一种轨道车远程控制系统的制作方法

1.本发明属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道车远程控制系统。


背景技术：

2.城市化进程的不断加快，使机动车辆保有量逐年高速递增，交通拥堵的问题在城市中愈加突出，给人们的出行带来了新的挑战。现有的城市公共交通体系主要以地铁和轻轨等轨道交通为主，但地铁不能将乘客直接运输到最终的目的地。个人快速交通是一种主要由无人驾驶小型智能轨道车，且拥有高架为主的专属路权轨道组成的新型交通系统，旨在避开城市地面上拥挤复杂的开放式公共道路，在专属路权轨道线路内行驶，以实现城市站到站间轨道车安全快速且便捷的直达服务。
3.传统个人快速交通存在的问题在于的单个轨道车座位数量受限，载客能力低，不满足城市交通需求，并且面在对多任务跟线路复杂的情况时，无人驾驶的轨道车的任务协同分配和远程控制同样面临挑战。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种轨道车远程控制系统，通过对同类行驶任务的轨道车进行轨道车组构建，并对多任务情况提供了任务协同分配模型，解决了单任务轨道车运力不足和通行任务协同分配困难的问题。
5.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
6.本发明提供一种轨道车远程控制系统，包括：
7.轨道交通子系统，用于构建轨道线路网络、轨道车组、车站和任务需求中心；
8.车轨控制模型子系统，用于基于轨道线路网络、轨道车组、车站和任务需求中心构建乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型；
9.多任务轨道车运行控制子系统，用于基于乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型控制轨道车组执行通行任务。
10.所述轨道交通子系统包括：
11.导轨线路网络模块，用于通过若干节点、节点之间的链接以及链接旁的线路资源控制节点构建轨道线路网络；
12.轨道车组模块，用于构建轨道线路网络上的具有相同通行任务的轨道车组；
13.车站模块，用于根据空间活跃度在链接旁或节点处设置支路及支路末端的能够容纳若干轨道车的车站；
14.任务需求中心模块，用于基于乘客在车站建立的通行任务构建任务需求中心。
15.所述任务需求中心的构建方法包括如下步骤：
16.a1、根据最相邻原则将轨道线路网络按预设区域面积进行划分，得到若干轨道线路网络分块；
17.a2、获取轨道线路网络分块中的所有车站作为车站集合s；
18.a3、基于车站集合s获取乘客建立了通行任务的车站；
19.a4、以建立通行任务的车站为中心，获取可用轨道车，直至轨道车数量满足通行任务，以距车站最远的可用轨道车与车站间的欧式距离作为任务需求范围，构建任务需求中心。
20.所述车轨控制模型子系统包括：
21.乘车排队模型模块，用于基于轨道线路网络和车站，构建乘车排队模型；
22.轨道车调用模型模块，用于基于轨道车组和任务需求中心，构建轨道车调用模型；
23.任务协同分配模型模块，用于基于乘车排队模型和轨道车调用模型，构建任务协同分配模型。
24.所述乘车排队模型的构建方法如下：
25.b1、基于轨道线路网络选择车站；
26.b2、获取车站中乘客数量、乘客排队队列长度、单位时间到达车站的乘客数量和车站单位时间服务乘客数量；
27.b3、基于车站中乘客数量、乘客排队队列长度、单位时间到达车站的乘客数量和车站单位时间服务乘客数量，构建乘车排队模型；
28.所述乘车排队模型的计算表达式如下：
[0029][0030]
其中，表示排队等待时间，表示车站乘客数量，表示乘客排队队列长度，表示轨道车登车口利用率，表示乘客队列长度等于上车口容量的概率，表示单位时间到达车站的乘客数量，表示车站单位时间服务乘客数量。
[0031]
所述轨道车调用模型的构建方法包括如下步骤：
[0032]
c1、基于车站建立的通行任务，分别向任务需求中心内的所有轨道车发送任务消息；
[0033]
