DE102017215226B4

DE102017215226B4 - Verfahren zur Navigation eines straßengebundenen Kraftfahrzeugs mit einem Stromabnehmer

Info

Publication number: DE102017215226B4
Application number: DE102017215226.5A
Authority: DE
Inventors: Florian Bühs; Göran Sänger; Andre Tolksdorf
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2037-09-01
Also published as: DE102017215226A1

Abstract

Verfahren (2) zur Navigation eines straßengebundenen Kraftfahrzeugs (4) mit einem Stromabnehmer (34), insbesondere Oberleitungslastkraftwagen, unter einer Oberleitung (6), bei dem- mittels eines Radarsystems (44) des Kraftfahrzeugs (4) eine Markierung (28) eines in einer Fahrtrichtung (14) vorausliegenden Oberleitungsmasts (14b) erfasst wird,- anhand der Markierung (28) ein Aufhängepunkt (24) der Oberleitung (8) an dem vorausliegenden Oberleitungsmast (14b) bestimmt wird,- ein Aufhängepunkt (24) der Oberleitung (6) an einem in der Fahrtrichtung (32) zurückliegenden Oberleitungsmast (14a) bestimmt wird,- der Verlauf der Oberleitung (6) zwischen den Oberleitungsmasten (14a, 14b) anhand einer Interpolation bestimmt wird, und- anhand des bestimmten Aufhängepunkts (24) ein Pfad (56) zum Erreichen des Aufhängepunkts (24) mittels des Stromabnehmers (34) ermittelt wird, wobei der Pfad (56) anhand der Interpolation ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Navigation eines straßengebundenen Kraftfahrzeugs mit einem Stromabnehmer sowie ein straßengebundenes Kraftfahrzeug mit einem Stromabnehmer als auch einen Oberleitungsmast. Das straßengebundene Kraftfahrzeug mit einem Stromabnehmer ist bevorzugt ein Oberleitungslastkraftwagen.
Fahrzeuge werden beispielsweise mittels eines Verbrennungsmotors angetrieben. Eine Alternative hierzu der Antrieb mittels eines Elektromotors, wobei es erforderlich ist, dass elektrische Energie bereitgestellt wird. Dies erfolgt zum Beispiel mittels Energiespeichern, die von dem Fahrzeug mitgeführt werden müssen, was ein Gewicht des Fahrzeugs erhöht und zu einer vergrößerten Baugröße führt. Auch ist eine Reichweite aufgrund der begrenzten Mitnahmemöglichkeit eingeschränkt. Eine Alternative hierzu ist die Versorgung des Fahrzeugs mittels stationärer Leitungen, an denen ein Stromabnehmer des Fahrzeugs entlang bewegt wird, und über die elektrische Energie bereitgestellt wird.
Bei schienengebundenen Fahrzeugen ist die Position des Fahrzeugs mittels der Schienen vorgegeben, die üblicherweise direkt unter einer derartigen Leitung positioniert sind, die als Oberleitung ausgeführt ist. Sofern das Fahrzeug jedoch straßengebunden ist, ist dessen Position bezüglich der Oberleitung nicht stabilisiert. Hierbei ist es üblich, dass bei sogenannten Oberleitungsbussen die Stromabnehmer fest mit der Oberleitung verbunden sind, beispielsweise eingehängt. Somit ist auch bei Lenkbewegungen ein Ablösen des Stromabnehmers von der Oberleitung unterbunden. Die Oberleitung für den Oberleitungsbus verläuft entsprechend einer vorgegebenen Route, und lediglich bestimmte Busse sind ausgerüstet, mit dieser Oberleitung gekoppelt zu werden.
Eine weitere Anwendung derartiger Oberleitungen ist die Bestromung von sogenannten Oberleitungslastkraftwagen, wenn diese entlang einer Fernstraße, wie eine Autobahn, bewegt werden. Hierbei sollen die Oberleitungslastkraftwagen, sofern die Straße elektrifiziert ist, mittels eines geeigneten Stromabnehmers mit der Oberleitung gekoppelt werden. Wenn die Oberleitung nicht vorhanden ist, steht üblicherweise ein alternatives Antriebssystem bereit, wie ein Verbrennungsmotor. Die Fahrspuren derartiger Straßen sind aus Sicherheitsgründen vergleichsweise breit ausgestaltet, so dass sich der Oberleitungslastkraftwagen bezüglich der Oberleitung nicht stets in einer definierten Position befindet.
Hierbei ist es möglich, dass sich der Stromabnehmer von der Oberleitung löst und folglich eine Bestromung des Elektromotors unterbrochen wird, was zu einem Stillstand des Oberleitungslastkraftwagens führen. Alternativ wird beispielsweise der weitere Antrieb, wie der Verbrennungsmotor, für eine bestimmte Zeitspanne gestartet, bis der Oberleitungslastkraftwagen bezüglich der Oberleitung erneut korrekt positioniert ist. Infolgedessen werden mittels des Oberleitungslastkraftwagens Emissionen ausgestoßen und Kraftstoff benötigt. Alternativ wird die Bestromung des Elektromotors mit einem mitgeführten Energiespeicher aufrechterhalten, der somit entladen wird, was dessen Lebensdauer reduziert. Auch ist es möglich, dass sich beim Ablösen ein Lichtbogen zwischen der Oberleitung und dem Stromabnehmer ausbildet, was zu einem Abbrand der Oberleitung und des Stromabnehmers und daher zu einer Beschädigung führt. Zudem werden Störungen in den mittels der Oberleitung bereitgestellten elektrischen Strom eingebracht, die auf weitere mit der Oberleitung gekoppelte Oberleitungslastwägen rückwirken.
Üblicherweise wird mittels eines im Wesentlichen vertikal nach oben gerichteten Lasers des Kraftfahrzeugs die Position der Oberleitung bezüglich des Kraftfahrzeugs bestimmt und anhand der Bestimmung eine Korrektur der Position des Kraftfahrzeugs ermittelt durchgeführt. Hierbei ist jedoch meist erst ein Lösen des Stromabnehmers von der Oberleitung feststellbar.
Aus DE 11 2013 001 814 T5 ist eine automatische Oberleitungsführung, und aus DE 11 2013 001 835 T5 ist eine Anzeige zur Übermittlung einer Oberleitungsposition an einen Bediener bekannt. DE 10 2016 211 483 A1 offenbart ein automatisiertes Ansteuern einer Sollfahrspur zur kontinuierlichen Versorgung mit elektrischer Energie, und EP 3 264 213 A1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Datenspeicher, in dem eine Information über eine Anordnung einer Fahrleitung abgelegt ist. Aus DE 10 2015 213 071 A1 ist eine infrastrukturgestützte Detektion von Fahrleitungen bekannt, und DE 10 2016 004 610 A1 offenbart ein Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs unterhalb eines Energieübertragungssegments. EP 2 165 917 A2 zeigt ein Spurführungssystem zur Führung eines Trolley-Busses unterhalb einer Stromleitung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zur Navigation eines straßengebundenen Kraftfahrzeugs mit einem Stromabnehmer sowie ein besonders geeignetes straßengebundenes Kraftfahrzeug mit einem Stromabnehmer anzugeben, wobei geeigneterweise eine Stromaufnahme verbessert ist, insbesondere witterungsunabhängig.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des Kraftfahrzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Das Verfahren dient der Navigation eines straßengebundenen Kraftfahrzeugs. Hierbei ist die Position des Kraftfahrzeugs auf der Straße im Wesentlichen frei wählbar. Das Kraftfahrzeug weist eine Anzahl an Rädern, beispielsweise vier oder sechs Räder auf, mittels derer ein Kontakt zu einer etwaigen Straße oder Fahrspur erstellt ist. Vorzugsweise sind zumindest zwei der Räder lenkbar ausgestaltet. Das Kraftfahrzeug weist eine Fahrtrichtung auf, in die dieses bewegt wird. Insbesondere wird die Fahrtrichtung mittels der lenkbar ausgestalteten Räder eingestellt. Beispielsweise weist ein Fahrersitz in die Fahrtrichtung.
