用于轨道车辆的可促动地操纵的驾驶指令装置的制作方法

本发明涉及一种用于轨道车辆的驾驶室组件以及用于运行轨道车辆的方法。轨道车辆尤其可以是机车、驱动车或由多个单个轨道车辆的组合。

背景技术：

1、已知轨道车辆的车辆驾驶员(或火车司机)可以借助驾驶指令装置预给定轨道车辆的所希望的驾驶行为。这可以涉及轨道车辆驾驶室中的(尤其机械类型的)手动操纵元件。已知的示例是呈可调节杠杆、尤其所谓的行驶制动杠杆形式的驾驶指令装置。这些驾驶指令装置可以沿着刻度通过移动或倾斜手动地调节。调节的程度通过传感检测。驾驶指令装置的每个位态分配有一个驾驶行为和尤其一个具体预给定的驾驶行为参量的值(尤其行驶速度、牵引力和/或加速度)。因此，从通过传感检测到的驾驶指令装置的位态可以求取由驾驶员(在此也称为车辆驾驶员)预给定的所希望的驾驶行为参量，并且可以操控轨道车辆的驱动装置(尤其牵引马达)，用于提供或实现该驾驶行为参量。

2、此外，已知在控制轨道车辆时辅助车辆驾驶员，以便该车辆驾驶员实现所希望的驾驶行为。例如可以求取与路线相关的目标驾驶行为配置资料(soll-fahrverhaltensprofile)，尤其呈所谓的路线-速度-配置资料或图表的形式。这些目标驾驶行为配置资料可以针对各个路线区段定义速度，这些速度尤其适用于实现所希望的效率或降低能耗。目标驾驶行为配置资料和尤其由此定义的合适的速度可以向车辆驾驶员显示，尤其在驾驶室中视觉地显示。该车辆驾驶员应当由此促使，通过适当地操纵驾驶指令装置实现目标驾驶行为。换言之，车辆驾驶员应遵守由目标驾驶行为配置资料预给定的驾驶行为并且根据该配置资料手动控制轨道车辆。

3、然而，已经表明，通过车辆驾驶员相应地实施并不总是成功的。例如，如果该车辆驾驶员过迟地注意到预给定的目标驾驶行为的变化，则车辆驾驶员可能只能延迟地做出反应。由此，在轨道车辆运行中实际所实现的效率受到影响。

4、此外，同样已知自主地控制轨道车辆和尤其轨道车辆的行驶速度。由此可以避免在实现所希望的目标驾驶行为时的手动延迟。然而，为此要满足的通过各主管部门的批准条件要求很高，并且部分地只能通过高技术费事和成本高的技术努力才能满足。尤其，通常需要在轨道交通路线上采取广泛的技术措施用于监控自主行驶运行。

技术实现思路

1、因此，本发明的任务是改进通过轨道车辆实现所希望的目标驾驶行为。尤其，这种实现应在有限的技术努力下更精确地实施。

2、该任务通过所附的独立权利要求的内容来解决。有利的扩展方案在从属权利要求中给出。上述阐述和定义也可以适用于当前解决方案，除非另有说明或明显可看到。

3、本发明通常设置，提供在驾驶室组件中的驾驶指令装置，该驾驶指令装置除了手动的可操纵性(尤其可调节性)外也能够促动地操纵。在此促动地操纵或调节根据目标驾驶行为配置资料实现。目标驾驶行为配置资料可以相应于开头阐述的已知目标配置资料并且尤其是路线-速度-配置资料。然而，代替该路线-速度-配置资料完全自主地实施或可视地向驾驶员显示用于仅手动地实施，当前设置，通过单独的操纵促动器根据该目标驾驶行为配置资料主动地操纵传统的驾驶指令装置、尤其优选地使该驾驶指令装置偏转。

4、换言之，操纵促动器优选地如此操纵驾驶指令装置，使得该操纵促动器占据用于实现由目标驾驶行为配置资料预给定的驾驶行为所需的位态。例如，如果该配置资料优选地位置相关地预给定目标速度，则在达到相应位置时，促动地操纵驾驶指令装置，而无需手动操纵，使得驾驶指令装置的状态和尤其位态相应于该目标速度或由此预给定该目标速度。

