CN110573675A - 用于杂草控制的高速系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统。模块化系统具有控制单元，用于产生用于控制单独的除草剂和混合模块中的阀和混合器的控制信号和用于产生第二组控制信号以用于控制喷嘴杆的阀。除草剂和混合模块具有用于保持不同除草剂的容器，和用于连接到控制单元的电连接元件。而且，存在喷嘴杆，其装配有喷嘴组，以喷洒除草剂和混合模块的除草剂。另外，存在摄像机模块，其响应于探测到杂草产生杂草信号，以控制除草剂的喷洒。摄像机模块距离喷嘴杆处于一定距离处，使得尽管在高速度下，仍有足够的时间来在喷嘴处提供除草剂。

Description

用于杂草控制的高速系统

本发明涉及用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统，并且尤其涉及甚至在高速度时都保持可用的道床中的杂草控制系统、喷雾火车、和用于控制道床中的杂草的方法。

已知的铁路系统操作者持续面对的任务是给轨道清理不期望的植物，尤其是杂草。已知的是要区分用于杂草控制的预防性措施和在杂草已经生长时采用的措施。尽管已知有依赖铁轨的系统，其使用基于摄像机系统的技术来有针对性地对付杂草，然而，已知的装备有合适的用于杂草控制的设备的轨道车辆在实现杂草控制时能达到的速度方面显著受限。使用这些已知的用于杂草控制的轨道车辆通常要求慢维护行程，因为杂草识别要求对应的长计算时间或者在杂草方面缺乏灵活性。

因此，本发明所解决的目的是设计一种用于杂草控制的系统，其在所使用的控制单元、摄像机和火车速度方面是灵活的并且能在相对高行驶速度下被使用。

上述的实现是通过独立权利要求的主题。本发明的有利的实施例从从属权利要求、下面的描述和附图中得到。

因此，本发明的第一目的是一种用于杂草控制的用于轨道车辆的模块化系统，包括：

-控制和监视模块，

-除草剂和混合模块，

-喷嘴杆，以及

-摄像机模块；

其中，所述控制和监视模块、所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆每一个都能被单独地可逆地固定到支撑元件；

其中所述控制和监视模块包括控制单元，

所述控制单元被构造成

-生成第一组控制信号以用于控制所述除草剂和混合模块中的阀和混合器以混合除草剂混合物，以及

-生成第二组控制信号以用于控制所述喷嘴杆的阀；

所述除草剂和混合模块包括：

-阀和混合器，

-用于保持不同的除草剂的容器，所述容器被在选择性流体连接中选择性地流体连接到所述阀和混合器，

-连接元件，通过该连接元件可以形成到所述控制单元的连接元件的电信号连接，使得在所述控制单元中生成的第一控制信号能被引导到所述除草剂和混合模块的所述阀和混合器；

其中所述摄像机模块

-具有到所述喷嘴杆的预定距离，

-具有到所述控制单元的预定距离，

-在空间上与所述控制单元、所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆中的每一个都分开，

-在所述控制单元、所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆的共同运动方向上被定位在它们的前面，以及

-被构造成响应于探测到杂草而生成杂草信号；

以及

其中可借助所述控制单元控制根据所述摄像机模块的所述杂草信号的所述第一组控制信号的生成和所述第二组控制信号的生成。

本发明的另一目的是一种用于在铁路轨道上的杂草控制的喷雾火车，包括在一个或多个承载货车上的根据本发明的模块化系统，以及用于可逆地接收所述摄像机模块的第二货车，所述第二货车沿着行驶方向被布置在所述一个或多个货车前面。 本发明的另一目的是一种用于控制道床中的杂草的方法，包括如下步骤：

-将包括控制单元的控制和监视模块可逆地固定到承载货车上，

-将除草剂和混合模块可逆地固定到该承载货车上，

-将喷嘴杆可逆地固定到该承载货车上，所述喷嘴杆在空间上独立于所述控制和监视模块和所述除草剂和混合模块两者，

-产生在所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆之间的流体连接，

-使用摄像机模块生成杂草信号，所述摄像机模块沿着所述承载货车的行驶方向在该承载货车前面并间隔开，

-借助所述控制单元根据所述摄像机模块的所述杂草信号操纵第一组控制信号以用于控制所述除草剂和混合模块中的阀和混合器以混合除草剂混合物，

-借助所述控制单元根据所述摄像机模块的所述杂草信号操纵第二组控制信号以用于控制喷嘴杆的阀，以及

-通过所述喷嘴杆中的喷嘴选择性地将除草剂混合物喷洒到铁路轨道上。

下面更具体地解释本发明，并未区分本发明的目的（模块化系统、喷雾火车、方法）。不论下面的解释是在哪种背景下（模块化系统、喷雾火车、方法）给出，它们都是要以类似的方式用于本发明的全部目的。

如果在描述根据本发明的方法时步骤是按照先后顺序列出的，那么这不必然意味着这些步骤也必须以给定的顺序被执行。相反，本发明要被理解为以一定顺序列出的步骤可以以任何期望的顺序被执行或者彼此并行地被执行，除非一个步骤是基于另一个步骤，这应该是从对每个步骤的描述中显然可知的。因此，在本文中列出的具体顺序仅仅是本发明的优选实施例。

根据本发明的第一方面，给出了用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统。该模块化系统具有控制单元、除草剂和混合模块、喷嘴杆和摄像机模块。 控制单元被构造成用于生成第一组控制信号以用于控制位于单独的除草剂和混合模块中的阀和混合器以混合除草剂混合物，以及用于生成第二组控制信号以控制喷嘴杆的阀。