Ferner weist das Kraftfahrzeug einen Elektromotor auf, mittels dessen insbesondere zwei Räder, beispielsweise mehr als zwei Räder, wie vier Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben sind. Der Elektromotor ist zweckmäßigerweise bürstenlos ist. Vorzugsweise ist der Elektromotor mittels eines Umrichters des Kraftfahrzeugs betrieben, mittels dessen beispielsweise ein Drehstrom bereitgestellt wird. Geeigneterweise umfasst das Kraftfahrzeug einen Energiespeicher, beispielsweise einen elektrischen Kondensator oder eine elektrische Batterie, mittels derer eine elektrische Energie gespeichert ist. Zweckmäßigerweise ist der elektrische Energiespeicher wiederaufladbar ausgestaltet.
Das Kraftfahrzeug weist ferner einen Stromabnehmer auf, der vorgesehen und eingerichtet ist, elektrisch mit einer Oberleitung kontaktiert zu werden. Hierbei ist die Oberleitung zweckmäßigerweise oberhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet und der Stromabnehmer bildet zweckmäßigerweise die obere Begrenzung des Kraftfahrzeugs. Insbesondere ist der Stromabnehmer an einem Dach des Kraftfahrzeugs montiert und/oder weist in einer vertikalen Richtung nach oben. Zweckmäßigerweise ist der Stromabnehmer vorgesehen und eingerichtet, die Oberleitung von einer Unterseite elektrisch zu kontaktieren und beispielsweise bei Betrieb des Kraftfahrzeugs entlang der Oberleitung bewegt zu werden. Vorzugsweise weist der Stromabnehmer einen Schleifkontakt auf. Beispielsweise umfasst der Stromabnehmer eine Vorrichtung, mittels derer der etwaige Schleifkontakt gegen die Oberleitung gepresst wird, beispielsweise eine Feder. Insbesondere ist der Stromabnehmer ausklappbar oder einfahrbar ausgestaltet, so dass ein Abstand zwischen dem Schleifkontakt (Schleifleiste) und dem Dach des Kraftfahrzeugs verändert werden kann. Mittels des Stromabnehmers wird bei Betrieb der Oberleitung elektrische Energie entnommen und diese zweckmäßigerweise zur Bestromung des Elektromotors herangezogen. Geeigneterweise wird mittels des Umrichters eine elektrische Spannung und/oder ein elektrischer Strom, der mittels der Oberleitung bereitgestellt wird, geeignet transformiert. Insbesondere wird der etwaige Energiespeicher mittels der Oberleitung geladen, wofür insbesondere der etwaig vorhandene Umrichter herangezogen wird.
Das Kraftfahrzeug weist ferner ein Radarsystem auf. Dieses ist vorgesehen und eingerichtet, elektromagnetische Wellen im Bereich des Radiofrequenzbereichs auszusenden und/oder zu empfangen. Insbesondere liegt die Frequenz der ausgesandten Radiowellen unter 3000 GHz. Beispielsweise ist die Wellenlänge der Radarwellen zwischen 1cm und 30cm.
Das straßengebundene Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Oberleitungslastkraftwagen, mittels dessen geeigneterweise Güter transportiert werden können. Insbesondere ist es möglich, mittels des Oberleitungslastkraftwagens Güter mit einer (Gesamt-)Masse über 100kg, 200kg, 500kg, 1t, 2t, 5t oder 10t zu transportieren. Beispielsweise weist der Oberleitungslastkraftwagen eine Maximalgeschwindigkeit von 80km/h, 90km/h oder 100km/h auf.
Das Verfahren sieht vor, dass mittels des Radarsystems des Kraftfahrzeugs eine Markierung eines Oberleitungsmasts erfasst wird, welcher sich in Fahrtrichtung vorausliegend befindet. Mit anderen Worten befindet sich der Oberleitungsmast vor dem Kraftfahrzeug, sofern dieses nach vorne bewegt wird. Geeigneterweise wird das Kraftfahrzeug in Richtung des Oberleitungsmasts bewegt, und die Fahrtrichtung ist zweckmäßigerweise im Wesentlichen auf den in Fahrtrichtung vorausliegend Oberleitungsmasten gerichtet. Die Markierung ist ein Bestandteil des Oberleitungsmasts und beispielsweise an einer Strebe, einem Ausleger oder dergleichen angebracht. Zum Beispiel bildet die Markierung die obere Begrenzung des Oberleitungsmasts, so dass diese auch aus einer vergleichsweise großen Entfernung erfassbar ist.
Anhand von Radarwellen wird die Markierung erfasst. Zur Erfassung der Markierung werden mittels des Radarsystems des Kraftfahrzeugs zweckmäßigerweise von der Markierung ausgesandte und/oder gestreute/reflektierte Radarwellen (Radiowellen) erfasst. Geeigneterweise wird ein Abstand der Markierung zu dem Kraftfahrzeug bestimmt, beispielsweise anhand einer Frequenz der Radarwellen und/oder anhand einer Laufzeitanalyse.
In einem weiteren Arbeitsschritt wird anhand der Markierung ein Aufhängepunkt der Oberleitung an dem vorausliegenden Oberleitungsmast bestimmt. Der Aufhängepunkt bezeichnet die Stelle, an der die Oberleitung, insbesondere ein unisoliertes Kabel dergleichen, mit dem Oberleitungsmast mechanisch verbunden ist. Beispielsweise ist die Oberleitung mit einem Greifer oder einem elektrischen Isolator des Oberleitungsmasts verbunden, welcher wiederum beispielsweise an einer Strebe oder einem der Ausleger des Oberleitungsmasts angebunden ist. Die Markierung ist zu dem Aufhängepunkt in einer bestimmten Position, beispielsweise in einem bestimmten Abstand und/oder in einer bestimmten Orientierung, positioniert. Vorzugsweise befindet sich die Markierung im Wesentlichen im Bereich des Aufhängepunkts. Alternativ ist beispielsweise in der Markierung die Position des Aufhängepunkts kodiert, und die Kodierung wird beispielsweise mittels der Radarwellen übertragen. Zumindest jedoch ist anhand der Markierung eindeutig die Position des Aufhängepunkts und somit der Aufhängepunkt bestimmbar.
Anhand des bestimmten Aufhängepunkts wird ein Pfad zum Erreichen des Aufhängepunkts mittels des Stromabnehmers ermittelt. Bei Bewegen des Kraftfahrzeugs entlang des Pfads wird der Aufhängepunkt mittels des Stromabnehmers erreicht. Folglich ist zumindest dann, wenn sich der Stromabnehmer im Bereich des Oberleitungsmasts, beispielsweise unterhalb des Auslegers, befindet, der Stromabnehmer in direktem mechanischem Kontakt mit der Oberleitung. Der Pfad ist somit eine Route oder eine Wegstrecke, entlang derer das Kraftfahrzeug zum Erreichen des Aufhängepunkts mittels des Stromabnehmers bewegt wird. Der Pfad entspricht insbesondere einer Wegstrecke, entlang derer das Kraftfahrzeug zur Navigation bewegt wird.
