CN116803734A - 车辆控制系统及控制车辆系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种车辆控制系统及控制车辆系统的方法。控制系统包括接合设备，接合设备具有沿着第一端和第二端延伸的本体并从外部电源向车辆系统供电。传感器与接合设备耦合并检测与外部电源和接合设备的耦合相关的传感器数据。控制器接收来自于传感器的传感器数据，并确定外部电源与接合设备的耦合位置。耦合位置可以位于接合设备的第一端和第二端之间的第一位置。控制器控制车辆系统的移动，以将外部电源和接合设备之间的耦合位置从第一位置改变到本体第一和第二端之间的第二位置。

Description

车辆控制系统及控制车辆系统的方法

技术领域

本发明的主题涉及车辆控制系统及控制车辆系统的方法。

背景技术

车辆系统可以配备取电器或接合设备，用于当车辆系统沿着路线移动时与空中接触网(overhead catenary line)或其他外部电源连接。例如，一些车辆可以包括受电弓结构，其可以远离车辆系统延伸一定距离，以与空中接触网耦合。当车辆系统沿着路线移动时，车辆系统可以接收来自于接触线(catenary line)的电力。该电力可以用于驱动车辆系统、给车辆系统的辅助系统提供电力、给车上的储能设备(例如，电池等)充电。

接触线和接合设备之间的耦合位置可以随着车辆系统沿着路线移动而改变。例如，车辆系统可以是牵引车，其可以沿着非轨道路线(例如，已铺设的和/或未铺设的路线)移动。当牵引车沿着路线移动时，接触线和接合设备之间的耦合位置可以随着车辆系统的横向移动而改变。例如，牵引车可以以一定角位置转向，使得牵引车远离接触线漂移。为了保持接合设备与接触线的接触，以及在接合设备的优选位置处接触，车辆系统的操作人员需要监视接合设备和接触线之间的耦合位置。在一个实施例中，操作人员可以通过目视观察接触线和接合设备之间的耦合来监视耦合位置。操作人员可以从车辆系统的窗口或开口往外看，以观察接触线相对于接合设备位置的大体位置。例如，可以依靠操作人员人工确定接合设备和接触线之间的耦合位置和/或接触压力以及耦合压力，手动确保车辆系统不会沿着远离接触线的方向漂移，手动确保接触线和接合设备之间存在合适量的接触压力等等。因此，希望有一种与目前可用车辆系统和方法不同的系统和方法。

发明内容

根据一个实施例或方面，控制系统包括接合设备，其具有在第一端和第二端之间延伸的本体。接合设备可以与车辆系统和外部电源耦合，并从外部电源向车辆系统供电。一个或多个传感器与接合设备耦合，并检测外部电源与接合设备耦合相关联的传感器数据。具有一个或多个处理器的控制器接收传感器发送的传感器数据，并确定外部电源与接合设备进行耦合的耦合位置，其中耦合位置可以是接合设备的本体的第一端和第二端之间的第一位置。控制器控制车辆系统的移动，以将外部电源和接合设备之间的耦合位置从本体第一端和第二端之间的第一位置改变为本体第一端和第二端之间的第二位置。

根据一个实施例或方面，方法包括：基于一个或多个传感器发送的传感器数据，确定外部电源与接合设备进行耦合的耦合位置。接合设备与车辆系统耦合，并从外部电源向车辆系统供电。接合设备包括在第一端和第二端之间延伸的本体，其耦合位置位于接合设备本体的第一端和第二端之间的第一位置。该方法包括：控制车辆系统的移动以将外部电源和接合设备之间的耦合位置从第一端和第二端之间的第一位置改变为第一端和第二端之间的第二位置。

根据一个实施例或方面，控制系统包括与车辆系统和外部电源耦合的接合设备。该接合设备从外部电源向车辆系统供电。与接合设备耦合的一个或多个传感器检测外部电源与接合设备的耦合相关联的传感器数据。具有一个或多个处理器的控制器接收传感器发送的传感器数据，并确定外部电源与接合设备进行耦合的耦合位置。控制器将耦合位置与外部电源和接合设备之间的目标耦合位置进行比较，并基于耦合位置与目标耦合位置的比较，控制车辆系统的移动。

附图说明

阅读下列非限制性实施例的说明并参考附图可以理解本发明的主题。

图1是根据一个实施例的车辆控制系统的示意图。

图2是图1中所示车辆控制系统的车辆系统的立体图。

图3是车辆系统的接合设备的前剖视图。

图4示出了根据一个实施例的传感器数据的一个示例的图表。

图5示出了根据一个实施例的传感器数据的一个示例的图表。

图6示出了根据一个实施例的传感器数据的一个示例的图表。

图7示出了根据一个实施例的传感器数据的一个示例的图表。

图8是根据一个实施例的车辆系统的导向系统的示意图。

图9是根据一个实施例的车辆系统的接合设备的使用情况的条形图。

图10是车辆系统的操作人员的显示器的一个示例。

图11是车辆系统的操作人员的显示器的一个示例。

图12是根据一个实施例的控制车辆系统的运行的方法的流程图。

具体实施方式

本文所述的主题的实施例涉及车辆控制系统及其操作方法。车辆控制系统可以用于控制车辆系统的运行，其中车辆系统包括取电器(pickup)或接合设备，该接合设备可以与外部电源选择性地耦合。适当的接合设备可以为受电弓、第三轨馈电器(third railpickup)等。适当的外部电源可以为接触线、充电器、第三轨等。当车辆系统沿着路线移动时，接合设备可以与外部电源耦合。车辆系统可以接收来自于外部电源的电力。利用该电力可以给车辆系统的一个或多个系统供电。这些被加电系统包括推进系统、制动系统、辅助系统、以及控制系统等。

