ES3063136T3 - Steering control system for a multi-part vehicle - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un sistema de control de dirección (1) y a un método para controlar la dirección de un vehículo multiseccional (100) con varias partes móviles conectadas (10) y varias unidades de eje orientables (11), que comprende una primera unidad de control de eje (12) para su disposición en conjunto con una primera unidad de eje orientable (11) y al menos una segunda unidad de control de eje (12) para su disposición en conjunto con al menos una segunda unidad de eje orientable (11). Según la invención, el sistema de control de dirección (1) tiene un módulo de control central (13) que está conectado a las diversas unidades de control de eje (12) a través de una línea de datos común (14) para el intercambio de datos de ángulo de dirección, donde las unidades de control de eje (12) tienen interfaces de datos (15) para la comunicación a través de la línea de datos (14) que están diseñadas para la transmisión de formatos de datos mutuamente idénticos, de modo que el sistema de control de dirección (1) puede construirse modularmente con un número variable de unidades de control de eje integrables (12). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Sistema de control de dirección de un vehículo multiarticulado
[0003] La invención se refiere a un sistema de control de dirección para controlar la dirección de un vehículo multiarticulado con varias partes de vehículo conectadas de forma móvil entre sí con las características del preámbulo de la reivindicación 1. Según este, el sistema de control de dirección presenta una primera unidad de control de eje para su disposición en conexión con una primera unidad de eje direccionable y al menos una segunda unidad de control de eje para su disposición en conexión con al menos una segunda unidad de eje direccionable. Asimismo, la invención se refiere a un vehículo multiarticulado con varias partes de vehículo conectadas de forma móvil entre sí y varias unidades de eje direccionables, así como un sistema de control de dirección de este tipo. Finalmente, la invención se refiere a un procedimiento para construir un sistema de control de dirección.
[0004] Estado de la técnica
[0005] Por el documento DE 102017112183 A1 se conoce un sistema de control de dirección para dirigir al menos un eje trasero de un vehículo multiarticulado con un primer dispositivo de control, en donde el primer dispositivo de control presenta una primera interfaz de entrada para recibir un dato de ángulo de dirección de eje delantero del vehículo y un dato de velocidad del vehículo, en donde el primer dispositivo de control presenta un módulo de valores de consigna para determinar un primer dato de ángulo de dirección de eje trasero de consigna sobre la base del dato de velocidad del vehículo y del dato de ángulo de dirección de eje delantero. Además, está previsto un segundo dispositivo de control, en donde el segundo dispositivo de control presenta una segunda interfaz de entrada para recibir el dato de ángulo de dirección de eje delantero y el dato de velocidad del vehículo, en donde el segundo dispositivo de control constituye un módulo paralelo para determinar un segundo dato de ángulo de dirección de eje trasero de consigna sobre la base del dato de velocidad del vehículo y del dato de ángulo de dirección de eje delantero. Una estructura de control distribuida por ejes, que pueda ampliarse modularmente, no es posible debido a la rígida estructura.
[0006] Por el documento DE 102006037588 A1 se conoce un procedimiento para la dirección multiaxial para vehículos ferroviarios multiarticulados con varias unidades de eje direccionables a través de señales de control emitidas por medio de un sistema de control de dirección. Al calcular las señales de control se incorporan variables del vehículo medidas en línea, tales como la velocidad del vehículo y la trayectoria de la ruta establecida. Las desviaciones transversales inevitables debido a perturbaciones u otras influencias entre la trayectoria de la ruta establecida y la posición real del vehículo, descrita por la posición del punto central de los ejes de dirección, se miden y se corrigen mediante bucles de regulación intercalados en cada eje de dirección. En la estructura mostrada resulta desventajosa la disposición rígida y no ampliable de los componentes formados por varios elementos de control de orden superior y subordinados.
[0007] Otros sistemas de control de dirección se conocen por los documentos EP 1847442 A2, DE 102010027118 A1, EP 3 363274 A1 y US 2013/187361 A1, que corresponde al preámbulo de la reivindicación 1. Sin embargo, los sistemas de control de dirección divulgados en los mismos también son de estructura rígida y no ampliables de manera flexible.
[0008] Divulgación de la invención
[0009] El objetivo de la invención es crear un sistema de control de dirección para controlar la dirección de un vehículo multiarticulado con varias partes de vehículo conectadas de forma móvil entre sí y varias unidades de eje direccionables de la dirección de un vehículo multiarticulado, que pueda utilizarse de manera flexible, en particular sin que tenga que aumentarse para ello la complejidad global del sistema y/o sin que tengan que asumirse mermas en la precisión y/o la seguridad del control de dirección. En particular, se ha de crear un sistema de control de dirección que presente una estructura modular y pueda utilizarse para vehículos con más o menos unidades de eje de manera opcional.
[0010] El objetivo según la invención se soluciona mediante un sistema con las características de la reivindicación 1 independiente. Además, el objetivo según la invención se soluciona mediante un vehículo multiarticulado con las características de la reivindicación 9 independiente, así como un procedimiento para construir un sistema de control de dirección con las características de la reivindicación 10 independiente.
[0011] Según la invención se observó que, al construir los denominados tranvías sobre ruedas son necesarios sistemas de control de dirección que puedan controlar individualmente las unidades de control de eje en las unidades de eje direccionables, de modo que esta unidad de eje adopte la posición del ángulo de dirección correcta para una trayectoria que ha de recorrerse. Para ello, debe suministrarse a la unidad de control de eje de cada una de las unidades de eje controladas datos de ángulo de dirección calculados específicamente, en donde, al mismo tiempo, desde los ejes se transmiten informaciones de eje actuales a un control. A este respecto, se proporcionará un sistema de control de dirección que, independientemente de la cantidad de unidades de eje direccionables y sin un gran esfuerzo de adaptación, pueda ponerse en funcionamiento para tranvías sobre ruedas de distinta longitud con una cantidad variable de partes de vehículo. Precisamente en el caso de los tranvías, existen grandes diferencias entre las distintas regiones en cuanto a los requisitos, que también pueden variar en función del trayecto o de la hora del día. Por lo
tanto, es precisamente en estos sistemas de vehículos donde se requiere una gran flexibilidad. Con el sistema de control de dirección según la invención puede garantizarse precisamente esta flexibilidad, en particular sin limitar la seguridad del vehículo.