Daher wird, bevor das Kraftfahrzeug den Oberleitungsmast erreicht, bereits die Position der Oberleitung und ein entsprechender Pfad ermittelt. Daher ist dann, wenn das Kraftfahrzeug den Oberleitungsmast erreicht, zumindest ein mechanischer Kontakt zwischen dem Stromabnehmer und der Oberleitung realisiert ist. Zumindest nach Erreichen des Oberleitungsmasts durch das Kraftfahrzeug besteht der elektrische Kontakt zwischen dem Stromabnehmer und der Oberleitung. Sofern folglich bereits ein Kontakt zwischen dem Stromabnehmer und der Oberleitung besteht, wird auf diese Weise insbesondere ein Abriss eines elektrischen Kontakts zwischen dem Stromabnehmer und der Oberleitung vermieden. Geeigneterweise wird das Verfahren wiederholt, sobald der Oberleitungsmast erreicht wurde. In diesem Fall wird die Markierung eins weiteren, in Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmasts erfasst.
Insbesondere wird die Markierung des in Fahrtrichtung direkt vorausliegenden Oberleitungsmasts erfasst. Sofern folglich mehrere Oberleitungsmasten vorhanden sind, wird der die Markierung desjenigen Oberleitungsmasts erfasst, welcher zeitlich als nächstes mittels des Fahrzeugs bei einer Bewegung in Fahrtrichtung erreicht wird. Alternativ oder in Kombination hierzu wird die Markierung des in Fahrtrichtung übernächsten oder noch weiter vorausliegenden Oberleitungsmasts erfasst. Geeigneterweise werden eine Anzahl an auf diese Weise erfassten Markierungen, von jeweils in der Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmasten, die zueinander beabstandet sind zur Ermittlung des Pfades herangezogen.
Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug zwei derartige Radarsysteme auf. Infolgedessen ist eine Erfassung der Markierung vereinfacht. Geeigneterweise wird hierbei mittels des einen Radarsystems der in Fahrtrichtung direkt vorausliegende Oberleitungsmast dessen Markierung zu erfassen. Mittels des weiteren Radarsystems wird beispielsweise die Markierung eines bezüglich dieses Oberleitungsmasts in Fahrtrichtung weiter vorausliegenden weiteren Oberleitungsmasts erfasst.
Beispielsweise ist eine zweite Oberleitung an dem Oberleitungsmast bzw. den Oberleitungsmasten befestigt. Beispielsweise besteht eine elektrische Potentialdifferenz zwischen den beiden Oberleitungen. Anhand der Markierung wird insbesondere auch ein (zweiter) Aufhängepunkt der zweiten Oberleitung bestimmt. Geeigneterweise weist das Kraftfahrzeug einen zweiten Stromabnehmer auf, und der Pfad ist insbesondere derart bestimmt, dass mit dem Stromabnehmer der Aufhängepunkt der Oberleitung und mittels des zweiten Stromabnehmers der zweite Aufhängepunkt der zweiten Oberleitung erreicht wird.
Ferner wird ein Aufhängepunkt der Oberleitung an einem in der Fahrtrichtung zurückliegenden Oberleitungsmast bestimmt. Beispielsweise wurde der Aufhängepunkt sowie der Oberleitungsmast bereits mittels des Kraftfahrzeugs passiert. Vorzugsweise wird der Aufhängepunkt der Oberleitung an dem in der Fahrtrichtung zurückliegenden Oberleitungsmast zusätzlich zur Ermittlung des Pfades herangezogen. Insbesondere wird der in der Fahrtrichtung direkt zurückliegende Oberleitungsmast herangezogen. Beispielsweise werden der in der Fahrtrichtung direkt vorausliegende Oberleitungsmast und der in Fahrtrichtung direkt zurückliegende Oberleitungsmast herangezogen, zwischen denen sich somit das Kraftfahrzeug befindet. Beispielsweise wird der Aufhängepunkt des Oberleitungsmasts an dem in der Fahrtrichtung zurückliegenden Oberleitungsmast mittels des Radarsystems, insbesondere anhand von Radarwellen, bestimmt. Besonders bevorzugt wird die Position anhand eines Speichers ermittelt. Geeigneterweise wurde der in der Fahrtrichtung zurückliegende Oberleitungsmast mittels des Kraftfahrzeugs bereits passiert, und vor Passieren wurde eine Markierung dieses Oberleitungsmasts bereits mittels des Radarsystems erfasst und anhand dieser Markierung der Aufhängepunkt dieses Oberleitungsmasts bestimmt. Die Position des dieses Aufhängepunkts wurde zweckmäßigerweise in dem Speicher hinterlegt. Alternativ oder in Kombination hierzu wird bei Passieren des Oberleitungsmasts die Position des Aufhängepunkts der Oberleitung in dem Speicher hinterlegt.
Ferner wird der Verlauf der Oberleitung zwischen den Oberleitungsmasten, zwischen denen sich das Kraftfahrzeug befindet, anhand einer Interpolation bestimmt. Mit anderen Worten wird der Verlauf der Oberleitung zwischen dem in der Fahrtrichtung zurückliegenden Oberleitungsmast und dem in der Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmast bestimmt, wobei an den jeweiligen Oberleitungsmasten die Position der Oberleitung mittels deren jeweiligen Aufhängepunkten definiert ist. Geeigneterweise wird als Interpolation eine Gerade zwischen den beiden Aufhängepunkten herangezogen. Zusammenfassend ist der Verlauf der Oberleitung zwischen den beiden Oberleitungsmasten geschätzt bzw. angenommen. Dieser geschätzte Verlauf entspricht im Wesentlichen dem tatsächlichen Verlauf der Oberleitung, da diese meist vergleichsweise straff zwischen den Oberleitungsmasten gespannt ist. Etwaige Abweichungen ergeben sich lediglich beispielsweise aufgrund einer Witterung und/ oder eines Windes, wobei die Auslenkung vergleichsweise gering ist.
Beispielsweise werden zur Bestimmung der Interpolation weitere Informationen herangezogen. Insbesondere enthalten die Informationen den Verlauf der Oberleitung zwischen den Oberleitungsmasten. Beispielsweise werden diese Informationen mittels eines Senders bereitgestellt, der an einem oder beiden Oberleitungsmasten angebunden oder neben der Straße aufgestellt ist. Insbesondere sind die Informationen mittels eines RFID-Markers bereitgestellt, der vorzugsweise an dem in Fahrtrichtung zurückliegenden Oberleitungsmast angebunden ist. Zweckmäßigerweise weist das straßengebundene Kraftfahrzeug eine Vorrichtung zum Auslesen des RFID-Markers auf. Anhand der Interpolation wird der Pfad ermittelt. Insbesondere wird die Interpolation als Pfad herangezogen. Bevorzugt ist der Pfad zumindest parallel zu der Interpolation. Mit anderen Worten entspricht die Interpolation, also der angenommene Verlauf der Oberleitung dem Weg, entlang dessen der Stromabnehmer zum Erreichen des Aufhängepunkt des in der Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmasts bewegt wird. Wenn zwei Oberleitungen vorhanden sind, wird insbesondere für jede Oberleitung jeweils eine Interpolation erstellt. Alternativ hierzu wird lediglich für eine einzige der Oberleitungen eine Interpolation erstellt, was insbesondere eine Arbeitszeit zum Ausführen des Verfahrens verkürzt. Bei Bewegen des Kraftfahrzeugs entlang des Pfades werden dennoch beide Stromabnehmer entlang deren jeweiliger Oberleitung entlang bewegt, da die Oberleitungen zueinander in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, auf den der Abstand der Stromabnehmer eingestellt ist.
