求的歷史數(shù)據(jù)，并在這三個信息 (車上乘客人數(shù)，起訖地點，及歷史數(shù)據(jù)）的基礎(chǔ)上估計客流需求。然后根據(jù)所估計的客流 需求實時生成和更新行程安排。行程安排的生成包括根據(jù)高需求的起訖地點組合生成高需 求的行程，將起訖地點組合與高需求行程關(guān)聯(lián)起來，并通過延伸高需求行程至低需求的起 訖地點組合的方法來生成低需求的行程。
[0021] 基于以上的行程管理方法和行程規(guī)劃方法，本發(fā)明還公開一種使用電子導(dǎo)航公交 車的智能公交系統(tǒng)。這個智能公交系統(tǒng)包括多個電子導(dǎo)航公交車，多個客流統(tǒng)計設(shè)備用于 獲得乘客的行程信息，至少一個通信設(shè)備（通常安裝在一些道路基礎(chǔ)設(shè)施上），以及一個擁 有至少一個調(diào)度處理器的控制中心。該控制中心還可以有終端（包括顯示器和鍵盤）作為 與操作人員的接口。
[0022] 每個電子導(dǎo)航公交車配有一個電子制導(dǎo)系統(tǒng)用于接收調(diào)度處理器分配的行程并 自動控制公交車轉(zhuǎn)向來執(zhí)行所分配的行程。在一個實施例中，電子車載制導(dǎo)系統(tǒng)包括一個 通信單元，一個行程管理單元，一個位置檢測單元，一個橫向控制模塊，和一個轉(zhuǎn)向驅(qū)動器。 該通信單元接收所分配的行程并將其輸出給行程管理單元。行程管理單元根據(jù)分配的行程 來確定所需跟隨的磁軌從而使電子導(dǎo)航公交車能正確執(zhí)行所分配的行程。位置檢測單元提 供公交車相對于所述磁軌的位置偏離，橫向控制模塊根據(jù)此位置偏離決定所需要的轉(zhuǎn)向角 度。轉(zhuǎn)向驅(qū)動器根據(jù)所需的轉(zhuǎn)向角度轉(zhuǎn)動方向盤（或轉(zhuǎn)向輪）從而確保電子導(dǎo)航公交車跟 隨所述磁軌。
[0023] 在一個實施例中，位置檢測單元同時檢測安裝在車道里的磁標(biāo)記的磁極，并解碼 (連續(xù)安裝的磁標(biāo)記組成的）磁極序列以獲得相應(yīng)的代碼。橫向控制模塊基于代碼確定公 交車的當(dāng)前位置。車載無線通信單元將電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置（同時間戳一起）通過 通信傳出，控制中心再經(jīng)由通信設(shè)備收到此信息。在另一個實施例中，電子導(dǎo)航公交車另外 配備有車輛定位裝置，以檢測公交車位置的當(dāng)前位置。
[0024] 行程管理模塊根據(jù)所分配的行程來確定需要跟隨的磁軌。此模塊先根據(jù)（由通信 單元接收到的）所分配的行程得到相關(guān)的道口信息；此道口信息包括該行程每個道口的位 置和為了執(zhí)行該行程在每個道口需要跟隨的主軌道。行程管理模塊然后（從橫向控制模塊 或從車輛定位裝置）獲得電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置?；诠卉嚨漠?dāng)前位置和道口信 息，行程管理模塊確定公交車是否處于或接近一個道口，如果是這樣，則進一步識別公交車 所在道口。行程管理模塊然后根據(jù)所識別的道口為公交車設(shè)定所需要跟隨的磁軌。
[0025] 在進一步的實施例中，行程管理模塊還產(chǎn)生一個參考軌跡，它由一系列的位置偏 移組成，這些位置偏移代表了電子導(dǎo)航公交車在切換到所需要跟隨的主軌道之前到其現(xiàn)在 的軌道的距離。橫向控制模塊在確定所需的轉(zhuǎn)向角時將參考軌跡一并考慮，從而引導(dǎo)電子 導(dǎo)航公交車平滑地從一個磁軌過渡到另一磁軌.
