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Die Erfindung bezieht sich auf ein Beförderungssystem mit einer Flotte von an straßenseitig installierten Ladestationen mit Traktionsenergie versorgbaren Straßenfahrzeugen, insbesondere von Elektrobussen zur Personenbeförderung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein derartiges Beförderungssystem ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung
EP 3 031 658 A1 bekannt. Die als Elektrobusse ausgebildeten Straßenfahrzeuge weisen darin einen elektrischen Traktionsantrieb, einen aufladbaren Energiespeicher für Traktionsenergie und auf einem Fahrzeugdach angeordnete Gegenkontakte als Ladeschnittstelle zur Ladestation auf. Die Ladestationen weisen einen Lademast, ein panto graphenartiges Stellglied, das an seinem oberen Ende am Lademast angelenkt ist und an seinem freien unteren Ende Ladekontakte als Ladeschnittstelle zum Straßenfahrzeug trägt, und einen ansteuerbaren Stellantrieb für das Stellglied zum Absenken und Anheben der Ladekontakte relativ zum Lademast auf. Das Straßenfahrzeug ist zum Laden des Energiespeichers derart unter das Stellglied der Ladestation positionierbar, dass durch Absenken der Ladekontakte eine elektrische Verbindung zwischen den Ladekontakten und den Gegenkontakten herstellbar ist.
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Instandhaltungsmaßnahmen, wie Wartung, Inspektion und Instandsetzung, für das bekannte Beförderungssystem, insbesondere für dessen Ladeschnittstellen, werden zyklisch in vorgegebenen Instandhaltungsintervallen von Hand geplant und beauftragt. Eine derartige Planung und Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen ist aufwändig und entspricht mitunter nicht dem tatsächlichen Bedarf solcher Servicemaßnahmen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Beförderungssystem bereit zu stellen, mit dem Instandhaltungsmaßnahmen effizienter und bedarfsgerechter ermittelt, geplant und beauftragt werden können.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Beförderungssystem der eingangs genannten Art, mit einem Instandhaltungssystem zur automatisierten Ermittlung eines Betriebszustandes des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation, umfassend wenigstens eine an der Ladestation angeordnete Videokamera zur Aufnahme digitaler Videobilder, die derart angebracht und ausgerichtet ist, dass aufgenommene Videobilder wenigstens teilweise das positionierte Straßenfahrzeug und/oder wenigstens teilweise die Ladestation wiedergeben, und eine Auswertungseinheit zur digitalen Bildauswertung, die derart ausgebildet ist, dass ein Betriebszustand des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation durch Bildauswertung von aufgenommenen Videobildern ermittelbar ist. An der Ladestation können eine oder mehrere Videokameras angebracht sein, die während des Ladevorgangs Videobilder des Straßenfahrzeugs oder der Ladestation oder von beidem aufnehmen. Hierdurch wird ein Istzustand des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation festgehalten, der einen augenblicklichen Betriebszustand und ggf. Instandhaltungsbedarf des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation dokumentiert. Durch hinterlegte und an sich bekannte Algorithmen zur Bildauswertung lässt sich beispielsweise feststellen, ob ein Defekt, ein Verschleiß oder eine Verschmutzung von Teilen des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation vorliegen. Je nach Anzahl und Ausrichtung der Videokameras kann dies beispielsweise die Ladeschnittstelle zwischen Straßenfahrzeug und Ladestation, insbesondere also das Stellglied mit seinen Ladekontakten sowie die Gegenkontakte auf dem Fahrzeugdach, aber auch umliegende Bauteile, wie Isolatoren, Kabel und Anschlussstellen, oder andere von außen sichtbare Bauteile betreffen, beispielsweise eine Klimaanlage auf dem Fahrzeugdach oder - gegebenenfalls fehlende - Seitenspiegel des Straßenfahrzeugs. Ohne in Augenscheinnahme und Überprüfung durch Instandhaltungspersonal kann durch digitale Bildauswertung automatisiert ein Betriebszustand ermittelt werden. Diese Ermittlung erfolgt fortwährend sobald ein Straßenfahrzeug an einer mit dem Instandhaltungssystem ausgestatteten Ladestation hält, so dass Instandhaltungsmaßnahmen effizient ohne oder mit nur geringem Personalaufwand ermittelt und nur dann ergriffen werden, wenn hierfür auch ein Bedarf festgestellt worden ist. Eine zyklische Instandhaltung nach vorgegebenen Intervallen einer Betriebsdauer oder Streckenleistung kann damit entfallen.