Vorzugsweise wird die Position des Kraftfahrzeugs bestimmt. Insbesondere wird der Pfad anhand der Position des Kraftfahrzeugs bestimmt. Geeigneterweise werden hierfür GPS-Daten herangezogen. Alternativ oder in Kombination hierzu wird die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermittelt, beispielsweise anhand einer Drehgeschwindigkeit eines Rades oder anhand eines Tachometers. Geeigneterweise wird ein etwaiger Lenkwinkel, insbesondere von etwaigen Rädern zur Einstellung der Fortbewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs, bestimmt und hieraus die Position ermittelt. Zum Beispiel wird der Lenkwinkel sowie die Geschwindigkeit herangezogen zur Ermittlung der Position des Kraftfahrzeugs genutzt. Geeigneterweise wird der Aufhängepunkt der Oberleitung an dem in der Fahrtrichtung zurückliegenden Oberleitungsmasten als Ausgangspunkt herangezogen. Anhand des Ausgangspunkts und mittels der seit Passieren dieses Oberleitungsmasts vorherrschenden Geschwindigkeit und mittels des seit Passieren dieses Oberleitungsmasts vorherrschenden Lenkwinkels wird die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs bestimmt. Somit ist bekannt, wo sich das Kraftfahrzeug zwischen den beiden Oberleitungsmasten befindet.
Beispielsweise wird anhand der Position der Pfad bestimmt. Besonders bevorzugt wird der Pfad unabhängig von der Position des Kraftfahrzeugs bestimmt, und die Position des Kraftfahrzeugs wird mit dem Pfad verglichen. Der Pfad ist somit unabhängig von der Position des Kraftfahrzeugs und geeigneterweise anhand der Aufhängepunkte der Oberleitung zwischen dem vorausliegenden und dem zurückliegenden Oberleitungsmast bestimmt. Anhand des Vergleichs der Position des Kraftfahrzeugs mit dem Pfad wird eine Steueranweisung für das Kraftfahrzeug erstellt. Die Steueranweisung ist derart, dass mittels des Kraftfahrzeugs der Pfad erreicht wird. Beispielsweise werden ein Lenkeinschlag (Lenkwinkel) und/oder eine Geschwindigkeit ermittelt, die gewählt werden muss, um den Pfad mit dem Kraftfahrzeug zu erreichen. Beispielsweise werden hierfür eine Geschwindigkeitsdifferenz und/oder eine Differenz eines Lenkeinschlags ermittelt.
Geeigneterweise ist die Steueranweisung derart, dass der Pfad vergleichsweise schnell erreicht wird, wobei vorzugsweise lediglich vergleichsweise geringe Änderungen der jeweiligen Parameter des Kraftfahrzeugs, wie der Lenkeinschlag und/oder die Geschwindigkeit erfolgen müssen. Infolgedessen wird insbesondere bereits vor Erreichen des (in Fahrtrichtung) vorausliegenden Oberleitungsmasts mit dem Stromabnehmer die Oberleitung erreicht und/oder ein Abriss des elektrischen Kontakts zwischen dem Stromabnehmer und der Oberleitung vermieden.
Beispielsweise wird die Steueranweisung mittels eines Ausgabegeräts ausgegeben. Infolgedessen wird einem Fahrer des Kraftfahrzeugs signalisiert, wie dieser eine Einstellung des Kraftfahrzeugs zur Erreichung des Pfads abändern muss. Beispielsweise wird mittels eines Displays die Steueranweisung ausgegeben, sodass das Ausgabegerät ein Display ist. Alternativ oder in Kombination hierzu wird beispielsweise mittels eines Signaltons die Steueranweisung kenntlich gemacht. Somit ist das Ausgabegerät ein Lautsprecher oder umfasst zumindest diesen. Alternativ hierzu wird beispielsweise mittels einer Rüttelbewegung oder dergleichen an einem Lenkrad die Steueranweisung dem Fahrer des Kraftfahrzeugs kenntlich gemacht.
Alternativ oder in Kombination hierzu wird anhand der Steueranweisung ein Spurhalteassistent (Spurhalteassistenzsystem) betrieben. Mittels des Spurhalteassistenten werden ein Lenkeinschlag und/oder eine Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs gesteuert und/oder geregelt. Infolgedessen wird das Kraftfahrzeug insbesondere selbständig unterhalb der Oberleitung gehalten, und geeigneterweise wird der Kontakt zwischen dem Stromabnehmer und der Oberleitung selbständig aufrechterhalten. Beispielsweise wird mittels des Spurhalteassistenten überwacht, dass zusätzlich eine Fahrspur nicht verlassen wird. Zum Beispiel wird der Einhaltung der Fahrspur eine höhere Priorität zugeordnet, sodass mittels des Spurhalteassistenten lediglich innerhalb der Fahrspur etwaige Korrekturen des Lenkeinschlag und/oder der Geschwindigkeit vorgenommen werden.
Geeigneterweise wird anhand des Pfads die Fahrspur ermittelt. Da die Oberleitung insbesondere oberhalb der Fahrspur angeordnet ist, ist anhand des Pfades und des angenommenen Verlaufs der Oberleitung eine vergleichsweise sichere Ermittlung der Fahrspur möglich. Dies ist auch bei einer Abwesenheit von Markierungen der Fahrspur der Fall, beispielsweise aufgrund einer Baustelle oder dergleichen. Insbesondere wird angenommen, dass die Oberleitung mittig und/oder in einem bestimmten Abstand parallel zu einer seitlichen Begrenzung der Fahrspur verläuft. Infolgedessen ist auch, beispielsweise bei Dunkelheit oder einer Abwesenheit von Fahrspurmarkierungen die Fahrspur vergleichsweise sicher bestimmt. Insbesondere wird der etwaig vorhandene Spurhalteassistent anhand dieser ermittelten Fahrspur betrieben, so dass das Kraftfahrzeug im Wesentlichen durchgängig entlang des Pfades bewegt wird, der vorzugsweise im Wesentlichen dem angenommenen Verlauf der Oberleitung entspricht. Vorzugsweise wird bei Passieren des Oberleitungsmasts die Position des Kraftfahrzeugs mit einer mittels des Spurhalteassistenten ermittelten Position verglichen, die beispielsweise anhand von Fahrbahnmarkierungen, GPS-Daten und/oder Fahrzeuginformationen bestimmt ist. Geeigneterweise wird der Spurhalteassistent, zweckmäßigerweise die mittels des Spurhalteassistenten ermittelte Position, anhand der ermittelten Aufhängepunkte korrigiert.
Zweckmäßigerweise wird mittels des Radarsystems des Kraftfahrzeugs eine zweite Markierung des in der Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmasts erfasst. Mit anderen Worten weist der in der Fahrtrichtung vorausliegende Oberleitungsmast die Markierung und die zweite Markierung auf, die jeweils mittels des Radarsystems erfasst werden. Beispielsweise ist die zweite Markierung baugleich zur Markierung oder abweichend von dieser geformt und/oder ausgerichtet. Bevorzugt ist die zweite Markierung zu der Markierung beabstandet. Vorzugsweise wird mittels Triangulation anhand der Markierung und der zweiten Markierung der Aufhängepunkt der Oberleitung an dem vorausliegenden Oberleitungsmast bestimmt. Somit ist eine Bestimmung des Aufhängepunkts verbessert, und insbesondere wird in Verkippen des Oberleitungsmasts hinsichtlich der Fahrtrichtung berücksichtigt. Auch ist anhand der Triangulation eine Bestimmung des Abstands des Kraftfahrzeugs zu dem Oberleitungsmast und daher eine präzisere Bestimmung des Pfades ermöglicht. Beispielsweise werden weitere Markierungen erfasst, die der Oberleitungsmast aufweist. Anhand dessen ist eine Bestimmung des Aufhängepunkts weiter vereinfacht.
