借助于駕駛員輔助系統(tǒng)產(chǎn)生對軌道車輛的駕駛員的操作建議或者用于軌道車輛的控制信 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種借助于駕駛員輔助系統(tǒng)產(chǎn)生對軌道車輛(10)的駕駛員的操作建議或者用于所述軌道車輛(10)的控制信號(hào)的方法，其中在考慮至少一個(gè)行程說明的情況下計(jì)算駕駛數(shù)據(jù)(FD)并且基于所述駕駛數(shù)據(jù)(FD)產(chǎn)生操作建議并將其在操作建議顯示裝置(20)中顯示，或者產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)對車輛控制裝置(18)產(chǎn)生影響。為了關(guān)于軌道車輛的能量需求優(yōu)化這類方法而提出：作為行程說明考慮至少一個(gè)空氣壓力特征變量(L)。
【專利說明】
借助于駕駛員輔助系統(tǒng)產(chǎn)生對軌道車輛的駕駛員的操作建
議或者用于軌道車輛的控制信號(hào)的方法和駕駛輔助系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種借助于駕駛員輔助系統(tǒng)產(chǎn)生對軌道車輛的駕駛員的操作建議或者用于軌道車輛的控制信號(hào)的方法，其中在考慮至少一個(gè)行程說明的情況下計(jì)算駕駛數(shù)據(jù)并且基于所述駕駛數(shù)據(jù)
[0002]-產(chǎn)生操作建議并將其在操作建議顯示裝置中示出，或者
[0003]-產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)對車輛控制裝置產(chǎn)生影響。

【背景技術(shù)】
[0004]已知的是，在軌道車輛半自動(dòng)運(yùn)行時(shí)使用基于模型計(jì)算的駕駛員輔助系統(tǒng)。該模型計(jì)算基于所存儲(chǔ)的路線信息和所期望的行車時(shí)刻表確定如何加速軌道車輛并且在彎道、道岔或者?？空局叭绾沃苿?dòng)，以便在最小的能量需求下最佳地遵循行車時(shí)刻表要求。在此已在實(shí)踐中證明，駕駛員輔助系統(tǒng)相對于僅由車輛駕駛員控制的車輛在相同的行駛時(shí)間下能夠?qū)⒛芰啃枨蠼档推骄?0%。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所基于的目的是:提出一種用于產(chǎn)生對軌道車輛的駕駛員的操作建議或者用于軌道車輛的控制信號(hào)的方法，通過所述方法能夠進(jìn)一步降低能量需求、尤其是在高速行程的情況下進(jìn)一步降低能量需求。
[0006]對此提出:考慮至少一個(gè)空氣壓力特征變量作為行程說明。由此，通過將涉及當(dāng)前的空氣壓力的特征變量納入到確定駕駛數(shù)據(jù)所基于的模型計(jì)算中的方式，在計(jì)算用于操作建議或者控制信號(hào)的駕駛數(shù)據(jù)時(shí)能夠考慮關(guān)于軌道車輛的行駛阻力的至少一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)的份額。(相對于通常的駕駛輔助方法，其中空氣動(dòng)力學(xué)的份額在模型計(jì)算中被認(rèn)為是常數(shù))特別是在高速行程和沿著路線的高度差大的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)提高的能量節(jié)省。應(yīng)尤其將“高速行程”理解為如下行程，在所述行程中達(dá)到超過200km/h、優(yōu)選超過250km/h的速度。
[0007]尤其應(yīng)將“行程說明”理解為如下說明，所述說明表征軌道車輛至少在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上或者在一個(gè)時(shí)間段期間的沿著行駛路線的行程或者在至少一個(gè)位置上沿著行駛路線或者在路線段中的行程。例如通過使輸入?yún)?shù)與行程說明相關(guān)聯(lián)的方式，行程說明能夠是用于確定駕駛數(shù)據(jù)的模型計(jì)算的輸入?yún)?shù)或者其能夠用于推導(dǎo)出這樣的輸入?yún)?shù)，例如通過將輸入?yún)?shù)與行程說明相關(guān)聯(lián)。在常規(guī)的駕駛輔助方法中已經(jīng)被考慮的行程說明能夠是軌道車輛的特性，例如組成、質(zhì)量、上座率、最大可用的功率等；或者是路線的特性，如特定的彎道輪廓、上坡輪廓或者下坡輪廓、道岔或者隧道的存在或臨近、到停靠站的距離、信號(hào)狀態(tài)、行車時(shí)刻表等。借助于根據(jù)本發(fā)明考慮空氣壓力特征變量作為行程說明，能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)有的模型計(jì)算的有利的改進(jìn)。
