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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft die Führung von Maschinen, die durch eine Oberleitung versorgt werden, und betrifft insbesondere eine Anzeige zum Bereitstellen einer Ansicht der Position einer Maschine, die durch eine Oberleitung versorgt wird, relativ zu einem Oberleitungsdraht.
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Hintergrund
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Obwohl elektrische Energie viele Vorteile bei der Verwendung in gewerblichen Materialtransportmaschinen hat, können einige dieser Vorteile durch den Bedarf für einen Transport, eine Aufladung und ein Instandhalten einer ausreichenden Quelle für elektrische Energie, wie z. B. einer großen Batterie oder eines anderen Ladungsspeichersystems, aufgehoben werden. In Anwendungen, bei denen im Wesentlichen sich wiederholende Fahrmuster vorliegen, wie z. B. bei einem Tagebau- bzw. Bergwerksbetrieb und in anderen entsprechenden Bereichen, lösen Oberleitungsdrahtsysteme dieses Problem dadurch, dass ein Weg bereitgestellt wird, entlang dessen eine fahrende Maschine elektrische Energie von einer oder mehreren Stromleitungen (hier als „Oberleitungsdrähte” bezeichnet) erhalten kann. Solche Oberleitungsdrähte können kontinuierlich entlang eines Wegs oder nur an bestimmten Abschnitten des Wegs, wie z. B. Bergaufstrecken, angeordnet sein, um eine Unterstützungsenergie bereitzustellen.
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In einem Oberleitungssystem bleibt die Quelle von elektrischer Energie, bei der es sich um ein städtisches bzw. kommunales Stromnetz oder eine örtliche Generatoreinrichtung handeln kann, stationär, wobei die durch die Oberleitung mit Energie versorgte Maschine dennoch Energie von der Energiequelle überall entlang der Oberleitungsdrähte erhält. Dabei kann das Leistungsvermögen von elektrischer Energie ohne die mit großen Batterien einhergehenden Schwierigkeiten und Kosten bei Bedarf erhalten werden. Eine signifikante Beschränkung von Oberleitungssystemen besteht jedoch darin, dass eine durch eine Oberleitung mit Energie versorgte Maschine den Oberleitungsdrähten folgen muss, wenn sie Energie von diesen erhalten soll. Im Zusammenhang damit muss die Vorrichtung zum elektrischen Verbinden der durch eine Oberleitung mit Energie versorgten Maschine mit den Oberleitungsdrähten, die als „Oberleitungsstromabnehmer” bezeichnet wird, angehoben werden, wenn der Oberleitungsdraht genutzt werden soll, und ansonsten abgesenkt sein.
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Unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Anforderungen erfordert die Nutzung eines Oberleitungssystems, dass der Maschinenbediener sowohl genau dem Oberleitungsdraht folgt, als auch den Oberleitungsstromabnehmer an den geeigneten Stellen anhebt und absenkt. Wenn irgendeine dieser Anforderungen nicht erfüllt wird, kann dies zu einer Verminderung der Effizienz führen, da eine alternative Energie bzw. Leistung, wie z. B. von einem bordeigenen Motor, verwendet werden muss, wenn die durch eine Oberleitung mit Energie versorgte Maschine von dem Oberleitungsdraht keine Energie erhält. Darüber hinaus kann eine Fehlleitung der Maschine oder des Oberleitungsstromabnehmers zu einer Beschädigung der Maschine sowie des Oberleitungsdrahts und der damit zusammenhängenden Infrastruktur, wie z. B. Leitungen, Leitungsmasten, Transformatoren, usw., führen.
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Obwohl Hinweissymbole verwendet werden können, um dem Bediener Signale bezüglich der Positionen zum Anheben und Absenken des Oberleitungsstromabnehmers zu geben, und Klebebandstücke auf die Windschutzscheibe der Maschine aufgebracht werden können, um den Nutzer dabei zu unterstützen, die Maschine entlang der Oberleitungsdrähte „auszurichten”, sind diese Techniken nicht ideal. Beispielsweise erfordert die Verwendung von externen visuellen Hinweisen, wie sie vorstehend genannt worden sind, eine ausreichende externe Beleuchtung entlang des Oberleitungsdrahts, einschließlich die Umgebung des Fahrwegs, wo Hinweissymbole angeordnet sein können. Darüber hinaus kann es unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. bei starkem Nebel oder Sand, der von Wind mitgeführt wird, für den Bediener schwierig sein, die externen visuellen Hinweise ungeachtet der Beleuchtung deutlich zu sehen (z. B. das Hinweissymbol neben dem Fahrweg zu sehen oder den Oberleitungsdraht zwischen den Ausrichtungsklebebändern zu sehen).
