CN105247590A - 用于运行挂车或具有该系统的载货车列车的方法 - Google Patents

用于运行挂车或具有该系统的载货车列车的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有一个或多个传感器(13、14、15)的系统，用于监测与由至少两个车辆组成的车组侧面相邻的空间，该车组由牵引车(11)和至少一个挂车(10)构成，其中，所述传感器(13、14、15)布置在所述挂车(10)上。按照本发明规定，所述挂车(10)上的至少一个传感器(15)监测设置有所述传感器(13、14、15)的所述挂车(10)的沿行驶方向的侧前方的空间。此外，本发明还涉及一种用于通过该系统运行挂车的方法。

Description

用于运行挂车或具有该系统的载货车列车的方法
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的系统以及一种用于运行具有所述系统的挂车或载货车列车的方法。
参照文献DE10128792B4、US2003/0141965A1、GB2476060A、US5,528,217和WO2008/121041A1，已知借助超声波传感器监测载货车列车的外部空间。三个首先提到的文献涉及一种特殊的载货车列车、即由鞍式挂车和与之适用的牵引车组成的载货车列车。现有的传感器横向于行驶方向定向，并且监测由特定传感器的发射波瓣(Abstrahkeule)定义的侧面邻近该车辆的空间。通过不仅在挂车区域也在牵引车区域内的多个传感器确保对载货车列车侧面空间的几乎完全的覆盖。如果牵引车不具有传感器，则覆盖是不完整的。
对于载货车列车的驾驶员来说在朝副驾驶方向一侧转弯时是特别有问题的。驾驶员不能看到这一侧。侧面后视镜具有死角。与牵引车侧面相邻的对象一开始可以在镜中看见，随后又不可见了，这种情况最为严重。例如这种情况是，在超过自行车之后为了转弯而制动，从而使自行车又赶上来，其从后视镜的视野中消失，然而自行车本身还位于与牵引车相邻的侧面。类似地也适用于其它行驶缓慢的车辆或行人。在这种情况下驾驶员必须始终观察后视镜，以便能至少近似地估计自行车的位置。
本发明所要解决的技术问题是，提供一种系统或方法，通过所述系统或方法可以用尽可能小的费用实现对车组的侧面监测。尤其应该监测与牵引车侧面相邻的空间、尤其鞍式挂车的后桥之前的空间。
所述技术问题通过按照本发明的具有权利要求1的特征的系统和按照本发明的具有权利要求8的特征的方法解决。尤其用于运具有鞍式挂车的载货车列车的方法包含权利要求15的技术特征。
根据本发明规定，在由至少两台车辆组成、亦即由牵引车和至少一个挂车构成的车组中，其中一个或多个传感器布置在挂车上，至少一个传感器监测设置有所述传感器的挂车的沿行驶方向的侧前方的空间。所述多个传感器或至少一个传感器尤其布置在挂车的侧面。在前方运行的牵引车不需要自己的传感器，因为与牵引车侧面相邻的空间由挂车的至少一个传感器来监测。因此当牵引车不具有传感器时，系统也能完成其任务。
此外，尤其是当牵引车的车身在传感器的发射波瓣内移动，而且车身具有横向于发射波瓣的垂直棱边时，还可以利用至少一个事前调节设立的传感器检测牵引车与挂车之间的相对运动。垂直的、通常倒圆的棱边构成了例如鞍式牵引车的驾驶室的后壁与侧壁之间的过渡部位。本发明意义下的车身尤其还指为了通过传感器进行检测而设置的或布置在前方运行的车辆上的标记、反射体或其它构件。
在最简单的情况下，系统仅具有挂车的副驾驶侧上的传感器。也可以将多个传感器沿行驶方向相继布置在副驾驶侧上。最后，还可以将一个或多个相继布置的传感器可选或附加地设置在挂车的驾驶员侧上。
根据本发明的另一种构思规定，所述传感器具有有限的发射空间、尤其发射锥角或发射波瓣，其中，如此调整所述发射空间，使得主要或仅仅监测位于相应传感器的沿行驶方向前方的空间。在此情况下，反向于行驶方向的空间被略去，和/或可以通过间隔地布置在后的传感器监测。
有利地，传感器是超声波传感器。这种传感器是已知的且有效的，而且尤其通过所谓的收发器技术被实施、即通过构件中的发送器和接收器。
根据本发明，在挂车的车辆侧面与车辆前端面之间的过渡区域中布置传感器。在此，尤其还可以将传感器布置在侧面、即车辆侧面上。由此消除在直线行驶中的死角。