[0013] Según la invención está previsto que el sistema de control de dirección presente un módulo de control central conectado a las distintas unidades de control de eje a través de una línea de datos común para el intercambio de datos de ángulo de dirección, en donde las unidades de control de eje presentan, para la comunicación a través de la línea de datos, interfaces de datos configuradas para la transmisión de formatos de datos idénticos entre sí, mediante lo cual el sistema de control de dirección puede construirse de forma modular con una cantidad variable de unidades de control de eje vinculables.
[0015] Con el sistema de control de dirección perfeccionado según la invención se crea la ventaja de que las funciones de control fundamentales pueden procesarse localmente en el módulo de control central, mientras que las unidades de control de eje, dispuestas en conexión con las unidades de eje, procesan esencialmente informaciones periféricas necesarias inmediatamente con los propios sensores y actuadores de la unidad de eje. La información de control propiamente dicha puede generarse, por tanto, en el módulo de control central a fin de suministrar, finalmente, a las unidades de control de eje la información de dirección. Al mismo tiempo, unidades de control de eje pueden transmitir la respectiva información de control de eje actual al módulo de control central.
[0017] La ventaja fundamental se consigue también por que las unidades de control de eje pueden hacerse funcionar independientemente entre sí, ya que estas solo intercambian todavía esencialmente datos con el módulo de control central, de modo que para el funcionamiento del sistema de control de dirección es irrelevante cuántas unidades de control de eje estén, al fin y al cabo, conectadas al sistema. En otras palabras, en el caso más sencillo, puede construirse un sistema de control de dirección según la invención a partir de un módulo de control central y una o varias unidades de control de eje asociadas a un eje respectivo. Para crear esta arquitectura relativamente sencilla dentro del sistema de control de dirección, las interfaces de datos de las unidades de control de eje están configuradas en particular iguales o idénticas entre sí, de modo que el módulo de control central no tenga que adaptarse a la cantidad de unidades de eje. El intercambio de datos del módulo de control central con las unidades de control de eje puede realizarse de manera normalizada, de tal modo que el sistema de control de dirección pueda ampliarse o reducirse arbitrariamente en cuanto a la cantidad de unidades de control de eje. En particular, debido a su diseño idéntico entre sí, en combinación con la línea de datos y, en particular, en combinación con el módulo de control central, las interfaces de datos no requieren ranuras asignadas desde el punto de vista mecánico-técnico ni una programación asignada por separado desde el punto de vista eléctrico.
[0019] Las interfaces de datos realizadas iguales entre sí según la invención están diseñadas de tal modo que los formatos de datos de las interfaces de datos de las distintas unidades de control de eje pueden ser leídos por cada unidad de control de eje individual. A este respecto, algunas o todas las interfaces de datos pueden estar diseñadas iguales entre sí y, en particular, idénticas. Es decir, las interfaces de datos de las distintas unidades de control de eje pueden estar configuradas iguales y/o idénticas desde el punto de vista estructural, geométrico, mecánico, eléctrico y/o de seguridad de la información. Por ejemplo, las interfaces de datos pueden presentar una misma disposición de pines de una unidad de enchufe y una geometría igual entre sí, en particular idéntica, de modo que las unidades de enchufe sean intercambiables entre sí. Sin embargo, es en particular desde el punto de vista eléctrico en el que está prevista la identidad de las interfaces de datos entre sí, de modo que las distintas interfaces de datos de las distintas unidades de control de eje puedan intercambiar formatos de datos idénticos entre sí con el módulo de control central. Es así posible la estructura modular del sistema de control de dirección con una cantidad variable de unidades de control de eje con una cantidad correspondientemente variable de unidades de eje. Por consiguiente, puede construirse un vehículo con una cantidad diferente de partes de vehículo, y también pueden añadirse o retirarse partes de vehículo sin gran esfuerzo, por ejemplo para poder adaptar el tranvía sobre ruedes en poco tiempo a una necesidad de transporte actual.
[0021] Según una forma de realización, las unidades de control de eje están configuradas idénticas entre sí desde el punto de vista estructural, geométrico, mecánico, eléctrico y/o de seguridad de la información. Las unidades de control de eje pueden aplicarse en este sentido, con respecto a una dirección de conducción del vehículo, para la unidad de eje más delantera, para una unidad de eje central o para una unidad de eje trasera, y la unidad de eje está en particular articulada activamente. La unidad de eje también puede estar dotada de una unidad de dirección controlada, por ejemplo, por un conductor o por un dispositivo de conducción autónoma del vehículo. La unidad de control de eje de una unidad de eje de este tipo con unidad de dirección puede estar configurada, de una de las formas mencionadas anteriormente, de manera idéntica a unidades de control de eje sin unidad de dirección. La unidad de control de eje de una unidad de eje con unidad de dirección también puede comprender, sin embargo, funciones adicionales. Estas funciones adicionales, a este respecto, pueden activarse o desactivarse en particular selectivamente, por ejemplo, en función de si la unidad de eje ha de actuar como unidad de eje con o sin unidad de dirección.
