CN104245473A - 借助于驾驶员辅助系统产生对轨道车辆的驾驶员的操作建议或者用于轨道车辆的控制信号的方法和驾驶辅助系统 - Google Patents

借助于驾驶员辅助系统产生对轨道车辆的驾驶员的操作建议或者用于轨道车辆的控制信号的方法和驾驶辅助系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种借助于驾驶员辅助系统产生对轨道车辆(10)的驾驶员的操作建议或者用于所述轨道车辆(10)的控制信号的方法，其中在考虑至少一个行程说明的情况下计算驾驶数据(FD)并且基于所述驾驶数据(FD)产生操作建议并将其在操作建议显示装置(20)中显示，或者产生控制信号，所述控制信号对车辆控制装置(18)产生影响。为了关于轨道车辆的能量需求优化这类方法而提出：作为行程说明考虑至少一个空气压力特征变量(L)。

Description

借助于驾驶员辅助系统产生对轨道车辆的驾驶员的操作建议或者用于轨道车辆的控制信号的方法和驾驶辅助系统
技术领域
本发明涉及一种借助于驾驶员辅助系统产生对轨道车辆的驾驶员的操作建议或者用于轨道车辆的控制信号的方法，其中在考虑至少一个行程说明的情况下计算驾驶数据并且基于所述驾驶数据
-产生操作建议并将其在操作建议显示装置中示出，或者
-产生控制信号，所述控制信号对车辆控制装置产生影响。
背景技术
已知的是，在轨道车辆半自动运行时使用基于模型计算的驾驶员辅助系统。该模型计算基于所存储的路线信息和所期望的行车时刻表确定如何加速轨道车辆并且在弯道、道岔或者停靠站之前如何制动，以便在最小的能量需求下最佳地遵循行车时刻表要求。在此已在实践中证明，驾驶员辅助系统相对于仅由车辆驾驶员控制的车辆在相同的行驶时间下能够将能量需求降低平均20％。
发明内容
本发明所基于的目的是：提出一种用于产生对轨道车辆的驾驶员的操作建议或者用于轨道车辆的控制信号的方法，通过所述方法能够进一步降低能量需求、尤其是在高速行程的情况下进一步降低能量需求。
对此提出：考虑至少一个空气压力特征变量作为行程说明。由此，通过将涉及当前的空气压力的特征变量纳入到确定驾驶数据所基于的模型计算中的方式，在计算用于操作建议或者控制信号的驾驶数据时能够考虑关于轨道车辆的行驶阻力的至少一个空气动力学的份额。(相对于通常的驾驶辅助方法，其中空气动力学的份额在模型计算中被认为是常数)特别是在高速行程和沿着路线的高度差大的情况下能够实现提高的能量节省。应尤其将“高速行程”理解为如下行程，在所述行程中达到超过200km/h、优选超过250km/h的速度。
尤其应将“行程说明”理解为如下说明，所述说明表征轨道车辆至少在一个时间点上或者在一个时间段期间的沿着行驶路线的行程或者在至少一个位置上沿着行驶路线或者在路线段中的行程。例如通过使输入参数与行程说明相关联的方式，行程说明能够是用于确定驾驶数据的模型计算的输入参数或者其能够用于推导出这样的输入参数，例如通过将输入参数与行程说明相关联。在常规的驾驶辅助方法中已经被考虑的行程说明能够是轨道车辆的特性，例如组成、质量、上座率、最大可用的功率等；或者是路线的特性，如特定的弯道轮廓、上坡轮廓或者下坡轮廓、道岔或者隧道的存在或临近、到停靠站的距离、信号状态、行车时刻表等。借助于根据本发明考虑空气压力特征变量作为行程说明，能够实现对现有的模型计算的有利的改进。
从用于产生操作建议或控制信号的“驾驶数据”中能够推导出待遵循的驾驶特性以用于使能量需求最小化，所述驾驶特性如特别是速度、加速度、延误、停车时间等。一组特别是包含这些驾驶特性随着时间和/或随着距起始点或距目的地的距离的理论值变化作为信息内容的驾驶数据也能够被称为“驾驶曲线”。驾驶数据由优选设置在轨道车辆上的计算单元算出。替选地或者附加地，驾驶数据能够借助于远离轨道车辆设置在固定的计算站中的计算单元来算出，其中驾驶数据被传输到轨道车辆。
