将滑触位置传达至操作人员的显示的制作方法

将滑触位置传达至操作人员的显示的制作方法
【专利摘要】一种用于非公路卡车的显示，其包括位置元素(提供指示给非公路卡车的操作人员以将非公路卡车对准高架滑触线)以及受电弓元素(提供指示给操作人员以升起或降下与非公路卡车关联的受电弓来相应地建立或断开与高架滑触线的接触)。在一个可选的方面，可提供警报指示符用于向非公路卡车的操作人员发报警状态信号。
【专利说明】将滑触位置传达至操作人员的显示

【技术领域】
[0001]本发明涉及滑触驱动机器的引导，更具体地，涉及一种用于提供相对于滑触线的滑触驱动机器位置的视图的显示。

【背景技术】
[0002]尽管在工业材料运输机械中使用电力有很多好处，但其中的一些好处可被需要携带、充电以及维持充足的电源等抵消，例如大电池或其它电荷存储系统。在具有大量重复行进模式的应用中，例如在矿区作业和其它类似的环境中，滑触线系统通过提供行进机器可从一个或多个电力线(本文称为“滑触线”)接收电力所沿的路径消除这个问题。这种滑触线可沿路径连续地或仅在路径的某些部分(例如上坡路段)放置，以提供辅助电力。
[0003]在滑触系统中，电源可以是保持固定的城市电网或现场发电设施，但是尽管如此滑触动力机器可在沿着滑触线的任何位置从电源接收电力。这样，当不需要附随的复杂和大电池的代价时可获得电力的效率。然而，滑触系统的一个显著的限制是如果滑触动力机器从滑触系统接收电力它必须跟循滑触线。相关的，用于将滑触动力机器电连接至滑触线的装置被称为“受电弓”，其必须在使用滑触线时升起并在其它时候降下。
[0004]考虑到上述要求，滑触系统的使用要求机器操作人员既要精确地跟随滑触线又要在适当的位置升起和降下受电弓。未能满足任一要求可导致效率的损失，因为当滑触动力机器没有从滑触线接收电力时必须使用诸如车载引擎的替代动力。此外，机器或受电弓的方向错误可导致机器以及滑触线和诸如线、线杆、变压器等关联的基础设施的损坏。
[0005]虽然可以使用标记向操作人员标识用来升起和降下受电弓的相关位置，并且可将一些带子应用于机器挡风玻璃以辅助使用者沿着滑触线“对准”机器，但这些技术是不理想的。例如，使用诸如这些的外部视觉提示要求沿着滑触线(包括放置标识的道路的外围)的足够的外部照明。此外，在诸如大雾或风沙的某些条件下，不管照明如何操作人员可能都难以看清外部视觉标识(例如看道路旁的标识或从对准带子之间看滑触线)。
[0006]参考文献DE10256705像是描述了一种系统，其通过非接触方法感应线中的电流来检测滑触线的电导体，然后作为响应引导卡车，同时可能地将线的位置显示给操作人员。然而，这种方式的线的检测不是特别有效，而且，没有教授用户友好并且有效的显示系统。因此，需要滑触线系统中用于操作人员引导的改进的系统。
[0007]应当意识到，此背景部分是由发明人为了读者的便利而建立。它是为了讨论由发明人注意到的问题和构思，并不是讨论或解释现有技术，除非另有明确地注释。因此，本部分中任何问题或解决方案的内容并不表示该问题或解决方案是现有技术。


【发明内容】

[0008]根据本发明的一方面，提供了一种用于指导非公路卡车的操作人员的方法，以便于使用滑触线为卡车提供电力。该方法包括确定非公路卡车相对于滑触线的位置并在非公路卡车的操作人员驾驶室内生成显示，该显示向操作人员提供指示，示出非公路卡车与滑触线的对准情况。
[0009]根据本发明的另一方面，非公路卡车准备有能够用于选择性地升起或降下触体的受电弓以相应地与高架滑触线建立接触或断开接触，定位有一个或多个传感器并且被设置为收集指示非公路卡车相对于滑触线的位置的数据，以及在非公路卡车的驾驶室内有用于提供显示的显示生成器。控制器被连接至所述一个或多个传感器和显示生成器，并且被设置为使显示生成器提供显示，该显示向非公路卡车的操作人员提供控制引导以使受电弓与滑触线接合。
[0010]在本发明的又一方面中，提供了一种用在非公路卡车中的显示。该显示包括位置元素(其向非公路卡车的操作人员提供指示以控制非公路卡车使非公路卡车与高架滑触线对准)以及受电弓元素(其向操作人员提供指示以升起或降下与非公路卡车关联的受电弓来相应地建立或断开与高架滑触线的接触)。
[0011]结合附图阅读详细的描述，本发明的系统和方法的进一步的特征和方面将变得显而易见。

