專利名稱：C/s模式無人駕駛機車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機動車無人駕駛技術(shù)，特別是涉及一種C/S控制模式的單向偏轉(zhuǎn)軌道無人駕駛技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行汽車大多以燃油動力為主，由于石油資源的緊缺與燃燒后造成的污染和溫室效應(yīng)等一系列問題促使了電池動力汽車的面世。但電池動力汽車卻也面臨著動力不足，充電不方便，無法遠程運輸以及帶來的電池污染等一系列問題。兩種汽車還具有一共同的缺陷，那就是受人為的控制，具有太多不確定的危險期。據(jù)汽車雜志調(diào)查表明，全球每年都有兩萬多人喪生于車禍，受傷的人更是不計其數(shù)。急切的需要一種新的交通模式出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服能源緊缺，環(huán)境污染溫室效應(yīng)，交通事故及城市效通擁擠等問題，本發(fā)明提供一種安全、智能、環(huán)保、節(jié)能的無人駕駛技術(shù)。本發(fā)明是一個全新的技術(shù)方案，脫離了傳統(tǒng)自主的交通工具模式。本發(fā)明硬件設(shè)施方面包括機車，專用軌道，資源中心，控制中心和終點停車設(shè)備。下面依次來介紹本發(fā)明硬件設(shè)施的功能和構(gòu)造特點。機車是本發(fā)明技術(shù)方案的唯一載體，也是C/S控制模式中的客戶端，主要具有以下功能和特點一、機車不具備手動控制設(shè)備，只有一臺計算機和一個觸摸屏供用戶輸入目的地。二、機車底部具有可伸縮網(wǎng)絡(luò)接口。機車在行駛狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)接口為收縮隱藏狀態(tài)， 只有機車處于靜止時網(wǎng)絡(luò)接口才與外界網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接觸。網(wǎng)絡(luò)接口用于與服務(wù)器傳遞信息。三、機車上下左右四個方向都裝置有車輪。底部車輪稱基輪，其形狀與火車輪相似，用于鋼軌行駛，作動力輸出車輪。頂部車輪稱壓制輪，用于防止機車受振動上坡影響產(chǎn)生飛躍導致脫軌。左右車輪稱轉(zhuǎn)向輪，由機車頂部平衡杠連接，平衡杠桿受升降桿控制。轉(zhuǎn)向輪只有左高右低或左低右高兩種狀態(tài)。四、機車頂部裝置有電源接觸線，始終與外界電源線接觸，獲取機車動力能源。機車還配有一小型蓄電池，用于異常停電使用。五、機車每個基輪處都有一個稱重裝置，可合計出機車總重量。用于計算機車在行駛過程和加速過程中所需要的功率。六、機車底部有里程掃描器，緊急避險信號接收器和緊急停車信號接收器。里程掃描器用于掃描里程標記，實時調(diào)整行駛速度。緊急避險是指路徑前方軌道出現(xiàn)異常，可提前切軌的情況下發(fā)出信號提示切軌停車。緊急停車則是在無法提前切軌停車的情況下緊急制動，減小與其他車輛的碰撞。七、機車前后裝置有彈性系統(tǒng)，用于在異常情況下減小碰撞國度。八、機車前方裝置有距離感應(yīng)器和左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)接受器，這些裝置是機車在機車在靠站停車時切換為外部控制狀態(tài)時使用。為了杜絕機車與行人或其他類型車輛發(fā)生碰撞，本發(fā)明采用封閉式專用軌道。其功能特點如下一、本發(fā)明所有軌道為單向行駛軌道，且所有機車在相同軌道均以相同速度行駛。 如此一來所有機車都避免了相對碰撞和追尾碰撞的可能。二、本軌道將所有分支路口簡化為“人”字路口，一個單向的“十”字路口則被分成兩個“人”字路口。機車則只需控制左右兩個轉(zhuǎn)向即可，最高程度的保證機車轉(zhuǎn)向準確性。三、本發(fā)明為了使機車具有獨立轉(zhuǎn)向切軌能力，專用軌道除底部裝置有基軌外兩側(cè)還裝置有偏轉(zhuǎn)軌道。機車的轉(zhuǎn)向輪就是在偏轉(zhuǎn)軌道內(nèi)行駛的。在分支路口處偏轉(zhuǎn)軌道與基軌的水平建筑距離增大，機車行駛至此處時受偏轉(zhuǎn)軌道牽引而傾斜車身，使另一側(cè)車輪懸空，從而通過分支路口鋼軌空缺處，實現(xiàn)切軌。