CN110383358B - 在移动中的长车辆组合和队列之间转换的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在移动中的长车辆组合(10)和队列(12)之间转换的方法。本发明也涉及一种用于这种方法的车辆(14a‑14b；14b‑14c)。

Description

在移动中的长车辆组合和队列之间转换的方法
技术领域
本发明涉及一种在移动中的长车辆组合和队列之间转换的方法。本发明也涉及一种用于这种方法的车辆。本发明能够应用于重型车辆，诸如卡车。
背景技术
汽车行业、研究行业和其它行业已经探索了以时间间隔小的所谓的“队列”驾驶公路车辆的可能性，主要是为了节省燃料而且还减少驾驶员的工作量和道路占用面积。通过车对车(V2V)通信和纵向控制的自动化实现了小的时间间隔。纵向和横向控制的水平在不同的队列概念和道路环境之间可能不同。
另一概念是长车辆组合，其中几个车辆一个接一个地机械地联接在一起。从人员角度看，长车辆组合可能有益，例如，一个驾驶员驱动两个或三个全尺寸40英尺集装箱，这能够降低驾驶员的成本。从空气动力学的角度来看，车辆越靠近地行驶，产生的空气阻力越小，从而降低了燃料成本。
US2011/0270520(Kronenberg)公开了一种用于链接两个或更多车辆，以在车辆在道路上行驶时实现气动阻力降低的方法。US2011/0270520公开了可以在车辆运动时连接和断开车辆的链接系统。头车辆和后车辆之间的链接可以由任一驾驶员根据需要断开，特别是当操作条件需要单独操纵车辆时，诸如在狭窄的拐角和称重站中。此外，链接系统可以包括可编程自适应巡航控制系统，以在激活被定位于后车辆上的臂之前使待链接的车辆彼此紧密接近并对准。此外，以可操作的方式与臂相关联的电源可以由自动对准系统自动控制，该自动对准系统包括：RF信号发生器，该RF信号发生器附接到或嵌入在头车辆上的无源构件中；以及RF信号接收器和微处理器，该RF信号接收器和微处理器以可操作的方式连接到电源并附接到或嵌入在包括臂的有源构件中。然而，使用自适应巡航控制——其通常依赖于后车辆上的向前雷达——可能难以使车辆足够接近而连接，除非条件是理想的，例如没有上坡或下坡的长且直的道路，并且在突然刹车的头车辆前方没有交通。
发明内容
本发明的目标在于提供一种用于与长车辆组合相关的用于自动机械联接/分离的改进的、精确的和/或稳健的方法和车辆。
根据本发明的第一方面，该目标通过如下所述的方法实现。根据本发明的第二方面，该目标通过如下所述的车辆实现。根据本发明的第三方面，该目标通过根据如下所述的车辆实现。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于在移动中的长车辆组合和队列之间转换的方法，其中长车辆组合包括一个接一个地机械地联接在一起的多个车辆，该方法包括下列步骤：检测长车辆组合正在接近前方的第一路段，该第一路段规定将长车辆组合的车辆分离以形成队列；在车辆运动的同时将车辆自动地彼此分离，以在到达第一路段之前形成队列；该队列驶过第一路段；检测第二路段，该第二路段规定将该队列的车辆联接在一起以形成长车辆组合；队列中紧邻在所述队列的尾随车辆前方的车辆经由车对车无线通信将信息发送给尾随车辆，该信息指示紧邻在前方的车辆的后自动联接装置的位置和速度；至少基于所发送信息中的位置和速度，自主地驾驶尾随车辆，使得紧邻在尾随车辆前方的车辆的后自动联接装置进入尾随车辆的前联接元件的操作范围内；在运动的同时并且当后自动联接装置处于操作范围内时，尾随车辆自动地调节包括有所述前联接元件的前联接装置，使得前联接元件的位置与如所发送的信息中所指示的后自动联接装置的位置相匹配；以及在车辆运动的同时，将尾随车辆和紧邻在前方的车辆自动地联接在一起，以形成长车辆组合的至少一部分。
本发明的一部分基于这样的理解：通过经由车对车无线通信发送到尾随车辆的信息，即使在非理想的道路条件下，尾随车辆也能够在自动联接之前紧密接近紧邻在前方的车辆。此外，通过将后自动联接装置的位置从紧邻在前方的车辆发送到尾随车辆，尾随车辆可以容易地调节其前联接装置，使得能够在运动的同时执行自动联接。此外，通过转换为队列/从队列转换，当未一起联接成长车辆组合时，尾随车辆也可以自动地跟随头车辆。