[0026] 客流統(tǒng)計設(shè)備收集與客流需求相關(guān)的信息。該客流統(tǒng)計設(shè)備的實施方式包括 APC(自動乘客計數(shù)器），電子收費箱，基于視頻的乘客計數(shù)器，自動售票機，以及裝有讓乘 客計劃行程的交通應(yīng)用軟件的移動電子設(shè)備。在一個實施例中，客流統(tǒng)計設(shè)備包括多個乘 客計數(shù)裝置，每輛電子制導(dǎo)公交車至少安裝一個用于計數(shù)上下車的乘客。該乘客計數(shù)裝置 連接到車載電子制導(dǎo)系統(tǒng)的通信設(shè)備從而將乘客計數(shù)（連同公交車位置及時間標(biāo)記）傳送 到控制中心。在另一個實施例中，客流統(tǒng)計設(shè)備包括多個電子收費箱，每輛電子制導(dǎo)公交車 至少安裝一個用于計數(shù)車上的乘客同時也可以讓乘客輸入其目的地。在另一個實施例中， 多個電子收費箱被安裝在站臺，在收取來自乘客的電子票的同時計數(shù)進出車站的乘客人 數(shù)。這些電子收費箱連接到車站的通信設(shè)備，將乘客信息輸出給通信設(shè)備，后者將這種信息 傳遞給控制中心。
[0027] 調(diào)度處理器根據(jù)從客流統(tǒng)計設(shè)備輸出的乘客信息來估計客流需求，根據(jù)估計的客 流需求確定多個行程，生成相應(yīng)的車次調(diào)度時刻表，將行程分配給電子導(dǎo)航公交車，并經(jīng)由 通信設(shè)備將行程分配傳送給電子導(dǎo)航公交車。在一個實施例中，客流需求的估計包括獲得 在公交車上的乘客人數(shù)，確定乘客的起訖地點，獲得客流需求的歷史數(shù)據(jù)，并在這三個信息 (車上乘客人數(shù)，起訖地點，及歷史數(shù)據(jù)）的基礎(chǔ)上估計客流需求。然后根據(jù)所估計的客流 需求決定多個行程。行程安排的決定包括根據(jù)高需求的起訖地點組合生成高需求的行程， 將起訖地點組合與高需求行程關(guān)聯(lián)起來，并通過延伸高需求行程至低需求的起訖地點組合 的方法來生成低需求的行程。
[0028] 調(diào)度處理器還運行一個調(diào)度程序來根據(jù)客流需求，行程完成時間，及可調(diào)用的公 交車來決定每個行程的時間表，將每個行程車次分配給一輛電子導(dǎo)航公交車，并通過通信 設(shè)備將分配的行程車次及相應(yīng)的時間表傳達給對應(yīng)的電子導(dǎo)航公交車。
[0029] 因此，通過實時估計客流需求并根據(jù)客流需求來實時安排行程，該智能公交系統(tǒng) 能有效地滿足客流需求，同時最大限度地提高運輸?shù)哪芰托?。同時，隨著車載行程管理 功能，電子導(dǎo)航公交車可以動態(tài)地更新或確定所需跟隨的軌道，從而自動完成分配到的行 程而不會增加駕駛員的工作量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 以下附圖可幫助解釋本發(fā)明的進一步的細節(jié)：
[0031] 圖1示出的電子導(dǎo)航公交車能夠自動跟隨一條由安裝在車道里的磁標(biāo)記定義的 磁軌。
[0032] 圖2是一個電子制導(dǎo)系統(tǒng)的框圖，該電子制導(dǎo)系統(tǒng)安裝在電子導(dǎo)航公交車上用以 引導(dǎo)公交車沿指定的軌道行駛。
[0033] 圖3顯示了一個公交系統(tǒng)的路線圖，其中有多個路線共用一段走廊。
[0034] 圖4是一個電子制導(dǎo)系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)具有無線通信和行程管理能力并根據(jù)所 分配的行程選擇需要跟隨的磁軌。
[0035] 圖5顯示了在一個兩條公交路線合并的道口的軌道布局。
[0036] 圖6顯示了在一個兩條公交路線合并的道口的另一軌道布局。
[0037] 圖7顯示了在一個兩條公交路線合并的道口的另一軌道布局。
[0038] 圖8顯示了在一個兩個公交線路分開的道口的軌道布局。
[0039] 圖9顯示了一個在車站的軌道布局，該布局使電子導(dǎo)航公交車可以選擇停靠在車 站或直接通過該站但不停站。
