WO2022023087A1 - Ermitteln einer streckeninformation bezüglich lücken in einem stromversorgungselement und betrieb eines fahrzeugs - Google Patents

Ermitteln einer streckeninformation bezüglich lücken in einem stromversorgungselement und betrieb eines fahrzeugs Download PDF

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WO2022023087A1
WO2022023087A1 PCT/EP2021/070030 EP2021070030W WO2022023087A1 WO 2022023087 A1 WO2022023087 A1 WO 2022023087A1 EP 2021070030 W EP2021070030 W EP 2021070030W WO 2022023087 A1 WO2022023087 A1 WO 2022023087A1
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WO
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route
vehicle
information
power supply
supply element
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/070030
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roger Helling
Michael Merz
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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 Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning, or like safety means along the route or between vehicles or vehicle trains
    • B61L23/04—Control, warning, or like safety means along the route or between vehicles or vehicle trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/042—Track changes detection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or vehicle train for signalling purposes ; On-board control or communication systems
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance

Definitions

  • the invention relates to a method for determining route information for the operation of a vehicle which has a current collector which is designed to supply energy to the vehicle when it comes into contact with a land-side power supply element.
  • gaps or interruptions in the power supply element often occur, for example when the vehicle runs over a transition from a first supply section to a second supply section of the route.
  • the gaps pose a problem for the vehicle's energy supply if they have a direct effect on the systems on the vehicle that are to be supplied.
  • Systems of this type are, for example, traction systems, auxiliary converters and, depending on the architecture of the vehicle, directly supplied air conditioning or transformer systems.
  • lightning protection barriers have been installed on the bogies, for example, to prevent the arc from jumping over to the car body. to prevent or reduce the probability of skipping.
  • drivers are operationally encouraged to roll through gaps to reduce traction load-bearing.
  • an attempt is made to reduce loads within the vehicle in the remaining time until the entire circuit is retracted.
  • DE 4423 692 A1 describes a method for bridging gaps in the power supply of electrical rail vehicles powered by converters.
  • a rail vehicle is provided at both ends with current collectors for contacting the power supply.
  • the traction converter is switched from ferry mode to auxiliary braking mode, i. H. regenerative operating state, or switched from braking operation to support braking operation as soon as a pantograph that is in front in the direction of travel has no contact with the power supply.
  • DE 102015 122 622 A1 describes a rail vehicle which has a first current collector, a second current collector and a contactor.
  • the contactor is electrically connected to the first current collector and the second current collector and configured to interrupt a current flow between the first current collector and the second current collector when the current flow has a first Exceeds threshold and/or when an increase in flow exceeds a second threshold.
  • the vehicle has the current collector, which is designed to supply the vehicle with energy when it comes into contact with the land-side power supply element.
  • the procedure includes the steps:
  • route information which includes at least ei ne section information, which represents the gap section.
  • the route information is adjusted depending on further driving on the route.
  • the invention is based on the finding that previous solutions for the operation of a vehicle, which draws energy from a power supply element (eg a power rail), frequently depend on the attention of the vehicle driver when driving over gaps in supply. Other previous solutions are static and do not respond appropriately to infrastructure changes. In previous solutions that react to a detected current gap, this reaction often follows with too great a delay. With solutions of this kind, automated operation of the vehicle cannot be satisfactorily achieved.
  • the solution according to the invention solves these problems by generating a route information that contains at least one section information tion includes. This route information can be added to an electronic route atlas or an electronic route map. An existing route atlas is supplemented with information about the infrastructure of the power supply element. Alternatively, the route information itself can serve as a route atlas or route map. By adapting the route information as a function of further driving, a self-learning mechanism is created that adapts the route information to changed circumstances with regard to the gap sections.
  • the method according to the invention is used, for example, in a semi-automatic ferry service with a driver, an accompanied driverless ferry service and/or a fully automatic driverless ferry service.
  • the route information can be used in such an operation in order to initiate appropriate measures in good time before the gap section is crossed. In this way, different subsystems of the vehicle can change the operating mode, be switched off, etc. in good time before crossing the gap section.
  • a further advantage resulting from the solution according to the invention is that the route information can be used by different vehicles independently of the vehicle architecture.
  • the vehicle is preferably a rail vehicle, for example a multiple unit.
  • the vehicle is a subway or a tram.
  • the vehicle is preferably an overhead line truck, which is supplied with energy via an overhead line.
  • the current collector comprises, for example, a current shoe or contact shoe or a pantograph, which is designed to come into contact with the power supply element.
  • the power supply element is preferably designed as a power rail (often referred to professionally as the third rail) or power line (e.g. overhead line with a contact wire).
  • the detection preferably takes place by means of a detection device of the vehicle, which evaluates detected sensor signals by means of a computing unit and, on this basis, detects the gap section.
  • the method preferably includes: determining location information which represents the location of the detected gap section on the route when driving on the route.
  • the section information then includes the location information.
  • the location information is preferably determined by means of a location determination device in the vehicle.
  • the location information is determined using a speed signal, which comes from a speed sensor of the vehicle.
  • the tachometer is preferably sampled at a constant rate.
  • landside elements with a known location for example balises, are taken into account when determining the location.
  • the section information is preferably generated by means of a computing device in the vehicle.
  • the section information further preferably includes first location information, which represents the start of the gap section, and second location information, which represents the end of the gap section.
  • the route information is preferably part of a so-called route atlas or a route map. In addition to the section information, further information is included in the route atlas.
  • the adaptation of the route information includes: changing the route information if a predetermined criterion is met.
  • the provision that a predetermined criterion must be met in order to change the route information means that section information can be prevented from being generated due to a disturbance variable. In other words, the route information is prevented from having section information about a gap section that does not exist.
  • the selection of the criterion depends on the conditions of the vehicle and the infrastructure.
  • the criterion can be met by a new or changed detection of the gap section of the route.
  • the new, changed or deleted gap section can be recorded in different ways with different types of recording (as described below).
  • the criterion includes: repeated detection of a high voltage gradient in the power supply of the vehicle when the gap section or another gap section is driven over.
  • the voltage gradient is preferably detected or recognized by means of a drive of the vehicle.
  • the repeated detection of a high voltage gradient can mean, for example, that the location of the gap section has changed and/or a new gap section is present on the route.
  • Additional sensor data can also be included in the criterion and offset in the sense of a sensor data fusion.
  • the criterion is not considered to be met while the speed of the vehicle is greater than a predetermined speed threshold value.
  • the self-learning mechanism is blocked when the vehicle is traveling at comparatively high speeds.
  • a higher resolution is achieved, for example, when determining a location using a speed sensor, which is sampled at a constant rate.
  • the criterion is not regarded as being met, while weather information is used to determine when driving over the gap section that a current weather condition is present which impairs the detection.
  • indicators showing bad weather conditions are used to prevent the route information from being adjusted in weather conditions of this type.
  • the weather information is based, for example, on frequent anti-skid and anti-skid interventions, which are used to draw conclusions about the current weather conditions.
  • the weather information is based on information that can be called up from a server via the web.
  • the adaptation of the route information includes: Retaining the route information if When driving on the route, there is a predetermined frequency of driving over the gap section, in which case no high voltage gradient was detected in the power supply of the vehicle. This has the advantage that there is no need to further refine the route information if it is sufficiently adapted.
  • the location determined for a detected gap section can be refined as location information.
  • Repeated driving results in a statistical distribution for the location information of the gap section, in particular for the beginning and the end of the gap section.
  • the mean is the most likely to match the actual gap.
  • a preferred development includes: determining a statistical variance based on the plurality of pieces of location information.
  • a statistical standard deviation is preferably determined using the plurality of pieces of location information.
  • a measure for the scattering of the measured values of the location of the gap section is determined in a particularly simple and expedient manner. This scatter results from measurement inaccuracies of the sensors, the addition of the signal propagation times in connection with the speed detection and their measurement errors.