[0008]從用于產(chǎn)生操作建議或控制信號(hào)的“駕駛數(shù)據(jù)”中能夠推導(dǎo)出待遵循的駕駛特性以用于使能量需求最小化，所述駕駛特性如特別是速度、加速度、延誤、停車時(shí)間等。一組特別是包含這些駕駛特性隨著時(shí)間和/或隨著距起始點(diǎn)或距目的地的距離的理論值變化作為信息內(nèi)容的駕駛數(shù)據(jù)也能夠被稱為“駕駛曲線”。駕駛數(shù)據(jù)由優(yōu)選設(shè)置在軌道車輛上的計(jì)算單元算出。替選地或者附加地，駕駛數(shù)據(jù)能夠借助于遠(yuǎn)離軌道車輛設(shè)置在固定的計(jì)算站中的計(jì)算單元來算出，其中駕駛數(shù)據(jù)被傳輸?shù)杰壍儡囕v。
[0009]尤其應(yīng)將“空氣壓力特征變量”理解為物理變量，通過所述物理變量能夠建立與空氣壓力值的對應(yīng)關(guān)系?？諝鈮毫μ卣髯兞磕軌蚴强諝鈮毫Ρ旧砘蛘呤桥c空氣壓力成比例的特征變量，例如由傳感器單元檢測到的電特征變量。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，通過在軌道車輛的行程前一次性地檢測或者確定空氣壓力特征變量能夠建立待行進(jìn)的路線的空氣壓力曲線，所述空氣壓力曲線納入到用于整個(gè)路線的對駕駛曲線的計(jì)算中。
[0011]然而在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案變型形式中(為了使用于能量優(yōu)化的駕駛數(shù)據(jù)有利地適配于沿著路線變化的空氣壓力)提出:在行程期間多次檢測空氣壓力特征變量。特別地，能夠在行程期間連續(xù)地檢測空氣壓力特征變量?！靶谐獭狈夏康牡匮刂B接預(yù)設(shè)的起始點(diǎn)和預(yù)設(shè)的目的地的路線進(jìn)行，所述路線根據(jù)待遵循的行車時(shí)刻表來行進(jìn)。
[0012]此外提出:檢測空氣壓力特征變量并且根據(jù)檢測值將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的因數(shù)納入到對駕駛數(shù)據(jù)的計(jì)算中。通過將因數(shù)與檢測到的空氣壓力特征變量的空氣壓力特征變量的值相關(guān)聯(lián)，能夠?qū)崿F(xiàn)尤其快速地確定駕駛數(shù)據(jù)，其中所述因數(shù)持久地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。與檢測到的空氣壓力特征變量相關(guān)聯(lián)的因數(shù)優(yōu)選作為模型計(jì)算的輸入?yún)?shù)被納入以用于確定駕駛數(shù)據(jù)，其中所述因數(shù)是軌道車輛的行駛阻力的空氣動(dòng)力學(xué)的份額。在此在數(shù)據(jù)庫中選擇因數(shù)，所述數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中并且在所述數(shù)據(jù)庫中因數(shù)與空氣壓力特征變量的值相關(guān)聯(lián)。所存儲(chǔ)的因數(shù)有利地在研發(fā)軌道車輛時(shí)基于所述軌道車輛的空氣動(dòng)力學(xué)特性并且針對空氣壓力特征變量的不同的值來計(jì)算。如果計(jì)算單元設(shè)置用于計(jì)算軌道車輛上的駕駛數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)庫優(yōu)選也存儲(chǔ)在軌道車輛上。
[0013]空氣壓力特征變量例如能夠借助于空氣壓力傳感器來檢測，所述空氣壓力傳感器沿著路線設(shè)置在不同的位置上。這些位置能夠是設(shè)置在路線附近的氣象站的組成部分。然而，如果空氣壓力特征變量由軌道車輛上的傳感器單元來檢測，那么能夠在沿著路線的任意的位置上實(shí)現(xiàn)對空氣壓力特征變量的檢測。該傳感器單元能夠具有壓力傳感器和與其連接的計(jì)算單元，所述計(jì)算單元用于考慮行駛速度對檢測值的影響。