[0040] 圖10顯示了在車站的另一軌道布局，該布局使電子導(dǎo)航公交車可以選擇?？吭?車站或直接通過該站但不停站。
[0041] 圖11是一個行程管理方法的實施例的過程流程圖。
[0042] 圖12是另一個電子制導(dǎo)系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)具有無線通信和行程管理能力并根 據(jù)所分配的行程選擇需要跟隨的磁軌。
[0043] 圖13是一個行程規(guī)劃實施方案的過程流程圖，該過程根據(jù)客流需求決定行程安 排。
[0044] 圖14是一個客流需求估算過程的流程圖。
[0045] 圖15是一個調(diào)度方法實施例的過程流程圖，該調(diào)度過程用于調(diào)度公交系統(tǒng)的公 交車。
[0046] 圖16是一個用于決定行程服務(wù)間隔的過程的流程圖。
[0047] 圖17是一個示意圖，顯示有電子導(dǎo)航公交車的智能公交系統(tǒng)的一個實施例。
[0048] 圖18是一個調(diào)度方法實施例的過程流程圖，該調(diào)度過程可將公交車用組隊的方 式進行調(diào)度。
[0049] 圖19是一個電子制導(dǎo)系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)具有自動的縱向和橫向的控制功能以 及行程管理和時刻管理功能。
[0050] 圖20是一個時刻管理方法的實施例的過程流程圖，該時刻管理過程根據(jù)分配的 車隊組合和調(diào)度時刻表來決定所需的行車速度。
[0051] 圖21是示意圖，顯示有電子導(dǎo)航公交車的智能公交系統(tǒng)的另一個實施例。

【具體實施方式】
[0052] 圖1示出一個電子導(dǎo)航公交車102,它能夠自動跟隨安裝在車道里的磁性標(biāo)記物 (磁標(biāo)記）104所限定的磁軌106。磁標(biāo)記104通常為永久磁鐵，安裝在路面下并且一個磁極 (北極或南極）朝上。磁標(biāo)記104可以沿車道的中心線安裝或與車道中心線相隔一個（或 多個）預(yù)定的偏移量來安裝。兩個相鄰的磁標(biāo)記104之間的距離可以是固定的距離（例如， 1米）也可以根據(jù)車道的曲率或其他方面的考慮而變動。
[0053] 圖2是一個安裝在電子導(dǎo)航公交車102上的車載電子制導(dǎo)系統(tǒng)202的框圖200。 該電子制導(dǎo)系統(tǒng)202能夠使電子導(dǎo)航公交車102自動跟隨由磁標(biāo)記104所定義的磁軌106。 位置感測單兀204確定電子導(dǎo)航公交車102相對于磁軌106的橫向偏離。由于磁軌106和 車道中心線之間預(yù)定義的偏移是已知的，位置感測單元204可以判斷電子導(dǎo)航公交車102 的相對于車道中心線的橫向偏離。
[0054] 此外，磁標(biāo)記104時可以根據(jù)預(yù)定的磁極排列順序來安裝以形成各種代碼，所述 的位置感測單元204檢測磁標(biāo)記104的朝上的磁極并將磁極的排列順序進行解碼。由于每 個磁標(biāo)記104可以以其北極或其南極朝上安裝，每個磁標(biāo)記104則構(gòu)成一個1位的二進制 代碼（1或0)。例如，如果北極被定義為1，那么代碼1100101，可由7個連續(xù)磁標(biāo)記104按 以下磁極朝上的順序安裝來實現(xiàn)：北，北，南，南，北，南，北。位置感測單元204檢測到每個 磁標(biāo)記的磁極并將其磁極記錄到磁極序列里，并檢查是否最后N個（在上面例子中N = 7) 磁標(biāo)記104形成的磁極序列符合一個預(yù)定義的代碼（上面例子中的代碼為1100101)。許多 方法可以用于解碼，例如直接將磁極序列與預(yù)定義的代碼進行比較或者使用碼形成計算法 諸如海明碼（Hamming Code)。位置感測單元204可以將解碼得到的代碼輸出給其它系統(tǒng) 或單元使用。位置感測單元204的示例性方法和設(shè)備在美國專利申請?zhí)?4/195713中有描 述。該專利申請題為用于智能車輛導(dǎo)航的位置感測系統(tǒng)，于2014年3月3日提交，指派給 了本申請的受讓人，在此列為參考。
