DE102019125821A1 - Adjustment element, control unit and method for supporting a driver of a rail vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Einstellelement (3) zum Einstellen der Beschleunigung oder und/oder Verzögerung eines Schienenfahrzeugs, eine Steuereinheit (2) zur Ansteuerung des Einstellelements (3) anhand von Fahrempfehlungen eines Fahrassistenzsystems (1), ein System (A) bestehend aus einem derartigen Einstellelement (3) und einer derartigen Steuereinheit (2) sowie einem Verfahren zur Ansteuerung des besagten Einstellelements (3). Das Einstellelement (3) weist dabei ein Betätigungselement (31), welches dazu konfiguriert ist einen Fahrzeugführer (5) des Schienenfahrzeugs betätigt zu werden, um eine Beschleunigung oder Verzögerung des Schienenfahrzeugs zu bewirken, und einen Aktuator, dazu konfiguriert eine derartige Kraft auf das Betätigungselement (31) auszuüben, so dass ein haptisches Signal an den Fahrzeugführer (5) übermittelt wird. Ferner ist die Steuereinheit (2) dazu konfiguriert von einem Fahrassistenzsystem (1) erstellte Fahrempfehlungen in Signale umzuwandeln, um damit ein Einstellelement (3) zu steuern.The invention relates to an adjusting element (3) for adjusting the acceleration and / or deceleration of a rail vehicle, a control unit (2) for activating the adjusting element (3) on the basis of driving recommendations from a driver assistance system (1), a system (A) consisting of such a system Setting element (3) and such a control unit (2) as well as a method for controlling said setting element (3). The setting element (3) has an actuating element (31), which is configured to be actuated by a driver (5) of the rail vehicle in order to cause the rail vehicle to accelerate or decelerate, and an actuator, configured to apply such a force to the actuating element (31) exercise, so that a haptic signal is transmitted to the vehicle driver (5). In addition, the control unit (2) is configured to convert driving recommendations created by a driver assistance system (1) into signals in order to use them to control an adjustment element (3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Einstellelement zum Einstellen der Verzögerung und/oder Beschleunigung eines Schienenfahrzeugs, eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Einstellelements anhand von Fahrempfehlungen eines Fahrassistenzsystems, ein System bestehend aus einem derartigen Einstellelement und einer derartigen Steuereinheit sowie ein Verfahren zur Ansteuerung des besagten Einstellelements.The invention relates to an adjusting element for adjusting the deceleration and / or acceleration of a rail vehicle, a control unit for controlling the adjusting element based on driving recommendations from a driver assistance system, a system consisting of such an adjusting element and such a control unit, and a method for controlling said adjusting element.
Zur Steigerung der Sicherheit und der Energieeffizienz von Schienenfahrzeugen stehen den Fahrzeugführern immer mehr Fahrassistenzsysteme zur Verfügung. Diese geben zum Beispiel visuell dargestellte Fahrempfehlungen an den Fahrer, die eine Empfehlung für die Fahrzeuggeschwindigkeit darstellen können. Diese Empfehlungen können dann vom Fahrzeugführer umgesetzt werden, indem er die Verzögerung bzw. Beschleunigung des Fahrzeugs über ein Einstellelement, beispielsweise einen Fahr-Bremshebel, anpasst, wobei auch zwei nach ihrer Funktion getrennte Hebel oder andere Steuerelemente eingesetzt werden können.More and more driver assistance systems are available to vehicle drivers to increase the safety and energy efficiency of rail vehicles. These provide, for example, visually displayed driving recommendations to the driver, which can represent a recommendation for the vehicle speed. These recommendations can then be implemented by the vehicle driver by adapting the deceleration or acceleration of the vehicle via an adjustment element, for example a travel brake lever, whereby two levers or other control elements that are separate according to their function can also be used.
Weiterhin können Fahrassistenzsysteme dem Fahrzeugführer über entsprechende visuelle bzw. akustische Hinweise Rückmeldung über die derzeitige Fahrsituation (bspw. Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung) des Schienenfahrzeugs geben, sollte sich diese von einer vom Fahrassistenzsystem ermittelten optimalen Fahrsituation unterscheiden. Den Vorschlägen des Systems entsprechend, kann der Fahrzeugführer somit das Schienenfahrzeug unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten sowie hinsichtlich sicherheitstechnischer Aspekte optimaler steuern.Furthermore, driver assistance systems can provide the vehicle driver with feedback on the current driving situation (e.g. position, speed, acceleration) of the rail vehicle via appropriate visual or acoustic cues, should this differ from an optimal driving situation determined by the driver assistance system. In accordance with the proposals of the system, the vehicle driver can thus control the rail vehicle more optimally from an economic and ecological point of view as well as with regard to safety-related aspects.