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DE 10256705 beschreibt ein System, das die elektrischen Leiter eines Oberleitungsdrahts durch kontaktloses Erfassen eines Stroms in den Drähten erfasst und dann als Reaktion den Lastkraftwagen lenkt, während dem Bediener potenziell die Drahtposition angezeigt wird. Die Erfassung der Drähte auf eine solche Weise ist jedoch nicht besonders effektiv und darüber hinaus wurde kein benutzerfreundliches und effektives Anzeigesystem gelehrt. Folglich ist ein verbessertes System für eine Bedienerführung in einem Oberleitungsdrahtsystem erforderlich.
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Es sollte beachtet werden, dass dieser Hintergrundabschnitt durch die Erfinder zum Nutzen des Lesers erstellt wurde. Darin sollen Probleme und Konzepte diskutiert werden, die von den Erfindern erkannt worden sind, und nicht der Stand der Technik diskutiert oder erläutert werden, falls nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Folglich ist das Einbeziehen irgendeines Problems oder irgendeiner Lösung in diesem Abschnitt kein Anzeichen dafür, dass das Problem oder die Lösung zum Stand der Technik gehört.
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Zusammenfassung
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Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Führen eines Bedieners eines geländegängigen Lastkraftwagens bzw. Muldenkippers zum Erleichtern der Nutzung eines Oberleitungsdrahts bereitgestellt, der dem Lastkraftwagen elektrische Energie zur Verfügung stellt. Das Verfahren umfasst das Bestimmen einer Position des geländegängigen Lastkraftwagens relativ zu dem Oberleitungsdraht und das Erzeugen einer Anzeige innerhalb eines Bedienerfahrerhauses des geländegängigen Lastkraftwagens, wobei die Anzeige dem Bediener eine Angabe anzeigt, welche die Ausrichtung des geländegängigen Lastkraftwagens zu dem Oberleitungsdraht zeigt.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der Offenbarung wird ein geländegängiger Lastkraftwagen bereitgestellt, der einen Oberleitungsstromabnehmer, der zum selektiven Anheben oder Absenken zum jeweiligen Herstellen oder Unterbrechen eines Kontakts mit einem oben vorliegenden Oberleitungsdraht angepasst ist, einen oder mehrere Sensoren, die zum Erfassen von Daten, die eine Position des geländegängigen Lastkraftwagens relativ zu dem Oberleitungsdraht angeben, angeordnet und ausgebildet sind, und eine Anzeigeerzeugungseinrichtung zum Bereitstellen einer Anzeige in einem Fahrerhaus des geländegängigen Lastkraftwagens aufweist. Eine Steuereinrichtung ist mit dem einen oder den mehreren Sensoren und der Anzeigeerzeugungseinrichtung verbunden und so ausgebildet, dass die Anzeigeerzeugungseinrichtung eine Anzeige bereitstellt, die einem Bediener des geländegängigen Lastkraftwagens eine Lenkführung zum Ineingriffbringen des Oberleitungsstromabnehmers mit dem Oberleitungsdraht zur Verfügung stellt.
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In einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird eine Anzeige zur Verwendung in einem geländegängigen Lastkraftwagen bereitgestellt. Die Anzeige umfasst ein Positionselement, das dem Bediener des geländegängigen Lastkraftwagens eine Angabe zur Verfügung stellt, den geländegängigen Lastkraftwagen so zu lenken, dass der geländegängige Lastkraftwagen mit einem oben vorliegenden Oberleitungsdraht ausgerichtet wird, sowie ein Oberleitungsstromabnehmerelement, das dem Bediener eine Angabe zur Verfügung stellt, den dem geländegängigen Lastkraftwagen zugeordneten Oberleitungsstromabnehmer zum Herstellen oder Unterbrechen eines Kontakts mit dem oben vorliegenden Oberleitungsdraht anzuheben oder abzusenken.
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Weitere Merkmale und Aspekte der offenbarten Systeme und Verfahren ergeben sich beim Lesen der detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungsfiguren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Darstellung einer Seitenansicht eines Oberleitungsunterstützten geländegängigen Lastkraftwagens, in dem eine Ausführungsform der offenbarten Prinzipien implementiert werden kann,
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2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Erfassungs- und Anzeigesystem für einen geländegängigen Lastkraftwagen in einer veranschaulichenden Ausführungsform zeigt,
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3 ist eine Bildschirmdarstellung eines HUD-Bilds gemäß eines Aspekts der offenbarten Prinzipien,
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4 ist eine Bildschirmdarstellung eines HUD-Bilds gemäß eines weiteren Aspekts der offenbarten Prinzipien,
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5 ist eine Bildschirmdarstellung eines HUD-Bilds gemäß eines weiteren Aspekts der offenbarten Prinzipien, und
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6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bereitstellen einer HUD-Führung für einen Bediener eines geländegängigen Lastkraftwagens, der durch eine Oberleitung mit Energie versorgt wird, auf der Basis von Positionen des Lastkraftwagens und des Oberleitungsdrahts zeigt.