【专利附图】

【附图说明】
[0012]图1为滑触辅助式非公路卡车(其中可实施本发明原理的实施方式)的侧视图；
[0013]图2为示出了用于示例性实施方式的非公路卡车的传感和显示系统的示意图；
[0014]图3为根据本发明原理的一方面的HUD影像的屏幕表示；
[0015]图4为根据本发明原理的另一方面的HUD影像的屏幕表示；
[0016]图5为根据本发明原理的又一方面的HUD影像的屏幕表示；以及
[0017]图6为流程图，其示出了根据卡车与滑触线位置用于向滑触动力式非公路卡车的操作人员提供HUD引导的过程。
[0018]虽然本发明易于做出各种修改和替代构造，但本发明的某些示例性实施方式将在下面详细示出和描述。然而应当意识到，这里并不旨在限制为本发明的具体的实施方式，相反，旨在覆盖本发明的精神和范围内的所有修改、替代构造以及等同物。

【具体实施方式】
[0019]本发明涉及一种系统和方法，其用于向滑触动力式非公路卡车的操作人员提供平视显示以引导操作人员有效地使用滑触线为卡车提供电力。现参照图1，该图示出了滑触辅助式非公路卡车10(其中可实施本发明原理的实施方式)的侧视图。非公路卡车10包括支撑操作人员驾驶室14和铲斗16的底盘12。铲斗16可枢转地连接至底盘12并且被布置为当非公路卡车10在使用时承载净载重量。占有驾驶室14的操作人员可控制非公路卡车10的动作和各种功能。
[0020]底盘12支承各种驱动系统组件。这些驱动系统组件能够驱动一组驱动轮18来推动非公路卡车10。一组视情况被提供动力的惰轮20可使用已知的方法控制以使非公路卡车10被操作人员指挥。在一种实施方式中，驱动轮18被布置在底盘12的后面，惰轮20被布置在底盘12的前面。虽然非公路卡车10包括具有用于移动的驱动轮和用于转向的可变向轮的刚性底盘，但应当意识到其它机器构造也可以使用。例如，这样的构造可包括支承多个从动轮组的铰接底盘和/或底盘。
[0021]非公路卡车10包括诸如引擎和燃料和/或电动机以及电池的独立电源。以这种方式，非公路卡车10在外部电源不可用的环境中可以自供电。然而往往当外部电源可用时使用外部电源是更有效率的。
[0022]为此，非公路卡车10还包括用于从滑触线接收电力的机构。特别是，非公路卡车10包括操作人员控制的受电弓22。该受电弓22包括多个触体24(此视图中一个可见)，每个触体被关联的铰接提升机构26支承。操作人员在在操作人员驾驶室14内控制提升机构26，以便当高处没有滑触线或者不希望使用滑触线时，受电弓22保持降低(如图所示)，当高处有滑触线并且希望使用滑触电力时，升高受电弓22以便多个触体24与滑触线的导体接触。
[0023]本文所用的术语“滑触线”包括单线或一组线，例如由一台机器同时使用的一对。此外，尽管对准一组滑触线意味着对准该组中的每个导体，但根据本文所述的原理的显示和显示元件可不脱离所述原理的范围将感兴趣的滑触线示出为单线或一组线。
[0024]如上所述，为了使用滑触线电力，类似于图1的非公路卡车10的非公路卡车的操作人员必须确保卡车与滑触线对准并且在升起受电弓22前受电弓22的多个触体24在线的下方。然而，在本发明的原理的一种实施方式中，一种用户引导显示向操作人员提供非公路卡车10和/或其受电弓22关于滑触线的视觉表示。在一种实施方式中，用户引导显示提供用于沿滑触线对准的视觉提示。在另一实施方式中，所提供的视觉提示包括对准提示以及用于行进方向中定位的提示，例如显示受电弓22是否在行进方向中的滑触线的下方。
[0025]在这方面，图2为示出了一种示例性实施方式的非公路卡车10的传感和显示系统30的示意图。该传感和显示系统30包括一个或多个距离传感器32，其可包括侧面朝向传感器和上面朝向传感器二者或之一。所述一个或多个距离传感器32可以是包括声学、光学、光学雷达、激光雷达等任何合适的设计。
[0026]在一种实施方式中，传感器32中侧面朝向的一个可通过感测与道路侧的距离提供对准相关的信息，例如通过感测诸如滑触线杆的路侧特征部(本文中“固定的地面特征部”)。这种传感器还提供与高架线的开始和停止有关的信息，如果这样的信息也体现在路侧的特征中。例如，某种材料、颜色、反射率等的标记物可被放置在与滑触线开始和滑触线结束重合的杆上。