  • the variance can be used during operation of the vehicle, in particular automated operation, for example to determine at which location (eg at what distance from the gap section) appropriate measures to prepare for the crossing are initiated.
  • a further preferred development includes: determining a first item of location information, which represents a beginning of the gap section, and a second item of location information, which represents an end of the route section, the section information comprising the first item of location information and second item of location information.
  • the detection comprises: detecting whether the current collector is in contact with the power supply element, based on a mechanical movement of the current collector. In this way, direct feedback from the pantograph when crossing the gap section is achieved. For example, the mechanical movement is detected using a limit switch on the pantograph.
  • the detection alternatively or additionally comprises: detecting the gap section using an optical scan, a radar scan and/or an ultra-fast scan of the power supply element.
  • the optical scanning, radar scanning and ultrasonic scanning are wear-free and provide direct feedback as to whether the power supply element is present.
  • the detection alternatively or additionally comprises: detecting the gap section using a capacitive scanning of the power supply element.
  • the capacitive scanning is wear-free and provides direct feedback as to whether the power supply element is present.
  • the detection alternatively or additionally comprises: detecting the gap section using an inductive scanning of the power supply element.
  • the inductive scanning is wear-free and provides direct feedback as to whether or not the busbar is present.
  • the detection comprises alternatively or additionally: detecting whether the current collector is in contact with the power supply element, based on a current measurement of an electric current of the vehicle's power supply.
  • this current measurement is preferably linked. In this case, it is particularly advantageous that a direct controlled variable is present.
  • the detection alternatively or additionally comprises: detecting whether the current collector is in contact with the power supply element, based on a voltage measurement of an intermediate circuit voltage.
  • a drive of the vehicle can react directly to an increase (in generator operation) or a drop (in motor operation) in the intermediate circuit voltage. It is particularly advantageous that there is a direct controlled variable.
  • the different types of detection can be combined in the manner of a sensor data fusion in order to minimize the influence of disturbance variables.
  • a further preferred embodiment of the method according to the invention comprises: transmission of the route information to a further vehicle.
  • the insights gained can information can be used by several vehicles.
  • the route atlases, route information and/or section information already present on the other vehicles can be improved or refined using the transmitted route information.
  • route information from a number of vehicles can be generated simultaneously or in parallel.
  • the route information generated by the several different vehicles can then be superimposed on the landside, for example, in order to achieve refined consolidated route information.
  • one vehicle detects the gap by measuring the voltage, the other vehicle using the end position switch and measuring the voltage, the third vehicle using a radar scan, etc.
  • the resulting route information can be offset against the consolidated route information.
  • Billing preferably takes place on land.
  • the different sensors can be offset with different weighting depending on their respective susceptibility to disturbance variables.
  • the route information is transmitted to the other vehicle, for example in the form of data via a communication network.
  • the transmission takes place, for example, through direct communication between the vehicle and the other vehicle.
  • the data is transmitted from the vehicle to a land-based data device and from there to the other vehicle.
  • the invention also relates to a computer program, comprising instructions which, when the program is executed by a computing unit, cause the latter to carry out the method for determining route information of the type described above.
  • the invention also relates to a computer-readable storage medium, comprising instructions which, when executed by a computing unit, cause the computing unit to carry out the method for determining route information of the type described above.
  • the invention also relates to a method for operating a vehicle, the vehicle being operated on the basis of route information which is determined using a method for determining the route information of the type described above.
  • the invention further relates to a vehicle, comprising: a current collector, which is designed to supply energy to the vehicle when it comes into contact with a landside power supply element.
  • the vehicle is designed to drive on a route on which the current collector is at least partially in contact with the power supply element.
  • the vehicle also includes a detection device which is designed to detect at least one gap section of the route within which the pantograph is not in contact with the power supply element when driving over it.
  • the vehicle also includes a computing device which is designed to generate and
  • the vehicle is preferably a rail vehicle, for example a multiple unit.
  • the vehicle is preferably a catenary truck powered by a catenary.
  • Figure 1 shows schematically the sequence of an exemplary embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows schematically the structure of an exemplary embodiment of the vehicle according to the invention
  • FIG. 4 shows the vehicle shown in FIG. 2 at a further position on the route.
  • FIG. 1 shows a schematic flowchart which shows the sequence of an exemplary embodiment of the method according to the invention for determining route information for the operation of a vehicle.
  • FIG. 2 shows schematically the structure of an exemplary embodiment of a vehicle 1 according to the invention, which is designed as a track-bound vehicle 10, for example as an underground train.
  • a section of the vehicle 1 with a carriage 4 is shown.
  • a carriage transition 6 and a carriage transition 8 each form a transition to an adjacent car not ge showed.
  • the vehicle 1 has a first pantograph 12 and a second pantograph 14 which can each be in contact with a power supply element 16 th.
  • the power supply element 16 is a power rail (often referred to in the art as a third rail).
  • the vehicle 1 moves in the direction of travel 18 along a route 20.
  • the pantographs 12 and 14 are at least partially in contact with the power supply element 16.
  • the current collectors 12 and 14 have no contact with the power supply element 16, for example. This is because they are located between a first power supply section 15 and a second power supply section 17 of the power supply element 16, viewed in the direction of travel 18.
  • a route 20 is driven on by the vehicle 1 . This is, for example, a first driving on route 20.
  • a gap section 22 of the route 20 is detected by means of a detection device 24 of the vehicle 1 within which the pantographs are not in contact with the power supply element 16 .
  • a mechanical movement of the current collector 12 or 14 is used in a procedural step Bl to determine whether the current collector 12 or 14 is in contact with the power supply element.
  • FIG. 4 shows a situation in which the current collector 14 is in contact with the power supply element 16 and the current collector 12 is no longer in contact with the power supply element 16 .
  • the current collector 14 will move into the same position as the current collector 12 immediately after losing contact with the power supply element 16 .
  • the gap section 22 is detected on the basis of this upward mechanical movement (seen in the viewing direction of FIGS. 2 and 4).
  • the mechanical movement detects in a method step B11 that the current collector 12 or 14 loses contact with the first power supply section 15 of the power supply element 16 . It is further detected in a method step B12 that the current collector 12 or 14 resumes contact with the second power supply section 17 of the power supply element 16 .
  • the position on the route 20, which is at the end of the first power supply section 15, also represents the start of the gap section 22.
  • the position on the route 20, which is at the start of the second power supply section 17, also represents the end of the gap section 22
  • first location information which represents the beginning of the gap section 22 is determined.
  • second location information which represents the end of the gap section, is determined. The location information is determined using a location determination device 32 of the vehicle 1 .
  • Section information which represents the gap section 22 is generated in a method step D on the basis of the first and second location information.
  • the route information which includes at least the section information, is generated.
  • the route information is, for example, part of a route atlas (or a route map) that includes information on the position of several gap sections of the type described above.
  • the section information and the route information are generated in particular by means of a computing device 28 of the vehicle 1 and stored by means of a memory device 30 of the vehicle 1 .
  • the route information can be used to initiate appropriate measures in good time before the gap section is crossed.
  • different subsystems of the vehicle 1 can change the operating mode in good time before crossing the gap section, switch off who, etc.
  • a vehicle controller 25 can trigger rolling operation in good time before reaching a gap section 22 in order to increase the load capacity of the traction to reduce.
  • the vehicle controller 25 can trigger a reduction of loads within the vehicle in good time before the gap section 22 is reached.
  • a gap section 22 lying ahead can be announced to a vehicle driver by means of a driver assistance display.
  • the detection B and the determination CI, C2 of the location information can be repeated. In this way, there is the possibility of increasing the accuracy of the location information that represents the location of the detected gap section.
  • FIG. 3 shows schematically the course of the conductor rail along the direction of travel 18.
  • the region of the route 20 in which the conductor rail is present is shown hatched in FIG. 3 in the first line.
  • the gap portion 22 is shown as the white gap 23 in the first row.