[0023] Según una forma de realización del sistema de control de dirección, desde cada unidad de control de eje, se transmiten datos reales de ángulo de dirección específicos del eje al módulo de control central y/o, desde el módulo de control central, se transmiten datos de consigna de ángulo de dirección específicos del eje a cada una de las unidades de control de eje. Según un aspecto particularmente ventajoso de la invención, en general, a través de las líneas de datos
se transmiten principal o exclusivamente informaciones de ángulo de dirección, es decir, en particular, los datos reales de ángulo de dirección desde las unidades de control de eje al módulo de control central y/o, desde el módulo de control central, los datos de consigna de ángulo de dirección a las unidades de control de eje. Evidentemente, también pueden transmitirse datos o informaciones coordinados, en particular si el sistema de comunicación a través de la línea de datos se basa en un sistema de bus y las unidades de control de eje individuales tienen que ser direccionadas con secuencias de datos asignadas a ellas.
[0025] El módulo de control central puede presentar una interfaz de control, a través de la cual se transmiten los datos de conducción del vehículo al módulo de control central, en donde los datos de conducción comprenden al menos una velocidad de conducción, una dirección de conducción y/o una información de dirección. La información de dirección puede ser suministrada, en particular, desde un dispositivo de dirección por un conductor y/o por un dispositivo de conducción autónoma del vehículo. El control de las unidades de control de eje por el módulo de control central tiene lugar, a este respecto, en particular, sobre la base y/o en función de los datos de conducción entregados desde el vehículo al módulo de control central a través de la interfaz de control. Por ejemplo, un ajuste de ángulo de dirección calculado con el módulo de control central es menor a altas velocidades de conducción que a bajas velocidades de conducción.
[0027] Las informaciones de dirección pueden entregarse desde un dispositivo de dirección, en donde, en particular, puede estar aplicado un sistemasteer-by-wire, mediante el cual un conductor del vehículo maneja un volante. A este respecto, las informaciones de dirección se suministran por medio de un sensor de registro de dirección como informaciones de dirección y se alimentan a través de la interfaz de control al módulo de control central. A este respecto, la información de dirección, especificada por un conductor o un dispositivo de conducción autónoma, puede ser captada por la propia unidad de eje. Según una forma de realización, esta información de dirección se transmite en primer lugar al módulo de control central, a fin de, en última instancia, dirigir la unidad de eje en la que está dispuesto el dispositivo de dirección. Los demás ejes son controlados del mismo modo con informaciones correspondientes. En otras palabras, un vehículo multiarticulado con esta forma de realización ya no es dirigido con ayuda de una información de dirección por un conductor o por un dispositivo de conducción autónoma en una unidad de eje, por ejemplo delantera, sino que la información de dirección llega a través del módulo de control central a cada unidad de eje individual, de modo que, basándose en la información de dirección, el módulo de control central calcula el ángulo de giro de la dirección deseado para cada unidad de eje. No obstante, también es posible que la información de dirección se procese directamente por la correspondiente unidad de control de eje de la unidad de eje con el dispositivo de dirección y que esta unidad de eje se dirija directamente conforme a la información de dirección. Simultáneamente, la información de dirección se transmite al módulo de control central, que procesa igualmente la información de dirección y emite correspondientes datos de ángulo de dirección a las demás unidades de control de eje. Según otra posibilidad, la información de dirección de un sistemasteer-by-wireo de un volante también puede alimentarse directamente al módulo de control central. El módulo de control central procesa la información de ángulo de dirección y transmite datos de ángulo de dirección correspondientes a las unidades de control de eje individuales.
[0029] El módulo de control central puede emitir, a través de la interfaz de control o de otra interfaz, datos de módulo de control central a un control del vehículo o a sus subsistemas. Por ejemplo, pueden enviarse informaciones de estado y/o mensajes de error desde el módulo de control central al vehículo o a su control de vehículo. Asimismo, es posible que desde el módulo de control central se emitan requisitos de frenado, de velocidad y/o de potencia, que se procesan, por ejemplo, en el marco del control de frenado y/o del motor del vehículo. Con el módulo de control central puede influirse así también en el control global del vehículo. Por ejemplo, en un caso de fallo del módulo de control central puede especificarse una limitación de velocidad.
[0031] Según una forma de realización, las unidades de eje direccionables presentan dispositivos de eje que comprenden al menos un actuador de dirección, al menos un sensor, al menos una unidad hidráulica y/o al menos un dispositivo electrónico de seguridad de funcionamiento de eje, en donde la unidad de control de eje de la unidad de eje direccionable controla y/o supervisa los dispositivos de eje de forma autónoma. El intercambio de información, por ejemplo, entre sensores y actuadores de la propia unidad de eje, tiene lugar dentro de la unidad de eje con la unidad de control de eje, sin que estas informaciones tengan que ser enviadas necesariamente a través de la línea de datos al módulo de control central. No obstante, la unidad de control de eje determina datos reales acerca de, en particular, el ángulo de dirección real, que son suministrados a través de la línea de datos al módulo de control central. Por ejemplo, la unidad de control de eje recibe una especificación de datos de consigna de ángulo de dirección por el módulo de control central, por lo que la unidad de control de eje puede efectuar, mediante una comunicación con los sensores y los actuadores de la unidad de eje, en particular la unidad hidráulica y/o el actuador de dirección, la activación de la unidad de eje, de modo que, finalmente, a través de la interfaz de datos de la unidad de control de eje puede transmitirse una información real de ángulo de dirección establecida de vuelta al módulo de control central. De este modo puede construirse un bucle de regulación, en el que tiene lugar una consulta cíclica de los datos reales de ángulo de dirección por las unidades de control de eje, en donde los datos reales de ángulo de dirección son procesados en el módulo de control central en un programa apropiado. El bucle de regulación incluye, a este respecto, también la emisión de datos de consigna de ángulo de dirección a las unidades de control de eje, a fin de determinar valores de corrección y efectuar correcciones correspondientes. La determinación repetida periódicamente de valores de corrección y la activación de tales correcciones lleva, finalmente, a la realización del pertinente ajuste del ángulo
de dirección, que cada unidad de eje ajusta individualmente, siendo los ajustes son supervisados por el módulo de control central.