每个尾随车辆都可以包括适于调节前联接装置的致动器装置。致动器装置可以例如包括连接在前联接装置和尾随车辆的底盘之间的至少一个液压缸或类似物。前联接装置可以例如是牵引杆，并且前联接元件可以例如是牵引杆孔。
致动器装置可以适于横向地调节前联接装置。
致动器装置(也)可以适于竖直地调节前联接装置。可替选地，前联接元件的竖直位置或高度可以通过尾随车辆的空气悬架来调节。
每个尾随车辆都可以包括适于调节前联接装置的长度的装置。前联接装置可以例如是可伸缩的，并且适于调节前联接装置的长度的装置可以例如是气动的或包括齿轮和齿条。
前联接装置的最小和最大调节(横向、竖直、长度)可以给出前联接元件的上述操作范围。
该方法可以进一步包括下列步骤：在作为长车辆组合行驶时缩短前联接装置的长度，以进一步减小气动阻力。
每个尾随车辆都可以适于基于下列因素估计其前联接元件的位置：尾随车辆的前进方向；尾随车辆的一部分的位置，其由尾随车辆的导航系统确定；车辆模型，其代表尾随车辆；第一角度，其代表前联接装置的横向调节；第二角度，其代表前联接装置的任何竖直调节；前联接装置的长度；以及与前联接装置相关的高度。尾随车辆的前进方向可以由导航系统确定。导航系统可以例如是GPS(全球定位系统)导航系统。这种系统通常容易在尾随车辆中可用。车辆模型可以是线性车辆模型，其中限定了与前联接装置相关的联接位置。线性车辆模型本身是已知的，参见例如WO 2014/185828A1，其内容通过引用并入本文。第一角度可以是前联接装置和尾随车辆的前进方向之间的角度。第二角度可以是前联接装置和路面之间的角度。第一和第二角度可以例如使用一个或多个传感器或基于前述致动器装置的状态来确定。在前联接装置不能够竖直调节的情况下，前联接装置的高度例如可以是前联接元件的高度，其中可以基于来自尾随车辆的高度水平传感器的输入以及高度水平传感器和前联接元件之间的预定偏移来估计高度。可替选地，在前联接装置能够竖直调节的情况下，前联接装置的高度可以是前联接装置连接在尾随车辆的底盘上的点的高度，该高度可以基于来自尾随车辆的高度水平传感器的输入以及高度水平传感器和该点之间的预定偏移来估计。
基于上文，可以使用三角法计算前联接元件的位置。
类似地，紧邻在前方的每个车辆都可以适于基于下列因素估计其后自动联接装置的位置：紧邻在前方的车辆的前进方向；紧邻在前方的车辆的一部分的位置，其由紧邻在前方的车辆的导航系统确定；车辆模型，其代表紧邻在前方的车辆；后自动联接装置的高度；以及在紧邻在前方的车辆是铰接式车辆的情况下，紧邻在前方的车辆的至少一个铰接角度，其由紧邻在前方的车辆上的至少一个铰接角度检测装置检测。
紧邻在前方的每个车辆都可以包括至少两个独立的装置，以确定其速度。以这种方式，即使其中一个系统发生故障，尾随车辆也可以接收正确的速度，使其能够安全地行驶，使得紧邻在前方的车辆的后自动联接装置处于上述操作范围内。所述至少两个独立装置可以从包括以下装置的组中选择：变速器中的主动速度传感器、导航系统以及一个或多个车轮速度传感器。
该方法还可以包括下列步骤：队列中的头车辆经由车对车无线通信向队列的尾随车辆发送加速或减速请求。经由车对车无线通信发送的加速或减速请求可允许尾随车辆在上述操作范围内安全地行驶，即使操作范围导致尾随车辆与紧邻在前方的车辆之间的相对较短的车头时距以及即使速度比较高时也是如此。
从紧邻在前方的车辆向尾随车辆发送的信息可以包括紧邻在前方的车辆的后自动联接装置的前进方向。该前进方向使得尾随车辆可以判断前进方向是否在前联接元件的操作范围内。如果不是，则道路曲率对于该时刻和速度的自动联接可能太大，或者紧邻在前方的车辆没有很好地定位在车道上而不能迅速地自动联接。
第一路段可以是桥梁、环岛以及转弯中的至少一个。桥梁可能具有重量限制。通过在桥梁之前将长车辆组合转换为队列，其中队列的车辆间距离可以比在长车辆组合中长，车辆可以在不超过重量限制的情况下通过桥梁。在桥梁之后，长车辆组合能够在运动中自动重新形成以提高燃油效率。同样地，环岛或转弯通常具有宽度限制。通过在环岛或转弯之前将长车辆组合转换为队列，该队列在转弯时可以具有一定的扫掠路径宽度，该扫掠路径宽度小于长车辆组合的扫掠路径宽度，车辆可以适当地通过环岛或转弯。在环岛或转弯之后，长车辆组合能够在运动中自动重新形成以提高燃料效率。
该方法可以进一步包括基于前方的第一路段规划后续车辆之间的车辆间距离的步骤，其中驱动队列以规划的车辆间距离通过第一路段。在前方的第一路段为桥梁的情况下，车辆间距离可以例如取决于前述重量限制。在前方的第一路段为环岛或急转弯的情况下，车辆间距离可以例如取决于前述宽度限制。
