CN107031648A - 具有粉尘传感器的机动车辆和用于减少机动车辆的粉尘再悬浮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有粉尘传感器的机动车辆(1)，根据本发明，该粉尘传感器是用于观察位于车辆行驶方向的前方的路面的一部分的传感器(2)。机动车辆(1)还包含用于根据与路面(3)相关的观测数据来估算观察到的路面(3)的一部分的道路粉尘负荷的装置。

Description

具有粉尘传感器的机动车辆和用于减少机动车辆的粉尘再悬 浮的方法

技术领域

本发明涉及根据独立专利权利要求的前序部分的一种具有粉尘传感器(Staubsensor)的机动车辆以及涉及一种用于减少机动车辆的粉尘再悬浮的方法。

背景技术

不是由排气引起而是由制动器、轮胎、离合器、路面等的磨损和道路粉尘的再悬浮引起的交通相关的颗粒物排放量对空气污染有相当大的作用。可以预期的是，排气颗粒物排放量将由于越来越严格的极限值而降低，但是其他交通相关的颗粒物排放量将由于更大的交通量而增加，并且可能成为未来法规的焦点。基于来自德国联邦环境局的数据，可以预期的是，在2020年，排气颗粒物排放量仍将占所有交通相关的细粉尘排放量的约18％，其中术语“细粉尘”是指具有小于10μm的空气动力学直径的颗粒物，其对健康特别有害。其余82％是由磨损而不是由排气引起的排放量。这表明不是由排气引起的颗粒物排放量的日益增加的严重性。

为了特别是降低制动器粉尘排放量，例如防护罩、鼓风机和集尘器等技术是已知的。

DE 10 329 961 A1公开了一种具有专利权利要求1的前序部分的特征——也就是说，用于车辆的集成式细粉尘提取装置——的机动车辆，通过该装置，可以将环境空气中的细粉尘过滤出来并且收集细粉尘进行科学测试，甚至在收集过程中，也可以通过作为粉尘测量单元的气溶胶光谱仪对细粉尘进行分析，其中测得的数据可以通过无线电传输。

此外，已经提出了试图在行驶期间去除环境空气中的细粉尘的机动车辆。

例如，DE 20 2006 019 335 U1公开了一种用于车辆的细粉尘提取装置，通过该装置，可以去除供应到车辆内部舱室的新鲜空气中的细粉尘，而且通过该装置，降低环境空气中的细粉尘含量以便符合法律规定的细粉尘极限值也是可能的。

DE 20 2006 004 522 U1公开了一种细尘过滤器，该细尘过滤器通过电或磁分离操作并且为了去除流过那里的环境空气中的细粉尘甚至已由其他车辆排放或再悬浮的细粉尘的目的而被设置在进气口格栅和车辆的散热器之间。

DE 20 2005 005 673 U1公开了一种用于机动车辆的外部空气过滤器，该外部空气过滤器被安装在保险杠下方并且用于总体减少空气污染物。

这样的系统只有当它们被安装在非常大量的车辆中时才能够有效地减少环境中的细粉尘，并且用于清洁多个过滤器和用于处理收集到的粉尘的费用将是极大的，特别是由于实际上没有害的相对粗的粉尘也会被收集到，并且过滤器将很快变满。

DE 10 2009 054 194 A公开了一种具有抬头显示器并且具有引入到其光束路径中的摄像机的车辆，从该摄像机的图像数据中，检测到挡风玻璃上的雨水或污物也是可能的，并且所述文献因此公开了一种具有专利权利要求1的前序部分的特征的机动车辆。

JP H09 242 500 A公开了一种具有设置在车顶上的粉尘浓度传感器的环境测量车辆，并且因此同样公开了一种具有专利权利要求1的前序部分的特征的机动车辆。

发明内容

本发明基于以下目的：使得预防性地减少机动车辆的粉尘再悬浮并且适当情况下实施针对性的防范措施成为可能。

所述目的是通过具有独立专利权利要求的特征的一种机动车辆和一种方法来实现的。

从属专利权利要求详细说明了本发明的有利改进。

根据本发明，粉尘传感器是用于观察位于车辆行驶方向的前方的路面的一部分的传感器。所述类型的传感器使得在电磁谱——例如可见光或不可见光或雷达波——的任意范围内获得路面的图像成为可能。根据由传感器装置获得的与路面相关的所述图像或类似的观测数据，在机动车辆中实时执行位于车辆前方的路面的那部分的道路粉尘负荷的大小的自动估算。