[0033] Para aumentar la seguridad funcional está previsto, en particular, que la unidad de control de eje presente al menos dos unidades computacionales configuradas y operativas de manera redundante entre sí, en particular, también el módulo de control central presenta al menos dos y preferiblemente tres unidades computacionales centrales configuradas y operativas de manera redundante entre sí. Alternativa o adicionalmente, a fin de aumentar la seguridad funcional del sistema de control de dirección, puede estar previsto que la línea de datos y las respectivas interfaces de datos de las unidades de control de eje presenten medios de transmisión de datos configurados de manera redundante entre sí. El sistema está así construido, en particular, de modo que, por lo que respecta a las unidades computacionales centrales del módulo de control central y por lo que respecta a las unidades computacionales de las unidades de control de eje, pueden realizarse análisis comparativos. En caso de divergencia entre las informaciones determinadas a partir de las unidades computacionales individuales o a partir de las unidades computacionales centrales individuales puede tener lugar una nueva comprobación de la plausibilidad de las informaciones, lo cual resulta posible en particular con tres unidades configuradas y operadas de manera redundante. A este respecto resulta especialmente ventajoso que las unidades computacionales de la unidad de control de eje o las unidades computacionales centrales del módulo de control central presenten diferentes configuraciones de hardware para descartar influencias de errores sistémicos. Como resultado puede proporcionarse un sistema de control de dirección que cumple la norma ASIL-D.
[0035] Para aumentar la seguridad operativa del sistema de control de dirección, el módulo de control central presenta en particular uno o varios medios de supervisión, con el que / con los que se supervisa la plausibilidad de los datos reales de ángulo de dirección transmitidos desde las unidades de control de eje. Es igualmente posible que, preferiblemente cada unidad de control de eje presente uno o varios medios de supervisión, con el que / con los que se supervisa la plausibilidad de los datos de consigna de ángulo de dirección transmitidos desde el módulo de control central. Los medios de supervisión pueden comprender microcontroladores, en los que se almacenan datos comparativos, en donde los microcontroladores comparan los datos reales de ángulo de dirección y los datos de consigna de ángulo de dirección con los datos comparativos. Si, por ejemplo, una información de ángulo de dirección de los datos reales o de los datos de consigna se sale de un rango de plausibilidad, el medio de supervisión puede realizar una comparación con el resto de las informaciones, en este sentido con los datos comparativos proporcionados por las otras unidades computacionales de la unidad de control de eje o por las demás unidades computacionales centrales del módulo de control central.
[0037] Las partes de vehículo suelen estar conectadas entre sí mediante articulaciones. Las articulaciones pueden presentar dispositivos de control de articulación, que igualmente pueden estar conectados a la línea de datos y en intercambio de datos con el módulo de control central. En particular, las articulaciones pueden presentar sensores angulares con los que se registran informaciones de ángulo de articulación y se envían al módulo de control central. Para aumentar aún más la seguridad operativa, las informaciones de ángulo de articulación pueden registrarse independientemente de ello mediante el dispositivo de control de articulación. En particular, puede realizarse una comparación de plausibilidad de las informaciones de ángulo de articulación así registradas con las informaciones de ángulo de articulación del módulo de control central. Por lo demás, existe también la posibilidad de suministrar las informaciones de ángulo de articulación procedentes de las articulaciones entre las partes de vehículo al módulo de control central para determinar los datos de consigna de ángulo de dirección.
[0039] El módulo de control central presenta, según la invención, un modelo de movimiento específico del vehículo, basado en software, configurado para determinar los datos de consigna de ángulo de dirección específicos del eje para emitirlos a cada una de las unidades de control de eje sobre la base del modelo de movimiento específico del vehículo. El modelo de movimiento específico del vehículo se basa, a este respecto, en datos de vehículo, en particular en las dimensiones y/o la masa del vehículo, en datos de eje, tales como cargas de eje y/o el número de unidades de eje direccionables y/o no direccionables y/o en datos de articulación, por ejemplo, el ángulo de articulación y/o la cantidad de articulaciones.
[0041] La invención se dirige además a un vehículo multiarticulado con varias partes de vehículo conectadas de forma móvil entre sí y varias unidades de eje direccionables, y con un sistema de control de dirección para controlar la dirección del vehículo multiarticulado, en donde el sistema de control de dirección presenta una primera unidad de control de eje, que está dispuesta en conexión con una primera unidad de eje direccionable, y al menos una segunda unidad de control de eje, que está dispuesta en conexión con al menos una segunda unidad de eje direccionable. En particular, el sistema de control de dirección presenta, a este respecto, un módulo de control central conectado a las distintas unidades de control de eje a través de una línea de datos común para el intercambio de datos de ángulo de dirección, en donde las unidades de control de eje presentan, para la comunicación a través de la línea de datos, interfaces de datos configuradas para la transmisión de formatos de datos idénticos entre sí, mediante lo cual el sistema de control de dirección está construido de forma modular con una cantidad variable de unidades de control de eje vinculables.
[0042] El módulo de control central presenta, según la invención, un modelo de movimiento específico del vehículo, basado en software, configurado para determinar los datos de consigna de ángulo de dirección específicos del eje para emitirlos a cada una de las unidades de control de eje sobre la base del modelo de movimiento específico del vehículo.
[0043] El modelo de movimiento específico del vehículo se basa, a este respecto, en datos de vehículo, en particular en las dimensiones y/o la masa del vehículo, en datos de eje, tales como cargas de eje y/o el número de unidades de eje direccionables y/o no direccionables y/o en datos de articulación, por ejemplo, el ángulo de articulación y/o la cantidad de articulaciones.
[0044] Por lo que respecta a formas de realización preferidas del vehículo multiarticulado son válidas correspondientemente las realizaciones con respecto al sistema de control de dirección según la invención.