在一个实施例中，接合设备可以包括沿着大致垂直于车辆系统沿路线移动的方向的横向方向在第一和第二端之间延伸的本体。接合设备可以包括一个或多个接触表面(例如，滑板(contact strip)、滑垫(contact pad)、套管等)，当车辆系统沿着路线移动时，外部电源可以耦合至这些接触表面。接合设备可以包括一个或多个传感器，其用于检测外部电源和接合设备的耦合相关的传感器数据。在一个实施例中，传感器数据可以指示外部电源与接合设备之间、位于接合设备上的耦合位置。可选地，传感器数据可以指示外部电源与接合设备之间的接触压力。可选地，传感器数据可以指示外部电源与接合设备的不同位置耦合的时长。可选地，传感器数据可以指示接合设备的多个接触表面的状态。

传感器数据可以将传感器数据传送到车辆系统上的控制器、车辆系统以外的控制器或便携式控制系统的控制器等。控制器可以包括一个或多个可以根据传感器数据确定外部电源和接合设备之间的耦合位置的处理器。在一个实施例中，控制器可以确定耦合位置是否需要改变。基于耦合位置位于接合设备的边缘的阈值余量距离内，或位于接合设备的劣化部位，或者基于实际耦合位置与目标耦合位置之间的比较等，耦合位置可能需要改变。在一个实施例中，控制器可以自动控制车辆系统的运行，以将耦合位置从第一耦合位置改变到第二耦合位置。例如，控制器可以自动改变车辆系统的转向设备(例如，方向盘、操纵杆等)的位置或设置。当车辆系统沿着路线移动时，改变转向设备的位置可以改变车辆系统的横向位置。改变车辆系统的横向位置可以改变外部电源和接合设备之间的耦合位置。可选地，控制器可以向车辆系统的操作人员发送命令消息，以手动改变车辆系统的操作设置，从而改变外部电源和接合设备之间的耦合位置。

图1示出了根据一个实施例的车辆控制系统100的示意图。车辆控制系统包括车辆系统102，且该车辆系统102可以为推进力生成车辆。合适的推进力生成车辆可以包括轨道车辆、汽车、卡车、巴士、采矿车辆、海洋船舶、飞行器(有人驾驶或无人驾驶，例如无人机)、农用车辆、或其他非公路车辆。合适的轨道车辆包括机车、调车机车、扳道机车等。在图示实施例中，车辆系统可以包括多个轮子，多个轮子与车辆系统移动时所沿的路线相接触。可选地，车辆系统可以是海洋船舶或飞行器，可以没有轮子。例如，车辆系统可以沿着水路、飞行路线等移动。在一个或多个实施例中，车辆系统可以包括一起行进的两个或更多个车辆(通过机械耦合、或机械式分离但逻辑耦合并相互通信的方式一起行进，例如，成多个机车通信并作为一列车一起运行的车队或机车组)。车辆系统中的至少一个车辆可以为推进力生成车辆，可选地，车辆系统可以包括一个或多个非推进力生成车辆。

车辆系统可以包括控制器110，其表示硬件电路，该硬件电路包括和/或连接用于执行本文所述的操作和/或控制所述操作的执行的一个或多个处理器(例如，一个或多个集成电路、一个或多个微处理器、一个或多个现场可编程门阵列等)。控制器还可以包括或电性耦合至一个或多个传感器124。该一个或多个传感器可以是速度传感器、基于推进力的传感器、基于制动系统的传感器、运动传感器、燃料水平传感器、基于全球定位系统的传感器等，用于确定速度数据和信息、确定燃料和/或燃料组分的相关的数据和信息、以及与油门设置、制动设置或运动设置(notch setting)等有关的数据和信息。

控制器可以通过通信系统116与外部控制系统(未示出)或一个或多个通信系统(例如，其他车辆系统的通信系统)通信地耦合。通信设备是指通信电路，例如无线地发送信号的一个或多个天线、调制解调器等。

车辆系统包括推进系统112，推进系统112可以包括用于推动车辆系统的一个或多个牵引部件。作为一个示例，推进系统可以包括与交流发电机设备、发电机设备、电机等可操作地耦合的的发动机。来自于发动机的动力可以用于推动车辆系统沿着路线108移动。在一个或多个实施例中，发动机可以是内燃机，例如柴油或其他汽油作为燃料的发动机。可选地，车辆系统可以包括与发动机可操作耦合的替代机械驱动系统。该驱动系统可以包括齿轮、皮带、液压设备等中一个或多个，以控制车辆系统的推进力，从而利用来自于发动机的动力沿着路线移动。车辆系统包括制动系统114，其中该制动系统可以包括一个或多个车辆速度控制设备，例如空气制动器、气动制动系统、刹车片等。制动系统可以控制车辆系统的移动速度，从而减慢和/或停止车辆系统的移动。

控制器可以生成并传送信号给车辆系统的输出设备122(例如显示器)、推进系统和/或制动系统。该信号可以发送给输出设备，以就如何根据行程计划控制车辆向操作人员提供指令或规则。该信号也可以发送给推进系统(例如，一个或多个发动机、电机等)和/或制动系统，以允许控制器自动控制车辆的移动的操作。