四、為了防止機車在行駛過程中受震動或陡坡影響而出現(xiàn)飛躍、脫軌的情況，軌道頂部兩側(cè)裝置有壓制平板，與機車頂部的壓制輪之間只有絲毫間隙，保證機車緊貼軌道行駛。五、專用軌道頂部裝置有電源線，底部裝有網(wǎng)線，除此之外底部每隔一段距離都有里程標記，緊急避險信號燈和緊急停車信號燈。本發(fā)明專用軌道分市道、省道、國道三種類型，分別支持低速、中速、高速行駛。本發(fā)明技術(shù)方案規(guī)定市內(nèi)交通禁止使用省道和國道，只有在跨市，跨省運輸時才允許使用省道和國道。本發(fā)明以城市為單位建立控制中心，以省為單位建立省級資源中心，全國建立國道資源中心。資源中心主要有兩個功能一、將省道或者國道抽象成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲在數(shù)據(jù)庫中，供各市控制中心互斥的訪問使用。二、以時間為矢量單位，存儲已被占用的軌道資源，防止同一軌道資源同時被多輛機車使用而造成撞車事故?？刂浦行氖且环N具有控制能力的資源中心，除了要存儲本市市道資源以外，最主要的是要處理所有目前所在地為本市的機車的申請數(shù)據(jù)。其主要任務(wù)是為機車分配一條路徑及出發(fā)時間，原則是要保證任何兩輛機車在同一時間不到達同一地點。此外控制中心還有一項功能就是在軌道出現(xiàn)意外情況下發(fā)送緊急停車信號和緊急避險信號。為了最大程度的提高空間使用率，本發(fā)明終點停車設(shè)備也經(jīng)過特別的設(shè)計。本發(fā)明采用冗余軌道停車和平移側(cè)位停車混合使用。冗余軌道停車是指有多余專用停車軌道機車停在停車軌道上，不占用行駛軌道。平移側(cè)位停車是指機車靜止在軌道上以后將機車所占用的那段軌道整體左右平移，同時將另外一節(jié)相同的軌道移至原停車位置，使停車軌道恢復成正常行駛狀態(tài)。如此方式可使一條停車軌道停十余輛車，解決停車空間問題。為了支持異常停車機制，機車選擇停車軌道和停車位不由控制中心預先規(guī)化，而由車站芯片引導機車至空閑車位。芯片還有一個功能就是當車位已滿或車位全空時及時疏散機車和調(diào)入機車，保證隨時有車位停車，也保證隨時有空車供乘客使用。車站芯片是通過發(fā)送信號到機車左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)感應(yīng)器和距離感應(yīng)器來控制機車停車的。本發(fā)明技術(shù)方案除以上所述硬件設(shè)施外還有核心控制技術(shù)，主要包括C/S程序控制技術(shù)，緊急停車/避險技術(shù)，停車控制技術(shù)。C/S模式中的客戶端是機車，服務(wù)器端是控制中心。此控制方式是客戶端發(fā)送所在地和目的地給服務(wù)器，服務(wù)器端則根據(jù)目前路況協(xié)調(diào)各控制中心和資源中心，分配路徑和占用軌道時間給客戶端，將路徑，出發(fā)時間和速度發(fā)送給客戶端，客戶端則根據(jù)此數(shù)據(jù)計算出路徑中每個里程標記的計劃到達時間，然后嚴格按出發(fā)時間出發(fā)，對此里程標記點的實際到達時間與計劃到達時間實時調(diào)整行駛速度，保證機車在規(guī)定誤差時間內(nèi)到達每一個里程標記點。此過程中控制中心的分析步驟如下①.檢測目的地屬市內(nèi)，省內(nèi)還是省際。 若為省內(nèi)或者省際則需協(xié)調(diào)省道或國道資源中心和外市控制中心，以下以市內(nèi)交通繼續(xù)分析。②.根據(jù)所在地和目的地確定一矩形地圖，由計算機數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖的可達選擇一條路徑， 為數(shù)節(jié)約計算時間，此路徑不要求為最短路徑。③以系統(tǒng)時間后一分鐘為出發(fā)時間，根據(jù)市道的規(guī)定速度計算路徑中每個分支點的計劃到達時間，然后核對被鎖資源表，如果在允許誤差時間內(nèi)有被鎖資源則將出發(fā)時間延遲5秒重新計算，直到找到完全空閑資源為止。然后鎖定資源，將結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端。