CN108136916A - 用于可在电气道路系统上运行的车辆的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于相对于静止电流导体(13；23；33；43；53)感应地定位车辆上的集电器(14；24)的方法和装置。本发明涉及：使用沿电流导体(13；23；33；43；53)的纵向方向布置的信号发送器(37；47；57)发送具有预定相位特征的信号；使用车辆上的信号接收器检测所发送的信号，所述信号接收器包括至少一个竖直天线(30；40；50a，50b)；检测在至少一个竖直天线(30；40；50a，50b)中感应的信号的相位特征，从而指示竖直天线(30；40；50a，50b)和信号发送器(37；47；57)在车辆的横向方向上的相对位置；和根据接收到的信号而控制定位装置(25，26)。

Description

用于可在电气道路系统上运行的车辆的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于能够在电气道路系统(ERS)上运行的车辆的装置和方法，在所述电气道路系统中，电力可经由集电装置在静止导体和车辆之间传输。本发明便于在电力传输前和电力传输期间定位集电装置相对于静止导体的正确位置。
本发明可应用于例如卡车、大客车和建筑设备的重型车辆。虽然本发明将参考卡车描述，但本发明不限于此特定的车辆，而是也可使用在例如小汽车、旅行车、皮卡车和轻型运输车辆的其他车辆中。车辆可以是电动车辆或混合电力车辆。
本发明主要能够应用于道路车辆，但也可应用于工业建筑机器或建筑设备领域中的工程机器，例如轮式装载机、铰接式翻斗车、挖掘机和反铲装卸机。
背景技术
检测和定位例如架空电力线或道路电力轨的静止导体以便相对于架空电力线或电力轨定位取流靴等可能对于非轨道车辆成为问题。在电力轨的情况中，可执行初始扫描以检测电力轨的存在，然后更精确地定位电力轨以允许将取流靴定位。
已建议了多种方法以用于定位电力轨。一个方法涉及使用一个或多个感应金属检测器。使用金属检测器的问题是所述金属检测器的有限的范围，其中最大检测距离可在5cm至10cm的范围内。这使得金属检测器不适合于初始扫描以检测电力轨的存在。替代的方法涉及使用基于照相机的视觉系统，所述视觉系统可提供5cm至10cm的侧向位置精度。然而，因为电力轨可能大致10cm宽，所以照相机分辨率变成问题，因为增加的分辨率涉及价格。基于面向前或面向后的照相机的视觉系统也必须保持清洁和清晰，这可能要求将所述视觉系统放置在风挡玻璃后方。例如雪、冰和低光照或黑暗的环境条件是涉及视觉系统的其他的挑战。
如在US 3 924 084中描述的，从自动卡车或无轨电车方面已熟知使用信号线的感应跟踪来控制装置或车辆。这种装置用于架空线且涉及检测信号线中的交流电流(AC)的信号强度。使用信号线中的AC电流的脉冲，且可选地使用平行直流电流(DC)电力线的磁场，将取流靴引导到位。因为此系统仅使用信号强度运行，所以系统的精确性将最初相对低。围绕信号线的场的信号强度不仅随着距接收天线的侧向距离和竖直距离变化。例如围绕信号线的材料的介电特性和磁特性的其他特性将导致所接收到的信号强度的畸变。因此，取流臂将一直搜寻信号线，直至所述取流臂充分靠近以检测到更精确的位置。
本发明的目的是消除使用具有短检测范围的传感器的以上所述的问题且提供适合于初始扫描以发现道路轨以及用于高精度跟踪的装置。本发明的另外的目的是提供可与环境条件无关地发现且跟踪电力轨的装置。
发明内容
本发明的目的是提供用于从能够在电气道路系统(ERS)上运行的车辆定位静止电流导体的装置和方法，在所述电气道路系统中，电力可经由集电装置在静止导体和车辆之间传输。此目的通过根据所附的权利要求的装置和方法实现。
在下文中本发明将参考道路电力轨或道路轨描述。然而，本发明可适合于与电力轨和架空电力线一起使用，所述电力轨和架空电力线在可行时通常称为“静止导体”。道路电力轨可完全地或部分地凹陷到道路表面的一个或多个车道中，或位于在车辆的一侧临近车道或与车道平行。接触静止导体且用于在静止导体和车辆之间传输电力的集电装置或集电器将在一些情况中称为“取流靴”。静止导体将描述为包括两个用于DC电流的导体，但本发明不限制于此示例，且也可使用AC电流。
静止导体，特别是道路轨，可被划分为预定相对短的长度。为了消除人员、动物等与带电导体接触的风险，每个区段可在车辆在该区段上方经过时被加电。这种电气道路系统(ERS)在现有技术中是已知的且将不详细描述。
根据本发明的第一方面，目的通过根据权利要求1的方法实现。方法涉及相对于在车辆的纵向方向上延伸的静止电流导体感应地定位车辆上的集电器。车辆包括集电器，所述集电器被布置成能够在收回的不工作的第一位置和与电流导体接触的工作的第二位置之间位移。设置定位装置以用于至少在车辆的竖直方向上移动集电器。
