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Die Erfindung bezieht sich auf ein nicht schienengebundenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein derartiges Fahrzeug ist beispielsweise aus den Offenlegungsschriften
DE 10 2011 076 615 A1 und
DE 10 2011 076 623 A1 bekannt. Es umfasst einen Fahrzeugrahmen sowie mindestens einen sich darauf abstützenden und in Fahrt relativ zu diesem schwingenden Fahrzeugaufbau. Ferner umfasst das Fahrzeug einen Stromabnehmer mit quer zur Fahrtrichtung verstellbaren Schleifleisten zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer zweipoligen Oberleitung. Außerdem umfasst es eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Ist-Lage der Schleifleisten relativ zur Oberleitung, eine Regeleinrichtung zur Ermittlung einer Stellgröße aus einem Vergleich der erfassten Ist-Lage mit einem vorgegebenen Soll-Lagebereich der Schleifleisten relativ zur Oberleitung, und eine Stelleinrichtung zur Ausführung einer der ermittelten Stellgröße zugeordneten Stellbewegung der Schleifleisten.
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Zur Erfassung einer verlässlichen Ist-Lage ist es bekannt, die Sensoreinrichtung starr mit dem Fahrzeugrahmen, etwa im Bereich der vorderen Stoßstange, zu verbinden und als optisches Messsystem auszubilden. Die optische Messung der Oberleitungs-Ist-Lage von dieser Montageposition aus ist durch Umwelteinflüsse, wie beispielsweise starker Regen oder Schneefall, gestört. Darüber hinaus handelt es sich bei der Stoßstange um eine exponierte Montageposition für die Sensoreinrichtung, die dort der Gefahr von Beschädigungen durch die Kollision mit Hindernissen oder anderen Fahrzeugen ausgesetzt ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem die Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Ist-Lage der Schleifleisten des Stromabnehmers an einer geschützteren Montageposition angeordnet ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein nicht schienengebundenes Fahrzeug der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Demnach ist die Sensoreinrichtung am Fahrzeugaufbau befestigt. Außerdem ist mittels einer Messeinrichtung die Schwingungsbewegung des Fahrzeugaufbaus mess- und auswertbar. Eine Messung und Auswertung der Schwingungsbewegung eines in Fahrt schwingenden Fahrzeugaufbaus macht es möglich, die Sensoreinrichtung auch an weniger exponierten Montageorten als der vorderen Stoßstange anzuordnen. Insbesondere kann die Sensoreinrichtung an besser geschützten Positionen und auch näher an der Oberleitung montiert werden. So kann die Sensoreinrichtung auch an einem Stützpunkt des Stromabnehmers selbst angeordnet sein, der beispielsweise als eigener, plattform- oder stützsäulenartiger Fahrzeugaufbau hinter einer Fahrerkabine ausgebildet sein kann. Anhand der Mess- und Auswertungsergebnisse kann beurteilt werden, ob der Fahrzeugaufbau und damit die dort befestigte Sensoreinrichtung überhaupt schwingt und gegebenenfalls die Art und Größe der Schwingungsbewegung ermittelt werden. Aus den Mess- und Auswertungsergebnissen kann abgeleitet werden, ob die von der Sensoreinrichtung erfasste Ist-Lage so verwertbar oder ob diese aufgrund der Schwingungsbewegung zu korrigieren ist.
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Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in einem als Fahrerkabine ausgebildeten Fahrzeugaufbau befestigt. Die Sensoreinrichtung lässt sich beispielsweise hinter der Windschutzscheibe der Fahrerkabine montieren, wobei der vorhandene Scheibenwischer verwendet werden kann, um den Sichtbereich der Sensoreinrichtung auch bei Niederschlag freizuhalten. Durch die Klimatisierung der Fahrerkabine können die Anforderungen an die Sensoreinrichtung hinsichtlich Lagerung und Robustheit im Vergleich zu einer im Freien angeordneten Sensoreinrichtung gering gehalten werden. Dies ermöglicht den Einsatz günstigerer Sensoreinrichtungen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die Messeinrichtung dazu ausgebildet, eine Schwingungsamplitude der gemessenen Schwingungsbewegung des Fahrzeugaufbaus mit einem vorgegebenen Schwellwert zu vergleichen. Zugunsten einer einfachen und günstigen Sensoreinrichtung, die lediglich das Ausmaß einer Schwingungsbewegung in Form ihrer Amplitude bestimmt, kann in einer einfachen Variante auf eine genauere Analyse von Frequenzen und Auslenkungs-Zeit-Aufnahmen der Schwingung verzichtet werden. Dabei kann der Schwellwert so gewählt werden, dass Schwingungsbewegungen mit einem gegenüber diesem Schwellwert kleineren Schwingungsamplituden es erlauben, die von der Sensoreinrichtung erfasste Ist-Lage ohne Korrekturen zu übernehmen.