Derartige Fahrassistenzsysteme können dazu üblicherweise Warnungen bei Geschwindigkeitsübertretungen oder bei Kollisionsgefahr ausgeben und Geschwindigkeitsempfehlungen zur Steigerung der Energieeffizienz übermitteln.Such driver assistance systems can usually issue warnings in the event of speeding or a risk of collision and transmit speed recommendations to increase energy efficiency.
Die Warnung und Informationsweitergabe an den Fahrer über herkömmliche Mittel wie beispielsweise akustische oder optische Signale haben jedoch den Nachteil, dass derartige Signale die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers auf die Strecke ablenken können. Weiterhin kann ein Gewöhnungseffekt oder Reizüberflutung aufgrund verschiedenartiger Warntöne und optischer Hinweise eintreten, welche eine Wahrnehmung der Signale einschränkt oder gar verhindert.The warning and forwarding of information to the driver via conventional means such as acoustic or optical signals, however, have the disadvantage that such signals can divert the driver's attention to the route. Furthermore, a habituation effect or overstimulation can occur due to different types of warning tones and visual cues, which restrict or even prevent the signals from being perceived.
Ziel der Erfindung ist es also eine Möglichkeit bereitzustellen dem Fahrzeugführer neben akustischen und optischen Signalen andere Formen der Informationsvermittlung des Fahrassistenzsystems an den Fahrzeugführer zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Einstellelement, einer erfindungsgemäßen Steuereinheit, einem System aus einem derartigen Einstellelement und einer derartigen Steuereinheit und einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.The aim of the invention is therefore to provide the vehicle driver with the possibility of enabling other forms of information transfer from the driver assistance system to the vehicle driver in addition to acoustic and optical signals. This object is achieved with an adjusting element according to the invention, a control unit according to the invention, a system comprising such an adjusting element and such a control unit and a method according to the invention according to the independent claims.
Das erfindungsgemäße Einstellelement zur Steuerung einer Verzögerung bzw. Beschleunigung eines Schienenfahrzeugs weist ein Betätigungselement auf, das dazu konfiguriert ist durch einen Fahrzeugführer des Schienenfahrzeugs betätigt zu werden, um eine Beschleunigung oder Verzögerung des Schienenfahrzeugs zu bewirken und somit die Fahrsituation des Fahrzeugs zu beeinflussen. Ferner weist es mindestens einen Aktuator auf, der dazu konfiguriert ist eine derartige Kraft auf das Betätigungselement auszuüben, so dass ein haptisches Signal an den Fahrzeugführer übermittelt wird.The setting element according to the invention for controlling a deceleration or acceleration of a rail vehicle has an actuating element which is configured to be actuated by a driver of the rail vehicle in order to accelerate or decelerate the rail vehicle and thus influence the driving situation of the vehicle. Furthermore, it has at least one actuator which is configured to exert such a force on the actuating element that a haptic signal is transmitted to the vehicle driver.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Aktuator des Einstellelements in Form eines Vibrationsmotors ausgeführt und ist dazu konfiguriert das Betätigungselement in Vibration zu versetzen. Auf diese Weise ist es möglich ein haptisches Signal durch Vibration an den Fahrzeugführer weiterzugeben, welcher das Betätigungselement mit seiner Hand umschließt oder wenigstens berührt und somit das haptische Signal wahrnimmt.In an advantageous embodiment of the invention, the at least one actuator of the setting element is designed in the form of a vibration motor and is configured to set the actuating element in vibration. In this way, it is possible to transmit a haptic signal by vibration to the vehicle driver, who encloses the actuating element with his hand or at least touches it and thus perceives the haptic signal.
