CN112885113B - 用于公交车辆的驾驶辅助方法 - Google Patents

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Abstract

对于起点与目的地之间的给定路线并且对于在给定期望时间到达目的地，该方法包括：‑确定并记录多个车辆任务剖面的预备步骤；‑在行程期间的至少第一时刻，确定车辆在该第一时刻的瞬时位置和到达目的地的期望剩余时间的步骤；‑在任务剖面中识别曲线最接近车辆的瞬时位置处的期望剩余时间的任务剖面的步骤；以及‑确定新驾驶参数以遵循新任务剖面的步骤，新任务剖面基于所确定的任务剖面来确定。

Description

用于公交车辆的驾驶辅助方法
【技术领域】
本发明涉及一种辅助驾驶公交车辆的方法。
【背景技术】
已知的公交车辆在固定的时段或任务时间表内在出发地点与目的地之间执行任务。例如，必须遵守任务时间表以满足乘客，并且优化同一路线上的各种车辆的任务规划。
为此，与多个车辆位置、时间表和/或车辆的瞬时速度相关联地确定任务剖面(mission profile)。
如果在任务期间的给定时刻，没有遵守任务时间表，则计算新的任务剖面，以使其适应任务时间表。然而，这种方法不是完全令人满意的。实际上，新任务剖面的计算考虑了许多参数，并且需要大量且复杂的计算。
此外，为了应对环境和经济问题，重要的是通过尽可能有效地管理公交车辆的能耗来提高公交车辆的能量效率。
【发明内容】
本发明的目的尤其是通过提供一种驾驶辅助方法来补救上述缺点，该方法使得可以动态地调整车辆的驾驶参数，以便符合车辆的任务时间表，同时提升车辆的能量效率。
为此，本发明的目的是一种用于辅助驾驶公交车辆的方法，对于起点与目的地之间的给定行程并且对于在给定期望时间到达目的地，方法包括：
-确定并记录车辆的多个任务剖面的预备步骤，每个剖面由根据与该剖面相关联的驾驶数据的参数的、作为车辆在路线上的位置的函数的、到达目的地的剩余时间的曲线形成；
-在行程期间的至少第一时刻，确定车辆在该第一时刻的瞬时位置和到达目的地的期望剩余时间的步骤，期望剩余时间通过给定为到达目的地的期望时间与第一时刻之间的差获得；
-在任务剖面中识别曲线最接近车辆的瞬时位置处的期望剩余时间的任务剖面的步骤；以及
a)在期望剩余时间小于所有剖面中的瞬时位置处的最低剩余时间的情况下，确定新驾驶参数以遵循新任务剖面的步骤，新任务剖面是剩余时间在所有所确定的任务剖面中在瞬时位置处最低的剖面；
b)在期望剩余时间大于所有剖面中的瞬时位置处的最高剩余时间但低于预定值的情况下，确定新驾驶参数以遵循新任务剖面的步骤，新任务剖面是所有所确定的任务剖面中具有瞬时位置处的最高剩余时间的剖面；
c)在期望的剩余时间在瞬时位置处处于两个剖面的剩余时间之间的情况下，该两个剖面包括上框架剖面和框架剖面，上框架剖面在瞬时位置处的剩余时间立即大于期望的剩余时间，框架剖面在瞬时位置处的剩余时间立即小于期望剩余时间，
-步骤c1)，对于各个框架任务剖面，根据瞬时位置处的期望剩余时间和所述瞬时位置处的剩余时间计算权重，权重包括第一权重和第二权重，并且如下计算：
以及
其中，W1是旨在应用于下剖面(lower profile)的第一权重，
W2是旨在应用于上剖面(upper profile)的第二权重，
RT是在瞬时位置处的期望剩余时间，
RT1是下框架剖面(lower framing profile)在瞬时位置处的剩余时间，以及
RT2是上框架剖面(upper framing profile)在瞬时位置处的剩余时间。
以及步骤c2)，确定新驾驶参数以遵循新任务剖面，新任务剖面是作为在权重计算步骤中获得的结果的函数在框架任务剖面之间加权的中间剖面(intermediate profile)。