[0014]替選于或者附加于借助于壓力傳感裝置進(jìn)行檢測，空氣壓力特征變量能夠借助于對高度特征變量的檢測來檢測。高度特征變量與空氣壓力特征變量的對應(yīng)關(guān)系在此能夠借助于氣壓高度公式來建立。通過將高度特征變量直接納入作為用于模型計(jì)算的輸入?yún)?shù)以用于確定駕駛數(shù)據(jù)或者將其直接與這樣的輸入?yún)?shù)相關(guān)聯(lián)的方式，所述高度特征變量本身能夠用作為空氣壓力特征變量，或者除了高度特征變量以外能夠從高度特征變量中計(jì)算獨(dú)立的空氣壓力特征變量。
[0015]有利地，根據(jù)定位信息推導(dǎo)出高度特征變量。該定位信息能夠借助于定位單元來檢測，所述定位單元尤其是設(shè)置在軌道車輛上，和/或所述定位信息能夠根據(jù)所存儲(chǔ)的路線數(shù)據(jù)來確定。
[0016]本發(fā)明此外涉及一種用于產(chǎn)生對軌道車輛的駕駛員的操作建議或者用于軌道車輛的控制信號(hào)的駕駛員輔助系統(tǒng)，所述駕駛員輔助系統(tǒng)具有計(jì)算單元和操作建議顯示裝置和/或車輛控制裝置，所述計(jì)算單元設(shè)置用于在考慮至少一個(gè)行程說明的情況下計(jì)算駕駛數(shù)據(jù)，所述操作建議顯示裝置用于顯示基于駕駛數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的操作建議，基于駕駛數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的控制信號(hào)對所述車輛控制裝置產(chǎn)生影響。
[0017]為了設(shè)計(jì)這樣的駕駛員輔助系統(tǒng)使得特別是在高速行程中能夠進(jìn)一步降低能量需求而提出:計(jì)算單元設(shè)置用于，考慮至少一個(gè)空氣壓力特征變量作為行程說明。借助于這樣的駕駛員輔助系統(tǒng)按意義而言可實(shí)現(xiàn)與在上文中已經(jīng)結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的方法所提出的優(yōu)點(diǎn)相同的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]借助于附圖闡述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。附圖示出:
[0019]圖1示出具有駕駛輔助系統(tǒng)的軌道車輛，
[0020]圖2示出由軌道車輛行駛的路線的高度分布曲線，以及
[0021]圖3示出數(shù)據(jù)庫，在所述數(shù)據(jù)庫中用于駕駛輔助系統(tǒng)的模型計(jì)算的計(jì)算因數(shù)與空氣壓力特征變量的值相關(guān)聯(lián)。

【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1示出軌道車輛10的示意性的側(cè)視圖。該軌道車輛構(gòu)成為動(dòng)車組，所述動(dòng)車組特別是設(shè)計(jì)用于高速運(yùn)行。所述軌道車輛具有多個(gè)彼此耦聯(lián)的車廂12。頭車12.1和12.5分別裝配有駕駛室14，所述駕駛室分別具有用于牽引車駕駛員的操縱單元16。借助于操縱單元16能夠輸入用于控制軌道車輛10的這種駕駛指令。為此操縱單元16與車輛控制裝置18有效連接。
[0023]操縱單元16具有操作建議顯示裝置20，所述操作建議顯示裝置用于顯示用于牽引車駕駛員的操作建議。該操作建議基于駕駛數(shù)據(jù)FD產(chǎn)生，所述駕駛數(shù)據(jù)在考慮行程說明的情況下在計(jì)算單元22中被確定。操作建議尤其能夠是所建議的行駛速度、牽引級、制動(dòng)級等，其中所計(jì)算出的駕駛數(shù)據(jù)FD的信息內(nèi)容涉及該駕駛參數(shù)。
[0024]計(jì)算單元22設(shè)置用于，基于至少一個(gè)模型計(jì)算M計(jì)算駕駛數(shù)據(jù)FD。該模型計(jì)算M至少在考慮路線信息S和所期望的行車時(shí)刻表FP作為行程說明的情況下確定如何加速軌道車輛10并且在彎道、道岔或者停靠站之前如何制動(dòng)，以便在最小的能量需求下最佳地遵循行車時(shí)刻表要求。這類模型計(jì)算M例如能夠根據(jù)下述公式確定關(guān)于能量需求優(yōu)化的、與軌道車輛10的當(dāng)前位置X和速度V有關(guān)的加速度a:
[0025]a (X) = M(x，V (X)，S (X)，F(xiàn)P)
