NL1037274C2

NL1037274C2 - Stuurinrichting voor een vooraf gedefinieerd traject verplaatsbaar voertuig, automatisch gestuurd en via tenminste een eerste as , alsmede een voertuig voorzien van een dergelijke stuurinrichting.

Info

Publication number: NL1037274C2
Application number: NL1037274A
Authority: NL
Inventors: Rudolf Mathijs Jozef Bouwman; Jean Luc Valk
Original assignee: Advanced Public Transp Systems B V
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2011-03-14
Also published as: KR20120058610A; EP2475567A1; WO2011031151A1; US20120197479A1

Description

Korte aanduiding: Stuurinrichting voor een via tenminste één eerste as automatisch gestuurd en tijdens bedrijf langs een vooraf gedefinieerd traject verplaatsbaar voertuig, alsmede een voertuig voorzien van een dergelijke stuurinrichting.

5

BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een stuurinrichting voor een via tenminste één eerste as automatisch gestuurd en tijdens bedrijf langs een vooraf gedefinieerd traject verplaatsbaar voertuig.

10 De uitvinding heeft tevens betrekking op een voertuig voorzien van een dergelijke stuurinrichting.

Bij openbaarvervoersystemen, en met name bij vervoersystemen waar passagiersbussen worden ingezet, wordt doorlopend gezocht naar nieuwe ontwikkelingen waardoor in met name dichtbevolkte gebieden een snel, comfortabel 15 en hoogfrequent openbaarvervoersysteem kan worden aangeboden aan het publiek.

Een ontwikkeling die reeds vaak wordt toegepast is het aanpassen van de infrastructuur waarbij speciale rijbanen worden aangelegd die alleen bedoeld zijn voor openbaarvervoertransport. Hierdoor kunnen met name in de spitsuren grote passagiersstromen verwerkt worden, waarbij de openbaar vervoermiddelen 20 niet of nauwelijks gehinderd worden door andere vervoersstromen.

Momenteel is er een aanvullende ontwikkeling gaande, waarbij het voertuig geleid en gestuurd wordt langs een vooraf gedefinieerd traject. Het traject is veelal gevormd door een dergelijk voor dit doel gereserveerde rijbaan binnen de al dan niet bestaande infrastructuur, welke in principe uitgesloten is voor overige 25 weggebruikers.

De verplaatsing van een dergelijk geleid en gestuurd voertuig geschiedt bijvoorbeeld door in het wegdek passieve (b.v. magnetische) markers aan te brengen die door een trajectvolgsysteem in het voertuig worden gedetecteerd en op basis waarvan de stuurinrichting van het geleide en gestuurde voertuig eventueel 30 correcties uitvoert op de te volgen richting en snelheid van het voertuig. In plaats van markers in het wegdek zijn ook andere traceersystemen mogelijk, zoals reflectoren en GPS. In bedrijf zal het trajectvolgsysteem een eventuele geconstateerde afwijking van het voertuig ten opzichte het vooraf gedefinieerde traject zoveel mogelijk minimaliseren.

1037274 2

De veiligheid van de in een dergelijk automatisch geleid en gestuurd voertuig vervoerde passagiers is hierbij een belangrijk aandachtspunt. Een dergelijk voertuig dient derhalve voorzieningen te bezitten waardoor gevaarlijke situaties in het geval van storingen in de stuurinrichting worden voorkomen. Met name is het 5 wenselijk dat in het geval van een storing in de stuurinrichting, bijvoorbeeld omdat een deel van de besturing uitvalt, de stuurfunctie van de stuurinrichting (en derhalve ook het trajectvolgsysteem) operationeel blijft.

Een doel van de uitvinding is een stuurinrichting volgens bovengenoemde aanhef te verschaffen voor toepassing in een geleid en gestuurd 10 voertuig, die in het geval van een storing nog gedurende een minimale tijdsperiode -en zonder afhankelijkheid van een eventuele chauffeur - de besturing van het voertuig dusdanig kan blijven beïnvloeden dat gevaarlijke situaties of ongelukken tot een minimum worden beperkt.