除草剂和混合模块具有用于保持不同除草剂的容器，所述容器被在选择性流体连接中选择性地流体连接到阀和混合器；以及连接元件，通过该连接元件能够在控制单元中产生都该控制单元的连接元件的电信号连接，使得生成的第一控制信号可被引导到所述除草剂和混合模块的阀和混合器。 在空间上分别独立于控制单元和除草剂和混合模块两者的喷嘴杆具有用于喷洒除草剂的第一组喷嘴和到所述除草剂和混合模块的所选阀和混合器的流体连接。 摄像机模块响应于探测到杂草生成杂草信号。这样做时，能借助控制单元控制根据所述摄像机模块的杂草信号的第一组控制信号的生成和第二组控制信号的生成。

摄像机模块本身被定位成距喷嘴杆预定距离，并且在空间上与控制和监视模块、除草剂和混合模块和喷嘴杆分开并且沿共同运动方向被布置在它们前面。

根据本发明的第二方面，提出了用于轨道车辆的用于杂草控制的喷雾火车。喷雾火车在一个或多个承载货车上包括所述用于杂草控制的模块化系统，和用于可逆地保持摄像机模块的第二货车。第二货车沿着行驶方向布置在所述一个或多个承载货车的前面。

根据本发明的第三方面，提出了一种用于控制道床中的杂草的方法。所述方法包括下列步骤，尤其是：将控制和监视模块中的控制单元可逆地固定到承载货车上，将除草剂和混合模块可逆地固定到该承载货车上，将喷嘴杆可逆地固定到该承载货车上，所述喷嘴杆在空间上独立于所述控制和监视模块和所述除草剂和混合模块两者。

该方法还包括产生在除草剂和混合模块和喷嘴杆之间的流体连接，并且使用摄像机模块生成杂草信号，摄像机模块沿承载货车的行驶方向被布置在承载货车前面的一定距离处。

控制和监视模块的控制单元操纵第一组控制信号以用于控制除草剂和混合模块中的阀和混合器以混合除草剂混合物。这种操纵依赖于来自摄像机模块的杂草信号。

该方法还包括借助控制和监视模块的控制单元根据摄像机模块的杂草信号操纵第二组控制信号以用于控制喷嘴杆的阀，以及通过喷嘴杆的喷嘴将除草剂混合物选择性地喷洒到铁路轨道上。

在本文中使用下列术语、表达和定义：

术语“模块化系统”在所提出的喷雾火车的背景下描述的是如下事实：不同模块被提供，由这些模块可组装用于道床的杂草控制装置。所使用的各个模块——尤其是在运输的情况下——是彼此无关的。它们可在目的地被组装——即，在杂草控制装置的部署地点——以形成用于铁路轨道上的用于杂草控制的可操作完整系统。

术语“杂草控制”描述的是散布除草剂以选择性地对付已有杂草的过程。而且，前瞻性措施也要被理解为是本说明书背景下的杂草控制；即，那些从一开始就阻止杂草存在的措施。

术语“轨道车辆”在这里描述的是用于铁路交通的铁路货车车厢和/或驱动车厢。轨道车辆通常包括至少两个轴，每个轴具有两个车轮，所述车轮可被放置在两条彼此平行延伸的铁轨上。这两个轴通常能被连接到底盘上，在底盘上可安装合适的结构（例如，用于容纳要被运输的货物或人）。

术语“控制单元”在这里指的是被构造成处理输入信号并且根据输入信号生成输出信号的单元。所述输入信号可具有不同的来源，例如该控制单元相对于地面的运动速度、或者摄像机模块的输出信号。例如，如果摄像机模块生成图像数据，例如，这些图像数据由控制单元分配给具体的杂草，控制单元也可生成输出信号以借助阀和混合器提供针对具体杂草的除草剂混合物，这些阀和混合器可通过控制单元的输出信号单独控制。使用由控制单元指示给喷嘴杆的喷嘴——潜在地也是混合器和阀——的另一组输出信号，可在道床内和相关的路堤中喷洒除草剂混合物。控制单元是控制和监视模块的一部分，其被可逆地附接到承载货车。 而且，喷嘴杆的喷嘴也可被提供以用于喷洒在路堤的一侧延伸的小路。

术语“控制和监视模块”是独立完备的模块，且可被理解为所给出的模块化系统的中央控制模块，以用于轨道车辆的杂草控制。在控制和监视模块中，尤其是全部控制信号都由控制单元生成或处理以确保用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统的完整功能。而且，控制单元也可被用于借助控制面板对通过喷嘴杆的除草剂排放的手动干涉，控制面板可以是控制单元的功能部分。

术语“在空间上独立”这里指的是模块或部件没有以任何方式物理连接到另一个部件。实际上，它可以被定位成独立于整个系统中的其它部件。例如，喷嘴杆可以被独立于控制和监视模块且还独立于除草剂和混合模块单独地附接到承载货车。另一个示例是关于摄像机模块。它可以被定位成独立于其它的部件或模块。例如，它可以被安装在前面的罐车厢上或者它可以被附接到无人机。不过，它可以在任意时间具有距离其它模块中的其中一个——例如，喷嘴杆——的预定距离。

术语“控制信号”描述的是由控制器生成的并且控制激活器——例如形式为阀或喷嘴——的操作的电信号。而且，它也是在从摄像机模块到控制单元的数据线上的信号，其向控制单元信号通知已经探测到笼统的杂草或特定的（具体的）杂草。

术语“除草剂和混合模块”描述的是用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统的另一个模块。除草剂和混合模块包括多个容器，它们可保持不同的除草剂。而且，提供了多个阀和混合器，使得能够现场生产不同的除草剂混合物，优选是针对具体杂草的除草剂混合物。除草剂和混合模块还包括不同的连接器：水连接和用于控制和监视除草剂和混合模块的功能的多个电缆线。而且，可提供额外的管线以用合适的除草剂重新填充所述容器中的一个或多个。而且，给到一个喷嘴杆的供应线提供连接器。

