本发明涉及轨道交通有轨电车自动驾驶技术领域，尤其是涉及车辆与地面路口的协同通信控制方法及系统。
背景技术：
随着大城市地铁规模化运营，解决了大运量交通运输需求，但对于非地铁沿线的住宅地区，这就需要如有轨电车中小运量制式来解决与主干地铁的衔接，打通公共交通运输的最后一公里。
但有轨电车因其非封闭式路权，尤其是在公共路口和乘用车、行人共享路权，有轨电车运营速度和效率较低就和路口的通过优先权密切相关。目前已发生多起路口公共乘用车和有轨电车相撞的事件，更是大大地影响有轨电车的运营和安全，因此对于轨道车辆主动控制和车路协同的研究至关重要，为后期降低建设和运维成本奠定基础。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于主动驾驶控制的有轨电车协同控制方法及系统，实现有轨电车主动检测与驾驶并控制交通信号灯使得有轨电车优先通过。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于主动驾驶控制的有轨电车协同控制方法，该控制方法的步骤为，
s1、首先，有轨电车发出信号至交通信号灯处，主动要求判断是否为有轨电车通过的路口，若否则保持交通信号灯正常运行，若是则进入步骤s2；
s2、判断路口是否为红灯，若是则进入步骤s3，若否则进入步骤s4；
s3、判断有轨电车到达路口的时间是否大于实时红灯+3s的时间，若是则有轨电车通过路口，若否则有轨电车停车至路口；
s4、判断有轨电车通过路口时间是否小于实时绿灯时间，若是则有轨电车通过路口，若否则进入步骤s5；
s5、判断有轨电车通过路口时间是否小于1.5倍的实时绿灯时间，若是则延长交通信号灯绿灯时间保证有轨电车正常通过，若否则降低有轨电车的运行速度进入步骤s6；
s6、判断有轨电车到达路口前降速至3km/h的时间是否小于实时绿灯时间与下一个红灯时间之和，若是则有轨电车自动降速通过，若否则有轨电车停车至路口。
进一步具体的，所述的交通信号灯控制模块与车辆控制模块实现双向通信。
进一步具体的，所述的有轨电车与后一辆有轨电车实现双向通信。
一种采用上述控制方法的基于主动驾驶控制的有轨电车协同系统，包括设置于有轨电车上的车辆控制模块、采集路面信号的移动采集模块以及移动网络模块，以及设置于路口交通信号灯附近的固定采集模块、用于控制交通信号灯的交通控制模块以及无线网络模块；所述的移动采集模块用于采集有轨电车周围的障碍物以及交通信号灯的信号，并将该信号传递至车辆控制模块内进行处理并进行有轨电车的牵引或者制动，同时通过移动网络模块与交通信号灯的无线网络模块进行通信；所述的固定采集模块用于采集路口的障碍物信息，并将该信号传输至交通控制模块进行处理后，通过无线网络模块与有轨电车通信。
进一步具体的，所述的车辆控制模块包括接收移动采集模块信号的工控机、与工控机进行通信的车辆控制器、通过车辆控制器控制的牵引机构以及制动机构，所述的移动网络模块连接于车辆控制器上。
进一步具体的，所述的移动采集模块包括设置于有轨电车前方以及两侧的毫米波雷达、设置于有轨电车前方的摄像头。
进一步具体的，所述的车辆控制器采用二乘二取二安全架构。
进一步具体的，所述的固定采集模块包括设置在路口的毫米波雷达以及摄像头。
进一步具体的，所述的移动网络模块以及无线网络模块采用5g网络。
本发明的有益效果是：上述控制方法与系统采用车辆主动控制运行的方式来实现对障碍物的检测和车辆自动驾驶控制，并通过车辆主动信号实现过路口优先通过的控制，提高运行的效率以及降低安全事故的发生。
附图说明
图1是本发明有轨电车协同控制方法的控制判断图；
图2是本发明有轨电车协同系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示一种基于主动驾驶控制的有轨电车协同控制方法，该控制方法的步骤为，
s1、首先，有轨电车发出信号至交通信号灯处，判断是否为有轨电车通过的路口，若否说明该路口不是有轨电车通过的路口，则不需要对交通信号灯进行控制保持其正常运行即可，若是说明该路口为有轨电车所需通过的路口，则进入步骤s2。
