EP4286591B1 - Pistenpflegefahrzeug und verfahren zum betreiben eines pistenpflegefahrzeugs - Google Patents

Pistenpflegefahrzeug und verfahren zum betreiben eines pistenpflegefahrzeugs

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Publication number
EP4286591B1
EP4286591B1 EP23171495.7A EP23171495A EP4286591B1 EP 4286591 B1 EP4286591 B1 EP 4286591B1 EP 23171495 A EP23171495 A EP 23171495A EP 4286591 B1 EP4286591 B1 EP 4286591B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
snow
piste
maintenance vehicle
detected
control variable
Prior art date
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Active
Application number
EP23171495.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP4286591A1 (de
Inventor
Michael Kuhn
Peter Betz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kassbohrer Gelandefahrzeug AG
Kaessbohrer Gelaendefahrzeug AG
Original Assignee
Kassbohrer Gelandefahrzeug AG
Kaessbohrer Gelaendefahrzeug AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kassbohrer Gelandefahrzeug AG, Kaessbohrer Gelaendefahrzeug AG filed Critical Kassbohrer Gelandefahrzeug AG
Publication of EP4286591A1 publication Critical patent/EP4286591A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4286591B1 publication Critical patent/EP4286591B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01H—STREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
    • E01H4/00—Working on surfaces of snow or ice in order to make them suitable for traffic or sporting purposes, e.g. by compacting snow
    • E01H4/02—Working on surfaces of snow or ice in order to make them suitable for traffic or sporting purposes, e.g. by compacting snow for sporting purposes, e.g. preparation of ski trails; Construction of artificial surfacings for snow or ice sports ; Trails specially adapted for on-the-snow vehicles, e.g. devices adapted for ski-trails

Definitions

  • the invention relates to a ski slope maintenance vehicle for maintaining a snow slope, comprising a drive device with a tracked chassis and a drive mechanism, wherein the ski slope maintenance vehicle is driven on the snow slope by means of the drive device, and a method for operating such a ski slope maintenance vehicle.
  • Such a snow grooming vehicle is well-known and designed for maintaining ski or snowboard slopes.
  • a control unit with a joystick, a steering wheel, and/or an accelerator pedal or similar device is typically provided.
  • This control unit allows manual control of the drive system and/or the tracked undercarriage for driving and steering the snow grooming vehicle. Due to the compressive force of the snow slope, the snow grooming vehicle typically sinks into the snow slope while driving. Furthermore, the movement of the snow grooming vehicle on the snow slope is inherently subject to drive slippage of the tracked undercarriage (simply called slippage). As a result of compressive force and slippage, the position and/or orientation of the snow grooming vehicle changes. This effect must be compensated for by the skill and experience of the operator when manually controlling the snow grooming vehicle.
  • a snow grooming vehicle for maintaining a snow slope has a drive system with a tracked chassis and a drive mechanism, by means of which the vehicle can be propelled along the snow slope. Furthermore, the vehicle includes a detection device designed to record the topography of the snow slope and the current position of the snow grooming vehicle, as well as a detection and control unit operatively connected to the drive system and the detection device. This unit is designed to determine a control parameter for the drive system based on a predetermined target position, the recorded topography, and the recorded current position, and to control the drive system accordingly. While the detection and control unit takes snow properties into account, this is solely for the purpose of automatically adjusting the snow grooming device.
  • the object of the invention is to provide a ski slope maintenance vehicle of the type mentioned at the outset and a method for operating a ski slope maintenance vehicle that enables simplified operation and, in particular, operation independent of the skill or experience of the driver.
  • This task is accomplished by providing a slope maintenance vehicle according to the invention. solved with the features of claim 1 and a method according to the invention for operating a ski slope maintenance vehicle with the features of claim 13.
  • the snow grooming vehicle according to the invention for maintaining a snow slope has a drive device with a tracked chassis and a drive system.
  • the snow grooming vehicle is propelled on the snow slope by means of the drive device.
  • the snow grooming vehicle also has a detection device that is configured to detect the topography of the snow slope and the current position of the snow grooming vehicle on the snow slope.
  • the detection device is configured for acquiring and/or determining compliance data, which at least indirectly represent the compliance of the snow slope under the pressure of the weight of the snow grooming vehicle.
  • the snow grooming vehicle also has a detection and control unit operatively connected to the drive device and the detection device, which is configured to determine a control variable for the drive device as a function of a predetermined target position of the snow grooming vehicle, the detected topography, the detected actual position, and the detected compliance data. Furthermore, the detection and control unit is configured to control the drive device as a function of the determined control variable for the drive device, in particular for the purpose of driving and/or steering the snow grooming vehicle from the determined actual position to the predetermined target position. With the solution according to the invention, the detection and control unit takes over the control of the drive device for driving and/or steering the snow grooming vehicle on the snow slope.
  • the snow slope can preferably also be referred to as a ski slope, snowboard slope, fun park, or similar.
  • the control input for the drive system can, in particular, include a control input for the drive mechanism and a control input for the tracked undercarriage.
  • the drive mechanism can, for example, consist of a diesel engine, a gasoline engine, a fuel cell, and/or an electric motor. When the drive mechanism is controlled by the drive control input from the detection and control unit, the drive mechanism can generate power. This power can then be used to drive the tracked undercarriage, enabling the snow groomer to travel on the snow slope.
  • a value of the drive control input can represent the speed at which the snow groomer travels on the snow slope.
  • the tracked undercarriage has two tracks, namely a left and a right track. If the tracked undercarriage is controlled by the control unit using the tracked undercarriage control parameter, the tracked undercarriage can steer the snow groomer.
  • a value of the tracked undercarriage control parameter can represent, in particular, a change in direction in terms of type and/or extent. If the tracked undercarriage has two track units, the tracked undercarriage control parameter can represent the distribution of drive power between the individual track units. As a result of an uneven power distribution between the two track units, the snow groomer can perform a steering movement.
  • the detection device can be configured to record the topography of a section of the snow slope before it is traversed by the snow groomer.
  • the topography can be recorded by means of a metrological acquisition of a The surface of the snow slope and any obstacles located on it are detected, with the obstacle being, in particular, a tree, a boulder, and/or a person. Therefore, the detected topography can also be referred to as an environment model and/or surface model of the snow groomer's surroundings.
  • the detection and control unit can determine the control input of the drive device based on the detected topography in such a way that the detected obstacle is autonomously avoided by the snow groomer. This prevents a collision between the snow groomer and the obstacle.
  • the compressive compliance of the snow slope occurs as a result of the snow being compressed under the load of the snow groomer.
  • the yielding of the slope, and thus the compliance data can depend, in particular, on the properties and/or thickness of the snow on the slope. This yielding can change the actual position, vertical acceleration, and/or orientation, in particular the longitudinal slope and/or lateral slope, of the snow groomer.
  • compliance data can be, in particular, a measure of the magnitude of the change in actual position, vertical acceleration and/or orientation.
  • the detection and control unit is configured to determine a target trajectory based on the predetermined target position of the snow grooming vehicle, the detected topography, the detected and/or determined actual position, and the detected compliance data. Furthermore, the detection and control unit is configured to determine the control variable of the drive device based on the target trajectory, particularly for the purpose of driving and/or steering the snow grooming vehicle along the target trajectory to the target position.
  • the target trajectory is preferably a route from the detected actual position to the target position.
  • the target trajectory is determined continuously or quasi-continuously. This advantageously allows the target trajectory to be adjusted during driving and/or steering of the snow grooming vehicle on the snow slope if the snow surface exhibits varying degrees of compliance at different locations.
  • the detection device comprises an orientation measurement unit, in particular a 3-axis tilt sensor and/or a gyroscope and/or an accelerometer, for detecting the orientation of the snow grooming vehicle, wherein the orientation is, in particular, a spatial orientation, i.e., alignment in space.
  • the detection device is preferably configured to determine the compliance data from a difference between the detected orientation and the detected topography.
  • the detection device is The system is designed to determine compliance data from the difference between the recorded actual position and the recorded topography. A value of the difference and/or the value of the deviation can be a measure of the compliance data.
  • the compliance data can be recorded and determined while the snow groomer is driving and/or steering on the snow slope.
  • the topography i.e., the environment and/or surface model
  • the detection device includes a lidar system for this purpose.
  • the detection device includes a satellite navigation system for detecting the actual position and/or orientation.
  • a differential GPS system is particularly preferred. This allows the actual position and/or orientation to be detected with exceptional precision. Based on the recorded actual position and/or orientation, a further surface model can be determined.
  • a comparison can be made between the surface model of the surroundings (recorded topography) and the further surface model (derived from the actual position and orientation).
  • the detection and control unit is designed for this purpose. The comparison of the two surface models thus provides the aforementioned compliance data. In other words, a sinking of the snow groomer into the snow slope is detected as a deviation between the two surface models.
  • the topography detection device comprises a lidar system, a camera, an ultrasonic sensor, and/or a radar sensor. Such detection devices enable reliable and accurate topography detection.
  • the detection device includes a satellite navigation system for detecting the actual position and/or orientation.
  • the satellite navigation system can receive a GPS signal, a GLONASS signal, a Galileo signal, and/or a BeiDou signal to preferably detect the actual position and/or orientation by means of satellite-based positioning.
  • the global satellite navigation system is configured to detect the actual position and/or orientation with respect to a reference coordinate system.
  • the satellite navigation system is a differential GPS system.
  • the tracked undercarriage comprises a first drive wheel and/or a second drive wheel
  • the detection and control unit is configured to determine the control variable of the drive device as a function of slip data of the first drive wheel and/or the second drive wheel.
  • the control variable is determined as a function of the prevailing drive slip of the tracked undercarriage.
  • the slip data represents the prevailing slip and can, for example, be determined by sensors in the area of the tracked undercarriage.
  • the snow groomer has at least one slip sensor in the area of the first drive wheel and/or the second drive wheel for this purpose.
  • a speed sensor is assigned to each of the two drive wheels.
  • the detection device includes said speed sensors.
  • the speed sensors are configured to detect the actual rotational speed of the respective drive wheel. Depending on the recorded actual rotational speeds, the actual chain circumferential speeds of the track drives can be determined.
  • the detection and control unit is configured for this purpose.
  • Target rotational speeds are defined based on driving parameters such as accelerator pedal position, steering angle, or the like. Without slippage, the target and actual rotational speeds are identical. Consequently, the slippage data can be determined by comparing the target and actual rotational speeds.