在上下文中，定位装置被描述为用于集电器的可位移的臂或保持器，所述臂能够以直线或以相对于车辆上的枢轴的弓形路径竖直地位移。用于此臂的定位装置也可包括用于使臂在车辆的横向方向上以直线或以相对于车辆上的枢轴的弓形路径位移的装置。替代地，横向定位装置可包括合适的控制装置，所述控制装置被连接到车辆中的可电控转向系统，其中车辆相对于电导体的横向定位可使用一对可转向的车轮来执行。定位可进一步使用以上所述的装置的组合来执行，例如如果车辆必须在横向方向上位移以使得电流导体处于携带了集电器的可位移的臂的横向范围内。
根据本发明的方法涉及如下步骤的执行：
–使用沿电流导体的纵向方向布置的信号发送器发送具有预定相位特征的信号；
–使用车辆上的信号接收器检测所发送的信号，所述信号接收器包括至少一个竖直天线；
–检测在至少一个竖直天线中感应的信号的相位特征，从而指示竖直天线和信号发送器在车辆的横向方向上的相对位置；和
–根据接收到的信号控制定位装置。
涉及具有预定相位特征的信号的发送和检测的此方法的优点是能够不仅检测电导体的精确位置，而且还检测天线从哪个方向接近电导体。另外的优点是方法允许使用最少的检测器检测且跟踪电导体，因为单独的竖直天线足以检测且跟踪电导体。
根据一个示例，方法涉及将包括连续或间歇脉冲串的信号发送到信号发送器中，所述脉冲串具有预定非对称的相位信息。信号被感应到信号接收器中，所述信号接收器确定检测到的信号的相位特征，以确定竖直天线相对于信号发送器的位置，且由此确定集电器相对于信号发送器的位置。信号发送电流导体的精确位置通过监测信号的反相确定，所述反相在天线位于电流导体竖直上方时发生。信号接收器期待接收到具有预定非对称相位特征的信号，且将进一步监测信号的非对称部分的当前检测到的相位。例如，如果信号接收器检测到信号可能与期待的信号匹配，则天线位于集电器的第一侧上。如果信号接收器检测到信号可能与期待的信号匹配但与期待的信号相位差180°，则天线位于集电器的相对的第二侧上。定位装置根据接收到的信号而被控制，因此集电器和/或车辆在横向方向上位移以将集电器相对于电流导体定位。
根据另外的示例，方法涉及将包括具有预定相位特征的连续或重复间歇的非对称脉冲串的信号发送到信号发送器中。以上所述的连续或间歇的脉冲串可以是幅值调制的脉冲串。
根据另外的示例，方法涉及发送包括通过数字调制方式生成的连续或间歇的脉冲串的信号。例如，所发送的信号可通过相移键控(PSK)生成。相移键控或PSK是数字调制方式，其通过改变或调制参考信号的相位传送数据，所述参考信号在此情况中为被发送的信号。任何数字调制方式使用有限数量的离散信号以代表数字数据。PSK使用有限数量的相位；每个相位被赋予二进制数字的独特模式。通常，每个相位编码了相同数量的位。每个位的模式形成符号，所述符号通过特定的相位代表。设计为特别地用于由调制器使用的符号组的解调器确定了接收到的信号的相位，且将其映射回到其所代表的符号，因此恢复了原始数据。这要求接收器可将接收到的信号与参考信号进行比较。此系统被称为相干的，且成为CPSK。
根据另一个示例，方法涉及发送包括连续或间歇的脉冲串的信号，所述脉冲串包括傅里叶级数。在数学中，傅里叶级数是代表波状函数的方式，所述波状函数例如为简单的正弦波的加和。更正式地，傅里叶级数将任何周期函数或周期信号分解为简单的震荡函数的可能地无限的组的加和，所述简单的震荡函数即正弦函数和余弦函数，或等价地为复指数函数。与根据本发明的方法一起使用的合适的傅里叶级数是非正弦的波形。非正弦的波形是不为纯正弦波的波形。所述非正弦的波形通常从简单的数学函数导出。纯正弦包括单独的频率，而非正弦波形可描述为包含具有不同频率的多个正弦波。这些分量正弦波将为基频或最低频率的整数倍。每个分量的频率和幅值可使用已知为傅里叶分析的数学技术找到，所述傅里叶分析在此将不描述。非正弦波形的示例包括方波、矩形波、三角波、尖峰波、梯形波和锯齿波。合适的波形的示例将在下文中进一步描述。
根据另外的示例，方法涉及发送包括连续或间歇脉冲串的信号，所述脉冲串包括伪随机噪声序列。伪随机噪声(PRN)是类似于噪声的信号，其满足对于统计随机性的标准测试的一个或多个。虽然伪随机噪声看似缺少任何限定的模式，但伪随机噪声包括确定性的脉冲序列，所述确定性的脉冲序列将在预定周期之后自身重复。
根据另外的示例，方法涉及发送包括连续或间歇脉冲串的信号，所述脉冲串包括频率调制脉冲串。其中通过载波的离散的频率改变发送数字信息的一个频率调制方法称为频移键控(FSK)。最简单的FSK是二进制FSK(BFSK)。BFSK使用一对离散的频率来发送使用零和一的二进制信息。以此方式，“1”称为标记频率，且“0”称为空间频率。
根据另外的示例，方法涉及检测在至少两个横向间隔开的竖直天线中感应的信号且将每个信号的相位特征进行比较，以确定集电器相对于信号发送器的位置。使用多个竖直天线具有的优点是可改进电流导体的定位精度。例如，可通过集电器在横向方向上向着电流导体以相对更高的速度的初始位移来加速电流导体的定位。在从竖直天线检测到的信号指示集电器正在接近电流导体时，横向位移可向相对更低的速度减速。可通过使用多个竖直天线改进电流导体的跟踪，以允许在要求修正前集电器在横向方向上的预定可允许的位移。