术语“喷嘴杆”描述的是承载框架，在其上设置多个喷嘴以散布除草剂混合物。喷嘴杆是用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统的另一个模块。喷嘴杆还具有多个优选是电连接和/或气动连接，通过这些连接能控制各个喷嘴的功能。而且，喷嘴杆可具有一个或多个连接以用于除草剂混合物和/或水和/或压缩空气的供应线。喷嘴杆可被可逆地固定到承载元件或承载货车。

术语“选择性流体连接”描述的是在气体或液体的源和汇之间的连接。该流体连接的选择性指示该连接的强度——即，连接的横截面或流速并且因此通过该流体连接被运输的材料量——可被选择性地控制。通常，这种控制影响通过使用一个或多个阀来实现。

术语“支撑元件”描述的是用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统的模块的共用基部。全部模块不必被安装在支撑元件上——即，其顶部。它们也可以在支撑元件的侧面或在其下面被可逆地连接到支撑元件。

术语“在集装箱设计中”具有与本文提出的模块化系统的模块化设计的直接关系。该模块化系统的模块中的全部或一些可每一个都被集成到标准集装箱中——例如，标准的20英尺集装箱。标准集装箱优选地被理解为在ISO标准668：2013-08中描述的那些集装箱。当然，其它的集装箱尺寸也是可能的。术语“集装箱设计”也意在包括可被集成到标准集装箱中的模块，该模块被集成到标准集装箱中例如以能使用通常使用的装置（例如，卡车、飞机或船，它们被构造成用于标准集装箱的运输）来运输集成到这种标准集装箱中的所述模块。例如，可以想到一个或多个模块具有平台（基板），其具有和标准集装箱的平台相同的尺寸，并且侧壁和顶壁面板可被安装到平台和/或侧壁，使得该模块可被罩住并且该被罩住的模块就构成了标准集装箱。集装箱构造的优点在于如下事实：主要是，不同的模块可被容纳在相应的集装箱中。这例如适用于控制和监视模块、除草剂和混合模块、或者还有休息或存储模块。

术语“摄像机”模块具有至少一个电子摄像机和一个评估电子单元。摄像机模块通常具有比前述的用于杂草控制的模块化系统的集装箱大小的模块小得多的尺寸。摄像机模块可通过电连接被连接到控制和监视模块的控制单元以用于数据交互目的。摄像机模块可要么将原始数据直接传输给控制单元，要么可在摄像机内进行对由摄像机记录的图像数据进行预处理。在这两种情况下，摄像机模块的摄像机都可被指向位于其前面的一段铁路轨道的道床。为了确保摄像机模块的数据的处理以及使必要的除草剂可在喷嘴杆的喷嘴处随时备用——例如，通过流体连接将它们运输到那里—— 摄像机模块可被设置成显著地位于喷嘴杆的前面。

而且，摄像机系统可具有多个独立的摄像机，它们要么被分配给多个道床段，例如，和/或产生针对具体杂草的数据和信号。摄像机的图像数据也可被彼此关联以笼统地或更具体地识别杂草。

术语“杂草信号”可描述的是根据它们的具体本质指示一个/多个杂草的存在的一个或多个电信号。基于这些杂草信号中的其中一个，可提供除草剂和/或除草剂混合物以用于杂草控制。尤其是，杂草信号也可以是针对具体杂草的信号，其信号通知识别出具体杂草。

术语“针对具体杂草的杂草信号”可描述的是通过它们的具体本质指示存在特定杂草物种的一个或多个电信号。基于这些针对具体杂草的杂草信号中的其中一个，可提供针对具体杂草的除草剂和/或除草剂混合物以消除特定的杂草物种。

术语“针对具体杂草的除草剂”或“针对具体杂草的除草剂混合物”描述的是用于控制具体杂草的手段。

术语“能量模块”描述的是用于杂草控制的模块化系统的另一个模块。能量模块可存在于集装箱构造中。替换地，壳体可例如保护用于发电的发电机不受外部影响。这个壳体可与其它元件一起被安装在平台上，该平台进而代表标准集装箱的底部平台。

在本文提出的设计的背景中术语“承载货车”描述的是平坦货车形式的运货货车，其具有承载架但没有其它的固定的结构。轴通常被安装在转向架上。

术语“休息模块”描述的是用于杂草控制的模块化系统的另一个任选的模块。该模块也可被实施在集装箱设计中。在其内可提供适合人停留的设施——例如，用于休息或工作目的。

术语“封闭铁轨喷嘴”在本文的背景中指示一种喷嘴，其被定位在喷嘴杆上并位于在铁轨的上方的和铁轨之间的区域中。这种喷嘴能基本上对铁路轨道的各个部分之间的道床进行喷洒。另一方面，术语“路堤喷嘴”描述的是一种喷嘴，其被定位在喷嘴杆上并位于道床的路堤的上方或旁边并且被构造成在使用中对道床的路堤进行喷洒。

在这里要区分“半射流喷嘴”和“全射流喷嘴”。全射流喷嘴产生的喷雾射流关于与喷嘴方向竖直对准的轴线对称地传播。相比而言，半射流喷嘴的喷雾射流关于与喷嘴方向竖直对准的轴线是非对称的，使得，例如，喷雾射流仅在被竖直对准的轴线的一侧上建立。这可通过喷嘴的特殊成形或通过遮挡板来实现。尽管如此，喷嘴被设计为匙型喷嘴。在这些喷嘴中，匙形遮挡件在喷雾射流从喷嘴出来时为该喷雾射流挡住，例如喷雾火车的空气流。

本文提出的用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统的概念具有多个优点和技术效果，它们以相当的方式适用于喷雾火车或对应的方法：

一方面，所述提出的系统的模块化设计导致了关于地点和时间的灵活的部署选择。各个模块可随时被从承载货车拆下，以此后例如通过空中货运被运输到另一地点。一旦到达目的地，所提出的系统可被安装到新的承载货车上使得现在可在该目的地执行杂草控制。