根据本发明的方法还可以包括以下特性中的一个或多个，这些特性单独采取或根据任意技术上可行的组合来采取：
-驾驶参数包括选自车辆的瞬时速度、驾驶杆的位置以及牵引力的至少一个参数；
-确定新驾驶参数的步骤包括以下步骤：确定为了遵循新任务剖面而在预定时间内要达到的目标速度；确定车辆的瞬时速度；以及向公交车辆的驾驶员指示驾驶指令，所述驾驶指令包括用于修改瞬时速度以便接近目标速度的指令；
-确定新驾驶参数的步骤包括以下步骤：确定为了遵循新任务剖面而在预定时间内要达到的目标速度；确定车辆的瞬时速度；以及自动修改瞬时速度以便接近目标速度；
-在确定新驾驶参数的步骤c2)中，目标速度如下计算：
如果W1*S2+W2*S1≠0，
TS＝((S2*S1))/((W1*S2+W2*S1))
其中，TS是要在预定时间范围(time frame)内达到的目标速度剖面，
W1为第一权重，
W2为第二权重，
S1是下框架剖面在瞬时位置处的速度剖面，以及
S2是上框架剖面在瞬时位置处的速度剖面，
并且在W1*S2+W2*S1＝0的情况下，目标速度为0；
-车辆包括卫星引导装置，该卫星引导装置用于确定车辆的瞬时位置和期望的剩余时间；
-当车辆在第一起点与第一目的地之间进行至少一个行程、然后在成为第二起点的该第一目的地和第二目的地之间进行行程时，所述车辆执行两个单独的任务；
-各个任务的起点和目的地是路线上的终点或经过点。
本发明还涉及一种用于辅助公交车辆的驾驶的装置，装置包括用于实现根据本发明的用于辅助驾驶的方法的装置。
本发明还涉及一种包括这种用于辅助驾驶的装置的公交车辆。
【附图说明】
本发明将在阅读以下描述时更佳地理解，该以下描述仅以示例的方式给出并且参照附图来进行，
附图上示出了给定路线上的公交车辆的一组任务剖面曲线，各个剖面由作为车辆在路线上的位置的函数的到达目的地的剩余时间的曲线形成。
【具体实施方式】
根据本发明的公交车辆可以是例如铁路车辆、有轨电车、公共汽车或任何其它公共交通陆地车辆。
公交车辆的任务由包括车辆的起点和目的地的路线以及在该路线上的车辆的起点与目的地之间的行程时间来定义。
在本说明书中，应当理解，在第一起点与第一目的地之间进行行程、然后在成为第二起点的该第一目的地与第二目的地之间进行行程的车辆执行两个不同的任务而不是单个任务。
例如，任务还包括基于预定时间表的、车辆从起点的出发时间和到达目的地的期望时间。
根据本发明的驾驶辅助方法包括确定并记录车辆的多个任务剖面的预备步骤。
对于给定路线且对于在给定时间到达目的地，确定多个任务剖面，如图1所示。
任务剖面由根据车辆在路线上的位置并且根据该任务剖面特定的给定驾驶参数到达目的地的剩余时间的曲线形成。
优选地，任务剖面在车辆的初始位置的起点处不同，在该起点处，剩余时间等于行程的总时间，但是这些剖面朝向作为车辆在行程上的最终位置的单个点会聚。
换言之，车辆的出发时间作为任务剖面的函数而不同，但是到达时间对于所有任务剖面都是相同的。
作为变型，剖面朝向作为没有车辆停止的公共汽车站的单个点会聚。
驾驶参数包括例如车辆的瞬时速度、驾驶杆的位置和/或对应的牵引力。
驾驶杆的位置通常在用于最大制动力的-1与用于最大牵引力的1之间。0是中性位置。
任务剖面的记录包括例如多个车辆位置、以及对于各个位置的剩余时间、车辆的瞬时速度、驾驶杆的位置和/或对应的牵引力。
优选地，所确定的剖面是对于给定的驾驶参数使车辆消耗的能量最小化的曲线。
这样，由装置提出的速度剖面是节能的。
由此，对于较低的车辆速度，任务剖面的曲线在用于较高速度的任务剖面的曲线上方。事实上，对于给定位置，车辆越慢，到达目的地的剩余时间就越大。
通常，对于各次行程，预加载并保存两个至五个任务剖面。可以增加任务剖面的该数量。
