CN105735093B - 控制作业列车的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制具有自行走式筑路机和在筑路机前面行进的自行走式给料机的作业列车的方法、一种包括自行走式筑路机和自行走式给料机的作业列车、以及用于这种作业列车的给料机和筑路机.本发明的基本构思在于自动控制筑路机，为此尤其确定给料机的位置，并且由该信息生成筑路机的行驶指令。

Description

控制作业列车的方法

技术领域

本发明涉及一种控制具有自行走式筑路机和行进在筑路机前面的自行走式给料机的作业列车的方法，本发明还涉及一种具有给料机和筑路机的作业列车。此外本发明也涉及一种筑路机和一种给料机，它们分别构造成用于在这种作业列车中的使用。

背景技术

筑路机也称作地沥青整修机、沥青路面整修机或者简称为整修机，用于道路建设，并且主要用来填筑车道路面。筑路机在作业运行(填筑)过程中牵引专用工具以尽可能均匀的速度沿要建造的道路的规划行驶路线运动，所述工具也称作熨平板或者浮板。熨平板持续地平整并且部分压实供应给用于车道路面的地基的填筑材料，所述填筑材料例如是(碾压式)沥青。例如DE 10 2011 018 469 A1就详细描述了这种具有熨平板的筑路机。填筑过程中筑路机的所述在理想情况下连续速度(填筑速度)可保证均匀施加和平整车道路面，填筑速度断续或者较大的波动则可能导致填筑过程的复杂化，在最坏的情况下，例如由于熨平板沉入已施加的车道路面而会导致在车道路面中出现缺陷。

填筑过程中的用料量非常高，现代筑路机可在一小时之内用掉数百吨填筑材料。鉴于这一原因，已经证明有利的是，在填筑作业过程中通过一系列通常在沥青工厂和筑路机之间往返的载重车，尤其是自卸车给筑路机供料。视筑路机的处理能力而定，例如可能每两至三分钟就有一辆装载填筑材料的自卸车到达筑路机处，一边给其装料。然而由于装料过程需要协调两种车辆，这种安排方式存在由于频繁变换装料车辆而使得所需的连续填筑速度受到严重影响的危险。

出于这个原因，已经证明适宜的是，除了筑路机和自卸车之外还使用所谓的给料机。所述给料机是一种专用车辆，其任务是，实现不间断给筑路机供应填筑材料。给料机与筑路机一起构成作业列车，在填筑作业中在筑路机前面行驶，并且在一定程度上承担填筑材料缓冲器的功能。自卸车将填筑材料供应给给料机，因此给料机必须与自卸车协调。填筑材料临时存放在给料机上并且例如利用给料机上的传送带传送给筑路机，传送带的末端固定在筑路机的开放式储料装置(料仓)上方。以这种方式给料机就能在一定程度上减轻因为与自卸车协调而出现的筑路机速度波动，使得筑路机能够以尽可能恒定的填筑速度行进，并且在理想情况下只有给料机需要在一定的范围内改变其速度。此类给料机一方面可以是仅为该任务而设置的专用机械，或者也可以是例如改装的筑路机，如EP1 516 9636 A2中公开的那样。因此给料机的主要特征是其在工作列车之内的功能。

但此时在填筑过程中还必须使筑路机和给料机相互协调。筑路机一方面必须保持在规定的行驶轨迹上，使得它按预期填筑车道路面。如果给料机同样在该车道上运动，就意味着筑路机必须尽可能准确跟随给料机的行驶轨迹。另一方面必须保证给料机的传送带末端始终处在筑路机的料仓上方，并且两种车辆之间的转移装载过程按希望进行。为此筑路机必须这样跟随给料机，使得物料从给料机完全可靠卸载到筑路机的料仓之中。此外这还可使得，不允许给料机和筑路机之间的距离过大，使得来自给料机的填筑材料抛落在筑路机前面并且没有落在料仓中，也不允许过小，使得两个车辆发生碰撞或者将填筑材料抛落到筑路机的其它区域，例如驾驶台上。

目前是由筑路机的操作者(驾驶员)和给料机驾驶员相互配合来完成这个任务。为此，筑路机驾驶员可以操纵筑路机例如在给料机的行驶轨迹中行进，因为他对两个车辆之间的区域、尤其也对传送带末端与料仓之间的区域看得比较清楚，筑路机驾驶员也能观察到给料机和筑路机之间的距离，如果筑路机和给料机之间的距离过大或过小，必要时向给料机驾驶员发出信号，给料机驾驶员随后必须加速、制动或者调整转向，以便在给料机和筑路机之间重新建立尽可能理想的距离。

上述方法带来一些缺点。例如对给料机驾驶员的要求相当高，因为他必须同时与给料机前面的(用于装料的)自卸车驾驶员和给料机后面的筑路机驾驶员协作，还必须确保给料机尽可能保持规定的行驶轨迹。整修机驾驶员也必须观察给料机和整修机之间的距离、整修机的行驶方向和速度以及填筑过程。因此该操作在填筑过程中需要两位驾驶员，并且对他们有很高的要求。

发明内容

本发明的任务在于给出一种方法，利用所述方法能够这样控制具有自行走式筑路机和在筑路机前面行进的自行走式给料机的作业列车，使得能低成本可靠地运行。

利用一种用于控制作业列车的方法来实现根据本发明的任务的解决方案。具体而言，通过用于控制开头所述类型的作业列车的方法解决所述任务，所述作业列车具有自行走式筑路机和在筑路机前面行进的自行走式给料机，所述方法包括以下步骤：S1：由机器驾驶员驾驶给料机；S2：确定给料机的运动数据和/或位置数据；S3：在考虑到给料机的运动数据和/或位置数据情况下生成用于自动行驶操纵筑路机的行驶指令；以及S4：借助行进指令使筑路机自动行驶。