[0055] 根據(jù)從位置檢測單元204輸出的橫向偏離，一個橫向控制模塊206由此計算確保 該公交車102跟隨磁軌106所需要的轉(zhuǎn)向角度。橫向控制模塊206還可以從公交車102的 控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN)獲取車速，并在確定所需轉(zhuǎn)向角時將車速考慮在內(nèi)。橫向控制模塊 206還可以利用從位置檢測單元204得來的代碼信息來推斷車道曲率，磁標(biāo)記的序號，沿磁 軌106的行駛距離，以及預(yù)先存儲在橫向控制模塊206的存儲器里的代碼表中的其他信息。 各種控制技術(shù)可被用于根據(jù)橫向偏差和其他可用信息來確定所需的轉(zhuǎn)向角度。這些控制技 術(shù)在本領(lǐng)域技術(shù)人員中是眾所周知的，因此這里不作描述。
[0056] 轉(zhuǎn)向驅(qū)動器單元210包括一個可以轉(zhuǎn)動方向盤212的馬達（或液壓閥）。當(dāng)從橫 向控制模塊206接收到所需的轉(zhuǎn)向角時，該馬達（或液壓閥）將方向盤212轉(zhuǎn)動到所需的 轉(zhuǎn)向角度。轉(zhuǎn)向驅(qū)動器單元210還可以包括一個伺服控制處理器（未示出），以及用于測量 轉(zhuǎn)向盤角度的傳感器。伺服控制處理器根據(jù)橫向控制模塊206確定的所需的轉(zhuǎn)向角進一步 確定馬達（或液壓閥）應(yīng)將方向盤212轉(zhuǎn)到的角度（或馬達或閥應(yīng)施加到方向盤212上的 轉(zhuǎn)矩）。
[0057] 電子制導(dǎo)系統(tǒng)202還包括一個人機界面（HMI)單元208。該人機界面單元208將 信息提供給公交車102的駕駛員（或監(jiān)控人員）并從駕駛員那接收命令。它還接收來自橫 向控制模塊206的系統(tǒng)運行狀態(tài)，并將駕駛員的命令發(fā)送至橫向控制模塊206。人機界面單 元208還可以監(jiān)控系統(tǒng)操作及信息的完整性。人機界面單元208給駕駛員提供音頻和視覺 反饋，并配備有開關(guān)和面板可供駕駛員進行操作。
[0058] 圖2所示的電子制導(dǎo)系統(tǒng)202能自動引導(dǎo)電子導(dǎo)航公交車102沿著磁軌106運行。 然而，一個典型的公交系統(tǒng)通常管理多個路線（大都市的公交系統(tǒng)有時甚至管理幾百條路 線），不同的路線共享車站或中轉(zhuǎn)站以方便需要換線的乘客的現(xiàn)象也很普遍。特別是在城 市的中心，旅游景點，校園里，不同的路線共享幾個連續(xù)路段（常被稱為走廊）也是常見的。 圖3顯示了一個公交系統(tǒng)的路線圖，其中有多個路線共用一段走廊。圖中有五個路線302， 分別在本文中被稱作R(紅）線，B(藍）線，K(黑）線，G(綠）線，和Y(黃）線。車站304 用圓圈來標(biāo)示，其中每個車站304的標(biāo)識是由代表路線的一個字母和代表該車站在相應(yīng)線 路上的由左到右位置的一個數(shù)字組成。例如，在K線的車站304被標(biāo)識為Kl，K2, K3等，而 在R線上的車站304被標(biāo)識為Rl，R2, R3,等等。
[0059] 如上所述，不同于鐵路，地鐵或輕軌系統(tǒng)的軌道，電子軌道可能不能直接彼此交 叉。對于磁軌106尤其如此，因為磁軌的直接交叉可能導(dǎo)致交叉處磁場干擾因而破壞基于 磁場強度測量值估計的橫向偏差。因此，磁軌106的布局需要仔細設(shè)計以保證多個磁軌的 磁場不會互相干擾。此外，電子導(dǎo)航公交車102也需要一個行程管理方法，以便在道口確定 需要跟隨哪個磁軌并實施所作的磁軌選擇以便正確完成分配的行程。