緊急停車/避險技術(shù)是指當軌道出現(xiàn)故障時控制中心將數(shù)據(jù)庫中此軌道置為無效，防止其它機車再次使用此軌道。然后找出所有計劃通過此軌道的機車，并計算出他們目前所在的位置，且在相應(yīng)位置發(fā)送緊急停車/避險信號，防止機車在故障軌道處聚集，擴大事故。停車控制技術(shù)是兼容緊急停車的一種措施。機車不由控制中心規(guī)化停車位，機車入站后立即降低速度，緩速行駛，由車站芯片引導停入相應(yīng)車位完成整個無人駕駛過程。本發(fā)明的主要有益效果如下一、自動控制，無人駕駛，節(jié)約人力資源。二、安全智能，全程計算機精確控制，大大降低交通事故可能性。三、綠色環(huán)保，節(jié)約不可再生資源，無廢氣廢塵，無電池污染。四、高速通暢，全程無停滯，節(jié)約運輸時間。五、高度節(jié)能，成本遠低于普通燃油汽車。六、操作簡易，觸摸控制，帶快捷方式，小朋友可獨自乘車上學。七、無停車困擾，無需防盜防跟蹤等。八、不受天氣影響，冰雪無阻。


下面就主要功能部件和程序流程

。圖1是單向十字路口人字分解圖。圖2是機車直線行駛狀態(tài)示意圖。圖3是機車轉(zhuǎn)向狀態(tài)示意圖。圖4是冗余停車軌道示意圖。圖5是平移側(cè)位停車示意圖。圖6是服務(wù)器分析程序的主要流程圖。圖中1.機車，2.專用軌道，3.壓制平板，4.壓制輪，5.平衡杠桿，6.升降桿，7.固定支架，8.轉(zhuǎn)向輪，9.偏轉(zhuǎn)軌道，10.基輪，11.基軌，12.行駛軌道，13.停車軌道。
具體實施例方式在圖1中所示為本發(fā)明十字路口的人字分解示意圖，其中虛線框示意為整個軌道框架，實線為基軌(11)。在軌道分支處基軌是間斷的，機車行駛到此處時必需由轉(zhuǎn)向輪(8) 和一側(cè)基輪(10)受力，而另一側(cè)基輪(10)懸空，如圖3狀態(tài)。在圖2為機車直線行駛狀態(tài)示意圖。此狀態(tài)中機車全部由基輪(10)受力，轉(zhuǎn)向輪 (8)雖置于偏轉(zhuǎn)軌道(9)內(nèi)卻不與軌道接觸。本發(fā)明為節(jié)約耗能減輕車身重量，而為了保持車身穩(wěn)定性本發(fā)明設(shè)計壓制平板⑶和壓制輪G)，使機車在行駛過程中緊貼基軌(11)行駛。機車的平衡杠桿(5)由固定支架(7)支撐在機車頂部，機車選擇左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時只需控制升降桿(6)便可使左邊或右邊轉(zhuǎn)向輪置于偏轉(zhuǎn)軌道(9)內(nèi)。圖3是機車在轉(zhuǎn)向過程中由于偏轉(zhuǎn)軌道(9)和基軌(11)的建筑距離的增大，使轉(zhuǎn)向輪(8)受力，從而使另一側(cè)基輪(10)懸空行駛，從而通過間斷的軌道段實現(xiàn)切軌。圖4是停車站軌道示意圖，機車停車選擇停車軌道(13)，而不阻塞行駛軌道。圖5示意為側(cè)位平移停車過程，一個停車位由兩段相同的軌道形成。當車位停車后平移車位則可將停車軌道(1 恢復成通暢狀態(tài)。圖6是服務(wù)器為客戶端規(guī)化行駛路徑計算出發(fā)時間的主要流程圖。服務(wù)器首先將所有資源數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，其主要表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)字典如下TABLE_N0DE節(jié)點信息表，存儲所有分支點，匯入點信息。N0DE_NAME 節(jié)點名稱N0DE_ID 節(jié)點編號N0DE_TYPE節(jié)點類型(分支點/匯入點)X_VAIVE節(jié)點橫坐標值Y_VALUE節(jié)點縱坐標值N0DE_TAG節(jié)點有效標識(0有效，1無效)
TABLE_T0UCH 路段信息表N0DE_ID_A首節(jié)點編號X_A首節(jié)點橫坐標值Y_A首節(jié)點縱坐標值N0DE_ID_B尾節(jié)點編號
X_B尾節(jié)點橫坐標值Y_B尾節(jié)點縱坐標值T0UCH_TAG路段有效標識TABLE_L0CK_N0DE 被鎖資源表N0DE_ID 節(jié)點編號CAR_ID機車編號L0CK_TIME 被鎖時間本發(fā)明的核心思想就是機車在整個運輸過程中只作為客戶端，并不具備獨立選擇行駛路徑能力，而是嚴格按照服務(wù)器規(guī)定的時間和路徑行駛，服務(wù)器規(guī)劃客戶端行駛路徑和時間的依據(jù)則是通過被鎖資源表來控制任何兩輛機車在同一時刻不出現(xiàn)在同一地點。其