Alternativ dazu ist in einer weiteren Ausführungsform der mindestens eine Aktuator in Form eines Elektromotors gegeben. Dieser ist in der Lage eine Kraft auf das Betätigungselement auszuüben, welche einer Betätigungskraft des Fahrzeugführers beim Betätigen des Betätigungselementes entgegengerichtet oder gleichgerichtet ist und somit eine „Force-Feedback-Wirkung“ für den Fahrzeugführer erzielt. Der Elektromotor ist also in der Lage den Widerstand, der zum Betätigen des Betätigungselementes vom Fahrzeugführer überwunden werden muss, zu verändern. Auf diese Weise kann ebenfalls eine haptische Rückmeldung an den Fahrzeugführer realisiert werden. Wird beispielsweise durch den Fahrzeugführer eine zu große Verzögerung oder Beschleunigung anhand des Betätigungselements eingestellt, so wird dem Fahrzeugführer anhand der Änderung des Betätigungswiderstandes durch den Elektromotor mitgeteilt, wann der optimale Bereich der Beschleunigung bzw. Verzögerung überschritten wird. Dabei kann die Dringlichkeit der Warnung bzw. der Fahrempfehlung über die Stärke des Elektromotors und damit den Betätigungswiderstand beim Betätigen des Betätigungselements eingestellt werden. Zudem ist es dem Fahrassistenzsystem anhand des Elektromotors möglich das Betätigungselement aus der Ruheposition zu bewegen, um so den Fahrzeugführer zu einer weiteren Bewegung des Betätigungselementes zu animieren.As an alternative to this, in a further embodiment the at least one actuator is provided in the form of an electric motor. This is able to exert a force on the actuating element which is directed in the opposite direction or in the same direction to an actuating force of the vehicle driver when the actuating element is actuated and thus achieves a “force feedback effect” for the vehicle driver. The electric motor is therefore able to change the resistance that the vehicle driver has to overcome in order to actuate the actuating element. In this way, haptic feedback can also be provided to the driver of the vehicle. If, for example, the vehicle driver sets too great a deceleration or acceleration using the actuating element, the vehicle driver is informed, based on the change in the actuation resistance by the electric motor, when the optimum range of acceleration or deceleration is exceeded. The urgency of the warning or the driving recommendation can be set via the strength of the electric motor and thus the actuation resistance when the actuation element is actuated. In addition, it is possible for the driver assistance system to use the electric motor to move the actuating element from the rest position in order to achieve the To animate the vehicle driver to a further movement of the actuator.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Einstellelement mehr als einen Aktuator auf. Somit ist es ebenfalls möglich, sowohl mindestens einen Vibrationsmotor als auch mindestens einen Elektromotor vorzusehen und somit beide Rückmeldungsmöglichkeiten zur Verfügung zu stellen.In a further embodiment, the setting element has more than one actuator. It is thus also possible to provide both at least one vibration motor and at least one electric motor and thus to provide both feedback options.
Die Erfindung umfasst weiterhin eine Steuereinheit, welche dazu konfiguriert ist Fahrempfehlungen in Signale umzuwandeln, um damit ein erfindungsgemäßes Einstellelement zu steuern. Die Fahrempfehlungen werden dabei von einem Fahrassistenzsystem bestimmt, welches Fahrzeug-,Strecken- und Fahrplandaten, die von geeigneten Sensoren am Fahrzeug, der Strecke oder an anderen Fahrzeugen aufgenommen werden oder aus Datenbanken sowie von anderen aktuellen Informationsquellen zur Verkehrslage wie beispielsweise von der Fahrdienstleitung (Traffic Management) stammen, auswertet.The invention further comprises a control unit which is configured to convert driving recommendations into signals in order to control an adjusting element according to the invention. The driving recommendations are determined by a driver assistance system, which includes vehicle, route and timetable data that are recorded by suitable sensors on the vehicle, the route or on other vehicles or from databases and other current information sources on the traffic situation, such as from the dispatcher (Traffic Management) originate, evaluates.