Om in het geval van een storing in de stuurinrichting, bijvoorbeeld 15 bij hoge snelheden, een ongewenste trajectafwijking verder te minimaliseren is volgens overeenkomstig de uitvinding de stuurinrichting gekenmerkt doordat deze verdere siuurmiddelen omvat, ingericht in het sturen van ten minsts één verdere as, waarbij de verdere stuurmiddelen ten minste twee verdere aandrijflijnen omvatten, welke verdere aandrijflijnen onafhankelijk van elkaar de ten minste ene verdere as 20 aansturen.

Door het voertuig niet alleen te voorzien van een eerste stuurbare as, maar ook van een verdere stuurbare as, kan bij een onverhoopte storing in de stuurinrichting een aanvullende stuuractie aan het voertuig opgedrongen worden om zo het voertuig zo veel mogelijk het vooraf gedefinieerde traject te laten volgen en 25 een onaanvaardbare afwijking, ook bij hoge snelheid, ten alle tijden vermijden.

Op deze manier wordt de functionaliteit van de stuurinrichting gegarandeerd, met name indien het voertuig zich verplaatst met een hoge snelheid, waardoor een onvoorziene afwijking van het vooraf gedefinieerde traject tot onaanvaardbare gevaarlijke situaties kan leiden. Zodoende kan snel en adequaat 30 worden ingegrepen en zelfs bij hoge snelheden een afwijking van het vooraf gedefinieerde traject van het voertuig tot een minimum worden beperkt en het voertuig tijdig tot stilstand worden gebracht.

Zodoende wordt in het geval van een storing in de verdere stuurmiddelen een onbestuurd raken van de verdere as voorkomen daar de 3 aandrijving en sturing direct door de andere aandrijflijn wordt overgenomen.

Bij een specifieke uitvoeringsvorm van de verdere stuurmiddelen worden deze gekenmerkt doordat de verdere aandrijflijnen, onafhankelijk van elkaar via een hydraulische zuiger/cilindercombinatie, de ten minste ene verdere as 5 aansturen. Het gebruik van een hydraulische zuiger/cilindercombinatie biedt een bedrijfszekere en krachtige aansturing. Meer specifiek is dat de hydraulische zuiger/cilindercombinatie een dubbelwerkende zuiger/cilindercombinatie is.

Volgens een nadere uitvoeringsvorm wordt de stuurinrichting verder gekenmerkt doordat elke verdere aandrijflijn een hydraulische klep aanstuurt, welke 10 klep is opgenomen in een met de zuiger/cilindercombinatie in verbinding staande hydrauliekleiding.

Teneinde in het geval van een storing in een deel van de stuurinrichting de aansturing van het geleide en bestuurde voertuig over te nemen om zo gevaarlijke situaties en trajectafwijkingen te vermijden, is overeenkomstig de 15 uitvinding de stuurinrichting gekenmerkt doordat de stuurinrichting een geleidingsregelsysteem omvat voor het aansturen van de verdere stuurmiddelen, waarbij meer specifiek het geleidingsregelsysteem via afzonderlijke signaallijnen de verdere stuurmiddelen aanstuurt.

Daarbij omvat de stuurinrichting een redundante en fouttolerante 20 communicatiebus voor een bedrijfszekere aansturing en signaalverwerking richting de verdere stuurmiddelen ook in het geval dat er een storing in één van de communicatie-bussen optreedt. Hierdoor kan bij een eventuele storing ten allen tijde één van de aandrijflijnen van de verdere stuurmiddelen worden bekrachtigd en worden gebruikt om het voertuig dusdanig te besturen dat een gevaarlijke situatie 25 als gevolg van een onvoorziene trajectafwijking zoveel mogelijk teniet wordt gedaan c.q. wordt voorkomen.

Met name is het geleidingsregelsysteem dusdanig ingericht dat bij een geconstateerde storing in de stuurinrichting het geleidingsregelsysteem het voertuig tot stilstand brengt.

30 De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont in:

Figuur 1 een schematische uitvoeringsvorm van een automatisch geleid en gestuurd voertuig in een specifiek rijbaanvak;

Figuur 2 een eerste uitvoeringsvorm van een stuurinrichting voor 4 een geleid en gestuurd voertuig overeenkomstig de uitvinding.

Voor een beter begrip van de uitvinding worden in de navolgende figuurbeschrijving de in de verschillende figuren getoonde overeenkomende onderdelen met identieke referentiecijfers aangeduid.