本发明使得以下情况成为可能，在被识别为总体上充满粉尘的路段上，针对性地阻碍细粉尘的再悬浮或再释放，例如通过临时影响车辆速度和/或通过针对性的但是临时的空气净化措施。

根据对中欧道路状况的研究(http://elpub.bib.uni-wuppertal.de/edocs/dokumente/fbc/chemie/diss2012/mathissen？lang＝de)，不是由排气引起的最大部分的颗粒物排放量随着仅在10％的道路网上特别高水平的灰尘的引入而升高。

因此，本发明使得将与减少细粉尘的再悬浮或再释放相关联的限制和费用保持在极限内成为可能，因为所述措施可以被局限于被特别污染的路段。通过这种相对低的费用，实现相对较大的环境效益是可能的。

虽然大多数人类驾驶员也将试图在驾驶时不引起过多的粉尘再悬浮，但是通常情况是，当他们识别到粉尘再悬浮或粉尘再悬浮的可能性时，太迟而无法做出反应。现代图像评估方法可以比人类驾驶员更早且更可靠地估算位于车辆的前方的路段的道路粉尘负荷，特别是在导致粉尘再悬浮产生的情况之前的恰当的时间。

传感器可以是摄像机和/或激光扫描器和/或雷达系统的一部分。前向摄像机、激光扫描器和雷达是图像记录系统，在现代机动车辆中，其通常作为标准安装，或者至少可以作为选项来预定。图像记录系统可以获取二维图像或逐行扫描路面。

在摄像机(其也可以是立体摄像机)作为传感器的情况下，可以例如根据某些图像特征的差异——例如颜色变化、亮度等——来估算道路的粉尘负荷或其道路粉尘负荷的可能性。对可能的粉尘负荷的指示是路面的类型，例如柏油、非柏油、混凝土、碎石等。路面的类型可以根据其典型的外观来确定，并且还可以使用模式识别方法以及诸如此类。

如果通过使用激光扫描器或雷达扫描来观察路面，则获得测量点云或高度轮廓，其中可以找到怀疑具有粉尘负荷的道路部分，例如路面的损坏或铁路交叉口，在那里通常检测到相对高的粉尘排放量。

高度轮廓数据和光学摄像机数据也可以被合并以便使估算更准确。

由用于估算道路粉尘负荷的装置提供的估算值可以被过滤以便仅考虑最严重的充满粉尘的路段，这些路段因此最易于粉尘再悬浮。

路面的道路粉尘负荷可以被指定为与预期的粉尘排放量相关的颗粒物浓度。

获得的数据可以被用作用于减少粉尘再悬浮的装置的输入参数。所述装置可以包括以下部分：

-例如本身已知的基于水的除尘系统，其只有当预期出现高粉尘排放量时才将水喷洒到道路和/或车辆的轮胎上，使得为此目的所需的贮水罐不必非常大；

-例如本身已知的静电操作的除尘系统，其同样仅当期望出现高粉尘排放量时才被激活，使得分离出来的粉尘所需的容器不必非常大；

-基于常规过滤介质——特别是毛毯、无纺布、合成纤维、织物过滤器或类似介质——的除尘系统，在这种情况下，只有当要预期出现高粉尘排放量时才经由过滤器引导空气流，使得过滤器的使用寿命被显着延长；

-人机界面，其询问或提示驾驶员降低速度以便避免高粉尘排放量，因为这些随着行驶速度而以过大比例增加。降低速度的提示可以例如以用于经济驾驶的已知光学显示器的形式来提供，其中绿色表示低粉尘排放量，黄色表示中等粉尘排放量，以及红色表示高粉尘排放量；