在一个或多个实施例中，可以利用一个或多个车上和/或外部电源提供的电能(例如，电流)向车辆系统的推进和/或制动系统和/或其他系统提供电力。例如，车辆系统可以接收来自于外部电源106的电流。例如，车辆系统的一个或多个系统可以与沿着车辆系统行进的路线延伸的一个或多个导电路径电连接。在图1所示的实施例中，空中接触网可以是外部电源，其可以向车辆系统的接合设备104提供电能。可选地，车辆系统可以包括一个或多个接合设备，所述一个或多个接合设备中的每个可以电性耦合至一个或多个不同外部电源。在其他实施例中，虽然未示出，但适当的外部电源可以是第三轨、无线充电板等。

在一个实施例中，接合设备可以包括操作地耦合至外部电源的本体140以及将接合设备本体连接至车辆系统的连接设备138。连接设备可以包括机械连接部件，用于保持本体相对于外部电源的位置。机械连接部件能够在折叠状态(即，本体与外部电源分离)以及展开状态(即，本体与外部电源连接)之间变换。连接设备还可以包括电连接部件，例如电缆、电线、总线等，其将外部电源与车辆系统的一个或多个系统或设备电连接。

通过车辆系统的接合设备接收的电能可用于给车上储能设备充电、向车辆系统的一个或多个系统(例如，风机电机、牵引电机、制动设备等)供电等。例如，利用外部电源的电能使推进系统的驱动系统运行。在一个实施例中，接合设备可以称为受电弓。

图2示出了图1中车辆控制系统的立体图。在图2所示的实施例中，车辆系统包括第一接合设备104A和第二接合设备104B。第一接合设备可操作地与第一外部电源106A电连接，第二接合设备可操作地与第二外部电源106B电连接。可选地，车辆系统可以包括单个接合设备，其可操作地与单个外部电源电连接。在另一个实施例中，车辆系统可以包括两个或更多个接合设备，所述接合设备可以可操作地与单个外部电源电连接。在另一个实施例中，车辆系统可以包括单个接合设备，其可以可操作地与两个或更多个外部电源电连接。可选地，车辆系统可以通过替代配置与一个或多个外部电源电连接。

在一个或多个实施例中，车辆系统可以接收来自于第一外部电源和第二外部电源的电流。来自于第一外部电源的电能的量与来自于第二外部电源的电能的量大致相同或不同。可选地，车辆系统可以从其中一个外部电源接收电力(例如，确定的时间，根据车辆系统沿着路线已经行走的距离的长度，根据接收的电流的量)且可以响应于车辆系统满足预定阈值(例如行进的时间，行进的距离，电流的量等)切换到从另一外部电源接收电力。

图3示出了根据一个实施例的接合设备的前剖面图。接合设备的本体140在第一端126和第二端128之间以及第三表面130和第四表面132之间延伸。本体在本体的第一端和第二端之间沿着第一方向或横向方向142延伸。例如，第一方向或横向方向大致垂直于车辆系统沿着路线移动的方向。当车辆系统接收来自于外部电源的电力时，外部电源106与本体的第三表面接触。接合设备包括在本体的第三表面设置的多个接触表面134。在示出的实施例中，接合设备包括在本体第一和第二端之间以阵列方式布置的6个接触表面，但可选地，其可以包括任何数量的接触表面。接触表面可以是一个或多个滑板、滑垫、套管等。当车辆系统沿着路线移动时，外部电源可以与这些接触表面的一个或多个接触。

接合设备还可以包括多个设置在第一和第二端之间的不同位置的传感器144。在所示的实施例中，接合设备包括六个传感器，但可选地，接合设备可以包括任何数量的传感器。在一个实施例中，接合设备可以包括一定数量的接触表面以及相同数量的传感器。例如，每个不同接触表面可以与不同传感器相关联。可选地，接合设备可以包括与多个接触表面的每个接触表面均关联的单个传感器。该一个或多个传感器可以检测外部电源与接合设备的多个接触表面的一个或多个之间的接触。

中心轴线136在第三表面和第四表面之间延伸，且大致居于第一端和第二端之间的中心。设置在本体第三表面上的传感器或接近第三表面的传感器可以检测或以其他方式感测外部电源与多个接触表面中的一个之间的、例如相对于中心轴线、相对于第一端和/或相对于第二端的耦合位置相关联的传感器数据。

图4至图7示出了可以用于检测外部电源位置的不同类型的传感器的示例。例如，图4包括示出了基于传感器即离散单极传感器的传感器数据的图表400。图表包括在本体第一端126、中心轴线136以及本体第二端128之间延伸的数据线402。可选地，图5包括示出了基于传感器即离散双极传感器的传感器数据的图表500。该图表包括在本体第一端、中心轴线以及本体第二端之间延伸的数据线502。可选地，传感器可以是连续传感器。例如，图6包括示出了基于传感器即连续单极传感器的传感器数据的图表600。该图表包括在本体第一端、中心轴线以及本体第二端之间延伸的数据线602。可选地，图7包括示出了基于传感器即连续双极传感器的传感器数据的图表700。该图表包括在本体第一端、中心轴线以及本体第二端之间延伸的数据线702。可选地，接合设备可以包括两种或更多种不同类型传感器的组合。例如，位于第一端和中心轴线之间的传感器可以是离散传感器，且位于中心轴线和第二端之间的传感器可以是连续传感器。