可以在以安全速度行驶的同时执行自动脱离和自动联接中的至少一种。安全速度可能与例如当前路况相关，其中不良路况可能使安全速度接近零速度，而没有曲率和丘陵的平滑路况可能导致更高的安全速度。安全速度可以可替选地或互补地取决于车辆的性能。例如，车辆中的最低加速/减速能力可能确定安全速度。安全速度可以确保前联接装置的调节能够像预期的干扰一样快地移动。安全速度可以例如在10千米/小时-30千米/小时、30千米/小时-50千米/小时或50千米/小时-70千米/小时的范围内。
可以在直路上行驶时执行自动联接，以有助于该自动联接。
自动联接可以开始于紧邻在队列中的头车辆后方的车辆与队列中的头车辆联接。然后，下一车辆可以联接至紧邻在头车辆后面的车辆，以此类推。以这种方式，在联接期间仅需要一个车辆改变其相对速度，并且该车辆在接近紧邻在前方的车辆时不必拉动其它车辆。
类似地，自动脱离可以开始于长车辆组合的最后一个车辆与紧邻在前方的车辆脱离。然后倒数第二辆车可以脱离，以此类推。
在长车辆组合或队列的头车辆之后的每个车辆都可以是自主车辆。“自主”的意思是车辆是无人驾驶的，即它可以在没有人为输入的情况下行驶。在长车辆组合或队列的头车辆之后的至少一个车辆可以例如是自主式小车和半挂车组合。自主式小车可以是电动车辆，其包括用于推进的电动机、用于电动机的电源(电池)、拖车联接装置、转向能力、制动能力，但是没有驾驶室。
根据本发明的第二方面，提供了一种车辆，其包括：后自动联接装置；控制单元，其适于在车辆运动时估计后自动联接装置的位置；以及通信装置，其适于将指示后自动联接装置的估计的位置和速度的信息无线地发送到尾随车辆。这一方面可以表现出与本发明的第一方面相同或相似的特征和/或技术效果，反之亦然。
根据本发明的第三方面，提供了一种车辆，其包括：前联接装置，其包括前联接元件；控制单元，其适于在车辆运动时估计前联接元件的位置；通信装置，其适于从紧邻在前方的车辆无线地接收信息，该信息指示紧邻在前方的车辆的后自动联接装置的位置和速度；自主驾驶装置，其适于至少基于所接收信息中的位置和速度来驾驶车辆，使得紧邻在前方的车辆的后自动联接装置进入前联接元件的操作范围内；以及适于在运动的同时并且当后自动联接装置在操作范围内时自动地调节前联接装置的装置，使得前联接元件的位置与如所接收的信息所指示的后自动联接装置的位置相匹配。这一方面可以表现出与本发明的第一和/或第二方面相同或相似的特征和/或技术效果，反之亦然。
应注意的是，第二和第三方面的车辆可以是相互关联的：第二方面的车辆可以是长车辆组合或队列中紧邻在前方的车辆，而第三方面的车辆可以是长车辆组合或队列中的尾随车辆。
在以下描述中公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。在附图中：
图1是根据本发明的实施例的长车辆组合和队列的示意性侧视图。
图2a至图2c示出了图1的长车辆组合/队列的车辆的前联接装置。
图3是根据本发明的实施例的方法的流程图。
图4示出了图1的队列的两个车辆的线性车辆模型。
具体实施方式
图1是根据本发明的实施例的长车辆组合10和队列12的示意性侧视图。在图1中，长车辆组合10和队列12包括三个车辆14a-14c，但车辆的数量通常能够为两个或更多。车辆14a-14c包括头车辆14a和两个尾随车辆14b-14c。车辆14c是最后的车辆。每个车辆14a-14b也都可以被称为“紧邻在前方”的车辆(分别相对于车辆14b和车辆14c)。应明白的是，中间车辆14b既是“尾随车辆”(相对于头车辆14a)，又是“紧邻在前方的车辆”(相对于最后的车辆14c)。
所示的头车辆14a是牵引车和半挂车组合，但也能够可替选地为卡车等。头车辆14a可以至少部分地由驾驶员(未示出)手动地驱动。可替选地，头车辆14a可以是自主车辆。
每个所示的尾随车辆14b-14c都是自主式(无人驾驶、自动驾驶)小车和半挂车组合。自主式小车16由附图标记16表示。自主式小车16可以是电动车辆，其包括用于推进的电动机、用于电动机的电源(电池)、拖车联接装置(例如，包括用于联接到半挂车的第五车轮)、转向能力以及制动能力。自主式小车16没有任何驾驶室。