[0060] 圖4是一個電子制導(dǎo)系統(tǒng)402的框圖400,該系統(tǒng)包括無線通信單元404和一個行 程管理模塊406來實現(xiàn)行程管理方法，其中與系統(tǒng)202相同的單元用與圖2相同的參考號 來標(biāo)識。與圖2中的電子制導(dǎo)系統(tǒng)202類似，電子制導(dǎo)系統(tǒng)402包括位置檢測單元204,橫 向控制模塊206,轉(zhuǎn)向驅(qū)動器210和人機界面208,此外，在電子制導(dǎo)系統(tǒng)402還包括無線通 信單元404,它與一個公交系統(tǒng)的控制中心（未示出）通信。無線通信單元404從控制中 心（比如運行在控制中心的調(diào)度系統(tǒng)）接收一個行程分配，并將接收到的行程提供給行程 管理模塊406。行程管理模塊406根據(jù)所分配的行程以及公交車102的當(dāng)前位置來決定需 要跟隨的主磁軌。行程管理模塊406然后將所選出的主軌道輸出給橫向控制模塊206,后者 將引導(dǎo)電子導(dǎo)航公交車102沿主軌道行進。行程管理模塊406和橫向控制模塊206可以駐 留在同一個處理器（例如，嵌入式處理器或工業(yè)PC)里也可以分別駐留在兩個單獨的處理 器。
[0061] 圖5顯示了在一個兩條公交路線合并的道口的磁軌布局。這種道口的一個實例是 圖3中Y線和在車站K4和K5之間的K線合并的交界處。為了描述方便，行車方向以箭頭 506和508標(biāo)出；當(dāng)然，行車方向也可以與標(biāo)出的方向相反。圖5中磁軌502和504在合并 之前均位于車道中央；但磁軌502和504也可以偏移車道中心。當(dāng)Y線的磁軌502轉(zhuǎn)彎而 與K線的磁軌504相匯合的過程中，磁軌502開始朝一側(cè)逐漸偏移，使得在兩個磁軌502和 504之間在匯合后有足夠的距離（在圖5中標(biāo)記為"d"）。此距離d確保兩個軌道502和 504的磁標(biāo)記104的磁場之間沒有干擾。通常d不小于0. 5米。
[0062] 合并后，一條磁軌可以結(jié)束。在圖5中，Y線的磁軌502結(jié)束，電子導(dǎo)航公交車102 將沿著K線的磁軌504行進。原本在Y線運行的電子導(dǎo)航公交車102將跟隨軌跡510完成 從磁軌502到磁軌504的過渡。相關(guān)的進一步細節(jié)將會在描述圖11時提供。
[0063] 圖6顯示了在一個兩條公交路線合并的道口的另一軌道布局600。其中與圖5相 同的部分用相同的參考編號標(biāo)出。在布局600中，K線的磁軌504在進入道口時橫向移動 到一側(cè)并在兩磁軌合并后結(jié)束。行駛在Y線的電子導(dǎo)航公交車始終跟隨Y線的磁軌502而 行駛在K線上的電子導(dǎo)航公交車將遵循軌跡602從而完成從磁軌504到磁軌502的過渡。
[0064] 圖7顯示了在一個兩條公交路線合并的道口的另一軌道布局700。其中與其他軌 道布局圖相同的部分用相同的參考編號標(biāo)出。在布局700中，磁軌502和504均保持在車 道中心，但磁軌502或504中的一個會在交叉點（或合并點）P之前結(jié)束。圖7中Y線的磁 軌502在合并點P之前結(jié)束，原本運行在Y線的電子導(dǎo)航公交車在到達K線的磁軌504之 前用航位推算法（dead-reckoning)的方式繼續(xù)運行，其運行軌跡為702。
[0065] 圖8顯示了在一個兩個公交路線分開的道口的軌道布局800,其中與其它軌道布 局圖相同的部分用相同的參考編號標(biāo)出。這種道口的一個例子是圖3中K線和在車站K9和 K10之間的G線之間的交界處。為了描述的目的，行車方向以箭頭806和808標(biāo)出；然而， 行車方向也可以逆轉(zhuǎn)。在進入道口前G線的磁軌802在與車道中心偏離d距離處開始。磁 軌802轉(zhuǎn)彎并在轉(zhuǎn)彎過程中逐步移到車道中央。運行在G線的電子導(dǎo)航公交車將被引導(dǎo)著 跟隨的軌跡804從而完成從磁軌504到磁軌802的過渡。
[0066] 圖9顯示了一個在車站的軌道布局，該布局使電子導(dǎo)航公交車可以選擇?？吭谲?站或直接通過該站但不停站。一條進出站磁軌904在車站910之前的一個位置點P1開始 并與磁軌902保持平行但相隔一個間距。這條進出站磁軌904然后轉(zhuǎn)彎靠站，之后再轉(zhuǎn)彎 離開車站并與磁軌902再度平行。進出站磁軌904在離站后的位置點P2結(jié)束。沿磁軌902 運行的電子導(dǎo)航公交車102不需要進站時只需繼續(xù)沿磁軌902行進即可。當(dāng)需要進站時， 沿磁軌902運行的電子導(dǎo)航公交車102可選擇進出站磁軌904為主磁軌，這樣它將被引導(dǎo) 著沿著軌跡906從磁軌902過渡到進出站磁軌904。在離開車站910后，電子導(dǎo)航公交車 102將被引導(dǎo)著沿著軌跡908從進出站磁軌904過渡到磁軌902。