返回图3，传感器可以检测指示本体第一和第二端之间的外部电源的位置的传感器数据。可选地，传感器可以包括或是压力传感器且可以检测外部电源与接合设备第三表面进行接触的接触量。例如，传感器可以检测车辆系统与外部电源之间的接合设备的本体的位置或接合设备与外部电源之间的接触压力等相关联的传感器数据。

车辆系统的控制器可以接收指示外部电源相对于本体的第一和第二端的位置的传感器数据。控制器可以基于外部电源的位置自动控制车辆系统的横向移动。例如，控制器可以改变转向设备(例如，方向盘、操纵杆等)的位置以改变车辆系统移动的角方向。通过改变车辆系统的移动的角方向或改变车辆系统的横向移动可以改变外部电源与接合设备之间的横向方向142的耦合位置。在一个实施例中，控制器可以确定外部电源在与本体的第一端接近的位置与本体耦合，但需要改变到一个不同的耦合位置。控制器可以自动控制车辆系统的横向位置(例如，沿着不同方向控制车辆系统)以将外部电源与本体之间的耦合位置移动到第一端与中心轴线之间并接近中心轴线的新的耦合位置。例如，控制车辆系统的横向移动可以改变外部电源和接合设备之间的耦合位置。

在一个实施例中，可以自动控制车辆系统的横向移动以基于远离外部电源漂移的车辆系统来控制耦合位置。例如，车辆系统可以被定位并沿着路线移动，使得外部电源与接合设备之间的耦合位置从中心轴线向本体第二端漂移(例如，连续漂移)。例如，如果车辆系统继续漂移，而不纠正车辆系统的横向移动，可能导致外部电源与本体解耦或分离。当车辆系统沿着路线移动时外部电源与接合设备解耦会导致车辆系统故障、减速或停止移动等。

在一个或多个实施例中，控制器可以接收指示接合设备与外部电源之间的接触压力的传感器数据。例如，一个或多个传感器可以是和/或包括用于检测外部电源与接合设备之间的压力的量的压力传感器。在一个实施例中，控制器可以确定接触压力的量低于目标压力阈值或高于目标压力阈值，且可以自动改变接合设备的耦合设备的位置，例如将接合设备沿着远离车辆系统的方向移动或沿着更靠近车辆系统的方向移动。

在另一个实施例中，可以自动控制车辆系统的横向移动来基于目标耦合位置来控制耦合位置。例如，图8示出了车辆系统的导向系统800的一个示例。该导向系统可以指示外部电源与接合设备之间的、相对于接合设备的第一和第二端的耦合位置。在一个实施例中，可以通过输出设备向车辆系统的操作人员展示该导向系统。可选地，可以将导向系统展示给远程控制系统，例如外部控制系统、后台服务器等。

导向系统图包括多个水平线814A-F，其可以指示在接合设备的第三表面上设置的传感器阵列的不同传感器的各个传感器的放置。可选地，多个水平线可以表示设置在本体第三表面的多个接触表面。该图表包括指示外部电源与接合设备之间的实际耦合位置的数据线804，以及用于当车辆系统沿着移动方向808移动时指示多个不同耦合位置的多个数据点806A-H。

图表还包括目标耦合位置数据线802。例如，目标耦合位置数据线可以指示当车辆系统沿着路线在移动方向移动时外部电源与接合设备之间的预定的目标耦合位置。当车辆系统沿着路线移动时，目标耦合位置可以在本体第一和第二端之间移动。控制器可以接收来自于每个传感器的用于指示外部电源与接合设备之间的耦合位置的传感器数据。控制器可以将(例如，指示实际耦合位置的)传感器数据与目标耦合位置数据进行比较，并基于实际耦合位置与目标耦合位置的比较，确定如何控制车辆系统的移动以将实际耦合位置朝向目标耦合位置移动。

作为一个示例，控制器可以接收用于指示外部电源在第一耦合位置806A与接合设备耦合的传感器数据。控制器可以确定需要控制车辆系统沿着第一横向方向810(例如，朝着本体的第二端)移动以朝向目标耦合位置移动第一耦合位置。作为另一个示例，控制器可以接收用于指示外部电源在第二耦合位置806B与接合设备耦合的传感器数据,并确定需要控制车辆系统沿着第二横向方向812(例如，朝着本体的第一端)移动以朝向目标耦合位置移动第二耦合位置。当车辆系统沿着路线移动时，控制器可以自动控制车辆系统的一个或多个操作设置，以将实际耦合位置朝着目标耦合位置移动。例如，控制器可以控制车辆系统的运行，而无需车辆系统上的操作人员的输入或车辆系统以外的远程操作人员的输入。

在一个或多个实施例中，控制器可以基于实际耦合位置与目标耦合位置之间的距离向(例如，车辆系统上和/或外的)车辆系统的操作人员发送警告。可选地，控制器可以响应于确定实际耦合位置位于本体的第一或第二端的预定阈值余量距离内而发送警告。例如，控制器可以确定实际耦合位置太靠近本体的第一端(例如位于阈值余量距离内)并将警告发送给系统的操作人员。在一个或多个实施例中，控制器可以响应于确定实际耦合位置位于距离本体第一或第二端的预定阈值余量距离内，自动实施纠正措施，例如，控制车辆系统的移动以沿着远离本体第一端的横向方向移动，减慢或停止车辆系统的移动(例如，以确保接合设备不会与外部电源分离或断开连接)等。可选地，该警告可以包括发送给车辆系统(例如，车辆系统上和/或以外)的操作人员的通信命令消息。命令消息可以包括操作设置，其用于让操作人员手动改变车辆系统的移动以改变外部电源和接合设备之间的耦合位置，例如从第一耦合位置改变到第二耦合位置。命令消息可以指令操作人员减慢或停止车辆系统的移动、改变车辆系统的转向的方向等。