  • step G Since the speed sensor is sampled at a constant rate, the determined locations appear as hatched pixels 26 with a constant spacing. At higher speeds, these pixels 26 would show a greater distance if the speed sensor had a constant sampling rate. This also applies to the sensors , which detects the gap.
  • This discrete location determination results in the pixels 26 shown and a corresponding discrete distribution of location information that represents the location of the detected gap section on the route.
  • a statistical mean location value ⁇ x> is determined in a method step H using the plurality of location information as section information.
  • a standard deviation s is determined as section information using the plurality of pieces of location information.
  • the section information each includes first location information ⁇ xi> indicating a beginning of the gap section 22 and second location information ⁇ X2> indicating an end of the gap section 22 .
  • the first location information ⁇ xi> and second location information ⁇ X2> each represent local mean values and an associated standard deviation ⁇ qi>, ⁇ q2>, which are determined by statistically averaging location information obtained from multiple visits.
  • the route information can be adjusted according to a method step K1.
  • the route information is changed in a method step K2 if a predetermined criterion is met.
  • the criterion includes that in a method step K3 a high voltage gradient in the energy supply Movement of the vehicle when driving over a gap portion within which the first and second current collectors 12 and 14 are not in contact with the power supply member 16 is repeatedly detected.
  • it can be a change in the position of the gap section 22 or a new gap section of this type that originally did not exist or was not determined. “Repeated” is to be understood as meaning that the detection K3 was preceded by several journeys in which the high voltage gradient (or the gap section using the other detection mechanisms mentioned, which are included in the standard deviation) was already detected.
  • the criterion is not considered to be met, for example, while the current speed of vehicle 1 is greater than a predefined speed threshold value.
  • the adaptation K1 of the route information is prevented according to a method step K4 if events are detected at comparatively high speeds.
  • the criterion is likewise not considered to be met, for example, while when driving over the gap section in a method step K5 it is determined on the basis of weather information that a current weather condition is present which impairs the detection.
  • the adaptation Kl includes that the route information is retained if, when driving K on the route 20, there is a predetermined frequency of driving over the gap section 22, in which case there is no high voltage gradient in the energy supply of the vehicle 1 (or no gap section was detected using the other detection mechanisms mentioned).
  • the generated route information can be transmitted to another vehicle.
  • the route information is, for example, in the form of data carry over a communication network to the other vehicle.
  • the transmission takes place, for example, through direct communication between the vehicle 1 and the other vehicle.
  • the data is transmitted from the vehicle 1 to a land-based data device and from there to the other vehicle.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Streckeninformation für den Betrieb eines Fahrzeugs (1), welches einen Stromabnehmer (12, 14) aufweist, der bei einem Kontakt mit einem landseitigen Stromversorgungselement (16) zur Energieversorgung des Fahrzeugs (1) ausgebildet ist. Zur Verbesserung des Betriebs des Fahrzeugs (1) umfasst das Verfahren: Befahren (A) einer Fahrstrecke (20), auf welcher der Stromabnehmer (12, 14) zumindest abschnittsweise mit dem Stromversorgungselement (16) in Kontakt steht, Detektieren (B) wenigstens eines Lückenabschnitts (22) der Fahrstrecke (20), innerhalb dessen der Stromabnehmer 12, 14) nicht mit dem Stromversorgungselement (16) in Kontakt steht, bei dem Befahren (A) der Fahrstrecke (20), Erzeugen (E) einer Streckeninformation, welche zumindest eine Abschnittsinformation, die den Lückenabschnitt (22) repräsentiert, umfasst und Anpassen (F, K1) der Streckeninformation in Abhängigkeit eines weiteren Befahrens (F) der Fahrstrecke (20).

Description

Beschreibung
ERMITTELN EINER STRECKENINFORMATION BEZÜGLICH LUCKEN IN EINEM STROMVERSORGUNGSELEMENT UND BETRIEB EINES FAHRZEUGS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Streckeninformation für den Betrieb eines Fahrzeugs, welches einen Stromabnehmer aufweist, der bei einem Kontakt mit einem landseitigen Stromversorgungselement zur Energieversorgung des Fahrzeugs ausgebildet ist.
Bei dem Befahren von Fahrstrecken treten häufig Lücken bzw. Unterbrechungen in dem Stromversorgungselement auf, bei spielsweise wenn ein Übergang von einem ersten Versorgungsab schnitt zu einem zweiten Versorgungsabschnitt der Fahrstrecke durch das Fahrzeug überfahren wird. Die Lücken stellen ein Problem für die Energieversorgung des Fahrzeugs dar, wenn sie sich direkt auf die zu versorgenden Systeme am Fahrzeug aus wirken. Systeme dieser Art sind beispielsweise Traktionsanla gen, Hilfsbetriebe-Umrichter und, je nach Architektur des Fahrzeugs, direkt versorgte Klimaanlagen oder Transformator anlagen.
Insbesondere die folgenden Probleme ergeben sich für die Sub systeme des Fahrzeugs: Zwischen dem Stromabnehmer und dem Stromversorgungselement entsteht häufig ein Lichtbogen, wel cher zu Verschleiß an Stromschuhen des Stromabnehmers, an dem landseitigen Stromversorgungselement und an der Mechanik, auf die der Lichtbogen wirkt, führt. Zudem werden innerhalb der Versorgungslücken Energiespeicher am Fahrzeug verbraucht, was zu einem Abschalten von mittels des Energiespeichers versorg ten Systemen führen kann. Außerdem wird durch einen Lichtbo genabriss, der sich auf den gesamten Antriebsstrang ausbrei tet, ein Schlag auf den Antriebsstrang hervorgerufen.
Zur Lösung dieser und weiterer Probleme werden bisher bei spielsweise an den Drehgestellen Blitzschutzbarrieren ange bracht, um ein Überspringen des Lichtbogens an den Wagenkas- ten zu verhindern bzw. die Wahrscheinlichkeit eines Über springens zu reduzieren. Außerdem werden Fahrzeugführer be trieblich dazu angehalten, durch Lücken hindurch zu rollen, um die Lastaufnahme der Traktion zu reduzieren. Weiterhin wird bei einer Detektion der Lücke versucht, in der verblei benden Zeit Lasten innerhalb des Fahrzeugs zu reduzieren, bis es zum Einfahren des kompletten Stromkreises kommt.
DE 4423 692 Al beschreibt ein Verfahren zur Überbrückung von Lücken in der Stromversorgung von elektrischen, stromrichter gespeisten Schienenfahrzeugen. Ein Schienenfahrzeug ist dabei an seinen beiden Enden mit Stromabnehmern zur Kontaktierung mit der Stromversorgung versehen. Der Traktionsstromrichter wird während einer Zeitspanne, während das Schienenfahrzeug eine Wegstrecke zurücklegt, die möglichst nur geringfügig kleiner als der Abstand zwischen den vorderen und hinteren Stromabnehmern ist, vom Fährbetrieb in den Stützbremsbetrieb, d. h. generatorischen Betriebszustand, oder vom Bremsbetrieb in den Stützbremsbetrieb umgesteuert, sobald ein in Fahrt richtung vorderer Stromabnehmer keinen Kontakt zur Stromver sorgung hat.
DE 4438 720 Al beschreibt eine Anordnung zur Detektion von Stromschienenlücken bei über Stromschienen gespeisten elektrischen Schienenfahrzeugen. Dabei wird ein Näherungs schalter eingesetzt, gegen dessen Betätigungselement ein Bau teil des Stromabnehmers pressbar ist, wenn eine Stromschie nenlücke vorliegt, sodass in Verbindung mit einer Auswer teeinrichtung ein Stromschienenlückensignal bei einer unter brochenen Stromschiene produzierbar ist.