[0067] 圖10顯示了在車站的另一軌道布局1000,該布局使電子導(dǎo)航公交車可以選擇停 靠在車站或直接通過該站但不停站。其中與其他軌道布局類似的部分用相同的參考編號標(biāo) 出。在這個布局設(shè)計中，進出站磁軌1002開始于一個位置點P1，結(jié)束于一個位置點P2,而 沒有平行于磁軌902的起始段和結(jié)尾段。電子導(dǎo)航公交車仍將沿軌跡906 (軌跡908)完成 從磁軌902 (或1002)到磁軌1002 (或902)的過渡。此外，圖9及圖10所示的布局900和 1000可以很容易地用于車站以外的位置作為用以超車或讓車的繞行軌道布局，以方便一輛 在后面行駛的公交車繞過其前方在同一個磁軌運行的公交車。
[0068] 圖11是一個行程管理方法的實施例的過程的流程圖。該行程管理過程1100可以 由行程管理模塊406來執(zhí)行，也可以在公交系統(tǒng)的控制中心中運行然后將結(jié)果（即被選中 的所需要跟隨的磁軌）從控制中心傳送到公交車102。在每一個處理循環(huán)中，行程管理過 程1100開始于步驟1102以讀取由通信單元（例如，圖4中的模塊404)從控制中心接收來 的行程分配。行程管理過程1100進一步根據(jù)分配到的行程獲得相關(guān)的道口信息。在圖11 所示的實施例中，行程管理過程1100在程序運行開始時根據(jù)行程確定道口信息，而在每次 處理循環(huán)中只有當(dāng)指定的行程發(fā)生變化時才更新道口信息。因此，行程管理過程1100在步 驟1104中檢查分配到的行程是否已經(jīng)改變，例如，通過比較新接收到的行程分配和當(dāng)前存 儲的行程分配。如果分配的行程被改變，則行程管理過程1100在步驟1106中根據(jù)新接收 到的行程更新道口信息。
[0069] -個行程的相關(guān)道口信息包括該行程上每個道口的位置和為了執(zhí)行該行程在每 個道口需要跟隨的主軌道。在一個實施例中，道口位置由沿某個特定磁軌的磁標(biāo)記的序號 來確定。例如，對于圖5所示的Y線，該道口的位置可由磁標(biāo)記Ml所對應(yīng)的序號來標(biāo)示。 也就是說，如果磁標(biāo)記Ml是Y線的磁軌502上的第2000個磁標(biāo)記，那這個道口的位置就是 2000。在一個道口所需要跟隨的主軌道是由一個代表該主軌道在此道口所有軌道中的按既 定方向排列的位置的序列號來定義，比如圖5所示的道口的主軌道是磁軌504,它是從右數(shù) 第一條軌道，從左數(shù)第二軌跡。如果預(yù)定義的方向是從右到左（或從左到右），那么主軌道 的序列號為1(或2)。因此，如圖5所示的道口的信息可表示為[2000，1]。因此，如表1所 不，每個行程的相關(guān)道口信息可以組成一個道口信息表。該表的每一行對應(yīng)于一個道口，第 一列代表道口位置，第二列代表所需選擇的主軌道的序列號。
[0070] 表1.道口信息表
[0071]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于可自動跟隨電子軌道的電子導(dǎo)航公交車的行程管理方法，該方法包括： 接收一個公交調(diào)度系統(tǒng)分配的行程； 根據(jù)分配的行程得到相關(guān)的道口信息，其中所述道口信息包括該行程每個道口的位置 和主軌道； 獲得所述電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置； 根據(jù)所述電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置及道口信息辨識公交車所處的道口；以及 根據(jù)所處道口的主軌道為電子導(dǎo)航公交車設(shè)置一條需要跟隨的軌道； 據(jù)此，所述電子導(dǎo)航公交車通過跟隨所述需要跟隨的軌道即可自動執(zhí)行分配的行程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子軌道由安裝在車道中的磁標(biāo)記來定義，權(quán)利要求1所述 