[0045] La invención se refiere, además, a un procedimiento para construir un sistema de control de dirección, configurado para controlar la dirección de un vehículo multiarticulado con varias partes de vehículo conectadas de forma móvil entre sí y varias unidades de eje direccionables, en donde el procedimiento presenta al menos las siguientes etapas: disponer modularmente una primera unidad de control de eje en conexión con una primera unidad de eje direccionable, disponer modularmente al menos una segunda unidad de control de eje en conexión con al menos una segunda unidad de eje direccionable, en donde las unidades de control de eje están configuradas de manera intercambiable entre sí en lo que respecta a su conexión a una línea de datos y en donde se configura un módulo de control central que intercambia informaciones de dirección a través de la línea de datos con las unidades de control de eje, en donde, al poner en marcha el sistema de control de dirección, las unidades de control de eje se hacen funcionar independientemente entre sí e independientemente de su cantidad, comunicándose con el módulo de control central a través de la línea de datos común.
[0046] El módulo de control central presenta, según la invención, un modelo de movimiento específico del vehículo, basado en software, con el que se determinan los datos de consigna de ángulo de dirección específicos del eje para emitirlos a cada una de las unidades de control de eje sobre la base del modelo de movimiento específico del vehículo. El modelo de movimiento específico del vehículo se basa, a este respecto, en datos de vehículo, en particular en las dimensiones y/o la masa del vehículo, en datos de eje, tales como cargas de eje y/o el número de unidades de eje direccionables y/o no direccionables y/o en datos de articulación, por ejemplo, el ángulo de articulación y/o la cantidad de articulaciones.
[0047] El procedimiento se caracteriza en particular por que las unidades de control de eje se comunican exclusivamente con el módulo de control central. Es decir, que las unidades de control de eje –a diferencia de lo que se conoce por el estado de la técnica– para la dirección de las unidades de eje no intercambian directamente informaciones entre sí y la utilizan directamente para la dirección de las unidades de eje. En lugar de ello, las informaciones suministradas por las unidades de control de eje solo se procesan en el módulo de control central o son retransmitidas por este para su procesamiento. Al mismo tiempo, en las unidades de eje, para la dirección de las unidades de eje se utilizan exclusivamente los datos suministrados por el módulo de control central.
[0048] Además, está previsto que desde cada una de las unidades de control de eje se transmitan datos reales de ángulo de dirección específicos del eje al módulo de control central y/o que desde el módulo de control central se transmitan datos de consigna de ángulo de dirección específicos del eje a cada una de las unidades de control de eje.
[0049] En el marco de la invención, el procedimiento puede prever en particular que las partes de vehículo estén conectadas entre sí a través de articulaciones, en donde las articulaciones presentan en cada caso dispositivos de control de articulación que transmiten datos de articulación al módulo de control central, que comprenden al menos una de las siguientes informaciones: datos de ángulo de dirección, datos de amortiguación, datos de ángulo de flexión, datos de desplazamiento transversal, datos de fuerza transversal.
[0050] Por lo que respecta a formas de realización preferidas del procedimiento según la invención, son válidas correspondientemente las realizaciones con respecto al sistema de control de dirección según la invención, así como con respecto al vehículo multiarticulado.
[0051] Perfeccionamientos ventajosos de la invención se desprenden de las reivindicaciones, de la descripción y de los dibujos. Las ventajas mencionadas en la descripción de las características y combinaciones de varias características son meramente a modo de ejemplo y pueden surtir efecto de manera alternativa o acumulativa, sin que las ventajas tengan que lograrse necesariamente por formas de realización según la invención. Las características mencionadas en las reivindicaciones y en la descripción han de entenderse, por lo que respecta a su cantidad, en el sentido de que está presente exactamente esa cantidad o una cantidad mayor que la cantidad mencionada, sin que sea necesario utilizar explícitamente la expresión “al menos”. Así, por ejemplo, cuando se habla de una interfaz de datos, ha de entenderse que están presentes exactamente una interfaz de datos, dos interfaces de datos o varias interfaces de datos. Estas características pueden complementarse con otras características o ser las únicas características que componen el producto en cuestión. Las referencias incluidas en las reivindicaciones no constituyen una limitación del alcance de los objetos protegidos por las reivindicaciones. Su única finalidad es facilitar la comprensión de las reivindicaciones.
[0052] Ejemplos de realización preferidos de la invención
[0053] A continuación se describen con más detalle otras medidas que mejoran la invención, junto con la descripción de ejemplos de realización preferidos de la invención, con ayuda de las figuras. Muestra:
[0054] la Figura 1 una vista esquemática de un vehículo con varias unidades de eje y con un sistema de control de dirección para controlar las unidades de eje,
[0055] la Figura 2 una vista en perspectiva de una unidad de eje con una unidad de control de eje,
[0056] la Figura 3 una vista en perspectiva de una unidad de eje con una unidad de control de eje y con un dispositivo de dirección y
[0057] la Figura 4 otra vista esquemática del vehículo con un sistema de control de dirección que presenta un módulo de control central con, a modo de ejemplo, solo una unidad de control de eje representada.
[0058] El vehículo 100 mostrado en la figura 1 está realizado a modo de un denominado tranvía sobre ruedas. El vehículo 100 presenta varias partes 10 de vehículo, y las partes 10 de vehículo individuales presentan una o varias unidades 11 de eje. Las partes 10 de vehículo están conectadas entre sí mediante articulaciones 29. Tales vehículos 100 pueden presentar longitudes especialmente grandes y están formados por varias partes 10 de vehículo.
[0059] En representación esquemática, se muestra un sistema 1 de control de dirección, que sirve para dirigir las distintas unidades 12 de control de eje en las unidades 11 de eje. Si el vehículo 100 se pone en movimiento, cada unidad 11 de eje debe adoptar un ángulo de dirección que ha de calcularse previamente, con el fin de desplazarse a lo largo de una trayectoria deseada, sin que las unidades 11 de eje individuales se salgan de la trayectoria, lo que, en el peor de los casos, puede dejar el vehículo inutilizable. Para ello es necesario un sistema de control del vehículo 100, cuya estructura se describe con más detalle a continuación.