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Während die vorliegende Offenbarung verschiedenen Modifizierungen unterzogen werden kann und alternativ aufgebaut sein kann, werden bestimmte veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nachstehend detailliert gezeigt und beschrieben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass eine Beschränkung auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen nicht beabsichtigt ist; vielmehr sollen alle Modifizierungen, alternativen Aufbauweisen und Äquivalente innerhalb des Wesens und des Bereichs der vorliegenden Offenbarung liegen.
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Detaillierte Beschreibung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Head-up-Displays bzw. einer Head-up-Anzeige für einen Bediener eines geländegängigen Lastkraftwagens, der durch eine Oberleitung mit Energie versorgt wird, zum Führen des Bedieners zum effizienten Nutzen des Oberleitungsdrahts zum Versorgen des Lastkraftwagens mit Energie. Die 1 zeigt eine Seitenansicht eines Oberleitungs-unterstützten geländegängigen Lastkraftwagens 10, in dem eine Ausführungsform der offenbarten Prinzipien implementiert werden kann. Der geländegängige Lastkraftwagen 10 umfasst ein Fahrgestell 12, das ein Fahrerhaus 14 und eine Mulde 16 trägt. Die Mulde 16 ist schwenkbar mit dem Fahrgestell 12 verbunden und so angeordnet, dass sie eine Nutzlast trägt, wenn der geländegängige Lastkraftwagen 10 in Betrieb ist. Ein Bediener, der im Bedienerfahrerhaus 14 sitzt, kann die Bewegung und die verschiedenen Funktionen des geländegängigen Lastkraftwagens 10 steuern.
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Das Fahrgestell 12 trägt verschiedene Antriebssystemkomponenten. Diese Antriebssystemkomponenten können einen Satz von Antriebsrädern 18 antreiben, so dass der geländegängige Lastkraftwagen 10 angetrieben wird. Ein Satz von mitlaufenden Rädern 20, die gegebenenfalls mit Leistung versorgt werden können, kann unter Verwendung von bekannten Verfahren gelenkt werden, so dass der geländegängige Lastkraftwagen 10 durch den Bediener gelenkt werden kann. In einer Ausführungsform sind die Antriebsräder 18 am hinteren Teil des Fahrgestells 12 angeordnet und die mitlaufenden Räder 20 sind an dem vorderen Teil des Fahrgestells 12 angeordnet. Obwohl der geländegängige Lastkraftwagen 10 ein starres Fahrgestell mit Rädern, die mit Leistung versorgt werden, zum Bewegen und mit lenkbaren Rädern zum Lenken umfasst, sollte beachtet werden, dass andere Maschinenkonfigurationen verwendet werden können. Beispielsweise können solche Konfigurationen ein knickgelenktes Fahrgestell und/oder ein Fahrgestell umfassen, das eine Mehrzahl von angetriebenen Radsätzen trägt.
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Der geländegängige Lastkraftwagen 10 umfasst eine unabhängige Leistungsquelle, wie z. B. einen Motor und Kraftstoff und/oder einen Elektromotor und eine Batterie. Auf diese Weise kann der geländegängige Lastkraftwagen 10 einen Eigenantrieb in Umgebungen aufweisen, in denen eine externe Energie- bzw. Leistungsquelle nicht verfügbar ist. Es ist jedoch häufig effizienter, externe Energie bzw. Leistung zu nutzen, wenn eine solche zur Verfügung steht.
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Zu diesem Zweck umfasst der geländegängige Lastkraftwagen 10 ferner einen Mechanismus zum Erhalten von Energie von einem Oberleitungsdraht. Insbesondere umfasst der geländegängige Lastkraftwagen 10 einen vom Bediener gesteuerten Oberleitungsstromabnehmer 22. Der Oberleitungsstromabnehmer 22 umfasst eine Mehrzahl von Kontakten 24 (in dieser Ansicht ist einer sichtbar), wobei jeder durch einen dazugehörigen Gelenkhebemechanismus 26 gestützt ist. Der Bediener steuert den Hebemechanismus 26 von innerhalb des Bedienerfahrerhauses 14, so dass dann, wenn oben kein Oberleitungsdraht vorliegt oder es nicht erwünscht ist, Oberleitungsenergie zu nutzen, der Oberleitungsstromabnehmer 22 abgesenkt bleibt (wie dies gezeigt ist), und wenn oben ein Oberleitungsdraht vorliegt und es erwünscht ist, Oberleitungsenergie zu nutzen, der Oberleitungsstromabnehmer 22 angehoben wird, so dass die Mehrzahl von Kontakten 24 mit den Leitern des Oberleitungsdrahts in Kontakt kommt.