DE 102015 122 622 Al beschreibt ein Schienenfahrzeug, wel ches einen ersten Stromabnehmer, einen zweiten Stromabnehmer und einen Schaltschütz aufweist. Das Schaltschütz ist elektrisch mit dem ersten Stromabnehmer und dem zweiten Stromabnehmer verbunden und eingerichtet, einen Stromfluss zwischen dem ersten Stromabnehmer und dem zweiten Stromabneh mer zu unterbrechen, wenn der Stromfluss einen ersten Schwellwert überschreitet und/oder wenn ein Anstieg des Strömtlusses einen zweiten Schwellwert überschreitet.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, den Be trieb eines Fahrzeugs mit Stromabnehmer zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Streckeninformation für den Betrieb des Fahrzeugs gelöst. Das Fahrzeug weist den Stromabnehmer auf, der bei einem Kontakt mit dem landseitigen Stromversorgungselement zur Energiever sorgung des Fahrzeugs ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- Befahren einer Fahrstrecke, auf welcher der Stromabneh mer zumindest abschnittsweise mit dem Stromversorgungs element in Kontakt steht,
- Detektieren wenigstens eines Lückenabschnitts der Fahr strecke, innerhalb dessen der Stromabnehmer nicht mit dem Stromversorgungselement in Kontakt steht, bei dem Befahren der Fahrstrecke und
- Erzeugen einer Streckeninformation, welche zumindest ei ne Abschnittsinformation, die den Lückenabschnitt reprä sentiert, umfasst.
Die Streckeninformation wird in Abhängigkeit eines weiteren Befahrens der Fahrstrecke angepasst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bisherige Lö sungen für den Betrieb eines Fahrzeugs, welches Energie von einem Stromversorgungselement (z. B. einer Stromschiene) be zieht, beim Überfahren von Versorgungslücken häufig von der Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers abhängig sind. Andere bis herige Lösungen sind statisch ausgeführt und reagieren nicht angemessen auf Änderungen der Infrastruktur. Bei bisherigen Lösungen, die auf eine detektierte Stromlücke reagieren, er folgt diese Reaktion häufig mit zu hoher Verzögerung. Mit Lö sungen dieser Art kann ein automatisierter Betrieb des Fahr zeugs nicht zufriedenstellend erzielt werden. Die erfindungs gemäße Lösung behebt diese Probleme, indem eine Streckenin formation erzeugt wird, die zumindest eine Abschnittsinforma- tion umfasst. Diese Streckeninformation kann einem elektroni schen Streckenatlas bzw. einer elektronischen Streckenkarte hinzugefügt werden. Ein vorhandener Streckenatlas wird dabei mit Informationen über die Infrastruktur des Stromversor gungselements ergänzt. Alternativ kann die Streckeninformati on selbst als Streckenatlas bzw. Streckenkarte dienen. Durch das Anpassen der Streckeninformation in Abhängigkeit des wei teren Befahrens, wird ein selbstlernender Mechanismus ge schaffen, der die Streckeninformation an geänderte Gegeben heiten hinsichtlich der Lückenabschnitte anpasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise bei einem halbautomatischen Fährbetrieb mit Fahrer, einem begleiteten fahrerlosen Fährbetrieb und/oder einem vollautomatischen fah rerlosen Fährbetrieb eingesetzt. Die Streckeninformation kann in einem derartigen Betrieb verwendet werden, um rechtzeitig vor dem Überfahren des Lückenabschnitts entsprechende Maßnah men einzuleiten. So können unterschiedliche Subsysteme des Fahrzeugs rechtzeitig vor dem Überfahren des Lückenabschnitts den Betriebsmodus ändern, abgeschaltet werden etc.
Ein weiterer Vorteil, der sich aus der erfindungsgemäßen Lö sung ergibt, ist dass die Streckeninformation von unter schiedlichen Fahrzeugen unabhängig von der Fahrzeugarchitek tur genutzt werden kann.
Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein spurgebundenes Fahrzeug, beispielsweise ein Triebzug. Beispielsweise ist das Fahrzeug eine U-Bahn oder eine Straßenbahn. Alternativ ist das Fahr zeug vorzugsweise ein Oberleitungslastkraftwagen, welcher über eine Oberleitung mit Energie versorgt wird.
Der Stromabnehmer umfasst beispielsweise einen Stromschuh bzw. Schleifschuh oder einen Pantographen, welcher ausgebil det ist, mit dem Stromversorgungselement in Kontakt zu tre ten. Das Stromversorgungselement ist vorzugsweise als Stromschiene (fachmännisch häufig als dritte Schiene bezeichnet) oder Stromleitung (z. B. Oberleitung mit einem Fahrdraht) ausge bildet.
Das Detektieren erfolgt vorzugsweise mittels einer Detekti onseinrichtung des Fahrzeugs, welche erfasste Sensorsignale mittels einer Recheneinheit auswertet und auf dieser Basis den Lückenabschnitt detektiert.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren: Ermitteln einer Ortsin formation, welche den Ort des detektierten Lückenabschnitts auf der Fahrstrecke repräsentiert, bei dem Befahren der Fahr strecke. Die Abschnittsinformation umfasst dann die Ortsin formation. Die Ortsinformation wird vorzugsweise mittels ei ner Ortsermittlungseinrichtung des Fahrzeugs ermittelt. Wei ter vorzugsweise wird die Ortsinformation anhand eines Dreh zahlsignals, welches von einem Drehzahlgeber des Fahrzeugs stammt, ermittelt. Der Drehzahlgeber wird vorzugsweise mit konstanter Rate abgetastet. Zusätzlich zu dem Drehzahlsignal werden bei der Ortsermittlung landseitige Elemente mit be kanntem Ort, beispielsweise Balisen, berücksichtigt.
Die Abschnittsinformation wird vorzugsweise mittels einer Re cheneinrichtung des Fahrzeugs erzeugt.
Die Abschnittsinformation umfasst weiter vorzugsweise eine erste Ortsinformation, welche den Beginn des Lückenabschnitts repräsentiert, und eine zweite Ortsinformation, die das Ende des Lückenabschnitts repräsentiert.
Die Streckeninformation ist vorzugsweise Teil eines sogenann ten Streckenatlas bzw. einer Streckenkarte. Dabei finden ne ben der Abschnittsinformation weitere Informationen Eingang in den Streckenatlas.
Der Fachmann versteht die Formulierung „weiteres Befahren" vorzugsweise dahingehend, dass das Fahrzeug die Fahrstrecke erneut bzw. wiederholt befährt. Mit anderen Worten: In Abhän gigkeit von Ereignissen, die bei einem erneuten Befahren der Fahrstrecke eintreten, wird die Streckeninformation ange passt.
Der Fachmann versteht die Formulierung „Anpassen der Stre ckeninformation in Abhängigkeit eines weiteren Befahrens" vorzugsweise dahingehend, dass die Streckeninformation anhand eines zukünftigen Betriebs des Fahrzeugs beim Befahren der Fahrstrecke verbessert, verfeinert oder angelernt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Anpassen der Streckeninformation: Än dern der Streckeninformation, wenn ein vorgegebenes Kriterium erfüllt ist. Durch die Maßgabe, dass ein vorgegebenes Krite rium erfüllt sein muss, um die Streckeninformation zu ändern, kann das Erzeugen einer Abschnittsinformation aufgrund einer Störgröße verhindert werden. Mit anderen Worten: Es wird ver hindert, dass die Streckeninformation eine Abschnittsinforma tion zu einem nicht vorhandenen Lückenabschnitt aufweist.
Die Wahl des Kriteriums hängt dabei von den Gegebenheiten des Fahrzeugs und der Infrastruktur ab.