尤其应将“空气压力特征变量”理解为物理变量，通过所述物理变量能够建立与空气压力值的对应关系。空气压力特征变量能够是空气压力本身或者是与空气压力成比例的特征变量，例如由传感器单元检测到的电特征变量。
根据本发明的一个实施方案，通过在轨道车辆的行程前一次性地检测或者确定空气压力特征变量能够建立待行进的路线的空气压力曲线，所述空气压力曲线纳入到用于整个路线的对驾驶曲线的计算中。
然而在另一个优选的实施方案变型形式中(为了使用于能量优化的驾驶数据有利地适配于沿着路线变化的空气压力)提出：在行程期间多次检测空气压力特征变量。特别地，能够在行程期间连续地检测空气压力特征变量。“行程”符合目的地沿着连接预设的起始点和预设的目的地的路线进行，所述路线根据待遵循的行车时刻表来行进。
此外提出：检测空气压力特征变量并且根据检测值将存储在数据库中的因数纳入到对驾驶数据的计算中。通过将因数与检测到的空气压力特征变量的空气压力特征变量的值相关联，能够实现尤其快速地确定驾驶数据，其中所述因数持久地存储在存储单元中。与检测到的空气压力特征变量相关联的因数优选作为模型计算的输入参数被纳入以用于确定驾驶数据，其中所述因数是轨道车辆的行驶阻力的空气动力学的份额。在此在数据库中选择因数，所述数据库存储在存储单元中并且在所述数据库中因数与空气压力特征变量的值相关联。所存储的因数有利地在研发轨道车辆时基于所述轨道车辆的空气动力学特性并且针对空气压力特征变量的不同的值来计算。如果计算单元设置用于计算轨道车辆上的驾驶数据，那么数据库优选也存储在轨道车辆上。
空气压力特征变量例如能够借助于空气压力传感器来检测，所述空气压力传感器沿着路线设置在不同的位置上。这些位置能够是设置在路线附近的气象站的组成部分。然而，如果空气压力特征变量由轨道车辆上的传感器单元来检测，那么能够在沿着路线的任意的位置上实现对空气压力特征变量的检测。该传感器单元能够具有压力传感器和与其连接的计算单元，所述计算单元用于考虑行驶速度对检测值的影响。
替选于或者附加于借助于压力传感装置进行检测，空气压力特征变量能够借助于对高度特征变量的检测来检测。高度特征变量与空气压力特征变量的对应关系在此能够借助于气压高度公式来建立。通过将高度特征变量直接纳入作为用于模型计算的输入参数以用于确定驾驶数据或者将其直接与这样的输入参数相关联的方式，所述高度特征变量本身能够用作为空气压力特征变量，或者除了高度特征变量以外能够从高度特征变量中计算独立的空气压力特征变量。
有利地，根据定位信息推导出高度特征变量。该定位信息能够借助于定位单元来检测，所述定位单元尤其是设置在轨道车辆上，和/或所述定位信息能够根据所存储的路线数据来确定。
本发明此外涉及一种用于产生对轨道车辆的驾驶员的操作建议或者用于轨道车辆的控制信号的驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助系统具有计算单元和操作建议显示装置和/或车辆控制装置，所述计算单元设置用于在考虑至少一个行程说明的情况下计算驾驶数据，所述操作建议显示装置用于显示基于驾驶数据而产生的操作建议，基于驾驶数据而产生的控制信号对所述车辆控制装置产生影响。
为了设计这样的驾驶员辅助系统使得特别是在高速行程中能够进一步降低能量需求而提出：计算单元设置用于，考虑至少一个空气压力特征变量作为行程说明。借助于这样的驾驶员辅助系统按意义而言可实现与在上文中已经结合根据本发明的方法所提出的优点相同的优点。
附图说明
借助于附图阐述本发明的一个实施例。附图示出：
图1示出具有驾驶辅助系统的轨道车辆，
图2示出由轨道车辆行驶的路线的高度分布曲线，以及
图3示出数据库，在所述数据库中用于驾驶辅助系统的模型计算的计算因数与空气压力特征变量的值相关联。
具体实施方式