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In einer besonderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Beförderungssystems weist die Auswertungseinheit einen Datenspeicher, in dem einzelne Referenzbilder von Bauteilen des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation mit vorgebbaren Soll-Betriebszuständen hinterlegt sind, und einen Vergleichsrechner auf, der durch Vergleich der aufgenommenen Videobilder mit hinterlegten Referenzbildern einen Defekt und/oder Verschleiß und/oder einen Reinigungsbedarf eines Bauteils des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation ermittelt. Funktionstüchtige und saubere Bauteile des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation können vorab aufgenommen und im Datenspeicher der Auswertungseinheit als Referenzbilder hinterlegt werden. Der Vergleichsrechner der Auswertungseinheit erkennt durch Vergleich von aktuell aufgenommenen Videobildern mit hinterlegten Referenzbildern, ob Bauteile defekt, verschlissen oder verschmutzt sind. So können beispielsweise fehlende oder deformierte Bauteile ebenso erkannt werden, wie abgenutzte Ladekontakte oder Gegenkontakte, aber auch verschmutzte Teile der Außenhaut des Straßenfahrzeugs.
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In einer weiteren besonderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Beförderungssystems sind im Datenspeicher Abfolgen von Referenzbildern von während des Ladevorgangs bewegten Bauteilen des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation hinterlegt, die einen Soll-Bewegungsablauf der bewegten Bauteile definieren, wobei der Vergleichsrechner durch Vergleich der aufgenommenen Abfolge von Videobildern mit hinterlegten Referenzabfolgen von Referenzbildern einen Defekt und/oder einen Verschleiß und/oder einen Reinigungsbedarf eines Bauteils des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation ermittelt. Der Vergleichsrechner der Auswertungseinheit ermittelt hier insbesondere, ob ein Bewegungsablauf, beispielsweise das Absenken und Anheben der Ladekontakte durch ein Aus- bzw. Einscheren des pantographenartigen Stellglieds, zu langsam oder ruckartig erfolgt.
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In einer weiteren besonderen Ausführungsart umfasst das erfindungsgemäße Beförderungssystem ein Strommessgerät zur Messung eines während des Ladens des Energiespeichers fließenden Ladestroms, wobei im Datenspeicher einen Soll-Ladestromdefinierende Referenzstromdaten hinterlegt sind und wobei der Vergleichsrechner durch Vergleich des gemessenen Ladestroms mit Referenzstromdaten einen Defekt eines im Ladestrompfad enthaltenen Bauteils des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation ermittelt. Weicht der Ladestrom beispielsweise vom Verlauf seiner vorgegebenen Kennlinie, insbesondere von seinem Nennladestrom, ab, so ist dies ein Indiz für ein defektes Bauteil, insbesondere eine fehlerhafte Isolierung, im Strompfad und kann als Teil des Betriebszustandes des Straßenfahrzeugs und/oder der Ladestation einen wichtigen Hinweis für Instandhaltungsmaßnahmen geben.