Das Kriterium kann durch eine neue oder geänderte Detektion des Lückenabschnitts der Fahrstrecke erfüllt sein. Die neue, geänderte oder entfallene Lückabschnitt auf unterschiedliche Art und Weise mit unterschiedlichen Arten der Erfassung (wie unten beschrieben) erfasst werden. Bei einer bevorzugten Wei terbildung umfasst das Kriterium: Wiederholtes Erfassen eines hohen Spannungsgradienten in der Energieversorgung des Fahr zeugs bei einem Überfahren des Lückenabschnitts oder eines weiteren Lückenabschnitts. Vorzugsweise wird der Spannungs gradient mittels eines Antriebs des Fahrzeugs erfasst oder erkannt. Das wiederholte Erfassen eines hohen Spannungsgradi enten kann beispielsweise bedeuten, dass sich der Ort des Lü ckenabschnitts geändert hat und/oder ein neuer Lückenab schnitt auf der Fahrstrecke vorhanden ist. Zusätzlich können weitere Sensordaten in das Kriterium mit eingehen und im Sinne einer Sensordatenfusion verrechnet wer den.
Bei einer neuen Lücke würde dann ein Stichprobenfehler auf- treten bzw. ein neuer Einzelwert gemessen werden. Ob/Wann dieser wiederum in die Streckenkarte einfließen darf, wird nach mehrmaligem Überfahren entschieden, wenn die gesammelte Information stabil ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Krite rium nicht als erfüllt angesehen, während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als ein vorgegebener Geschwindigkeits schwellwert ist. Mit anderen Worten: Der selbstlernende Me chanismus wird bei vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs gesperrt. Dadurch wird beispielsweise bei einer Ortsermittlung anhand eines Drehzahlgebers, welcher mit kon stanter Rate abgetastet wird, eine höhere Auflösung erzielt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Kri terium nicht als erfüllt angesehen, während beim Überfahren des Lückenabschnitts anhand einer Wetterinformation ermittelt wird, dass eine aktuelle Wetterbedingung vorliegt, welche die Detektion beeinträchtigt. Auf diese Weise werden Indikatoren, die schlechte Wetterverhältnisse anzeigen, dafür genutzt, ein Anpassen der Streckeninformation bei Wetterverhältnissen die ser Art zu verhindern.
Die Wetterinformation basiert beispielsweise auf häufigen Gleit- und Schleuderschutzeingriffen anhand derer auf die ak tuellen Wetterverhältnisse geschlossen wird. Alternativ oder zusätzlich basiert die Wetterinformation auf Informationen, die webbasiert von einem Server abrufbar sind.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens umfasst das Anpassen der Streckenin formation: Beibehalten der Streckeninformation, wenn bei ei- nem Befahren der Fahrstrecke eine vorgegebene Häufigkeit ei nes Überfahrens des Lückenabschnitt vorliegt, bei dem jeweils kein hoher Spannungsgradient in der Energieversorgung des Fahrzeugs detektiert wurde. Dies hat den Vorteil, dass ein weiteres Verfeinern der Streckeninformation entfällt, wenn diese ausreichend angepasst ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst:
- Ermitteln einer Ortsinformation, welche den Ort des de- tektierten Lückenabschnitts auf der Fahrstrecke reprä sentiert, bei dem Befahren der Fahrstrecke,
- mehrmaliges erneutes Befahren der Fahrstrecke, umfas send: o Detektieren des Lückenabschnitts und o Ermitteln der Ortsinformation,
- Ermitteln eines statistischen Ortsmittelwertes anhand der Mehrzahl von Ortsinformationen.
Auf diese Weise kann der für einen detektierten Lückenab schnitt ermittelte Ort als Ortsinformation verfeinert werden. Durch wiederholtes Befahren ergibt sich eine statistische Verteilung für die Ortsinformation des Lückenabschnitts, ins besondere für den Beginn und das Ende des Lückenabschnitts. Der Mittelwert trifft am wahrscheinlichsten die tatsächliche Lücke.
Eine bevorzugte Weiterbildung umfasst: Ermitteln einer sta tistischen Varianz anhand der Mehrzahl von Ortsinformationen. Vorzugsweise wird eine statistische Standardabweichung anhand der Mehrzahl von Ortsinformationen ermittelt. Auf diese Weise wird besonders einfach und zweckmäßig ein Maß für die Streu ung der Messwerte des Ortes des Lückenabschnitts ermittelt. Diese Streuung ergibt sich aus Messungenauigkeiten der Senso rik, der Addition der Signallaufzeiten in Verbindung mit der Geschwindigkeitserfassung und deren Messfehler. Die Varianz kann im Betrieb des Fahrzeugs, insbesondere einem automatisierten Betrieb, beispielsweise genutzt werden, um zu ermitteln, an welchem Ort (z. B. mit welcher Entfernung zu dem Lückenabschnitt) entsprechende Maßnahmen zur Vorbereitung der Überfahrt eingeleitet werden.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung umfasst: Ermitteln ei ner ersten Ortsinformation, welche einen Beginn des Lückenab schnitts repräsentiert, und einer zweiten Ortsinformation, welche ein Ende des Streckenabschnitts repräsentiert, wobei die Abschnittsinformation die erste Ortsinformation und zwei te Ortsinformation umfasst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens umfasst das Detektieren: Erfassen, ob der Stromabnehmer mit dem Stromversorgungselement in Kontakt steht, anhand einer mechanischen Bewegung des Stromabnehmers. Auf diese Weise wird eine direkte Rückmeldung der Stromabneh mer bei Überfahren des Lückenabschnitts erzielt. Beispiels weise wird die mechanische Bewegung mittels eines Endlagen schalters an dem Stromabnehmer erfasst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens umfasst das Detektieren alternativ oder zusätzlich: Erfassen des Lückenabschnitts anhand einer optischen Abtastung, einer Radarabtastung und/oder einer Ult raschallabtastung des Stromversorgungselements. Die optische Abtastung, Radarabtastung und Ultraschallabtastung sind ver schleißfrei und erzielt eine direkte Rückmeldung, ob das Stromversorgungselement vorhanden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens umfasst das Detektieren alternativ oder zusätzlich: Erfassen des Lückenabschnitts anhand einer kapazitiven Abtastung des Stromversorgungselements. Die kapa zitive Abtastung ist verschleißfrei und erzielt eine direkte Rückmeldung, ob das Stromversorgungselement vorhanden ist. Zudem erfolgt eine Reaktion bei leitenden und nichtleitenden Materialien .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens umfasst das Detektieren alternativ oder zusätzlich: Erfassen des Lückenabschnitts anhand einer induktiven Abtastung des Stromversorgungselements. Die induk tive Abtastung ist verschleißfrei und erzielt eine direkte Rückmeldung, ob die Stromschiene vorhanden ist oder nicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens umfasst das Detektieren alternativ oder zusätzlich: Erfassen, ob der Stromabnehmer mit dem Stromversorgungselement in Kontakt steht, anhand einer Strom messung eines elektrischen Stroms der Energieversorgung des Fahrzeugs. Bei einem Aufbau mit einem vorderen Stromabnehmer und einem hinteren Stromabnehmer wird diese Strommessung vor zugsweise verknüpft. Es ist dabei besonders vorteilhaft, dass eine direkte Regelgröße vorliegt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens umfasst das Detektieren alternativ oder zusätzlich: Erfassen, ob der Stromabnehmer mit dem Stromversorgungselement in Kontakt steht, anhand einer Span nungsmessung einer Zwischenkreisspannung. Auf diese Weise kann ein Antrieb des Fahrzeugs unmittelbar auf einen Anstieg (in einem generatorischen Betrieb) oder einen Abfall (in ei nem motorischen Betrieb) der Zwischenkreisspannung reagieren. Es ist dabei besonders vorteilhaft, dass eine direkte Regel größe vorliegt.