根据另外的示例，方法涉及检测在至少一个竖直天线中感应的信号的相位特征、相位移动和幅值。信号的相位特征和相位移动指示了竖直天线相对于信号发送器的纵向方向的位置。接收到的信号的检测到的幅值可与发送的信号的幅值进行比较，从而提供涉及一个或多个天线和电流导体之间的大致距离的另外的信息。此信息可用于在跟踪运行期间将集电器相对于电流导体定位。
根据本发明，ERS集电器定位和跟踪在两个步骤中执行。最初，集电器将处于相对从地面升起的收回的备用位置中。从此备用位置，集电器上的传感器装置被布置成识别电力轨的存在，然后集电器至少部分地降低且移动以在信号强度升高时跟踪电力轨。此第一步骤涉及识别电力的轨的存在的阶段，然后在集电器逐渐向道路表面降低时扫描且发现导电的电力轨。集电器可大体上竖直地位移到第一位置和第二位置之间的中间位置。替代地，集电器可以以连续的移动经过中间位置向第二位置位移。
集电器可大体上竖直地或竖直且横向地相对于车辆位移。如果位移仅是竖直位移，则控制集电器的控制单元也必须被连接到车辆转向系统，以便使车辆转向以用于集电器的横向定位。替代地，集电器自身可以能够竖直地且横向地位移。这可通过控制竖直位移的第一促动器和控制横向位移的第二促动器实现。任一个促动器可被布置成使集电器沿直线路径或沿相对于枢轴的弯曲路径位移。用于集电器相对于车辆的竖直和横向位移的合适的促动器的示例可包括一个或多个气压缸或液压缸、直线或旋转电动马达或合适的机械促动器。
第二步骤涉及将集电器从部分地降低的中间位置或经过所述中间位置降低到与导电电力轨机械接触且电接触的第二位置。在第二步骤期间的竖直位移和横向位移和电流导体的精确定位要求精确跟踪。在此精确跟踪状态中，特别在集电器处于其在第二位置中的工作状态时，需要以厘米级精度执行跟踪和位移控制。电流导体的定位使用来自一个或多个信号接收器的至少一个检测到的信号执行，所述信号用于控制定位装置，以将集电器至少横向地移动以跟踪电流导体。如上文所指示的，发送的信号在至少一个竖直天线中被感应到。
根据本发明的第二方面，目的通过根据所附的权利要求的装置实现。装置涉及电流导体和车辆之间的电力传输。装置包括集电器，所述集电器被安装在车辆上且被布置成在收回的第一位置和与电流导体接触的工作的第二位置之间位移。装置进一步包括定位装置，所述定位装置用于至少在车辆竖直方向上移动集电器。信号发送器被连接到电流导体，所述电流导体将用作信号发送器的延长的延伸部，且信号接收器被布置在车辆上以从信号发送电流导体接收信号。设置控制装置用于根据接收到的信号而控制定位装置。根据本发明，信号接收器包括至少一个竖直天线，所述竖直天线被布置成监测接收到的信号且检测在所示竖直天线中感应的信号的相位特征。相位特征指示了竖直天线和信号发送器在车辆的横向方向上的相对位置。
根据一个示例，信号发送器被布置成将包括连续或间歇脉冲串的信号发射到信号发送器中，所述脉冲串具有预定非对称相位特征。信号在信号接收器中被感应到，所述信号接收器被布置成确定检测到的信号的相位特征以便确定竖直天线的位置，且由此确定集电器相对于信号发送电流导体的位置。信号发送电流导体的精确位置通过监测信号的反相来确定，所述信号的反相在天线位于电流导体竖直上方时发生。信号接收器期待接收到具有预定非对称相位特征的信号，且也将监测信号的非对称部分的当前检测到的相位。
根据另外的示例，信号发送器被布置成将具有预定相位特征的连续或重复的间歇的非对称脉冲串发射到信号发送器中。以上所述的连续或间歇的脉冲串可以是幅值调制的脉冲串。
如上所述，信号发送器可被布置成发射包括数字调制方式、傅里叶级数、伪随机噪声序列的信号。连续或间歇的脉冲串可被幅值调制和/或频率调制。
根据另外的示例，控制装置被布置成确定通过两个或更多个间隔开的竖直天线检测到的信号的相位特征，且将每个信号的相位特征进行比较以确定竖直天线相对于信号发送器的纵向方向的位置。
根据另外的示例，信号接收器包括至少一个竖直天线，所述竖直天线被布置成监测接收到的信号且检测在竖直天线中感应的信号的反相，所述反相指示竖直天线位于信号发送器的竖直上方。
根据另外的示例，至少一个竖直天线被布置在车辆上固定的位置上。替代地或补充地，至少一个竖直天线被布置在集电器上。
根据本发明的第三方面，目的通过根据所附的权利要求的车辆实现。车辆可作为以上所述的装置的部件运行。
根据本发明的第四方面，目的通过计算机程序实现，所述计算机程序包括程序代码装置，用于在所述程序在计算机上运行时执行以上所述的方法步骤以相对于电流导体感应地定位车辆上的集电器。本发明进一步涉及计算机可读取介质，所述计算机可读取介质携带计算机程序，所述计算机程序包括程序代码装置，用于在所述程序在计算机上运行时执行以上所述的方法步骤，以在装配有制动巡航控制的车辆中控制车辆速度。最后，本发明进一步涉及用于在装配有制动巡航控制的车辆中控制车辆速度的控制单元，所述控制单元构造为执行以上所述的方法的步骤。