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Wie hier verwendet umfasst der Begriff „Oberleitungsdraht” einen einzelnen Draht oder einen Satz von Drähten, wie z. B. ein Paar, die gleichzeitig von der Maschine genutzt werden. Obwohl eine Ausrichtung mit einem Satz von Oberleitungsdrähten eine Ausrichtung mit jedem Leiter in dem Satz impliziert, können die Anzeigen und Anzeigeelemente gemäß den hier beschriebenen Prinzipien den jeweiligen Oberleitungsdraht darüber hinaus als einen einzelnen Draht oder als einen Satz von Drähten zeigen, ohne vom Bereich der hier beschriebenen Prinzipien abzuweichen.
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Wie es vorstehend angegeben ist, muss ein Bediener eines geländegängigen Lastkraftwagens, wie des geländegängigen Lastkraftwagens 10 von 1, zur Nutzung der Energie des Oberleitungsdrahts sicherstellen, dass der Lastkraftwagen mit dem Oberleitungsdraht ausgerichtet ist und dass die Mehrzahl von Kontakten 24 des Oberleitungsstromabnehmers 22 unter dem Draht vorliegt, bevor der Oberleitungsstromabnehmer 22 angehoben wird. In einer Ausführungsform der offenbarten Prinzipien stellt jedoch eine Benutzerführungsanzeige dem Bediener eine visuelle Darstellung des geländegängigen Lastkraftwagens 10 und/oder von dessen Oberleitungsstromabnehmer 22 in Bezug auf den Oberleitungsdraht zur Verfügung. In einer Ausführungsform stellt die Benutzerführungsanzeige visuelle Hinweise zur Ausrichtung entlang des Oberleitungsdrahts bereit. In einer weiteren Ausführungsform umfassen die bereitgestellten visuellen Hinweise Ausrichtungshinweise sowie Hinweise zur Positionierung in der Fahrrichtung zur Verfügung, z. B. um zu zeigen, ob der Oberleitungsstromabnehmer 22 unterhalb des Oberleitungsdrahts in der Fahrrichtung vorliegt.
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In diesem Zusammenhang ist die 2 ein schematisches Diagramm, das ein Erfassungs- und Anzeigesystem 30 des geländegängigen Lastkraftwagens 10 in einer veranschaulichenden Ausführungsform zeigt. Das Erfassungs- und Anzeigesystem 30 umfasst einen oder mehrere Abstandssensoren 32, die einen oder beide von einem seitwärts ausgerichteten Sensor und einem aufwärts ausgerichteten Sensor umfassen können. Der eine oder die mehreren Abstandssensoren 32 können jedwede geeignete Gestaltung aufweisen, einschließlich akustisch, optisch, LIDAR, LADAR, usw.
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In einer Ausführungsform kann der seitwärts ausgerichtete Sensor der Sensoren 32 Informationen bezüglich der Ausrichtung durch Erfassen eines Abstands zu dem Fahrwegrand bereitstellen, z. B. durch Erfassen von Merkmalen am Fahrwegrand (hier „feststehende Bodenmerkmale”), wie z. B. Pfosten des Oberleitungsdrahts. Solche Sensoren können auch Informationen bezüglich des Beginns und des Endes der oben vorliegenden Drähte bereitstellen, wenn auch derartige Informationen in den Merkmalen am Fahrwegrand enthalten sind. Beispielsweise können auf Pfosten, die mit dem Beginn des Oberleitungsdrahts und dem Ende des Oberleitungsdrahts zusammenfallen, Markierungen aus einem bestimmten Material, mit einer bestimmten Farbe, mit einer bestimmten Reflexion, usw., angeordnet sein.
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Der eine oder die mehreren Abstandssensoren 32 sind kommunikativ mit einer Steuereinrichtung 34 verbunden und ein Signal von einem oder mehreren Abstandssensoren 32 wird für die Steuereinrichtung 34 bereitgestellt.
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Die Steuereinrichtung 34 kann eine spezielle Steuereinrichtung sein oder sie kann in einer bestehenden Steuereinrichtung ausgeführt sein, wie z. B. einer Maschinensteuereinrichtung, Motorsteuereinrichtung, Leistungsmanagementsteuereinrichtung, usw. In einer Ausführungsform arbeitet die Steuereinrichtung 34 durch Lesen von Anweisungen, die von einem Computer ausgeführt werden können, wie z. B. eines Codes oder von Programmen, von einem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium, wie z. B. einem optischen oder magnetischen Platten- bzw. Scheibenspeicher, einer CD, einer DVD, einem USB-Stick, usw., und Ausführen dieser Anweisungen. Daten, die von der Steuereinrichtung 34 während der Ausführung genutzt werden, können von dem computerlesbaren Medium oder von einer peripheren Quelle, wie z. B. einer Benutzerschnittstelle und/oder dem einem oder den mehreren Abstandssensoren 32, anderen Maschinensensoren, usw., abgefragt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform werden die Positionsdaten durch ein GPS-Sensormodul 36 erzeugt. In dieser Ausführungsform kann die Position des Oberleitungsdrahts relativ zu der bekannten Fahrzeugposition durch eine Überlagerung erzeugt werden, wobei die Oberleitungsdrahtposition in der Überlagerung vorbestimmt und kodiert ist (hier eine „positionskodierte Überlagerung”). Das GPS-Sensormodul 36 ist kommunikativ mit der Steuereinrichtung 34 verbunden und stellt für die Steuereinrichtung 34 ein Signal bereit.