[0060] El sistema 1 de control de dirección presenta un módulo 13 de control central, conectado con las unidades 12 de control de eje de las unidades 11 de eje para el intercambio de datos de ángulo de dirección a través de una línea 14 de datos común. La línea 14 de datos presenta, para crear una redundancia, varios medios 28 de transmisión de datos guiados en paralelo. Para aumentar adicionalmente la seguridad operativa, el módulo 13 de control central presenta varias unidades 27 computacionales centrales independientes entre sí, representadas meramente de forma esquemática.
[0061] A través de una interfaz 18 de control pueden alimentarse datos 19 de conducción al módulo 13 de control central, en donde los datos 19 de conducción se refieren, por ejemplo, a la dirección de conducción y a la velocidad de conducción del vehículo 100. Asimismo, se alimentan informaciones 20 de dirección al módulo 13 de control central, suministradas a través de un dispositivo 21 de dirección, y que constituyen igualmente datos de conducción. El dispositivo 21 de dirección puede ser manejado de manera conocida por un conductor del vehículo 100, o el dispositivo 21 de dirección se refiere a un dispositivo de conducción autónoma del vehículo 100.
[0062] Las informaciones de dirección intercambiadas a través de la línea 14 de datos entre las unidades 12 de control de eje y el módulo 13 de control central se refieren a datos reales de ángulo de dirección, transmitidos desde las unidades 12 de control de eje al módulo 13 de control central, y los datos se refieren a datos 17 de consigna de ángulo de dirección, transmitidos desde el módulo 13 de control central a las unidades 12 de control de eje. Asimismo, las articulaciones 29 presentan dispositivos 30 de control de articulación, que están igualmente en intercambio de datos con la línea 14 de datos y, en este sentido, con el módulo 13 de control central.
[0063] Las figuras 2 y 3 muestran ejemplos de unidades 11 de eje, en donde la unidad 11 de eje según la figura 3 presenta un dispositivo 21 de dirección, y se diferencia por ello de la unidad 11 de eje según la figura 2.
[0064] Las unidades 11 de eje presentan como componente fundamental una unidad 12 de control de eje que dispone de una interfaz 15 de datos. La interfaz 15 de datos está conectada con la línea 14 de datos con vistas a la transmisión de datos. Las unidades 12 de control de eje están en conexión con dispositivos de la unidad 11 de eje, de los cuales se muestran, sin ánimo exhaustivo, varios sensores y actuadores. Por ejemplo, las unidades 11 de eje presentan actuadores 22 de dirección, que pueden ser controlados a través de la unidad 12 de control de eje, en donde, por ejemplo, un ángulo de dirección actual de la unidad 11 de eje puede ser registrado a través de sensores 23 y procesado por la unidad 12 de control de eje. Otros componentes de las unidades 11 de eje son, por ejemplo, una unidad hidráulica 24, a través de la cual pueden accionarse, por ejemplo, los actuadores 22 de dirección.
[0065] La unidad 12 de control de eje está en conexión con la interfaz 15 de datos, que alimenta los datos de ángulo de dirección a través de la línea 14 de datos al módulo de control central, no representado, y recibe correspondientes datos de ángulo de dirección del módulo de control central.
[0066] La figura 3 muestra una unidad 11 de eje, que puede estar configurada, por ejemplo, en un extremo delantero o en un extremo trasero del vehículo 100. La unidad 11 de eje presenta un dispositivo 21 de dirección, que transmite informaciones 20 de dirección a la unidad 12 de control de eje. De este modo, un conductor o un sistema de conducción autónoma puede especificar una ruta, a lo largo de la cual ha de desplazarse el vehículo 100.
[0067] La figura 4 muestra, por último, en otra vista esquemática, el sistema 1 de control de dirección en conexión con el vehículo 100. El vehículo 100 se muestra con las distintas unidades 11 de eje, en donde está representada ampliada, de manera esquemática, una unidad 11 de eje con los componentes asociados de la misma. Por encima del vehículo 100, el módulo 13 de control está representado en el centro, con una línea 14 de datos representada esquemáticamente entre el módulo 13 de control central y la unidad 11 de eje. En este sentido, la unidad 11 de eje representada está presente múltiples veces, para formar junto con el módulo 13 de control central el sistema 1 de control de dirección.
[0068] Como componente electrónico fundamental, la unidad 11 de eje presenta la unidad 12 de control de eje, que está conectada a través de la interfaz 15 de datos con la línea 14 de datos.
[0069] El módulo 13 de control central está construido, en el ejemplo de realización representado, a base de tres unidades 27 computacionales centrales, que pueden estar realizadas iguales entre sí desde el punto de vista estructural o que presentan, en particular, en cada caso un hardware diferente, en donde las unidades 27 computacionales centrales se hacen funcionar en paralelo y, en particular, independientemente entre sí. En caso de que tengan hardware distinto, a este respecto puede aumentarse aún más la seguridad operativa, en donde, en cada una de las unidades 27 computacionales centrales, puede instalarse y hacerse funcionar el modelo de movimiento específico del vehículo, basado en software, de modo que con tres unidades 27 computacionales centrales presentes y la redundancia así conseguida se logra una gran seguridad operativa del módulo 13 de control central. En el marco de la invención, el módulo 13 de control central también puede estar configurado y formado por solo una única unidad 27 computacional central o por dos unidades 27 computacionales centrales o por más de tres unidades 27 computacionales centrales. La unidad 11 de eje presenta la unidad 12 de control de eje, que está formada, a modo de ejemplo, a base de dos unidades 26 computacionales, que pueden hacerse funcionar del mismo modo de manera redundante. Las dos unidades 26 computacionales mostradas también pueden presentar, para formar la unidad 12 de control de eje, diferentes configuraciones de hardware o estas están configuradas de manera idéntica entre sí. Si, a través de la línea 14 de datos, se intercambian informaciones de dirección con el módulo 13 de control central, puede supervisarse así la plausibilidad de los datos intercambiados con un dispositivo 25 de seguridad de funcionamiento de eje.