Das erfindungsgemäße System zum Zwecke der Unterstützung des Fahrers beim Führen eines Schienenfahrzeugs besteht aus einem erfindungsgemäßen Einstellelement, einem Fahrassistenzsystem, welches Fahrempfehlungen generiert und einer erfindungsgemäßen Steuereinheit, welche die Fahrempfehlungen in Signale umwandelt anhand derer das Einstellelement gesteuert wird.The system according to the invention for the purpose of supporting the driver in driving a rail vehicle consists of an adjusting element according to the invention, a driver assistance system that generates driving recommendations and a control unit according to the invention which converts the driving recommendations into signals by means of which the adjusting element is controlled.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das erfindungsgemäße System zum Zwecke der Unterstützung des Fahrzeugführers beim Führen des Schienenfahrzeugs zudem Signalausgabeelemente auf, die dazu konfiguriert sind optische und akustische Signale an den Fahrer auszugeben. Des Weiteren ist die Steuereinheit dementsprechend dazu konfiguriert zusätzlich zu den Signalen zur Steuerung des Einstellelements ebenfalls Signale zu erzeugen anhand derer mittels der Signalausgabeelemente auch optische und akustische Signale an den Fahrer weitergegeben werden können.In an advantageous embodiment, the system according to the invention also has signal output elements for the purpose of supporting the vehicle driver when driving the rail vehicle, which are configured to output optical and acoustic signals to the driver. Furthermore, the control unit is accordingly configured to generate signals in addition to the signals for controlling the setting element, by means of which optical and acoustic signals can also be passed on to the driver by means of the signal output elements.
Weiterhin vorteilhaft ist diese Ausführungsform dann, wenn das System zum Zwecke der Unterstützung des Fahrzeugführers beim Führen des Schienenfahrzeugs ebenfalls dazu konfiguriert ist, sowohl die haptischen Signale also auch die optischen sowie die akustischen Signale sequentiell oder simultan an den Fahrzeugführer zu übermitteln. Auf diese Weise können dem Fahrzeugführer im Falle einer Abweichung der Fahrsituation von der vom Fahrassistenzsystem berechneten optimalen Fahrsituation zunächst beispielsweise eine haptische Rückmeldung, anschließend (wahlweise auch zusätzlich) optische Signale und zuletzt (wahlweise auch zusätzlich) akustische Signale gegeben werden, sollten vom Fahrzeugführer im Verlauf der ausgegebenen Warnungen keine Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass alle Möglichkeiten der Signalweitergabe an den Fahrzeugführer ausgeschöpft werden und die Sicherheit des Fahrzeugs erhöht wird. Die Reihenfolge der Warnhinweise und deren paralleler Einsatz kann der individuellen Reizwahrnehmung des Fahrzeugführers angepasst werden.This embodiment is also advantageous if the system is also configured to support the vehicle driver when driving the rail vehicle to transmit both the haptic signals and the optical and acoustic signals sequentially or simultaneously to the vehicle driver. In this way, if the driving situation deviates from the optimal driving situation calculated by the driver assistance system, the vehicle driver can initially be given, for example, haptic feedback, then (optionally also additional) optical signals and finally (optionally also additional) acoustic signals, should the vehicle driver be given in the course of the process no countermeasures are initiated after the warnings issued. In this way it can be ensured that all possibilities of signal transmission to the vehicle driver are exhausted and the safety of the vehicle is increased. The sequence of warnings and their parallel use can be adapted to the driver's individual stimulus perception.
In besonders gravierenden Situationen, in denen eine schnelle Reaktion des Fahrzeugführers unabdingbar ist, wäre es beispielsweise ratsam wahlweise sowohl haptische als auch optische und akustische Signale gleichzeitig an den Fahrzeugführer zu übermitteln.In particularly serious situations in which a quick reaction by the vehicle driver is essential, it would be advisable, for example, to transmit both haptic and also optical and acoustic signals to the vehicle driver at the same time.
Weiterhin ist es anhand dieser Ausführungsform möglich, dass bestimmte Hinweise eine andere Art der Signale auslösen, als andere Hinweise. So kann beispielsweise eine Geschwindigkeitsübertretung anhand der haptischen Rückmeldung realisiert werden, während eine Warnung zur Kollisionsvermeidung eine Aktivierung aller Rückmeldungssysteme nach sich zieht und eine Geschwindigkeitsempfehlung zur Steigerung der Energieeffizienz lediglich mit einem optischen Signal einhergeht.Furthermore, with the aid of this embodiment it is possible that certain indications trigger a different type of signal than other indications. For example, a speed violation can be implemented based on the haptic feedback, while a warning to avoid collisions entails the activation of all feedback systems and a speed recommendation to increase energy efficiency is only accompanied by an optical signal.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Steuereinheit im Fahrassistenzsystem oder dem Einstellelement integriert ausgeführt.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the control unit is designed to be integrated in the driver assistance system or the setting element.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Systems zum Zwecke der Unterstützung des Fahrzeugführers beim Führen des Schienenfahrzeugs stehen das Fahrassistenzsystem und die Steuereinheit über einen CAN BUS miteinander in Verbindung. Auf diese Weise wird eine schnelle und unkomplizierte Art der Datenübertragung sichergestellt.In a further advantageous embodiment of the system for the purpose of supporting the vehicle driver when driving the rail vehicle, the driver assistance system and the control unit are connected to one another via a CAN BUS. In this way, a fast and uncomplicated type of data transfer is ensured.