由驾驶员驾驶给料机表示驾驶员控制给料机的位置、速度和方向。给料机驾驶员这样操纵给料机，使得给料机以其行驶轨迹基本上沿着要建造的道路运动。给料机在这里通常走走停停地行驶，因为要间隔式地由运输车辆供应填筑材料。给料机是自行走式的，因此具有自己的供能系统，通常是内燃机，通过所述供能系统提供运行、尤其是驱动给料机所需的能量。

给料机的位置数据表明给料机或者设置在给料机上的构件或基准点相对于参考系的位置或方向。所述参考系可以是例如局部(或内部)的或者全局(或外部)的参考系。局部参考系表示随作业列车或筑路机运动的参考系，例如由筑路机的中轴线或者由设置在筑路机上的传感器的固有坐标系得到的参考系。因此局部参考系可以是例如给料机本身，此时位置数据例如可以是给料机相对于筑路机的相对位置。相同的情况也适用于本身同样可以构成局部参考系的筑路机。而全局(或外部)参考系则是例如GPS坐标、固定安装在建筑工地上的传感器的坐标系、或者也可以是行驶轨迹本身。运动数据描述关于给料机整体的位置数据随时间的变化，例如对于直线行驶就是沿行驶方向的速度(行驶速度)，或者对于给料机旋转就是绕横摆轴线的角速度(横摆角速度)。运动数据的概念同样包括其本身随时间的变化，例如行驶加速度。以下将结合根据本发明的方法的优选具体实施方式，详细说明如何具体确定运动数据和/或位置数据。

根据本发明的行驶指令表示例如行进速度、方向、位置等等的操纵和/或控制指令，这些指令尤其涉及筑路机。这些行驶指令具体以何种方式构成以及对于哪些值包含预定值，按照所述方法的不同实施方式可能有所不同。仅举一例来说，尽管优选将行驶指令编码为数字信号，但是同样也可以进行模拟编码。使用哪种具体的编码形式，尤其是取决于如何在筑路机上继续处理行驶指令，或者行驶指令的传输是否需要将特定的编码(例如对于确定的无线传输需要PBCC)。也可以根据需要将行驶指令重新编码，只要此时其规定值信息保持不变。在任何情况下，最终都必须能由筑路机或筑路机的控制单元或前置的数据处理单元必须解释行驶指令。

在生成行驶指令时考虑给料机的运动数据和/或位置数据指的是，以某种形式将所述运动数据和/或位置数据输入行驶指令的计算或生成过程。例如运动数据和/或位置数据可以用作一种方法(例如算法)的输入值，利用所述方法生成或计算用于筑路机的行驶指令。当然不是必须仅由根据给料机的上述运动数据和/或位置数据生成行驶指令。例如此外也可以考虑采用其它数据或将其用作用于生成行驶指令的方法的输入值。例如附加地可以考虑筑路机的运动数据和/或位置数据，或者如时间、运行时间、温度、载荷状态等常规数据。

筑路机自动行驶是指，筑路机自动执行或实施行驶指令，不需要人工干预或者不需要驾驶员进行手动输入。因此筑路机尤其是不在需要自己驾驶员，为了控制整个作业列车只需要一位驾驶员，他从给料机的驾驶台出发工作。因此最终筑路机也不需要驾驶台。筑路机也同样还设计成自行走式的，并且优选包括自己的供能系统，尤其是内燃机，通过功能系统提供行驶和作业运行所需的驱动能量。现在通过根据本发明的方法使得筑路机在填筑作业过程中基本上跟随给料机，而不需要驾驶员的直接人工干预。因此根据本发明的方法能够在给料机和筑路机之间实现一种“电子牵引杆”，此时不必在两个车辆之间保持静态距离。更确切地说，两个车辆的距离具体而言处于一个希望的范围之内，在所述范围中实现将填筑材料从给料机可靠地转移装到筑路机中。因此即使当不同的运输车辆交替将填筑材料供应给料机时，筑路机也以非常均匀的作业速度运动。

在根据本发明方法的一种优选实施方式中，上述方法步骤在作业过程中持续执行，尤其按时间节拍执行。这尤其包括，按时间节拍执行以下操作：确定给料机的运动数据和/或位置数据、生成行驶指令和在筑路机上执行行驶指令，或者使对筑路机的控制与行驶指令适配。换句话说，以通过具体实施所述方法的机器的设计或编程所确定的频率来实现这些步骤。在选择合适频率的时候应注意运行和机器相关的要求，所述要求对于频率的最小值例如可通过筑路机与给料机的距离的平均值、极值和理想值，或者通过两个车辆在作业预期中的预期最大速度差得出。在执行所述方法时较高的频率虽然原则上始终是有利的，但也会提高对传感器、数据处理装置和控制装置的要求(并因此也会提高成本)。

步骤S2优选包括以下步骤中的至少一个步骤：S2a：由给料机的控制系统取得给料机的控制指令；S2b：生成给料机相对于筑路机的位置、方向和/或速度的传感器数据；或者S2c：生成给料机相对于外部参考系的位置、方向和/或速度的传感器数据。各所述数据就是该方法所需的给料机的运动数据和/或位置数据，或者包括在这些数据中。因此按照所述的方法在步骤S2a中设定，尤其为了确定行驶指令直接访问给料机的控制系统。这例如可以包括纯粹的软件解决方案，但也可以包括例如传感器，所述传感器检测给料机的操纵元件、例如操纵杆上的操纵运动并对其进行分析评估。对于步骤S2a和/或S2c补充或替代地，按照步骤S2b设定，以给料机为基准确定给料机与筑路机之间的传感器数据。利用该步骤仅可检测作业列车的两个车辆相互间的关系。对于步骤S2a和/或S2b的补充或替代地，现在按照步骤S2c也可以设定，以外部参考系，例如GPS、建筑工地上的参考站等为基准确定相应的传感器数据。利用该方法步骤可以确定给料机与该外部参考系的相对位置。