根据本发明的另一种构思规定，在挂车上在一侧布置有至少两个传感器，尤其这样布置，使得靠后的传感器监测与挂车侧面相邻的空间，并且靠前的传感器监测挂车的侧前方的空间或与牵引车侧面相邻的空间。通过适宜传感器的相应数量和/或特性可以这样覆盖由牵引车和挂车组成的车组的整个侧面。
有利地，对传感器如此定向，使得至少当在前方运行的车辆转弯时能够检测到在挂车前方运行的车辆的后壁与侧壁之间的过渡部位或在前方运行的车辆的车身。在转弯时，在前方运行的车辆从挂车的车道朝侧面移动。这种移动被传感器检测。后壁或车身距传感器的间距也发生变化。由此可以计算出车辆之间的弯角。
根据本发明，对传感器如此定向，使得至少当在前方运行的车辆转弯时能够检测到在前方运行的车辆的位于在挂车前方运行的车辆的后桥前面的车身。
根据一种按照本发明的借助系统运行挂车的方法，可以根据由传感器测得的数据触发行动。可选或相结合的是，在本发明范畴内优选包括以下行动，但不排除其它行动：
-在牵引车例如驾驶室中发出警报信号。从挂车向牵引车的数据或控制指令的传输可以通过分布在车辆区域中的CAN总线或其它数据传输方式完成。
-在至少一个车辆、尤其在设置有传感器的挂车发出警报信号。这样挂车可以具有声学或光学信号装置、例如扩音器，并且通过对其的控制向与挂车侧面相邻的或位于挂车之前的交通参与者发出警报。
-尤其通过多个连续的信号制动对设置有传感器的车辆进行制动。由此使驾驶员直接感知出现危险并且可以进行调整。
-设置有传感器的车辆被完全制动。由此可以在绝大多数情况下避免碰撞。
根据本发明的另一种构思规定，至少在设置有传感器的车辆上触发行驶动力控制，尤其与以下至少一个行动相关：
a)操作制动装置；
b)影响减震器；
c)影响弹簧。
用于载货车列车的现代挂车具有通过电子控制单元(ECU)控制的电子气动制动装置和电控空气弹簧。可以控制技术地轻易实现根据由传感器传送的数据对这些装置的适当的影响。优选地，以下事件中的至少一个被设定为行动触发事件、尤其行驶动力控制的触发事件：
a)对象处于传感器的监测区域内并且被检测到；
b)处于监测区域内的对象靠近设置有传感器的车辆；
c)位于监测区域内的对象靠近在前方运行的车辆；
d)对象保持其与所述车辆之一的间距。
根据本发明的另一种构思规定，根据由靠前的传感器测得的数据确定挂车和在挂车前方运行的车辆之间的弯角，并且根据所述弯角和/或设定的速度触发行动。此外还可以规定，低于挂车和在挂车前方运行的车辆之间设定的弯角和/或高于设定的速度则不触发行动。在速度较低时，弯角比在现代车辆中对车轮转速差的基本可行的测定更适合对转弯状态的确定。车轮转速差在速度较高时才具有足够的准确性。
例如当在临界速度以下、例如在30km/h以下行驶时，当超过设定的弯角时和/或当在设有至少一个传感器的侧面上的转向灯开启时，系统才被激活或才在激活的系统中触发行动。优选的行动是行驶动力控制或发出警报信号。
按照本发明的方法涉及一种借助按照本发明的系统运行由作为挂车的鞍式挂车和作为牵引车的鞍式牵引车组成的载货车列车的方法，其中，所述鞍式牵引车具有位于后桥前方的车身。至少当鞍式牵引车转弯时车身被布置在挂车上的传感器检测到，其中，所述传感器监测挂车的沿行驶方向的侧前方的空间。根据由传感器测得的数据触发行动。在鞍式牵引车转弯时，鞍式牵引车相对于鞍式挂车向侧面偏转。在此，位于鞍式牵引车的后桥之前的车身通过其后侧进入传感器的范围内。由此可以仅通过在鞍式挂车中安装系统来检测鞍式牵引车的行驶状态，并且用于触发行驶动力控制。
本发明的其它技术特征由以下描述和权利要求给出。本发明的优选实施方式在以下借助附图被详细阐述。在附图中：
图1示出直线前行时的由鞍式挂车和鞍式牵引车组成的载货车列车，
图2示出向右转弯时的根据图1的载货车列车，
图3示出图2的变型方案，以示出鞍式挂车与鞍式牵引车之间的弯角的计算。
根据图1，由挂车10和牵引车11组成的载货车列车直线行驶。这两个车辆10、11在前行方向上相应于箭头12定向。牵引车同时沿挂车的纵向中轴线指向。挂车10在此是鞍式挂车，牵引车11是与鞍式挂车相适配的鞍式牵引车。
挂车10具有三个在侧面上沿行驶方向相继布置的传感器13、14、15，所述传感器在此被设计为超声波传感器。靠前的传感器15靠近前部或前缘16然而在挂车10的侧面定位。中间的传感器14和靠后的传感器15以相同的间距前后相间隔。靠后的传感器13定位在挂车10的一半长度之前不远处。