紧邻在前方的每个车辆14a-14b都包括后自动联接装置18、控制单元20、用于速度确定的装置21(例如，包括变速器中的主动速度传感器或至少一个车轮速度传感器)、导航系统22(例如GPS)、高度水平传感器24以及通信装置26。在紧邻在前方的车辆14a-14b是铰接式车辆的情况下，如上述牵引车和半挂车组合或自主式小车和半挂车组合，它还可以包括铰接角度检测装置28，例如铰接角度传感器。自动拖车联轴器本身可用，例如来自VBG的VBG MFC(多功能联轴器)。
每个尾随车辆14b-14c都包括：前联接装置30，其包括前联接元件32；控制单元34；导航系统36(例如GPS)；高度水平传感器38；通信装置40；以及自动驾驶装置42。
在图2a至图2c中更详细地示出前联接装置30。这里的前联接装置30是牵引杆，并且前联接元件32是固定地布置在牵引杆30的一端处的牵引杆孔。牵引杆30的相对端可以在点46处连接到尾随车辆14b-14c的底盘44。点46可以是接头。尾随车辆14b-14c还包括适于调节牵引杆30的致动器装置。这里的致动器装置包括两个液压缸48a-48b，它们以V形结构布置并连接在牵引杆30和底盘44之间。通过致动器装置48a-48b，牵引杆30可以横向地和竖直地调节，分别如箭头50和52所示。横向调节α可以例如是-30度至30度，而竖直调节β例如可以是-5度至30度。尾随车辆14b-14c还包括适于调节牵引杆30的长度的装置54，如箭头56所示。牵引杆30的可调节长度L可以例如是0.6米至1.2米。牵引杆30可以例如是可伸缩的，并且装置54可以包括齿轮和齿条。装置54可以例如布置在牵引杆30内部或牵引杆外部。代替伸缩式牵引杆，前联接装置30能够相对于尾随车辆14b-14c的底盘44可缩回。横向调节α、竖直调节β和可调节长度L的最小值和最大值给出了前联接元件32的操作范围(体积)66。
进一步参考图3，车辆14a-14c可以最初作为长车辆组合10行驶(步骤S0)，其中车辆14a-14c一个接一个地机械地联接在一起。当作为长车辆组合10行驶时，头车辆14a可以是主车辆，而尾随车辆14b-14c是从车辆，这意味着头车辆14a可以控制尾随车辆14b-14c的至少一些功能。
在作为长车辆组合10行驶时，与初始长度相比，可选地将前联接装置30的长度缩短(步骤S1)，由此降低长车辆组合10中的车辆间距离，以降低气动阻力并为高速优化。前联接装置30的长度可以例如缩短0.5米-1米。
在步骤S2中，检测到长车辆组合10正在接近前方的第一路段58，该第一路段58规定将长车辆组合10的车辆14a-14c机械地脱离以形成队列12。第一路段58可以是例如桥梁、环岛或急转弯。桥梁可能具有重量限制，并且环岛或急转弯可能具有宽度限制。任一种限制都会使长车辆组合10不适合驶过第一路段58。长车辆组合10例如能够使用例如头车辆14a的通信装置26而通过车辆到基础设施(V2I)的无线通信接收关于前方的第一路段58的信息。可替选地，可以从例如头车辆14a的导航系统22检索信息。该信息可以包括上述重量或宽度限制。
在后续车辆14a-14b；14b-14c之间的车辆间距离60可以在步骤S3中基于前方的第一路段58来规划。车辆间距离60可以例如取决于前述的重量或宽度限制。可以通过例如前车14a的控制单元20来规划车辆间距离60。也可以使长车辆组合10达到安全速度。
然后，在步骤S4中，车辆14a-14c在车辆14a-14c运动的同时自动地且机械地彼此脱离，以在到达第一路段58之前形成队列12。自动脱离优选地从长车辆组合10的最后的尾随车辆14c与倒数第二车辆14b脱离开始，之后，车辆14b与头车辆14a脱离。随着每个尾随车辆14b-14c脱离，每个尾随车辆14b-14c由从车辆切换到主车辆。自动脱离可以在以安全速度行驶的同时执行。
之后，在步骤S5中，队列12优选地以规划的车辆间距离60驶过第一路段58。
在步骤S6中，检测到第二路段62，其规定将队列12的车辆14a-14c联接在一起以(重新)形成长车辆组合10。第二路段62可以例如是直路或没有急转弯的道路，如高速公路或下坡，其中长车辆组合10的吨位可以是有益的，以便从制动回收能量。队列12能够例如使用例如头车辆14a的通信装置26通过车辆到基础设施(V2I)的无线通信来接收关于第二路段62的信息。可替选地，可以从例如前车14a的导航系统22检索信息。队列12，例如，头车辆14a可以通过前向模拟，例如前方1千米-5千米的前向模拟预测(重新)形成长车辆组合10是合适的。