c2、根据任务消息，分别对任务需求中心内的所有轨道车进行任务执行评估，得到满足任务执行评估约束的轨道车集合；
[0034]
所述任务执行评估约束的计算表达式如下：
[0035][0036]
其中，表示轨道车到达发送了任务消息的第i个车站的距离小于到达车站集合中的任意其他发送了任务消息的车站的距离，表示求欧氏距离，分别表示车站集合中发送了任务消息的第j个车站，表示任务需求中心内暂无通行任
务的轨道车集合；
[0037]
c3、根据任务消息对满足任务执行评估约束的轨道车集合进行通行任务分类组合，得到若干不同类通行任务分别对应的轨道车组；
[0038]
c4、对轨道车组中的轨道车构建轨道车调用模型；
[0039]
所述轨道车调用模型的计算表达式如下：
[0040][0041][0042]
其中，表示第个通行任务的轨道车调用动作，第个轨道车对应的有限自动机，表示自动机乘积，表示类通行任务对应的调用动作概率，表示轨道车控制状态集合，表示轨道车调用任务中有限状态集合，表示动作集合，表示自动机的部分转移方程，表示自动机的初始状态，表示自动机接受状态的集合，表示同轨行进，表示分流行进，表示汇流行进。
[0043]
所述任务协同分配模型的计算表达式如下：
[0044][0045][0046][0047][0048]
其中，min表示求最小，表示通行任务配备轨道车等待目标参数，a和b分别表示调用轨道车距离权重系数和排队时间权重系数，表示第个可调用的轨道车，表示发送了任务消息的第个车站，表示第个车站乘客排队时间，表示轨道车调用函数，表示第个轨道车，表示第n个轨道车，表示类通行任务对应的轨道车组，表示除去类通行任务中所有不属于第个通行任务的轨道车调用动作后在轨道车调用动作集合上的映射，表示交换和结合，表示轨道车组集群全局异步分布式调用架构，表示适用于，表示第n个通行任务的轨道车调用动作。
[0049]
基于乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型控制轨道车组执行通行任务的方法包括如下步骤：
[0050]
d1、确定建立了通行任务的车站以及通行任务对应的任务需求中心；
[0051]
d2、对确定的车站中不同类通行任务分别构建乘车排队模型；
[0052]
d3、利用轨道车调用模型分别为不同类通行任务调用满足通行任务数量的轨道车；
[0053]
d4、利用任务协同分配模型对各类通行任务对应配备的轨道车组进行集群全局异步分布式调用，完成执行轨道车组的通行任务。
[0054]
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
[0055]
本发明提供的一种轨道车远程控制系统，通过轨道交通子系统通过轨道线路网络、轨道车组、车站和任务需求中心构建了完整的能够进行通行任务的轨道车交通线路网络；通过车轨控制子系统基于轨道交通子系统构建的轨道车交通线路网络对乘客排队，对不同类通行任务调用轨道车以及对多任务轨道车运行，分别提供乘车排队模型、轨道车调用模型以及任务协同分配模型；通过多任务轨道车运行控制子系统基于乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型控制轨道车组执行通行任务，实现了节约站点服务乘客的等待时间，以及轨道车间交换和组合实现协同执行通行任务，既提升了针对同类通行任务的运力，也提升了轨道线路的利用效率。
[0056]
针对于本发明还具有的其他优势将在后续的实施例中进行更细致的分析。
附图说明
[0057]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0058]
图1为本发明实施例中一种轨道车远程控制系统的框图。
具体实施方式
[0059]
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0060]
如图1所示，在本发明的一个实施例中，本发明提供一种轨道车远程控制系统，包括：
[0061]
轨道交通子系统，用于构建轨道线路网络、轨道车组、车站和任务需求中心。
[0062]
所述轨道交通子系统包括：
[0063]