传感器13、14、15具有优选相同的发射锥角17、18、19，尤其具有约70°的锥角。所述锥角这样选择，以便覆盖沿行驶方向位于各个传感器前面的空间直至大约侧面相邻的传感器的空间。靠前的传感器15的发射锥角19与其它两个发射锥角17、18相比稍稍向前转动，从而在直线行驶时(根据图1)使牵引车11的驾驶室21的后侧20被检测到。在专门设置为鞍式挂车的牵引车11中，后侧20保持间距地位于牵引车11的后桥22之前。在此情况下，靠前的传感器15同样在牵引车11的后桥22之前并且在鞍座主销KP的转动点/转动位置之前安置在作为挂车10的鞍式挂车上。
根据图1的视图，通过自行车23简化示出的骑自行车的人在牵引车11旁行驶。中间的传感器14和靠前的传感器15检测自行车23，因为该自行车位于所属的发射锥角18、19的范围内。箭头24表示通过传感器14对自行车23的检测，箭头25表示通过传感器15进行的检测。箭头26表示通过传感器15对后侧20的检测。靠后的传感器13还可以通过其发射锥角17检测自行车23，然而还如在图1中所示出的，其工作范围过小。
传感器13、14、15发射一个或多个特定频率的声波，并且接收从被检测对象发出的回波。分别根据布置方式和工作范围的不同，各个传感器还可以接收由其它传感器发出的声波。这样，中间的传感器14接收向靠前的传感器15反馈的回波，与此同时，靠前的传感器15接收由中间的传感器14发出的声波的回波。类似地也适用于传感器13、14。通过对传感器信号的适宜的和已知的关联及处理，还可以确定自行车23的距离和相对速度，并且由此触发挂车10的机动。
在此情况下假设，载货车列车稍快于自行车23，如图2所示，慢慢超过自行车并随后向右转。当图1中的自行车大约位于驾驶室21的侧面旁边时，则图2中的自行车的位置23大致在侧面位于传感器14、15之间。这在直线行驶时大致相当于牵引车11的后桥22的位置。
如图2所示，自行车23不再位于靠前的传感器15的发射锥角19内，而是目前被靠后的传感器13和中间的传感器14的发射锥角17、18检测。这通过箭头27、28示出。
通过牵引车11的转弯，牵引车相对于挂车10偏转，从而使驾驶室21的后侧20更靠近靠前的传感器15地移动(参照图2中较短的箭头29)。
通过在根据图2的情况下由传感器所获得的数据可以推导出，自行车大小的对象位于牵引车11的右侧，并且在转弯时具有碰撞危险。此外，由靠前的传感器15的数据还可以推导出，挂车10与牵引车11之间的弯角β是多大以及载货车列车的转弯半径有多大。弯角β可以由后侧20相对于传感器15的距离计算出来，同样地还可以计算出转弯半径和碰撞概率。弯角β例如被考虑用于确定干预阈值。一旦超出特定的弯角，则认定为有意的转弯，并开启系统或触发行动。
挂车10在此配备了用于电子气动制动的电子制动系统。为此所设的电子控制单元30通过符合ISO7638标准的接口31与牵引车11连接。在电子控制单元30上，在牵引车10中通过CAN总线32或其它适宜的数据连接装置与另一电子控制单元33相连，所述另一电子控制单元33用于处理由传感器13至15传送的数据。相应地，传感器13至15通过导线34连接在电子控制单元33上。声音信号发生器36也通过导线35与电子控制单元33相连。
对于特定传感器数据的反应的调节被存储电子控制单元33中。可选地或可相互结合地，尤其四个逐步升级是可行的：
a)在驾驶室21中通过声音信号和/或闪光信号发出警报。可以通过CAN总线32和接口31进行传输。
b)通过挂车10上的声音信号发生器36发出声音信号。
c)在挂车10上实施信号制动，例如连续三次分别具有6.5bar制动压力的信号制动。
d)挂车10被完全制动。
附加或可选地其它执行步骤也是可行的。
电子制动系统的其中一个功能是防抱死功能。为此已知未示出的车轮转速传感器，所述车轮转速传感器与电子控制单元30相连，从而使挂车10的瞬时速度值不经过牵引车11直接被使用。瞬时速度值还通过CAN总线32输入电子控制单元33中。此外，通过CAN总线还可以传输挂车10的未示出的转向灯的开启。相应地，电子控制单元33可以考虑用于激活传感器13至15的附加条件、例如极限速度或车辆右侧的转向灯的开启。例如，只有当挂车以低于30km/h的速度行驶，并且同时车辆右侧的转向灯开启时，才激活利用传感器13至15所进行的监测。