步骤S3有利地包括以下步骤：S3.1：由给料机的运动数据和/或位置数据生成筑路机运动数据和/或位置数据的给定值；S3.2：确定筑路机运动数据和/或位置数据的实际值；以及S3.3：在考虑筑路机运动数据和/或位置数据的给定值和实际值的情况下，生成用于自动控制筑路机的控制指令。根据所述方法的具体实施方式，对给定值和实际值加以考虑是重要的，因为在正常情况下必须连续使实际值适配于给定值。从调节技术角度来看，以这种方式会得到筑路机运动数据和/或位置数据的调节循环，给料机通过给料机的运动数据和/或位置数据对所述调节循环有干扰性的作用，此时可朝向给定值连续地补偿干扰。重要的是，优选这个过程的优先权低于筑路机尽可能均匀的行驶运动。这意味这样执行所述方法，使得筑路机跟随给料机，但是以尽可能均匀的速度跟随。这例如通过设置对给料机的反馈来实现，以下还将对此进行详细说明。

在所述方法的一种同样有利的实施方式中，在步骤S3中尤其也考虑之前的作业过程中的给料机运动数据和/或位置数据。以这种方式例如可以使得筑路机的方向不是与给料机当前的方向相适配，而是与给料机处于筑路机的当前位置时曾经具有的方向相适配。如上面所述那样，在全局参考系中考虑运动数据和/或位置数据对此尤其适合。在生成行驶指令的过程中，尤其也可以使用之前的作业过程(Durchlauf)中的运动数据和/或位置数据作为数学方法、如内插法或外插法，预测法或统计学习法的输入值。尤其当作业列车弯道行驶的时候，会体现出这种改进方案的优点。此时，筑路机在弯道中也能跟随给料机的行驶轨迹，从而可以利用给料机确定筑路机的实际行驶轨迹。

按照所述方法的一种特别优选的实施方式，在步骤S3中这样形成行驶指令，使得给料机与筑路机之间的距离尽可能保持在缓冲间隔之内。这里缓冲间隔尤其是由筑路机上的料仓以及给料机上的传送带的尺寸得出。按照这种实施方式，只要给料机与筑路机之间的距离在缓冲间隔之内，则尤其可使得筑路机的速度尽可能保持均匀。也就是，此时在理想情况下这样控制筑路机(或者这样形成行驶指令)，使得作为第一优先级使得传送带的末端始终处在筑路机的料仓上方，作为第二优先级此时使得筑路机的速度尽可能保持恒定。该实施方式是有利的，因为给料机可以在进行中的作业过程中加速和制动，例如当给料机驳接到新的运输车辆上时，此时不必中断筑路机尽可能均匀的行驶运动。因此可以通过缓冲间隔补偿给料机和筑路机的运动模式差异。

如果作业列车处于无法协调统一上述两个优先级(筑路机均匀的作业速度，在缓冲间隔之内的距离)的情况，或者当其朝向这种情况运动的时候(这可在生成行驶指令的过程中例如通过分析运动数据和/或位置数据识别)，则作为备选方案可以这样控制筑路机(或这样形成行驶指令)，即对筑路机的速度进行适配(也就是提高或者减小)。但对速度的适配优选不是突然地而是平缓地进行，即在较长的时间段上进行，此时可能用尽上述的缓冲区。如果例如给料机急剧制动，则可以这样控制筑路机，使其在较长的时间段上延缓地跟随实施该制动过程，并在此时充分利用缓冲区。如果给料机突然加速，可以这样控制筑路机，使其在较长的时间段上延缓地实施所述加速过程。通过充分利用缓冲区以及制动和加速过程中的延迟，筑路机可以特别均匀并且例如也节能地行驶。

优选也在步骤S3中这样形成行驶指令，使得筑路机跟随给料机的行驶轨迹，也就是在连续执行时最终以由距离和速度引起的延迟占据给料机的当前位置。换句话说，筑路机可相对于给料机保持准确的行驶轨迹。其优点在于，可以从给料机出发以尽可能高的精度控制填筑的行驶轨迹的位置。

当然在给料机上执行步骤S1，而在整修机上执行步骤S4。相反，方法步骤S2和S3的定位有多个优选的备选方案，如下面所述，这些备选方案分别带来不同的优点。

在一个优选实施方式中，在筑路机上或从筑路机出发执行步骤S2和S3。其优点在于，在执行所述方法的时候，也能将专门的筑路机与不是构造成专门用来执行所述方法的给料机一起使用。此时在用于确定运动数据和/或位置数据的装置(例如传感器)与用来生成行驶指令的装置(数据处理装置，例如计算机)之间的通信(以信号或数据通信的方式)尤其是可以仅在筑路机上进行，并且从所述方法的角度来看不需要在给料机与筑路机之间进行主动通信。

另一个优选实施方式设定，仅在给料机上执行步骤S2和S3。该方法因此在这个方案中还包括：从给料机向筑路机传输行驶指令。根据本发明的作业列车的这种实施方式的优点在于，与传统常见的筑路机相比，筑路机上所需的适配措施很少并且因此能经济地实现。