5 In de figuren 1a tot en met 1c worden situatieschetsen getoond van een automatisch geleid en gestuurd voertuig 20 dat een vooraf gedefinieerd traject 10 aflegt en daarbij door een stuurinrichting wordt bestuurd. Het voertuig 20 wordt door middel van een stuurinrichting automatisch geleid en bestuurd en kan in principe zonder chauffeur worden bedreven.

10 Bij een openbaar transportsysteem waarbij een voertuig 20 automatisch geleid en gestuurd wordt door een stuurinrichting ondersteund door noodzakelijke stuur- en regelapparatuur, is het te volgen traject veelal een voor overige weggebruikers niet-bedoeld rijbaanvak dat in de figuren 1a-1c wordt aangeduid met het referentiecijfer 10. De rijbaan 10 is daarbij veelal opgedeeld in 15 een aantal deelgebieden 11-12-13 welke gebruikt worden door het trajectvolgsysteem van het voertuig 20. Aan weerszijden van de rijbaan 10 zijn een tweetai rijsiroken 12 gedefinieerd waartussen het voertuig 20 zich dient te verplaatsen. De rijstroken 12 kunnen beschouwd worden als een verboden gebied voor het voertuig 20 en zijn derhalve ook als zodanig bekend bij het 20 trajectvolgsysteem van de stuurinrichting. Met het referentiecijfer 13 wordt een tussengebied aangeduid, terwijl het daadwerkelijke traject wordt aangeduid met het referentiecijfer 11.

Bij een normaal bedrijf van het trajectvolgsysteem en de stuurinrichting kan c.q. mag het voertuig 20 tijdens de normale verplaatsing langs 25 het vooraf gedefinieerde traject zich in het baanvak 11 bevinden c.q. verplaatsen.

Figuur 1a wordt aangeduid als een normale bedrijfssituatie waarbij het voertuig 20 zich langs het vooraf gedefinieerde traject in het baanvak 11 verplaatst.

In het algemeen bezit de stuurinrichting van een automatisch geleid 30 en gestuurd voertuig 20 een trajectvolgsysteem waarin zijn opgeslagen informatiekenmerken of routepunten van het te volgen traject. Veelal is een dergelijk trajectvolgsysteem voorzien van een afbeelding of kaart waarop de te volgen route of het traject door middel van routepunten is geprojecteerd. Daarnaast is de stuurinrichting voorzien van zogenoemde trajectsensormiddelen die tijdens de i 5 verplaatsing van het automatische geleide en gestuurde voertuig 20 langs het vooraf gedefinieerde traject in het baanvak 11 de positie van het voertuig vaststellen ten opzichte van de te volgen route of traject.,

Bijvoorbeeld kunnen in het wegdek passieve (b.v. magnetische) 5 markers aangebracht zijn, die door trajectsensormiddelen in het voertuig 20 worden gedetecteerd. In plaats van markers in het wegdek zijn ook andere traceersystemen mogelijk, zoals reflectoren en GPS. De door de trajectsensormiddelen gedetecteerde positie wordt gebruikt om een eventuele trajectafwijking te bepalen op basis waarvan noodzakelijke stuursignalen worden gegenereerd voor de 10 stuurmiddelen voor het corrigeren van de trajectafwijking van het voertuig.

Een trajectafwijking die onverantwoord groot is, wordt getoond in figuur 1b waarbij het voertuig 20' door onbekende oorzaak in het trajectgebied 13 terecht komt welke afwijking zal worden gedetecteerd en vervolgens zal worden gecorrigeerd door het genereren van geschikte corrigerende stuursignalen aan de 15 stuurinrichting en door een remmende actie op de wielen van het voertuig. Op deze wijze zal het voertuig 20' continu bijgestuurd worden zodat het voertuig het vooraf gedefinieerde trajeci zai voigen in hei irajecibaanvak 11.

Figuur 1c toont een situatie waarbij het voertuig 20' door onvoorziene omstandigheden dusdanig van het vooraf gedefinieerde traject is 20 afgeweken dat dit tot een gevaarlijke verkeerssituatie leidt. Veelal ontstaat een dergelijke situatie door het uitvallen van (een deel van) de stuurinrichting waardoor het voertuig ongeleid wordt en zodoende van zijn vooraf gedefinieerde traject gaat afwijken.