[0070] La unidad 11 de eje presenta, por ejemplo, un actuador 22 de dirección para realizar el movimiento de dirección de las ruedas, un sensor 23 para registrar un ángulo de dirección real de las ruedas, así como una unidad hidráulica 24, en donde preferiblemente se controlan todos los dispositivos periféricos de la unidad 12 de control de eje.
[0071] La invención no se limita en su realización al ejemplo de realización preferido indicado anteriormente. Más bien son concebibles una serie de variantes que hacen uso de la solución expuesta incluso en realizaciones en principio de distinta naturaleza. Todas las características y/o ventajas, incluidos los detalles constructivos o las disposiciones espaciales, que se desprenden de las reivindicaciones, la descripción o los dibujos pueden ser esenciales para la invención tanto individualmente como en las combinaciones más diversas.
[0072] Lista de referencias:
[0073] 100 vehículo
[0074] 1 sistema de control de dirección
[0075] 10 parte de vehículo
[0076] 11 unidad de eje
[0077] 12 unidad de control de eje
[0078] 13 módulo de control central
[0079] 14 línea de datos
[0080] 15 interfaz de datos
[0081] 16 datos reales de ángulo de dirección
[0082] 17 datos de consigna de ángulo de dirección
[0083] 18 interfaz de control
[0084] 19 datos de conducción
[0085] 20 información de dirección
[0086] 21 dispositivo de dirección
[0087] 22 actuador de dirección
[0088] 23 sensor
[0089] 24 unidad hidráulica
[0090] 25 dispositivo de seguridad de funcionamiento de eje
[0091] 26 unidad computacional
[0092] 27 unidad computacional central
[0093] 28 medio de transmisión de datos
[0094] 29 articulación
[0095] 30 dispositivo de control de articulación
Claims (12)
1. REIVINDICACIONES
1. Sistema (1) de control de dirección para controlar la dirección de un vehículo (100) multiarticulado con varias partes (10) de vehículo conectadas de forma móvil entre sí y varias unidades (11) de eje direccionables, que presenta
- una primera unidad (12) de control de eje para su disposición en conexión con una primera unidad (11) de eje direccionable y
- al menos una segunda unidad (12) de control de eje para su disposición en conexión con al menos una segunda unidad (11) de eje direccionable,
- en donde
- el sistema (1) de control de dirección presenta un módulo (13) de control central que está conectado con las distintas unidades (12) de control de eje a través de una línea (14) de datos común para el intercambio de datos de ángulo de dirección,
- en donde las unidades (12) de control de eje, para la comunicación a través de la línea (14) de datos, presentan interfaces (15) de datos configuradas para transmitir formatos de datos idénticos entre sí, mediante lo cual el sistema (1) de control de dirección puede construirse de forma modular con una cantidad variable de unidades (12) de control de eje vinculables,
- en donde, desde cada una de las unidades (12) de control de eje, pueden transmitirse datos (16) reales de ángulo de dirección específicos del eje al módulo (13) de control central y, desde el módulo (13) de control central, pueden transmitirse datos (17) de consigna de ángulo de dirección específicos del eje a cada una de las unidades (12) de control de eje,
caracterizado por que
el módulo (13) de control central presenta un modelo de movimiento específico del vehículo, basado en software, configurado para determinar los datos (17) de consigna de ángulo de dirección específicos del eje para emitirlos a cada una de las unidades (12) de control de eje sobre la base del modelo de movimiento específico del vehículo, en donde el modelo de movimiento específico del vehículo se basa en datos de vehículo, que comprenden al menos:
- las dimensiones y/o la masa del vehículo (100),
- los datos de eje, que comprenden al menos cargas de eje y/o el número de unidades (11) de eje direccionables y/o no direccionables, y/o
- datos de articulación que comprenden el ángulo de articulación y/o la cantidad de articulaciones (29).
2. Sistema (1) de control de dirección según la reivindicación 1,
caracterizado por que
las unidades (12) de control de eje están configuradas idénticas entre sí desde el punto de vista estructural y/o electrónico y/o pueden hacerse funcionar independientemente entre sí.
3. Sistema (1) de control de dirección según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
- el módulo (13) de control central presenta una interfaz (18) de control a través de la cual pueden transmitirse datos (19) de conducción del vehículo (100) al módulo (13) de control central, en donde los datos (19) de conducción comprenden al menos una velocidad de conducción, una dirección de conducción y/o una información (20) de dirección, en donde, opcionalmente, un dispositivo (21) de dirección controlado por un conductor y/o por un dispositivo de conducción autónoma del vehículo (100) proporciona la información (20) de dirección; y/o
- el módulo (13) de control central presenta una interfaz de control para transmitir datos de módulo de control central a un control del vehículo, en donde los datos de módulo de control central comprenden informaciones de estado y/o informaciones de frenado, de velocidad y/o de potencia.
4. Sistema (1) de control de dirección según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
las unidades (11) de eje direccionables presentan dispositivos de eje que comprenden al menos un actuador (22) de dirección, al menos un sensor (23), al menos una unidad hidráulica (24) y/o al menos un dispositivo (25) electrónico de seguridad de funcionamiento de eje, en donde la unidad (12) de control de eje de la unidad (11) de eje direccionable controla y/o supervisa los dispositivos de eje de forma autónoma.
5. Sistema (1) de control de dirección según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la unidad (12) de control de eje presenta al menos dos unidades computacionales (26) configuradas de manera redundante entre sí y/o el módulo (13) de control central presenta al menos dos y, preferiblemente, tres unidades (27) computacionales centrales configuradas de manera redundante entre sí.