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Die Steuereinrichtung 34 leitet eine Positionsbeziehung zwischen dem geländegängigen Lastkraftwagen 10 und dem Oberleitungsdraht ab. Beispielsweise kann der geländegängige Lastkraftwagen auf den Oberleitungsdraht zentriert sein, sich an einer Position links von dem Oberleitungsdraht, jedoch nach wie vor an dem Oberleitungsdraht befinden, sich an einer Position rechts von dem Draht befinden, usw. Die Positionsbeziehungsdaten werden von der Steuereinrichtung 34 auf einen Bilderzeuger 38 übertragen. Der Bilderzeuger 38 wandelt die Positionsbeziehungsdaten in eine Anzeige um, so dass dem Nutzer die relative Position des geländegängigen Lastkraftwagens 10 und des Oberleitungsdrahts zur Verfügung gestellt werden.
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In einer Ausführungsform ist der Bilderzeuger 38 so ausgebildet, dass er ein Head-up-Display (hier als „HUD” bezeichnet) für den Bediener mittels einer Windschutzscheibe des geländegängigen Lastkraftwagens 10 bereitstellt. In dieser Ausführungsform stellt der Bilderzeuger 38 eine transparente Anzeige bereit, die Daten darstellt, ohne dass der Bediener von dem Fahrweg, der sich vor ihm befindet, wegschauen muss. Obwohl jedwede geeignete HUD-Technologie verwendet werden kann, wird das HUD in einer Ausführungsform durch den Bilderzeuger 38 als Ansteuersignale für eine oder mehrere LEDs und einen LCD-Bildschirm oder eine andere geeignete Lichtquelle erzeugt.
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Während die hier angegebenen Beispiele vorwiegend die Verwendung eines Head-up-Displays beschreiben, werden die gleichen Strukturen und Vorgänge bzw. Prozesse im Zusammenhang mit einer anderen Anzeigetechnologie angewandt, wie z. B. einer Anzeige, die auf einem Anzeigebildschirm innerhalb des Bedienerfahrerhauses anstatt über ein Head-up-Display gezeigt ist. Folglich ist die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Head-up-Displays beschränkt, falls in den Patentansprüchen nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
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Die Leuchtbildvorrichtung befindet sich außerhalb der unmittelbaren Blickrichtung des Bedieners, ist jedoch so angeordnet, dass das emittierte Bild von der Windschutzscheibe in das Blickfeld des Bedieners reflektiert wird. In den Bildweg kann vor dem Auftreffen auf die Windschutzscheibe eine Fokussieroptik eingesetzt werden, so dass das Bildlicht kollimiert wird und bei Unendlich fokussiert zu sein scheint. Dies ermöglicht es dem Bediener, die Informationen ohne Änderung der Fokussiertiefe oder der Perspektive zu sehen. Auf diese Weise kann der Bediener gleichzeitig sowohl den Fahrweg außerhalb des geländegängigen Lastkraftwagens 10 als auch jedwede Positionierungsinformationen sehen, die durch den Bilderzeuger 38 erzeugt worden sind.
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In einer weiteren Ausführungsform ist ein Akustikalarmerzeuger 40 zum Erzeugen eines hörbaren Alarms bereitgestellt, der bestimmte Positionsbeziehungen zwischen dem geländegängigen Lastkraftwagen 10 und dem Oberleitungsdraht angibt. Wenn beispielsweise der geländegängige Lastkraftwagen auf den Oberleitungsdraht zentriert ist, kann der Akustikalarmerzeuger 40 kein Signal abgeben, wohingegen dann, wenn sich der geländegängige Lastkraftwagen zu weit links oder rechts befindet und die Gefahr besteht, dass er auf Einrichtungen oder Ausrüstungen auftrifft oder sich von dem Draht löst, kann der Akustikalarmerzeuger 40 einen lauten Alarm bereitstellen, so dass der Bediener gewarnt wird. Die Alarmfunktion kann in einer Ausführungsform im Zusammenhang mit dem HUD bereitgestellt werden.
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Während der genaue Inhalt des HUD-Bilds nicht kritisch ist, ist eine Anzahl von beispielhaften Anzeigetypen in den 3 bis 5 gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass jeder Bildtyp, wenn er in einem HUD gezeigt wird, derart transparent ist, dass der Bediener auch den Fahrweg und die Umgebung um den geländegängigen Lastkraftwagen 10 sehen kann.