  • the detection and control unit is configured for this purpose.
  • a velocity vector of the driving motion preferably spatial, can be determined.
  • Deviations between the velocity vector and the chain circumferential speeds expected for a given driving situation indicate whether and to what extent slippage is present.
  • the slippage data can be determined by comparing the velocity vector with the chain circumferential speeds.
  • the snow grooming vehicle has a warning device for emitting a warning signal to warn persons in the vicinity of the snow grooming vehicle.
  • the detection and control unit is configured to determine a control variable of the warning device as a function of the control variable of the drive device and to control the warning device as a function of the determined control variable of the warning device.
  • the detection and control unit can be configured to determine the control variable of the warning device such that the warning signal is emitted when the control variable of the drive device indicates that the vehicle is not moving and/or steering.
  • the warning signal may be a light signal and/or an audible signal, indicating that the snow grooming vehicle is moving forward and/or backward.
  • the snow grooming vehicle features a display device, in particular a screen, a head-up display, and/or smart glasses.
  • the detection and control unit is configured to display the detected topography, the detected actual position, the detected and/or determined compliance data, and/or the determined slip data, and/or the determined control variable of the drive device by means of the display device.
  • Such display devices are particularly advantageous for displaying the topography, the actual position, the compliance data, and/or the control variable of the drive device to a user of the snow grooming vehicle.
  • the snow grooming vehicle includes a winch.
  • the detection and control unit is configured to determine a control variable for the winch based on the control variable of the drive device and to control the winch based on this determined control variable.
  • the winch can prevent the snow grooming vehicle from slipping on steep terrain and thus enables the maintenance of the snow slope even on steep slopes.
  • the snow grooming vehicle has a snow grooming device, for example a snowplow and/or a rear-mounted rotary tiller, for grooming the snow slope, wherein the snow slope is groomed in particular while the snow grooming vehicle is driving and/or steering on the snow slope.
  • the detection and control unit is configured to determine at least one control parameter of the snow grooming device as a function of the detected topography and the detected actual position and to control the snow grooming device as a function of the determined control parameter for the purpose of grooming the snow slope.
  • the detection device comprises an orientation measuring unit, in particular a 3-axis tilt sensor and/or a gyroscope and/or an accelerometer, for detecting the orientation of the snow grooming vehicle.
  • the orientation of the snow grooming vehicle is its tilt relative to a vertical direction and/or its spatial orientation, i.e., its alignment in space.
  • the detection and control unit is configured to adjust the control variable of the snow grooming device depending on the The orientation is determined by the detected orientation.
  • the detection and control unit can determine the control parameter of the slope grooming device in such a way that the snow slope is groomed by the slope grooming device independently of the orientation and/or changes in the orientation of the snow grooming vehicle. This results in improved quality of the groomed snow slope.
  • the orientation measurement unit for determining the control parameter of the slope grooming device can also be used to detect and/or determine compliance data.
  • the slope maintenance device comprises a snowplow blade and/or a milling cutter.
  • the snowplow blade can be arranged at the front and the milling cutter at the rear.
  • the control input of the slope maintenance device includes a control input for the snowplow blade and/or a control input for the milling cutter, wherein the detection and control unit is configured to control the snowplow blade, depending on the snowplow blade control input, and/or the milling cutter, depending on the milling cutter control input, for the purpose of processing the snow slope with the snowplow blade and/or the milling cutter.
  • the position and/or orientation of the snowplow blade relative to the snow slope can be changed.
  • the position of the snowplow blade is preferably a lifting position
  • the orientation of the snowplow blade is preferably a longitudinal and/or lateral tilt and/or pivoting tilt of the snowplow blade relative to the snow slope.
  • the milling machine can be switched on or off and/or at least one setting parameter of the milling machine can be changed.
  • the problem underlying the invention is also solved by a method for operating a previously described snow grooming vehicle, wherein the method comprises the following steps: a) detecting the topography of the snow slope; b) detecting the actual position of the snow grooming vehicle on the snow slope; c) detecting and/or determining the compliance data, which at least indirectly represent the compliance of the snow slope under the pressure of the weight of the snow grooming vehicle; d) determining the control variable of the drive device as a function of the predetermined target position of the snow grooming vehicle, the detected topography, the detected actual position, and the detected compliance data; e) controlling the drive device as a function of the determined control variable of the drive device.
  • the snow grooming vehicle drives and/or steers autonomously on the pressure-compliant snow slope and, in particular, independently of the skill or experience of a driver. Furthermore, snow can be transported and/or moved autonomously. This means “autonomous driving” and/or steering", that the piste maintenance vehicle can perform a given work task at least largely, preferably completely, autonomously.
  • FIG. 1 Figure 1 shows a ski slope maintenance vehicle 10 according to the invention, which is designed for maintaining a snow slope 15.
  • the ski slope maintenance vehicle 10 is movable on the snow slope 15.
  • the snow grooming vehicle 10 is equipped with a data acquisition device 30, which is configured to record the topography (TI) of the snow slope 15.
  • the topography (TI) is recorded by the data acquisition device 30 before the snow slope 15 is traversed by the snow grooming vehicle 10.
  • the topography (TI) is recorded by measuring the surface of the snow slope 15 and any obstacles that may be present on the snow slope 15. Typical obstacles on the snow slope 15 include, for example, trees, boulders, or people. The snow grooming vehicle 10 must navigate around such obstacles.
  • the topography TI is acquired using a lidar system 36, a camera 37 (in particular a thermal imaging camera), an ultrasonic sensor 38, and a radar sensor 39 of the acquisition device 30, which are arranged on the snow grooming vehicle 10 in such a way that the topography TI can be acquired metrologically.
  • the acquisition is carried out by scanning the topography TI: in the case of the lidar system 36, by means of laser radiation; in the case of the ultrasonic sensor 38, by means of ultrasound; and in the case of the radar sensor 39, by means of radar beams.
  • the camera 37 takes a photograph of the surroundings, and the acquisition device 30 uses a [missing information - likely a specific type of sensor] to acquire the topography TI. Pattern recognition is performed.
  • All acquired measurement data are combined by the acquisition device 30 into a single acquired topography TI, which can then also be referred to as an environmental model.
  • the simultaneous use of the lidar system 36, the camera 37, the ultrasonic sensor 38, and the radar sensor 39 results in a particularly reliable and accurate acquisition of the topography TI.
  • the detection device may comprise only a lidar system, only a camera, only an ultrasonic sensor, only a radar sensor, or any other combination of these devices.
  • the recording device 30 is configured to record the actual position S of the snow grooming vehicle 10 on the snow slope 15 using a global satellite navigation system 34.
  • the global satellite navigation system 34 receives a GPS signal, a GLONASS signal, a Galileo signal, and a Beidou signal and uses the received signals to record the actual position S with respect to a reference coordinate system.
  • the recording of the actual position S is continuous while the snow grooming vehicle 10 is traveling on the snow slope 15.
  • the acquisition device 30 is configured to acquire and/or determine compliance data, which at least indirectly represents the compliance of the snow slope 15 under the pressure of the weight of the snow grooming vehicle 10.
  • the compliance data depends on the properties and thickness of the snow on the snow slope 15.
  • This yielding of the snow slope 15 changes the actual position S and/or orientation L of the snow grooming vehicle 10 on the snow slope 15.
  • a measure of the degree of compliance of the snow slope 15 is expressed and/or represented by means of the compliance data.
  • the compliance data are recorded and/or determined while the piste maintenance vehicle 10 is driving and/or steering on the snow piste 15.
  • the acquiring device 30 comprises an orientation measuring unit 31 with a 3-axis tilt sensor 32 and an accelerometer 33, which detect the orientation L in the form of an inclination of the snow grooming vehicle 10 relative to a vertical direction at the actual position S. If the accelerometer 33 does not indicate any acceleration, the orientation L can be determined using the 3-axis tilt sensor 32, preferably at regular intervals. The orientation L is recorded at time intervals of, for example, five seconds. If the accelerometer 33 indicates acceleration, the orientation L is continuously recorded by the 3-axis tilt sensor 32. However, continuous recording can also be advantageous otherwise. After the orientation L has been recorded, the sensing device 30 determines the compliance data from the difference between the recorded orientation L and the recorded topography TI. The recorded topography TI represents the state of the snow slope 15 before the snow groomer 10 has driven over the snow slope 15, while the recorded orientation L represents the state of the snow slope 15 when the snow slope 15 is loaded with the weight of the snow groomer 10.
  • the detection device 30 is additionally configured to determine the yielding data from the difference between the detected actual position S and the detected topography TI.
  • the detected topography TI represents the state of the snow slope 15 before the snow groomer 10 has driven over the snow slope 15, while the detected actual position S represents the state of the snow slope 15 when the snow slope 15 is loaded with the weight of the snow groomer 10.
  • the recording device 30 determines the compliance data from the difference between the orientation L and the topography TI and/or from the difference between the actual position S and the topography TI.
  • the snow grooming vehicle 10 For powered driving and/or steering on the snow slope 15, the snow grooming vehicle 10 has a drive device 20 and a detection and control unit 40.
  • the detection and control unit 40 is operatively connected to the drive device 20 and the detection device 30 and is configured to determine a control variable for the drive device 20 depending on the detected topography TI, the detected actual position S, the detected and/or determined compliance data, and a predetermined target position Z of the snow grooming vehicle 10.
  • the detection and control unit 40 is configured to control the drive device 20 accordingly, depending on the determined control variable.
  • the drive device 20 is controlled so that the ski grooming vehicle 10 moves from its current position S to the specified target position Z.
  • the target position Z can be specified, for example, by a user of the ski grooming vehicle 10.
  • a work task e.g., "Prepare section of the slope," can be specified.
  • the drive device 20 comprises a tracked chassis 22 and a drive unit 26 in the form of a diesel engine.
  • the control variable of the drive device includes a control variable for the drive unit 26 and a control variable for the tracked chassis 22.
  • the drive unit 40 controls the drive unit 26 with the control variable for the drive unit 26, the drive unit 26 generates drive power.
  • This drive power powers the tracked undercarriage 22, causing the snow groomer 10 to travel on the snow slope 15.
  • Each value of the control variable for the drive unit 26 represents a speed at which the snow groomer 10 travels on the snow slope 15.
  • the tracked chassis 22 comprises two tracked running gears 25, 27, one of which is 25 facing an observer of the Fig. 1 turned towards and the other track drive 27 towards the viewer of the Fig. 1 turned away. Since both tracked running gears 25, 27 are identical in construction, a description of one tracked running gear applies analogously to the other.