[0026]其中S(X)是在從位置X出發(fā)的路線段中的路線的狀況并且FP是行車時(shí)刻表。路線信息S的路線數(shù)據(jù)或者行車時(shí)刻表FP能夠尤其在改裝軌道車輛的情況下在起始點(diǎn)發(fā)車之前存儲(chǔ)到與計(jì)算單元22數(shù)據(jù)技術(shù)地連接的存儲(chǔ)單元24中。加速度a或基于該變量的信息因此是駕駛數(shù)據(jù)FD的組成部分，所述駕駛數(shù)據(jù)被傳輸?shù)讲僮鹘ㄗh顯示裝置20。
[0027]此外，對軌道車輛10的控制在行程期間能夠通過車輛控制裝置18承擔(dān)。在該模式中，在正常運(yùn)行中通過牽引車駕駛員借助于操控單元16實(shí)施的操作自動(dòng)地由車輛控制裝置18來完成。在該模式中，基于在計(jì)算單元22中所確定的駕駛數(shù)據(jù)FP產(chǎn)生的控制信號(hào)能夠?qū)囕v控制裝置18產(chǎn)生影響。由此通過控制信號(hào)基于所確定的、關(guān)于行程說明優(yōu)化的駕駛曲線產(chǎn)生并且被提供到車輛控制裝置18上的方式，能夠在自動(dòng)控制模式中關(guān)于行程說明優(yōu)化軌道車輛10的駕駛操作。
[0028]圖2以二維圖表的形式示出由軌道車輛10行進(jìn)的從起始點(diǎn)A至目的地B的路線的路線信息。水平軸線相應(yīng)于距起始點(diǎn)A的距離X并且豎直軸線相應(yīng)于高度H。如從高度分布曲線中所獲悉的，在高度H中沿著路線存在強(qiáng)烈的變化從而對于駕駛動(dòng)力學(xué)而言存在重要的空氣壓力變化。
[0029]計(jì)算單元22設(shè)置用于，在考慮呈涉及當(dāng)前的空氣壓力的特征變量(也稱為空氣壓力特征變量L)形式的行程說明的情況下確定駕駛數(shù)據(jù)FD。
[0030]根據(jù)第一檢測變型形式，空氣壓力特征變量L借助于傳感器單元26來檢測，所述傳感器單元設(shè)置在軌道車輛10上(見圖1)。傳感器單元26具有壓力傳感器，所述壓力傳感器檢測圍繞軌道車輛10的空氣的壓力的特征變量并且必要時(shí)具有計(jì)算單元，所述計(jì)算單元通過考慮當(dāng)前的行駛速度V從檢測值中推導(dǎo)出空氣壓力特征變量L。能夠在整個(gè)行程期間連續(xù)地檢測空氣壓力特征變量L，由此駕駛數(shù)據(jù)FD始終能夠適配于連續(xù)變化的空氣壓力。
[0031]所檢測到的空氣壓力特征變量L通過軌道車輛10在隧道中的行程而受到強(qiáng)烈的影響。因此有利的是，在檢測空氣壓力特征變量L時(shí)考慮軌道車輛10在隧道中的停留時(shí)間。這尤其能夠根據(jù)路線信息S的路線數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)，所述路線數(shù)據(jù)在起始點(diǎn)A處改裝軌道車輛10期間存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元24中。
[0032]在檢測空氣壓力特征變量L之后，該空氣壓力特征變量被納入到通過計(jì)算單元22對駕駛數(shù)據(jù)FD的確定中。這借助于在圖3中示出的數(shù)據(jù)庫28來實(shí)現(xiàn)，所述數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元24中。借助于該數(shù)據(jù)庫28能夠使因數(shù)Fi在特定的區(qū)間[LiiS LiI中與空氣壓力特征變量L的檢測值相關(guān)聯(lián)，所述因數(shù)是模型計(jì)算M’中的行駛阻力的空氣動(dòng)力學(xué)的份額?；谛旭傋枇絹砭幊痰脑撃Ｐ陀?jì)算M’在確定駕駛數(shù)據(jù)FD時(shí)考慮相應(yīng)于空氣壓力特征變量L的因數(shù)F”回到所建議的、在位置X處的關(guān)于能量需求優(yōu)化的加速度a的上述示例，能夠?qū)⒓铀俣却_定示意性地表示為:
[0033]a (X) = Μ，(χ, ν (χ), S (χ), FP, Fi (χ))
[0034]其中Fi(X)是在位置χ處與空氣壓力特征變量L(X)相關(guān)聯(lián)的因數(shù)。
[0035]數(shù)據(jù)庫28在制造軌道車輛10時(shí)基于軌道車輛10的空氣動(dòng)力學(xué)特性來創(chuàng)建并且持久地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元24中。