Geeigneterweise wird die Anordnung der Markierung bezüglich der zweiten Markierung mit einem Muster verglichen. Anhand des Vergleichs wird auf einen Verlauf der Oberleitung in Fahrtrichtung hinter dem in der Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmast geschlossen. Mit anderen Worten ist in der Anordnung der zweiten Markierung bezüglich der Markierung eine Information bezüglich des Verlaufs der Oberleitung hinter dem in der Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmast kodiert. Daher kann anhand des Vergleichs bereits der Pfad hinter dem in der Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmast zumindest abschnittsweise erstellt werden. Infolgedessen ist eine Navigation verbessert. Beispielsweise ist in dem Muster hinterlegt, ob die Oberleitung hinter dem in der Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmast endet oder beginnt. Somit ist es ermöglicht, bereits einen weiteren Antrieb des Kraftfahrzeugs vorzubereiten, weswegen nach Passieren des in der Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmasts die Fahrt des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen ungestört fortgesetzt werden kann.
Vorzugsweise werden mittels des Radarsystems des Kraftfahrzeugs Radarwellen ausgesandt. Die Markierung und beispielsweise die etwaig vorhandene Markierung sind in diesem Fall zweckmäßigerweise passiv ausgestaltet und insbesondere ein sogenannter passiver Radar-Beacon. Somit ist ein Energiebedarf vergleichsweise gering und eine Wartung vereinfacht, da ein lediglich einziges aktives Gerät, nämlich das Radarsystem des Kraftfahrzeugs, gewartet werden muss. Beispielsweise ist die Markierung mittels dreier aufeinander senkrecht angeordneter Platten erstellt. Die Platten sind insbesondere aus einem Metall erstellt und geeigneterweise für die Radarwellen nicht durchsichtig. Die Platten sind insbesondere derart ausgestaltet, dass diese die Radarwellen streuen und/oder reflektieren. Beispielsweise weist die Markierung eine Abdeckung auf, welche die Radarwellen im Wesentlichen ungehindert durchdringen können. Mittels der Abdeckung wird eine Verschmutzung und/oder Beschädigung, beispielsweise aufgrund der Witterung, von weiteren Bestandteilen der Markierung verhindert, an denen die Radarwellen gestreut und/oder reflektiert werden.
Das straßengebundene Kraftfahrzeug weist einen Stromabnehmer und ein Radarsystem auf. Ferner weist das straßengebundene Kraftfahrzeug eine Navigationseinrichtung auf, die gemäß einem Verfahren betrieben ist, bei dem mittels des Radarsystems eine Markierung eines in einer Fahrtrichtung vorausliegenden Oberleitungsmast erfasst wird. Anhand der Markierung wird ein Aufhängepunkt der Oberleitung an dem vorausliegenden Oberleitungsmast bestimmt. Anhand des bestimmten Aufhängepunkts wird ein Pfad zum Erreichen des Aufhängepunkts des Stromabnehmers ermittelt. Die Navigationseinrichtung ist geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, das Verfahren durchzuführen.
Beispielsweise weist das straßengebundene Kraftfahrzeug einen zweiten Stromabnehmer auf, wobei der zweite Stromabnehmer einer zweiten Oberleitung zugeordnet ist, die beispielsweise parallel zur Oberleitung angeordnet ist. Die zweite Oberleitung weist einen zweiten Aufhängepunkt an dem Oberleitungsmast auf. Beispielsweise umfasst das straßengebundene Kraftfahrzeug ein zweites Radarsystem, welches vorzugsweise redundant ausgestaltet ist, oder welches insbesondere für Radarwellen mit einer abweichenden Wellenlänge sensitiv ist. Das straßengebundene Kraftfahrzeug umfasst geeigneterweise eine Anzahl an Rädern, wobei mindestens eines, vorzugsweise zwei von den Rädern, angetrieben sind, insbesondere mittels eines Elektromotors. Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug zumindest eines, vorzugsweise zumindest zwei Räder, welche zur Einstellung einer Fahrtrichtung verschwenkt werden können. Insbesondere sind diese Räder mit einem Lenkrad des straßengebundenen Kraftfahrzeugs wirkverbunden. Das straßengebundene Kraftfahrzeug ist bevorzugt ein Oberleitungslastkraftwagen.
Der Oberleitungsmast weist eine Markierung auf, die mittels eines Radarsystems eines Kraftfahrzeugs erfassbar ist. Die Markierung selbst ist geeigneterweise eine passive Radarmarkierung und vorzugsweise mittels dreier aufeinander senkrecht angeordneter Metallplatten erstellt oder weist diese zumindest auf. Insbesondere ist die Markierung ein Winkelreflektor, Trippelspiegel oder Retroreflektor. Die Markierung weist zweckmäßigerweise eine Abdeckung auf, mittels derer beispielsweise weitere Bestandteile abgedeckt sind, die für die Radarwellen nicht durchlässig sind. Die Abdeckung ist zweckmäßigerweise für Radarwellen durchsichtig und dient insbesondere dem Schutz vor einer Verschmutzung.
Der Oberleitungsmast ist vorgesehen und eingerichtet, eine Oberleitung aufzunehmen, die an einem Aufhängepunkt befestigt wird. Hierbei ist der Aufhängepunkt in einer bestimmten Anordnung zu der Markierung positioniert. Beispielsweise sind zwei Aufhängepunkte vorhanden, wobei jedem der Aufhängepunkte jeweils eine Oberleitung zugeordnet ist. Vorzugsweise umfasst der Oberleitungsmast eine zweite Markierung, die bezüglich der Markierung in einer bestimmten Position angeordnet ist. Geeigneterweise ist der Aufhängepunkt und/oder der etwaige zweite Aufhängepunkt bezüglich der Markierung, und insbesondere bezüglich der zweiten Markierung, in einer vorbestimmten Position angeordnet.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Navigation des straßengebundenen Kraftfahrzeugs ausgeführten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf das straßengebundene Kraftfahrzeug/den Oberleitungsmast zu übertragen und umgekehrt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 ein Verfahren zur Navigation eines straßengebundenen Kraftfahrzeugs mit einem Stromabnehmer,
2 schematisch vereinfacht in einer Draufsicht das straßengebundenen Kraftfahrzeugs auf einer Fahrspur sowie eine Anzahl an Oberleitungsmasten, und
3 schematisch vereinfacht in einer Frontalansicht einen der Oberleitungsmasten.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Verfahren 2 zur Navigation eines in 2 in einer Draufsicht dargestellten (straßengebundenen) Kraftfahrzeugs 4 in Form eines Oberleitungslastkraftwagens unter einer Oberleitung 6 und einer zweiten Oberleitung 8 gezeigt. Die Oberleitung 6 und die zweite Oberleitung 8 sind oberhalb einer Fahrspur 10 einer Straße 12 angeordnet, die insgesamt drei Fahrspuren aufweist. Die Fahrspur 10 bildet die äußerste Fahrspur. Die Oberleitung 6 und die zweite Oberleitung 8 sind mittels Oberleitungsmasten 14 oberhalb der Fahrspur 10 gehalten, von denen einer in 3 in einer Frontalansicht gezeigt ist. Der Oberleitungsmast 14 weist ein Podest 16 auf, welches in einem Erdreich verankert ist, und das einen vertikal verlaufenden Pfosten 18 stabilisiert. An dem Pfosten 18 ist im oberen Drittel ein horizontal verlaufender Ausleger 20 befestigt, welcher im Wesentlichen senkrecht zum Verlauf der Fahrspur 10 oberhalb dieser verläuft. An dem Ausleger 20 sind zwei Halterungen 22 angebunden, welche sich vertikal nach unten erstrecken. An dem unteren Ende einer der Halterungen 22 befindet sich ein Aufhängepunkt 24 der Oberleitung 6, und an dem unteren Ende der weiteren Halterung 22 befindet sich ein zweiter Aufhängepunkt 26 der zweiten Oberleitung 8. Somit werden mit den Halterungen 22 die Oberleitung 6 sowie die zweite Oberleitung 8 oberhalb der Fahrspur 10 gehalten.