在未示出的方式中，还可以在车辆左侧设有传感器。这种情况的前提条件在于，驾驶员位于驾驶室21的左侧。相应地，车辆右侧对于驾驶员来说难以观察到。然而传感器还可以设在挂车10的两侧上。
所述系统的特别的优点在于，所述系统可以独立安装在挂车10中，而无需在牵引车11中存在相应的系统。在此，可以根据传感器的布置监测从挂车10的后桥37至牵引车11的整个区域。
以下结合图3阐述对挂车10与牵引车11之间的弯角β的计算。测量在挂车10上的传感器15或点S相对于后侧20或牵引车11上的规定测量点的长度l。示出牵引车11的驾驶室21的两个位置、即
位置0：驾驶室21通过实线被示出(无弯角/直线行驶)和
位置1：驾驶室21通过虚线被示出(带有弯角/转弯行驶)。
在此，图3所示的点、线段和角度具有如下含义：
KP：“鞍座主销”，表示挂车10上的鞍座主销的位置
P：辅助点
S：传感器15的位置
T0：在直线行驶时，通过传感器15检测到的牵引车11的驾驶室21的后侧20或后缘的位置
T1：在转弯行驶时，通过传感器15检测到的牵引车11的驾驶室21的后侧20或后缘的位置
a：辅助量
b/2：车辆宽度的一半
d：在鞍座主销KP与传感器15的位置之间的沿车辆纵向(箭头12)的错移量(由系统的参数化已知)
l0：在直线行驶时，传感器15的位置相对于驾驶室21后侧的距离的长度
l1：在转弯行驶时，传感器15的位置相对于驾驶室21后侧的距离的长度
r：测量点T0、T1的绕鞍座主销KP的旋转半径
α0：在直线行驶时的转动角(辅助量a与半径r之间的角度)
α1：在转弯行驶时的转动角(辅助量a与半径r之间的角度)
β：弯角
要计算的弯角β是直线行驶时的转动角α0与转弯行驶时的转动角α1之差。
β＝α0–α1(等式1)
由三角KP-S-T0得到以下余弦公式：
l02＝r2+a2–2*r*a*cos(α0)(等式2)
并且相应地对于三角KP-S-T1来说：
l12＝r2+a2–2*r*a*cos(α1)(等式3)
由α0和α1变型得到：
α0＝arccos[(r2+a2–l02)/(2*r*a)](等式4.1)
α1＝arccos[(r2+a2–l12)/(2*r*a)](等式4.2)
在直线行驶时测量长度l0，例如在第一次行驶时用于整个系统的参数化，其中，可以通过车辆的左右两侧车轮的相同转数识别出直线行驶。
此外，在直线行驶时根据毕达哥拉斯定理还适用于三角KP-P-T0的是：
r2＝(d+l0)2+(b/2)2(等式5.1)
或r＝√[(d+l0)2+(b/2)2](等式5.2)
其中，车辆宽度b以及鞍座主销KP与传感器15的位置之间的纵向侧错移量在运行调试挂车时由挂车10的参数化得知。
同样地，根据毕达哥拉斯定理在三角KP-P-S中适用于辅助量a的是：
a2＝(b/2)2+d2(等式6.1)
或者a＝√[(b/2)2+d2](等式6.2)
通过将等式5.1、5.2以及6.1和6.2代入等式4.1和4.2中可以得到转动角：
α0＝arccos[([(d+l0)2+(b/2)2]+[(b/2)2+d2]–l02)/[2*√[(d+l0)2+(b/2)2]*√[(b/2)2+d2]]](等式7.1)
α1＝arccos[([(d+l0)2+(b/2)2]+[(b/2)2+d2]–l12)/[2*√[(d+l0)2+(b/2)2]*√[(b/2)2+d2]]](等式7.1)
在此，α0仅需一次性(在已知l0后)计算，并且对于所述牵引车11来说保持恒定。
代替成
k1＝[(d+l0)2+(b/2)2]+[(b/2)2+d2](等式8.1)
k2＝2*√{[(d+l0)2+(b/2)2]*[(b/2)2+d2]}(等式8.2)
得到弯角β：
β＝α0–arccos{[k1–l12]/k2}(等式9)。

Claims (18)