导轨线路网络模块，用于通过若干节点、节点之间的链接以及链接旁的线路资源控制节点构建轨道线路网络。
[0064]
轨道车组模块，用于构建轨道线路网络上的具有相同通行任务的轨道车组。
[0065]
车站模块，用于根据空间活跃度在链接旁或节点处设置支路及支路末端的能够容
纳若干轨道车的车站。
[0066]
任务需求中心模块，用于基于乘客在车站建立的通行任务构建任务需求中心。
[0067]
所述任务需求中心的构建方法包括如下步骤：
[0068]
a1、根据最相邻原则将轨道线路网络按预设区域面积进行划分，得到若干轨道线路网络分块；
[0069]
a2、获取轨道线路网络分块中的所有车站作为车站集合s；
[0070]
a3、基于车站集合s获取乘客建立了通行任务的车站；
[0071]
a4、以建立通行任务的车站为中心，获取可用轨道车，直至轨道车数量满足通行任务，以距车站最远的可用轨道车与车站间的欧式距离作为任务需求范围，构建任务需求中心。
[0072]
车轨控制模型子系统，用于基于轨道线路网络、轨道车组、车站和任务需求中心构建乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型；
[0073]
所述车轨控制模型子系统包括：
[0074]
乘车排队模型模块，用于基于轨道线路网络和车站，构建乘车排队模型。
[0075]
所述乘车排队模型的构建方法如下：
[0076]
b1、基于轨道线路网络选择车站；
[0077]
b2、获取车站中乘客数量、乘客排队队列长度、单位时间到达车站的乘客数量和车站单位时间服务乘客数量；
[0078]
b3、基于车站中乘客数量、乘客排队队列长度、单位时间到达车站的乘客数量和车站单位时间服务乘客数量，构建乘车排队模型；
[0079]
所述乘车排队模型的计算表达式如下：
[0080][0081]
其中，表示排队等待时间，表示车站乘客数量，表示乘客排队队列长度，表示轨道车登车口利用率，表示乘客队列长度等于上车口容量的概率，表示单位时间到达车站的乘客数量，表示车站单位时间服务乘客数量。乘车排队模型为节省乘客建立通行任务后的等待时间提供计算基础。
[0082]
轨道车调用模型模块，用于基于轨道车组和任务需求中心，构建轨道车调用模型。
[0083]
所述轨道车调用模型的构建方法包括如下步骤：
[0084]
c1、基于车站建立的通行任务，分别向任务需求中心内的所有轨道车发送任务消息；
[0085]
c2、根据任务消息，分别对任务需求中心内的所有轨道车进行任务执行评估，得到满足任务执行评估约束的轨道车集合；
[0086]
所述任务执行评估约束的计算表达式如下：
[0087][0088]
其中，表示轨道车到达发送了任务消息的第i个车站的距离小于到达车站集合中的任意其他发送了任务消息的车站的距离，表示求欧氏距离，分别表示车站集合中发送了任务消息的第j个车站，表示任务需求中心内暂无通行任务的轨道车集合；
[0089]
c3、根据任务消息对满足任务执行评估约束的轨道车集合进行通行任务分类组合，得到若干不同类通行任务分别对应的轨道车组；
[0090]
c4、对轨道车组中的轨道车构建轨道车调用模型；
[0091]
所述轨道车调用模型的计算表达式如下：
[0092][0093][0094]
其中，表示第个通行任务的轨道车调用动作，第个轨道车对应的有限自动机，表示自动机乘积，表示类通行任务对应的调用动作概率，表示轨道车控制状态集合，表示轨道车调用任务中有限状态集合，表示动作集合，表示自动机的部分转移方程，表示自动机的初始状态，表示自动机接受状态的集合，表示同轨行进，表示分流行进，表示汇流行进。提供轨道车调用模型的计算方法，为调用轨道车至发送任务信息的车站、构建轨道车组、任务协同分配以及控制轨道车组执行行进动作提供基础。
[0095]
任务协同分配模型模块，用于基于乘车排队模型和轨道车调用模型，构建任务协同分配模型。
[0096]
所述任务协同分配模型的计算表达式如下：
[0097][0098][0099][0100][0101]
其中，min表示求最小，表示通行任务配备轨道车等待目标参数，a和b分别