本发明的优点是允许使用最少的传感器检测、定位且跟踪例如道路轨的电流导体。本发明允许对于电流导体的精确定位和跟踪，其中车辆上的一个或多个传感器检测电流导体的位置以及传感器核相关的集电器从哪个方向接近电流导体。
本发明的另外的优点和有利特征在如下的描述和从属权利要求中公开。
附图说明
参考附图，下文中给出对于作为示例引用的本发明的实施例的更详细的描述。
各图为：
图1示出了根据本发明的示意性电气道路系统；
图2示出了根据本发明的电力收集装置的示意性前视图；
图3示出了根据本发明的用于定位装置的控制装置的示意图；
图4A至图4B示出了在使用单竖直天线时由本发明利用的原理的示意性图示；
图5A至图5B示出了在使用一对竖直天线时由本发明利用的原理的示意性图示；
图6至图10示出了根据本发明的使用在控制装置中的脉冲串的示意性示例；和
图11示出了应用在计算机装置上的本发明。
具体实施方式
图1示出了电气道路系统(ERS)，其中车辆10在设置有用于向所述车辆10供应电流的装置的道路11上行驶。车辆10设置有电力收集装置12，所述电力收集装置12可降低成与位于道路11的表面中的电流导体13接触。车辆可以是电动车辆或混合电力车辆。
电力收集装置12包括集电器14，所述集电器14被布置成使用合适的促动器在收回的不工作的第一位置和与电流导体13接触的工作的第二位置之间位移。定位装置提供为至少在车辆的竖直方向上移动集电器14。
在此上下文中，定位装置将作为用于集电器的可位移的臂或保持器描述，所述臂可以以直线或以相对于车辆上的枢轴的弓形路径竖直地位移。用于此臂的定位装置也可包括用于将臂在车辆的横向方向上位移的装置，所述位移以直线或以相对于车辆上的枢轴的弓形路径进行。替代地，横向定位装置可包括合适的控制装置，所述控制装置被连接到车辆中的可电控的转向系统，其中车辆相对于电导体的横向定位可使用一对可转向的车轮执行。定位可进一步使用以上装置的组合执行，例如如果车辆必须在横向方向上位移以导致电流导体处于携带集电器的可位移的臂的横向范围内。电力收集装置的设计将不在此详细描述。
图2示出了根据本发明的电力收集装置22的示意性前视图。电力收集装置22被安装在位于道路21的示意性的部分上方的示意性地指示的车辆20上。包括用于供给DC电流的第一电力轨23a和第二电力轨23b的电流导体23位于道路21的表面中。电力收集装置22包括带有用于分别从第一电力轨23a和第二电力轨23b收集电流的第一接触器24a和第二接触器24b的集电器24。集电器24被附接到竖直定位装置25，所述竖直定位装置25用于将集电器24从邻近车辆20的收回的第一位置P1位移到与电流导体23接触的工作的第二位置P2。竖直位移通过箭头V指示。集电器24到工作的第二位置的降低在检测到第一接触器24a和第二接触器24b与其各自的第一电力轨23a和第二电力轨23b竖直对齐时执行。
在图2中，集电器24被示出为处于可选的中间位置P3中。集电器24可竖直地位移到第一位置P1和第二位置P2之间的中间位置P3，以便在将集电器24降低到第二位置P2前定位电流导体23。替代地，集电器可以以连续的移动从第一位置位移，经过中间位置，并且到第二位置中。
在图2中所示的示例中，集电器24和竖直定位装置25被附接到横向定位装置26。竖直定位装置26被布置成将集电器24和竖直定位装置25在车辆20的横向方向上位移，如通过箭头T所指示。横向定位装置26被控制以将集电器24在车辆20的横向方向上位移，以最初定位电流导体23且随后跟踪所示电流导体23。跟踪被执行以维持第一接触器24a和第二接触器24b与其各自的第一电力轨23a和第二电力轨23b竖直对齐。根据图2中的示例，定位和跟踪电流导体23通过使用一个或多个竖直天线(见图3至图5)来进行，所述竖直天线用于检测位于电流导体23之间或邻近电流导体23的信号电缆27的位置。
图3示出了用于控制如上所述的定位装置以定位和跟踪第一电力轨33a和第二电力轨33b的控制装置的示意图。控制装置包括竖直天线30，所述竖直天线30优选地但不必需地安装在集电器(未示出)上或邻近集电器的合适的位置处。竖直天线30被连接到用于检测在竖直天线30中感应的信号的信号接收器31。来自信号接收器31的输出信号被发送到电子控制单元(ECU)32，所述电子控制单元32被布置成处理输出信号且向位置控制器34生成控制信号。位置控制器34被布置成确定应被竖直促动器35和横向促动器36执行的要求的位移，以便将集电器移动为与电流导体的第一电力轨33a和第二电力轨33b对齐。
根据替代示例，横向促动器36可被消除或通过可选的车辆转向促动器39替代。车辆转向促动器39可作为横向促动器36的替代用于将车辆在电流导体的横向方向上移动，或如果电流导体不在横向促动器36的可位移的范围内则与用于移动车辆的横向促动器36一起用于将车辆在电流导体的横向方向上移动。