5、优选地，驾驶指令装置的操纵状态在此根据常规方案和/或以类似于手动操纵的方式检测。尤其，基于驾驶指令装置的操纵状态和尤其位置，操控轨道车辆的驱动装置，以便实现由驾驶指令装置预给定的驾驶行为。

6、这也意味着，仅很少需要或不需要对轨道车辆的现有控制架构进行调整。从控制的角度看优选地，驾驶指令装置是促动操纵还是手动操纵，没有区别，即轨道车辆的驱动系统可以独立于驾驶指令装置的操纵类型并且例如仅基于驾驶指令装置的运动和/或位态来操控。由此明显降低了批准前提条件，因为可以访问已经批准的控制装置或者说控制架构。优选地也不能自主激活或停用运行模式，在该运行模式中，驾驶指令装置促动地被调节，这进一步降低了批准前提条件。

7、从车辆驾驶员的角度看，由此可靠地确保目标驾驶行为配置资料的实施，因为驾驶指令装置根据该配置资料促动地被带到合适的位态中或合适的操纵状态下，用于实施该配置资料。这防止在实施目标驾驶行为配置资料时的延迟，该延迟在纯手动操作时可能发生。另一方面，车辆驾驶员通过促动地操纵驾驶指令装置直接获得视觉反馈。尤其，驾驶指令装置可以促动地倾斜、扭转或枢转，车辆驾驶员可以相应地感知和识别这种情况。这相应于给车辆驾驶员的直观反馈。这提高了轨道车辆的运行安全性，因为车辆驾驶员始终可以清楚地识别轨道车辆的预给定的驾驶状态。

8、然而，车辆驾驶员还可以通过手动介入和尤其手动调节驾驶指令装置直接和有目的地改变轨道车辆的运行状态并且尤其精确地调整其驾驶行为。因此这尤其适用，因为驾驶指令装置的促动地调整的瞬时位态相应于实际预给定的驾驶行为。因此，在车辆驾驶员方面所希望的驾驶行为的改变能够通过手动操纵驾驶指令装置直观地实现。

9、该解决方案能够实现轨道车辆和尤其驾驶指令装置的一种部分自主的运行。即使在通过促动地调节驾驶指令装置自主改变驾驶状态的情况下，也始终存在手动改变和介入可能性。此外，驾驶指令装置的可促动地调节的运行模式(优选地仅)能够手动激活和/或停用。尤其，不发生驾驶员自主地激活该促动的调节，使得车辆例如不会意外地(例如在没有事先手动地释放或激活的情况下)驾驶员自主地加速。由此，与轨道车辆的完全自主运行相比，可以减少批准前提条件。

10、总之，所提出的解决方案因此能够精确地实现所希望的目标驾驶行为，其特点在于，安全且直观的手动介入可能性以及较少的批准前提条件。此外，该解决方案的特点在于，现有轨道车辆、尤其是其控制架构的小的调整费事。

11、尤其提出一种用于轨道车辆的驾驶室组件，其中，驾驶室组件具有：

12、- 驾驶指令装置(例如杠杆或旋转轮)，该驾驶指令装置能够被车辆驾驶员(手动)操纵，用于预给定轨道车辆的所希望的驾驶行为；

13、-(数字和/或电子)存储装置，在该存储装置中保存有用于轨道车辆的目标驾驶行为配置资料；

14、- 操纵促动器(在此也仅称为促动器)，该促动器设置为用于根据目标驾驶行为配置资料尤其独立于车辆驾驶员地操纵驾驶指令装置；和

15、- 驱动控制装置，该驱动控制装置设置为用于根据驾驶指令装置的操纵来操控轨道车辆的至少一个驱动装置。

16、存储装置可以是轨道车辆的控制装置的组成部分。然而，优选地，驱动控制装置不直接访问存储装置或至少不访问目标驾驶行为配置资料。尤其，驱动控制装置控制轨道车辆的驱动装置，优选不直接基于目标驾驶行为配置资料，例如不通过读取或以其他方式处理目标驾驶行为配置资料的信息。取而代之地，该驱动控制装置优选地如在当前手动操纵驾驶指令装置的情况下读取驾驶指令装置的由操纵促动器实施的操纵或基于驾驶指令装置的相应操纵来操控驱动装置。在此，从驱动控制装置的角度看，驾驶指令装置的操纵是手动还是促动地进行优选是无关紧要的。换言之，驾驶指令装置可以利用对驾驶指令装置的任何操纵，以便基于该操纵来操控驱动控制装置，而与操纵的(促动或手动的)来源或原因无关。