另一方面，模块化系统被设计用于在高火车速度下控制杂草。在已知的系统中，摄像机模块总是被设置在控制单元的附近并紧挨着——或者至少设置在和控制单元同一车厢上。识别任一个或某些（具体的）杂草所需的计算时间——要么在摄像机模块中要么在控制单元中——相对高，使得在相对高火车速度下用于递送除草剂的喷嘴杆已经驶过了被探测到的杂草并且因此除草剂递送发生的太迟了。通过将摄像机或摄像机模块定位在控制单元或喷嘴杆前面较远的地方，根据方程“可用时间等于喷嘴杆和摄像机模块之间的距离除以速度”，提供了用于识别杂草或用于在喷嘴处提供除草剂混合物的关键时间量。因此，摄像机模块定位在递送除草剂的喷嘴杆前面越远，火车就能行驶得越快。

因此，以快得多的速度清理了要用除草剂进行准备的一段轨道以再次用于普通的火车行驶。这对于轨道操作者来说具有技术（时刻表）益处和经济益处。

为了实现这个，甚至不必将摄像机模块直接安装在火车的另一车厢上。而是，摄像机模块也可被安装在前面的一列火车上，其优选地在带有喷嘴杆的火车前面的恒定距离处行驶。在这种情况下，摄像机模块的数据可被无线地传输到控制单元。一个重要特征是，即使在这种情况下，也能对摄像机数据进行实时处理以计算由喷嘴杆递送除草剂的正确时间。因此不必用摄像机数据生成带有杂草位置的详细地图（杂草地图）。

而且，还可以使用无人机，其携带摄像机模块并且优选地在火车或喷嘴杆前面的恒定距离处飞行。在这种情况下，也将摄像机数据无线地传输到控制单元；并且在这种情况下，也执行对摄像机数据的实时处理而无需杂草地图。

所提出的设计因此允许关于所使用的控制单元的可用计算速度的更大灵活度，这可以更低并且因此花费也更少，并且还允许关于喷雾火车所能行驶的速度的更大灵活度。

下面，将给出模块化系统的其它示例性实施例，它们可在适当变形之后适用于喷雾火车和相应地所给出的方法。

控制和监视模块能够在控制单元之外保持其它的部件。这些可包括用于操作人员的工作站，和监视器和其它监视装备或天气数据或来自地理信息系统的数据的接收器。

支撑元件可以是用在铁路上的承载货车。承载货车可以是火车的用于保持载荷——例如，集装箱样式的模块——的准标准化车厢。

摄像机模块可被可逆地附接到在控制单元前面行驶的车辆。在行驶方向上联接在携带喷嘴杆的车厢前面的车厢可以是例如，罐车厢，其适合于保持混合水，其可通过软管线被提供到除草剂和混合模块。但是，在前面行驶的货车也可指的是牵引承载货车的机车，带有控制单元的控制和监视模块被可逆地固定到该承载货车上。在这种情况下，在摄像机模块和控制单元之间的距离在每种情况下都是固定的或随时已知的。

而且，摄像机模块可被安装在潜在地自主操作的无人机或多轴直升机上。这种无人飞行器能够在喷雾火车前面距离控制单元/喷嘴杆固定的或临时已知的距离处飞行。能量模块的平台可被用作起飞和降落坪。为了不必在飞行器面临燃料要耗尽时停止喷雾火车，可使用具有第二摄像机模块的第二飞行器，其可利用准“空中交换”执行要被重填燃料的飞行器的任务。该飞行器可被电力操作或者也具有以燃料供能的马达。可通过GPS导航确定和调节飞行器到控制单元或到喷嘴杆的距离。合适的方法是熟知的。这种变型也不必以杂草地图为前提。相反，摄像机模块的数据可被直接转换成通过喷嘴杆的除草剂递送。

摄像机模块也可被安装在在承载控制单元和喷嘴杆的喷雾火车前面行驶的火车上。优选地，前面的火车维持与喷雾火车恒定的距离。这意味着，可用于计算是否要用除草剂对付杂草的时间是恒定的。替换地，前面的火车距离喷雾火车的距离可随时间变化。可在控制单元的用于通过喷嘴杆递送除草剂的时间计算中允许这种速度差和因此的可变距离。

摄像机模块也可被调整以适合于生成针对具体杂草的杂草信号。控制单元可被调整以适合于接收来自摄像机模块的针对具体杂草的杂草信号。而且，控制单元可被调整以适合于生成第一组控制信号以用于控制除草剂和混合模块的阀和混合器。

另外，喷嘴杆可具有一组封闭铁轨喷嘴和两组路堤喷嘴。这些组中的每一组都应该具有至少一个喷嘴。在这些组中，也可以单独地给喷嘴中的每一个都设置位置，这些喷嘴都被基本上安装在垂直于铁轨长度延伸的一条线上，使得优选地针对具体杂草的除草剂可仅通过被具有相应位置的喷嘴分配。以这种方式，对应的除草剂可被非常精确地喷洒到道床中。这导致了被递送的除草剂的总量的对应减少并且因此由于除草剂量中的节省导致了更低的环境影响和成本节约。

在模块化系统的另一个有利的示例性实施例中，来自那组封闭铁轨喷嘴的那些封闭铁轨喷嘴——它们最接近于在它们下面斜着定位的铁路轨道——是半射流喷嘴，并且其他的封闭铁轨喷嘴是全射流喷嘴。尤其是，半射流喷嘴可被定向成使得铁轨不被喷洒。以这种方式，可以以环境友好的方式进一步减少除草剂使用，并且不在铁轨上形成油膜使得没有不利地影响喷雾火车的紧急制动特性。