  • the tracked undercarriage 22 When the tracked undercarriage 22 is controlled by the control unit 40 with the control variable for the tracked undercarriage 22, the tracked undercarriage 22 steers the snow grooming vehicle 10.
  • the steering is achieved by distributing the drive power to the two tracked undercarriages 25, 27, with the control variable for the tracked undercarriage 22 representing the power distribution of the drive power between the two tracked undercarriages 25, 27. Due to an uneven power distribution between the two tracked undercarriages 25, 27, they are driven by different forces, thus steering the snow grooming vehicle 10.
  • the tracked chassis 22 has a first drive wheel 23 and a second drive wheel 24, with the first drive wheel 23 being visible to the observer of the Fig. 1 the facing chain drive 25 is assigned and the second torsion wheel 24 is assigned to the viewer of the Fig. 1
  • the detection and control unit 40 is assigned to the opposite track drive 27.
  • the detection and control unit 40 is configured to record and/or determine slip data of the track drive 22.
  • the slip data represents the drive slip (or simply slip) of the track drive 22 on the snow track 15.
  • the detection and control unit 40 is also configured to determine a rotational position of the first to determine the rotational position of the first wheel 23 and the second wheel 24, wherein the control variable of the drive device 20 is determined from the rotational position of the first wheel 23 and as a function of the rotational position of the second wheel 24 in such a way that slippage of the tracked chassis 22 to the snow track 15 is compensated.
  • the snow grooming vehicle 10 also has a winch 70 in the form of a cable winch with a cable 71 and a swivel arm 73.
  • the cable 71 is guided over a swivel arm 73, which is freely rotatable.
  • a hook 72 is attached to one end of the cable 71.
  • the hook 72 is designed to be inserted into a corresponding eyelet that is attached to the surface of the snow slope 15.
  • the detection and control unit 40 is configured to determine a control parameter of the winch 70 as a function of the control parameter of the drive device 20 and to control the winch 70 as a function of the determined control parameter of the winch 70.
  • a section of the cable 71 can be unwound or wound up, thus varying the cable length between the swivel arm 73 and the eyelet. Specifically, the cable length between the swivel arm 73 and the eyelet is adjusted so that the cable 71 is taut when the snow groomer 10 is traveling on the snow slope 15. This prevents the snow groomer 10 from slipping or falling when it is grooming a snow slope on steep terrain.
  • the ski grooming vehicle 10 is equipped with a warning device 50 for emitting a warning signal to warn people in the vicinity of the ski grooming vehicle.
  • This warning signal comprises a flashing light and a warning tone.
  • the detection and control unit 40 is configured to determine a control variable for the warning device 50 based on the control variable of the drive device 20 and to control the warning device 50 based on this determined control variable.
  • the detection and control unit 40 can control the warning device 50 with the control variable of the warning device 50 such that it emits the light and sound signals when the control variable of the drive device 20 causes the ski grooming vehicle 10 to reverse.
  • the ski slope maintenance vehicle 10 also has a display device 60 by means of which the detected topography TI, the actual position S, the compliance data and/or slip data of the tracked chassis and/or the control variable of the drive device 20 are displayed to a user of the ski slope maintenance vehicle 10 by the detection and control unit 40.
  • the display unit 60 comprises several units, namely a screen 62, a head-up display 64, and data glasses 66. Of course, only one of the aforementioned units may be provided.
  • the user can, in particular, monitor, interrupt, and/or manually correct the control variable of the drive device 20 during the maintenance of the snow slope 15.
  • the snow grooming vehicle 10 is equipped with a slope preparation device 80.
  • the slope preparation device 80 maintains snow slope 15 by working on the snow slope 15 while the snow grooming vehicle 10 drives on the snow slope 15.
  • the slope preparation device 80 For processing the snow slope 15, the slope preparation device 80 has a front blade 82 and a milling cutter 84. With respect to a forward travel direction 86, the front blade 82 is located at the front and the milling cutter 84 at the rear.
  • the processing of the snow slope 15 is carried out by specifying a target slope path to the detection and control unit 40. After processing, the snow slope 15 should correspond to the course of the target slope path. Therefore, the detection and control unit 40 determines a control parameter for the slope processing device 80 as a function of the target slope path, the detected topography TI, and the detected actual position S. A large deviation between the target slope path and the detected topography TI requires intensive processing by the slope processing device 80, and a small deviation between the target slope path and the detected topography TI requires minimal processing by the slope processing device 80.
  • the detection and control unit 40 determines the control variable of the slope preparation device 80 as a function of the orientation L detected by the orientation measuring unit 31.
  • the detection and control unit 40 is configured to control the slope grooming device 80, depending on the determined control parameter of the slope grooming device 80, for the purpose of grooming the snow slope 15.
  • the control parameter of the slope grooming device 80 comprises a control parameter of the snowplow blade 82 and a control parameter of the milling unit 84.
  • a position SR and/or an orientation LR of the snowplow blade 84 is achieved.
  • the position of the snowplow blade 82 relative to the topography TI is changed.
  • the milling unit 84 the milling unit is switched on or off, or at least a setting parameter, such as speed, contact pressure, milling depth, is changed.
  • Fig. 2 The ski slope grooming vehicle shows 10 after Fig. 1 during a journey controlled by the investigation and control unit 40 from the actual position S to the specified target position Z.
  • the target position Z defines the origin of the reference coordinate system BK
  • the detection device 30 uses the global navigation satellite system 34 to detect the actual position S in coordinates of the reference coordinate system BK.
  • the global navigation satellite system 34 interacts in a generally known manner with a generally known differential satellite-based positioning system 42, 44, which comprises several positioning satellites 42 and a reference unit 44.
  • the reference unit 44 is fixedly arranged at a position known with respect to the reference coordinate system BK near the ski slope 15 and serves to determine correction data that enable improved detection of the actual position S with regard to its accuracy. Since the basic structure and operation of differential satellite-based positioning systems are known, they need not be discussed in detail here.
  • the detection and control unit 40 determines a target trajectory SB based on the specified target position Z, the recorded topography TI, the recorded actual position S, and the recorded compliance and/or slip data.
  • the target trajectory SB describes a route, in particular a shortest route, from the actual position S to the target position Z.
  • predefined routes can be stored based on criteria (slope, snow conditions, weather data), or the detection and control unit 40 can perform dynamic route planning or determine a dynamic route. This is particularly dependent on the compliance data and/or the slip data, and thus on the compliance of the snow slope 15 and/or the prevailing slip of the tracked undercarriage 22.
  • the detection and control unit 40 determines the control variable of the drive device 20 as a function of the target movement path SB and controls the drive device 20 with the control variable of the drive device 20, whereby the snow grooming vehicle 10 travels along the target movement path SB by means of the control variable of the drive device 20.
  • the detection and control unit 40 controls the drive device 20 to drive and/or steer along the target movement path SB in the forward direction 86, the detection and control unit 40 controls the warning device 50 in such a way that it generates the light signal in the form of the flashing light for warning persons in the vicinity 12.
  • the detection device 30 While driving and/or steering along the target path SB, the detection device 30 continuously records the topography TI of the snow slope 15. In this example, an obstacle in the form of a tree 90 is present on the snow slope 15. The tree 90 must be driven around. For this purpose, the target path SB is adjusted by the detection and control unit 40 so that the snow groomer 10 drives around the tree 90.
  • the properties and thickness D of the snow on the snow track 15 vary locally, resulting in different degrees of compliance at different locations. Therefore, the actual position S and orientation L depend on the compliance of the snow track 15. Furthermore, the drive slip can vary locally.
  • the detection device 30 continuously records the compliance and/or slip data while driving and/or steering along the target path SB, and the determination and control unit 40 adjusts the target path SB to the compliance data of the snow track 15 and/or the prevailing slip.
  • Fig. 3 illustrates a procedure for operating the slope maintenance vehicle 10 according to the Fig. 1 and 2
  • the procedure comprises the following steps: a) recording the topography of the snow slope; b) recording the actual position of the snow grooming vehicle on the snow slope; c) recording and/or determining the compliance data, which at least indirectly represent the compliance of the snow slope under the pressure of the weight of the snow grooming vehicle; d) determining the control variable of the drive device as a function of the predetermined target position of the snow grooming vehicle, the recorded topography, the recorded actual position, and the recorded compliance data; and e) controlling the drive device as a function of the determined control variable of the drive device.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Pistenpflegefahrzeug zur Pflege einer Schneepiste, aufweisend eine Antriebsvorrichtung mit einem Kettenfahrwerk und einem Fahrantrieb, wobei das Pistenpflegefahrzeug mittels der Antriebsvorrichtung auf der Schneepiste angetrieben fahrbeweglich ist sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Pistenpflegefahrzeugs.
  • Ein derartiges Pistenpflegefahrzeug ist allgemein bekannt und zur Pflege von Ski- oder Snowboardpisten vorgesehen. Zum manuellen Steuern des Pistenpflegefahrzeugs auf der Schneepiste ist üblicherweise eine Bedieneinrichtung mit einem Joystick, einem Lenkrad und/oder einem Gaspedal oder dergleichen vorgesehen. Die Bedieneinrichtung gestattet ein manuelles Steuern des Fahrantriebs und/oder des Kettenfahrwerks zum Fahren und Lenken des Pistenpflegefahrzeugs. Infolge der Drucknachgiebigkeit der Schneepiste sinkt das Pistenpflegefahrzeug während der Fahrbewegung üblicherweise in der Schneepiste ein. Zudem ist die Fahrbewegung des Pistenpflegefahrzeugs auf der Schneepiste grundsätzlich mit einem Antriebsschlupf des Kettenfahrwerks (kurz: Schlupf) behaftet. Infolge von Drucknachgiebigkeit und Schlupf verändern sich eine Position und/oder eine Orientierung des Pistenpflegefahrzeugs. Dieser Effekt muss bei der manuellen Steuerung des Pistenpflegefahrzeugs durch das Geschick und die Erfahrung des Fahrers ausgeglichen werden.