在步骤S7中，紧邻在前方的车辆14a-14b经由车对车无线通信向尾随车辆14b-c发送信息64。信息64可以例如使用通信装置26被发送，并且信息64可以使用通信装置40在尾随车辆14b-14c中被接收。信息64指示或包括紧邻在前方的车辆14a-14b的后自动联接装置18的位置和速度。后自动联接装置18的速度(该速度等于紧邻在前方的车辆14a-14b的速度)可以由装置21和导航系统22提供，以提高安全性。可以如下文所述地估计位置。
(至少)基于发送的信息64中的位置和速度，通过自主驾驶装置42自主驾驶尾随车辆14b-14c(步骤S8)，使得紧邻在前方的车辆14a-14b的后自动联接装置18进入尾随车辆14b-14c的前联接元件32的操作范围66内。操作范围66正在移动，其中它在绝对意义上与行驶车辆14b-14c一起移动。
关于速度，尾随车辆14b-14c通常首先提高其速度以更接近紧邻在前方的车辆14a-14b。然后可以逐渐降低速度，使得当后自动联接装置18在操作范围66内时，其最终匹配紧邻在前方的车辆14a-14b的后自动联接装置18的指示速度。
关于位置，尾随车辆14b-14c被驱动为使得紧邻在前方的车辆14a-14b的后自动联接装置18的指示位置在前联接元件32的操作范围66(体积)内。
头车辆14a还可以使用通信装置26、40，经由车对车无线通信向尾随车辆14b-14c发送加速或减速请求63。加速或减速请求63可以允许尾随车辆14b-14c在操作范围66内安全地行驶，即使操作范围66导致相对短的车头时距(车辆间距离60)以及即使速度相对较高也是如此。例如，0.6米的操作范围66和20米/秒的车辆速度可能导致最大允许的通信延迟为0.6/20＝30毫秒，而V2V通信的实际通信延迟可能仅为10毫秒-20毫秒。因此，V2V通信的通信延迟非常短，使得能够在操作范围66内确保安全的紧急制动。V2V通信可以例如基于WLAN，诸如IEEE802.11p标准。此外，每个尾随车辆14b-14c都可以将关于其性能的数据发送到头车辆14a，其中可以对应地调整加速或减速请求63。性能可以例如是加速度、加加速度、速度等的最大和最小能力，并且前车辆14a可以使用它来设置能够发送的最大和最小加速或减速请求63。
在尾随车辆14b-14c运动的同时并且当后自动联接装置18处于操作范围66内时，尾随车辆14b-14c自动地调节(步骤S9)其前联接装置30，使得前联接元件32的位置匹配紧邻在前方的车辆14a-14b的后自动联接装置18的位置，其中后自动联接装置18的位置在信息64中指示。该位置优选地是三维的(例如，该位置可以由坐标系中的三个坐标X、Y、Z描述)。该位置可以是移动的，这意味着它在绝对意义上与行驶的车辆14a-14c一起移动。
进一步参考图4，紧邻在前方的每个车辆14a-14b都可以基于下列因素估计其后自动联接装置18的位置X2、Y2、Z2：由导航系统22确定的紧邻在前方的车辆14a-14b的前进方向θ1；由导航系统22确定的紧邻在前方的车辆14a-14b的一部分的位置X1、Y1；代表紧邻在前方的车辆14a-14b的线性单轨道车辆模型；后自动联接装置18的高度Z2；以及——在紧邻在前方的车辆14a-14b是铰接式车辆的情况下——由铰接角度检测装置28检测的紧邻在前方的车辆14a-14b的至少一个铰接角度φ。
代表图4中的头车辆14a的线性车辆模型定义了用于头车辆14a的牵引车和半挂车的所谓等效轴距Leq1、Leq2。此外，线性车辆模型限定了代表牵引车和半挂车之间的机械联接(通常是第五车轮/主销)的第一联接位置C1，和代表头车辆14a的后自动联接装置18的第二联接位置C2。每个联接位置Cx都被表达为相对于等效轴距的直线距离。
其中在头车辆14a的牵引车和半挂车之间的铰接角度φ为零的情况下，后自动联接装置18在图4中的XY平面(通常是水平面或平行于路面的平面)中的位置X2、Y2为：
X2＝X1–(Leq1–C1+Leq2+C2)*sinθ1
Y2＝Y1–(Leq1–C1+Leq2+C2)*cosθ1
高度Z2，通常是竖直位置，例如可以基于来自高度水平传感器24的输入以及高度水平传感器24与后自动联接装置18之间的预定偏移来估计，参见图4中的插图。