表示调用轨道车距离权重系数和排队时间权重系数，表示第个可调用的轨道车，表示发送了任务消息的第个车站，表示第个车站乘客排队时间，表示轨道车调用函数，表示第个轨道车，表示第n个轨道车，表示类通行任务对应的轨道车组，表示除去类通行任务中所有不属于第个通行任务的轨道车调用动作后在轨道车调用动作集合上的映射，表示交换和结合，表示轨道车组集群全局异步分布式调用架构，表示适用于，表示第n个通行任务的轨道车调用动作。通过任务协同分配模块，在最节省乘客建立通行任务后的等待时间的基础上实现任务的协同分配，并控制各轨道车在执行行进任务中的各个行进动作，实现既通过构建轨道车组提升运力，又通过任务协同分配提升了轨道线路利用效率。
[0102]
多任务轨道车运行控制子系统，用于基于乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型控制轨道车组执行通行任务。
[0103]
基于乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型控制轨道车组执行通行任务的方法包括如下步骤：
[0104]
d1、确定建立了通行任务的车站以及通行任务对应的任务需求中心；
[0105]
d2、对确定的车站中不同类通行任务分别构建乘车排队模型；
[0106]
d3、利用轨道车调用模型分别为不同类通行任务调用满足通行任务数量的轨道车；
[0107]
d4、利用任务协同分配模型对各类通行任务对应配备的轨道车组进行集群全局异步分布式调用，完成执行轨道车组的通行任务。
[0108]
值得注意的是，在通行任务执行过程中仍可根据任务协同分配模型，将通行任务目标终点及在后规划路线均相同的轨道车或轨道车组通过交换和结合，构建执行同类任务的新的轨道车组，以再次提升轨道线路利用效率。
[0109]
本发明提供的一种轨道车远程控制系统，通过轨道交通子系统通过轨道线路网络、轨道车组、车站和任务需求中心构建了完整的能够进行通行任务的轨道车交通线路网络；通过车轨控制子系统基于轨道交通子系统构建的轨道车交通线路网络对乘客排队，对不同类通行任务调用轨道车以及对多任务轨道车运行，分别提供乘车排队模型、轨道车调用模型以及任务协同分配模型；通过多任务轨道车运行控制子系统基于乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型控制轨道车组执行通行任务，实现了节约站点服务乘客的等待时间，以及轨道车间交换和组合实现协同执行通行任务，既提升了针对同类通行任务的运力，也提升了轨道线路的利用效率。
[0110]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种轨道车远程控制系统，其特征在于，包括：轨道交通子系统，用于构建轨道线路网络、轨道车组、车站和任务需求中心；车轨控制模型子系统，用于基于轨道线路网络、轨道车组、车站和任务需求中心构建乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型；所述乘车排队模型的构建方法如下：b1、基于轨道线路网络选择车站；b2、获取车站中乘客数量、乘客排队队列长度、单位时间到达车站的乘客数量和车站单位时间服务乘客数量；b3、基于车站中乘客数量、乘客排队队列长度、单位时间到达车站的乘客数量和车站单位时间服务乘客数量，构建乘车排队模型；所述乘车排队模型的计算表达式如下：其中，表示排队等待时间，表示车站乘客数量，表示乘客排队队列长度，表示轨道车登车口利用率，表示乘客队列长度等于上车口容量的概率，表示单位时间到达车站的乘客数量，表示车站单位时间服务乘客数量；所述轨道车调用模型的构建方法包括如下步骤：c1、基于车站建立的通行任务，分别向任务需求中心内的所有轨道车发送任务消息；c2、根据任务消息，分别对任务需求中心内的所有轨道车进行任务执行评估，得到满足任务执行评估约束的轨道车集合；所述任务执行评估约束的计算表达式如下：其中，表示轨道车到达发送了任务消息的第i个车站的距离小于到达车站集合中的任意其他发送了任务消息的车站的距离，表示求欧氏距离，分别表示车站集合中发送了任务消息的第j个车站，表示任务需求中心内暂无通行任务的轨道车集合；c3、根据任务消息对满足任务执行评估约束的轨道车集合进行通行任务分类组合，得到若干不同类通行任务分别对应的轨道车组；c4、对轨道车组中的轨道车构建轨道车调用模型；所述轨道车调用模型的计算表达式如下：
