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CN111971632A - 用于确定在作业工地处操作的车辆的目标车辆速度的方法和系统 - Google Patents

用于确定在作业工地处操作的车辆的目标车辆速度的方法和系统 Download PDF

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CN111971632A
CN111971632A CN201880092051.8A CN201880092051A CN111971632A CN 111971632 A CN111971632 A CN 111971632A CN 201880092051 A CN201880092051 A CN 201880092051A CN 111971632 A CN111971632 A CN 111971632A
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卡勒·希尔塞特
安德里亚斯·诺曼
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Volvo Construction Equipment AB
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Abstract

本发明涉及一种系统和方法，该系统和方法用于确定在作业工地处的开始位置(300)和目标位置(302)之间移动的车辆的目标车辆速度。该方法包括：确定(S1)第一车辆(304)到达所述目标位置的第一预期到达时间；确定(S2)第二车辆(306)到达所述目标位置的第二预期到达时间，其中，所述第二预期到达时间比所述第一预期到达时间晚；将第一时间差确定(S3)为所述第一预期到达时间和所述第二预期到达时间之间的差；估计(S4)所述第一车辆以当前车辆速度到达所述目标位置的燃料消耗；估计(S5)是否能够通过降低车辆速度来降低所述第一车辆到达所述目标位置的燃料消耗；以及，如果能够降低所述燃料消耗，则将所述第一车辆的速度降低(S6)到目标车辆速度，其中，所述目标车辆速度高于基于所述第一时间差确定的阈值速度。