从紧邻在前方的车辆14a-14b发送到尾随车辆14b-14c的信息64可以进一步包括后自动联接装置18的前进方向。后自动联接装置18的前进方向，其在此等于头车辆14a的半挂车的前进方向，即θ-φ。在图4中，后自动联接装置18的前进方向约为15度-0度＝15度。
此外，每个尾随车辆14b-14c都可以基于下列因素估计其前联接元件32的位置X4、Y4、Z4：由导航系统34确定的尾随车辆14b-14c的前进方向θ2；由导航系统34确定的尾随车辆14b-14c的一部分的位置X3、Y3；代表尾随车辆14b-14c的线性单轨车辆模型；代表前联接装置30的横向调节的第一角度α；代表前联接装置30的任何竖直调节的第二角度β；前联接装置30的长度L；以及与前联接装置30相关的高度H。
代表图4中的尾随车辆14b的线性车辆模型限定了与前联接装置30相关的联接位置C3，即其中前联接装置30连接在尾随车辆14b的底盘44上的点46。此外，第一角度α是前联接装置30与尾随车辆14a的前进方向之间的角度，而第二角度β是前联接装置30与路面(XY平面)之间的角度。
前联接元件30在图4中的XY平面中的位置X4、Y4为：
X4＝X3+C3*sinθ2+(L*cosβ)*cos(90–θ2+α)
Y4＝Y3–C3*cosθ2+(L*cosβ)*sin(90–θ2+α)
可以基于点46的高度H、长度L和第二角度β来计算前联接元件32的高度Z4(通常是竖直位置)：
Z4＝H+L*sinβ
可以基于来自高度水平传感器38的输入和高度水平传感器39与点46之间的预定偏移来估计点46的高度H。
如上所述，在步骤S9中，尾随车辆14b-14c自动地调节其前联接元件32，使得前联接元件32的位置X4、Y4、Z4与紧邻在前方的车辆14a-14b的后自动联接装置18的位置X2、Y2、Z2相匹配。即，前联接装置30被调节成例如使用每个尾随车辆14b-14c的PID(比例-积分-微分)控制器去除差值dx、dy、dz。PID控制器可以是分离的(未示出)，或者它能够被包含在控制单元34中。
此外，在从紧邻在前方的车辆14a-14b发送到尾随车辆14b-14c的信息64包括有紧邻在前方的车辆14a-b的后自动联接装置18的前进方向的情况下，尾随车辆14b-14c可以适于在给定可能的横向调节α的情况下，判断前进方向是否在前联接元件32的操作范围66内。如果不是，则当前的道路曲率对于该时刻和速度的自动联接可能太大，或者紧邻在前方的车辆14a-14b没有很好地定位在车道上而不能快速地自动联接。
应明白的是，步骤S7中的信息64可以连续地发送，例如从车辆14a发送到车辆14b，同时车辆14b在步骤S8中行驶，并且同时它调整其前联接装置30(步骤S9)，如图3中的括弧所示。类似地，可以连续地估计后自动联接装置18和前联接元件32的位置。
在步骤S10中，一旦前联接元件32的位置与紧邻在前方的车辆14a-14b的后自动联接装置18的位置匹配，则尾随车辆14b-14c和紧邻在前方的车辆14a-14b自动地且机械地在运动的同时联接在一起，以(重新)形成长车辆组合10的至少一部分。即，前联接元件32机械地连接到后自动联接装置18。随着每个尾随车辆14b-14c都(重新)联接，每个尾随车辆14b-14c都从主车辆切换到从车辆。优选地，自动联接开始于车辆14b联接到头车辆14a。即，可以对车辆14a和14b执行步骤S7-S10，以形成长车辆组合10的一部分。然后，可以对车辆14b和14c执行步骤S7-S10，由此形成完整的长车辆组合。还可能存在一些重叠：例如，可以对车辆14b和14c执行步骤S8，同时对车辆14a和14b执行步骤S9-S10。可以在以上述安全速度行驶的同时执行自动联接。可以在直道行驶时执行自动联接，以避免计算中的铰接角度，如图4中所示的那样。
应理解的是，本发明不限于上文所述和附图中所示的实施例；相反，本领域技术人员应认识到可以在所附权利要求书的范围内做出许多改变和改型。例如，本方法可以作为队列开始(例如步骤S5)，然后该队列转换成长车辆组合，然后该长车辆组合转换回队列。这可以是有用的，例如在用于在例如集装箱运输港中接收最佳时隙。

Claims (21)

1.一种用于在移动中的长车辆组合(10)和队列(12)之间转换的方法，其中所述长车辆组合(10)包括一个接一个地机械地联接在一起的多个车辆(14a-14c)，所述方法包括下列步骤：
检测(S2)所述长车辆组合(10)正在接近前方的第一路段(58)，所述第一路段(58)规定将所述长车辆组合(10)的所述车辆(14a-14c)脱离以形成所述队列(12)；