  • Aus AT 500147 A1 ist ein Pistenpflegefahrzeug zur Pflege einer Schneepiste bekannt. Dieses weist eine Antriebsvorrichtung mit einem Kettenfahrwerk und einem Fahrantrieb auf, mittels derer das Fahrzeug auf der Schneepiste fahrbeweglich antreibbar ist. Weiterhin umfasst das Fahrzeug eine Erfassungseinrichtung, die zum Erfassen der Topographie der Schneepiste und der Ist-Position des Pistenpflegefahrzeugs eingerichtet ist, sowie eine mit der Antriebsvorrichtung und der Erfassungseinrichtung wirkverbundene Ermittlungs- und Steuereinheit. Diese ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Zielposition, der erfassten Topographie und der erfassten Ist-Position eine Steuergröße der Antriebsvorrichtung zu ermitteln und die Antriebsvorrichtung entsprechend der Steuergröße zu steuern. Schneeeigenschaften werden zwar von der Ermittlungs- und Steuereinheit berücksichtigt, jedoch lediglich zur automatischen Einstellung der Pistenpflegevorrichtung.
  • Aus der EP 1 818 456 B1 sind ein Pistenpflegefahrzeug sowie ein Verfahren zu dessen Steuerung bekannt, wobei insbesondere eine priorisierte Verteilung der Antriebsleistung zwischen dem Fahrantrieb und den Pistenpflegegeräten des Pistenpflegefahrzeugs beschrieben ist. 1
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Pistenpflegefahrzeug der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Pistenpflegefahrzeugs bereitzustellen, die eine vereinfachte Bedienung und insbesondere eine Bedienung unabhängig von Geschick oder Erfahrung des Fahrers ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Pistenpflegefahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Pistenpflegefahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Pistenpflegefahrzeug zur Pflege einer Schneepiste weist eine Antriebsvorrichtung mit einem Kettenfahrwerk und einem Fahrantrieb auf. Das Pistenpflegefahrzeug ist mittels der Antriebsvorrichtung auf der Schneepiste angetrieben fahrbeweglich. Auch weist das Pistenpflegefahrzeug eine Erfassungseinrichtung auf, die eingerichtet ist zum Erfassen einer Topographie der Schneepiste und einer Ist-Position des Pistenpflegefahrzeugs auf der Schneepiste. Weiter ist die Erfassungseinrichtung eingerichtet zum Erfassen und/oder zum Bestimmen von Nachgiebigkeitsdaten, welche wenigstens mittelbar eine Nachgiebigkeit der Schneepiste unter einer Druckeinwirkung der Gewichtskraft des Pistenpflegefahrzeugs repräsentieren. Das Pistenpflegefahrzeug weist zudem eine mit der Antriebsvorrichtung und der Erfassungseinrichtung wirkverbundene Ermittlungs- und Steuereinheit auf, die eingerichtet ist zum Ermitteln einer Steuergröße der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Ziel-Position des Pistenpflegefahrzeugs, der erfassten Topographie, der erfassten Ist-Position und der erfassten Nachgiebigkeitsdaten. Weiter ist die Ermittlungs- und Steuereinheit eingerichtet zum Steuern der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße der Antriebsvorrichtung, insbesondere zum Zweck eines Fahrens und/oder eines Lenkens des Pistenpflegefahrzeugs von der ermittelten Ist-Position zu der vorgegebenen Ziel-Position. Durch die erfindungsgemäße Lösung übernimmt die Ermittlungs- und Steuereinheit die Steuerung der Antriebsvorrichtung für das Fahren und/oder Lenken des Pistenpflegefahrzeugs auf der Schneepiste. Dadurch kann eine Ansteuerung der Antriebsvorrichtung durch einen Fahrer entfallen und folglich fährt und lenkt das Pistenpflegefahrzeug auf der drucknachgiebigen Schneepiste autonom und insbesondere unabhängig vom Geschick oder der Erfahrung des Fahrers. Die Schneepiste kann vorzugsweise auch als Skipiste, Snowboardpiste oder Funpark oder dergleichen bezeichnet werden. Die Steuergröße der Antriebsvorrichtung kann insbesondere eine Steuergröße für den Fahrantrieb und eine Steuergröße für das Kettenfahrwerk umfassen. Der Fahrantrieb kann beispielsweise einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, eine Brennstoffzelle und/oder einen Elektromotor aufweisen. Wird der Fahrantrieb mit der Steuergröße für den Fahrantrieb von der Ermittlungs- und Steuereinheit angesteuert, kann der Fahrantrieb eine Antriebsleistung erzeugen. Mit der Antriebsleistung kann das Kettenfahrwerk derart angetrieben werden, dass das Pistenpflegefahrzeug auf der Schneepiste fährt. Dabei kann ein Wert der Steuergröße für den Fahrantrieb eine Geschwindigkeit repräsentieren, mit welcher das Pistenpflegefahrzeug auf der Schneepiste fährt. Vorzugsweise weist das Kettenfahrwerk zwei Kettenlaufwerke auf, nämlich ein linkes und ein rechtes Kettenlaufwerk. Wird das Kettenfahrwerk mit der Steuergröße für das Kettenfahrwerk von der Ermittlungs- und Steuereinheit angesteuert, kann das Kettenfahrwerk ein Lenken des Pistenpflegefahrzeugs ausführen. Dabei kann ein Wert der Steuergröße für das Kettenfahrwerk insbesondere eine Richtungsänderung nach Art und/oder Umfang repräsentieren. Wenn das Kettenfahrwerk zwei Kettenlaufwerke aufweist kann die Steuergröße für das Kettenfahrwerk eine Leistungsverteilung der Antriebsleistung auf die einzelnen Kettenlaufwerke repräsentieren. Infolge einer ungleichmäßige Leistungsverteilung zwischen den zwei Kettenlaufwerken kann das Pistenpflegefahrzeug eine Lenkbewegung ausführen. Die Erfassungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Topographie eines Abschnitts der Schneepiste zu erfassen, bevor dieser mit dem Pistenpflegefahrzeug befahren wird. Die Erfassung der Topographie kann durch eine messtechnische Erfassung einer Oberfläche der Schneepiste und eines eventuell darauf befindlichen Hindernisses erfolgen, wobei insbesondere das Hindernis ein Baum, ein Felsbrocken und/oder eine Person sein kann. Daher kann die erfasste Topographie auch als Umgebungsmodell und/oder Oberflächenmodell einer Umgebung des Pistenpflegefahrzeugs bezeichnet werden. Wenn ein Hindernis auf der Schneepiste erfasst ist, kann die Ermittlungs- und Steuereinheit die Steuergröße der Antriebsvorrichtung derart in Abhängigkeit von der erfassten Topographie ermitteln, dass das erfasste Hindernis von dem Pistenpflegefahrzeug autonom umfahren wird. Dadurch kann eine Kollision zwischen dem Pistenpflegefahrzeug und dem Hindernis vermieden werden. Die Drucknachgiebigkeit der Schneepiste tritt infolge einer Kompression des Schnees der Schneepiste unter der Last des Pistenpflegefahrzeugs auf. Das Nachgeben der Piste und damit die Nachgiebigkeitsdaten können insbesondere von einer Beschaffenheit des Schnees und/oder von einer Dicke des Schnees der Schneepiste abhängig sein. Durch das Nachgeben kann sich die Ist-Position, eine vertikale Beschleunigung und/oder eine Orientierung, insbesondere eine Längsneigung und/oder eine Querneigung, des Pistenpflegefahrzeugs ändern. Dabei können die Nachgiebigkeitsdaten insbesondere ein Maß für eine Stärke der Änderung der Ist-Position, der vertikalen Beschleunigung und/oder der Orientierung sein.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist die Ermittlungs- und Steuereinheit eingerichtet zum Ermitteln einer Soll-Bewegungsbahn in Abhängigkeit von der vorgegebenen Ziel-Position des Pistenpflegefahrzeugs, der erfassten Topographie, der erfassten und/oder bestimmten Ist-Position und der erfassten Nachgiebigkeitsdaten. Weiter ist die Ermittlungs- und Steuereinheit eingerichtet zum Ermitteln der Steuergröße der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von der Soll-Bewegungsbahn, insbesondere zum Zweck des Fahrens und/oder Lenkens des Pistenpflegefahrzeugs entlang der Soll-Bewegungsbahn zu der Ziel-Position. Die Soll-Bewegungsbahn ist vorzugsweise eine Route von der erfassten Ist-Position zu der Ziel-Position. Vorzugsweise wird die Soll-Bewegungsbahn zeitlich permanent oder quasi-permanent ermittelt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Soll-Bewegungsbahn, wenn die Schneepiste an verschiedenen Positionen unterschiedlich stark nachgiebig ist, während des Fahrens und/oder Lenkens des Pistenpflegefahrzeugs auf der Schneepiste hieran angepasst werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Erfassungseinrichtung eine Orientierungsmesseinheit, insbesondere einen 3-Achsen-Neigungssensor und/oder einen Gyrosensor und/oder einen Beschleunigungssensor, zum Erfassen einer Orientierung des Pistenpflegefahrzeugs auf, wobei insbesondere die Orientierung eine räumliche Orientierung, d.h. Ausrichtung im Raum ist. Die Erfassungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Nachgiebigkeitsdaten aus einer Differenz zwischen der erfassten Orientierung und der erfassten Topographie zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich ist die Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet, die Nachgiebigkeitsdaten aus einem Unterschied zwischen der erfassten Ist-Position und der erfassten Topographie zu bestimmen. Ein Wert der Differenz und/oder ein Wert des Unterschieds kann ein Maß für einen Wert der Nachgiebigkeitsdaten sein. Die Nachgiebigkeitsdaten können während des Fahrens und/oder Lenkens des Pistenpflegefahrzeugs auf der Schneepiste erfasst und bestimmt werden. Dadurch wird eine zuverlässige und genaue Bestimmung der Nachgiebigkeitsdaten erreicht. Die Topographie, d.h. das Umgebungs- und/oder Oberflächenmodell, wird während der Fahrbewegung des Pistenpflegefahrzeugs, insbesondere kontinuierlich, mittels der Erfassungseinrichtung erfasst. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Erfassungseinrichtung zu diesem Zweck ein Lidar-System auf. Entsprechendes gilt sinngemäß für die Erfassung der Ist-Position und/oder der Orientierung. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Ist-Position und/oder der Orientierung ein Satellitennavigationssystem auf. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Satellitennavigationssystem um ein differentielles GPS-System. Hierdurch können die Ist-Position und/oder die Orientierung besonders präzise erfasst werden. Auf Grundlage der erfassten Ist-Position und/oder Orientierung kann ein weiteres Oberflächenmodell ermittelt werden. Während der Fahrbewegung des Pistenpflegefahrzeugs kann ein Vergleich des Oberflächenmodells der Umgebung (erfasste Topographie) und des weiteren Oberflächenmodells (aus Ist-Position und Orientierung) erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Ermittlungs- und Steuereinheit hierfür eingerichtet. Der Vergleich der beiden Oberflächenmodelle liefert mithin die besagten Nachgiebigkeitsdaten. Mit anderen Worten: Ein Einsinken des Pistenpflegefahrzeugs in der Schneepiste wird als Abweichung zwischen den beiden Oberflächenmodellen erkannt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Topographie ein Lidar-System, eine Kamera, ein Ultraschallsensor und/oder ein Radarsensor auf. Derartige Erfassungseinrichtungen ermöglichen eine zuverlässige und genaue Erfassung der Topographie.