Des Weiteren weist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ausgabe eines haptischen Signals an einen Fahrzeugführer eines Schienenfahrzeugs mittels eines erfindungsgemäßen Einstellelements verschiedene Schritte auf. Zunächst werden anhand geeigneter Sensoren die Fahrzeug- und Streckendaten erfasst. Diese umfassen beispielsweise Positionsdaten des Fahrzeugs und der Strecke, Geschwindigkeitsdaten des Fahrzeugs (aktuelle Geschwindigkeit) und der Strecke (Maximalgeschwindigkeiten), Beschleunigung des Fahrzeugs, Steigung der Strecke, Last des Fahrzeugs, Wetterdaten, Positionsdaten und Geschwindigkeiten anderer Fahrzeuge u.v.m. Diese Daten werden zusammen mit weiteren Informationen wie z.B. den Fahrplandaten in einem weiteren Schritt zum Zwecke des Erstellens von Fahrempfehlungen für das Fahrzeug vom Fahrassistenzsystem ausgewertet und schließlich in einem weiteren Schritt in Steuersignale umgewandelt, welche dazu konfiguriert sind einen Aktuator eines erfindungsgemäßen Einstellelements zu steuern. Anschließend werden die Steuersignale an den Aktuator übermittelt und schließlich von diesem ausgeführt.Furthermore, a method according to the invention for outputting a haptic signal to a driver of a rail vehicle by means of an adjusting element according to the invention has various steps. First, the vehicle and route data are recorded using suitable sensors. These include, for example, position data of the vehicle and the route, speed data of the vehicle (current speed) and the route (maximum speeds), acceleration of the vehicle, gradient of the route, load of the vehicle, weather data, position data and speeds of other vehicles, and much more Information such as the timetable data is evaluated in a further step for the purpose of creating driving recommendations for the vehicle by the driver assistance system and finally converted in a further step into control signals which are configured for an actuator to control adjusting element according to the invention. The control signals are then transmitted to the actuator and finally executed by it.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Sie zeigen:
-
1 Eine schematische Skizze des erfindungsgemäßen Systems -
2 Ein erfindungsgemäßes Einstellelement in einer schematischen Darstellung
-
1 A schematic sketch of the system according to the invention -
2 An adjusting element according to the invention in a schematic representation
Das Fahrassistenzsystem
Von dem vom Fahrassistenzsystem
Dort werden die Fahrempfehlungen in Signale umgesetzt, anhand derer das Einstellelement
Des Weiteren weist das Einstellelement
In einer alternativen Ausführungsform befindet sich der Elektromotor
Der Bedienhebel
Eine andere Möglichkeit der Rückmeldung anhand des Bedienhebels
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- FahrassistenzsystemDriver assistance system
- 22
- SteuereinheitControl unit
- 33
- EinstellelementAdjustment element
- 44th
- CAN BUSCAN BUS
- 55
- FahrzeugführerVehicle driver
- 1111
- SensorenSensors
- 1212th
- DatenbankDatabase
- 1313th
- andere Fahrzeugeother vehicles
- 1414th
- andere aktuelle Informationsquellen zur Verkehrslageother current sources of information on the traffic situation
- 1515th
- ZugbeeinflussungssystemTrain control system
- 3131
- BedienhebelControl lever
- 311311
- GriffHandle
- 312312
- Stangepole
- 3232
- VibrationsmotorVibration motor
- 3333
- HebelwelleLever shaft
- 3434
- Führungguide
- 3535
- Lagerungstorage
- 3636
- Gehäusecasing
- 3737
- Getriebetransmission
- 3838
- ElektromotorElectric motor
- 3939
- Nockenwellecamshaft
- AA.
- Gesamtsystem zur Unterstützung des FahrzeugführersComplete system to support the vehicle driver
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