在类似的布置中，对应于另一个示例性实施例，两组路堤喷嘴——它们最接近于在它们下面斜着定位的铁路轨道——是半射流喷嘴，并且其他的路堤喷嘴是全射流喷嘴。对于这种布置的优点与封闭铁轨喷嘴中的相同。

模块化系统的另一个有利的示例性实施例可规定，喷嘴杆的喷嘴是匙型喷嘴。这样做时，喷雾射流的出口由围绕着除草剂混合物的出口开口圆形定位的压缩空气出口形成。这抵消了在喷雾火车的更高速度时喷雾射流的畸形，使得甚至更高的火车速度都是可能的，而不会太过负面地影响喷嘴杆的喷雾射流的有效性。

模块化系统的另一个示例性实施例可规定，控制和监视模块和除草剂和混合模块被实施在集装箱设计中。所提供的集装箱因此能够以标准化方式被整齐地安装在相应的承载货车上

模块化系统的扩展示例性实施例可规定，能量模块也存在于处于模块化设计和/或集装箱设计中的平台上。能量模块可被电连接到控制和监视模块和除草剂和混合模块两者。而且，能量模块也可被可逆地固定到支撑元件——即，承载货车。

能量模块可被定位在控制和监视模块和除草剂和混合模块之间，并且还起到可访问平台的作用。当用于能量生成的实际模块不占据承载货车的整个宽度时，总是建议这样。这个平台也可被用作收集、救援和安全平台和/或用作上述飞行器的起飞和着陆坪。

而且，根据模块化系统的一个示例性实施例，承载货车可以是标准80英尺承载货车。这可具有双轴或者单端轴和中间轴——在每种情况下都是在端部。双轴的优点是承载货车的更安静的行驶行为。

作为替换并根据模块化系统的另一个示例性实施例，承载货车能够由多个联接在一起的承载货车组成——例如，2、3或4，它们每一个都比标准80英尺承载货车短。这在模块在轨道车辆上的装载方面提供了甚至更大的灵活性。

模块化系统的另一个有利的示例性实施例可规定，喷嘴杆在控制和监视模块下面被固定到支撑元件。这意味着喷嘴杆的功能可从控制和混合模块直接观察到。替换地或额外地，监控摄像机和监视器可被用于监视喷嘴杆的功能。

其它的优选实施例是：

1. 一种用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统，所述模块化系统具有

-控制单元，其被构造成

-生成第一组控制信号以用于控制在单独的除草剂和混合模块中的阀和混合器以混合针对具体杂草的除草剂混合物，以及

-生成第二组控制信号以控制喷嘴杆的阀；以及

-所述除草剂和混合模块具有

-用于保持不同除草剂的容器，所述容器在选择性流体连接中被选择性地流体连接到所述阀和混合器，

-连接元件，通过所述连接元件可建立到所述控制单元的连接元件的电信号连接，使得在所述控制单元中生成的第一控制信号能被引导到所述除草剂和混合模块的所述阀和混合器，以及

-喷嘴杆，其在空间上分别独立于所述控制单元和所述除草剂和混合模块两者，并具有

-用于喷洒除草剂的第一组喷嘴，和

-到所述除草剂和混合模块的所述阀和混合器中的所选阀和混合器的流体连接，

-摄像机模块，其响应于探测到杂草而生成控制信号，

其中所述第一组控制信号的生成和所述第二组控制信号的生成可借助所述控制单元由所述控制信号控制，以及

其中所述摄像机模块具有到所述喷嘴杆的预定距离，

在空间上与所述控制单元、所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆中每一个都隔开，以及

沿着所述控制单元、所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆的共同运动方向被布置在所述控制单元、所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆前面。

其中，所述摄像机模块具有距所述控制单元的预定距离并且在空间上沿着所述控制单元、所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆的共同运动方向与所述控制单元和所述除草剂和混合模块分开。

2. 根据实施例1的模块化系统，其中所述控制单元是控制和监视模块的一部分，其与所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆一起能被单独地可逆地固定到支撑元件。

3. 根据实施例2的模块化系统，

其中所述支撑元件是用在铁轨上的承载货车。

4. 根据实施例1、2或3中任一个的模块化系统，

其中所述摄像机模块被可逆地附接到行驶在所述控制单元前面的车辆。

5. 根据实施例1、2或3或4中任一个的模块化系统，其中所述摄像机模块被附接到无人机。

6. 根据实施例1、2、3、4或5中任一个的模块化系统，其中所述摄像机模块被安装在火车上，所述火车行驶在承载所述控制单元和所述喷嘴杆的火车的前面。

7. 根据实施例1、2、3、4、5或6中任一个的模块化系统，其中所述摄像机模块适合于生成针对具体杂草的信号，以及

所述控制单元适合于从所述摄像机模块接收所述具体杂草信号并且所述控制单元适合于生成针对具体杂草的杂草信号以用于在所述第一组控制信号的产生过程中控制所述阀和混合器。

8. 根据实施例1、2、3、4、5、6或7中任一个的模块化系统，其中所述喷嘴杆具有一组封闭铁轨喷嘴和两组路堤喷嘴。

9. 根据实施例8的模块化系统，其中来自所述一组封闭铁轨喷嘴的那些最接近在它们下面斜地定位的铁路轨道的封闭铁轨喷嘴是半射流喷嘴，而其它的封闭铁轨喷嘴是全射流喷嘴。

10. 根据实施例8或9的模块化系统，其中所述两组路堤喷嘴中的那些最接近在它们下面斜着定位的铁路轨道的路堤喷嘴是半射流喷嘴，而其它的封闭铁轨喷嘴是全射流喷嘴。

11. 根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9或10中任一个的模块化系统，其中所述喷嘴杆的喷嘴是匙型喷嘴，并且其中所述喷雾射流的出口由围绕所述除草剂混合物的出口开口圆形定位的压缩空气出口形成。