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Erfassungseinrichtung ein Satellitennavigationssystem zum Erfassen der Ist-Position und/oder Orientierung auf. Das Satellitennavigationssystem kann ein GPS-Signal, ein GLONASS-Signal, ein Galileo-Signal und/oder ein Beidou-Signal empfangen, um vorzugsweise die Ist-Position und/oder Orientierung mittels einer satellitengestützten Ortung zu erfassen. Insbesondere ist das globale Satellitennavigationssystem zum Erfassen der Ist-Position und/oder der Orientierung in Bezug auf ein Bezugskoordinatensystem eingerichtet. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Satellitennavigationssystem ein differentielles GPS-System.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Kettenfahrwerk ein ersten Turasrad und/oder ein zweiten Turasrad auf, wobei die Ermittlungs- und Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Steuergröße der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von Schlupfdaten des ersten Turasrads und/oder des zweiten Turasrads zu ermitteln. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die Steuergröße in Abhängigkeit des vorherrschenden Antriebsschlupfs des Kettenfahrwerks ermittelt. Hierdurch kann der Antriebsschlupf bzw. Schlupf unabhängig vom Geschick oder der Erfahrung des Fahrers des Pistenpflegefahrzeugs ausgeglichen werden. Die Schlupfdaten repräsentieren den vorherrschenden Schlupf und können beispielsweise sensorbasiert im Bereich des Kettenfahrwerks ermittelt werden. Vorzugsweise weist das Pistenfahrzeug hierfür im Bereich des ersten Turasrads und/oder des zweiten Turasrads wenigstens einen Schlupfsensor auf. Alternativ oder zusätzlich ist den beiden Turasrädern jeweils ein Drehzahlsensor zugeordnet. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Erfassungseinrichtung die besagten Drehzahlsensoren auf. Die Drehzahlsensoren sind zum Erfassen einer Ist-Drehzahl des jeweiligen Turasrads eingerichtet. In Abhängigkeit der erfassten Ist-Drehzahlen können Ist-Kettenumfangsgeschwindigkeiten der Kettenlaufwerke ermittelt werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Ermittlungs- und Steuereinheit hierfür eingerichtet. In Abhängigkeit von Fahrparametern, wie beispielsweise einer Gaspedalstellung, einem Lenkwinkel oder dergleichen, sind Soll-Drehzahlen definiert. Ohne Schlupf sind die Soll-Drehzahlen und die Ist-Drehzahlen identisch. Folglich können die Schlupfdaten in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen den Soll-Drehzahlen und den Ist-Drehzahlen ermittelt werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Ermittlungs- und Steuereinheit hierfür eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich kann ein, bevorzugt räumlicher, Geschwindigkeitsvektor der Fahrbewegung ermittelt werden. Dies erfolgt bevorzugt GPS-basiert. Abweichungen zwischen dem Geschwindigkeitsvektor und den zu einer Fahrsituation zu erwartenden Kettenumfangsgeschwindigkeiten lassen erkennen, ob und in welchem Umfang Schlupf vorliegt oder nicht. Mit anderen Worten: Die Schlupfdaten können in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem Geschwindigkeitsvektor und den Kettenumfangsgeschwindigkeiten ermittelt werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Pistenpflegefahrzeug eine Warneinrichtung zum Aussenden eines Warnsignals für das Warnen von Personen in einer Umgebung des Pistenpflegefahrzeugs auf. Die Ermittlungs- und Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Steuergröße der Warneinrichtung in Abhängigkeit von der Steuergröße der Antriebsvorrichtung zu ermitteln und die Warneinrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße der Warneinrichtung zu steuern. Die Ermittlungs- und Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die Steuergröße der Warneinrichtung derart zu ermitteln, dass das Warnsignal ausgesendet wird, wenn die Steuergröße der Antriebsvorrichtung das Fahren und/oder das Lenken des Pistenpflegefahrzeugs in eine Vorwärtsfahrtrichtung und/oder in eine Rückwärtsfahrtrichtung veranlasst. Das Warnsignal kann insbesondere ein Lichtsignal und/oder ein Tonsignal sein.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Pistenpflegefahrzeug eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere einen Bildschirm, ein Head-Up-Display und/oder eine Datenbrille auf. Die Ermittlungs- und Steuereinheit ist dazu eingerichtet, die erfasste Topographie, die erfassten Ist-Position, die erfassten und/oder bestimmten Nachgiebigkeitsdaten und/oder die ermittelten Schlupfdaten und/oder die ermittelte Steuergröße der Antriebsvorrichtung mittels der Anzeigeeinrichtung anzuzeigen. Derartige Anzeigeeinrichtungen sind besonders vorteilhaft für die Anzeige der Topographie, der Ist-Position, der Nachgiebigkeitsdaten und/oder der Steuergröße der Antriebsvorrichtung an einem Benutzer des Pistenpflegefahrzeugs geeignet.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Pistenpflegefahrzeug eine Winde auf. Die Ermittlungs- und Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Steuergröße der Winde in Abhängigkeit von der Steuergröße der Antriebsvorrichtung zu ermitteln und die Winde in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße der Winde zu steuern. Die Winde kann ein Abrutschen des Pistenpflegefahrzeugs in steilem Gelände verhindern und ermöglicht somit die Pflege der Schneepiste auch in steilem Gelände.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Pistenpflegefahrzeug eine Pistenbearbeitungsvorrichtung, beispielsweise ein Räumschild und/oder eine Heckfräse, zum Bearbeiten der Schneepiste auf, wobei insbesondere die Schneepiste während des Fahrens und/oder Lenkens des Pistenpflegefahrzeugs auf der Schneepiste bearbeitet wird. Die Ermittlungs- und Steuereinheit ist dazu eingerichtet, wenigstens eine Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Topographie und der erfassten Ist-Position zu ermitteln und die Pistenbearbeitungsvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung zum Zweck der Bearbeitung der Schneepiste zu steuern.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Erfassungseinrichtung eine Orientierungsmesseinheit, insbesondere einen 3-Achsen-Neigungssensor und/oder einen Gyrosensor und/oder einen Beschleunigungssensor, zum Erfassen einer Orientierung des Pistenpflegefahrzeugs auf. Insbesondere ist die Orientierung des Pistenpflegefahrzeugs eine Neigung des Pistenpflegefahrzeugs gegenüber einer Lotrichtung und/oder eine räumliche Orientierung, d.h. Ausrichtung im Raum. Die Ermittlungs- und Steuereinheit ist dazu eingerichtet, die Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Orientierung zu ermitteln. Insbesondere kann die Ermittlungs- und Steuereinheit die Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung derart ermitteln, dass die Schneepiste von der Pistenbearbeitungsvorrichtung unabhängig von der Orientierung und/oder der Änderung der Orientierung des Pistenpflegefahrzeugs bearbeitet wird. Hierdurch wird eine verbesserte Qualität der bearbeiteten Schneepiste erreicht. Die Orientierungsmesseinheit für die Ermittlung der Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung kann zusätzlich für das Erfassen und/oder Bestimmen der Nachgiebigkeitsdaten vorgesehen sein.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Pistenbearbeitungsvorrichtung ein Räumschild und/oder eine Fräse auf. Insbesondere kann in Bezug auf einer Vorwärtsfahrtrichtung des Pistenpflegefahrzeugs das Räumschild frontseitig und die Fräse heckseitig angeordnet sein. Vorzugsweise umfasst die Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung eine Steuergröße des Räumschilds und/oder eine Steuergröße der Fräse, wobei die Ermittlungs- und Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Räumschild in Abhängigkeit von der Steuergröße des Räumschilds und/oder die Fräse in Abhängigkeit von der Steuergröße der Fräse zum Zweck der Bearbeitung der Schneepiste mit dem Räumschild und/oder mit der Fräse zu steuern. Infolge der Steuerung des Räumschilds kann eine Position und/oder eine Orientierung des Räumschilds relativ zur Schneepiste verändert werden. Die Position des Räumschilds ist vorzugsweise eine Hub-Position und die Orientierung des Räumschilds ist vorzugsweise eine Längs- und/oder Querneigung und/oder Schwenkneigung des Räumschilds relativ zur Schneepiste. Infolge der Steuerung der Fräse kann die Fräse eingeschaltet oder ausgeschaltet und/oder wenigstens ein Einstellparameter der Fräse verändert werden.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben eines zuvor beschriebenen Pistenpflegefahrzeugs gelöst, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte aufweist: a) Erfassen der Topographie der Schneepiste; b) Erfassen der Ist-Position des Pistenpflegefahrzeugs auf der Schneepiste; c) Erfassen und/oder Bestimmen der Nachgiebigkeitsdaten, welche wenigstens mittelbar die Nachgiebigkeit der Schneepiste unter der Druckeinwirkung der Gewichtskraft des Pistenpflegefahrzeugs repräsentieren; d) Ermitteln der Steuergröße der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von der vorgegebenen Ziel-Position des Pistenpflegefahrzeugs, der erfassten Topographie, der erfassten Ist-Position und der erfassten Nachgiebigkeitsdaten; e) Steuern der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße der Antriebsvorrichtung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren fährt und/oder lenkt das Pistenpflegefahrzeug autonom auf der drucknachgiebigen Schneepiste und insbesondere unabhängig vom Geschick oder der Erfahrung eines Fahrers. Zudem kann autonom Schnee transportiert und/oder verfrachtet werden. Dabei meint "autonom Fahren und/oder Lenken", dass das Pistenpflegefahrzeug eine vorgegebene Arbeitsaufgabe wenigstens weitgehend, vorzugsweise vollständig, autonom ausführen kann.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Pistenpflegefahrzeugs, wobei einzelne Komponenten des Pistenpflegefahrzeugs stark vereinfacht und blockdiagrammartig dargestellt sind,
    Fig. 2
    eine schematische Seitenansicht des Pistenpflegefahrzeugs nach Fig. 1, während einer Fahrt von einer Ist-Position zu einer Ziel-Position und
    Fig. 3
    eine schematische Blockdiagrammdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Pistenpflegefahrzeug 10, das zur Pflege einer Schneepiste 15 vorgesehen ist. Das Pistenpflegefahrzeug 10 ist auf der Schneepiste 15 fahrbeweglich.