17、如上所述，这是有利的，因为仅须改变轨道车辆的很少部件，这尤其便于当前解决方案在现有轨道车辆中的改造或减少从现有轨道车辆出发的开发费事。尤其，驾驶指令装置和驱动控制装置可以根据常规方案构造。这在运行安全和相关的批准要求方面也是有帮助的，因为驱动控制装置可以基于检测到的对驾驶指令装置的操纵以常规方式操控轨道车辆的驱动装置。如果，如在此不是优选的那样，取而代之地，驱动控制装置将直接获得目标驾驶行为配置资料并且在此基础上操控轨道车辆的驱动装置，则将产生新的安全风险，并且必须修改轨道车辆的现有软件或控制架构。

18、目标驾驶行为配置资料可以指定所希望的驾驶行为参量的至少一个走向，例如关于定义的路线。已知事先例如根据模拟或测量行驶开发这种驾驶行为配置资料。这些驾驶行为配置资料可以作为数字文件和例如以特性曲线、表格的形式保存或通常作为轨道车辆的存储装置中的数据收集或数据库保存。这些驾驶行为配置资料也可以通过缓存和/或从车辆外部的计算机装置(尤其服务器和此外尤其网络服务器)下载来保存。

19、轨道车辆可以设置为用于求取其位置，为此可以使用由现有技术常见的解决方案。此外可以设置为用于根据求出的位置求取通过目标驾驶行为配置资料定义的目标驾驶行为参量。这在下面还更详细地阐述。

20、为了操控轨道车辆的驱动装置(该驱动装置尤其可以是电驱动马达或内燃机并且通常可以称为牵引马达)，驱动控制装置例如可以调整驱动装置的(电)功率供应。换言之，驱动控制装置尤其可以操控驱动装置(如果该驱动装置包括电动机)的功率电子器件，以便实现所希望的驾驶行为。

21、由操纵促动器产生的力可以如此选择，使得该力能够被驾驶员手动克服，即可以过度操控。换言之，该力可以如此限制，使得车辆驾驶员可以通过反向操纵来平衡或克服由操纵促动器执行的操纵。此外，在这种过度操控的情况下也可以自动停用下面阐述的部分自主的运行和/或操纵促动器。

22、如下面还阐述的那样，在对驾驶指令装置施加手动力时，至少在手动力高于阈值的情况下，操纵促动器也可以与该驾驶指令装置机械地脱耦。这可以通过连接操纵促动器和驾驶指令装置的安全离合器实现，该安全离合器在存在相应的力的情况下打开并且首先取消力和/或转矩传递的连接。

23、有利地，为了激活对驾驶指令装置的促动的操纵需要激活或者说闭合这种安全离合器。由此可以确保，车辆驾驶员必须有意识地激活或者说释放促动的操纵。安全离合器的闭合例如可以电子地进行并且通过由车辆驾驶员操纵操作元件(例如按钮)激活。原则上，机械激活也是可行的。为此，与离合器机械耦合的操纵元件例如可以伸入到车辆内部空间中并且能够由车辆驾驶员调节。

24、通过手动介入可能性和尤其激活可能性确保，车辆驾驶员始终可以中断或调整轨道车辆的驾驶员自主的运行。

25、操纵促动器可以包括至少一个电动机和/或是电促动器。该电促动器可以与驾驶指令装置机械连接，例如通过至少一个连接组件。连接组件例如可以包括带传动装置或齿轮级。通常，该连接组件优选具有已经提及的安全离合器。

26、促动器可以设置为用于使连接组件运动并且由此操纵驾驶指令装置。例如，操纵促动器可以设置为用于通过连接组件尤其以杠杆的形式倾斜或偏转驾驶指令装置。

27、驾驶指令装置可以例如包括旋转轴元件或与这样的旋转轴元件耦合。旋转轴元件能够可旋转地支承。连接组件可以将旋转轴元件和操纵促动器相互耦合，例如以传递力和/或转矩的方式耦合。