的方法通過以下步驟獲得所述電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置：通過一個位置感測單元來檢測 所述磁標(biāo)記的磁極，解碼連續(xù)安裝的磁標(biāo)記的磁極序列以得到一個相應(yīng)的代碼，并根據(jù)所 述代碼確定電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中，所述電子導(dǎo)航公交車配備一個基于衛(wèi)星的定位系 統(tǒng)，所述方法從基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)得到所述電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中，所述電子導(dǎo)航公交車配備有一個電子閱讀器和一個 里程表，所述方法通過以下步驟獲得所述電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置： 通過電子閱讀器閱讀從位于所分配的行程沿途的特定點的無線電信標(biāo)發(fā)出的信號； 取得里程表的行駛距離；以及 根據(jù)無線電信標(biāo)的信號和行駛距離來確定所述電子導(dǎo)航公交車的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中，一個道口的主軌道是由一個代表該主軌道在此道口 所有軌道中的按既定方向排列的位置的序列號來定義。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法還包括：產(chǎn)生一個參考軌跡來引導(dǎo)電子導(dǎo)航公交車逐步 切換到所需要跟隨的軌道，所述參考軌跡是由一系列位置偏移組成。
7. -個用于公交系統(tǒng)的行程規(guī)劃方法，包括估計客流需求并根據(jù)客流需求來生成行程 安排。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中估計客流需求包括獲得在公交車上的乘客人數(shù)， 確定乘客的起訖地點，獲得客流需求的歷史數(shù)據(jù)，及在所述車上乘客人數(shù)，起訖地點，和歷 史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上估計客流需求。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中根據(jù)客流需求來生成行程安排包括根據(jù)高需求的起 訖地點組合生成高需求行程，將起訖地點組合與生成的高需求行程相關(guān)聯(lián)，并通過延伸高 需求路線至低需求的起訖地點組合的方式來生成低需求行程。
10. -個智能公交系統(tǒng)，包括： 多輛電子導(dǎo)航公交車，其中每輛電子導(dǎo)航公交車配有一個電子制導(dǎo)系統(tǒng)，該電子制導(dǎo) 系統(tǒng)通過通信接收分配到的行程并對公交車實施自動轉(zhuǎn)向控制來執(zhí)行分配到的行程； 多個用于獲得乘客的行程信息的客流統(tǒng)計設(shè)備； 一個包括至少一個調(diào)度處理器的控制中心，其中調(diào)度處理器根據(jù)從客流統(tǒng)計設(shè)備輸出 的乘客的行程信息來估計客流需求，根據(jù)估計的客流需求確定多個行程，生成相應(yīng)的車次 調(diào)度時刻表，將行程分配給電子導(dǎo)航公交車，并將行程分配傳送給電子導(dǎo)航公交車；以及 至少一個通信裝置，用于所述電子導(dǎo)航公交車，客流統(tǒng)計設(shè)備，以及調(diào)度處理器之間的 通信。
11. 如權(quán)利要求10所述的智能公交系統(tǒng)，其中每個電子制導(dǎo)系統(tǒng)具備： 一個通信單元，以接收所分配的行程； 一個行程管理單元，以根據(jù)分配的行程來確定所需跟隨的軌道從而執(zhí)行所分配的行 程； 一個位置感測單元，以提供公交車相對于所述軌道的位置偏差； 一個橫向控制模塊，以根據(jù)來自位置檢測單元的位置偏差決定所需要的轉(zhuǎn)向角度；以 及 一個轉(zhuǎn)向驅(qū)動器單元，以根據(jù)所需的轉(zhuǎn)向角度來轉(zhuǎn)動方向盤。