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Vorzugsweise umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ein Fahrerassistenz-System mit einer Ausgabeeinheit, mittels der Fahrerhinweise auf über dem Schwellwert liegende Schwingungsamplituden ausgebbar sind. Zeigt das Vergleichsergebnis für eine Schwingungsbewegung an, das deren Schwingungsamplitude über dem Schwellwert liegt, erhält der Fahrer über das Fahrerassistenz-System einen entsprechenden Hinweis. Es kann beispielsweise der Erfahrung des Fahrers überlassen werden, ob er unter diesen Fahrbedingungen den Stromabnehmer an die Oberleitung andrahten beziehungsweise angedrahtet lassen will oder ob er einen angedrahteten Stromabnehmer abbügeln will.
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Weiter vorzugsweise ist eine Hubeinrichtung des Stromabnehmers des erfindungsgemäßen Fahrzeugs zum Anheben und Absenken der Schleifleisten derart ansteuerbar, dass eine Kontaktierung der Oberleitung durch die Schleifleisten nur bei unterhalb des Schwellwertes liegenden Schwingungsamplituden erfolgt. Dabei übergibt die Sensoreinrichtung erfasste Ist-Lagen ohne Korrektur an die Regeleinrichtung. Werden Schwingungsamplituden oberhalb des Schwellwertes gemessen, kann dies einen Fahrerhinweis auslösen, den Stromabnehmer abgesenkt zu lassen oder einen angebügelten Stromabnehmer abzusenken. Alternativ kann dies eine automatische Anhebesperre beziehungsweise ein automatisches Absenken des Stromabnehmers auslösen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die Messeinrichtung dazu ausgebildet, Schwingungsauslenkungen des Fahrzeugaufbaus aufzunehmen, wobei die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, die erfassten Ist-Lagen, um die zum Zeitpunkt ihrer Erfassung aufgenommene Schwingungsauslenkung korrigiert, an die Regeleinrichtung zu übergeben. Soll also der Betrieb des Stromabnehmers auch bei starken Schwingungsbewegungen des Fahrzeugaufbaus und der daran befestigten Sensoreinrichtung aufrecht erhalten werden, so muss die vom bewegten Bezugssystem der Sensoreinrichtung erfasste Ist-Lage um die Schwingungsbewegung dieses Bezugssystems relativ zum Fahrzeugrahmen korrigiert werden, damit für die Regeleinrichtung verwertbare Ist-Lagen der Fahrdrähte relativ zum Fahrzeugrahmen gewonnen werden. Nur so kann die Regeleinrichtung Stellgrößen ermitteln, die die Schleifleisten des Stromabnehmers in ihrem Soll-Lage-Bereich halten. Hierdurch wird der Betrieb des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sicherer, in dem ein Kontaktverlust des Stromabnehmers zur Oberleitung durch seitliche Fahrbewegungen – schlimmstenfalls ein Verhaken des Stromabnehmers in der Oberleitung – verhindert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weist die Messeinrichtung einen am Fahrzeugaufbau befestigten Gyrosensor oder Beschleunigungssensor oder Abstandssensor auf. Mit einem Gyrosensor oder einem kapazitiven oder Piezo-Beschleunigungssensor oder mit einem Abstandssensor ist es möglich, die Schwingungsamplitude einer Schwingungsbewegung des Fahrzeugaufbaus zu bestimmen.
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Soll hingegen der Verlauf der Schwingungsauslenkung als Funktion der Zeit aufgenommen werden, erfordert dies mehrere Abstandssensoren oder einen Inertialsensor, welche die Messeinrichtung in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs am Fahrzeugaufbau befestigt aufweist.
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Zum Einsatz kommen hier beispielsweise induktive oder kapazitive Abstandssensoren, sowie solche, die auf Lasertriangulation oder auf Laufzeitmessung beruhen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weist die Messeinrichtung eine Videokamera zur Bildaufnahme einer optisch erfassbaren Markierung auf, wobei die Videokamera starr mit dem Fahrzeugrahmen verbunden und die Markierung am Fahrzeugaufbau angebracht ist oder umgekehrt, so dass eine Bildauswertungseinheit der Messeinrichtung dazu ausgebildet ist, aus einem zeitlichen Verlauf der Bildaufnahmen der Markierung die Schwingungsbewegung des Fahrzeugaufbaus relativ zum Fahrzeugrahmen zu bestimmen. So kann mit einer einfachen Schwarz-Weiß-Kamera aus kurzer Distanz die Markierung gefilmt werden. Die Bildauswertungseinheit kann erkennen, ob sich der Fahrzeugaufbau überhaupt bewegt oder bei aufwändigerer Bildverarbeitung und einer entsprechend gestalteten Markierung, auch die genaue Schwingungsauslenkung des Fahrzeugaufbaus relativ zum Fahrzeugrahmen.