28、根据一个优选的扩展方案，驱动控制装置设置为用于与通过车辆驾驶员还是通过操纵促动器操纵驾驶指令装置无关地操控驱动装置。如上所述，驱动控制装置不知晓驾驶指令装置操纵的原因或来源，并且这从根本上也不能确定。

29、为此，驱动控制装置仅获得关于对驾驶指令装置进行操纵的信号，而不能获得例如促动器的当前运行状态或通常调整的手动或部分自主运行模式。至少，驱动控制装置不能分析评估或使用这种信息，以便确定操纵驾驶指令装置的原因。取而代之地，与操纵是手动还是促动地进行无关地，驱动控制装置可以以相同的方式并且仅基于操纵的程度或类型操控驱动装置。由此也确保不需要对轨道车辆的现有控制架构进行根本性改变，而是尤其驱动控制装置可以根据检测到的对驾驶指令装置的操纵以常规的方式控制轨道车辆的驱动装置。

30、另一实施方式设置，驾驶室组件包括操纵检测装置，该操纵检测装置设置为用于检测驾驶指令装置的操纵和/或状态(尤其位态)并且传输给驱动控制装置。这可以涉及传感装置或简称传感器。该传感器可以根据常规的结构类型构造。传感器可以设置为用于检测当前类型的操纵和尤其操纵的程度，例如驾驶指令装置的当前位态。例如可以由此求取杠杆状的驾驶指令装置已经倾斜到什么程度或呈旋转轮形式的驾驶指令装置已经扭转到什么程度。操纵检测装置可以包括测量标尺，该测量标尺通常能够与驾驶指令装置一起运动、尤其倾斜。操纵检测装置还可以包括设置为用于检测测量标尺的当前位态的传感单元。该传感单元优选静态地安装。与测量标尺一起运动的传感单元的相反情况在现有的测量标尺中也是可能的。

31、总之，测量标尺和传感单元通常可以彼此相互运动，其中，测量标尺和传感单元中的一个优选能够与驾驶指令装置一起运动。例如，测量尺度和传感单元中的一个可以与上述类型的旋转轴元件耦合。

32、原则上，检测到的操纵或状态能够传输给驱动控制装置，优选地通过操纵装置本身或通过轨道车辆的其它控制装置或通信装置。

33、一个扩展方案设置，驾驶指令装置的操纵包括驾驶指令装置的调节或运动。尤其，操纵可以包括驾驶指令装置的倾斜、移动和/或扭转(绕着水平、垂直或甚至倾斜的旋转轴线)。这相应于驾驶指令装置的常见的运动类型，这些运动类型由车辆驾驶员直观地感知并且能够通过操纵促动器可靠地实施。

34、根据一个优选实施方式，借助驾驶指令装置能够预给定轨道车辆的以下驾驶行为参量中的至少一个：

35、- 行驶速度；

36、- 牵引力；

37、- 正加速度；

38、- 负加速度，即减速。

39、目标驾驶行为配置资料以优选的方式定义用于相同驾驶行为参量的值或驾驶行为参量，该驾驶行为参量能够转换为可借助驾驶指令装置预给定的驾驶行为参量。

40、如所述的那样，根据另一方面，操纵促动器通过安全离合器与驾驶指令装置连接或换言之，耦合或能够以传递转矩的方式耦合。该连接可以间接地通过在此所描述的类型的连接组件实现。安全离合器可以与驾驶指令装置的旋转轴元件连接。以本身已知的方式，安全离合器例如可以在超过最大可传递的转矩时脱耦，即打开。优选地，在对驾驶指令装置施加手动力时可以出现这种脱耦，其中，这些力引起在安全离合器上的有效转矩。

41、相应地，一个扩展方案设置，由于对驾驶指令装置施加手动力，能够打开安全离合器。由此提供可靠且机械费事少地实施的可能性，用于停用驾驶指令装置的促动地操纵或者说用于手动地过度操控操纵促动器。附加地或替代地，打开可以通过在此描述的操作元件实现。