12. 根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11中任一个的模块化系统，其中所述控制和监视模块和所述除草剂和混合模块被设计在集装箱构造中。

13. 根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12中任一个的模块化系统，具有

-位于在模块化设计和/或集装箱设计中的平台上的能量模块，

所述能量模块可电连接到所述控制和监视模块和所述除草剂和混合模块，以及

其中所述能量模块能被可逆地固定到所述承载元件。

14. 根据实施例3、4、5、6、7、8、9、10、11、10、12或13中任一个的模块化系统，

其中所述承载货车是标准80英尺承载货车。

15. 根据实施例3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13中任一个的模块化系统，其中所述承载货车由联接在一起的多个承载货车组成。

16. 根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15中任一个的模块化系统，其中所述喷嘴杆在所述控制和混合模块下面被附接到所述支撑元件。

17. 一种用于铁路轨道上的杂草控制的喷雾火车，具有

-在一个或多个承载货车上的根据实施例1到16中任一个的用于杂草控制的模块化系统，以及

-用于所述摄像机模块的可逆安装的第二货车，所述第二货车在行驶方向上被布置在所述一个或多个承载货车的前面。

18. 一种用于控制道床中的杂草的方法，所述方法包括

-将控制和监视模块中的控制单元可逆地固定到承载货车，

-将除草剂和混合模块可逆地固定到所述承载货车，

-将喷嘴杆可逆地固定到所述承载货车，所述喷嘴杆在空间上独立于所述控制和监视模块和所述除草剂和混合模块两者，

-产生在所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆之间的流体连接，

-使用摄像机模块生成杂草信号，所述摄像机模块在所述承载货车的行驶方向上在所述承载货车的前面间隔开，

-借助所述控制单元根据所述摄像机模块的所述杂草信号操纵第一组控制信号以用于控制所述除草剂和混合模块中的阀和混合器以混合针对具体杂草的除草剂混合物，

-借助所述控制单元根据所述摄像机模块的所述杂草信号操纵第二组控制信号以用于控制喷嘴杆的阀，以及

-通过所述喷嘴杆中的喷嘴选择性地将所述针对具体杂草的除草剂混合物喷洒到铁轨轨道上

所述除草剂和混合模块具有：

-用于保持不同除草剂的多个容器，所述容器在选择性流体连接中被选择性地流体连接到所述阀和混合器，

-连接元件，通过所述连接元件建立到所述控制单元的连接元件的电信号连接，使得在所述控制单元中生成的第一控制信号被引导到所述除草剂和混合模块的所述阀和混合器，以及

-在所述针对具体杂草的除草剂混合物向铁轨轨道上的选择性喷洒中忽略铁轨头部。

请注意，已经参照本发明的不同目的描述了本发明的实施例。尤其是，用设备权利要求描述了本发明的一些实施例而用方法权利要求描述了本发明的其它实施例。但是，本领域技术人员在读本说明时能立即明白，除非有明确的另外说明，除了属于本发明的一种类型的目的的特征组合之外，属于本发明的不同种类的目的的任何期望特征组合都是可行的。

本发明的其它优点和特征源自下面对优选实施例的示例性描述。本申请的附图的各个图应该被认为仅是示意的、示例性的且不是按比例绘制的。

在下面的文字中，将基于示例并且参照下列附图描述本发明的优选示例性实施例：

图1 示出了用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统。

图2示出了喷嘴杆的示意性图示。

图3代表了顶部被移除的俯视图中的除草剂和混合模块的示例性实施例。

图4示出了能量模块的平面图的示例性实施例。

图5图示了连接在一起的各个模块。

图6示出了连贯起来的各个模块的透视图的示例。

图7示出了带有用于杂草控制的模块化系统的火车的透视图的示例。

图8图示了使用模块化系统的用于控制道床内的杂草的方法。

应该指出，不同实施例中的与所述实施例的对应特征或部件相同或者至少功能上等同的特征或部件要么用相同的附图标记标出要么带有不同的附图标记，它们的不同仅在于其第一位数字不同于（功能上）对应特征或（功能上）对应部件的附图标记。为了避免不必要的重复，已经基于前述实施例讨论过的特征或部件在后面不再被详细解释。

还应该指出，下面描述的实施例仅代表对本发明的可能设计变型的有限选择。尤其是，可以将各个实施例的特征以合适的方式组合在一起，使得与此处明确示出的设计变型一起，多个不同的实施例也应该被认为是对本领域技术人员明白地公开。

图1在示意图中示出了用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统100。

该模块化系统具有包含在控制和监视模块102中的控制单元104、除草剂和混合模块106、喷嘴杆108、和摄像机模块110。控制单元104被构造成用于生成第一组控制信号以用于控制在单独的除草剂和混合模块106中的阀和混合器112以混合除草剂混合物，以及用于生成第二组控制信号以用于控制喷嘴杆108的阀。

除草剂和混合模块106具有用于保持不同的除草剂的容器114，所述容器在选择性流体连接中被选择性地流体连接到阀和混合器112，和连接元件——例如在外壁上的插头连接器——通过该连接元件可建立到控制单元104的连接元件——例如外壁上的插头连接器——的电信号连接，使得由在控制和监视模块102中的控制单元104生成的第一控制信号可被引导到除草剂和混合模块106的阀和混合器112。

喷嘴杆108，在空间上分别独立于控制和监视模块102和除草剂和混合模块106两者，具有用于喷洒除草剂的第一组喷嘴和到除草剂和混合模块106的所选阀和混合器112的至少一个流体连接。

摄像机模块110，其响应于探测到杂草生成杂草信号，能被固定到行驶在承载货车118前面的货车116，承载货车118承载控制和监视模块102中的控制单元104、除草剂和混合模块106和喷嘴杆108。摄像机模块110可具有多个单独的摄像机，它们对准沿着行驶方向120在它们（未示出）前面的道床。