[0027]一个或多个距离传感器32以通信方式连接至控制器34，并且来自每个所述一个或多个距离传感器32的信号被提供给控制器34。
[0028]控制器34可以是专用控制器或者可以是体现在诸如机器控制器、引擎控制器、电源管理控制器等的现有控制器。在一种实施方式中，控制器34通过从非临时性计算机可读介质(例如，光盘或磁盘存储器、CD、DVD、闪存驱动器等)读取计算机可执行指令(例如，代码或程序)并执行这些指令进行操作。在执行中控制器34所使用的数据可以从计算机可读介质或从诸如用户界面和/或一个或多个距离传感器32、其它机器传感器等的外围资源检索。
[0029]在一种替代实施方式中，位置数据由GPS传感器模块36生成。在这种实施方式中，相对于已知车辆位置的滑触线位置可以由覆盖生成，其中滑触线位置是在覆盖(本文为“位置编码覆盖”)中预先确定和编码的。GPS传感器模块36以通信方式连接至控制器34并将信号提供给控制器34。
[0030]控制器34导出非公路卡车10与滑触线之间的位置关系。例如，非公路卡车可在滑触线的中心、左侧但仍在滑触线上的位置、右侧不在线上的位置等。位置关系数据被从控制器34传送至影像生成器38。影像生成器38将位置关系数据转换成显示以传送给用户非公路卡车10与滑触线的相对位置。
[0031]在一种实施方式中，影像生成器38被设置为通过非公路卡车10的挡风玻璃向操作人员提供平视显示(本文为“HUD”)。在这种实施方式中，影像生成器38提供透明的显示，以呈现数据而不要求操作人员从其前面的道路移开视线。虽然任何合适的HUD技术都可以使用，但在一种实施方式中，HUD是由影像生成器38生成的给一个或多个LED和IXD屏幕或其它合适的光源的驱动信号。
[0032]虽然本文的例子主要描述了平视显示的使用，但在替代实施方式中，相同的结构和过程被应用在不同的显示技术背景下，例如显示在操作人员驾驶室中的显示屏幕上，而不是通过平视显示。因此，本发明不局限于平视显示的使用视为权利要求中其它的明确的指示。
[0033]发光影像装置被置于操作人员的直接视线之外，但被安置使发出的影像从挡风玻璃反射进入操作人员的视野。聚焦光学器件可被使用在投射到挡风玻璃之前的影像路径中，以便影像的光线被准直并且看起来像在无限远处聚焦。这使操作人员能够不改变聚焦深度或视点来查看信息。以这种方式，操作人员可以同时查看非公路卡车10的道路的外侧以及由影像生成器38生成的任何位置信息。
[0034]在另一实施方式中,提供了一种声音警报发生器40以生成声音警报,指不非公路卡车10和滑触线之间的某些位置关系。例如，如果非公路卡车在滑触线的中心处，该声音警报发生器40可以是无声的，反之如果非公路卡车在左侧或右侧太远的位置并处于与基础设施相撞或从线脱离的危险之中，声音警报发生器40可提供响亮的警报以警告操作人员。在一种实施方式中报警功能可连同HUD提供。
[0035]虽然HUD影像的确切内容并不关键，但在图3-5中示出了一些示例性的显示类型。应当意识到每种影像类型在HUD中显示时是透明的，以便操作人员也能够查看非公路卡车10周围的道路和环境。
[0036]来到图3，示例的HUD影像42包括机器位置指示符44和滑触线指示符46。在示例性实施方式中，机器位置指示符44是简化的卡车后视图，并且滑触线指示符46是一对标记。在操作中，滑触线指示符46保持在相同的位置，而机器位置指示符44相对于滑触线指示符46的标记横向移动以向操作人员说明非公路卡车10在滑触线横向范围内的程度。从而，例如在示例的视图中，非公路卡车10位于中心的左侧，指示操作人员应控制向右以保持受电弓22与滑触线接触。
[0037]在一种替代实施方式中，第一替代HUD影像48包括如图4或其它中所示的符号机器位置指示符50和符号滑触线指示符52。在示例的实施方式中，符号机器位置指示符50由箭头组成，符号滑触线指示符52由条组成。虽然不同的实现可不同地说明符号表示，但在一种实施方式中，符号机器位置指示符50的箭头必须保持指向符号滑触线指示符52的条的某部分，用于使非公路卡车在滑触线的横向范围之内。
[0038]虽然本文的附图是黑白的，但应当意识到位置指示符在给予警告时可以是彩色和/或可以改变颜色、样式或形状的，例如当符号机器位置指示符50接近符号滑触线指示符52的条和处于其边缘时，符号机器位置指示符50的箭头可以闪光和/或从绿色改变为红色。