s2、判断路口是否为红灯，若是表明该路口的交通信号灯处于红灯状态则进入步骤s3，若否表明该路口的交通信号灯处于绿灯或者黄灯状态，则进入步骤s4。
s3、判断有轨电车到达路口的时间是否大于实时红灯再加3s的时间，若是说明有轨电车到达路口时交通信号灯处于绿灯期间，则有轨电车可以通过路口，若否说明有轨电车到达路口时交通信号灯还处于红灯或者黄灯期间，则有轨电车需要停车至路口等待绿灯通过。
s4、判断有轨电车通过路口时间是否小于实时绿灯时间，若是说明有轨电车到达路口时交通信号灯处于绿灯期间，则有轨电车可以通过路口，若否说明有轨电车到达路口时交通信号灯处于红灯或者黄灯期间，则进入步骤s5。
s5、判断有轨电车通过路口时间是否小于1.5倍的实时绿灯时间，若是说明有轨电车到达路口时交通信号灯处于绿灯状态，但是绿灯时间不足以使有轨电车完全通过路口，此时则延长交通信号灯绿灯时间保证有轨电车正常通过，若否说明有轨电车到达路口时绿灯马上就要熄灭，则降低有轨电车的运行速度进入步骤s6。
s6、判断有轨电车到达路口前降速至3km/h的时间是否小于实时绿灯时间与下一个红灯时间之和，若是说明有轨电车在降速的时间到达路口时，交通信号灯变为绿灯，则有轨电车自动降速通过，若否说明有轨电车降速到达路口时，交通信号灯为红灯，此时则有轨电车需要停车至路口等待绿灯通行。
上述控制方法，主要通过有轨电车与交通信号灯之间的双向通信实现，同时前一辆有轨电车可将此路口的交通信号灯的具体状况传输至后一辆有轨电车，后一辆有轨电车对该信号处理后选择合适的速度运行，能够在合理的时间通过此路口。
在考虑城市交通的拥挤度时，对于不同级别的道路需要区别对待，比如有轨电车通过主干道路为防止出现大规模交通堵塞，需要保证有轨电车优先通过，这就需要有轨电车运行图时刻表需要和交通信号灯控制匹配，其次，对于郊区路口可以让有轨电车优先通过，最后，对于次级主干道路需要优化通过路口的控制，车路协同交互就显得至关重要。
基于上述控制方法，如图2所示设计了基于主动驾驶控制的有轨电车协同系统，包括设置于有轨电车上的车辆控制模块、采集路面信号的移动采集模块以及移动网络模块，以及设置于路口交通信号灯附近的固定采集模块、用于控制交通信号灯的交通控制模块以及无线网络模块；所述的移动采集模块括设置于有轨电车前方以及两侧的毫米波雷达、设置于有轨电车前方的摄像头，用于采集有轨电车周围的障碍物以及交通信号灯的状态，并将该信号传递至车辆控制模块内进行处理并进行有轨电车的牵引或者制动，同时通过移动网络模块与交通信号灯的无线网络模块进行通信，毫米波雷达擅长监测障碍物的距离和速度且不受恶劣天气影响，采用77ghz的毫米波雷达具有远距离和宽检测角的优点，而摄像头用于障碍物类型及交通信号灯的识别；所述的固定采集模块用于采集路口的障碍物信息，并将该信号传输至交通控制模块进行处理后，通过无线网络模块与有轨电车通信，固定采集模块也选用毫米波雷达以及摄像头进行信息的采集，交通控制模块为用于控制交通信号灯的交通信号灯控制器；上述移动网络模块以及无线网络模块均采用5g网络实现信号的传递，通过5g网络实现有轨电车与交通信号灯、有轨电车之间的交互通信。
车辆控制模块包括接收移动采集模块信号的工控机、与工控机进行通信的车辆控制器、通过车辆控制器控制的牵引机构以及制动机构，所述的移动网络模块连接于车辆控制器上，车辆控制器采用二乘二取二安全架构用于执行车辆级控制指令，其中考虑到架构和可靠性的需求，采用的工控机独立进行算法融合处理，擅长于大量数据处理和图形分析，具有高实时性、低抖动的特点。
上述协同系统根据控制方法实现的方式为：首先，有轨电车内的车辆控制器通过5g网络向交通信号灯控制器发出主动控制请求，同时车载的毫米波雷达以及摄像头采集到的路面状态信号进入工控机进行处理；交通信号灯控制器接收到主动请求后，将通过路口毫米波雷达以及摄像头采集到的路口路面状态信号通过5g网络传递至有轨电车的工控机内进行信号处理，工控机将有轨电车采集的信号与交通控制模块采集到的信号进行融合分析后的出5个结果，保持交通信号灯正常运行、有轨电车停车至路口、有轨电车通过路口、有轨电车自动降速通过路口以及延长交通信号灯保证有轨电车通过路口。