在一个或多个实施例中，可以基于外部电源与接合设备的一个或多个接触表面的耦合的时间的量来控制耦合位置。例如，图9示出了指示车辆系统的接合设备的使用情况的图表900。竖向轴902表示与外部电源接触的时间的量。图表包括多个条形904-918，表示接合设备第三表面上设置的多个不同的接触表面的每个。例如，外部电源与第五接触表面912和第六接触表面914接触的时间长度或量大于外部电源与其他接触表面接触的时间的量。外部电源与第一接触表面904接触的时间的量相对于其他各个接触表面来说最少。

在一个或多个实施例中，控制器可以接收指示外部电源与接合设备的第三表面上的每个接触表面接触的时间的量的数据。控制器可以基于外部电源与第三表面的不同位置接触的时间的量或基于接合设备的不同位置的状态等，确定外部电源与第三表面之间的耦合位置是否需要发生变化。作为一个示例，基于来自于一个或多个传感器的传感器数据，一个接触表面或接合设备的第三表面的至少一部分的劣化程度大于一个或多个其他接触表面的劣化程度。控制器可以确定外部电源已经与第三表面的劣化接触表面或劣化部分接触的时间长度超过预定阈值。可选地，控制器可以确定外部电源不应该与劣化接触表面接触。控制器可以针对车辆的横向移动发起改变，以将耦合位置改变到不同的、劣化程度较少的接触表面。在一个实施例中，控制器可以自动发起改变。

在一个或多个实施例中，控制器可以接收指示外部电源与接合设备之间的一个或多个电弧曲线的数据。作为一个示例，电弧曲线表示接触线位置与该位置发生的电弧的次数的关系。作为另一个示例，电弧曲线可以表示接触线位置与该位置发生的能量和/或电弧的电弧事件的关系。可选地，电弧曲线可以表示与电弧、外部电源(例如接触线)磨损或外部电源的使用量(例如，历史数据)等相关联的其他信息或数据。控制器可以将一个或多个电弧曲线与外部电源相对于接合设备的接触力曲线进行比较，以确定磨损曲线。例如，接触力曲线可以表示接触线的位置与在接合设备和外部电源之间的当前接触位置给接合设备施加的平均接触力和/或压力的关系。在一个或多个实施例中，磨损曲线可以表示外部电源相对于期望的外部电源(例如，接触线)厚度的位置。可选地，磨损曲线可以表示基于外部电源的磨损曲线的水平。例如，磨损曲线的水平可以表示外部电源期望的剩余寿命，或何时外部电源出现故障的预估或到达劣化阈值水平的预估等。

图10示出了针对车辆系统的操作人员的显示内容1000的一个示例。该显示内容可以(例如，通过输出设备)向车辆系统上的操作人员展示，或向车辆系统外部的操作人员展示等。在所示的实施例中，显示内容包括多个图标1020A-E，不同颜色与各个图标相关联。第一组1002中的图标1020A可以表示靠近本体第一端设置的接触表面，第二组1004中的图标1020B可以表示第一端与本体中心之间的接触表面，第三组1006中的图标1020C可以表示在接合设备的中心周围(例如，在第一端和第二端之间)设置的接触表面，第四组1008中的图标1020D可以表示在第二端与本体中心之间设置的接触表面，第五组1010中的图标1020E可以表示靠近本体第二端设置的接触表面。

在所示的实施例中，第一和第五组中的图标显示为红色，第二和第四组中的图标显示为黄色，第三组中的图标显示为绿色。例如，绿色图标表示外部电源和接合设备之间的可接受的或更优选的耦合位置。可选地，红色图标可以表示外部电源和接合设备之间不可接受的或优选性更低的耦合位置。控制器可以自动控制车辆系统的运行，以将耦合位置从第一或第五组的图标表示的耦合位置改变为第三组图标表示的耦合位置。

在一个或多个实施例中，一个或多个图标可以点亮或高亮显示或其他方式来向车辆系统的操作人员指示外部电源与第三表面之间的当前耦合位置。例如，可以将第一组1002中的多个图标中的一个点亮，使其亮度大于其他图标，且可以发出音频噪声，例如哔哔声或警告声等，以指示外部电源与靠近第一端设置的接触表面中的一个耦合。可选地，针对操作人员的显示内容可以根据外部设备已经与多个接触表面中的一个发生接触的时间量来发生改变。例如，在外部电源持续与多个接触表面中的一个接触持续2分钟、10分钟、30分钟等后，图标的亮度可以发生变化(例如，连续地，阶梯地变化等)。可选地，响应于外部电源与多个接触表面中的一个接触持续预定时间长度，发出音频警告。

图11示出了针对车辆系统的操作人员的显示内容1100的一个示例。显示内容包括用于表示在本体第一端和第二端之间的接合设备的多个不同段的多个段1104-1112。第一段1104可以表示耦合位置距离第一端指定阈值余量距离，第五段1112可以表示耦合位置距离第二端指定阈值余量距离。在所示实施例中，外部电源在第一耦合位置1102与接合设备耦合。耦合位置可以为距离本体第二端约0.5米的位置。控制器可以确定耦合位置需要沿着横向方向1116移动至第二耦合位置1114。控制器可以自动控制车辆系统的运行，例如改变车辆系统的转向设备的角位置，以将耦合位置从第一耦合位置改变为第二耦合位置。可选地，控制器可以将命令消息传送给车辆系统的操作人员，以手动改变车辆系统的转向设备的角位置，从而改变外部电源与接合设备之间的耦合位置。