-如果预期出现由于误用引起的高粉尘排放量，例如在钉面轮胎以过高的速度行驶的情况下，则强制限制车辆的速度；以及

-用于车辆与车辆通信的车辆自组织网络的云服务，通过云服务，获得的数据连同车辆的地理位置数据可以被上传，并且云服务根据来自非常大量的车辆的收集到的数据来创建粉尘负荷地图，该粉尘负荷地图表示粉尘负荷的可能性的实时地图。以这种方式获得的大量数据可以被提供给道路基础设施的所有者或负责道路基础设施的人，然后他们可以实施适当的对策，例如可以为所有车辆或者仅为没有除尘系统的车辆设置局部速度限制，和/或可以布置成更频繁地清洁受影响的路段。

附图说明

以下将根据附图来描述示例性实施例。在附图中：

图1示出了具有粉尘传感器的机动车辆的示意性侧视图；以及

图2示出了用于减少机动车辆的粉尘再悬浮的方法的流程图。

具体实施方式

图1所示的机动车辆1具有安装在最高可能点处的摄像机2，用于观察位于车辆行驶方向的前方的路面3的一部分的目的。摄像机2被示意性地示为位于机动车辆的车顶的顶部，但是也可以例如被安装在挡风玻璃后面、侧面后视镜处或一些其它合适的位置处。代替一个摄像机2，使用立体摄像机、激光扫描器、雷达传感器或这样的传感器的阵列也是可能的，它们被设置在机动车辆中或机动车辆上的适当位置处。

参考图2，在机动车辆1的驾驶操作期间，使用摄像机2或其它光学或基于雷达的传感器以光学方式或通过雷达来观察位于车辆前方的那部分路面(步骤S1)。根据观测数据，估算观察到的路面的部分的道路粉尘负荷(步骤S2)。如果并且仅当观察到的路面的部分的道路粉尘负荷的估算值超过阈值时，实施用于减少粉尘再悬浮的措施(步骤S3)，例如用于结合粉尘或过滤掉粉尘和/或用于致力于降低车辆的行驶速度。

Claims (10)

1.一种具有粉尘传感器的机动车辆(1)，

其中

所述粉尘传感器是用于观察位于车辆行驶方向的前方的路面的一部分的传感器(2)，并且其中所述机动车辆(1)具有用于根据与所述路面(3)相关的观测数据来估算观察到的所述路面(3)的所述部分的道路粉尘负荷的装置。

2.根据权利要求1所述的机动车辆(1)，

其中

所述粉尘传感器是或包含摄像机(2)和/或激光扫描器和/或雷达系统的一部分，所述摄像机(2)和/或所述激光扫描器和/或所述雷达系统特别是作为所述机动车辆(1)的标配。

3.根据权利要求1或2所述的机动车辆(1)，

其中

一种用于减少粉尘再悬浮的装置被提供，所述装置接收与观察到的所述路面(3)的所述部分相关和/或与其估算的粉尘负荷相关的数据，并且所述装置根据所述测量数据来决定是否必须实施阻碍粉尘再悬浮的措施并且在适当的情况下实施相应的措施。

4.根据权利要求3所述的机动车辆(1)，

其中

用于减少粉尘再悬浮的所述装置包含基于水的或静电操作的除尘系统或基于常规过滤介质的除尘系统。

5.根据权利要求3或4所述的机动车辆(1)，

其中

用于减少粉尘再悬浮的所述装置包含人机界面。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的机动车辆(1)，

其中

用于减少粉尘再悬浮的所述装置包含用于车辆与车辆通信的网络的云服务。

7.一种用于减少机动车辆(1)特别是通过具有权利要求1至6的一个或多个特征的机动车辆的粉尘再悬浮的方法，

其中

以光学方式或通过雷达观察位于所述机动车辆(1)行驶方向的前方的路面(3)的一部分(S1)，并且其中，根据与所述路面(3)相关的观测数据来估算观察到的所述路面(3)的所述部分中的道路粉尘负荷(S2)。

8.根据权利要求7所述的方法，

其中

如果观察到的所述路面(3)的所述部分中的所述道路粉尘负荷的估算值超过阈值，则实施用于减少粉尘再悬浮的措施(S3)。

9.根据权利要求8所述的方法，

其中

用于减少粉尘再悬浮的所述措施(S3)包含通过喷水来结合粉尘或静电过滤掉空气中的粉尘。

10.根据权利要求8或9所述的方法，

其中

用于减少粉尘再悬浮的所述措施(S3)包含致力于降低所述机动车辆(1)的行驶速度。