，其中，表示第个通行任务的轨道车调用动作，第个轨道车对应的有限自动机，表示自动机乘积，表示类通行任务对应的调用动作概率，表示轨道车控制状态集合，表示轨道车调用任务中有限状态集合，表示动作集合，表示自动机的部分转移方程，表示自动机的初始状态，表示自动机接受状态的集合，表示同轨行进，表示分流行进，表示汇流行进；所述任务协同分配模型的计算表达式如下：所述任务协同分配模型的计算表达式如下：所述任务协同分配模型的计算表达式如下：，其中，min表示求最小，表示通行任务配备轨道车等待目标参数，a和b分别表示调用轨道车距离权重系数和排队时间权重系数，表示第个可调用的轨道车，表示发送了任务消息的第个车站，表示第个车站乘客排队时间，表示轨道车调用函数，表示第个轨道车，表示第n个轨道车，表示类通行任务对应的轨道车组，表示除去类通行任务中所有不属于第个通行任务的轨道车调用动作后在轨道车调用动作集合上的映射，表示交换和结合，表示轨道车组集群全局异步分布式调用架构，表示适用于，表示第n个通行任务的轨道车调用动作；多任务轨道车运行控制子系统，用于基于乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型控制轨道车组执行通行任务。2.根据权利要求1所述的轨道车远程控制系统，其特征在于，所述轨道交通子系统包括：导轨线路网络模块，用于通过若干节点、节点之间的链接以及链接旁的线路资源控制节点构建轨道线路网络；轨道车组模块，用于构建轨道线路网络上的具有相同通行任务的轨道车组；车站模块，用于根据空间活跃度在链接旁或节点处设置支路及支路末端的能够容纳若干轨道车的车站；
任务需求中心模块，用于基于乘客在车站建立的通行任务构建任务需求中心。3.根据权利要求2所述的轨道车远程控制系统，其特征在于，所述任务需求中心的构建方法包括如下步骤：a1、根据最相邻原则将轨道线路网络按预设区域面积进行划分，得到若干轨道线路网络分块；a2、获取轨道线路网络分块中的所有车站作为车站集合s；a3、基于车站集合s获取乘客建立了通行任务的车站；a4、以建立通行任务的车站为中心，获取可用轨道车，直至轨道车数量满足通行任务，以距车站最远的可用轨道车与车站间的欧式距离作为任务需求范围，构建任务需求中心。4.根据权利要求3所述的轨道车远程控制系统，其特征在于，所述车轨控制模型子系统包括：乘车排队模型模块，用于基于轨道线路网络和车站，构建乘车排队模型；轨道车调用模型模块，用于基于轨道车组和任务需求中心，构建轨道车调用模型；任务协同分配模型模块，用于基于乘车排队模型和轨道车调用模型，构建任务协同分配模型。5.根据权利要求1所述的轨道车远程控制系统，其特征在于，基于乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型控制轨道车组执行通行任务的方法包括如下步骤：d1、确定建立了通行任务的车站以及通行任务对应的任务需求中心；d2、对确定的车站中不同类通行任务分别构建乘车排队模型；d3、利用轨道车调用模型分别为不同类通行任务调用满足通行任务数量的轨道车；d4、利用任务协同分配模型对各类通行任务对应配备的轨道车组进行集群全局异步分布式调用，完成执行轨道车组的通行任务。

技术总结
本发明公开了一种轨道车远程控制系统，属于轨道交通技术领域，包括构建轨道线路网络、轨道车组、车站和任务需求中心的轨道交通子系统，构建乘车排队模型、轨道车调用模型和任务协同分配模型的车轨控制模型子系统，控制轨道车组执行通行任务的多任务轨道车运行控制子系统；本发明通过对同类行驶任务的轨道车进行轨道车组构建，并对多任务情况提供了任务协同分配模型，解决了单任务轨道车运力不足和通行任务协同分配困难的问题。任务协同分配困难的问题。任务协同分配困难的问题。


技术研发人员：唐伟锋 何先志 黄奎 张浩田
受保护的技术使用者：江苏飞梭智行设备有限公司
技术研发日：2023.08.03
技术公布日：2023/9/9