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Unter Bezugnahme auf die 3 umfasst das gezeigte HUD-Bild 42 eine Maschinenpositionsangabe 44 und eine Oberleitungsdrahtangabe 46. In der gezeigten Ausführungsform ist die Maschinenpositionsangabe 44 eine vereinfachte Heckansicht des Lastkraftwagens und bei der Oberleitungsdrahtangabe 46 handelt es sich um ein Paar von Markierungen. Im Betrieb bleibt die Oberleitungsdrahtangabe 46 an der gleichen Stelle, während sich die Maschinenpositionsangabe 44 relativ zu den Markierungen der Oberleitungsdrahtangabe 46 bewegt, so dass für den Bediener das Ausmaß gezeigt wird, mit dem sich der geländegängige Lastkraftwagen 10 innerhalb des seitlichen Bereichs des Oberleitungsdrahts befindet. So befindet sich z. B. in der gezeigten Ansicht der geländegängige Lastkraftwagen 10 links von der Mitte, was zeigt, dass der Bediener nach rechts lenken sollte, so dass der Oberleitungsstromabnehmer 22 mit dem Oberleitungsdraht in Kontakt bleibt.
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In einer alternativen Ausführungsform umfasst ein erstes alternatives HUD-Bild 48 eine symbolische Maschinenpositionsangabe 50 und eine symbolische Oberleitungsdrahtangabe 52, wie es in der 4 gezeigt ist. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die symbolische Maschinenpositionsangabe 50 einen Pfeil und die symbolische Oberleitungsdrahtangabe 52 umfasst einen Balken. Während verschiedene Implementierungen die symbolischen Darstellungen unterschiedlich interpretieren können, muss in einer Ausführungsform der Pfeil der symbolischen Maschinenpositionsangabe 50 auf einen gewissen Abschnitt des Balkens der symbolischen Oberleitungsdrahtangabe 52 zeigen, so dass sich der geländegängige Lastkraftwagen innerhalb eines seitlichen Bereichs des Oberleitungsdrahts befindet.
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Während die Figuren hier in schwarz-weiß dargestellt sind, sollte beachtet werden, dass die Positionsanzeigen farbig sein können und/oder die Farbe, die Struktur oder die Form ändern können, wenn eine Warnung ausgegeben wird, so dass z. B. der Pfeil der symbolischen Maschinenpositionsangabe 50 blinken kann und/oder sich von einer grünen Farbe zu einer roten Farbe ändern kann, wenn er sich einer Kante des Balkens der symbolischen Oberleitungsdrahtangabe 52 annähert.
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Zusätzlich kann ein Alarmanzeigeelement angezeigt werden, um einen Alarmzustand anzukündigen. Beispielsweise kann in dem HUD 48 ein blinkendes Ausrufezeichen 54 angezeigt werden, wenn der geländegängige Lastkraftwagen 10 außerhalb des Bereichs des Oberleitungsdrahts gelangt. Wie es vorstehend angegeben worden ist, können Alarmzustände auch durch einen hörbaren bzw. akustischen Alarm oder eine hörbare oder akustische Ankündigung angezeigt werden.
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In einigen Ausführungsformen kann eine einzelne Anzeige zur Angabe der relativen Position verwendet werden. In der gezeigten Ausführungsform von 5 ist in dem zweiten alternativen HUD 56 ein einzelner Pfeil 58 angezeigt. In dieser Ausführungsform gibt die Richtung des Pfeils die Richtung der erforderlichen Korrektur an (hier die „Lenkrichtung”). Wenn sich beispielsweise der Pfeil in der Position 60 befindet, gibt dies für den Bediener an, dass eine Lenkkorrektur nach rechts erforderlich ist, um innerhalb des Bereichs des Oberleitungsdrahts zu bleiben.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein HUD ein visuelles Element zum Anweisen des Bedieners, den Oberleitungsstromabnehmer 22 des geländegängigen Lastkraftwagens 10 anzuheben oder abzusenken, wie es durch die Oberleitungsstromabnehmerangabe 62 in dem zweiten alternativen HUD 56 gezeigt ist. In dem gezeigten Zustand zeigt die Oberleitungsstromabnehmerangabe 62 an, dass der Oberleitungsstromabnehmer 22 angehoben werden sollte. Wenn der Oberleitungsstromabnehmer abgesenkt werden sollte, kann die Oberleitungsstromabnehmerangabe 62 gleich erscheinen, jedoch um stattdessen einen nach unten gerichteten Pfeil anzuzeigen. In der gezeigten Konfiguration besteht die kombinierte Information, die durch das zweite alternative HUD 56 in der 5 für den Bediener bereitgestellt wird, darin, nach rechts zu lenken und den Oberleitungsstromabnehmer 22 anzuheben. Wie es vorstehend angegeben worden ist, sind diese und die anderen beispielhaften HUD-Konfigurationen für Veranschaulichungszwecke angegeben und stattdessen können in einer Implementierung der offenbarten Prinzipien andere visuelle Darstellungen verwendet werden.