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In einer weiteren besonderen Ausführungsart umfasst das erfindungsgemäße Beförderungssystem eine Instandhaltungszentrale, in der die Auswertungseinheit angeordnet ist, und ein Kommunikationssystem zur Datenübertragung zwischen der wenigstens einen Videokamera und der Auswertungseinheit und zwischen dem Strommessgerät und der Auswertungseinheit. Hierbei genügt es, dass an der Ladestation durch die Videokameras Videobilder aufgenommen und mittels des Kommunikationssystems von einer Vielzahl an Ladestationen an eine beispielsweise in einem Flottendepot angeordnete Instandhaltungszentrale übertragen werden. Es kann daher ausreichen, nur eine zentrale Auswertungseinheit im Instandhaltungssystem bereitzustellen, wo Betriebszustände der Fahrzeugflotte sowie der Ladestationen des Beförderungssystems automatisiert ermittelt werden, um daraus Instandhaltungsmaßnahmen abzuleiten.
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In einer weiteren besonderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Beförderungssystems weist die Instandhaltungszentrale eine mit der Auswertungseinheit verbundene Meldeeinheit auf, die zur Ausgabe einer den ermittelten Betriebszustand eines Straßenfahrzeugs und/oder einer Ladestation repräsentierenden Instandsetzungsmeldung an Instandsetzungspersonal ausgebildet ist. Die Ausgabeeinheit kann durch einen Bildschirm mit Benutzeroberfläche eines festen Arbeitsrechners oder aber eines mobilen Arbeitstabletts oder Smartphones gebildet sein. Das Instandsetzungspersonal kann nun anhand der ausgegebenen Instandsetzungsmeldung eine Instandsetzungsmaßnahme planen und anfordern, beispielsweise eine Reparatur eines defekten Bauteils, einen Austausch eines verschlissenen Bauteils oder eine Reinigung eines verschmutzten Bauteils eines Straßenfahrzeugs.
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Vorzugsweise umfasst das Beförderungssystem in einer weiteren besonderen Ausführungsart eine mit der Auswertungseinheit verbundene Instandhaltungsplanungseinheit, die dazu ausgebildet ist, anhand des ermittelten Betriebszustandes eines Straßenfahrzeugs und/oder einer Ladestation bei Bedarf eine erforderliche Instandhaltungsmaßnahme automatisiert zu planen und anzufordern. So kann die Instandhaltungsplanungseinheit beispielsweise Lagerbestände von für eine Reparatur erforderlichen Ersatzteilen prüfen und fehlende Ersatzteile bestellen, einen Reparatur- oder Reinigungsauftrag in der Werkstatt oder Reinigungsanlage buchen, ohne dass es weiterer Planungsschritte durch Instandhaltungspersonal bedarf.
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In einer weiteren besonderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Beförderungssystems ist bei der Planung der Instandhaltungsmaßnahme neben dem ermittelten Betriebszustand der Standort einer Ladestation, an welcher der Betriebszustand ermittelt wurde, und/oder die aktuelle Position des Straßenfahrzeugs, für welches der Betriebszustand ermittelt wurde, berücksichtigbar. Ist eine Reparatur an einer Ladestation erforderlich, so enthält die Anforderung einer Instandhaltungsmaßnahme gleichzeitig den Standort der defekten Ladestation, so dass das ausführende Instandhaltungspersonal bei nächster Gelegenheit diese Ladestation anfahren kann. Die Position des defekten bzw. reinigungsbedürftigen Straßenfahrzeugs erlaubt es, die Instandhaltungsmaßnahme beim nächstangefahrenen Flottendepot anzufordern oder notfalls ein Servicefahrzeug zur Durchführung der Instandhaltungsmaßnahme zur aktuellen Position des Straßenfahrzeugs kommen zu lassen.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften des erfindungsgemäßen Beförderungssystems ergeben sich aus einem konkreten Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend anhand der einzigen Figur näher beschrieben wird.