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Vorzugsweise ist der optische Weg zwischen Videokamera und Markierung durch eine flexible Schutzeinrichtung abgeschirmt. Die Schutzeinrichtung kann beispielsweise als Faltenbalg ausgebildet sein, der einen Witterungs- und auch einen Lichtschutz bildet. Bei aktiver Beleuchtung der Markierung durch die Videokamera führt dies zu einer gleichbleibenden Ausleuchtung der Markierung und erleichtert so die Bildauswertung erheblich.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen, in deren
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1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit Messeinrichtung in Seitenansicht und
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2 ein Ausführungsbeispiel einer Markierung für die Messeinrichtung aus 1 schematisch veranschaulicht sind.
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Gemäß 1 umfasst ein als Lastkraftwagen ausgebildetes, nicht schienengebundenes Fahrzeug 1 einen Fahrzeugrahmen 2, auf dem sich ein in Fahrt relativ zu diesem schwingender Fahrzeugaufbau 3 abstützt. Der Fahrzeugaufbau 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Fahrerkabine gebildet, kann aber auch ein Ladeaufbau oder ein Hublift für einen Stromabnehmer zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer zweipoligen Oberleitung sein. Das Fahrzeug 1 umfasst ferner einen nicht dargestellten und inzwischen an sich bekannten Stromabnehmer mit quer zur Fahrtrichtung 4 verstellbaren Schleifleisten. Zur Erfassung einer Ist-Lage der Schleifleisten relativ zur Oberleitung umfasst das Fahrzeug 1 auch eine nicht dargestellte Sensoreinrichtung sowie eine ebenfalls nicht dargestellte Regeleinrichtung zur Ermittlung einer Stellgröße aus einem Vergleich der erfassten Ist-Lage mit einem vorgegebenen Soll-Lage-Bereich der Schleifleisten relativ zur Oberleitung. Ferner umfasst das Fahrzeug 1 eine auch nicht dargestellte Stelleinrichtung zur Ausführung einer der ermittelten Stellgröße zugeordneten Stellbewegung der Schleifleisten. Die Regelung der seitlichen Nachführung des Stromabnehmers ist erforderlich, um Fahrungenauigkeiten des Fahrzeugs innerhalb der durch die Oberleitung elektrifizierten Fahrspur sowie Abweichungen im Verlauf der Oberleitung gegenüber der Fahrspurverlauf auszugleichen. Dadurch wird vermieden, dass bei angedrahtetem Stromabnehmer dessen Schleifleisten nicht den Kontakt zu den Fahrdrähten der Oberleitung verlieren, dass bei Ausweich- oder Überholmanövern kontrolliert der Stromabnehmer abgebügelt oder dass der Stromabnehmer sicher angebügelt werden kann.
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Zum Schutz der Sensoreinrichtung vor Kollisionsbeschädigungen und Witterungseinflüssen ist diese innerhalb der Fahrerkabine angeordnet. Zur Freihaltung des Sichtfeldes dieser optischen Sensoreinrichtung kann mit Vorteil die Scheibenwischeinrichtung der Frontscheibe der Fahrerkabine genutzt werden. Außerdem ist die Fahrerkabine klimatisiert, was die Anforderungen an die Sensoreinrichtung in dieser Hinsicht minimiert. Allerdings ist die Sensoreinrichtung nun in einem Fahrzeugaufbau 3 montiert, der aufgrund der Federung in Fahrt relativ zum Fahrzeugrahmen 2 Schwingungsbewegungen 6 ausführen kann. So kann die Fahrerkabine und damit die Sensoreinrichtung relativ zum Fahrzeugrahmen 2 Nick-, Wank- und Hubbewegungen ausführen, die eine von der Sensoreinrichtung erfasste Ist-Lage der Schleifleisten relativ zur Oberleitung für die Regeleinrichtung unbrauchbar machen.
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Erfindungsgemäß umfasst das Fahrzeug 1 daher eine Messeinrichtung 5, mittels der die Schwingungsbewegung 6 des Fahrzeugaufbaus 3 mess- und auswertbar ist. Die Messeinrichtung 5 weist eine Videokamera 7 zur Bildaufnahme einer optisch erfassbaren Markierung 8 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Videokamera 7 starr mit dem Fahrzeugrahmen 2 verbunden, während die Markierung 8 am Fahrzeugaufbau 3, nämlich auf der Rückwand der Fahrerkabine, angebracht ist.