最后也可能的并且包含在本发明中的是，在给料机上执行步骤S3，而在筑路机上执行步骤S3。因此所述方法包括：从给料机向筑路机传输运动数据和/位置数据。对于最后所述的两个备选方案，在给料机和筑路机之间需要至少一种(至少单向的)信号或数据通信，优选是允许在筑路机和给料机之间沿两个方向进行通信的通信连接(双向通信)。此时一个优点在于，给料机和筑路机之间的这种通信连接附加地可以用来将给料机驾驶员的手动控制指令发送给筑路机，例如如果在作业过程中出现问题或者必须中断作业过程。例如也可以同时将紧急停止信号从给料机传输给筑路机，使筑路机也同时执行紧急停止功能。这样给料机驾驶员获得对整个作业列车更大的控制。

在一个特别优选的实施方式中，这样实现筑路机的控制向给料机的反馈，当给料机与筑路机之间的距离位于缓冲间隔之外时，例如在给料机上显示警告指示，或者执行自动的控制修正。所述缓冲间隔优选是上面所述由给料机传送带末端和筑路机料仓的相对位置得到的缓冲间隔，或者是位于在该间隔中的内部缓冲间隔。所述警告指示的目的在于，向给料机驾驶员指示，驾驶员必须尽可能及时地调整给料机与筑路机之间的距离，以保证继续顺利执行填筑方法。自动控制修正的另一个实施方式可以给料机驾驶员减除这个任务，并且能自动对给料机的路线或者给料机的速度执行必要的修正。所执行的控制修正尤其是仅涉及给料机的单个运动变量的一次性修正，例如加速度、制动操作，或者略微调整转向角。理想的是，在一次性修正之后，给料机驾驶员重新接管给料机的控制，以使得作业列车总体上不会失控。就是此时控制修正只有辅助作用。

特别有利的是，在步骤S4中，筑路机借助行驶指令执行的自动行驶根据分级安全系统行进，所述安全系统允许通过手动触发的指令对行驶指令超控。所述手动触发的指令尤其是停止指令。以这种方式能保证，始终可以手动超控自动行驶指令。即使当筑路机基本上自主行进的时候，以这种方式能保证在紧急情况下始终可以进行手动干预，尤其可以使得筑路机紧急停止。

除了所述的方法之外，利用一种包括自行走式筑路机和自行走式给料机的作业列车也能解决所述任务，在作业运行中所述给料机沿作业方向在筑路机前面行进。筑路机具有筑路机控制装置，所述筑路机控制装置构造成用于自动控制筑路机的行驶运行。给料机或筑路机包括用来生成给料机的运动数据和/或位置数据的传感装置，并且给料机或筑路机包括数据处理装置，所述数据处理装置构造成，用于在考虑给料机的运动数据和/或位置数据的情况下生成用于筑路机控制装置的行驶指令。对于作业列车根据本发明的构成重要的是，作业列车能够检测给料机的位置和/或运动，并且能据此生成筑路机的控制指令，在筑路机上自动执行这些控制指令。因此与现有技术相比，不再需要单独的筑路机驾驶员，同时实现了作业列车内部的筑路机较为均匀的运行。

在一个优选实施方式中，传感装置具体包括用于测量筑路机与给料机之间距离的距离传感装置。所述距离传感装置的工作原理原则上可以基于完全不同的传感器技术，例如可以利用激光、雷达、激光雷达或者摄像头进行距离测量。为了测量距离，例如在使用智能相机的情况下，距离传感装置也可以包括用来对所生成的传感器数据进行预处理的软件或者固件。可以在距离传感装置(或距离传感装置的某个传感器)与另一个车辆上的参考点之间测量筑路机与给料机之间的距离。例如如果距离传感装置安装在筑路机上，就可以测量或确定筑路机上的距离传感器与给料机上的参考点之间的距离。所述距离传感装置这里例如可以由单个距离传感器(传感器)构成，但它优选由多个可以彼此独立地或相互结合地工作的传感器构成。这样一方面能够实现较为精确的测量，附加地可以实现冗余覆盖，从而在单个传感器出现故障或被遮盖时仍能保证可靠的距离测量。这里还可以设想，多个传感器分别测量到单个参考点的距离，而且不同的传感器测量到不同的与其相配的参考点的距离，从而不同的传感器也对准不同的参考点。一方面可以使用多个同类传感器，另一方面也可以使用不同技术的各种传感器，以便覆盖更大的范围，并且实现更高的扫描可靠性。这里优选包括至少一个用来执行传感器数据融合的数据处理装置。

在另一个优选实施方式中，传感装置包括用来确定给料机或筑路机的位置的位置传感装置，所述位置传感装置尤其包括用来确定给料机或筑路机相对于相应另一个车辆的位置的器件，和/或包括用来确定给料机或筑路机相对于外部参考点或参考系、例如全站仪或者卫星导航系统的位置的器件。原理上位置传感装置与距离传感装置的区别在于，位置传感装置并非提供两点之间的(一维)距离作为传感器数据，而是提供多个点(例如各个参考点)或者物体(例如给料机)在参考系中的二维、三维或者更高维数的位置数据，这里同样包括涉及物体方向的数据。但如果附加地采用用于建立各个距离的关系的方法(例如通过三角定位法)，则也可以使用距离传感装置。因此为了确定给料机和筑路机相对于彼此的位置，原则上可以使用与上面针对距离传感装置提及的相同的传感器技术。为了确定给料机或筑路机相对于外部的参考点或参考系的位置，也可以考虑其它传感器技术，例如卫星导航(例如GPS或伽利略系统)，或者利用外部安置在建筑工地上的全站仪(速测仪)确定位置。