在图1的示例中，“快速”剖面是行程时间最小的剖面。“正常”剖面是针对定义的商业时段确定的。“缓慢”剖面是完成行程的时间为最大的剖面，该时间对应于正常剖面的时间加上给定余裕(margin)。例如，给定的余裕是10％。
在图1中，“快速”剖面是最低的，“缓慢”剖面是最高的，“正常”剖面在“快速”剖面与“缓慢”剖面之间。
优选地，确定并记录多个车辆任务剖面的步骤在车辆任务之外执行，例如在任务之前或在两个任务之间执行。
由此，车辆上不需要具有用于计算任务剖面的装置。
例如，任务剖面可以被预加载并记录在车辆上的车辆控制和监测系统(列车控制监测系统-TCMS)中。
由此，不需要诸如移动电子装置的附加显示介质。然而，这种显示介质的存在是可能的。
方法然后包括：在行程期间的至少第一时刻，确定车辆的瞬时位置和到达目的地的期望剩余时间的步骤。
车辆的瞬时位置例如由卫星引导装置确定。
例如，卫星引导装置是安装在车辆上的GPS(全球定位系统)定位系统。GPS系统指示车辆的绝对位置，其坐标是纬度和经度。车辆的绝对位置被转换成车辆的起点与瞬时位置之间的距离。车辆的绝对位置也被转换成车辆的瞬时位置与目的地之间的距离，称为剩余行驶距离。
转换例如由第一车载计算装置执行。
在起点处，期望的剩余时间等于行程或行程的一部分的总时间。
在目的地处，期望的剩余时间等于0。
在第一时刻的期望剩余时间通过剩余行驶距离与车辆瞬时速度之间的比率获得。
例如，期望的剩余时间可以由第二车载计算装置确定。期望的剩余时间例如根据希望遵守的预定义时间表来确定。另选地，期望的剩余时间可以由GPS系统确定。
在瞬时位置处，在先前确定并预加载的任务剖面中识别曲线最接近车辆的瞬时位置处的期望剩余时间的任务剖面。
例如，最接近的任务剖面由比较装置来识别，该比较装置被设计成将瞬时位置处的期望剩余时间与各个任务剖面的剩余时间进行比较，并用于识别最接近的剖面。
可以区分三种情况。
在期望剩余时间小于所有剖面中的最低剩余时间的第一情况下，确定新的驾驶参数以遵循新的任务剖面。
新任务剖面是所有确定的任务剖面中具有最低剩余时间的剖面。
在图1中的示例中，这是“快速”剖面。
优选地，自动应用为所有确定的任务剖面中具有最低剩余时间的剖面保存的驾驶参数。
在期望剩余时间大于所有剖面中的最高剩余时间但低于预定值的第二情况下，确定新的驾驶参数以遵循新的任务剖面。
新任务剖面是所有确定的任务剖面中具有最高剩余时间的剖面。
在图1的示例中，这是“缓慢”剖面。
优选地，自动应用为所有确定的任务剖面中具有最高剩余时间的剖面保存的驾驶参数。
当剩余时间超过预定值时，即，在车辆所经历的延迟使得即使是最快的剖面也不可能按时到达目的地时，只要没有补偿延迟，新任务剖面就是“快速”剖面。
在期望剩余时间在两个剖面(该两个剖面包括上框架剖面和下框架剖面，上框架剖面在瞬时位置处的剩余时间立即大于期望的剩余时间，下框架剖面在瞬时位置处的剩余时间立即小于期望剩余时间)的剩余时间之间的第三种情况下，方法包括步骤c1)：对于各个周围的任务剖面，根据瞬时位置处的期望剩余时间和所述瞬时位置处的剩余时间计算权重。
权重由第一权重和第二权重构成，并且计算如下：
以及
其中，W1是旨在应用于下剖面的第一权重，
W2是旨在应用于上剖面的第二权重，
RT是在瞬时位置处的期望剩余时间，
RT1是下框架剖面在瞬时位置处的剩余时间，以及
RT2是上框架剖面在瞬时位置处的剩余时间。
权重例如使用第三车载计算装置来计算。
权重允许应用新驾驶参数的计算。
在步骤c1)之后，方法包括步骤c2)：确定新驾驶参数以遵循新任务剖面，新任务剖面是取决于在权重计算步骤中获得的结果的在周围任务剖面之间的加权中间剖面。
新驾驶参数优选自动地应用。
在所有三种情况下，驾驶参数被传输到车辆的牵引和制动装置，这些装置能够应用新的驾驶参数。
由此，不需要诸如移动电子装置的附加显示介质。
作为变型，包括新驾驶参数的驾驶指令传输给驾驶员。