Die unterschiedlichen Arten der Erfassung können nach Art ei ner Sensordatenfusion miteinander kombiniert werden, um den Einfluss von Störgrößen zu minimieren.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst: Übertragen der Streckeninformation an ein weiteres Fahrzeug. Auf diese Weise können die gewonnenen In- formationen von mehreren Fahrzeugen genutzt werden. Zudem können die auf den weiteren Fahrzeugen bereits vorhandenen Streckenatlanten, Streckeninformationen und/oder Abschnitt sinformationen anhand der übertragenen Streckeninformation verbessert bzw. verfeinert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst:
Befahren der Fahrstrecke mittels einer Mehrzahl von Fahrzeugen,
Detektieren des wenigstens einen Lückenabschnitts der Fahrstrecke mittels einer Detektionseinrichtung eines jeweiligen Fahrzeugs der Mehrzahl von Fahrzeugen, Erzeugen einer Mehrzahl von Streckeninformationen, wobei eine jeweilige Streckeninformation der Mehrzahl von Streckeninformationen mittels einer Recheneinrichtung des jeweiligen Fahrzeugs erzeugt wird,
Erzeugen einer konsolidierten Streckeninformation aus der Mehrzahl von erzeugten Streckeninformationen.
Beispielsweise können Streckeninformationen von mehreren Fahrzeugen gleichzeitig bzw. parallel erzeugt werden. Die von den mehreren unterschiedlichen Fahrzeugen erzeugten Stre ckeninformationen können dann beispielsweise auf der Landsei te übereinandergelegt werden, um eine verfeinerte konsoli dierte Streckeninformation zu erzielen.
Beispielsweise detektiert ein Fahrzeug die Lücke mittels der Spannungsmessung, das andere Fahrzeug mittels Endlagenschal ter und Spannungsmessung, das dritte Fahrzeug mittels einer Radarabtastung, etc. Die sich darauf ergebenden Streckenin formationen können zu der konsolidierten Streckeninformation verrechnet werden. Die Verrechnung erfolgt vorzugsweise auf der Landseite. Die unterschiedliche Sensorik kann bei der Verrechnung mit unterschiedlicher Gewichtung in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Störgrößenanfälligkeit verrechnet werden. Die Streckeninformation wird beispielsweise in Form von Daten über ein Kommunikationsnetzwerk an das weitere Fahrzeug über tragen. Die Übertragung erfolgt beispielsweise durch eine di rekte Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug. Alternativ oder zusätzlich werden die Daten von dem Fahrzeug an eine landseitige Dateneinrichtung übertragen und von dort an das weitere Fahrzeug übertragen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Re cheneinheit diese veranlassen, das Verfahren zum Ermitteln einer Streckeninformation der vorstehend beschriebenen Art durchzuführen .
Die Erfindung betrifft ferner ein computerlesbares Speicher medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Recheneinheit diese veranlassen, das Verfahren zum Ermitteln einer Streckeninformation der vorstehend beschriebenen Art durchzuführen .
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben ei nes Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug auf Basis einer Streckenin formation betrieben wird, welche nach einem Verfahren zum Er mitteln der Streckeninformation der vorstehend beschriebenen Art ermittelt wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, umfassend: einen Stromabnehmer, welcher bei einem Kontakt mit einem landseiti gen Stromversorgungselement zur Energieversorgung des Fahr zeugs ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist ausgebildet, eine Fahrstrecke, auf welcher der Stromabnehmer zumindest ab schnittsweise mit dem Stromversorgungselement in Kontakt steht, zu befahren. Das Fahrzeug umfasst weiter eine Detekti onseinrichtung, welche ausgebildet ist, wenigstens einen Lü ckenabschnitt der Fahrstrecke, innerhalb dessen der Stromab nehmer nicht mit dem Stromversorgungselement in Kontakt steht, bei dem Befahren zu detektieren. Das Fahrzeug umfasst weiter eine Recheneinrichtung, welche ausgebildet ist, - eine Streckeninformation, welche zumindest eine Ab- schnittsinformation, die den Lückenabschnitt repräsen tiert, umfasst, zu erzeugen und
- die Streckeninformation in Abhängigkeit eines weiteren Befahrens der Fahrstrecke anzupassen.
Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein spurgebundenes Fahrzeug, beispielsweise ein Triebzug. Alternativ ist das Fahrzeug vor zugsweise ein Oberleitungslastkraftwagen, welcher über eine Oberleitung mit Energie versorgt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich nungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 schematisch den Ablauf eines Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2 schematisch den Aufbau eines Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, Figur 3 schematisch das Ermitteln eines statistischen Ortsmittelwertes und einer Standardabweichung anhand einer Rastergrafik und
Figur 4 das in Figur 2 gezeigte Fahrzeug an einer wei teren Position an der Fahrstrecke.
Figur 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm, welches den Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ver fahrens zum Ermitteln einer Streckeninformation für den Be trieb eines Fahrzeugs darstellt.
Figur 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Ausführungsbei spiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1, welches als spur gebundenes Fahrzeug 10, beispielsweise als U-Bahn, ausgebil det ist. Insbesondere ist ein Teilabschnitt des Fahrzeugs 1 mit einem Wagen 4 gezeigt. Ein Wagenübergang 6 und ein Wagen übergang 8 bilden jeweils einen Übergang zu einem nicht ge zeigten benachbarten Wagen. Das Fahrzeug 1 weist einen ersten Stromabnehmer 12 und einen zweiten Stromabnehmer 14 auf, die jeweils in Kontakt mit einem Stromversorgungselement 16 tre ten können. Das Stromversorgungselement 16 ist eine Strom schiene (fachmännisch häufig als dritte Schiene bezeichnet).
Bei einem Fährbetrieb bewegt sich das Fahrzeug 1 in Fahrt richtung 18 entlang einer Fahrstrecke 20. Dabei stehen die Stromabnehmer 12 und 14 zumindest abschnittsweise mit dem Stromversorgungselement 16 in Kontakt. In der in Figur 2 ge zeigten Position des Fahrzeugs 1 haben die Stromabnehmer 12 und 14 beispielsweise keinen Kontakt mit dem Stromversor gungselement 16. Denn sie befinden sich in Fahrtrichtung 18 gesehen zwischen einem ersten Stromversorgungsabschnitt 15 und einem zweiten Stromversorgungsabschnitt 17 des Stromver sorgungselements 16.
In einem Verfahrensschritt A wird die Fahrstrecke 20 mittels des Fahrzeugs 1 befahren. Es handelt sich dabei beispielswei se um ein erstes Befahren der Fahrstrecke 20.
Bei dem Befahren A wird in einem Verfahrensschritt B ein Lü ckenabschnitt 22 der Fahrstrecke 20 mittels einer Detektions einrichtung 24 des Fahrzeugs 1 detektiert, innerhalb dessen die Stromabnehmer nicht mit dem Stromversorgungselement 16 in Kontakt stehen. Bei dem Detektieren B wird in einem Verfah rensschritt Bl anhand einer mechanischen Bewegung des Strom abnehmers 12 oder 14 erkannt, ob der Stromabnehmer 12 oder 14 mit dem Stromversorgungselement in Kontakt steht. Figur 4 zeigt eine Situation, in welcher der Stromabnehmer 14 mit dem Stromversorgungselement 16 in Kontakt steht und der Stromab nehmer 12 nicht mehr mit dem Stromversorgungselement 16 in Kontakt steht. Bei der weiteren Bewegung des Fahrzeugs 1 in Fahrtrichtung 18 wird der Stromabnehmer 14 unmittelbar nach dem Verlieren des Kontaktes mit dem Stromversorgungselement 16 in die gleiche Position wie der Stromabnehmer 12 gelangen. Anhand dieser mechanischen Bewegung nach oben (in Betrach tungsrichtung der Figuren 2 und 4 gesehen) wird der Lückenab schnitt 22 detektiert. Insbesondere wird durch die mechanische Bewegung in einem Verfahrensschritt Bll detektiert, dass der Stromabnehmer 12 oder 14 den Kontakt zu dem ersten Stromversorgungsabschnitt 15 des Stromversorgungselements 16 verliert. Weiter wird in einem Verfahrensschritt B12 detektiert, dass der Stromabneh mer 12 oder 14 den Kontakt zu dem zweiten Stromversorgungsab schnitt 17 des Stromversorgungselements 16 wiederaufnimmt.