在所述车辆(14a-14c)运动的同时将所述车辆(14a-14c)自动地彼此脱离(S4)，以在到达所述第一路段(58)之前形成所述队列(12)；
所述队列(12)驶过(S5)所述第一路段(58)；
检测(S6)第二路段(62)，所述第二路段(62)规定将所述队列(12)的所述车辆(14a-14c)联接在一起以形成所述长车辆组合(10)；
所述队列(12)中紧邻在所述队列(12)的尾随车辆(14b-14c)前方的车辆(14a-14b)经由车对车无线通信将信息(64)发送(S7)给所述尾随车辆(14b-14c)，所述信息(64)指示紧邻在前方的所述车辆(14a-14b)的后自动联接装置(18)的位置和速度；
至少基于所发送的信息(64)中指示的所述位置和速度，自主地驾驶(S8)所述尾随车辆(14b-14c)，使得紧邻在所述尾随车辆(14b-14c)前方的所述车辆(14a-14b)的所述后自动联接装置(18)进入所述尾随车辆(14b-14c)的前联接元件(32)的操作范围(66)内；
在运动的同时并且当所述后自动联接装置(18)处于所述操作范围(66)内时，所述尾随车辆(14b-14c)自动地调节(S9)包括所述前联接元件(32)的前联接装置(30)，使得所述前联接元件(32)的位置与如所发送的信息(64)中所指示的所述后自动联接装置(18)的所述位置相匹配；以及
在所述车辆(14a-14c)运动的同时，自动地将所述尾随车辆(14b-14c)和紧邻在前方的所述车辆(14a-14b)自动地联接(S10)在一起，以形成所述长车辆组合(10)的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中每个尾随车辆(14b-14c)都包括适于调节所述前联接装置(30)的致动器装置(48a-48b)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述致动器装置(48a-48b)适于横向地调节所述前联接装置(30)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述致动器装置(48a-48b)适于竖直地调节所述前联接装置(30)。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中每个尾随车辆(14b-14c)都包括适于调节所述前联接装置(30)的长度的装置(54)。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括下列步骤：在作为所述长车辆组合行驶时，缩短(S1)所述前联接装置(30)的所述长度。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中每个尾随车辆(14b-14c)都适于基于下列因素估计其前联接元件(32)的位置：
所述尾随车辆(14b-14c)的前进方向；
由所述尾随车辆(14b-14c)的导航系统(36)确定的所述尾随车辆(14b-14c)的一部分的位置；
车辆模型，所述车辆模型代表所述尾随车辆(14b-14c)；
第一角度，所述第一角度代表所述前联接装置(30)的横向调节；
第二角度，所述第二角度代表所述前联接装置(30)的任何竖直调节；
所述前联接装置(30)的长度；以及
与所述前联接装置(30)相关的高度。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中紧邻在前方的每个车辆(14a-14b)都适于基于下列因素估计其后自动联接装置(18)的位置：
紧邻在前方的所述车辆(14a-14b)的前进方向；
由紧邻在前方的所述车辆的导航系统(22)确定的紧邻在前方的所述车辆(14a-14b)的一部分的位置；
车辆模型，所述车辆模型代表紧邻在前方的所述车辆(14a-14b)；
所述后自动联接装置(18)的高度；以及