图12示出了用于控制车辆系统的方法的示例的流程图1200。车辆系统可以包括接合设备，例如受电弓，其与车辆系统耦合，而车辆系统与外部电源例如充电站等耦合，从而接收来自外部电源的电力。利用来自于外部电源的电力给车辆系统的一个或多个系统供电。可选地，外部电源可以将电流引导至设置在车辆系统上的储能设备。适当的储能系统可以包括电池、超级电容器等。

在步骤1202，可以确定外部电源与接合设备之间的耦合位置。耦合位置可以是位于接合设备的本体的第一和第二端之间的位置。接合设备可以包括一个或多个接触表面，例如滑板、滑垫、套管等，以及一个或多个可以检测外部电源和接合设备的接触表面之间的接触的传感器。传感器可以将传感器数据传送给车辆系统的控制器。传感器数据可以与外部电源和接合设备之间的耦合位置相关联。

在步骤1204，控制器可以确定耦合位置是否需要变化。在一个实施例中，耦合位置可以基于耦合位置位于接合设备的一端的阈值余量距离内而需要发生变化。例如，外部电源可以在距离接合设备的一端或一个边缘很近的位置与接合设备耦合。可选地，耦合位置可以基于预定的目标耦合位置而需要发生变化。例如，外部电源可以在目标耦合位置与接合设备耦合。当车辆系统沿着路线移动时，目标耦合位置可以移动或改变到接合设备的第一和第二端之间的不同位置。可选地，耦合位置可以基于接合设备的接触表面的部分的状态而发生变化。例如，可以确定接触表面的部分劣化，例如劣化程度高于接触表面的另一部分的劣化程度。控制器可以确定耦合位置需要改变到一个不同的位置，例如到接合设备的接触表面的劣化程度较少的部分。可选地，耦合位置可以因其他原因发生变化。

如果耦合位置不需要改变，方法的流程返回到步骤1202，再次确定车辆系统沿着路线移动时的耦合位置。可选地，如果耦合位置需要改变，方法流程继续至步骤1206。在步骤1206，车辆系统的控制器(例如，车上控制器、外部控制器或便携式控制器等)可以自动控制车辆系统的运行设置，以改变外部电源与接合设备之间的耦合位置。在一个实施例中，控制器可以自动改变用于控制车辆系统的移动的角方向的转向设备(例如方向盘、操纵杆等)的位置。控制器可以改变转向设备的位置以改变车辆系统的横向移动。改变车辆系统的横向移动可以改变外部电源与接合设备之间的耦合位置。可选地，控制器可以基于耦合位置确定车辆系统的移动需要减速或停止。例如，控制器可以确定耦合位置处于指定阈值余量距离内，且可以基于耦合位置处于阈值余量距离内，自动控制车辆系统的操作以减速或停止车辆系统的移动。

在一个或多个实施例中，控制器可以向车辆系统操作人员发送命令消息。该命令消息包括用于让操作人员手动改变车辆系统的操作设置从而改变外部电源和接合设备之间的耦合位置的指令。在一个实施例中，命令消息可以指示移动转向设备所到的角位置、车辆系统沿着路线移动的新的速度或车辆系统的新的制动设置等。

在一个或多个实施例中，当车辆系统沿着路线移动、接合设备接收来自于外部电源的电力等时可以继续所述方法的流程。

控制器可以部署有本地数据采集系统，用于采用机器学习来实现基于推导的学习结果。控制器可以从数据集(包括各种传感器提供的数据)中学习并通过根据数据集实施数据驱动预测和调整来对数据集进行决策。在实施例中，机器学习可以包括：通过机器学习系统，例如有监督学习、无监督学习以及强化学习来执行多个机器学习任务。有监督学习可以包括向机器学习系统呈现一组示例性输入和期望的输出。无监督学习可以包括：利用图案检测和/或特征学习等方法对其输入进行学习算法的结构化。强化学习包括机器学习系统在动态环境中执行然后就正确和错误决策提供反馈。在示例中，机器学习可以包括基于机器学习系统的输出的多个其他任务。在示例中，这些任务可以是机器学习问题，例如分类、回归、聚类、密度估算、降维、异常检测等。在示例中，机器学习可以包括多个数学和统计技术。在示例中，多种机器学习算法的类型可以包括基于学习的决策树、关联规则学习、深度学习、人工神经网络、遗传学习算法、归纳逻辑编程、支持矢量机(SVM)、贝叶斯网络、强化学习、表示学习、基于规则的机器学习、稀疏字典学习、相似度与度量算法、学习分类器系统(LCS)、逻辑回归、随机森林、K均值、梯度提升、K最近邻(KNN)、先验算法等。在实施例中，可以使用一些机器学习算法(例如，用于解决基于自然选择的有约束的和无约束的优化问题)。在一个示例中，可以使用算法解决混合整数规划问题，其中一些分量被限于整数值。在计算智能系统、计算机视觉、自然语言处理(NLP)、推荐系统、强化学习、建造图模型等中使用算法和机器学习技术和系统。在一个示例中，机器学习可以用于车辆性能和行为分析等。