Im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Halterungen 22 ist an dem Ausleger 22 vertikal oberhalb eine Markierung 28 angeordnet. Auch an dem Pfosten 18 schließt sich vertikal oberhalb eine zweite Markierung 30 an. Die Markierung 28 und die zweite Markierung 30 sind baugleich und weisen drei zueinander senkrecht angeordnete Platten aus einem Metall, wie Eisen, auf. Die Platten selbst sind mit einer nicht näher dargestellten Abdeckung versehen, die aus einem für Radarwellen durchsichtigen Material, wie Kunststoff, gefertigt sind. Mittels der Abdeckung wird eine Verschmutzung der Platten der jeweiligen Markierung 28, 30 verhindert.
Das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 befindet sich auf der Fahrspur 10 und bewegt sich entlang dieser in eine Fahrtrichtung 32 fort, die parallel zur Fahrspur 10 ist. Hierbei befindet sich das Fahrzeug 4 zwischen einem in der Fahrtrichtung 14 zurückliegenden Oberleitungsmasten 14a und einem in der Fahrtrichtung 14 vorausliegenden Oberleitungsmasten 14b, die zueinander baugleich sind und die sich lediglich anhand deren Position entlang der Fahrspur 10 unterscheiden. So sind die Markierungen 28, 30 an den Oberleitungsmasten 14 bezüglich zueinander und bezüglich der Aufhängepunkte 24, 26 bezüglich an jeweils den gleichen Positionen angeordnet. In der Fahrtrichtung 32 enden die Oberleitung 6 und die zweite Oberleitung 8 an einem in der Fahrtrichtung 32 letzten Oberleitungsmasten 14c. Hinter diesem findet sich in Fahrtrichtung 32 keine weitere der Oberleitungen 6, 8. Mit anderen Worten sind dort oberhalb der Fahrspur 10 keine der Oberleitungen 6, 8 angeordnet. Bei dem in der Fahrtrichtung 32 letzten Oberleitungsmasten 14c ist die Markierung 28 bezüglich der beiden Oberleitungen 6, 8 nach außen versetzt, weswegen sich die beiden Oberleitungen 6, 8 in horizontaler Richtung zwischen den beiden Markierungen 28, 30 befinden.
Das Fahrzeug 4 weist einen Stromabnehmer 34, der der Oberleitung 6 zugeordnet ist, und einen zweiten Stromabnehmer 36 auf, der der zweiten Oberleitung 8 zugeordnet ist. Der zweite Stromabnehmer 36 ist bezüglich der Fahrtrichtung 32 zu dem Stromabnehmer 34 senkrecht nach außen versetzt. Die beiden Stromabnehmer 34, 36 sind an einem nicht näher dargestellten Dach des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 befestigt und weisen im Wesentlichen senkrecht nach oben. Zudem umfasst das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 einen Elektromotor, der anhand einer mittels der beiden Oberleitungen 6 ,8 bereitgestellten elektrischen Spannung bestromt wird. Die elektrische Spannung wird mittels der beiden Stromabnehmer 34, 36 abgegriffen. Mittels eines nicht näher dargestellten Umrichters wird die elektrische Spannung in Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 transformiert und an den Elektromotor angelegt.
Das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 weist ferner eine Navigationseinrichtung 38 und einen Spurhalteassistenten 40 auf. Der Spurhalteassistent 40 dient bei einer Fortbewegung dem automatischen Halten des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 in der Fahrspur 10 und ist mit einer nicht näher dargestellten Lenkung und dem Elektromotor des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 in Wirkverbindung. Zudem umfasst das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 ein Ausgabegerät 42, welches in einer Fahrerkabine angeordnet ist, und mittels dessen eine Signalisierung von Anweisungen an einen Fahrer des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 erfolgt. Ferner weist das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 einen nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor auf. Zudem weist das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 ein Radarsystem 44 auf, mittels dessen Radarwellen 46 in Fahrtrichtung 32 ausgebbar sind. Das Radarsystem 44 weist ferner einen nicht näher dargestellten Empfänger auf, mittels dessen die Radarwellen 46 empfangen werden können, sofern diese geeignet reflektiert und/oder rückgestreut werden.
Das Verfahren 2 sieht vor, dass in einem ersten Arbeitsschritt 48 mittels des Radarsystems 44 die Radarwellen 46 in Fahrtrichtung 32 ausgesandt werden. Die an den beiden Markierungen 28, 30 des in der Fahrtrichtung 14 direkt vorausliegenden Oberleitungsmasts 14b gestreuten und/oder reflektierten Anteile dieser Radarwellen 46 werden mittels des Radarsystems 44 erfasst. Somit wird die Markierung 28 und die zweite Markierung 30 erfasst. Mittels Triangulation wird anhand der Markierung 28 und der zweiten Markierung 30 der Aufhängepunkt 24 der Oberleitung 6 an dem in Fahrtrichtung 14 vorausliegenden Oberleitungsmast 14b bestimmt. Ferner wird der zweite Aufhängepunkt 26 anhand der erfassten Markierung 28 und der zweiten Markierung 30 des in der Fahrtrichtung 32 vorausliegenden Oberleitungsmasts 14b mittels Triangulation bestimmt. Hierbei wird jeweils der bekannte Abstand der beiden Aufhängepunkte 24, 26 zu den beiden Markierungen 28, 30 herangezogen.
In einem sich anschließenden zweiten Arbeitsschritt 50 wird die Anordnung der Markierung 28 bezüglich der zweiten Markierung 30 mit einem in der Navigationseinrichtung 38 hinterlegten Mustern verglichen. Anhand des Vergleichs wird auf den Verlauf der Oberleitung 6 und der zweiten Oberleitung in Fahrtrichtung 32 hinter dem in Fahrtrichtung 32 vorausliegenden Oberleitungsmast 14b geschlossen. Sofern sich die Markierung 28 zwischen den beiden Aufhängepunkten 24, 26 befindet, und wenn der Abstand der Markierungen 28,30 folglich vergleichsweise gering ist, wird darauf geschlossen dass die Oberleitung 6 und die zweite Oberleitung 8 auch nach dem in Fahrtrichtung 32 vorausliegenden Oberleitungsmast 14b vorhanden ist. Falls der Abstand zwischen den beiden Markierungen 28, 30 vergrößert ist, wie dies bei dem in der Fahrtrichtung 32 letzten Oberleitungsmast 14c der Fall ist, wird darauf geschlossen, dass hinter diesem Oberleitungsmast 14c in Fahrtrichtung 32 keine der Oberleitungen 6, 8 mehr besteht. Sofern somit die beiden Markierungen 28, 30 des in Fahrtrichtung 32 letzten Oberleitungsmasts 14c erfasst werden, und dieses Muster in den zweiten Arbeitsschritt 50 erkannt wird, wird die Verbrennungskraftmaschine des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 gestartet. Daher wird bei Erreichen des in Fahrtrichtung 32 letzten Oberleitungsmasts 14c das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 bereits mit dem Verbrennungsmotor angetrieben, sodass dort ein ungestörtes Weiterbewegen des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 in Fahrtrichtung 32 ermöglicht ist.