图1示出轨道车辆10的示意性的侧视图。该轨道车辆构成为动车组，所述动车组特别是设计用于高速运行。所述轨道车辆具有多个彼此耦联的车厢12。头车12.1和12.5分别装配有驾驶室14，所述驾驶室分别具有用于牵引车驾驶员的操纵单元16。借助于操纵单元16能够输入用于控制轨道车辆10的这种驾驶指令。为此操纵单元16与车辆控制装置18有效连接。
操纵单元16具有操作建议显示装置20，所述操作建议显示装置用于显示用于牵引车驾驶员的操作建议。该操作建议基于驾驶数据FD产生，所述驾驶数据在考虑行程说明的情况下在计算单元22中被确定。操作建议尤其能够是所建议的行驶速度、牵引级、制动级等，其中所计算出的驾驶数据FD的信息内容涉及该驾驶参数。
计算单元22设置用于，基于至少一个模型计算M计算驾驶数据FD。该模型计算M至少在考虑路线信息S和所期望的行车时刻表FP作为行程说明的情况下确定如何加速轨道车辆10并且在弯道、道岔或者停靠站之前如何制动，以便在最小的能量需求下最佳地遵循行车时刻表要求。这类模型计算M例如能够根据下述公式确定关于能量需求优化的、与轨道车辆10的当前位置x和速度v有关的加速度a：
a(x)＝M(x，v(x)，S(x)，FP)
其中S(x)是在从位置x出发的路线段中的路线的状况并且FP是行车时刻表。路线信息S的路线数据或者行车时刻表FP能够尤其在改装轨道车辆的情况下在起始点发车之前存储到与计算单元22数据技术地连接的存储单元24中。加速度a或基于该变量的信息因此是驾驶数据FD的组成部分，所述驾驶数据被传输到操作建议显示装置20。
此外，对轨道车辆10的控制在行程期间能够通过车辆控制装置18承担。在该模式中，在正常运行中通过牵引车驾驶员借助于操控单元16实施的操作自动地由车辆控制装置18来完成。在该模式中，基于在计算单元22中所确定的驾驶数据FP产生的控制信号能够对车辆控制装置18产生影响。由此通过控制信号基于所确定的、关于行程说明优化的驾驶曲线产生并且被提供到车辆控制装置18上的方式，能够在自动控制模式中关于行程说明优化轨道车辆10的驾驶操作。
图2以二维图表的形式示出由轨道车辆10行进的从起始点A至目的地B的路线的路线信息。水平轴线相应于距起始点A的距离x并且竖直轴线相应于高度H。如从高度分布曲线中所获悉的，在高度H中沿着路线存在强烈的变化从而对于驾驶动力学而言存在重要的空气压力变化。
计算单元22设置用于，在考虑呈涉及当前的空气压力的特征变量(也称为空气压力特征变量L)形式的行程说明的情况下确定驾驶数据FD。
根据第一检测变型形式，空气压力特征变量L借助于传感器单元26来检测，所述传感器单元设置在轨道车辆10上(见图1)。传感器单元26具有压力传感器，所述压力传感器检测围绕轨道车辆10的空气的压力的特征变量并且必要时具有计算单元，所述计算单元通过考虑当前的行驶速度v从检测值中推导出空气压力特征变量L。能够在整个行程期间连续地检测空气压力特征变量L，由此驾驶数据FD始终能够适配于连续变化的空气压力。
所检测到的空气压力特征变量L通过轨道车辆10在隧道中的行程而受到强烈的影响。因此有利的是，在检测空气压力特征变量L时考虑轨道车辆10在隧道中的停留时间。这尤其能够根据路线信息S的路线数据来实现，所述路线数据在起始点A处改装轨道车辆10期间存储到存储单元24中。
在检测空气压力特征变量L之后，该空气压力特征变量被纳入到通过计算单元22对驾驶数据FD的确定中。这借助于在图3中示出的数据库28来实现，所述数据库存储在存储单元24中。借助于该数据库28能够使因数Fi在特定的区间[Li A，Li B]中与空气压力特征变量L的检测值相关联，所述因数是模型计算M’中的行驶阻力的空气动力学的份额。基于行驶阻力公式来编程的该模型计算M’在确定驾驶数据FD时考虑相应于空气压力特征变量L的因数Fi。回到所建议的、在位置x处的关于能量需求优化的加速度a的上述示例，能够将加速度确定示意性地表示为：