根据本发明的作业列车的具体实施方式，可以需要给料机和筑路机处于通信连接，例如以便传输行驶指令。即使原则上为此也可以例如采用有线连接，但有利的是，作业列车包括至少一个通信装置，所述通信装置包括给料机上的用于非接触式通信的发射器和筑路机上的与所述发射器兼容的接收器，所述发射器尤其是构造成，用来向接收器传送给料机的运动数据和/或位置数据或行驶指令。这里所述通信装置优选构造成，使得能够在筑路机和给料机之间进行双向通信。以这种方式一方面可以根据需要在作业列车的不同车辆上的各控制装置(例如筑路机控制装置)和/或各数据处理装置之间交换在两个车辆上确定的数据，尤其是运动数据和/或位置数据。以这种方式能够在将传感装置的传感器设置在两个车辆上时实现更大的灵活性。此外，如上所述，还可以通过这种双向通信连接将筑路机的控制反馈给给料机。为了实现非接触式通信，这里可以使用不同的通信技术，不仅可以无连接地(例如通过无线电发射器/接收器)、而且也可以通过通信连接(例如无线LAN)进行通信。

在一个优选实施方式中，筑路机包括至少一个侧面操作台，所述侧面操作台本身包括紧急开关和/或用来显示筑路机与给料机之间距离的距离监视器，所述紧急开关尤其是构造成用来生成停止指令，该停止指令在等级上优先于用来自动控制筑路机的行驶指令。通常将侧面操作台设置在筑路机的熨平板上。侧面操作台的用途是，使得在筑路机旁边行走的监视填筑作业的建筑工人同时能够察看筑路机与给料机之间的距离，并且在紧急情况下可以通过急停开关触发紧急停机。这里优选可以设定，将这种紧急开关例如通过合适的通信线路同时延及给料机，从而此时使整个作业列车停止。

在一个特别优选的实施方式中，筑路机构造成没有驾驶台。以这种方式可以总体上简化筑路机，并且也因此能够较为经济地制造筑路机。为了在使用筑路机时实现更大的灵活性，可以设想，没有驾驶台的筑路机构造成在需要时能够加装驾驶台。在这种情况下，已经在筑路机上设有用于驾驶台中的设备和操作元件的相应接口。备选地筑路机也可以设有能更换或能拆除的驾驶台，从而筑路机可以根据需要在没有驾驶台的情况下运行，或者也可以带有驾驶台地运行。驾驶台在这种情况下仅仅是筑路机的附加模块。这种变型方案对于筑路机的使用提供了尽可能大的灵活性。

在一个特别优选的实施方式中，所述作业列车构造成用来执行根据本发明的方法。

此外还可以通过构造成在根据本发明的作业列车中使用的筑路机来解决根据本发明的任务。根据本发明的筑路机的特点尤其在于筑路机控制装置以及其适于接收行驶指令以及在筑路机上执行行驶指令的特性，从而在不需要单独的驾驶员的情况下实现筑路机的自动运行。由此筑路机在行驶运动上在很大程度上通过在前行驶的给料机控制，并且筑路机通过“虚拟的”牵引杆与给料机相连。

也可以利用构造成在根据本发明的作业列车中使用的给料机来解决根据本发明的任务。这种专门设定为在根据本发明的作业列车中使用的给料机的特征在于给料机上的上面所述用于生成其运动数据和/或位置数据的传感装置、用于根据给料机的位置数据和/或运动数据生成筑路机行驶指令的数据处理装置、以及与筑路机进行通信以便传输运动数据和/或位置数据和/或行驶指令的装置。

附图说明

下面根据附图中给出的实施例对本发明进行详细解释。图中示意性地：

图1是根据本发明的作业列车的侧视图；

图2是根据本发明的作业列车的一个备选实施方式的侧视图；

图3是根据本发明的作业列车的另一个备选实施方式的侧视图；

图4是根据本发明的方法的流程图；

图5是具有备选方法步骤的根据本发明的方法的流程图；

图6是具有备选方法步骤的根据本发明的方法的流程图；

图7是生成自动控制指令的示意图；

图8是利用反馈生成自动控制指令的示意图；

图9a至9c是作业运行中的作业列车的示意性俯视图。

图10a至10c是作业运行中的作业列车的示意俯视图，此时车辆之间的距离有变化。

具体实施方式

在附图中以相同的附图标记注明相同的部件，每个在附图中重复的部件是一定全部单独标注。

图1至3示出根据本发明的用于建造沥青路面的作业列车1的不同实施方式，所述作业列车包括给料机2和筑路机3。给料机2在作业运行中在作业方向a上在前行驶，并且重复地由自卸车(未示出)供应填筑材料。此时自卸车例如向后行驶靠近给料机2、挂空档并且由给料机2推动，在此期间自卸车将填筑材料排空到给料机2的容纳容器7中。一旦自卸车完全卸空，则重新离开给料机。

给料机2将填筑材料暂时储存在料仓5之中，并通过传送带6将其转移给筑路机3，由此筑路机供应或装载填筑材料。为了控制给料机2，给料机包括用于驾驶员的驾驶台4，所述驾驶台带有用于输入给料机2的控制或转向操作的控制台8。给料机2还具有中央的给料机控制单元9，可在其中处理驾驶员输入的行驶指令和其它控制指令，并且将其传送给给料机的各个可控的元件。

筑路机3跟随给料机2。此时筑路机在后面拖动熨平板13，所述熨平板例如浮动地放置在车道路面上。现在为了能够尽可能均匀填筑，这里筑路机3应以基本上均匀的速度拖动熨平板13。如果筑路机3停住或者其速度变化过于强烈，则例如因为熨平板13下沉而会在车道路面中出现缺陷。为了能够给熨平板13连续供应填筑材料，筑路机3具有料仓14，给料机2供应的填筑材料可以暂时储存在料仓中。