Die Position auf der Fahrstrecke 20, die am Ende des ersten Stromversorgungsabschnitts 15 liegt, stellt gleichzeitig ei nen Beginn des Lückenabschnitts 22 dar. Die Position auf der Fahrstrecke 20, die am Beginn des zweiten Stromversorgungsab schnitts 17 liegt, stellt gleichzeitig ein Ende des Lückenab schnitts 22 dar.
Während das Fahrzeug 1 die Fahrstrecke 20 befährt, wird an hand eines Drehzahlgebers der Ort des Fahrzeugs 1 auf der Strecke ermittelt. In einem Verfahrensschritt CI wird eine erste Ortsinformation, welche den Beginn des Lückenabschnitts 22 repräsentiert ermittelt. In einem Verfahrensschritt C2 wird eine zweite Ortsinformation, welche das Ende des Lücken abschnitts repräsentiert, ermittelt. Die Ortsinformationen werden mittels einer Ortsermittlungseinrichtung 32 des Fahr zeugs 1 ermittelt.
Auf Basis der ersten und zweiten Ortsinformation wird eine Abschnittsinformation, die den Lückenabschnitt 22 repräsen tiert in einem Verfahrensschritt D erzeugt. In einem Verfah rensschritt E wird die Streckeninformation, die zumindest die Abschnittsinformation umfasst, erzeugt. Bei dem Befahren A der Fahrstrecke werden ein oder mehrere Lückenabschnitte de tektiert, innerhalb derer der Stromabnehmer 12 und 14 nicht mit dem Stromversorgungselement 16 in Kontakt steht. Die ent sprechend erzeugten Abschnittsinformationen werden der Stre ckeninformation hinzugefügt. Die Streckeninformation ist bei spielsweise Teil eines Streckenatlas (bzw. einer Streckenkar te), der Informationen zur Position mehrerer Lückenabschnitte der vorstehend beschriebenen Art umfasst. Die Abschnittsinformation und die Streckeninformation werden insbesondere mittels einer Recheneinrichtung 28 des Fahrzeugs 1 erzeugt und mittels einer Speichereinrichtung 30 des Fahr zeugs 1 gespeichert.
Bei einem erneuten Befahren der Fahrstrecke in einem Verfah rensschritt F kann die Streckeninformation genutzt werden, um rechtzeitig vor dem Überfahren des Lückenabschnitts entspre chende Maßnahmen einzuleiten. So können unterschiedliche Sub systeme des Fahrzeugs 1 rechtzeitig vor dem Überfahren des Lückenabschnitts den Betriebsmodus ändern, abgeschaltet wer den, etc. Alternativ oder zusätzlich kann eine Fahrzeugsteue rung 25 rechtzeitig vor dem Erreichen eines Lückenabschnitts 22 einen Rollbetrieb auslösen, um die Lastaufnahme der Trak tion zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahr zeugsteuerung 25 eine Reduktion von Lasten innerhalb des Fahrzeugs rechtzeitig vor dem Erreichen des Lückenabschnitts 22 auslösen. Alternativ oder zusätzlich kann einem Fahrzeug führer ein vorausliegender Lückenabschnitt 22 mittels einer Fahrerassistenzanzeige angekündigt werden.
Bei dem erneuten Befahren F kann die Detektion B und das Er mitteln CI, C2 der Ortsinformation wiederholt werden. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, die Genauigkeit der Ortsinformation, die den Ort des detektierten Lückenab schnitts repräsentiert, zu erhöhen.
Figur 3 zeigt schematisch in einer ersten Zeile den Verlauf der Stromschiene entlang der Fahrtrichtung 18. Der Bereich der Fahrstrecke 20, in dem die Stromschiene vorhanden ist, ist in Figur 3 in der ersten Zeile schraffiert dargestellt. Der Lückenabschnitt 22 ist als weiße Lücke 23 in der ersten Zeile gezeigt.
In den weiteren Zeilen des Schemas nach Figur 3 sind fünf Fahrten i, ii, iii, iv und v dargestellt, die ein mehrmaliges erneutes Befahren der Fahrstrecke 20 gemäß einem Verfahrens- schritt G darstellen. Da der Drehzahlgeber mit einer konstan ten Rate abgetastet wird, stellen sich die ermittelten Orte als schraffierte Pixel 26 mit konstantem Abstand dar. Bei hö herer Geschwindigkeit würden diese Pixel 26 bei konstanter Abtastrate des Drehzahlgebers einen höheren Abstand aufzei gen. Dies gilt ebenfalls für die Sensorik, die die Lücke de- tektiert.
Durch diese diskrete Ortsermittlung entstehen die gezeigten Pixel 26 und eine entsprechende diskrete Verteilung von Ortsinformationen, die den Ort des detektierten Lückenab schnitts auf der Fahrstrecke repräsentieren. Auf Basis dieser Ortsinformationen wird in einem Verfahrensschritt H ein sta tistischer Ortsmittelwert <x> anhand der Mehrzahl von Ortsin formationen als Abschnittsinformation ermittelt. Zudem wird in einem Verfahrensschritt J eine Standardabweichung s anhand der Mehrzahl von Ortsinformationen als Abschnittsinformation ermittelt.
Auf diese Weise wird eine Streckeninformation geschaffen, welche mehrere Lückenabschnitte, innerhalb derer die Stromab nehmer 12 und 14 nicht mit dem Stromversorgungselement 16 in Kontakt stehen, in Form von Abschnittsinformationen charakte risiert. Die Abschnittsinformation umfasst jeweils eine erste Ortsinformation <xi>, die einen Beginn des Lückenabschnitts 22 angibt, und eine zweite Ortsinformation <X2>, die ein Ende des Lückenabschnitts 22 angibt. Die erste Ortsinformation <xi> und zweite Ortsinformation <X2> stellen jeweils Ortsmit telwerte und eine zugehörige Standardabweichung <qi>, <q2> dar, die durch statistische Mittelung von bei mehrfachem Be fahren erlangten Ortsinformationen ermittelt werden.
Bei einem erneuten Befahren K kann die Streckeninformation gemäß einem Verfahrensschritt Kl angepasst werden. Die Stre ckeninformation wird dabei in einem Verfahrensschritt K2 ge ändert, wenn ein vorgegebenes Kriterium erfüllt ist. Bei spielsweise umfasst das Kriterium, dass in einem Verfahrens schritt K3 ein hoher Spannungsgradient in der Energieversor- gung des Fahrzeugs bei einem Überfahren eines Lückenab schnitts, innerhalb dessen der erste und zweite Stromabnehmer 12 und 14 nicht mit dem Stromversorgungselement 16 in Kontakt steht, wiederholt erfasst wird. Es kann sich beispielsweise um eine Positionsänderung des Lückenabschnitts 22 oder um ei nen neuen Lückenabschnitt dieser Art handeln, der ursprüng lich nicht vorhanden war oder nicht ermittelt wurde. Unter „wiederholt" ist zu verstehen, dass dem Erfassen K3 mehrere Fahrten vorausgegangen sind, in dem der hohe Spannungsgradi ent (oder der Lückenabschnitt anhand der weiteren genannten Erfassungsmechanismen, die in die Standardabweichung einge- hen) bereits erfasst wurde.
Das Kriterium wird beispielsweise nicht als erfüllt angese hen, während die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 größer als ein vorgegebener Geschwindigkeitsschwellwert ist. Mit anderen Worten, das Anpassen Kl der Streckeninformation wird gemäß einem Verfahrensschritt K4 unterbunden, wenn Er eignisse bei vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten detek- tiert werden.
Das Kriterium wird beispielsweise ebenfalls nicht als erfüllt angesehen, während beim Überfahren des Lückenabschnitts in einem Verfahrensschritt K5 anhand einer Wetterinformation er mittelt wird, dass eine aktuelle Wetterbedingung vorliegt, welche die Detektion beeinträchtigt.