a(x)＝M’(x，v(x)，S(x)，FP，Fi(x))
其中Fi(x)是在位置x处与空气压力特征变量L(x)相关联的因数。
数据库28在制造轨道车辆10时基于轨道车辆10的空气动力学特性来创建并且持久地存储在存储单元24中。
根据第二检测变型形式，空气压力特征变量L能够通过检测高度特征变量H来检测，其中这两个特征变量L和H之间的联系能够借助于气压高度公式来建立。高度特征变量H能够尤其从设置在轨道车辆10上的定位单元30的定位信息中确定。定位单元30例如能够构成用于接收GPS信号。替选地或者附加地，高度特征变量H能够从路线信息S的已知的路线数据中推导出。
在所示出的实施例中，计算单元22和传感器单元26设置在轨道车辆10上。在其它的实施方式中可以考虑的是，计算单元22远离车辆设置在固定的计算站中，其中所确定的驾驶数据FD被传输到轨道车辆10，和/或传感器单元26构成为沿着路线设立的单元、例如构成为气象站的一部分。

Claims (10)

1.一种借助于驾驶员辅助系统产生对轨道车辆(10)的驾驶员的操作建议或者用于所述轨道车辆(10)的控制信号的方法，其中在考虑至少一个行程说明的情况下计算驾驶数据(FD)并且基于所述驾驶数据(FD)
-产生操作建议并且将其在操作建议显示装置(20)中显示，或者
-产生控制信号，所述控制信号对车辆控制装置(18)产生影响，
其特征在于，
作为行程说明考虑至少一个空气压力特征变量(L)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在行程期间多次检测所述空气压力特征变量(L)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
检测所述空气压力特征变量(L)并且根据检测值将存储在数据库(28)中的因数(F)纳入到对所述驾驶数据(FD)的计算中。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
由所述轨道车辆(10)上的传感器单元(26)检测所述空气压力特征变量(L)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
借助于检测高度特征变量(H)来检测所述空气压力特征变量(L)。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
根据定位信息推导出所述高度特征变量(H)。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
借助于定位单元(30)来检测所述定位信息。
8.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
根据所存储的路线数据来确定所述定位信息。
9.一种用于产生对轨道车辆(10)的驾驶员的操作建议或者用于所述轨道车辆(10)的控制信号的驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助系统具有计算单元(22)和操作建议显示装置(20)和/或车辆控制装置(18)，所述计算单元设置用于在考虑至少一个行程说明的情况下计算驾驶数据(FD)，所述操作建议显示装置用于显示基于所述驾驶数据(FD)而产生的操作建议，基于所述驾驶数据(FD)而产生的控制信号对所述车辆控制装置产生影响，
其特征在于，
所述计算单元(22)设置成，作为行程说明考虑至少一个空气压力特征变量(L)。
10.一种具有根据权利要求9所述的驾驶辅助系统的轨道车辆。
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