两个车辆2和3分别具有自己的内燃机(未示出)，用来产生运行所需驱动能量。

筑路机3在填筑运行中沿作业方向a以距离d在给料机2后面行驶，所述距离d应在间隔i之内。所述也称作缓冲区的间隔i这样得到，即，给料机2的传送带6的末端应始终位于筑路机3的料仓14上方，以便能够将填筑材料完全转移装载到筑路机3的料仓14之中。如果距离d太大，筑路机3就会在传送带6后面行进，并且不能进行装载。如果距离d太小，料仓14就会完全处在传送带6下方，同样也向料仓14中进行装载。此外在距离d过小时，还有两个车辆2、3发生碰撞的危险。在图1所示的实施例中现在设定，筑路机3自动在给料机2后面跟随行驶。这里筑路机的行驶指令不是由驾驶员在筑路机上设定，而是自动生成和执行，如下面还将详细说明的那样。这特别是可以借助于装置：“传感装置15”、“数据处理装置10”和“筑路机控制装置16”来实现。

在图1所示的实施方式中，借助距离传感装置15监测距离d，在所示示例中距离传感装置安装在筑路机3上。更准确地说，距离传感装置15在行走机构的高度上安装在筑路机3的前端上并测量传感装置15与给料机2上的参考点之间的距离，当前情况下就是与给料机2的行走机构之间的距离。作业列车1或者具体来说筑路机3利用距离传感装置15确定给料机2与其自身的相对位置。在数据处理装置10中处理由距离传感装置15生成的传感器数据，并且将其转化为用于筑路机控制装置16的行驶指令。筑路机控制装置16随后确保筑路机3自动执行该行驶指令，从而修正给料机2和筑路机3相互间的距离d或定向。行驶指令因此用于使给料机2和筑路机3之间的距离d由此处于确定的允许距离之内。因此数据处理装置10和筑路机控制装置16设置成用于这样控制筑路机3，使其在作业运行中以在允许距离间隔之内的距离尽可能均匀地在给料机2后面跟随行驶。

为了提高可靠性，筑路机3在熨平板13上还具有侧面操作台32，该侧面操作台包括距离监视器34和/或紧急开关33。利用紧急开关能对筑路机的自动控制实施超控，并触发筑路机的紧急停止。如果出现危及作业运行或危及建筑工地工作人员安全、但是筑路机的传感装置无法正确识别的情况，就需要执行该操作。

在图1的未示出的备选方案中，还可以将传感装置15和/或数据处理装置10安装在给料机2上，此时传感装置10从给料机2出发确定和监测例如与筑路机3的距离。

在图1所示的实施方式中，将执行根据本发明的方法所需的整个处理链(生成传感器数据、将传感器数据处理成控制指令、执行控制指令)都设置在筑路机3上。其优点在于，专用的筑路机3可以与较多种类不同的、也包括传统的给料机一起使用，并且为了使给料机适合于执行根据本发明的方法，在给料机2上仅需很少的或者甚至不需要改装。

图2所示实施方式与图1所示实施方式的区别在于，距离传感装置15提高地设置在筑路机3的上侧，在纵向延伸方向上观察大致与料仓14的后边界持平。传送带6的末端构成在筑路机3上进行距离测量的参考点。测得的距离d现在不再是筑路机3的前端与给料机2的行走机构之间的距离，而是基本上等于料仓14的后边界与传送带6的末端之间的距离。间隔i的大小保持不变，因为该间隔与料仓14尺寸有关，该尺寸在两种实施方式中是相同的。该实施方式例如具有筑路机3上的固定柱，以便能够提高地设置传感装置。

图3示出根据本发明的作业列车1的另一个实施例，该实施例可采用范围更广的传感装置。该实施例也包括筑路机3的前侧上的距离传感器15。但附加地在筑路机上设置位置传感装置18，以及在给料机上设置位置传感装置12。这些位置传感装置12、18在具体情况下基于卫星导航工作，并且适于以高达几厘米的精度确定建筑机械2、3的位置。附加地在作业列车1上设置通信装置，该通信装置具有给料机上的发射器/接收器11和筑路机上的发射器/接收器17。这两个发射器/接收器11、17可通过双向通信连接19非接触式地相互通信，主要是在给料机2与筑路机3之间交换利用位置传感装置12、18确定的位置数据。在该示例中，用来处理传感器数据并且生成行驶指令的数据处理装置10设置在给料机2上。因为不仅采用位置传感装置12、18的传感器数据，而且也采用距离传感器15的传感器数据，因此生成行驶指令之前在数据处理装置10中进行传感器数据融合或位置比较。同样通过通信连接19将所生成的行驶指令发送给筑路机，并且在这里借助于筑路机控制装置16执行行驶指令，以便对筑路机3进行行驶控制。可以采用不同的传感器技术，尤其可采用基于不同测量原理的传感器技术，使得筑路机3的自动控制设计得特别鲁棒并且故障安全。

图4至6示出根据本发明的方法的流程图，以便进一步说明本发明。这里在图4中确定基本的方法流程。在步骤S1中通过驾驶员驾驶给料机。尽管这是连续进行的，在步骤S2中还同时确定给料机的运动数据和/或位置数据，但是仍然有由于生成和处理传感器数据所引起的延迟。这种延迟在正常情况下只有几纳秒或毫秒，实际上可以忽略不计。在步骤S3中进一步处理在步骤S2中确定的数据，并在考虑所述数据的情况下生成用来自动操纵筑路机行驶的行驶指令。行驶指令可以包含方向或转向信息、加速和/或速度信息。最后在步骤S4中在筑路机上自动执行所述指令，即借助行驶指令实现筑路机的自动行驶。此时继续通过驾驶员连续地驾驶给料机，从而持续生成新的运动数据和/或位置数据，并持续地由此生成和实施新的行驶指令。就是说持续执行步骤S1至S4，尤其可以以时间节拍为基础执行。这尤其是对于步骤S2～S4意味着，以固定的时间间隔执行这些步骤。