在紧邻在前方的所述车辆(14a-14b)是铰接式车辆的情况下，紧邻在前方的所述车辆的至少一个铰接角度，所述至少一个铰接角度由紧邻在前方的所述车辆上的至少一个铰接角度检测装置(28)检测。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中紧邻在前方的每个车辆(14a-14b)都包括至少两个独立的装置(21、22)，以确定其速度。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括下列步骤：所述队列中的头车辆经由车对车无线通信向所述队列(12)的所述尾随车辆(14b-14c)发送加速或减速请求(63)。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中从紧邻在前方的所述车辆(14a-14b)向所述尾随车辆(14b-14c)发送的所述信息(64)包括紧邻在前方的所述车辆(14a-14b)的所述后自动联接装置(18)的前进方向。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述第一路段(58)是桥梁、环岛以及转弯中的至少一个。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括下列步骤：基于前方的所述第一路段(58)规划(S3)后续车辆之间的车辆间距离(60)，其中所述队列(12)以所规划的车辆间距离(60)驱动通过所述第一路段(58)。
14.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在以安全速度行驶的同时执行所述自动脱离和所述自动联接中的至少一种。
15.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在直路上行驶时执行所述自动联接。
16.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述自动联接开始于紧邻在所述队列(12)中的头车辆(14a)后方的所述车辆(14b)与所述队列(12)中的所述头车辆(14a)的联接。
17.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述自动脱离开始于所述长车辆组合(10)的最后一个车辆(14c)与紧邻在前方的所述车辆(14b)的脱离。
18.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在所述长车辆组合(10)或所述队列(12)的头车辆(14a)之后的每个车辆(14b-14c)都是自主车辆。
19.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在所述长车辆组合(10)或所述队列(12)的头车辆(14a)之后的至少一个车辆(14b-14c)是自主式小车(16)和半挂车组合。
20.一种车辆(14a-14b)，其特征在于所述车辆(14a-14b)包括：
后自动联接装置(18)；
控制单元(20)，所述控制单元适于在所述车辆(14a-14b)运动时估计所述后自动联接装置(18)的位置；以及
通信装置(26)，所述通信装置适于将指示所述后自动联接装置(18)的估计的位置和速度的信息(64)无线地发送到尾随车辆(14b-14c)。
21.一种车辆(14b-14c)，其特征在于所述车辆(14b-14c)包括：
前联接装置(30)，所述前联接装置(30)包括前联接元件(32)；
控制单元(34)，所述控制单元适于在所述车辆(14b-14c)运动时估计所述前联接元件(32)的位置；
通信装置(40)，所述通信装置适于从紧邻在前方的车辆(14a-14b)无线地接收信息(64)，所述信息(64)指示紧邻在前方的所述车辆(14a-14b)的后自动联接装置(18)的位置和速度；
自主驾驶装置(42)，所述自主驾驶装置适于至少基于所述接收的信息(64)中的所述位置和所述速度来驾驶所述车辆(14b-14c)，使得紧邻在前方的所述车辆(14a-14b)的所述后自动联接装置(18)进入所述前联接元件(32)的操作范围(66)内；以及
装置(48a-b、54)，所述装置(48a-b、54)适于在运动的同时并且当所述后自动联接装置(18)在所述操作范围(66)内时自动地调节所述前联接装置(30)，使得所述前联接元件(32)的所述位置与所述接收的信息(64)中所指示的所述后自动联接装置(18)的所述位置相匹配。
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