Indien de snelheid van het voertuig 20' op het moment van het 25 verlies of wegvallen van de besturing hoog is, kan de afwijking van het vooraf gedefinieerde traject (het trajectvak 11) onaanvaardbaar groot zijn, waardoor ongelukken onvermijdelijk zijn. In een dergelijke situatie is het wenselijk dat het dan ongeleide voertuig zo snel mogelijk tot stilstand wordt gebracht.

De onderhavige uitvinding beoogt hieraan een oplossing te 30 verschaffen en hiertoe is overeenkomstig de uitvinding de stuurinrichting voorzien van verdere stuurmiddelen 30 ingericht in het sturen van tenminste één verdere as 31. Het voertuig is derhalve niet alleen voorzien van een eerste, stuuras doch ook van een verdere as 31 die eveneens stuurbaar is. Zodoende kan het voertuig dat geleid en gestuurd een vooraf gedefinieerd traject aflegt ook met behulp van de 6 verdere as 31 en de daarmee verbonden wielen 32 gestuurd worden.

Met de verdere stuurmiddelen 30 kan een trajectcorrectie aan het voertuig worden opgedrongen met behulp van de extra sturende as 31. In een ongewenste situatie kan een mogelijke storing in de verdere stuurmiddelen zorgen 5 voor een potentieel gevaarlijke situatie met name indien het voertuig zich met een hoge snelheid verplaatst. Overeenkomstig de uitvinding zijn in deze uitvoeringsvorm de verdere stuurmiddelen 30 tweevoudig uitgevoerd.

Meer specifiek zijn de verdere stuurmiddelen 30 opgebouwd uit twee aandrijflijnen aangeduid met referentiecijfers 33a en 33b. Deze drijven 10 onafhankelijk van elkaar de ten minste ene verdere as 32. Elke aandrijflijn omvat een aandrijfeenheid 33a-33b die onafhankelijk van elkaar met behulp van een servoklep V1 respectievelijk V2 een hydraulische zuiger/cilindercombinatie 34 bedienen waarmee de verdere as 31 wordt aangestuurd. Zodoende wordt in het geval van een storing in de verdere stuurmiddelen een onbestuurd raken van de 15 verdere as voorkomen daar de aandrijving en sturing direct door de andere aandrijflijn wordt overgenomen.

iedere voigas (dus niet de voorste) heeft een (verdere) stuurinrichting met twee aandrijflijnen zodat als er een van de aandrijflijnen van een bepaalde as faalt, de andere aandrijflijn van de betreffende as de stuur 20 functionaliteit in tact houdt De hydraulische zuiger/cilindercombinatie 34 is een dubbelwerkende zuiger/cilindercombinatie en bevat een zuigerstang 35 die verbonden is met de verdere stuuras 31. In de cilinder is een tweetal zuigers 36a-36b op de zuigerstang 35 aangebracht welke de cilinder opdelen in twee cilinderruimtes 37a-37b. De cilinderruimte 37a staat via een hydrauliekleiding 38a 25 en de servoklep V1 in verbinding met een buffer B1 voor een hydrauliekmedium. De servoklep V1 en derhalve de toevoer van hydrauliekmedium via de leiding 38a naar de eerste cilinderruimte 37a, wordt geregeld via de aandrijfeenheid 33a van de eerste aandrijflijn. Evenzo is de tweede cilinderruimte 37b via een hydrauliekleiding 38b en de tweede servoklep V2 verbonden met een tweede buffer B2 voor 30 hydrauliekmedium.

De tweede servoklep V2 wordt aangestuurd door de aandrijfeenheid 33b. Beide aandrijfeenheden 33a-33b worden via geschikte signaallijnen 27a-27b aangestuurd door het geleidingsregelsysteem 24. De signaallijnen 27a-27b vormen een redundante en fouttolerante communicatie-bus. Communicatie-bus 27a stuurt 7 de aandrijflijn 33a aan, terwijl de aandrijflijn 33b via de communicatie-bus 27b wordt geregeld. In het geval van een storing in een deel van deze meervoudige communicatie-bus (bijvoorbeeld communicatie-bus 27a valt uit) zal het geleidingsregelsysteem 24 via de nog functionerende communicatie-bus 27b de 5 aandrijflijn 33b blijven aansturen.