例如，驾驶指令可以由适于为驾驶员显示驾驶指令的显示装置显示。
这些新的驾驶参数包括例如在预定时间内要达到的目标速度。延迟例如在5秒至60秒之间，通常等于30秒。
例如，在第三种情况下，目标速度计算如下：
如果
W1*S2+W2*S1≠0，
其中，TS是预定时间范围内的目标速度剖面，
W1为第一权重，
W2为第二权重，
S1是下框架剖面在瞬时位置处的速度剖面，以及
S2是上框架剖面在瞬时位置处的速度剖面，
在W1*S2+W2*S1＝0的情况下，目标速度是0。例如，在起点处，目标速度是0。低于可配置速度时，显示系统被停用。
目标速度剖面例如由第四车载计算装置来计算。
由此，目标速度剖面是在两个周围剖面的速度之间加权的中间速度剖面。
这些新的驾驶参数包括例如驾驶杆的目标位置。
例如，驾驶杆的目标位置计算如下：
TH＝W1*H1+W2*H2
其中，TH是驾驶杆的目标位置，
W1为第一权重，
W2为第二权重，
H1是下框架剖面的杆的位置，以及
H2是上框架剖面的杆位置。
驾驶杆的目标位置例如由第五车载计算装置来计算。
优选地，目标速度是比驾驶杆的目标位置更重要的参数。
在所示的示例中，瞬时位置x处的期望剩余时间在“正常”剖面与“快速”剖面之间，“正常”剖面是上框架剖面，“快速”剖面是下框架剖面。得到的加权中间剖面位于两个剖面之间，并且通过计算应用于两个框架剖面的权重来确定。
优选地，根据本发明的方法的步骤在行程期间重复。例如，方法的步骤在车辆的预定位置处或在预定时间实施。例如，方法步骤每500米实施一次。然而，在不修改方法的情况下，可以考虑小于或大于500米的距离。
由此，根据本发明的方法使得可以降低在车辆上的计算时间和计算能力方面的要求。实际上，速度剖面的插值需要很少的计算能力，同时在遵守时间表的同时确保最长的可能行驶时间，这保证了所消耗的能量将尽可能低。
例如，如果车辆在给定位置迟到，则在两个周围剖面之间进行插值以便定义新的任务剖面就足够。
本发明还涉及一种用于辅助驾驶的装置。
该驾驶辅助装置包括例如上面定义的：卫星引导装置；比较装置，该比较装置被设计为将瞬时位置处的期望剩余时间与各个任务剖面的剩余时间进行比较，并且用于识别一个或多个最接近的剖面；第一车载计算装置；第二车载计算装置；第三车载计算装置；第四车载计算装置以及第五车载计算装置。
优选地，驾驶辅助装置包括处理器，该处理器集成了上面定义的：比较装置，该比较装置被设计为将瞬时位置处的期望剩余时间与各个任务剖面的剩余时间进行比较，并且用于识别最合适的最接近的剖面；第一车载计算装置；第二车载计算装置；第三车载计算装置；第四车载计算装置以及第五车载计算装置。
根据本发明的驾驶辅助装置优选地是车载装置。
由此，不需要诸如移动电子装置的附加显示介质。
处理器例如被集成到TCMS中。
优选地，驾驶辅助装置还包括适于记录任务剖面和驾驶参数的存储器。
存储器例如可以集成到TCMS中。
更优选地，驾驶辅助装置包括：装置，该装置在各个计算装置与牵引和制动装置之间通信，以便根据获得的结果自动地修改驾驶参数。
作为变型，驾驶辅助装置包括适于显示旨在用于驾驶员的驾驶指令的显示装置。优选地，显示装置集成到TCMS中。

Claims (10)

1.一种用于辅助驾驶公交车辆的方法，对于起点与目的地之间的给定行程并且对于在给定期望时间到达所述目的地，该方法包括：
-确定并记录所述车辆的多个任务剖面的预备步骤，每个剖面由根据与该剖面相关联的驾驶数据参数的、作为所述车辆在路线上的位置的函数的、到达所述目的地的剩余时间的曲线形成；
-在所述行程期间的至少第一时刻，确定所述车辆在该第一时刻的瞬时位置和到达所述目的地的期望剩余时间的步骤，所述期望剩余时间通过给定为到达所述目的地的期望时间与所述第一时刻之间的差获得；