12. 如權(quán)利要求11所述的智能公交系統(tǒng)，其中，所述軌道由安裝在車道中的磁標(biāo)記來 定義，并且其中： 位置感測單元進一步檢測磁標(biāo)記的磁極并解碼磁極序列以獲得相應(yīng)的代碼； 橫向控制模塊基于所述代碼確定公交車的當(dāng)前位置；并且 所述通信單元進一步將公交車的當(dāng)前位置通過通信傳送給控制中心。
13. 如權(quán)利要求11所述的智能公交系統(tǒng)，其中每個電子制導(dǎo)系統(tǒng)還包括一個定位裝置 用于檢測所述電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置，所述通信單元進一步將電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前 位置通過通信傳送到控制中心。
14. 如權(quán)利要求11的智能公交系統(tǒng)，其中電子制導(dǎo)系統(tǒng)所包括的行程管理模塊按以下 步驟確定所需要跟隨的軌道： 根據(jù)分配的行程中得到相關(guān)的道口信息，其中所述道口信息包括該行程每個道口的位 置和主軌道； 獲得所述電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置； 根據(jù)所述電子導(dǎo)航公交車的當(dāng)前位置及道口信息辨識公交車所處的道口；以及 根據(jù)所處道口的主軌道為電子導(dǎo)航公交車設(shè)置一條需要跟隨的軌道。
15. 如權(quán)利要求14所述的智能公交系統(tǒng)，其特征在于，一個道口的主軌道是由一個代 表該主軌道在此道口所有軌道中的按既定方向排列的位置的序列號來定義。
16. 如權(quán)利要求11所述的智能公交系統(tǒng)，其特征在于： 行程管理模塊進一步產(chǎn)生一個參考軌跡，所述參考軌跡是由一系列位置偏移組成；以 及 橫向控制模塊在確定所需的轉(zhuǎn)向角時將參考軌跡一并考慮；從而引導(dǎo)電子導(dǎo)航公交車 平滑地從一個軌道過渡到另一軌道。
17. 如權(quán)利要求10所述的智能公交系統(tǒng)，其中，所述多個客流統(tǒng)計設(shè)備包括多個乘客 計數(shù)裝置，每輛電子制導(dǎo)公交車至少安裝一個所述乘客計數(shù)裝置用于計數(shù)上下車的乘客； 所述乘客計數(shù)裝置與電子制導(dǎo)系統(tǒng)相連從而將乘客計數(shù)出去傳送到控制中心。
18. 如權(quán)利要求10所述的智能公交系統(tǒng)，其中，所述多個客流統(tǒng)計設(shè)備包括： 多個電子收費箱，每個電子收費箱安裝在一個車站里用于計數(shù)進入和離開車站的乘客 數(shù)，和 多個售票機，每個售票機安裝在一個車站里用于售票并報告售出的每張票的出發(fā)站和 目的站。
19. 如權(quán)利要求10的智能公交系統(tǒng)，其中調(diào)度處理器通過以下步驟估計客流需求：獲 得在公交車上的乘客人數(shù)，確定乘客的起點和目的地，獲得客流需求的歷史數(shù)據(jù)，及在所述 車上乘客人數(shù)，起點和目的地，和歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上估計客流需求。
20. 如權(quán)利要求10的智能公交系統(tǒng)，其中調(diào)度處理器通過以下步驟來根據(jù)客流需求 生成行程安排：根據(jù)高需求的起訖地點組合生成高需求行程，將起訖地點組合與生成的高 需求行程相關(guān)聯(lián)，并通過延伸高需求路線至低需求的起訖地點組合的方式來生成低需求行 程。
【文檔編號】G05D1/02GK104298236SQ201410466609
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】黃繼華, 但漢曙, 張維斌 申請人:明日交通公司