Zodoende zal in het geval van een storing de overgebleven aandrijflijn 33b worden aangestuurd dat ook tijdens het afremmen van het voertuig een geschikte bijsturing door middel van de verdere as 31 mogelijk wordt gemaakt en derhalve gevaarlijke rijsituaties worden vermeden. Door met het geleidingsregel-10 systeem 24 via de redundante en fouttolerante communicatiebus 27a-27b de verdere stuurmiddelen aan te drijven, kan zo een tot stilstand brengen van het voertuig mogelijk worden gemaakt waarbij gecontroleerd getracht zal worden het voertuig op het gewenste traject bij te sturen.

Hiertoe zal de geleidingsregelsysteem 24 ingrijpen op het 15 remsysteem en daarnaast via één van de nog in bedrijf zijnde verdere aandrijflijnen 33a-33b tijdens het afremmen het voertuig dusdanig aan blijven sturen dat het vooraf gedefinieerde traject zoveel mogelijk wordt gevolgd.

Hoewel in de figuur 3 de redundante en fouttolerante communicatiebus 27a-27b is getoond in de vorm van stuurleidingen voor het aansturen van de 20 verschillende aandrijflijnen 33a-33b, is bij een identieke niet getoonde uitvoeringsvorm de stuurinrichting 24 voorzien van een redundante voedingsbron. Deze redundante voedingsbron voorziet de verschillende aandrijflijnen (en overige onderdelen van de stuurinrichting) op gelijke wijze via verschillende onafhankelijke voedingsaansluitingen (of -lijnen) van voeding (spanning/stroom).

25 Op analoge wijze zal het geleidingsregelsysteem 24 een onverhoopt wegvallen van de voeding naar één van de aandrijflijnen detecteren en derhalve op een analoge wijze de stuurinrichting aansturen als hierboven geschetst. De betreffende aandrijflijn zal worden afgeschakeld en de stuurfunctionaliteit zal behouden blijven. Het voertuig zal tot stilstand worden gebracht, waarbij 30 onveranderd gecontroleerd getracht zal worden het voertuig op het gewenste traject bij te sturen.

1037274

Claims

1. Stuurinrichting voor een via tenminste één eerste as automatisch gestuurd en tijdens bedrijf langs een vooraf gedefinieerd traject verplaatsbaar 5 voertuig, omvattende: een trajectvolgsysteem bevattende informatie-kenmerken betrekking hebbende op het te volgen vooraf gedefinieerde traject; trajectsensormiddelen ingericht voor het detecteren van een trajectafwijking van het voertuig ten opzichte van het vooraf gedefinieerde traject; en 10 - stuurmiddelen ingericht voor het sturen van de tenminste eerste as voor het corrigeren van de geconstateerde trajectafwijking; waarbij de stuurinrichting verdere stuurmiddelen omvat ingericht in het sturen van tenminste één verdere as.

2. Stuurinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 15 verdere stuurmiddelen tenminste twee verdere aandrijflijnen omvatten, welke verdere aandrijflijnen onafhankelijk van elkaar de tenminste ene verdere as aansturen.

3. Stuurinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat elke verdere aandrijflijn een met de tenminste ene verdere as gekoppelde 20 aandrijfeenheid omvat.

4. Stuurinrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de verdere aandrijflijnen onafhankelijk van elkaar via een hydraulische zuiger/cilinder-combinatie de tenminste ene verdere as aansturen.

5. Stuurinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de 25 hydraulische zuiger/cilinder-combinatie een dubbelwerkende zuiger/cilinder- combinatie is.

6. Stuurinrichting volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat elke verdere aandrijflijn een hydraulische klep aanstuurt, welke klep is opgenomen in een met de zuiger/cilinder-combinatie in verbinding staande hydrauliekleiding.

7. Stuurinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de stuurinrichting een geleidingsregelsysteem omvat voor het aansturen van de verdere stuurmiddelen.

8. Stuurinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het 1037274 geleidingsregelsysteem via afzonderlijke signaallijnen de verdere stuurmiddelen aanstuurt.

9. Stuurinrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat het geleidingsregelsysteem een redundante en fouttolerante communicatiebus omvat.

10. Stuurinrichting volgens één of meer van de conclusies 7-9, met het kenmerk, dat het geleidingsregelsysteem dusdanig is ingericht, dat bij een geconstateerde storing in de stuurinrichting, het geleidingsregelsysteem het voertuig tot stilstand brengt.

11. Voertuig voorzien van een stuurinrichting volgens één of meer van 10 de voorgaande conclusies. 1037274