  • Das Pistenpflegefahrzeug 10 weist eine Erfassungseinrichtung 30 auf, die eingerichtet ist zum Erfassen einer Topographie TI der Schneepiste 15. Die Topographie TI wird von der Erfassungseinrichtung 30 erfasst, bevor die Schneepiste 15 mit dem Pistenpflegefahrzeug 10 befahren wird. Die Erfassung der Topographie TI erfolgt durch eine messtechnische Erfassung einer Oberfläche der Schneepiste 15 und eventuell auf der Schneepiste 15 vorhandene Hindernisse. Typische Hindernisse auf der Schneepiste 15 sind beispielsweise Bäume, Felsbrocken oder Personen. Derartige Hindernisse müssen von dem Pistenpflegefahrzeug 10 umfahren werden.
  • Die Erfassung der Topographie TI erfolgt vorliegend mittels eines Lidar-Systems 36, einer Kamera 37, insbesondere einer Wärmebildkamera, eines Ultraschallsensors 38 und eines Radarsensors 39 der Erfassungseinrichtung 30, die derart orientiert am Pistenpflegefahrzeug 10 angeordnet sind, dass die Topographie TI messtechnisch erfassbar ist. Die messtechnische Erfassung erfolgt mittels einer Abtastung der Topographie TI im Falle des Lidar-Systems 36 mittels Laserstrahlung, im Falle des Ultraschallsensors 38 mittels Ultraschalls und im Falle des Radarsensors 39 mittels Radarstrahlen. Zusätzlich erstellt die Kamera 37 ein Foto von der Umgebung, wobei die Erfassungseinrichtung 30 zur Erfassung der Topographie TI eine Mustererkennung ausführt. Alle gewonnenen Messdaten werden von der Erfassungseinrichtung 30 zu einer einzigen erfassten Topographie TI zusammengeführt, die dann auch als Umgebungsmodell bezeichnet werden kann. Durch die gleichzeitige Verwendung des Lidar-Systems 36, der Kamera 37, des Ultraschallsensors 38 und des Radarsensors 39 wird eine besonders zuverlässige und genaue Erfassung der Topographie TI erreicht.
  • In einer alternativen nicht gezeigten Ausführungsform kann die Erfassungseinrichtung nur ein Lidar-System, nur eine Kamera, nur ein Ultraschallsensor, nur ein Radarsensor oder eine andere beliebige Kombination dieser Geräte aufweisen.
  • Weiter ist die Erfassungseinrichtung 30 dazu eingerichtet, eine Ist-Position S des Pistenpflegefahrzeugs 10 auf der Schneepiste 15 mittels eines globalen Satellitennavigationssystems 34 zu erfassen. Das globale Satellitennavigationssystem 34 empfängt ein GPS-Signal, ein GLONASS-Signal, ein Galileo-Signal und ein Beidou-Signal und erfasst anhand der empfangenen Signale die Ist-Position S in Bezug auf ein Bezugskoordinatensystem. Während das Pistenpflegefahrzeug 10 auf der Schneepiste 15 fährt, erfolgt die Erfassung der Ist-Position S ununterbrochen.
  • Zudem ist die Erfassungseinrichtung 30 eingerichtet zum Erfassen und/oder zum Bestimmen von Nachgiebigkeitsdaten, welche wenigstens mittelbar eine Nachgiebigkeit der Schneepiste 15 unter einer Druckeinwirkung der Gewichtskraft des Pistenpflegefahrzeugs 10 repräsentiert. Die Nachgiebigkeitsdaten hängen von einer Beschaffenheit des Schnees der Schneepiste 15 und von einer Dicke des Schnees der Schneepiste 15 ab. Wenn das Pistenpflegefahrzeug 10 über die Schneepiste 15 fährt, wird diese mit der Gewichtskraft des Pistenpflegefahrzeugs 10 belastet und gibt infolge der Belastung nach. Durch das Nachgeben der Schneepiste 15 ändert sich die Ist-Position S und/oder eine Orientierung L des Pistenpflegefahrzeugs 10 auf der Schneepiste 15. Ein Maß für eine Stärke der Nachgiebigkeit der Schneepiste 15 wird mittels der Nachgiebigkeitsdaten ausgedrückt und/oder repräsentiert. Die Nachgiebigkeitsdaten werden während des Fahrens und/oder Lenkens des Pistenpflegefahrzeugs 10 auf der Schneepiste 15 erfasst und/oder bestimmt.
  • Für das Erfassen und/oder Bestimmen der Nachgiebigkeitsdaten weist die Erfassungseinrichtung 30 vorliegend eine Orientierungsmesseinheit 31 mit einen 3-Achsen-Neigungssensor 32 und einen Beschleunigungssensor 33 auf, welche die Orientierung L in Form einer Neigung des Pistenpflegefahrzeugs 10 gegenüber einer Lotrichtung an der Ist-Position S erfassen. Wenn der Beschleunigungssensor 33 keine Beschleunigung anzeigt, kann die Orientierung L mit dem 3-Achsen-Neigungssensor 32 vorzugsweise in regelmäßigen Zeitintervallen von beispielsweise fünf Sekunden erfasst werden. Wenn der Beschleunigungssensor 33 eine Beschleunigung anzeigt, wird die Orientierung L ununterbrochen mit dem 3-Achsen-Neigungssensor 32 erfasst. Aber auch ansonsten kann eine kontinuierliche Erfassung vorteilhaft sein. Nach der Erfassung der Orientierung L bestimmt die Erfassungseinrichtung 30 die Nachgiebigkeitsdaten aus einer Differenz zwischen der erfassten Orientierung L und der erfassten Topographie TI. Dabei repräsentiert die erfasste Topographie TI den Zustand der Schneepiste 15 bevor das Pistenpflegefahrzeug 10 über die Schneepiste 15 gefahren ist, während die erfasste Orientierung L den Zustand der Schneepiste 15 repräsentiert, wenn die Schneepiste 15 mit der Gewichtskraft des Pistenpflegefahrzeugs 10 belastet ist.
  • Infolge des Nachgebens der Schneepiste 15 kann sich auch die Ist-Position S ändern, ohne dass eine Änderung der Orientierung L auftritt. Daher ist die Erfassungseinrichtung 30 zusätzlich dazu eingerichtet, die Nachgiebigkeitsdaten aus einem Unterschied zwischen der erfassten Ist-Position S und der erfassten Topographie TI zu bestimmen. Dabei repräsentiert die erfasste Topographie TI den Zustand der Schneepiste 15 bevor das Pistenpflegefahrzeug 10 über die Schneepiste 15 gefahren ist, während die erfasste Ist-Position S den Zustand der Schneepiste 15 repräsentiert, wenn die Schneepiste 15 mit der Gewichtskraft des Pistenpflegefahrzeugs 10 belastet ist.
  • Wenn sich aufgrund der Nachgiebigkeit der Schneepiste 15 die Orientierung L und die Ist-Position S gleichzeitig ändern, bestimmt die Erfassungseinrichtung 30 die Nachgiebigkeitsdaten aus der Differenz der zwischen der Orientierung L und der Topographie TI und/oder aus dem Unterschied zwischen der Ist-Position S und der Topographie TI.
  • Zum angetriebenen Fahren und/oder Lenken auf der Schneepiste 15 weist das Pistenpflegefahrzeug 10 eine Antriebsvorrichtung 20 und eine Ermittlungs- und Steuereinheit 40 auf.
  • Die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 ist mit der Antriebsvorrichtung 20 und mit der Erfassungseinrichtung 30 wirkverbunden und dazu eingerichtet, eine Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 in Abhängigkeit von der erfassten Topographie TI, von der erfassten Ist-Position S, von der erfassten und/oder bestimmten Nachgiebigkeitsdaten und von einer vorgegebenen Ziel-Position Z des Pistenpflegefahrzeugs 10 zu ermitteln. Zum Zweck des Fahrens und/oder Lenkens des Pistenpflegefahrzeugs 10 von der ermittelten Ist-Position S zu der vorgegebenen Ziel-Position Z ist die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 dazu eingerichtet, die Antriebsvorrichtung 20 derart in Abhängigkeit der ermittelten Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 anzusteuern, dass das Pistenpflegefahrzeug 10 von der Ist-Position S zu der vorgegebenen Ziel-Position Z fährt. Die Ziel-Position Z kann beispielsweise von einem Benutzer des Pistenpflegefahrzeugs 10 vorgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Arbeitsaufgabe, bspw. "Präpariere Pistenabschnitt", vorgegeben werden.
  • Die Antriebsvorrichtung 20 weist ein Kettenfahrwerk 22 und ein Fahrantrieb 26 in Form eines Dieselmotors auf. Insoweit umfasst die Steuergröße der Antriebsvorrichtung vorliegend eine Steuergröße für den Fahrantrieb 26 und eine Steuergröße für das Kettenfahrwerk 22.
  • Wird der Fahrantrieb 26 mit der Steuergröße für den Fahrantrieb 26 von der Ermittlungs- und Steuereinheit 40 angesteuert, erzeugt der Fahrantrieb 26 eine Antriebsleistung. Mit der erzeugten Antriebsleistung wird das Kettenfahrwerk 22 derart angetrieben, dass das Pistenpflegefahrzeug 10 auf der Schneepiste 15 fährt. Dabei repräsentiert ein Wert der Steuergröße für den Fahrantrieb 26 eine Geschwindigkeit, mit welcher das Pistenpflegefahrzeug 10 auf der Schneepiste 15 fährt.
  • Das Kettenfahrwerk 22 umfasst zwei Kettenlaufwerke 25, 27, wobei eines der beiden Kettenlaufwerke 25 einem Betrachter der Fig. 1 zugewandt und das andere Kettenlaufwerk 27 dem Betrachter der Fig. 1 abgewandt ist. Da beide Kettenlaufwerke 25, 27 baugleich sind, trifft eine Beschreibung eines Kettenlaufwerks sinngemäß auch für das andere zu.