6. Sistema (1) de control de dirección según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la línea (14) de datos y las respectivas interfaces (15) de datos de las unidades (12) de control de eje presentan medios (28) de transmisión de datos configurados de manera redundante entre sí.
7. Sistema (1) de control de dirección según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
el módulo (13) de control central presenta al menos un medio de supervisión, con el que puede supervisarse la plausibilidad de los datos (16) reales de ángulo de dirección transmitidos desde las unidades (12) de control de eje, y/o las unidades (12) de control de eje presentan al menos un medio de supervisión, con el que puede supervisarse la plausibilidad de los datos (17) de consigna de ángulo de dirección transmitidos desde el módulo (13) de control central.
8. Sistema (1) de control de dirección según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
las partes (10) de vehículo están conectadas entre sí a través de articulaciones (29), en donde las articulaciones (29) presentan dispositivos (30) de control de articulación conectados a la línea (14) de datos y en intercambio de datos con el módulo (13) de control central, en particular para transferir informaciones de ángulo de articulación, que pueden ser registradas mediante sensores angulares en las articulaciones (29), al módulo (13) de control central.
9. Vehículo (100) multiarticulado con varias partes (10) de vehículo conectadas de forma móvil entre sí y varias unidades (11) de eje direccionables, y con un sistema (1) de control de dirección para controlar la dirección del vehículo (100) multiarticulado, en donde el sistema (1) de control de dirección presenta:
- una primera unidad (12) de control de eje, dispuesta en conexión con una primera unidad (11) de eje direccionable, y
- al menos una segunda unidad (12) de control de eje, dispuesta en conexión con al menos una segunda unidad (11) de eje direccionable,
en donde
- el sistema (1) de control de dirección presenta un módulo (13) de control central que está conectado con las distintas unidades (12) de control de eje a través de una línea (14) de datos común para el intercambio de datos de ángulo de dirección,
- en donde las unidades (12) de control de eje, para la comunicación a través de la línea (14) de datos, presentan interfaces (15) de datos configuradas para transmitir formatos de datos idénticos entre sí, mediante lo cual el sistema (1) de control de dirección está construido de forma modular con una cantidad variable de unidades (12) de control de eje vinculables,
- en donde, desde cada una de las unidades (12) de control de eje, pueden transmitirse datos (16) reales de ángulo de dirección específicos del eje al módulo (13) de control central y, desde el módulo (13) de control
central, pueden transmitirse datos (17) de consigna de ángulo de dirección específicos del eje a cada una de las unidades (12) de control de eje,
caracterizado por que
el módulo (13) de control central presenta un modelo de movimiento específico del vehículo, basado en software, configurado para determinar los datos (17) de consigna de ángulo de dirección específicos del eje para emitirlos a cada una de las unidades (12) de control de eje sobre la base del modelo de movimiento específico del vehículo, en donde el modelo de movimiento específico del vehículo se basa en datos de vehículo, que comprenden al menos:
- las dimensiones y/o la masa del vehículo (100),
- los datos de eje, que comprenden al menos cargas de eje y/o el número de unidades (11) de eje direccionables y/o no direccionables, y/o
- datos de articulación que comprenden el ángulo de articulación y/o la cantidad de articulaciones (29).
10. Procedimiento para construir un sistema (1) de control de dirección configurado para controlar la dirección de un vehículo (100) multiarticulado con varias partes (10) de vehículo conectadas de forma móvil entre sí y varias unidades (11) de eje direccionables, en donde el procedimiento presenta al menos las siguientes etapas:
- disponer modularmente una primera unidad (12) de control de eje en conexión con una primera unidad (11) de eje direccionable y
- disponer modularmente al menos una segunda unidad (12) de control de eje en conexión con al menos una segunda unidad (11) de eje direccionable,
- en donde las unidades (12) de control de eje están configuradas de manera intercambiable entre sí en lo que respecta a su conexión a una línea (14) de datos y
- en donde se configura un módulo (13) de control central que intercambia informaciones de dirección a través de la línea (14) de datos con las unidades (12) de control de eje, en donde
- al poner en marcha el sistema (1) de control de dirección, las unidades (12) de control de eje se hacen funcionar independientemente entre sí e independientemente de su cantidad, comunicándose con el módulo (13) de control central a través de la línea (14) de datos común,
- desde cada una de las unidades (12) de control de eje, se transmiten datos (16) reales de ángulo de dirección específicos del eje al módulo (13) de control central y, desde el módulo (13) de control central, se transmiten datos (17) de consigna de ángulo de dirección específicos del eje a cada una de las unidades (12) de control de eje,
- en donde el módulo (13) de control central presenta un modelo de movimiento específico del vehículo, basado en software, con el cual se determinan los datos (17) de consigna de ángulo de dirección específicos del eje para emitirlos a cada una de las unidades (12) de control de eje sobre la base del modelo de movimiento específico del vehículo, en donde el modelo de movimiento específico del vehículo se basa en datos de vehículo, que comprenden al menos:
- las dimensiones y/o la masa del vehículo (100),
- los datos de eje, que comprenden al menos cargas de eje y/o el número de unidades (11) de eje direccionables y/o no direccionables, y/o
- datos de articulación que comprenden el ángulo de articulación y/o la cantidad de articulaciones (29).
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado por que
las unidades (12) de control de eje se comunican exclusivamente con el módulo (13) de control central.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 u 11,
caracterizado por que
las partes (10) de vehículo están conectadas entre sí a través de articulaciones (29), en donde las articulaciones (29) presentan en cada caso dispositivos (30) de control de articulación que transmiten datos de articulación al módulo (13) de control central, que comprenden al menos una de las siguientes informaciones: datos de ángulo de dirección, datos de amortiguación, datos de ángulo de flexión, datos de desplazamiento transversal, datos de fuerza transversal.
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