在运行中，竖直天线30将监测从位于道路中的在相对于第一电力轨33a和第二电力轨33b的预定位置处的信号电缆37发送的预定信号的存在与否。当竖直天线30在范围内时，信号在竖直天线30中被感应到且通过信号接收器31而被检测到。响应于从接收器发送到ECU 32的检测到的信号，ECU 32将确定是否应将集电器展开、降低到其工作位置还是应将集电器收回。来自信号接收器31的输出包含涉及信号强度和幅值以及信号的相位特征的数据，所述数据被ECU 32连续地处理。响应于接收到的信号数据，ECU 32将控制信号发送到位置控制器34，所述位置控制器34对于竖直促动器35和横向促动器36的每个确定用于将集电器维持为与电流导体横向对齐的要求的位移。在信号消失时，例如在ERS道路结束处信号消失时，ECU 32将向位置控制器34发送信号以促动竖直促动器35且收回集电器。
图4A和图4B示出了通过本发明利用的原理的示意性图示。安装在集电器(未示出)上的单竖直天线40被布置在道路41上方，在所述道路41中布置了电流导体的第一电力轨43a和第二电力轨43b。在竖直天线40平行于道路41的表面位移时，所述竖直天线40经过围绕信号电缆47的磁场42，所述信号电缆47以相对于第一电力轨43a和第二电力轨43b的预定位置位于道路41中。磁场由于经过信号电缆47的AC电流导致，且通过同心圆指示。通过连接到信号电缆47的信号生成器48生成了信号，且所述信号具有预定信号特征。被发送的信号包括连续或间歇的脉冲串，所述脉冲串具有预定非对称的相位特征，所述脉冲串叠加在进入作为信号发送器的信号电缆47的AC电流上。信号在天线40中被感应到，且所述信号被发送到信号接收器(图3)，所述信号接收器确定检测到的信号的相位特征以确定竖直天线40的且因此集电器的相对于信号电缆47的位置。信号电缆47的精确位置通过监测信号的反相确定，所述反相在竖直天线40位于信号电缆47竖直上方时发生。连接到竖直天线40的信号接收器期待接收到具有预定非对称的相位特征的信号，且将进一步监测信号的非对称部分的当前检测到的相位。
图4B示出了相对于时间绘出的脉冲串的幅值的示意图。下图中的脉冲串与上图中的脉冲串相差180°相位。如在图4B中所示，如果信号接收器检测到非对称的脉冲串，如通过与具有相同的非对称相位特征的期待的信号匹配的上部曲线所图示，则天线40位于信号电缆47的第一侧上。然而，如果信号接收器检测到信号可与期待的信号匹配但与期待的信号相差180°相位，则天线位于信号电缆47的相对的第二侧上。这在图4A中图示，其中以虚线示出的天线40’已在箭头A的方向上横向位移经过信号电缆47。定位装置(见图2)根据接收到的信号而被控制，以此将集电器和/或车辆在横向方向上位移，以将集电器相对于电流导体定位。通过监测接收到的信号的幅值，也可估计竖直天线40和信号电缆47之间的横向距离。在跟踪电流导体期间，相位特征将确定竖直天线位于信号电缆的哪一侧上，且可监测幅值的大小以确定何时需要采取修正动作，以将集电器位移成与电流导体对齐(见图2)。
图5A和图5B示出了通过本发明利用的原理的示意性图示。安装在集电器(未示出)上的一对竖直天线50a、50b被布置在道路51上方，在所述道路51中布置了电流导体的第一电力轨53a和第二电力轨53b。当竖直天线50a、50b平行于道路51的表面位移时，所述竖直天线50a、50b经过围绕信号电缆57的磁场52，所述信号电缆57以相对于第一电力轨53a和第二电力轨53b的预定位置处于道路51中。磁场由于经过信号电缆57的AC电流导致，且通过同心圆指示。通过连接到信号电缆57的信号生成器58生成了信号，且所述信号具有预定信号特征。被发送的信号包括连续或间歇的脉冲串，所述脉冲串具有预定非对称的相位特征，所述脉冲串叠加在进入作为信号发送器的信号电缆57的AC电流上。信号在天线50a、50b中被感应到，且所述信号被发送到信号接收器(图3)，所述信号接收器确定检测到的信号的相位特征以确定竖直天线50a、50b的且因此集电器的相对于信号电缆57的位置。信号电缆57的精确位置通过监测信号的反相确定，所述反相在竖直天线50a、50b位于信号电缆47的竖直上方时发生。连接到竖直天线50a、50b的信号接收器期待接收到具有预定非对称的相位特征的信号，且将进一步监测信号的非对称部分的当前检测到的相位。如在图5A中的示例中所示，在通过信号电缆57(通过虚线指示)的中心轴线的竖直平面位于竖直线圈50a、50b之间中间时，如通过图5A中的距离x所指示，集电器被定位为与电流导体的第一电力轨53a和第二电力轨53b竖直对齐。根据一个示例，竖直线圈50a、50b之间的间隔可被选择为代表在跟踪运行期间集电器相对于电流导体在横向方向上的最大可允许相对移动。