-在所述任务剖面中识别曲线最接近所述车辆的所述瞬时位置处的所述期望剩余时间的所述任务剖面的步骤；以及
a)在所述期望剩余时间小于所有所述剖面中的所述瞬时位置处的最低剩余时间的情况下，确定新驾驶参数以遵循新任务剖面的步骤，所述新任务剖面是剩余时间在所有所确定的任务剖面中在所述瞬时位置处最低的剖面；
b)在所述期望剩余时间大于所有所述剖面中的所述瞬时位置处的最高剩余时间但低于预定值的情况下，确定新驾驶参数以遵循新任务剖面的步骤，所述新任务剖面是所有所确定的任务剖面中具有所述瞬时位置处的所述最高剩余时间的剖面；
c)在所述期望的剩余时间在所述瞬时位置处处于两个剖面的所述剩余时间之间的情况下，该两个剖面包括上框架剖面和框架剖面，上框架剖面在所述瞬时位置处的剩余时间立即大于期望的剩余时间，框架剖面在所述瞬时位置处的剩余时间立即小于期望剩余时间，
-步骤c1)，对于各个框架任务剖面，根据所述瞬时位置处的所述期望剩余时间和所述瞬时位置处的所述剩余时间计算权重，所述权重包括第一权重和第二权重，并且如下计算：
以及
其中，W1是旨在应用于下剖面的所述第一权重，
W2是旨在应用于上剖面的所述第二权重，
RT是在所述瞬时位置处的所述期望剩余时间，
RT1是下框架剖面在所述瞬时位置处的所述剩余时间，以及
RT2是所述上框架剖面在所述瞬时位置处的所述剩余时间，
步骤c2)，确定新驾驶参数以遵循新任务剖面，所述新任务剖面是作为在所述权重计算步骤中获得的结果的函数的在周围任务剖面之间的中间加权剖面，以及
将所述确定的新驾驶参数传输到车辆的牵引和制动装置以使所述装置能够应用新驾驶参数的步骤。
2.根据权利要求1所述的用于辅助驾驶的方法，其中，所述驾驶参数包括选自所述车辆的瞬时速度、驾驶杆的位置以及牵引力的至少一个参数。
3.根据权利要求1所述的用于辅助驾驶的方法，其中，确定新驾驶参数的所述步骤包括以下步骤：
确定为了遵循所述新任务剖面而在预定时间范围内要达到的目标速度；
确定所述车辆的瞬时速度；以及
向所述公交车辆的驾驶员指示驾驶指令，所述驾驶指令包括用于修改所述瞬时速度以便接近所述目标速度的指令。
4.根据权利要求1所述的用于辅助驾驶的方法，其中，确定新驾驶参数的所述步骤包括以下步骤：
确定为了遵循所述新任务剖面而在预定时间范围内要达到的目标速度；
确定所述车辆的瞬时速度；以及
自动修改所述瞬时速度以便接近所述目标速度。
5.根据权利要求3或4所述的用于辅助驾驶的方法，其中，在确定新驾驶参数的步骤c2)中，所述目标速度计算如下：
如果
W1*S2+W2*S1≠0，
TS＝((S2*S1))/((W1*S2+W2*S1))
其中，TS是要在预定时间范围内达到的所述目标速度剖面，
W1为所述第一权重，
W2为所述第二权重，
S1是所述下框架剖面在所述瞬时位置处的所述速度剖面，以及
S2是所述上框架剖面在所述瞬时位置处的所述速度剖面，
并且在W1*S2+W2*S1＝0的情况下，所述目标速度是0。
6.根据权利要求1所述的用于辅助驾驶的方法，其中，所述车辆包括卫星引导装置，该卫星引导装置用于确定所述车辆的所述瞬时位置和所述期望的剩余时间。
7.根据权利要求1所述的用于辅助驾驶的方法，其中，当所述车辆在第一起点与第一目的地之间执行至少一个行程、然后在成为第二出发点的该第一目的地和第二目的地之间执行行程时，所述车辆执行两个不同的任务。
8.根据权利要求1所述的用于辅助驾驶的方法，其中，各个任务的所述起点和所述目的地是所述路线上的终点或经过点。
9.一种用于辅助公交车辆的驾驶的装置，特征在于，该装置包括用于实施根据权利要求1至8中任意一项所述的用于辅助驾驶的方法的装置。
10.一种公交车辆，特征在于，该公交车辆包括根据权利要求9所述的用于辅助驾驶的装置。
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