42、优选地，安全离合器的闭合和/或打开能够手动地激活，例如通过上述(电子)操作元件或机械操纵件激活。尤其，安全离合器的闭合和/或打开优选仅能够手动地激活，即安全离合器不能自动或驾驶员自主地脱离和/或接合。否则，将存在用于驾驶员自主激活和/或停用促动操纵和/或相应的运行模式的可能性，这可能会增加批准前提条件。

43、尤其可以设置，目标驾驶行为配置资料定义与位置相关的目标驾驶行为、尤其与位置相关的目标行驶速度。换言之，对于至少一个驾驶行为参量，尤其上述类型的驾驶行为参量的与位置相关的值可以通过配置资料定义和/或预给定为相应的目标驾驶行为。位置相关性可以通过相应的值涉及行驶路线的一些路线区段来建立。如所述的那样，轨道车辆可以设置为用于求取轨道车辆的当前位置和/或当前行驶的路线区段。操纵促动器(尤其该操纵促动器的控制装置)可以设置为用于在知晓该位置或路线区段的情况下求取或获得由目标驾驶行为配置资料定义的驾驶行为参量的当前值并且相应地操纵驾驶指令装置。

44、在上下文中尤其可以设置，操纵促动器设置为用于如此操纵(尤其如此调节或移动)驾驶指令装置，使得驾驶指令装置占据如下位态，在该位态中或以该位态能够预给定与目标驾驶行为配置资料(尤其由此定义的当前目标驾驶行为参量)相应的驾驶行为。换言之，操纵促动器可以设置为用于如此调节驾驶指令装置，使得由此能够预给和/或实施由目标驾驶行为配置资料定义的(当前)驾驶行为参量。为此，操纵促动器可以例如基于校准信息知晓驾驶指令装置的操纵和/或位态的关系和从而可预给定的驾驶行为参量。

45、通过相应地构造操纵促动器确保，该操纵促动器能够精确地实施目标驾驶行为配置资料，并且由此引起的驾驶指令装置的操纵和尤其调节相应于实际预给定的驾驶行为配置资料。由此确保给车辆驾驶员的精确反馈。

46、根据一个优选方面，驾驶室组件能够在手动运行模式下运行。在该手动运行模式中，操纵促动器优选不执行对驾驶指令装置的操纵和/或驾驶指令装置通常未激活。在该运行模式下，任意安全离合器都可以打开。

47、此外优选地，驾驶室组件也能够在至少部分自主的运行模式下运行并且能够优选地在手动和部分自主的运行模式之间切换。在部分自主的运行模式中，驾驶指令装置能够通过操纵促动器操纵，即操纵促动器通常可以是激活的和/或安全离合器可以是闭合的。

48、然而，附加地，在部分自主的运行模式中优选地进行对操纵促动器的手动操纵。这可以包括上述对驾驶指令装置的促动操纵的过度操控，包括可选的安全离合器的优选脱耦。手动运行模式和部分自主的运行模式之间的切换可以(优选地仅)由车辆驾驶员促使，例如通过由其执行或促使的安全离合器闭合。

49、此外，本发明还涉及一种用于运行轨道车辆的方法，其中，轨道车辆具有能够由车辆驾驶员操纵的驾驶指令装置，用于预给定所希望的驾驶行为，并且其中，所述方法包括：

50、- 根据目标驾驶行为配置资料，尤其与通过火车司机的操纵无关地对驾驶指令装置进行促动操纵；和

51、- 根据对驾驶指令装置的操纵来操控轨道车辆的至少一个驱动装置。

52、所述方法可以包括所有其它特征和扩展方案，以便提供驾驶室组件的所有上面所描述的工作方式、运行状态和优点。所有对驾驶室组件的特征的阐述和扩展方案也可以涉及相同的方法特征或在其中设置。通常，该方法可以根据之前所述的方面运行驾驶室组件。

53、尤其，所述方法还可以包括检测操纵驾驶指令装置的步骤(例如借助上述操纵检测装置)。驱动控制装置可以基于该检测到的操纵进行操控。同样，所述方法可以包括求取或获得由当前目标驾驶行为配置资料预给定的目标驾驶行为参数的步骤以及包括基于该目标驾驶行为参数促动地操纵驾驶指令装置。所述方法也可以包括选择手动运行模式或部分自主的运行模式或在它们之间切换的措施。