[0039]此外，为了宣布报警状态可以显示报警指示元素。例如当非公路卡车10在滑触线的横向范围之外时，闪光的感叹号54可以在HUD48中显示。如上所述，报警状态也可通过声音警报器或播报器指不。
[0040]在一些实施方式中，可使用单一的指示符来传达相对位置。在图5的示例实施方式中，单箭头58被显示在第二替代HUD 56中。在这种实施方式中，箭头的方向表示需要校正的方向(本文为“控制方向”)。例如，当箭头在位置60时，其指示操作人员需要控制向右校正以保持在滑触线的范围内。
[0041]在另一实施方式中，HUD包括视觉元素以指示操作人员升起或降下非公路卡车10的受电弓22，如在第二替代HUD 56中通过受电弓指示符62示例的。在示例的状态下，受电弓指示符62指示受电弓22应该被升起。如果受电弓要被降下，受电弓指示符62可呈现相同的但是替代显示向下导向的箭头。在示例的配置中，由图5中第二替代HUD 56提供给操作人员的组合信息是控制向右并升起受电弓22。如上所述，其与其它的给出的示例HUD配置是出于说明的目的，并且在本发明原理的实施中可以替代使用其它视觉表现。
[0042]来到由控制器34执行的示例过程，流程图6示出了通过使用卡车和滑触线绝对位置向滑触动力式非公路卡车的操作人员提供HUD指导的过程64。该过程64是用图2中示例的硬件配置的元件给出，但应当意识到可以使用替代的硬件配置，并且可对过程64做适当的修改以符合这样的硬件修改。
[0043]在过程64的阶段66，控制器34接收滑触线位置信息。此信息可从适当的传感器或传感器组接收，或者可以从存储的编码覆盖提供，例如通过GPS坐标等编码滑触线路径。在一种实施方式中，滑触线位置信息指示滑触线是否开始或结束以及滑触线相对于行进方向的横向位置。
[0044]在阶段68 (其可在阶段66之前、之后或与其平行执行)，控制器34接收非公路卡车位置信息。再次，该信息可从适当的传感器或传感器组接收，例如传感器32，或者可以从诸如GPS传感器模块36的另一来源接收。
[0045]识别滑触线和卡车的位置之后，在阶段70控制器34确定卡车与滑触线的相对位置。在一种实施方式中相对位置被确定为全范围的一部分和横向方向。因此，例如当卡车在与滑触线失去接触之前的范围的左端附近时，位置可以表示为(方向，量)=(左，95%)。类似地，中心位置可被表示为(左，0%)或(右，0%)。在一种实施方式中的相对位置的另一方面表示滑触线当前是否在高处，即，其是否适合使受电弓升起或降下。
[0046]在确定滑触线与卡车的相对位置之后，过程64来到阶段72，其中控制器34提供指令和数据到影像生成器38以在HUD上显示相对位置指示符，其可包括如图3-4中的多个位置元素或如图5中的单个位置元素。
[0047]在阶段74，控制器34从相对位置信息确定滑触线是否在高处。如果滑触线在高处，控制器34指示影像生成器38在阶段76显示“受电弓升起”指示符，反之如果滑触线不在高处，则控制器34指示影像生成器38在阶段78显示“受电弓降下”指示符。受电弓升起和受电弓降下指示符可利用类似于图5的第二替代HUD 56中的受电弓指示符62或另外的图形元素。
[0048]在一种实施方式中其中警报通知被提供给操作人员，控制器34在阶段80确定是否任何位置信息指示卡车或受电弓位置与滑触线位置范围即将发生偏离或不一致。例如，非公路卡车10可被连接至滑触线并从接近滑触线的横向延伸的末端的中心横向离开至刚好断开之前。或者，卡车可以正要到达滑触供电区域的开始伴随受电弓从上一个这样的区域保持升起。如果卡车位置或受电弓位置两者中任一导致偏离或不一致，控制器34在阶段82指令影像生成器38和/或声音警报发生器40向操作人员提供报警信号。
[0049]从阶段82或从阶段80，如果没有发现偏离或不一致，过程64返回到阶段66以更新位置信息并更新操作人员显示。应当意识到如果传感器配置能够直接向控制器34提供相对位置信息，阶段66和68可被消除。此外，如上所述，各种步骤和操作可以根据任何给定的实施中的需要在内容或顺序上改变，该实施取决于用于实现本发明原理的精确的硬件配置。
[0050]工业实用性