In einem dritten Arbeitsschritt 52 werden die beiden Aufhängepunkte 24, 26 der Oberleitung 6 bzw. der zweiten Oberleitung 8 an dem in der Fahrtrichtung 32 direkt zurückliegenden Oberleitungsmast 14a bestimmt. Hierfür wird die in einem Speicher der Navigationseinrichtung 38 hinterlegte Positionen der beiden Aufhängepunkte 24, 28 abgerufen, welche vor dem Passieren des in der Fahrtrichtung 32 zurückliegenden Oberleitungsmasts 14a mittels des Radarsystems 44 anhand der beiden Markierungen 28, 30 eben dieses Oberleitungsmasts 14a bestimmt worden sind.
In einem sich anschließenden vierten Arbeitsschritt 54 wird der Verlauf der Oberleitung 6 zwischen dem in Fahrtrichtung 32 zurückliegenden Oberleitungsmast 14a und dem in Fahrtrichtung 32 vorausliegenden Oberleitungsmast 14b mittels einer Interpolation bestimmt. Hierfür eine Gerade zwischen den diesen beiden Oberleitungsmasten 14a, 14b zugeordneten Aufhängepunkten 24 herangezogen wird. Auch wird der Verlauf der zweiten Oberleitung 8 zwischen den beiden Oberleitungsmasten 14a, 14b und den zugeordneten zweiten Aufhängepunkten 26 mittels Interpolation bestimmt, wobei für den Verlauf der zweiten Oberleitung 8 zwischen diesen beiden Aufhängepunkten 26 ebenfalls eine Gerade herangezogen wird. Die Interpolation der Oberleitung 6 wird zur Ermittlung eines Pfades 56 für das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 herangezogen, wobei der Pfad 56 parallel zu den beiden Interpolationen ist. Bei Entlangbewegen des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 entlang des Pfads 56, also entlang der zwischen den beiden Oberleitungsmasten 14a ,14b erstellten Geraden, wird der Aufhängepunkt 24 der Oberleitung 6 an dem in Fahrtrichtung 32 vorausliegenden Oberleitungsmast 14b mittels des Stromabnehmers 34 erreicht. Auch wird der Aufhängepunkt 26 der Oberleitung 8 an dem in Fahrtrichtung 32 vorausliegenden Oberleitungsmast 14b mittels des zweiten Stromabnehmers 36 erreicht. Ferner wird anhand des Pfads 56 die Fahrspur 10 ermittelt und mit etwaigen mittels weiterer Sensoren erfassten Markierungen der Fahrspur 10 verglichen. Hierbei wird die Beziehung ausgenutzt, dass sich die Oberleitung 6 und somit der Pfad 56 in einem bestimmten Abstand in horizontaler Richtung zu Begrenzungen der Fahrspur 10 befinden.
In einem sich anschließenden fünften Arbeitsschritt 58 wird eine Position 60 des Kraftfahrzeugs 4 bestimmt. Hierfür wird die Geschwindigkeit sowie deren Änderung als auch etwaige Lenkeinschläge und somit Richtungsänderungen des Kraftfahrzeugs 4 seit Passieren des in Fahrtrichtung 32 zurückliegenden Oberleitungsmasts 14a berücksichtigt. Anhand der diesem Oberleitungsmast 14a zugeordneten Aufhängepunkte 24, 26 wird die Position 60 ermittelt, wobei angenommen wird, dass die Aufhängepunkte 24, 26 jeweils mit dem zugeordneten Stromabnehmer 34,3 6 erreicht wurden. Zudem werden ebenfalls GPS-Daten zur Bestimmung der Position 60 verwendet.
In einem sich anschließenden sechsten Arbeitsschritt 62 wird die Position 60 des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 mit dem Pfad 56 verglichen. Anhand des Vergleichs wird eine Steueranweisung 64 für das Kraftfahrzeug 4 erstellt. Die Steueranweisung 64 ist derart, dass das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 entlang des Pfads 56 bewegt wird und dass der Stromabnehmer 34 somit in direktem mechanischem Kontakt mit der Oberleitung 6 ist. Hierfür wird insbesondere eine Änderung eines Lenkwinkels ermittelt, sofern sich das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 nicht auf dem Pfad 56 befindet.
In einem siebten Arbeitsschritt 66 wird die Steueranweisung 64 mittels des Ausgabegeräts 42 dem Fahrer des Kraftfahrzeugs kenntlich gemacht, sodass dieser das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 derart steuern kann, dass der Stromabnehmer 34 entlang des Pfads 56 bewegt wird. Hierfür wird mittels des Ausgabegeräts 42 ein Signalton oder eine visuelle Anweisung / ein visueller Hinweis ausgegeben, beispielsweise in eine Glasscheibe des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 projiziert. Alternativ oder in Kombination hierzu wird anhand der Steueranweisung 64 der Spurhalteassistenz 40 betrieben. Hierbei wird das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 mittels des Spurhalteassistenten 40 automatisch derart gelenkt, dass das straßengebundene Kraftfahrzeug entlang des Pfads 56 und somit der Stromabnehmer 34 entlang der Oberleitung 6 bewegt wird.
Zusammenfassend sind die Markierungen 30, 38 an der Infrastruktur, nämlich den Oberleitungsmasten 14 für die Oberleitungen 6, 8 angebunden, wobei die Markierungen 28, 30 sich in einem bekannten Bezug zu den Aufhängepunkten 24, 26 befinden. Das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 weist das Radarsystem 44, also eine Detektionsvorrichtung auf, um die Positionen der Markierungen 28, 30 relativ zu dem straßengebundenen Kraftfahrzeug 4 zu erfassen. Anhand der Position der Markierungen 28, 30 und auch anhand des Anordnungsmusters dieser werden die Aufhängepunkte 24, 30 ermittelt und hieraus insbesondere die Steueranweisung 64 ermittelt, die beispielsweise an den Spurhalteassistenten 40 übermittelt wird.
Die Markierungen 28, 30, die an tragenden Strukturen des jeweiligen Oberleitungsmasts 14 montiert sind, werden erfasst. Hierbei weisen die Markierungen 28, 30 eine feste Ortsrelation zueinander auf und sind derart ausgestaltet, dass sie in einer vergleichsweise rauen Umgebung mit dem Radarsystem 44 des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 erfasst werden können, insbesondere unabhängig von einem etwaigen Niederschlag, einer vorherrschenden Temperatur oder einer etwaigen Verschmutzung. Die Markierungen 28, 30 sind Radarreflektoren, die beispielsweise aus drei senkrecht aufeinander stehenden Metallflächen bestehen oder diese zweckmäßigerweise umfassen. Das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 weist das Radarsystem 44 oder weitere Radarsysteme auf, mittels derer die Markierungen 28, 30 aus vergleichsweise großer Entfernung erfassbar sind.
Beispielsweise wird hierbei zusätzlich zu dem direkten in Fahrtrichtung 32 vorausliegenden Oberleitungsmast 14b der oder eine Anzahl der in Fahrtrichtung 32 diesem Oberleitungsmast 14b nachfolgenden Oberleitungsmasten 14, insbesondere deren Markierungen 28, 30, erfasst. Die Aufhängepunkte 24, 26 werden mittels Triangulation ermittelt, da die Anordnung, also die Position und die Abstände, der Markierungen 28, 30 bekannt sind. Aufgrund des bekannten Bezugs der Oberleitungen 6, 8 und somit der Aufhängepunkte 24, 26 ist es ermöglicht, die Position der Oberleitungen 6, 8 an dem jeweiligen Oberleitungsmast 14 in Relation zu dem straßengebundenen Kraftfahrzeug 4 zu ermitteln. Hierfür wird eine Interpolation herangezogen, wobei als Interpolation insbesondere eine Gerade verwendet wird, da die Oberleitungen 6,8 zwischen jeweils zwei benachbarten Oberleitungsmasten 14 im Wesentlichen gerade oder zumindest nach einem bekannten Muster verlaufen. Auch kann der weitere Verlauf der Oberleitungen 6, 8 zwischen den in Fahrtrichtung 32 weiter vorausliegenden Oberleitungsmasten 14 auf diese Weise ermittelt werden.