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Die FIG zeigt ein Beförderungssystem 10, welches eine Flotte von Straßenfahrzeugen 20, insbesondere von Elektrobussen zur Personenbeförderung, aufweist. Ebenso gut kann es sich bei den Straßenfahrzeugen 20 um elektrisch oder hybridelektrisch getriebene Lastkraftwagen zum Transport von Waren oder Gütern handeln. Die Straßenfahrzeuge 20 der Flotte weisen jeweils einen elektrischen Traktionsantrieb 21, einen aufladbaren Energiespeicher 22 für Traktionsenergie und auf einem Fahrzeugdach 23 angeordnete Gegenkontakte 24 auf, die eine Ladeschnittstelle zu einer Ladestation 30 bilden. Das Beförderungssystem 10 weist außerdem eine Vielzahl an Ladestationen 30 auf, die beispielsweise an ausgewählten oder an jeder Haltestelle der Elektrobusse oder aber in einem Flottendebot 60 angeordnet sein können. Eine Ladestation 30 weist einen Lademast 31, ein pantographenartiges Stellglied 32 und einen ansteuerbaren Stellantrieb für das Stellglied 32 auf. Das als Halbschere ausgebildete Stellglied 32 ist an seinem oberen Ende 33 an einem Ausleger des Lademasts 31 abgelenkt und trägt an seinem freien unteren Ende 34 Ladekontakte 35, die als Ladeschnittstelle zum Straßenfahrzeug 20 fungieren. Zum Laden des Energiespeichers 22 ist das Straßenfahrzeug 20 derart unter das Stellglied 32 der Ladestation 30 positioniert, dass durch Absenken der Ladekontakte 35 eine elektrische Verbindung zwischen den Ladekontakten 35 und den Gegenkontakten 24 herstellbar ist.
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Das erfindungsgemäße Beförderungssystem 10 weist ein Instandhaltungssystem 40 zur automatisierten Ermittlung eines Betriebszustandes des Straßenfahrzeugs 20 oder der Ladestation 30 auf. Das Instandhaltungssystem 40 umfasst wenigstens eine an der Ladestation 30 angeordnete Videokamera 41 - im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Videokameras 41 - zur Aufnahme digitaler Videobilder. Die Videokameras 41 sind derart angebracht und ausgerichtet, dass aufgenommene Videobilder wenigstens teilweise das positionierte Straßenfahrzeug 20 und/oder wenigstens teilweise die Ladestation 30 wiedergeben. Das Instandhaltungssystem 40 umfasst ferner eine Auswertungseinheit 42 zur digitalen Bildauswertung. Die Auswertungseinheit 42 ist derart ausgebildet, dass ein Betriebszustand des Straßenfahrzeugs 20 und/oder der Ladestation 30 durch Bildauswertung von aufgenommenen Videobildern ermittelbar ist. Durch die automatisierte Ermittlung des Betriebszustandes können erforderliche Instandhaltungsmaßnahmen effizient und bedarfsgerecht eingeleitet werden.
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Die Auswertungseinheit 42 weist einen Datenspeicher 43 auf, in dem einzelne Referenzbilder von Bauteilen des Straßenfahrzeugs 20 und/oder der Ladestation 30 mit vorgebbaren Soll-Betriebszuständen hinterlegt sind. Die Referenzbilder geben also funktionstüchtige und saubere Bauteile des Straßenfahrzeugs 20 und/oder der Ladestation 30 wieder. Die Auswertungseinheit 42 weist außerdem einen Vergleichsrechner 44 auf, der durch Vergleich der aufgenommenen Videobilder mit hinterlegten Referenzbildern einen Defekt und/oder einen Verschleiß und/oder einen Reinigungsbedarf eines Bauteils des Straßenfahrzeugs 20 und/oder der Ladestation 30 ermittelt. Alternativ oder zusätzlich können im Datenspeicher 43 Abfolgen von Referenzbildern von während des Ladevorgangs bewegten Bauteilen des Straßenfahrzeugs 20 und/oder der Ladestation 30 hinterlegt sein, die einen Soll-Bewegungsablauf der bewegten Bauteile definieren. In diesem Fall ermittelt der Vergleichsrechner 44 durch Vergleich der aufgenommenen Abfolge von Videobildern mit hinterlegten Referenzabfolgen von Referenzbildem einen Defekt und/oder einen Verschleiß und/oder einen Reinigungsbedarf eines Bauteils des Straßenfahrzeugs 20 und/oder der Ladestation 30. Insbesondere kann ein zu langsames oder ruckartiges Absenken oder Anheben der Ladekontakte 35 auf einen Defekt des Stellantriebs 36 oder des Stellglieds 32 hindeuten.