图5和6示出根据本发明的方法的优选改进实施方式的流程图。图5示出步骤S2的不同备选方案，这些备选方案也可以组合。按照步骤S2a可以这样确定运动数据和/或位置数据，直接从给料机的控制系统取得给料机的控制指令。例如可以从给料机2的控制系统中读出给料机的转向角、速度或加速度，从而这些数据稍后可以输入到筑路机的行驶指令中。备选或附加地，可以按照步骤S2b确定关于给料机相对于筑路机的位置、方向和/或速度的传感器数据。这里步骤S2a和S2b的优点在于，筑路机在这两种情况下可以直接基于给料机定向，而不需要借助外部构件或系统。如果数据确定限定在步骤S2a和S2b，则筑路机和给料机构成独立的单元。但同样有利的是，按照步骤S2c生成关于给料机相对于外部参考系的位置、方向和/或速度的传感器数据，并且将这些数据输入到行驶指令的计算中。如果精度足够，则可以与使用筑路机上的位置测定系统相结合较为简单地这样来形成行驶指令，使得筑路机还精确地跟随给料机的行驶轨迹，因为可以提供一组全局位置数据。此外通常用于确定在外部参考系中的传感器数据的系统、例如卫星辅助定位系统通常仅要求一个接收器，例如GPS接收器，因为传感系统的大部分都不必安装在车辆上。因此可以明显减少筑路机上所需的传感装置，从而筑路机的制造也更为有利。通过组合所有这三种方法可以实现所述方法极高的灵活性和精度，当然所需传感装置的成本也会由此上升，并且所述方法总体上更加复杂。

在图6所示的流程图中，步骤S3被分为步骤S3.1至S3.3。图示示出基本的调节系统，在步骤S3.1中由给料机的运动数据和/或位置数据生成筑路机的运动数据和/或位置数据的给定值，然后在步骤S3.2中确定筑路机的运动数据和/或位置数据的实际值，这例如可以借助安装在筑路机上的传感装置实现。最后在步骤S3.3中，在考虑筑路机的运动数据和/或位置数据的给定值和实际值的情况下，生成用于自动控制筑路机的控制指令。

在图7中以另一种方式再次示出该方法。由给料机的运动数据和/或位置数据30(尤其由这些运动数据和/或位置数据的实际值)生成筑路机的运动数据和/或位置数据的给定值29，由所述给定值连同筑路机的运动数据和/或位置数据的实际值28一起生成筑路机的行驶指令31。由于执行所述行驶指令又会影响筑路机的实际值28(以虚线箭头表示)，就会产生筑路机运动数据和/或位置数据28的调节循环，由于给料机的运动数据和/或位置数据30生成的筑路机的给定值29，给料机作为干扰源出现。

图8将图7中所示的方法扩充了向给料机的反馈。在关键状态下有利的是，除了生成筑路机的行驶指令31之外，也可以生成用于给料机的控制修正指令35，接着可以在给料机上自动执行该控制修正指令。例如当无法如前面详细说明的那样仅通过筑路机的自动控制所述筑路机和给料机之间的距离d保持在间隔i之内时，就是这种情况。在这种情况下，由给料机的实际值30和筑路机的实际值28生成用于给料机的控制修正指令35，接着在给料机上执行该控制修正指令。以这种方式得到两个相互关联的调节循环，如虚线箭头所示。

在其余的图9a至10c中以两个备选方案示出用于连续执行根据本发明的方法的作业列车的示意性鸟瞰图。在图9a中，给料机2和筑路机3沿直线行驶轨迹运动。给料机2以速度v1在前行进，筑路机3以速度v2和距离d跟随。在图中所示的示例中，v1和v2同样大，因此筑路机3以保持相同的距离跟随给料机2。图9b所示为作业运行中稍后的时刻。筑路机3现在已到达给料机2在图9a中所示的时刻所占据的位置。其定向(方向)也相当于给料机2在图9a中所示时刻的定向。给料机2在此期间已向前行进并转入右弯道。两个车辆2、3之间的距离d保持不变，也就是相当于图9a中所示时刻的距离d。在图9c中继续进行作业运行。筑路机3现在同样转入弯道。筑路机恰好占据给料机2在图9b中所示时刻占据的位置，定向也是一致的。可以看出，筑路机精确地位于给料机2的行驶轨迹中。在筑路机3和给料机2以速度v1＝v2运动时，距离d继续保持不变，该速度与图9a和9b中所示时刻的速度一致。图9a至9c因此是出了所述方法的理想流程，其中筑路机3和给料机2都不必改变其速度。两个车辆2、3以始终保持不变的速度遵循行驶轨迹。因此距离d基本上保持恒定。

图10a至10c示出使用根据本发明的方法的情况下作业列车的作业运行的另一种流程。图10a中作业列车的状态这里精确对应于图9a中作业列车的状态。然而将图10b与图9b进行比较可以看出，给料机2在这种情况下进入弯道时制动。由于筑路机3以保持不变的速度v2继续行进，因此两个车辆之间的距离d减小。然而距离d始终仍处于缓冲间隔i之内。如图10c所示，给料机2在驶出弯道时加速，从而给料机暂时行驶得比筑路机快，距离d因此重新变大，使得距离d最后大致重新等于图10a中所示时刻的距离。