  • Wird das Kettenfahrwerk 22 mit der Steuergröße für das Kettenfahrwerk 22 von der Ermittlungs-und Steuereinheit 40 angesteuert, führt das Kettenfahrwerk 22 ein Lenken des Pistenpflegefahrzeugs 10 aus. Das Lenken erfolgt vorliegend durch eine Leistungsverteilung der Antriebsleistung auf die beiden Kettenlaufwerke 25, 27, wobei die Steuergröße für das Kettenfahrwerk 22 die Leistungsverteilung der Antriebsleistung zwischen den beiden Kettenlaufwerke 25, 27 repräsentiert. Durch eine ungleichmäßige Leistungsverteilung zwischen den beiden Kettenlaufwerke 25, 27 werden diese voneinander unterschiedlich stark angetrieben, wodurch das Pistenpflegefahrzeug 10 gelenkt wird.
  • Das Kettenfahrwerk 22 weist ein erstes Turasrad 23 und ein zweites Turasrad 24 auf, wobei das erste Turasrad 23 dem Betrachter der Fig. 1 zugewandten Kettenlaufwerk 25 zugeordnet ist und das zweite Turasrad 24 dem Betrachter der Fig. 1 abgewandten Kettenlaufwerk 27 zugeordnet ist. Die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 ist dazu eingerichtet, Schlupfdaten des Kettenfahrwerks 22 zu erfassen und/oder ermitteln. Die Schlupfdaten repräsentieren den Antriebsschlupf (kurz Schlupf) des Kettenfahrwerks 22 auf der Schneepiste 15. Die Ermittlungs-und Steuereinheit 40 ist vorliegend zudem dazu eingerichtet, eine Drehstellung des ersten Turasrads 23 und eine Drehstellung des zweiten Turasrads 24 zu ermitteln, wobei die Ermittlung der Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 von der Drehstellung des ersten Turasrads 23 und in Abhängigkeit von der Drehstellung des zweiten Turasrads 24 derart erfolgt, dass ein Schlupf des Kettenfahrwerks 22 zur Schneepiste 15 ausgeglichen ist.
  • Das Pistenpflegefahrzeug 10 weist vorliegend zudem eine Winde 70 in Form einer Seilwinde mit einem Seil 71 und einem Schwenkarm 73 auf. Das Seil 71 ist über einen Schwenkarm 73 geführt, der frei drehbar ist. An einem Ende des Seils 71 ist ein Haken 72 angebracht. Der Haken 72 ist dazu ausgebildet, in eine korrespondierende Öse eingesetzt zu werden, die an einem Untergrund der Schneepiste 15 befestigt ist. Wenn der Haken 72 in die Öse eingesetzt ist, wird das Pistenpflegefahrzeug 10 mittels der Winde 70 an dem Untergrund befestigt. Die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 ist dazu eingerichtet, eine Steuergröße der Winde 70 in Abhängigkeit von der Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 zu ermitteln und die Winde 70 in Abhängigkeit der ermittelten Steuergröße der Winde 70 zu steuern. Durch die Steuerung der Winde 70 kann ein Seilabschnitt des Seils 71 abgewickelt oder aufgewickelt werden, wodurch eine Seillänge zwischen dem Schwenkarm 73 und der Öse veränderlich ist. Insbesondere erfolgt eine Anpassung der Seillänge zwischen dem Schwenkarm 73 und der Öse derart, dass das Seil 71 gestrafft ist, wenn das Pistenpflegefahrzeug 10 auf der Schneepiste 15 fährt. Dadurch verhindert die Winde 70 ein Abrutschen oder Abstürzen des Pistenpflegefahrzeugs 10, wenn dieses eine Schneepiste in steilem Gelände pflegt.
  • Weiter weist das Pistenpflegefahrzeug 10 vorliegend zudem eine Warneinrichtung 50 zum Aussenden eines Warnsignals für das Warnen von Personen in einer Umgebung des Pistenpflegefahrzeugs auf. Das Warnsignal umfasst vorliegend ein Lichtsignal in Form eines Blinklichts und ein Tonsignal in Form eines Warntons. Die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 ist dazu eingerichtet, eine Steuergröße der Warneinrichtung 50 in Abhängigkeit von der Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 zu ermitteln und die Warneinrichtung 50 in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße der Warneinrichtung 50 zu steuern. Beispielsweise kann die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 die Warneinrichtung 50 derart mit der Steuergröße der Warneinrichtung 50 ansteuern, dass diese das Lichtsignal und das Tonsignal aussendet, wenn die Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 ein Rückwärtsfahren des Pistenpflegefahrzeugs 10 veranlasst.
  • Ebenfalls weist das Pistenpflegefahrzeug 10 eine Anzeigeeinrichtung 60 auf, mittels derer die erfasste Topographie TI, die Ist-Position S, die Nachgiebigkeitsdaten und/oder Schlupfdaten des Kettenfahrwerks und/oder die Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 durch die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 einem Benutzer des Pistenpflegefahrzeugs 10 angezeigt werden. Die Anzeigeeinrichtung 60 umfasst vorliegend mehrere Einheiten, nämlich einen Bildschirm 62, ein Head-Up-Display 64 und eine Datenbrille 66. Selbstverständlich kann auch lediglich eine der vorgenannten Einheiten vorgesehen sein. Der Benutzer kann in Abhängigkeit von der angezeigten Topographie TI, Ist-Position S, Nachgiebigkeitsdaten, Schlupfdaten und Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 insbesondere die Pflege der Schneepiste 15 überwachen, unterbrechen und/oder manuell die Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 korrigieren.
  • Für die Pflege der Schneepiste 15 weist das Pistenpflegefahrzeug 10 eine Pistenbearbeitungsvorrichtung 80 auf. Die Pistenbearbeitungsvorrichtung 80 pflegt die Schneepiste 15 durch eine Bearbeitung der Schneepiste 15 während das Pistenpflegefahrzeug 10 auf der Schneepiste 15 fährt.
  • Zur Bearbeitung der Schneepiste 15 weist die Pistenbearbeitungsvorrichtung 80 vorliegend ein Frontschild 82 und eine Fräse 84 auf. Bezogen auf eine Vorwärtsfahrtrichtung 86 ist das Frontschild 82 frontseitig und die Fräse 84 heckseitig angeordnet.
  • Die Bearbeitung der Schneepiste 15 erfolgt bei der gezeigten Ausführungsform dadurch, dass der Ermittlungs- und Steuereinheit 40 eine Soll-Pistenbahn vorgegeben wird. Die Schneepiste 15 soll nach der Bearbeitung einem Verlauf der Soll-Pistenbahn entsprechen. Daher ermittelt die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 eine Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung 80 in Abhängigkeit von der Soll-Pistenbahn, von der erfassten Topographie TI und von der erfassten Ist-Position S. Eine starke Abweichung zwischen der Soll-Pistenbahn und der erfassten Topographie TI erfordert eine starke Bearbeitung mittels der Pistenbearbeitungsvorrichtung 80 und eine geringe Abweichung zwischen der Soll-Pistenbahn und der erfassten Topographie TI erfordert eine geringe Bearbeitung mittels der Pistenbearbeitungsvorrichtung 80.
  • Zusätzlich ermittelt die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 die Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung 80 in Abhängigkeit von der mit der Orientierungsmesseinheit 31 erfassten Orientierung L.
  • Weiter ist die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 dazu eingerichtet, die Pistenbearbeitungsvorrichtung 80 in Abhängigkeit der ermittelten Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung 80 zum Zweck der Bearbeitung der Schneepiste 15 zu steuern. Die Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung 80 umfasst eine Steuergröße des Räumschilds 82 und eine Steuergröße der Fräse 84. Durch Steuern des Räumschilds 82 mit der Steuergröße des Räumschilds 82 wird eine Position SR und/oder eine Orientierung LR des Räumschilds 82 relativ zur Topographie TI verändert. Durch Steuern der Fräse 84 wird die Fräse eingeschaltet oder ausgeschaltet oder wenigstens ein Einstellparameter, wie bspw. Drehzahl, Anpressdruck, Frästiefe, der Fräse verändert.
  • Fig. 2 zeigt das Pistenpflegefahrzeug 10 nach Fig. 1 während einer durch die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 von der Ist-Position S zu der vorgegebenen Ziel-Position Z gesteuerten Fahrt.
  • Die Ziel-Position Z legt bei der gezeigten Ausführungsform den Ursprung des Bezugskoordinatensystems BK fest und die Erfassungseinrichtung 30 erfasst mit dem globalen Navigationssatellitensystem 34 die Ist-Position S in Koordinaten des Bezugskoordinatensystems BK. Das globale Navigationssatellitensystem 34 wirkt hierfür auf grundsätzlich bekannte Weise mit einem grundsätzlich bekannten differenziellen satellitengestützten Ortungssystem 42, 44 zusammen, das mehrere Ortungssatelliten 42 und eine Referenzeinheit 44 aufweist. Die Referenzeinheit 44 ist an einer in Bezug auf das Bezugskoordinatensystem BK bekannten Position in der Nähe der der Schneepiste 15 ortsfest angeordnet und dient einer Ermittlung von Korrekturdaten, die eine im Hinblick auf ihre Genauigkeit verbesserte Erfassung der Ist-Position S ermöglichen. Da der grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise differenzieller satellitengestützter Ortungssysteme bekannt ist, braucht vorliegend nicht näher darauf eingegangen werden.
  • Um zur Ziel-Position Z zu fahren und/oder einen Geländeabschnitt zu präparieren, ermittelt die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 eine Soll-Bewegungsbahn SB in Abhängigkeit von der vorgegebenen Ziel-Position Z, der erfassten Topographie TI, der erfassten Ist-Position S und der erfassten Nachgiebigkeitsdaten und/oder Schlupfdaten. Die Soll-Bewegungsbahn SB beschreibt eine Route, insbesondere eine kürzeste Route, von der Ist-Position S zu der Ziel-Position Z. Zudem können festgelegte Routen anhand von Kriterien (Steigung, Schneelage, Wetterdaten) hinterlegt sein oder die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 kann eine dynamische Routenplanung vornehmen bzw. eine dynamische Route ermitteln. Dies insbesondere in Abhängigkeit der Nachgiebigkeitsdaten und/oder der Schlupfdaten und damit in Abhängigkeit der Nachgiebigkeit der Schneepiste 15 und/oder des vorherrschenden Schlupfs des Kettenfahrwerks 22. Weiter ermittelt die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 die Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 in Abhängigkeit von der Soll-Bewegungsbahn SB und steuert die Antriebsvorrichtung 20 mit der Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20, wobei durch das Steuern mit der Steuergröße der Antriebsvorrichtung 20 das Pistenpflegefahrzeug 10 entlang der Soll-Bewegungsbahn SB fährt.