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Bezüglich eines veranschaulichenden Vorgangs, der durch die Steuereinrichtung 34 ausgeführt wird, zeigt das Flussdiagramm der 6 ein Verfahren 64 zum Bereitstellen einer HUD-Führung für einen Bediener eines durch eine Oberleitung mit Energie versorgten geländegängigen Lastkraftwagens unter Verwendung von Absolutpositionen des Lastkraftwagens und des Oberleitungsdrahts. Das Verfahren 64 ist unter Verwendung von Elementen der in der 2 gezeigten Gerätekonfiguration angegeben, wobei jedoch beachtet werden sollte, dass alternative Gerätekonfigurationen eingesetzt werden können und dass einhergehend mit solchen Gerätemodifizierungen geeignete Modifizierungen des Verfahrens 64 durchgeführt werden können.
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Bei dem Schritt 66 des Verfahrens 64 empfängt die Steuereinrichtung 34 Oberleitungsdraht-Positionsinformationen. Diese Informationen können von einem geeigneten Sensor oder Sensorsatz empfangen werden oder sie können von einer gespeicherten kodierten Überlagerung bereitgestellt werden, z. B. durch Kodieren des Oberleitungsdrahtwegs mittels GPS-Koordinaten oder dergleichen. In einer Ausführungsform geben die Oberleitungsdraht-Positionsinformationen sowohl an, ob der Oberleitungsdraht angefangen hat oder zu Ende ist oder nicht, als auch die seitliche Position des Oberleitungsdrahts relativ zu der Fahrrichtung an.
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Bei dem Schritt 68, der vor, nach oder parallel zu dem Schritt 66 ausgeführt werden kann, empfängt die Steuereinrichtung 34 Positionsinformationen des geländegängigen Lastkraftwagens. Auch diese Informationen können von einem geeigneten Sensor oder Sensorsatz, wie z. B. den Sensoren 32, empfangen werden, oder sie können von einer anderen Quelle, wie z. B. dem GPS-Sensormodul 36, empfangen werden.
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Nach der Identifizierung der Positionen des Oberleitungsdrahts und des Lastkraftwagens bestimmt die Steuereinrichtung 34 in dem Schritt 70 die relativen Positionen des Lastkraftwagens und des Oberleitungsdrahts. In einer Ausführungsform werden die relativen Positionen als Bruchteil des gesamten Bereichs und einer seitlichen Richtung bestimmt. Folglich kann die Position z. B. wenn sich der Lastkraftwagen in der Nähe des linken Endes des Bereichs befindet, bevor der Kontakt mit dem Oberleitungsdraht verlorengeht, als (Richtungsausmaß) = (links, 95%) dargestellt werden. Entsprechend kann eine mittige Position als (links, 0%) oder (rechts, 0%) dargestellt werden. Ein weiterer Aspekt der relativen Positionen gibt in einer Ausführungsform an, ob der Oberleitungsdraht gegenwärtig oben vorliegt, d. h., ob der Oberleitungsstromabnehmer oben oder unten sein soll.
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Nach dem Bestimmen der relativen Positionen des Oberleitungsdrahts und des Lastkraftwagens fährt das Verfahren 64 zu dem Schritt 72 fort, wo die Steuereinrichtung 34 Befehle und Daten an den Bilderzeuger 38 zum Anzeigen einer relativen Positionsangabe auf dem HUD ausgibt, welche eine Mehrzahl von Positionselementen wie in den 3 und 4 oder ein einzelnes Positionselement wie in der 5 umfassen kann.
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Bei dem Schritt 74 bestimmt die Steuereinrichtung 34 aus den Informationen der relativen Position, ob der Oberleitungsdraht oben vorliegt. Wenn der Oberleitungsdraht oben vorliegt, weist die Steuereinrichtung 34 den Bilderzeuger 38 bei dem Schritt 76 an, eine „Oberleitungsstromabnehmer nach oben”-Angabe anzuzeigen, wohingegen dann, wenn der Oberleitungsdraht nicht oben vorliegt, die Steuereinrichtung 34 den Bilderzeuger 38 bei dem Schritt 78 anweist, eine „Oberleitungsstromabnehmer nach unten”-Angabe anzuzeigen. Die Oberleitungsstromabnehmer nach oben- und Oberleitungsstromabnehmer nach unten-Angaben können z. B. ein graphisches Element nutzen, das der 64 Oberleitungsstromabnehmerangabe 62 in dem zweiten alternativen HUD 56 von 5 ähnlich ist.