Claims (22)

1.用于控制作业列车(1)的方法，所述作业列车具有自行走式筑路机(3)和在筑路机(3)前面行进的自行走式给料机(2)，包括以下步骤：

S1：由驾驶员驾驶给料机(2)；

S2：确定给料机(2)的运动数据和/或位置数据(30)；

S3：在考虑给料机的运动数据和/或位置数据(30)的情况下生成用于对筑路机(3)进行自动行驶操纵的行驶指令(31)；

S4：借助于所述行驶指令(31)使筑路机(3)自动行驶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在作业过程期间持续地执行步骤S1至S4。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在作业过程期间按时间节拍执行步骤S1至S4。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤中的至少一个步骤：

S2a：由给料机(2)的控制系统取得用于给料机(2)的控制指令；

S2b：生成关于给料机(2)相对于筑路机(3)的位置和/或方向和/或速度的传感器数据；

S2c：生成给料机(2)相对于外部参考系的位置和/或方向和/或速度的传感器数据。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：

S3.1：由给料机(2)的运动数据和/或位置数据(30)生成筑路机(3)的运动数据和/或位置数据的给定值(29)；

S3.2：确定筑路机(3)的运动数据和/或位置数据的实际值(28)；

S3.3：在考虑筑路机运动数据和/或位置数据的给定值(29)和实际值(28)的情况下，生成用于对筑路机(3)进行自动行驶操纵的行驶指令(31)。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S3中考虑由时间上在先的过程得到的给料机(2)的运动数据和/或位置数据(30)。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S3中这样形成行驶指令(31)，使得给料机(2)与筑路机(3)之间的距离尽可能保持在缓冲间隔之内，只要给料机(2)与筑路机(3)之间的距离在缓冲间隔之内，则保持筑路机(3)的速度尽可能均匀。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S3中这样形成行驶指令(31)，使得筑路机(3)跟随给料机(2)的行驶轨迹，也就是在连续执行时，最终以由距离和速度带来的延迟占据给料机的当前位置。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在筑路机(3)上执行步骤S2和S3，或者在给料机(2)上执行步骤S2和S3，所述方法因此包括：从给料机(2)向筑路机(3)传输行驶指令(31)；或者在给料机(2)上执行步骤S2，而在筑路机(3)上执行步骤S3，所述方法因此包括：从给料机(2)向筑路机(3)传输运动数据和/或位置数据(30)。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，筑路机(3)的控制以这样的方式向给料机(2)进行反馈，使得当给料机(2)与筑路机(3)之间的距离在缓冲间隔之外时，在给料机(2)上显示警告指示和/或执行自动的控制修正。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，借助于行驶指令(31)根据分级式的安全系统进行筑路机(3)的自动行驶，所述安全系统允许通过手动触发的指令对行驶指令(31)实施超控。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述手动触发的指令是停止指令。

13.包括自行走式筑路机(3)和自行走式给料机(2)的作业列车(1)，给料机(2)在作业运行中在筑路机(3)前面行驶，其特征在于，筑路机(3)具有筑路机控制装置(16)，所述筑路机控制装置构造成用于自动控制筑路机(3)的行驶运行，给料机(2)或筑路机(3)包括用来生成给料机(2)的运动数据和/或位置数据(30)的传感装置，并且给料机(2)或筑路机(3)包括数据处理装置(10)，所述数据处理装置构造成，在考虑给料机(2)的运动数据和/或位置数据(30)的情况下生成用于筑路机控制装置(16)的行驶指令(31)。

14.根据权利要求13所述的作业列车(1)，其特征在于，传感装置包括用于测量筑路机和给料机之间距离的距离传感装置(15)。

15.根据权利要求13或14所述的作业列车(1)，其特征在于，传感装置包括位置传感装置(12、18)，所述位置传感装置构造成用于确定给料机(2)或筑路机(3)的位置，所述位置传感装置(12、18)包括用于确定给料机(2)或筑路机(3)相对于相应的另一个车辆的位置的器件，和/或包括用来确定给料机(2)或筑路机(3)相对于外部参考点或参考系的位置的器件。

16.根据权利要求15所述的作业列车(1)，其特征在于，所述外部参考点或参考系是全站仪或者卫星导航系统。

17.根据权利要求13或14所述的作业列车(1)，其特征在于，所述作业列车包括通信装置，所述通信装置具有在给料机(2)上的用于非接触式通信的发射器(11)和筑路机(3)上的与所述发射器(11)兼容的接收器(17)，所述发射器(11)构造成用于将给料机(2)的运动数据和/或位置数据(30)或者将行驶指令(31)传输给接收器(17)。

18.根据权利要求13或14所述的作业列车(1)，筑路机(3)包括侧面操作台(32)，其特征在于，筑路机(3)的侧面操作台(32)包括紧急开关(33)和/或用来显示筑路机(3)与给料机(2)之间距离的距离监视器(34)，所述紧急开关(33)构造成用于生成停止指令，所述停止指令在等级上高于用于自动控制筑路机(3)的行驶指令(31)。

19.根据权利要求13或14所述的作业列车(1)，其特征在于，筑路机(3)构造成没有驾驶台。

20.根据权利要求13或14所述的作业列车(1)，其特征在于，所述作业列车可用来执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。

21.筑路机(3)，其特征在于，所述筑路机构造成在根据权利要求13至20中任一项所述的作业列车中使用。

22.给料机(2)，其特征在于，所述给料机构造成在根据权利要求13至20中任一项所述的作业列车中使用。