在一个实施例中，控制器可以包括可以应用一个或多个策略的策略引擎。这些策略可以至少部分基于设备或环境的给定项目的特征。相对于控制策略，神经网络可以接收多个环境和任务相关参数的输入。这些参数可以包括车辆组的已确定行程计划的标识、来自于各种传感器的数据、以及方位和/或位置数据。可以对神经网络进行训练，以基于这些输入生成输出，该输出表示车辆组应该采取的用于实现行程计划的一个动作或一系列动作。在一个实施例的操作中，通过神经网络的参数来处理输入以在输出节点生成指定该动作为期望的动作的数值，从而完成决策。该动作可以转化为引起车辆运行的信号。这可以通过反向传播、前馈过程、闭环反馈或开环反馈来实现。可选地，控制器的机器学习系统不是使用反向传播而是使用进化策略技术调整人工神经网络的各种参数。控制器可以使用神经网络架构，神经网络架构具有不总是利用反向传播可解的函数，例如非凸函数。在一个实施例中，神经网络具有表示其节点连接的权重的一组参数。控制器生成该网络的大量副本，然后对参数做不同的调整，由此完成模拟。一旦获取到来自于各种模型的输出，利用确定的成功标准对其表现进行评估。选择最佳模型，车辆控制器执行该计划，以实现期望的输入数据，从而反映预测的最佳结果方案。此外，成功标准可以是优化结果的组合，且其可以相互被评估。

在一个实施例中，系统可以包括对准设备，其可以支持并移动车辆系统。控制器可以向对准设备发出信号，以移动车辆系统与外部电源处于已确定对准的状态。在特定使用情况下，接合设备可以是受电弓，外部电源可以是空中充电站。车辆系统可以接近充电站并停靠在对准设备上。控制器确定充电站上的滑垫是否期望地与受电弓对准，如果不是，对准设备移动车辆系统(而不是车辆系统移动自身)进入期望的对准。

根据本文所述的主题的一个示例或方面，控制系统包括接合设备，其具有在第一端和第二端之间延伸的本体。接合设备可以与车辆系统和外部电源耦合，并从外部电源向车辆系统供电。一个或多个传感器与接合设备耦合并检测与外部电源和接合设备的耦合相关联的传感器数据。具有一个或多个处理器的控制器接收传感器发送的传感器数据并确定外部电源与接合设备耦合的耦合位置，其中耦合位置可以是接合设备的本体的第一端和第二端之间的第一位置。控制器控制车辆系统的移动，以将外部电源与接合设备之间的耦合位置从本体的第一端和第二端之间的第一位置改变到本体的第一端和第二端之间的第二位置。

控制器可以控制车辆系统的横向移动以将耦合位置从第一位置改变到第二位置。

接合设备的本体可以在第一端和第二端之间沿着第一方向延伸，其中第一方向垂直于车辆系统沿着路线移动的方向。

在接合设备的本体的第一端和第二端之间，沿着第一方向在不同位置设置一个或多个传感器。

在本体的第一端和第二端之间，沿着第一方向，以阵列方式布置一个或多个传感器。

控制器可以响应于确定耦合位置位于接合设备的本体的第一端或第二端的一个的阈值余量距离内，发出警告。

控制器可以响应于确定耦合位置位于接合设备的本体的第一端或第二端的一个的阈值余量距离内，自动改变车辆系统的操作设置。

可选地，控制器可以向车辆系统的操作人员发送命令消息。该命令消息可以包括用于改变车辆系统的移动从而将耦合位置从第一位置移动到第二位置的操作设置。

可选地，控制器可以将耦合位置与外部电源和接合设备之间的目标耦合位置进行比较。控制器可以基于耦合位置和目标耦合位置之间的比较，控制车辆系统的移动。

可选地，当车辆系统沿着路线移动时，目标耦合位置可以在接合设备的本体的第一端和第二端之间移动。

可选地，控制器可以基于一个或多个传感器中的至少一个发送的传感器数据，确定接合设备的至少部分的状态。

可选地，控制器可以基于接合设备的至少部分的状态控制车辆系统的移动，以将耦合位置从第一位置移动到第二位置。

车辆系统可以包括输出设备，其用于显示外部电源和接合设备之间的、相对于接合设备的本体的第一端和第二端的耦合位置。

根据本文所述主题的一个示例或方面，提供一种方法，包括基于一个或多个传感器发送的传感器数据确定外部电源与接合设备耦合的耦合位置。接合设备与车辆系统耦合并从外部电源向车辆系统供电。接合设备包括在第一端和第二端之间延伸的本体，耦合位置位于接合设备的本体的第一端和第二端之间的第一位置。方法包括：控制车辆系统的移动，将外部电源与接合设备之间的耦合位置从第一端和第二端之间的第一位置改变到第一端和第二端之间的第二位置。

方法包括：确定耦合位置位于本体的第一或第二端的一个的阈值余量距离内，并响应于确定耦合位置处于该阈值余量距离内发出警告。

方法包括：确定耦合位置位于本体的第一或第二端的一个的阈值余量距离内，并响应于确定耦合位置处于该阈值余量距离内自动改变车辆系统的操作设置。

方法包括：将耦合位置与外部电源和接合设备之间的目标耦合位置进行比较，并基于耦合位置和目标耦合位置之间的比较，控制车辆系统的移动。

方法包括：基于来自于一个或多个传感器中的至少一个的传感器数据，确定接合设备的至少部分的状态，并基于接合设备的至少部分的状态控制车辆系统的移动。

根据本文所述主题的一个示例或方面，提供一种控制系统，包括与车辆系统和外部电源耦合的接合设备。接合设备从外部电源向车辆系统提供电力。与接合设备耦合的一个或多个传感器检测与外部电源和接合设备之间的耦合相关联的传感器数据。具有一个或多个处理器的控制器接收来自于传感器的数据，并确定外部电源与接合设备耦合的耦合位置。控制器将耦合位置与外部电源和接合设备之间的目标耦合位置进行比较，并基于耦合位置和目标耦合位置之间的比较，控制车辆系统的移动。