[0036]根據(jù)第二檢測變型形式，空氣壓力特征變量L能夠通過檢測高度特征變量H來檢測，其中這兩個(gè)特征變量L和H之間的聯(lián)系能夠借助于氣壓高度公式來建立。高度特征變量H能夠尤其從設(shè)置在軌道車輛10上的定位單元30的定位信息中確定。定位單元30例如能夠構(gòu)成用于接收GPS信號(hào)。替選地或者附加地，高度特征變量H能夠從路線信息S的已知的路線數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出。
[0037]在所示出的實(shí)施例中，計(jì)算單元22和傳感器單元26設(shè)置在軌道車輛10上。在其它的實(shí)施方式中可以考慮的是，計(jì)算單元22遠(yuǎn)離車輛設(shè)置在固定的計(jì)算站中，其中所確定的駕駛數(shù)據(jù)FD被傳輸?shù)杰壍儡囕v10，和/或傳感器單元26構(gòu)成為沿著路線設(shè)立的單元、例如構(gòu)成為氣象站的一部分。
【權(quán)利要求】
1.一種借助于駕駛員輔助系統(tǒng)產(chǎn)生對軌道車輛(10)的駕駛員的操作建議或者用于所述軌道車輛(10)的控制信號(hào)的方法，其中在考慮至少一個(gè)行程說明的情況下計(jì)算駕駛數(shù)據(jù)(FD)并且基于所述駕駛數(shù)據(jù)(FD) -產(chǎn)生操作建議并且將其在操作建議顯示裝置(20)中顯示，或者 -產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)對車輛控制裝置(18)產(chǎn)生影響， 其特征在于， 作為行程說明考慮至少一個(gè)空氣壓力特征變量(L)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 在行程期間多次檢測所述空氣壓力特征變量(L)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 檢測所述空氣壓力特征變量(L)并且根據(jù)檢測值將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(28)中的因數(shù)(F)納入到對所述駕駛數(shù)據(jù)(FD)的計(jì)算中。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 由所述軌道車輛(10)上的傳感器單元(26)檢測所述空氣壓力特征變量(L)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 借助于檢測高度特征變量(H)來檢測所述空氣壓力特征變量(L)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法， 其特征在于， 根據(jù)定位信息推導(dǎo)出所述高度特征變量(H)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法， 其特征在于， 借助于定位單元(30)來檢測所述定位信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法， 其特征在于， 根據(jù)所存儲(chǔ)的路線數(shù)據(jù)來確定所述定位信息。
9.一種用于產(chǎn)生對軌道車輛(10)的駕駛員的操作建議或者用于所述軌道車輛(10)的控制信號(hào)的駕駛員輔助系統(tǒng)，所述駕駛員輔助系統(tǒng)具有計(jì)算單元(22)和操作建議顯示裝置(20)和/或車輛控制裝置(18)，所述計(jì)算單元設(shè)置用于在考慮至少一個(gè)行程說明的情況下計(jì)算駕駛數(shù)據(jù)(FD)，所述操作建議顯示裝置用于顯示基于所述駕駛數(shù)據(jù)(FD)而產(chǎn)生的操作建議，基于所述駕駛數(shù)據(jù)(FD)而產(chǎn)生的控制信號(hào)對所述車輛控制裝置產(chǎn)生影響， 其特征在于， 所述計(jì)算單元(22)設(shè)置成，作為行程說明考慮至少一個(gè)空氣壓力特征變量(L)。
10.一種具有根據(jù)權(quán)利要求9所述的駕駛輔助系統(tǒng)的軌道車輛。
【文檔編號(hào)】B61L3/00GK104245473SQ201380022311
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月25日
【發(fā)明者】羅蘭·波爾施, 帕特里克·施密特 申請人:西門子公司