在这种情况下，可借助控制单元根据杂草信号控制第一组控制信号的生成和第二组控制信号的生成。摄像机模块110具有距离喷嘴组件108的预定距离。摄像机模块110还在空间上与控制和监视模块102和除草剂和混合模块106沿着控制和监视模块102、除草剂和混合模块106和喷嘴杆108的共同运动方向分开。这意味着，它不是安装在承载控制单元104和喷嘴杆108的承载货车118上。相反，它被可逆地固定在行驶方向120上的某个位置，使得足够的时间可用于摄像机模块110的图像处理和在喷嘴杆108处提供对应的除草剂混合物，甚至在更高的速度下。

行驶在前面的货车116可以是罐货车，例如，可通过软管连接从该罐货车供应用于除草剂和混合模块106的混合水。然而，一个或多个其它的货车或机车也可被布置在喷嘴杆108和摄像机模块110之间。替换地，摄像机模块110也可被固定到在前面已知距离处行驶的火车，或在它前面飞行的无人机上。

图2示出了在道床206和侧向路堤208上方的带有多个喷嘴204的喷嘴杆202。而且，图2示出了在道床206上的铁路轨道截面210、212。使用喷嘴216的示例，例如借助虚线示出全射流喷嘴如何将除草剂混合物喷洒到道床206上。使用右外喷嘴218的示例，图示了半射流喷嘴的功能。这里，喷嘴射流212的右手区域是受限的，使得铁轨212不被喷洒。

位于相应的铁路轨道210、212外侧的那些喷嘴——例如由喷嘴220示出——可被用于喷洒相应的路堤（这里是路堤208）以及平行于路堤208延伸的小路。喷嘴220的定位成最接近铁轨212的喷嘴再一次被实施为半射流喷嘴，使得铁轨212不被喷洒。这同样适用于喷嘴杆202的左手侧。

图3代表了顶部被移除的平面图中的除草剂和混合模块106的示例性实施例。可清楚地看见用于保持不同的（或甚至相同的）除草剂的多个容器114，这里示出了其中的四个，例如。舷梯302连接除草剂和混合模块106的左手进入侧和右手进入侧。多个管、阀和混合器304和泵306（作为示例）和其它控制设备（未具体示出）允许不同除草剂混合物的混合，例如，针对具体杂草的除草剂混合物。除草剂和混合模块106通常位于根据ISO 668：2013-08的标准20英尺货运集装箱形式的壳体内。

图4示出了能量模块400的平面图的示例性实施例。能量模块400由实际能量生成块404组成，其中燃烧发动机能借助发电机发电。通过操作者终端406，能量生成块404可被从外部控制。可从顶部填充用于燃料的罐。

能量生成块404被安装在平台上，该平台可占据标准20英尺货运集装箱的基部区域，例如。用于固定到承载货车的固定点402也可在这个能量模块400上被看见。在侧面的栏杆414保护操作人员不从平台408跌落。可通过梯子410到达平台408。这个平台可由旋转门412阻挡。在能量模块400的相应的左手侧和右手侧上，无需提供栏杆。相反，通过能量模块400的这些端部，可到达其它的模块——控制和监视模块和除草剂和混合模块。

图5图示了连接在一起的多个模块。除草剂和混合模块106被定位在最左侧，接着是能量模块400、带有控制单元104（未示出）的控制和监视模块102、和额外的休息模块502。从保险杠504可知，所有模块都被示出为在一个承载货车上彼此挨着。

图6示出了多个模块的透视图600的示例：除草剂和混合模块106、能量模块400、控制和监视模块102和休息模块502。所有模块被示出为在一个带有两个双轴毂604的承载货车602上。图示的各个模块的顺序被证明是有利的。休息模块502定位成离除草剂和混合模块106最远，使得在除草剂和混合模块106出现故障的情况下（例如，除草剂的不受控逃逸），车上的人员仅通过距离就被保护。而且，喷嘴杆108的示意性表示也明显是在控制和监视模块102下面位于承载货车上。

能量模块400定位在除草剂和混合模块106和控制和监视模块102之间并且可容易地给这两个模块供能。能量模块400的平台能容易地被从除草剂和混合模块106和控制和监视模块104接近。

图7示出了火车700的透视图的示例，火车700由存储货车702、带有用于杂草控制的整个模块化系统的承载货车704和罐货车706组成，利用该罐货车可运输可被通过软管供应给除草剂和混合模块106的水。在这个附图中，摄像机模块110被示出为在罐货车706的前面区域中。能量模块400能被看出带有自己的平台。

存储货车702可被用于火车700的各种供应的存储和运输；尤其是，以这种方式可直接保持大量的各种除草剂现货。这意味着，除草剂的存货不限于除草剂和混合模块106中的容器的容量。机车可被提供在火车700的开头或尾部。定向——即，来自喷嘴杆的除草剂的出口——应该被根据火车的方向调节。不必为了不同的行驶方向重新布置用于杂草控制的模块化系统的模块。

图8示出了用于控制道床中的杂草的方法800。方法800包括将控制和监视模块中的控制单元可逆地固定802到承载货车，将除草剂和混合模块（HMM）可逆地固定804到该承载货车，并且将喷嘴杆可逆地固定806到该承载货车。该喷嘴杆在空间上独立于控制和监视模块和除草剂和混合模块两者。

而且，方法800包括产生在除草剂和混合模块和喷嘴杆之间的流体连接808，和使用摄像机模块生成810杂草信号。摄像机模块被沿承载货车的行驶方向布置在承载货车前面的一定距离处。

而且，方法800包括借助控制单元根据摄像机模块814的杂草信号操纵812第一组控制信号以用于控制除草剂和混合模块中的阀和混合器以混合除草剂混合物并且借助控制单元根据摄像机模块的杂草信号操纵第二组控制信号以用于控制喷嘴杆的阀。