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Das Beförderungssystem 10 kann ferner ein Strommessgerät 45 zur Messung eines während des Ladens des Energiespeichers 22 fließenden Ladestroms umfassen. Im Datenspeicher 43 sind hierbei einen Soll-Ladestrom definierende Referenzstromdaten hinterlegt. Eine solche Stromkennlinie kann durch den zeitlichen Kurvenverlauf und durch den maximalen Nennstrom charakterisiert sein. Der Vergleichsrechner 44 ermittelt nun durch Vergleich des gemessenen Ladestroms mit Referenzstromdaten einen Defekt eines im Ladestrompfad enthaltenen Bauteils des Straßenfahrzeugs 20 und/oder der Ladestation 30. Der Betriebszustand wird also neben Videobilddaten durch Ladestromdaten ergänzt.
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Die Auswertungseinheit 42 ist in einer Instandhaltungszentrale 46 des Instandhaltungssystems 40 angeordnet. Mittels eines drahtlosen und/oder leitungsgebundenen Kommunikationssystems 47 werden Videobilddaten von Videokameras 41 und Stromdaten vom Strommessgerät 45 an die Auswertungseinheit 42 übertragen. Die Instandhaltungszentrale 46 kann eine mit der Auswertungseinheit 42 verbundene Meldeeinheit 48 aufweisen, die zur Ausgabe einer den ermittelten Betriebszustand eines Straßenfahrzeugs 20 und/oder einer Ladestation 30 repräsentierenden Instandsetzungsmeldung an Instandsetzungspersonal 50 ausgebildet ist. Das Instandsetzungspersonal 50 kann nun entsprechende Instandsetzungsmaßnahmen ergreifen.
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Vorzugsweise umfasst das Instandhaltungssystem 40 jedoch eine mit der Auswertungseinheit 42 verbundene Instandhaltungsplanungseinheit 49, die dazu ausgebildet ist, anhand des ermittelten Betriebszustandes eines Straßenfahrzeugs 20 und/oder einer Ladestation 30 bei Bedarf eine erforderliche Instandhaltungsmaßnahme automatisiert zu planen und anzufordern. Hierzu kann die Instandhaltungsplanungseinheit 49 mit einem Lagerhaltungs- und -bestellsystem für Ersatzteile sowie mit Arbeitsressourcen Planungssystemen von Werkstätten in Flottendebots 60 in Verbindung stehen.
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Bei der Planung der Instandhaltungsmaßnahme ist neben dem ermittelten Betriebszustand auch der Standort einer Ladestation 30, an welcher der Betriebszustand ermittelt wurde, und/oder die aktuelle Position des Straßenfahrzeugs 20, für welches der Betriebszustand ermittelt wurde, berücksichtigbar. Hierdurch kann die Instandhaltungsmaßnahme gezielt geplant werden, da bei Vororteinsätzen von Instandhaltungspersonal 50 auch gleich der Einsatzort mitgeteilt wird. Ebenso kann die geplante Instandhaltungsmaßnahme bei dem vom betroffenen Straßenfahrzeug 20 als nächstes angefahrenen Flottendebot 60 angefordert werden.
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Insgesamt wird durch Instandhaltungssystem 40 des erfindungsgemäßen Beförderungssystems 10 eine bedarfsgerechte Instandhaltung der Fahrzeugflotte sowie der Ladestationen 30 erreicht, was für den Betreiber des Beförderungssystems 10 nicht nur eine Zeitersparnis und eine damit verbundene Kostenreduktion mit sich bringt, sondern es wird auch die Planbarkeit von Instandhaltungsmaßnahmen verbessert und die Ausfallzeiten von Straßenfahrzeugen 20 und Ladestationen 30 des Beförderungssystems 10 reduziert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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