控制器可以基于耦合位置和目标耦合位置之间的比较，确定耦合位置和目标耦合位置之间的差值，并响应于确定耦合位置和目标耦合位置之间该差值超过预定阈值，发出警告。

如本文所述，单数形式的并之前带有“一个”或“一”等的元素或步骤不排除多数个此类元素或操作，除非另外明确说明。此外，对本发明的“一个实施例”的引用不排除包含所引用的特征的其他实施例的存在。而且，除非明确相反说明，实施例中“包括”“包含”或“具有”具有某个特性的某个元素或多个元素也包括不具有此类特性的其他此类元素。在所附权利要求中，术语“包括”“其中”作为相关术语的“包含”“其中”的同义词来使用。此外，在下列权利要求中，术语“第一”“第二”以及“第三”等仅用于标签，并不表示对这些物品有数量要求。此外，下列权利要求的限制不是以方法加功能的格式来书写，并不旨在基于35U.S.C.§112(f)进行解释，除非权利要求限制明确采用词组“方法”后面跟随无进一步结构的功能的表述。

上述描述是示例性的且不具有限制性。例如，上述实施例(以及/或方面)可以相互结合使用。此外，在不偏离范围的情况下，可以进行大量修改以使得特定情况或材料适应于本主题的教导。虽然本文所述的材料的尺寸和类型定义了本文主题的参数，但他们仅仅是示例性实施例。在审阅上述说明之后，本领域普通技术人员可以容易的想到其他实施例。由此本发明的范围应该由所附权利要求并结合该权利要求所适用的同类的全部范围来确定。

上述说明采用示例揭示了本主题的多个实施例，其中包括最佳实施例，并使得本领域技术人员能够实施本主题的实施例，包括制作和使用任何设备或系统并执行任何所包含的方法。本主题的可专利范围由权利要求定义，且可以包括本领域普通技术人员所能容易想到的其他示例。如果这些示例的结构元素不是与权利要求的字面描述不同或者它们包括等价的结构元素但与权利要求的字面语言仅有非实质性区别，则这些示例旨在落入权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆控制系统，包括

接合设备，包括在第一端和第二端之间延伸的本体，所述接合设备被配置为与车辆系统和外部电源耦合，所述接合设备被配置为从所述外部电源向所述车辆系统供电；

一个或多个传感器，其可操作地与所述接合设备耦合，所述一个或多个传感器被配置为检测与所述外部电源与所述接合设备的耦合相关的传感器数据；以及，

控制器，具有一个或多个处理器，所述控制器被配置为接收来自于所述一个或多个传感器的所述传感器数据，所述一个或多个处理器被配置为确定所述外部电源与所述接合设备耦合的耦合位置，所述耦合位置为所述接合设备的所述本体的所述第一端和第二端之间的第一位置，

所述控制器被配置为控制所述车辆系统的移动，以将所述外部电源与所述接合设备之间的耦合位置从所述本体的第一端和第二端之间的所述第一位置移动到所述本体的第一端和第二端之间的第二位置。

2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器被配置为控制所述车辆系统的横向移动，以将所述耦合位置从所述第一位置改变到所述第二位置。

3.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述接合设备的所述本体在所述第一端和第二端之间沿着第一方向延伸，其中所述第一方向垂直于所述车辆系统沿着路线移动的方向。

4.根据权利要求3所述的车辆控制系统，其中，沿着所述第一方向在所述接合设备的本体的第一端和第二端之间的不同位置设置所述一个或多个传感器。

5.根据权利要求3所述的车辆控制系统，其中，沿着所述第一方向在所述本体的第一端和第二端之间以阵列方式布置所述一个或多个传感器。

6.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器被配置为响应于确定所述耦合位置处于所述接合设备的本体的第一端或第二端的一个的阈值余量距离内，发送警告。

7.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器被配置为响应于确定所述耦合位置处于所述接合设备的本体的第一端或第二端的一个的阈值余量距离内，自动改变所述车辆系统的运行设置。

8.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器被配置为向所述车辆系统的操作人员发送命令消息，其中所述命令消息包括用于改变所述车辆系统的移动以将所述耦合位置从所述第一位置改变到所述第二位置的运行设置。

9.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器被配置为将所述耦合位置与所述外部电源和所述接合设备之间的目标耦合位置进行比较，所述控制器被配置为基于所述耦合位置与所述目标耦合位置之间的比较以控制所述车辆系统的移动。

10.一种控制车辆系统的方法，包括：

基于一个或多个传感器发送的传感器数据，确定外部电源与接合设备耦合的耦合位置，所述接合设备与车辆系统耦合，并被配置为从所述外部电源向所述车辆系统供电，所述接合设备包括在第一端和第二端之间延伸的本体，所述耦合位置处于所述接合设备的本体的第一端和第二端之间的第一位置；以及

控制所述车辆系统的移动，以将所述外部电源与所述接合设备之间的所述耦合位置从所述第一端和第二端之间的所述第一位置改变到所述第一端和第二端之间的第二位置。