基于此，方法800包括通过喷嘴杆中的阀将除草剂混合物选择性地喷洒816到铁路轨道上。

对本发明的各种实施例的描述是用于说明目的。它们不是意在限制本发明构思的范围。本领域技术人员能够想到进一步的改变和变型，而不脱离本发明的核心。

Claims (15)

1.一种用于轨道车辆的用于杂草控制的模块化系统，包括：

-控制和监视模块，

-除草剂和混合模块，

-喷嘴杆，和

-摄像机模块；

其中所述控制和监视模块、所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆每一个可被单独地可逆地固定到支撑元件；

其中所述控制和监视模块包括控制单元，

所述控制单元被构造成

-生成第一组控制信号以用于控制所述除草剂和混合模块中的阀和混合器以混合除草剂混合物，以及

-生成第二组控制信号以用于控制所述喷嘴杆的阀；

其中所述除草剂和混合模块包括：

-阀和混合器，

-用于保持不同的除草剂的容器，所述容器在选择性流体连接中被选择性地流体连接到所述阀和混合器，

-连接元件，通过该连接元件能够建立到所述控制单元的连接元件的电信号连接，使得在所述控制单元中生成的第一控制信号能被引导到所述除草剂和混合模块的所述阀和混合器；

其中所述摄像机模块

-具有到所述喷嘴杆的预定距离，

-具有到所述控制单元的预定距离，

-在空间上与所述控制单元、所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆每一个分开，

-沿着所述控制单元、所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆的共同运动方向被定位它们的前面，以及

-被构造成响应于探测到杂草生成杂草信号；

以及

其中借助所述控制单元可由所述摄像机模块的所述杂草信号控制所述第一组控制信号的生成和所述第二组控制信号的生成。

2.如权利要求1所述的模块化系统，其中所述支撑元件是用于铁路部署的承载货车。

3.如前述权利要求中任一项所述的模块化系统，其中所述摄像机模块被可逆地附接到行驶在所述控制单元前面的车辆。

4.如前述权利要求中任一项所述的模块化系统，其中所述摄像机模块被附接到无人飞行器。

5.如前述权利要求中任一项所述的模块化系统，其中所述摄像机模块适合于生成针对具体杂草的信号，并且其中所述控制单元适合于从所述摄像机模块接收所述针对具体杂草的杂草信号并且所述控制单元适合于在所述第一组控制信号的生成期间生成针对具体杂草的杂草信号，以控制所述除草剂和混合模块中的所述阀和混合器以混合针对具体杂草的除草剂混合物。

6.如前述权利要求中任一项所述的模块化系统，其中所述喷嘴杆具有一组封闭铁轨喷嘴和两组路堤喷嘴。

7.如权利要求8所述的模块化系统，其中所述一组封闭铁轨喷嘴中的那些最接近在它们下方斜着定位的铁路轨道的封闭铁轨喷嘴是半射流喷嘴，而其它的封闭铁轨喷嘴是全射流喷嘴。

8.如权利要求8或9所述的模块化系统，其中所述两组路堤喷嘴中的那些最接近在它们下方斜着定位的所述铁路轨道的路堤喷嘴是半射流喷嘴，而其它的封闭铁轨喷嘴是全射流喷嘴。

9.如前述权利要求中任一项所述的模块化系统，其中所述喷嘴杆的喷嘴是匙型喷嘴，并且其中喷雾射流的出口由围绕所述除草剂混合物的出口开口圆形定位的压缩空气出口形成。

10.如前述权利要求中任一项所述的模块化系统，其中所述喷嘴杆被在所述控制和混合模块下面附接到所述支撑元件。

11.一种用于铁路轨道上的杂草控制的喷雾火车，包括在一个或多个承载货车上的如权利要求1到10中任一项所述的模块化系统，和用于可逆地接收摄像机模块的第二货车，所述第二货车沿着行驶方向被布置在所述一个或多个货车前面。

12.如权利要求11所述的喷雾火车，还包括

-能量模块，所述能量模块可电连接到所述控制和监视模块和所述除草剂和混合模块，并且其中所述能量模块能被可逆地固定到所述支撑元件；以及

-位于集装箱设计中的休息模块，所述集装箱设计具有到所述控制和监视模块的贯通通道，所述休息模块能可逆地固定到所述支撑元件。

13.如权利要求12所述的喷雾火车，其特征在于，所述喷雾火车的所述模块在两个可能的运动方向中的一个上以下列顺序布置：除草剂和混合模块、能量模块、控制和监视模块、休息模块。

14.一种用于控制道床中的杂草的方法，包括如下步骤：

-将包括控制单元的控制和监视模块可逆地固定到承载货车，

-将除草剂和混合模块可逆地固定到所述承载货车，

-将喷嘴杆可逆地固定到所述承载货车，所述喷嘴杆在空间上独立于所述控制和监视模块和所述除草剂和混合模块两者，

-产生在所述除草剂和混合模块和所述喷嘴杆之间的流体连接，

-使用摄像机模块生成杂草信号，所述摄像机模块在所述承载货车的行驶方向上在所述承载货车前面并隔开，

-借助所述控制单元根据所述摄像机模块的所述杂草信号操纵第一组控制信号以用于控制所述除草剂和混合模块中的阀和混合器以混合除草剂混合物，

-借助所述控制单元根据所述摄像机模块的所述杂草信号操纵第二组控制信号以用于控制喷嘴杆的阀，以及

-通过所述喷嘴杆中的阀将所述除草剂混合物选择性地喷洒到铁路轨道上。

15.如权利要求14所述的方法，包括步骤：

-在将所述除草剂混合物选择性地喷洒到铁路轨道上时忽略铁轨。