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2 zeigt Beispiele der Markierung 8, die in Anlehnung an einen so genannten Quick-Response-Code ausgebildet sind, die gute Scaneigenschaften haben. Jedes der vier dargestellten Beispiele kann einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden. Bei einer Bewegung des Fahrzeugaufbaus 3 kann sich die Markierung 8 von der Videokamera 7 entfernen, auf diese zubewegen oder sich der Winkel zwischen der Gegenstandsebene der Markierung 8 zur optischen Achse der Videokamera 7 ändern. Dabei ändern sich Längen und Winkel der rechteckigen Muster der Markierung 8 auf den Bildaufnahmen der Videokamera 7. Eine Bildauswertungseinheit der Messeinrichtung 5 ist daher dazu ausgebildet, aus einem zeitlichen Verlauf der Bildaufnahmen der Markierungen 8 die Schwingungsbewegung 6 des Fahrzeugaufbaus 3 relativ zum Fahrzeugrahmen 2 zu bestimmen. Um den optischen Weg zwischen Videokamera 7 und Markierung 8 vor Witterungseinflüssen und Fremdlicht zu schützen, ist dieser durch eine flexible Schutzeinrichtung 9, beispielsweise in Form eines Faltenbalgs, abgeschirmt.
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Alternativ oder in Kombination hierzu kann die Schwingungsbewegung 6 des Fahrzeugaufbaus 3 auch durch Messeinrichtungen aufgezeichnet werden, die von kostspieligeren Inertialsensoren oder aber mehreren Abstandssensoren Gebrauch machen. Ist lediglich die Schwingungsamplitude der Schwingungsbewegung 6 zu messen, so genügt es, wenn die Messeinrichtung einen am Fahrzeugaufbau 3 befestigten Gyrosensor oder Beschleunigungssensor oder Abstandssensor aufweist.
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Wird von der Messeinrichtung 5 die Schwingungsamplitude gemessen, so kann diese mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden. Dieser Schwellwert kann so gewählt werden, dass bei unterhalb dieses Schwellwertes liegenden Schwingungsamplituden eine Korrektur der von der Sensoreinrichtung erfassten Ist-Lage nicht erforderlich ist. Das Fahrzeug 1 kann ein nicht dargestellte Fahrerassistenzsystem mit einer Ausgabeeinheit umfassen, mittels der Fahrerhinweise auf über dem Schwellwert liegenden Schwingungsamplituden ausgebbar sind. Der Fahrer ist dann darüber informiert, dass die von der Sensoreinrichtung erfassten Ist-Lagen des Stromabnehmers relativ zur Oberleitung nicht verlässlich sind. Eine Hubeinrichtung des Stromabnehmers zum Anheben und Absenken der Schleifleisten kann dann derart angesteuert werden, dass eine Kontaktierung der Oberleitung durch die Schleifleisten nur bei unterhalb des Schwellwertes liegenden Schwingungsamplituden erfolgt. Von der Sensoreinrichtung erfasste Ist-Lagen werden dann ohne Korrektur an die Regeleinrichtung übergeben. Werden Schwingungsamplituden erfasst, die über dem Schwellwert liegen, so werden die von der Sensoreinrichtung erfassten Ist-Lagen um die zum Zeitpunkt ihrer Erfassung aufgenommene Schwingungsauslenkung korrigiert an die Regeleinrichtung übergeben.
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Mit Vorteil können erfindungsgemäße Messeinrichtungen zur Messung der Schwingungsbewegung eines Fahrzeugaufbaus auch zur Korrektur anderer Sensoreinrichtungen, die an diesem Fahrzeugaufbau befestigt sind, genutzt werden. Neben der geschilderten Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Ist-Lage eines Stromabnehmers relativ zu einer Oberleitung können auch Spurhalteassistenten, Radarsysteme zur Objekterkennung sowie Abstandswarnsysteme des Fahrzeugs von der Erfindung profitieren.
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Als weiterer Vorteil sei nochmals erwähnt, dass der Fahrzeugaufbau, an dem die Sensoreinrichtung zur Schwingungsmessung angeordnet ist, auch einen Stützpunkt für den Stromabnehmer selbst darstellen kann, beispielsweise eine Plattform, eine Stützsäule oder ein Hublift für den Stromabnehmer, die vorzugsweise geschützt hinter der Fahrerkabine angeordnet sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011076615 A1 [0002]
- DE 102011076623 A1 [0002]