[0051]总之，本发明提出了用于向滑触动力的非公路卡车的操作人员提供平视显示的系统和方法，以指导操作人员有效地使用滑触线给卡车供电。HUD允许操作人员在接收关于卡车相对于滑触线的位置的方向的同时继续查看卡车前面的环境。
[0052]因此，在一种实施方式中，HUD包括位置指示符，其将滑触线下面的卡车的相对位置传达至操作人员，以便操作人员可以控制卡车保持在线下面大致的居中位置。此外，在一种实施方式中，HUD在卡车的受电弓应该被升起或降下时提供指示，以在允许有效使用滑触电力的同时避免对线或受电弓造成损坏。
[0053]在另一实施方式中，当条件许可时，报警指示经由HUD提供给操作人员。例如，报警条件可以在卡车横向漂移至即将脱离滑触线的程度时发生，或者在随着卡车穿过非滑触动力运行之后接近滑触动力运行受电弓已经升起时发生。
[0054]从前述内容将了解到，本发明提供了一种有效和高效的机构，用于引导卡车操作人员在滑触线可用时维持受电弓与滑触线之间的接触。虽然只描述了某些实施方式，但通过上面的描述替代实施方式和改型对于本领域的技术人员将是显而易见的。这些和其它替代实施方式被认为是等同物并且在本发明以及所附权利要求书的精神和范围内。
【权利要求】
1.一种非公路卡车(10)，其具有独立电源，用于可选择地由滑触线和由独立电源提供动力，该非公路卡车(10)包括: 受电弓(22)，其能够选择性地升起或降下触体(24)以相应地建立或断开与高架滑触线的接触； 一个或多个传感器(32)，其被定位并能够收集指示非公路卡车(10)相对于滑触线的位置的数据； 显示生成器(38)，其用于在非公路卡车(10)的驾驶室(14)内提供显示；以及 控制器(34)，其被连接至一个或多个传感器(32)以及显示生成器(38)，该控制器(34)能够使显示生成器(38)提供显示(42、48、56)，该显示向非公路卡车(10)的操作人员提供控制引导以使受电弓触体(24)与滑触线接合。
2.根据权利要求1所述的非公路卡车(10)，其中，非公路卡车(10)的驾驶室(14)内的显示(42、48、56)包括平视显示(42、48、56)。
3.根据权利要求1所述的非公路卡车(10)，其中，非公路卡车(10)的驾驶室(14)内的显示(42、48、56)包括屏幕显示(42、48、56)。
4.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的非公路卡车(10)，其中，显示(42、48、56)包括表示非公路卡车(10)的第一视觉元素(44)以及表示滑触线的横向范围的第二视觉元素(46)。
5.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的非公路卡车(10)，其中，显示(42、48、56)包括视觉元素(60)，其表示允许非公路卡车(10)保持由滑触线供电的控制方向。
6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的非公路卡车(10)，其中，显示(42、48、56)包括指示操作人员是否升起或降下受电弓22的受电弓指示元素(62)。
7.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的非公路卡车(10)，其中，非公路卡车(10)相对于滑触线的位置是相对于固定的地面特征部测量的。
8.根据权利要求7所述的非公路卡车(10)，其中，固定的地面特征部是滑触线基础设施的特征部。
9.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的非公路卡车(10)，其中，非公路卡车(10)相对于滑触线的位置是通过GPS测量的。
10.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的非公路卡车(10)，其中，非公路卡车(10)相对于滑触线的位置是通过位置编码覆盖测量的。
【文档编号】B60K35/00GK104271382SQ201380023571
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】M·L·亨德里克森, D·J·吉尔默尔 申请人:卡特彼勒公司