综上，通过上述控制方法与系统的设置，能够实现有轨电车与交通信号灯之间信息的交互，通过计算得出有轨电车合理的通过时间与速度，提高市政交通运行的效率。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
技术特征：
1.一种基于主动驾驶控制的有轨电车协同控制方法，其特征在于，该控制方法的步骤为，
s1、首先，有轨电车发出信号至交通信号灯处，判断是否为有轨电车通过的路口，若否则保持交通信号灯正常运行，若是则进入步骤s2；
s2、判断路口是否为红灯，若是则进入步骤s3，若否则进入步骤s4；
s3、判断有轨电车到达路口的时间是否大于实时红灯+3s的时间，若是则有轨电车通过路口，若否则有轨电车停车至路口；
s4、判断有轨电车通过路口时间是否小于实时绿灯时间，若是则有轨电车通过路口，若否则进入步骤s5；
s5、判断有轨电车通过路口时间是否小于1.5倍的实时绿灯时间，若是则延长交通信号灯绿灯时间保证有轨电车正常通过，若否则降低有轨电车的运行速度进入步骤s6；
s6、判断有轨电车到达路口前降速至3km/h的时间是否小于实时绿灯时间与下一个红灯时间之和，若是则有轨电车自动降速通过，若否则有轨电车停车至路口。
2.根据权利要求1所述的有轨电车协同系统的控制方法，其特征在于，所述的交通信号灯与有轨电车实现双向通信。
3.根据权利要求1所述的有轨电车协同系统的控制方法，其特征在于，所述的有轨电车与后一辆有轨电车实现双向通信。
4.一种采用权利要求1中基于主动驾驶控制的有轨电车协同系统，其特征在于，包括设置于有轨电车上的车辆控制模块、采集路面信号的移动采集模块以及移动网络模块，以及设置于路口交通信号灯附近的固定采集模块、用于控制交通信号灯的交通控制模块以及无线网络模块；所述的移动采集模块用于采集有轨电车周围的障碍物以及交通信号灯的信号，并将该信号传递至车辆控制模块内进行处理并进行有轨电车的牵引或者制动，同时通过移动网络模块与交通信号灯的无线网络模块进行通信；所述的固定采集模块用于采集路口的障碍物信息，并将该信号传输至交通控制模块进行处理后，通过无线网络模块与有轨电车通信。
5.根据权利要求4所述的基于主动驾驶控制的有轨电车协同系统，其特征在于，所述的车辆控制模块包括接收移动采集模块信号的工控机、与工控机进行通信的车辆控制器、通过车辆控制器控制的牵引机构以及制动机构，所述的移动网络模块连接于车辆控制器上。
6.根据权利要求4所述的基于主动驾驶控制的有轨电车协同系统，其特征在于，所述的移动采集模块包括设置于有轨电车前方以及两侧的毫米波雷达、设置于有轨电车前方的摄像头。
7.根据权利要求5所述的基于主动驾驶控制的有轨电车协同系统，其特征在于，所述的车辆控制器采用二乘二取二安全架构。
8.根据权利要求4所述的基于主动驾驶控制的有轨电车协同系统，其特征在于，所述的固定采集模块包括设置在路口的毫米波雷达以及摄像头。
9.根据权利要求4所述的基于主动驾驶控制的有轨电车协同系统，其特征在于，所述的移动网络模块以及无线网络模块采用5g网络。
技术总结
本发明涉及一种基于主动驾驶控制的有轨电车协同控制方法，S1、判断是否为有轨电车通过的路口，若否则正常运行，若是则进入S2；S2、判断路口是否为红灯，若是则进入S3，若否则进入S4；S3、判断到达路口时间是否大于红灯+3s的时间，若是则通过路口，若否则停车至路口；S4、判断通过路口时间是否小于绿灯时间，若是则通过路口，若否则进入S5；S5、判断通过路口时间是否小于1.5倍绿灯时间，若是则延长绿灯正常通过，若否则降速进入S6；S6、判断降速至3km/h的时间是否小于绿灯时间与下一个红灯时间之和，若是则降速通过，若否则停车至路口。提高运行的效率以及降低安全事故的发生。
技术研发人员：焦曰里;李彤;吕浩;王嬉嬉
受保护的技术使用者：中铁轨道交通装备有限公司
技术研发日：.10.22
技术公布日：.02.21