  • Wenn die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 die Antriebsvorrichtung 20 zum Fahren und/oder Lenken entlang der Soll-Bewegungsbahn SB in die Vorwärtsfahrtrichtung 86 steuert, steuert die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 die Warneinrichtung 50 derart an, dass diese das Lichtsignal in Form des Blinklichts für das Warnen von Personen in der Umgebung 12 erzeugt.
  • Während des Fahrens und/oder Lenkens entlang der Soll-Bewegungsbahn SB erfasst die Erfassungseinrichtung 30 ununterbrochen die Topographie TI der Schneepiste 15. Auf der Schneepiste 15 ist vorliegend exemplarisch ein Hindernis in Form eines Baums 90 vorhanden. Der Baum 90 muss umfahren werden. Hierzu erfolgt eine Anpassung der Soll-Bewegungsbahn SB durch die Ermittlungs- und Steuereinheit 40, so dass der Baum 90 von dem Pistenpflegefahrzeug 10 umfahren wird.
  • Die Beschaffenheit des Schnees der Schneepiste 15 und eine Dicke D des Schnees der Schneepiste 15 variieren örtlich, so dass die Schneepiste 15 an verschiedenen Positionen unterschiedlich stark nachgiebig ist. Insoweit sind die Ist-Position S und die Orientierung L von der Nachgiebigkeit der Schneepiste 15 abhängig. Zudem kann der Antriebsschlupf örtlich variieren. Die Erfassungseinrichtung 30 erfasst während des Fahrens und/oder Lenkens entlang der Soll-Bewegungsbahn SB ununterbrochen die Nachgiebigkeitsdaten und/oder die Schlupfdaten und die Ermittlungs- und Steuereinheit 40 passt die Soll-Bewegungsbahn SB an die Nachgiebigkeitsdaten der Schneepiste 15 und/oder den vorherrschenden Schlupf an.
  • Fig. 3 verdeutlicht ein Verfahren zum Betreiben des Pistenpflegefahrzeugs 10 nach den Fig. 1 und 2. Das Verfahren weist die Verfahrensschritte auf: a) Erfassen der Topographie der Schneepiste; b) Erfassen der Ist-Position des Pistenpflegefahrzeugs auf der Schneepiste; c) Erfassen und/oder Bestimmen der Nachgiebigkeitsdaten, welche wenigstens mittelbar die Nachgiebigkeit der Schneepiste unter der Druckeinwirkung der Gewichtskraft des Pistenpflegefahrzeugs repräsentieren; d) Ermitteln der Steuergröße der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von der vorgegebenen Ziel-Position des Pistenpflegefahrzeugs, der erfassten Topographie, der erfassten Ist-Position und der erfassten Nachgiebigkeitsdaten; und e) Steuern der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Steuergröße der Antriebsvorrichtung.

Claims (13)

  1. Pistenpflegefahrzeug (10) zur Pflege einer Schneepiste (15), aufweisend
    - eine Antriebsvorrichtung (20) mit einem Kettenfahrwerk (22) und einem Fahrantrieb (26), wobei das Pistenpflegefahrzeug (10) mittels der Antriebsvorrichtung (20) auf der Schneepiste (15) angetrieben fahrbeweglich ist,
    - eine Erfassungseinrichtung (30), die eingerichtet ist zum Erfassen
    - einer Topographie (TI) der Schneepiste (15) und
    - einer Ist-Position (S) des Pistenpflegefahrzeugs (10) auf der Schneepiste (15) sowie zum Erfassen und/oder Bestimmen von Nachgiebigkeitsdaten, welche wenigstens mittelbar eine Nachgiebigkeit der Schneepiste (15) unter einer Druckeinwirkung der Gewichtskraft des Pistenpflegefahrzeugs (10) repräsentieren,
    - und aufweisend eine mit der Antriebsvorrichtung (20) und der Erfassungseinrichtung (30) wirkverbundene Ermittlungs- und Steuereinheit (40), die eingerichtet ist
    - zum Ermitteln einer Steuergröße der Antriebsvorrichtung (20) in Abhängigkeit von
    - einer vorgegebenen Ziel-Position (Z) des Pistenpflegefahrzeugs (10),
    - der erfassten Topographie (TI),
    - der erfassten Ist-Position (S) und
    - der erfassten und/oder bestimmten Nachgiebigkeitsdaten
    - und zum Steuern der Antriebsvorrichtung (20) in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße der Antriebsvorrichtung (20).
  2. Pistenpflegefahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Ermittlungs- und Steuereinheit (40) eingerichtet ist
    - zum Ermitteln einer Soll-Bewegungsbahn (SB) in Abhängigkeit von
    - der vorgegebenen Ziel-Position (Z) des Pistenpflegefahrzeugs (10),
    - der erfassten Topographie (TI),
    - der erfassten Ist-Position (S) und
    - der erfassten und/oder bestimmten Nachgiebigkeitsdaten
    - und zum Ermitteln der Steuergröße der Antriebsvorrichtung (20) in Abhängigkeit von der Soll-Bewegungsbahn (SB).
  3. Pistenpflegefahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Erfassungseinrichtung (30) eine Orientierungsmesseinheit (31), insbesondere einen 3-Achsen-Neigungssensor (32) und/oder einen Gyrosensor und/oder einen Beschleunigungssensor (33), zum Erfassen einer Orientierung (L) des Pistenpflegefahrzeugs (10) aufweist, wobei die Erfassungseinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, die Nachgiebigkeitsdaten aus einer Differenz zwischen der erfassten Orientierung (L) und der erfassten Topographie (TI) zu bestimmen und/oder
    - die Erfassungseinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, die Nachgiebigkeitsdaten aus einem Unterschied zwischen der erfassten Ist-Position (S) und der erfassten Topographie (TI) zu bestimmen.
  4. Pistenpflegefahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (30) zum Erfassen der Topographie (TI) ein Lidar-System (36), eine Kamera (37), einen Ultraschallsensor (38) und/oder einen Radarsensor (39) aufweist.
  5. Pistenpflegefahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (30) ein Satellitennavigationssystem (34) zum Erfassen der Ist-Position (S) und/oder Orientierung (L) aufweist.
  6. Pistenpflegefahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettenfahrwerk (22) ein erstes Turasrad (23) und/oder ein zweites Turasrad (24) aufweist, wobei die Ermittlungs- und Steuereinheit (40) dazu eingerichtet ist, die Steuergröße der Antriebsvorrichtung (20) in Abhängigkeit von Schlupfdaten des ersten Turasrads (23) und/oder des zweiten Turasrads (24) zu ermitteln.
  7. Pistenpflegefahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Warneinrichtung (50) zum Aussenden eines Warnsignals für das Warnen von Personen in einer Umgebung (12) des Pistenpflegefahrzeugs (10), wobei die Ermittlungs- und Steuereinheit (40) dazu eingerichtet ist, eine Steuergröße der Warneinrichtung (50) in Abhängigkeit von der Steuergröße der Antriebsvorrichtung (20) zu ermitteln und die Warneinrichtung (50) in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße der Warneinrichtung (50) zu steuern.
  8. Pistenpflegefahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (60), insbesondere einen Bildschirm (62), ein Head-Up-Display (64) und/oder eine Datenbrille (66), wobei die Ermittlungs- und Steuereinheit (40) dazu eingerichtet ist, die erfasste Topographie (TI), die erfasste Ist-Position (S), die bestimmten Nachgiebigkeitsdaten und/oder die ermittelten Schlupfdaten und/oder die ermittelte Steuergröße der Antriebsvorrichtung (20) mittels der Anzeigeeinrichtung (60) anzuzeigen.
  9. Pistenpflegefahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Winde (70), wobei die Ermittlungs- und Steuereinheit (40) dazu eingerichtet ist, eine Steuergröße der Winde (70) in Abhängigkeit von der Steuergröße der Antriebsvorrichtung (20) zu ermitteln und die Winde (70) in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße der Winde (70) zu steuern.
  10. Pistenpflegefahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pistenbearbeitungsvorrichtung (80) zum Bearbeiten der Schneepiste (15), wobei die Ermittlungs- und Steuereinheit (40) dazu eingerichtet ist, eine Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung (80) in Abhängigkeit von der erfassten Topographie (TI) und der erfassten Ist-Position (S) zu ermitteln und die Pistenbearbeitungsvorrichtung (80) in Abhängigkeit der ermittelten Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung (80) zum Zweck der Bearbeitung der Schneepiste (15) zu steuern.
  11. Pistenpflegefahrzeug (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (30) eine Orientierungsmesseinheit (31), insbesondere einen 3-Achsen-Neigungssensor (32) und/oder einen Gyrosensor und/oder einen Beschleunigungssensor (33), zum Erfassen einer Orientierung (L) des Pistenpflegefahrzeugs (10) aufweist, wobei die Ermittlungs- und Steuereinheit (40) dazu eingerichtet ist, die Steuergröße der Pistenbearbeitungsvorrichtung (80) in Abhängigkeit von der erfassten Orientierung (L) zu ermitteln.
  12. Pistenpflegefahrzeug (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pistenbearbeitungsvorrichtung (80) ein Frontschild (82) und/oder eine Fräse (84) aufweist.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Pistenpflegefahrzeugs (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte aufweist:
    a) Erfassen der Topographie (TI) der Schneepiste (15),
    b) Erfassen der Ist-Position (S) des Pistenpflegefahrzeugs (10) auf der Schneepiste (15),
    c) Erfassen und/oder Bestimmen Nachgiebigkeitsdaten, welche wenigstens mittelbar die Nachgiebigkeit der Schneepiste (15) unter der Druckeinwirkung der Gewichtskraft des Pistenpflegefahrzeugs (10) repräsentieren,
    d) Ermitteln der Steuergröße der Antriebsvorrichtung (20) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Ziel-Position (Z) des Pistenpflegefahrzeugs (10), der erfassten Topographie (TI), der erfassten Ist-Position (S) und der erfassten Nachgiebigkeitsdaten,
    e) Steuern der Antriebsvorrichtung (20) in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße der Antriebsvorrichtung (20).
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