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In einer Ausführungsform, bei der für den Bediener Alarmhinweise ausgegeben werden, bestimmt die Steuereinrichtung 34 bei dem Schritt 80, ob jedwede Positionsinformationen eine bevorstehende Abweichung oder Inkonsistenz bei der Lastkraftwagen- oder Oberleitungsstromabnehmerposition und in dem Oberleitungsdraht-Positionsbereich angeben. Beispielsweise kann der geländegängige Lastkraftwagen 10 mit dem Oberleitungsdraht verbunden sein und sich in der Nähe des Endes des seitlichen Ausmaßes des Oberleitungsdrahts unmittelbar vor dem Trennen von der Mitte seitlich wegbewegen. Alternativ kann der Lastkraftwagen am Beginn einer mit einer Oberleitung mit Energie versorgten Zone ankommen, wobei sich der Oberleitungsstromabnehmer von der letzten derartigen Zone nach wie vor oben befindet. Wenn entweder die Lastkraftwagenposition oder die Oberleitungsstromabnehmerposition zu einer Abweichung oder Inkonsistenz führt, gibt die Steuereinrichtung 34 bei dem Schritt 82 einen Befehl an den Bilderzeuger 38 und/oder den Akustikalarmerzeuger 40 zur Bereitstellung eines Alarmsignals für den Bediener aus.
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Von dem Schritt 82 oder von dem Schritt 80, wenn keine Abweichung oder Inkonsistenz gefunden wird, kehrt das Verfahren 64 zu dem Schritt 66 zum Erneuern der Positionsinformationen und zum Aktualisieren der Bedieneranzeige zurück. Es sollte beachtet werden, dass die Schritte 66 und 68 weggelassen werden können, wenn die Sensorkonfiguration derart ist, dass Informationen bezüglich der relativen Position direkt der Steuereinrichtung 34 zugeführt werden. Darüber hinaus können, wie es vorstehend angegeben ist, verschiedene Schritte und Vorgänge je nach Erfordernis in jedweder gegebener Implementierung abhängig von der genauen Hardwarekonfiguration, die zur Implementierung der offenbarten Prinzipien verwendet wird, bezüglich des Inhalts oder der Reihenfolge verändert werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Offenbarung ein System und ein Verfahren zur Bereitstellung eines Head-up-Displays für einen Bediener eines geländegängigen Lastkraftwagens, der durch eine Oberleitung mit Energie versorgt wird, zum Führen des Bedieners zum effizienten Nutzen des Oberleitungsdrahts, so dass der Lastkraftwagen mit Energie versorgt wird. Das HUD ermöglicht es dem Bediener, weiterhin die Umgebung vor dem Lastkraftwagen zu sehen, während er Anweisungen bezüglich der Positionen des Lastkraftwagens relativ zu dem Oberleitungsdraht erhält.
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Folglich umfasst das HUD in einer Ausführungsform einen Positionsindikator, der dem Bediener die relative Position des Lastkraftwagens unter dem Oberleitungsdraht anzeigt, so dass der Bediener den Lastkraftwagen so lenken kann, dass er im Wesentlichen mittig unter dem Draht ausgerichtet bleibt. Darüber hinaus stellt das HUD in einer Ausführungsform eine Angabe dahingehend bereit, wann der Oberleitungsstromabnehmer des Lastkraftwagens angehoben oder abgesenkt werden soll, so dass eine Beschädigung der Drähte oder des Oberleitungsstromabnehmers verhindert wird, während eine effiziente Nutzung von Oberleitungsenergie ermöglicht wird.
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In einer weiteren Ausführungsform wird für den Bediener über das HUD eine Alarmangabe bereitgestellt, wenn die Bedingungen dies rechtfertigen. Beispielsweise kann eine Alarmbedingung auftreten, wenn der Lastkraftwagen in einem Ausmaß seitlich abweicht, dass er bald den Oberleitungsdraht verlässt, oder wenn der Oberleitungsstromabnehmer bereits angehoben ist, wenn sich der Lastkraftwagen einer mit Energie von der Oberleitung versorgten Strecke annähert, nachdem er eine nicht mit Energie von der Oberleitung versorgte Strecke durchfahren hat.
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Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass die vorliegende Offenbarung einen effektiven und effizienten Mechanismus zum Führen eines Bedieners eines Lastkraftwagens zum Aufrechterhalten eines Kontakts zwischen einem Oberleitungsstromabnehmer und einem Oberleitungsdraht bereitstellt, wenn der Oberleitungsdraht zur Verfügung steht. Während nur bestimmte Ausführungsformen dargestellt worden sind, sind für den Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung Alternativen und Modifizierungen ersichtlich. Diese und andere Alternativen werden als Äquivalente betrachtet und sollen innerhalb des Wesens und Bereichs dieser Offenbarung und der beigefügten Patentansprüche liegen.