In einem Verfahrensschritt K6 umfasst das Anpassen Kl, dass die Streckeninformation beibehalten wird, wenn bei dem Befah ren K der Fahrstrecke 20 eine vorgegebene Häufigkeit eines Überfahrens des Lückenabschnitts 22 vorliegt, bei dem jeweils kein hoher Spannungsgradient bei der Energieversorgung des Fahrzeugs 1 (oder kein Lückenabschnitt anhand der weiteren genannten Erfassungsmechanismen) detektiert wurde.
Die erzeugte Streckeninformation kann in einem Verfahrens schritt L an ein weiteres Fahrzeug übertragen werden. Die Streckeninformation wird beispielsweise in Form von Daten über ein Kommunikationsnetzwerk an das weitere Fahrzeug über tragen. Die Übertragung erfolgt beispielsweise durch eine di rekte Kommunikation zwischen dem Fahrzeug 1 und dem weiteren Fahrzeug. Alternativ oder zusätzlich werden die Daten von dem Fahrzeug 1 an eine landseitige Dateneinrichtung übertragen und von dort an das weitere Fahrzeug übertragen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln einer Streckeninformation für den Betrieb eines Fahrzeugs (1), welches einen Stromabnehmer (12, 14) aufweist, der bei einem Kontakt mit einem landseitigen Stromversorgungselement (16) zur Energieversorgung des Fahr zeugs (1) ausgebildet ist, umfassend:
Befahren (A) einer Fahrstrecke (20), auf welcher der Stromabnehmer (12, 14) zumindest abschnittsweise mit dem Stromversorgungselement (16) in Kontakt steht, Detektieren (B) wenigstens eines Lückenabschnitts (22) der Fahrstrecke (20), innerhalb dessen der Stromabnehmer 12, 14) nicht mit dem Stromversorgungselement (16) in Kontakt steht, bei dem Befahren (A) der Fahrstrecke (20),
Erzeugen (E) einer Streckeninformation, welche zumindest eine Abschnittsinformation, die den Lückenabschnitt (22) repräsentiert, umfasst und
Anpassen (F, Kl) der Streckeninformation in Abhängigkeit eines weiteren Befahrens (F) der Fahrstrecke (20).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Anpassen (Kl) der Streckeninformation um fasst:
Ändern (K2) der Streckeninformation, wenn ein vorgegebenes Kriterium erfüllt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Kriterium umfasst: wiederholtes Erfassen (K3) eines hohen Spannungsgradienten in der Energieversorgung des Fahrzeugs (1) bei einem Überfahren des Lückenabschnitts (22) oder eines weiteren Lückenab schnitts.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem das Kriterium nicht als erfüllt angesehen wird, während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) größer als ein vorgegebener Geschwindigkeitsschwellwert ist.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welchem das Kriterium nicht als erfüllt angesehen wird, während beim Überfahren des Lückenabschnitts anhand einer Wetterinformation ermittelt wird (K5), dass eine aktuelle Wetterbedingung vorliegt, welche die Detektion beeinträch tigt.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welchem das Anpassen (Kl) der Streckeninformation um fasst:
Beibehalten (K6) der Streckeninformation, wenn bei einem Be fahren (K) der Fahrstrecke (20) eine vorgegebene Häufigkeit eines Überfahrens des Lückenabschnitts vorliegt, bei dem je weils kein hoher Spannungsgradient in der Energieversorgung des Fahrzeugs detektiert wurde.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprü che, umfassend:
Ermitteln (CI, C2) einer Ortsinformation, welche den Ort des detektierten Lückenabschnitts (22) auf der Fahrstre cke (20) repräsentiert, bei dem Befahren (A) der Fahr strecke (20), mehrmaliges erneutes Befahren (G) der Fahrstrecke (20), umfassend: o Detektieren des Lückenabschnitts (22) und o Ermitteln der Ortsinformation, und
Ermitteln (H) eines statistischen Ortsmittelwertes an hand der Mehrzahl von Ortsinformationen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, umfassend:
- Ermitteln (J) einer statistischen Varianz anhand der Mehrzahl von Ortsinformationen.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, umfassend:
Ermitteln (CI, C2) einer ersten Ortsinformation, welche einen Beginn des Lückenabschnitts repräsentiert, und ei ner zweiten Ortsinformation, welche ein Ende des Lücken abschnitts repräsentiert, wobei die Abschnittsinformation die erste Ortsinformation und zweite Ortsinformation umfasst.
10. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden An sprüche, bei welchem das Detektieren (B) umfasst:
Erfassen (Bl), ob der Stromabnehmer (12, 14) mit dem
Stromversorgungselement (16) in Kontakt steht, anhand einer mechanischen Bewegung des Stromabnehmers,
Erfassen des Lückenabschnitts (22) anhand einer opti schen Abtastung des Stromversorgungselements (16), Erfassen des Lückenabschnitts (22) anhand einer Radarab tastung des Stromversorgungselements (16),
Erfassen des Lückenabschnitts (22) anhand einer Ultra schallabtastung des Stromversorgungselements (16), Erfassen des Lückenabschnitts (22) anhand einer kapazi tiven Abtastung des Stromversorgungselements (16), Erfassen des Lückenabschnitts (22) anhand einer indukti ven Abtastung des Stromversorgungselements (16), Erfassen, ob der Stromabnehmer (12, 14) mit dem Strom versorgungselement (16) in Kontakt steht, anhand einer Strommessung eines elektrischen Stroms der Energiever sorgung des Fahrzeugs (1) und/oder
Erfassen, ob der Stromabnehmer (12, 14) mit dem Strom versorgungselement (16) in Kontakt steht, anhand einer Spannungsmessung einer Zwischenkreisspannung.
11. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden An sprüche, umfassend:
Übertragen der Streckeninformation an ein weiteres Fahr zeug.
12. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden An sprüche, umfassend:
Befahren der Fahrstrecke (20) mittels einer Mehrzahl von Fahrzeugen,
Detektieren des wenigstens einen Lückenabschnitts (22) der Fahrstrecke (20) mittels einer Detektionseinrichtung (24) eines jeweiligen Fahrzeugs der Mehrzahl von Fahr zeugen,
Erzeugen einer Mehrzahl von Streckeninformationen, wobei eine jeweilige Streckeninformation der Mehrzahl von Streckeninformationen mittels einer Recheneinrichtung (28) des jeweiligen Fahrzeugs erzeugt wird,
Erzeugen einer konsolidierten Streckeninformation aus der Mehrzahl von erzeugten Streckeninformationen.
13. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausfüh rung des Programms durch eine Recheneinheit diese veranlas sen, das Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
14. Computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Recheneinheit diese veranlas sen, das Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
15. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, wobei das Fahr zeug auf Basis einer Streckeninformation betrieben wird, wel che nach einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprü che 1 bis 12 ermittelt wird.
16. Fahrzeug (1), umfassend: einen Stromabnehmer (12, 14), welcher bei einem Kontakt mit einem landseitigen Stromversorgungselement (16) zur Energieversorgung des Fahrzeugs (1) ausgebildet ist, wobei das Fahrzeug (1) ausgebildet ist, eine Fahrstrecke (20), auf welcher der Stromabnehmer (12, 14) zumindest abschnittsweise mit dem Stromversorgungselement (16) in Kontakt steht, zu befahren, - eine Detektionseinrichtung (24), welche ausgebildet ist, wenigstens einen Lückenabschnitt (22) der Fahrstrecke (20), innerhalb dessen der Stromabnehmer (12, 14) nicht mit dem Stromversorgungselement (16) in Kontakt steht, bei dem Befahren zu detektieren und - eine Recheneinrichtung (28), welche ausgebildet ist, eine Streckeninformation, welche zumindest eine Ab- schnittsinformation, die den Lückenabschnitt (22) repräsentiert, umfasst, zu erzeugen und die Streckeninformation in Abhängigkeit eines wei teren Befahrens der Fahrstrecke (20) anzupassen.
PCT/EP2021/070030 2020-07-30 2021-07-16 Ermitteln einer streckeninformation bezüglich lücken in einem stromversorgungselement und betrieb eines fahrzeugs WO2022023087A1 (de)

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