图5B示出了相对于时间绘出的脉冲串的幅值的示意图。下图中的脉冲串与上图中的脉冲串相差180°相位。如在图5B中所示，如果信号接收器检测到非对称的脉冲串，如通过与具有相同的非对称相位特征的期待的信号匹配的上部曲线所图示，则天线50a、50b位于信号电缆47的第一侧上。然而，如果信号接收器检测到信号可与期待的信号匹配但与期待的信号相差180°相位，则天线50a、50b位于信号电缆47的相对的第二侧上。如果信号接收器检测到来自第一竖直天线50a的如通过上部曲线所图示的非对称的脉冲串和来自第二竖直天线50b的如通过下部曲线所图示的非对称的脉冲串带有期待的信号而相差180°相位，则天线50a、50b位于信号电缆57的每侧上。通过监测接收到的信号的幅值，也可估计各竖直天线50a、50b和信号电缆57之间的横向距离。在接收到的信号相差180°相位且具有相同的幅值时，集电器位于与电流导体的第一电力轨53a和第二电力轨53b竖直对齐。在跟踪电流导体期间，相位特征将确定竖直天线的每个处在信号电缆的哪一侧上，且在相位改变指示两个竖直天线位于信号电缆的相同侧上时可采取合适的修正动作，以将集电器位移成与电流导体(见图2)对齐。
图6A-B至图10A-B示出了包括具有预定信号特征的脉冲串的合适的信号的多个非限制性示例。
图6A至图6B示出了包括连续或间歇脉冲串的信号的示例，所述脉冲串包括傅里叶级数。在数学中，傅里叶级数是将波状函数表示为简单的正弦波的加和的方式。更正式地，傅里叶级数将任何周期函数或周期信号分解为简单的震荡函数的可能地无限的组的加和，所述简单的震荡函数即正弦函数和余弦函数，或等价地为复指数函数。在图6A中所示的特定的脉冲串是正弦-余弦组合。图6B示出了相同的脉冲串，但相差180°相位。
图7A至图7B示出了包括具有频率调制信号的连续或间歇的脉冲串的信号的示例。在图7A中所示的特定的脉冲串是包括相对较低频率正弦脉冲和随后的一组相对较低频率正弦脉冲的组合。图7B示出了相同的脉冲串，但相差180°相位。
图8A至图8B示出了包括通过数字调制方式生成的连续或间歇的脉冲串的信号的示例。例如，被发送的信号可通过相移键控(PSK)生成。相移键控或PSK是数字调制方式，其通过改变或调制参考信号的相位传送数据，所述参考信号在此情况中为被发送的信号。图8A示出了PSK信号的示例，且图8B示出了相同的脉冲串，但相差180°相位。
图9A至图9B示出了包括间歇的短脉冲序列的脉冲串的示例，在此情况中所述脉冲为正弦脉冲。在图9A中所示的示例图示了包括三个具有相等的时间间隔的正弦脉冲的序列和随后的第四个带有不同的时间间隔的正弦脉冲的脉冲串。图9B示出了相同的脉冲串，但相差180°相位。
图10A至图10B示出了包括使用方波脉冲的数字信号的脉冲串的示例。包括连续或间歇的脉冲串的信号的类似的示例可以是伪随机噪声(PRN)序列。在图10A中所示的示例图示了包括以具有相对更短的持续时间的一系列脉冲分开的一系列带有恒定的持续时间的规则脉冲的脉冲串，从而造成了非对称脉冲串。图10B示出了相同的脉冲串，但相差180°相位。
在所有以上的示例中，信号接收器将对于在竖直天线中被感应到的信号监测由信号生成器生成的且通过信号电缆发送的期待的信号。如果感应到的信号对应于期待的信号，即如在图6A、图7A、图8A、图9A或图10A中指示的脉冲串，则竖直天线位于信号电缆的第一侧上。然而，如果感应到的信号与期待的信号相差180°相位，即如在图6B、图7B、图8B、图9B或图10B中指示的脉冲串，则竖直天线位于信号电缆的相对侧上。
本发明也涉及计算机程序，计算机程序产品和用于计算机的存储介质，所述计算机程序，计算机程序产品和用于计算机的存储介质与计算机一起使用以用于执行如在以上示例的任一个中描述的方法。
图11示出了根据本发明的一个实施例的设备100，所述设备100包括非易失性存储器120、处理器110和读写存储器160。存储器120具有第一存储器部分130，在所述第一存储器部分130中存储了用于控制设备100的计算机程序。存储部分130中的用于控制装置100的计算机程序可以是操作系统。
设备100例如可封闭在控制单元中，例如控制单元32(图3)。数据处理单元110可例如包括微型计算机。存储器120也具有第二存储部分140，在所述第二存储部分140中存储了根据本发明的用于控制目标档位选择功能的程序。在替代实施例中，用于控制变速器的程序被存储在用于数据的分开的非易失性存储介质150中，例如CD或可交换半导体存储器。程序可以以可执行形式或压缩状态存储。
在下文中陈述数据处理单元110运行特定的功能时，应清晰的是数据处理单元110正在运行存储在存储器140中的程序的特定的部分或存储在非易失性存储器120中的程序的特定的部分。
数据处理单元110被修改以通过数据总线114与储存存储器120通信。数据处理单元110也被修改以通过数据总线112与存储器120通信。另外，数据处理单元110也被修改以通过数据总线111与存储器160通信。数据处理单元110也被修改以通过使用数据总线115与数据口190通信。
应理解的是本发明不限制于以上所述的且在附图中图示的实施例；而是本领域一般技术人员将认识到在所附的权利要求的范围内可进行许多改变和修改。

Claims (30)