Anhand des ermittelten Pfades 56 werden die Steueranweisungen 64 ermittelt, mittels derer insbesondere der Spurhalteassistenz 40 betrieben ist, sodass beispielsweise kein Kontaktverlust zwischen den Stromabnehmern 34, 36 und der jeweils zugeordneten Oberleitung 6, 8 kommt. In einer vereinfachten Variante werden dem Fahrer lediglich anhand von mittels des Ausgabegeräts 42 übermittelten Signalen (optisch, akustisch), die Position des Pfads 56 signalisiert und dieser somit beim Halten der Fahrspur unterstützt.
Zusammenfassend wird der Verlauf der Oberleitung 6, 8 zwischen benachbarten Oberleitungsmasten interpoliert, wobei die Position der Oberleitungen 6, 8 mit deren jeweiligen Aufhängepunkten 24, 26 bei den Oberleitungsmasten 14 bekannt ist. Aufgrund der Verwendung der Radarwellen 46 ist die Ermittlung der Aufhängepunkte 24, 26 unabhängig von Lichtverhältnissen, einem Einstreuwinkel der Sonne und im Wesentlichen von der Witterung.
Die Markierungen 28, 30 sind zum Beispiel sogenannte passive Radar-Beacons, insbesondere Winkelreflektoren, Trippelspiegel, Retroreflektoren. Auf diese Weise sind Herstellungskosten reduziert. Zur Ermittlung der Position 60 werden vorzugsweise weitere Sensoren/Sensordaten des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 herangezogen, wie beispielsweise ein GPS-Sensor, ein Beschleunigungssensor oder Sensoren, mittels derer eine Drehrate und/oder ein Lenkwinkel etwaiger Räder bestimmt wird. Auf diese Weise wird eine Genauigkeit der Ermittlung der Position 60 erhöht. Anhand der Muster, in denen die Markierung 28, 30 des jeweiligen Oberleitungsmasts 14 angeordnet sind, ist es zudem ermöglicht, den Beginn oder das Ende der Oberleitungen 6, 8 zu bestimmen. Die Markierungen 28, 30 weisen eine Abdeckung aus einem für die Radarwellen 46 durchsichtigen Material auf. Auf diese Weise sind die reflektierenden Bestandteile der Markierungen 28, 30 vor Schmutz und/oder einem Vogelnestbau geschützt. Alternativ wird die Position 60 des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 beispielsweise lediglich mittels der Markierungen 28, 30 bestimmt, also ohne Kenntnis über die Oberleitungsmasten 14 und ohne ein ä-priori-Wissen über die in diesem Bereich realisierte Verlegung der Oberleitungen 6, 8.
Alternativ werden zusätzliche Ortsinformationen verwendet, die beispielsweise aus GPS-Daten und/oder RFID-Markern gewonnen werden, die beispielsweise zwischen oder an den Oberleitungsmasten 14 angebunden sind. Sofern beispielsweise temporäre Änderungen der Fahrspur 10 vorgenommen werden, insbesondere aufgrund von Baumaßnahmen, werden in diesem Fall die Informationen, die mittels des RFID-Markers bereitgestellt sind, nicht beachtet, sodass keine Ortsinformationen verwendet werden. Die zusätzlichen Ortsinformationen werden verwendet, um eine Zuverlässigkeit und eine Verfügbarkeit zu erhöhen. Bei der Verwendung keiner weiteren Ortsinformationen hingegen sind Kosten reduziert.
Wenn der in Fahrtrichtung 32 vorausliegende Oberleitungsmast 14b erreicht wird, wird insbesondere die Position 60 des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4 mit einer Position für das straßengebundene Kraftfahrzeug 4 verglichen, die mittels weiterer Daten, beispielsweise lediglich GPS-Daten oder Zustandsdaten des straßengebundenen Kraftfahrzeugs 4, ermittelt ist. Hierbei wird insbesondere die auf diese Weise ermittelte Position anhand der mit den Aufhängepunkten 24, 26 ermittelten Position 60 korrigiert. Insbesondere wird der Spurhalteassistent 40 anhand dieser Position 60 kalibriert. Auf diese Weise ist auch bei widrigen Wetterbedingungen eine Verfügbarkeit des Spurhalteassistenten 40 erhöht.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren (2) zur Navigation eines straßengebundenen Kraftfahrzeugs (4) mit einem Stromabnehmer (34), insbesondere Oberleitungslastkraftwagen, unter einer Oberleitung (6), bei dem - mittels eines Radarsystems (44) des Kraftfahrzeugs (4) eine Markierung (28) eines in einer Fahrtrichtung (14) vorausliegenden Oberleitungsmasts (14b) erfasst wird, - anhand der Markierung (28) ein Aufhängepunkt (24) der Oberleitung (8) an dem vorausliegenden Oberleitungsmast (14b) bestimmt wird, - ein Aufhängepunkt (24) der Oberleitung (6) an einem in der Fahrtrichtung (32) zurückliegenden Oberleitungsmast (14a) bestimmt wird, - der Verlauf der Oberleitung (6) zwischen den Oberleitungsmasten (14a, 14b) anhand einer Interpolation bestimmt wird, und - anhand des bestimmten Aufhängepunkts (24) ein Pfad (56) zum Erreichen des Aufhängepunkts (24) mittels des Stromabnehmers (34) ermittelt wird, wobei der Pfad (56) anhand der Interpolation ermittelt wird.
Verfahren (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position (60) des Kraftfahrzeugs (4) bestimmt wird.
Verfahren (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Position (60) des Kraftfahrzeugs (4) mit dem Pfad (56) verglichen wird, und anhand des Vergleichs eine Steueranweisung (64) für das Kraftfahrzeug (4) erstellt wird.
Verfahren (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranweisung (64) mittels eines Ausgabegeräts (42) ausgegeben wird.
Verfahren (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Steueranweisung (64) ein Spurhalteassistent (40) betrieben wird.
Verfahren (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Pfads (56) eine Fahrspur (10) ermittelt wird.
Verfahren (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Radarsystems (44) des Kraftfahrzeugs (4) eine zweite Markierung (30) des in der Fahrtrichtung (32) vorausliegenden Oberleitungsmasts (14b) erfasst wird, und dass mittels Triangulation anhand der Markierung (28) und der zweiten Markierung (30) der Aufhängepunkt (24) der Oberleitung (6) an dem vorausliegenden Oberleitungsmast (14b) bestimmt wird.
Verfahren (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Markierung (28) bezüglich der zweiten Markierung (30) mit einem Muster verglichen wird, und anhand des Vergleichs auf einen Verlauf der Oberleitung (6) in Fahrtrichtung (32) hinter dem in der Fahrtrichtung (32) vorausliegenden Oberleitungsmast (14b) geschlossen wird.
Verfahren (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Radarsystems (44) des Kraftfahrzeugs (4) Radarwellen (46) ausgesandt werden.
Straßengebundenes Kraftfahrzeugs (4) mit einem Stromabnehmer (34), insbesondere Oberleitungslastkraftwagen, und mit einem Radarsystem (44), sowie mit einer Navigationseinrichtung (38), die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 betrieben ist.