1.一种具有一个或多个传感器(13、14、15)的系统，用于监测与由至少两台车辆组成的车组侧面相邻的空间，该车组由牵引车(11)和至少一个挂车(10)构成，其中，所述传感器(13、14、15)布置在所述挂车(10)上，其特征在于，所述挂车(10)上的至少一个传感器(15)监测设置有所述传感器(13、14、15)的所述挂车(10)的沿行驶方向的侧前方的空间。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器(13、14、15)具有有限的发射空间、尤其发射锥角(17、18、19)或发射波瓣，其中，如此调整所述发射空间，使得主要或仅仅监测位于相应传感器(13、14、15)的沿行驶方向前方的空间。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述传感器(13、14、15)是超声波传感器。
4.根据权利要求1或其它权利要求之一所述的系统，其特征在于，在车辆侧面与车辆前端面之间的过渡区域中布置传感器(15)。
5.根据权利要求1或其它权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述传感器(13、14、15)设置在副驾驶一侧上。
6.根据权利要求1或其它权利要求之一所述的系统，其特征在于，在所述挂车(10)上在一侧布置有至少两个传感器(13、14)，尤其这样布置，使得靠后的传感器(13)监测与所述挂车(10)侧面相邻的空间，并且靠前的传感器(15)监测所述挂车(10)的侧前方的空间。
7.根据权利要求1或其它权利要求之一所述的系统，其特征在于，对传感器(15)如此定向，使得至少当在所述挂车(10)前方运行的车辆转弯时能够检测到在前方运行的车辆的后壁与侧壁之间的过渡部位或在前方运行的车辆的车身。
8.根据权利要求1或其它权利要求之一所述的系统，其特征在于，对传感器(15)如此定向，使得至少当在所述挂车(10)前方运行的车辆转弯时能够检测到所述在前方运行的车辆的位于其后桥前面的车身。
9.一种借助如权利要求1至8之一所述系统运行挂车(10)的方法，其特征在于，根据由传感器(13、14、15)测得的数据触发行动。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在牵引车(11)中发出警报信号。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在至少一个车辆、尤其在设置有所述传感器(13、14、15)的挂车(10)上发出警报信号。
12.根据权利要求9或其它权利要求之一所述的方法，其特征在于，尤其通过多个连续的信号制动对所述设置有所述传感器(13、14、15)的车辆进行制动。
13.根据权利要求9或其它权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述设置有所述传感器(13、14、15)的车辆被完全制动。
14.根据权利要求9或其它权利要求之一所述的方法，其特征在于，至少在所述设置有所述传感器(13、14、15)的车辆上触发行驶动力控制，尤其与以下至少一个行动相关：
a)操作制动装置；
b)影响减震器；
c)影响弹簧。
15.根据权利要求9或其它权利要求之一所述的方法，其特征在于，以下事件中的至少一个被设定为行动触发事件：
a)对象处于所述传感器(13、14、15)的监测区域内并且被检测到；
b)处于监测区域内的对象靠近设置有所述传感器(13、14、15)的车辆；
c)位于监测区域内的对象靠近在前方运行的车辆；
d)对象保持其与所述车辆之一的间距。
16.根据权利要求9或其它权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据由靠前的传感器(15)测得的数据确定挂车(10)和在挂车前方运行的车辆之间的弯角，并且根据所述弯角和/或设定的速度触发行动。
17.根据权利要求9或其它权利要求之一所述的方法，其特征在于，低于挂车(10)和在挂车前方运行的车辆之间设定的弯角和/或高于设定的速度则不触发行动。
18.一种借助如权利要求1至8之一所述的系统运行由作为挂车(10)的鞍式挂车和作为牵引车(11)的鞍式牵引车组成的载货车列车的方法，其中，所述鞍式牵引车具有位于后桥(22)前方的车身，其特征在于，至少当所述鞍式牵引车转弯时，所述车身被布置在所述挂车(10)上的传感器(15)检测到，其中，所述传感器(15)监测所述挂车(10)的沿行驶方向的侧前方的空间，并且根据由所述传感器(15)测得的数据触发行动。
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