1.一种用于相对于静止电流导体(13；23；33；43；53)感应地定位车辆上的集电器(14；24)的方法，所述车辆包括：集电器(14；24)，所述集电器(14；24)被布置成在收回的第一位置和与所述电流导体(13；23；33；43；53)接触的工作的第二位置之间位移；定位装置(25，26)，所述定位装置(25，26)用于将所述集电器(14；24)至少在所述车辆的竖直方向上移动；所述方法涉及执行如下步骤：
–使用沿所述电流导体(13；23；33；43；53)的纵向方向布置的信号发送器(37；47；57)发送具有预定相位特征的信号；
–使用所述车辆上的信号接收器检测所发送的信号，所述信号接收器包括至少一个竖直天线(30；40；50a，50b)；
–检测在所述至少一个竖直天线(30；40；50a，50b)中感应的信号的相位特征，从而指示所述竖直天线(30；40；50a，50b)和所述信号发送器(37；47；57)在所述车辆的横向方向上的相对位置；和
–根据所接收到的信号来控制所述定位装置(25，26)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将包括具有预定非对称相位特征的脉冲串的信号发送到所述信号发送器(37；47；57)中，且确定所检测到的信号的相位特征，以确定所述集电器(14；24)相对于所述信号发送器(37；47；57)的位置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，发送包括非对称脉冲串的信号。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，发送包括幅值调制脉冲串的信号。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其特征在于，发送通过数字调制方式生成的信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，发送通过相移键控生成的信号。
7.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其特征在于，发送包括傅里叶级数的信号。
8.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其特征在于，发送包括伪随机噪声序列的信号。
9.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其特征在于，发送包括频率调制脉冲串的信号。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其特征在于，检测在两个或更多个横向间隔开的天线(50a，50b)中感应的信号，并且将每个信号的相位特征进行比较以确定所述集电器(14；24)相对于所述信号发送器(57)的位置。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其特征在于，检测在至少一个竖直天线(30；40；50a，50b)中感应的信号的相位特征、相移和幅值，从而指示所述竖直天线(30；40；50a，50b)相对于所述信号发送器(37；47；57)的纵向方向的位置。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其特征在于，在检测到存在所述电流导体(13；23；33；43；53)时，控制所述定位装置(25，26)以将所述集电器(14；24)大体上竖直地从所述第一位置朝向所述第二位置移动。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，其特征在于，在检测到存在所述电流导体(13；23；33；43；53)时，控制所述定位装置(25，26)以将所述集电器(14；24)大体上竖直地移动到所述第一位置和所述第二位置之间的中间位置。
14.根据权利要求12或13中的任一项所述的方法，其特征在于，使用来自所述信号接收器的至少一个检测到的信号定位所述电流导体(13；23；33；43；53)，且控制所述定位装置(25，26)以将所述集电器(14；24)至少横向地移动以跟踪所述电流导体(13；23；33；43；53)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，控制所述定位装置(25，26)以将所述集电器(14；24)竖直且横向地移动到所述第二位置，同时跟踪所述电流导体(13；23；33；43；53)。