6中所指的時刻包含一個誤差時間概念。若誤差時間為1秒，機車甲在8:00:00經(jīng)過A點，則任何其他機車在7:59:58至8:00:02時間段經(jīng)過A點都是不被允許的。由于是計算機精確控制，隨著技術(shù)的不斷成熟，誤差時間控制在0. 1秒或更短的時間內(nèi)都有可能。下面結(jié)合圖 6對一次運輸過程作出詳細說明。首先用戶通過機車觸摸屏或快捷鍵選擇目的地，機車將目前所在地和目的地通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給控制中心。控制中心收到數(shù)據(jù)后則開始圖6流程。1.判斷目的地是否屬于本市。2.以所在地和目的地的橫坐標和縱坐標確定矩形，訪問節(jié)點信息表，選取所有矩形500 米范圍以內(nèi)的節(jié)點。3.根據(jù)路段信息表選擇一條路程小于2倍所在地至目的地直線距離的可達路徑。算法參考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)書籍的最短路徑算法。4.以系統(tǒng)時間后一分鐘為出發(fā)時間， 根據(jù)各段道路規(guī)定行駛速度計算各匯入點的到達時間。5.訪問被鎖資源表測試在誤差時間內(nèi)是否有被鎖數(shù)據(jù)。6.將占用資源存入被鎖資源表。7.反饋結(jié)果數(shù)據(jù)至客戶端。其中若目的地不屬于本市則需連網(wǎng)目的地所在城市控制中心和省道資源中心或國道資源中心，分別執(zhí)行以上互斥共享檢測操作，再反饋結(jié)果數(shù)據(jù)給客戶端。在訪問被鎖資源表發(fā)現(xiàn)在誤差時間內(nèi)存在其他被鎖數(shù)據(jù)時則將出發(fā)時間推遲5秒重新計算，直到找到空閑資源為止?？蛻舳耸盏椒答仈?shù)據(jù)后則嚴格按出發(fā)時間出發(fā)，并根據(jù)車身重量和規(guī)定速度計算出所需功率行駛，在行駛過程中，機車根據(jù)里程標記點的計劃到達時間和實際到達時間實時調(diào)整行駛速度，保證在規(guī)定誤差內(nèi)到達每個里程標記點。機車行至終點站時則以超低速行駛，切換為外部控制狀態(tài)，受車站芯片指引至相應(yīng)停車位，平移軌道完成整個運輸過程。
權(quán)利要求
1.一種機動車無人駕駛技術(shù)，其特征是以偏轉(zhuǎn)軌道和轉(zhuǎn)向輪實現(xiàn)機車自動切軌，以C/ S控制模式使機車共享互斥的使用軌道資源，保證機車在行駛過程中安全無碰撞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人駕駛技術(shù)，其特征是利用冗余軌道停車和側(cè)位平移停車技術(shù)解決停車空間問題。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人駕駛技術(shù)，其特征是以壓制平板和壓制輪保障機車穩(wěn)定，降低車身重量達到節(jié)能目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人駕駛技術(shù)，其特征是通過緊急停車和緊急避險技術(shù)控制異常風險。
全文摘要
一種以C/S控制模式為核心，以偏轉(zhuǎn)軌道輔助自動切軌的機動車無人駕駛技術(shù)。其理論核心是將軌道作為一種資源，供所有機車共享互斥的使用，只要控制任何兩輛機車不在同一時間到達同一地點就可保證機車不碰撞。本發(fā)明主要依賴計算機的高速運算效率和偏轉(zhuǎn)軌道裝置實現(xiàn)機車的自動切軌。通過全程計算機的精確控制和硬件設(shè)施的專門設(shè)計，本發(fā)明實現(xiàn)了一種安全、智能、環(huán)保、節(jié)能的無人駕駛交通工具。
文檔編號B61C17/12GK102259656SQ20101021133
公開日2011年11月30日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者丁俁 申請人:丁俁