16.一种用于在电流导体(13；23；33；43；53)和车辆之间传输电力的装置，所述装置包括：集电器(14；24)，所述集电器(14；24)被安装在所述车辆上且被布置成在收回的第一位置和与所述电流导体(13；23；33；43；53)接触的工作的第二位置之间位移；定位装置(25，26)，所述定位装置(25，26)用于将所述集电器(14；24)至少在所述车辆的竖直方向上移动；信号发送器(37；47；57)，所述信号发送器(37；47；57)被连接到所述电流导体(13；23；33；43；53)；信号接收器，所述信号接收器被布置在所述车辆上以从所述信号发送器(37；47；57)接收信号；和控制装置，所述控制装置用于根据所接收到的信号来控制所述定位装置(25，26)；其特征在于，所述信号接收器包括至少一个竖直天线(30；40；50a，50b)，所述竖直天线(30；40；50a，50b)被布置成监测所接收到的信号且检测在所述竖直天线(30；40；50a，50b)中感应的信号的相位特征，所述相位特征指示了所述竖直天线(30；40；50a，50b)和所述信号发送器(37；47；57)在所述车辆的横向方向上的相对位置。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述信号发送器(37；47；57)被布置成发射具有预定非对称相位特征的脉冲串，且所述控制装置被布置成确定至少一个检测到的信号的相位特性，以确定所述至少一个竖直天线(30；40；50a，50b)相对于所述信号发送器(37；47；57)的位置。
18.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述信号发送器(37；47；57)被布置成发射连续或间歇的非对称脉冲串。
19.根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，所述信号发送器(37；47；57)被布置成发射包括傅里叶级数的信号。
20.根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，所述信号发送器(37；47；57)被布置成发射由数字调制方式生成的信号。
21.根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，所述信号发送器(37；47；57)被布置成发射包括伪随机噪声序列的信号。
22.根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，重复的脉冲串被幅值调制和/或频率调制。
23.根据权利要求16至22中的任一项所述的装置，其特征在于，所述控制装置被布置成确定通过两个或更多个横向间隔开的天线(30；40；50a，50b)检测到的信号的相位特征，且将每个信号的相位特征进行比较，以确定所述天线(30；40；50a，50b)相对于所述信号发送器(37；47；57)的纵向方向的位置。
24.根据权利要求16至23中的任一项所述的装置，其特征在于，所述信号接收器包括至少一个竖直天线(30；40；50a，50b)，所述竖直天线(30；40；50a，50b)被布置成监测所接收到的信号且检测在所述竖直天线(30；40；50a，50b)中感应的信号的反相，从而指示所述天线(30；40；50a，50b)位于所述信号发送器(37；47；57)的竖直上方。
25.根据权利要求16至24中的任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个竖直天线(30；40；50a，50b)被布置在所述车辆上的固定的位置上。
26.根据权利要求16至25中的任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个竖直天线(30；40；50a，50b)被布置在所述集电器(14；24)上。
27.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求15至26中的任一项所述的集电器(14；24)和信号接收器，其中所述车辆能够作为所要求保护的装置的部件运行。
28.一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当所述程序在计算机上运行时执行根据权利要求1至15中的任一项所述的步骤，以用于相对于电流导体(13；23；33；43；53)感应地定位车辆上的集电器(14；24)。
29.一种计算机可读取介质，所述计算机可读取介质携带计算机程序，所述计算机程序包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当所述程序产品在计算机上运行时执行根据权利要求1至15中的任一项所述的步骤，以用于相对于电流导体(13；23；33；43；53)感应地定位车辆上的集电器(14；24)。
30.一种控制单元，所述控制单元用于相对于电流导体(13；23；33；43；53)感应地定位车辆上的集电器(14；24)，所述控制单元被构造成执行根据权利要求1至15中的任一项所述的步骤。
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