Description

用于确定在作业工地处操作的车辆的目标车辆速度的方法和 系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆以到达该车辆的目标目的地的系统和方法。本发明适用于车辆，例如工业建筑机械领域中的作业机械，特别是铰接式运输车。虽然将针对铰接式运输车描述本发明，但本发明不限于这种特定机械，而是也可用在其它建筑设备或其它车辆中，例如轮式装载机、卡车等。
背景技术
与例如在建筑工地等处的物料的运输有关，经常使用铰接式运输车、轮式装载机、卡车或自卸车形式的作业机械。在该作业机械的最简单构造中，该机械被布置成在建筑工地的装载位置处装载车辆的平台或者装载被布置在所述车辆的平台上的车斗等，并且行驶到距装载位置一定距离处的建筑工地的卸载位置，该作业机械在该卸载位置卸载所述车辆的平台。在卸载位置处，通常以一种方式或另一种方式来处理物料。例如，在采石场处，通常将大的石材运送到具有破碎机的卸载位置，破碎机用于处理从作业机械接收的物料。
高效处理采石场的先决条件是，向破碎机连续提供来自作业机械的物料，即，最好不要出现没有要处理的物料的情况。在例如上述采石场中经常出现的问题是，作业机械在能够卸载它们的车辆平台之前必须排成一行。当然，这同样适用于装载位置处，其中，作业机械在能够装载它们的车辆平台之前必须排成一行。因而，需要提高建筑工地处的机械利用率，以使机械以最小化它们在例如装载位置和卸载位置处的等待时间的方式到达相应的装载位置和/或卸载位置处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于确定在作业工地处的开始位置和目标位置之间移动的第一车辆的目标车辆速度的方法和系统，该方法和系统基于第二车辆的位置和速度来确定目标车辆速度。
根据本发明的第一方面，提供了一种方法，该方法包括确定在作业工地处的开始位置和目标位置之间移动的车辆的目标车辆速度。特别地，该目的通过以下方法实现，该方法包括：确定第一车辆到达目标位置处的第一预期到达时间；确定第二车辆到达目标位置处的第二预期到达时间，其中，第二预期到达时间比第一预期到达时间晚；将第一预期到达时间和第二预期到达时间之间的差确定为第一时间差；估计第一车辆以当前车辆速度到达目标位置的燃料消耗；估计是否能够通过降低车辆速度来降低第一车辆到达目标位置的燃料消耗；以及，如果能够降低燃料消耗，则将第一车辆的速度降低到目标车辆速度，其中，目标车辆速度高于基于第一时间差所确定的阈值速度。
通过所述发明，能够改善在建筑工地处操作的车辆的燃料消耗。该目标位置可以是例如采石场处的破碎机，其中期望使破碎机的空转时间最小化，这意味着车辆应优选正好在前一车辆离开破碎机时到达该破碎机。通过所述方法，基于在第一车辆之后到达的第二车辆的预期到达时间来确定是否能够将正接近目标位置的第一车辆减慢。在作业工地处操作的作业机械的燃料消耗取决于许多不同的因素，例如车辆载荷、地形、发动机以及变速箱特性等。因而，降低速度不一定会降低燃料消耗。较低车辆速度例如可能需要较低档位，继而导致更高发动机转速，这可能增加燃料消耗。此外，可以假定所估计的燃料消耗是用于到达目标位置的总燃料消耗。由此，仅在以下情况下才降低车辆速度：其中燃料消耗可以降低，并且所确定的第一车辆的到达时间和第二车辆的到达时间之间的差足够久。
根据本发明的一个实施例，第一车辆的阈值速度是其中第一时间差等于第一车辆在目标位置处的预期占用时间的速度。
由此，能够确保第一车辆的速度不降低到第二车辆将不得不在目标位置处等待的程度。
根据本发明的一个实施例，在目标位置处的预期占用时间可以基于在目标位置处执行装载或卸载操作所需的时间。
以目标位置是采石场处的破碎机为例，可以估计第一车辆在破碎机处卸载所需的时间，因此第一车辆的速度不应降低到导致第二车辆将不得不在破碎机处等待。
根据本发明的一个实施例，可以假定在当前车辆速度下的估计燃料消耗与车辆速度成正比(directly proportional)。
此外，所估计的燃料消耗可以基于以下假定：即，车辆从当前位置到目标位置维持恒定速度。由此，提供了一种简化方法，该方法允许在例如燃料消耗和其它车辆特性的可用信息有限的车辆和车辆管理系统中也能采用该方法。
根据本发明的一个实施例，所述阈值速度可以基于第一车辆和目标位置之间的道路状况。
地形例如可能要求车辆不能低于特定速度行驶，以跨越障碍物或爬坡，这意味着可以设置阈值速度以考虑到预定的道路状况。此外，不需要车辆遵循特定道路行驶，车辆同样可以在开阔地形上行驶。
根据本发明的一个实施例，该方法还可以包括确定第一车辆的最佳速度，使得到达目标位置的燃料消耗最低，并且如果最佳速度低于当前速度，则将第一车辆的速度降低为最佳速度。
由此，该方法可以包括首先与阈值速度无关地确定最佳速度。一旦确定了最佳速度，则可以看出最佳速度是高于还是低于阈值速度，如果最佳速度高于阈值速度，则可以控制车辆以最佳速度行驶，从而优化燃料消耗。但是，即使阈值速度在燃料消耗方面不是最佳速度，但在某些情况下可能仍希望将目标车辆速度设定为阈值速度。目标位置例如可能受限，使得多个车辆难以在任何同一时刻占用目标位置，从而使得希望将车辆的速度设定为同一时刻只有一个车辆占用目标位置。
根据本发明的一个实施例，该方法还可以包括：对于第三车辆，确定到达目标位置处的第三预期到达时间，其中，第三预期到达时间在第一预期到达时间之前；将第一预期到达时间和第三预期到达时间之间的差确定为第二时间差；以及针对第一车辆的当前速度，如果第一时间差大于第二时间差，则将第一车辆的速度降低到目标速度，使得当第三车辆到达目标位置时，第一时间差等于第二时间差。
因而，第三车辆是预期在第一车辆到达目标位置处之前到达目标位置处的车辆，并且通过将目标车辆速度设定成使得第二时间差等于第一时间差，意味着车辆以规则的间隔到达目标位置。这些间隔(即第一时间差和第二时间差)可以被有利地控制，以对应于在目标位置处的占用时间，以便最小化目标位置处的资源的空闲时间。
根据本发明的一个实施例，该方法还可以包括：针对第三车辆，获得离开目标位置的预期离开时间；确定第一车辆的速度，使得第一到达时间比第三车辆的预期离开时间晚。
由此，第一车辆将不必在目标位置处等待轮到自己。
还提供了一种计算机程序，该计算机程序包括程序代码组件，该程序代码组件用于当该程序在计算机上运行时执行前述实施例中的任一个实施例的步骤，并且提供了一种承载计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括程序代码组件，该程序代码组件用于当该程序产品在计算机上运行时执行根据前述实施例中的任一个实施例所述的方法的步骤。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于确定在作业工地处的开始位置和目标位置之间移动的车辆的目标车辆速度的系统。该系统包括：发射器；接收器；以及逻辑单元。该逻辑单元被配置成：确定第一车辆到达目标位置处的第一预期到达时间；确定第二车辆到达目标位置处的第二预期到达时间，其中，第二预期到达时间比第一预期到达时间晚；将第一预期到达时间和第二预期到达时间之间的差确定为第一时间差；估计第一车辆以当前车辆速度到达目标位置的燃料消耗；估计是否能够通过降低车辆速度来降低第一车辆到达目标位置的燃料消耗；以及，如果能够降低燃料消耗，则将第一车辆的速度降低到目标车辆速度，其中，该目标车辆速度高于阈值速度。此外，所述发射器、接收器以及逻辑单元在车辆中形成机器对机器(machine-to-machine)的直接通信系统的一部分。
本发明的该第二方面的效果和特征很大程度上类似于上文关于本发明的第一方面所述的那些效果和特征。
在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是对作为示例引用的本发明的实施例的更详细说明。
在这些图中：
图1是设置有根据本发明的实施例的系统的作业机械的示意图，
图2是概述根据本发明的实施例的系统的一般特征的框图，
图3示意性地示出了执行根据本发明的实施例的方法的作业机械，
图4是概述根据本发明的实施例的方法的一般步骤的流程图，
图5示意性地示出了执行根据本发明的实施例的方法的作业机械，并且
图6是概述根据本发明的实施例的方法的一般步骤的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。但是，本发明能够以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了充分性和完整性。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
在本详细说明中，主要参考铰接式运输车来讨论根据本发明的方法和系统的各种实施例，该铰接式运输车将物料从作业工地处的装载位置运送到卸载位置。应注意的是，这绝不限制本发明的范围，本发明同样适用于目的地为目标位置且对期望资源的访问受限的各种不同车辆。
图1是铰接式运输车形式的作业机械1的透视图，作业机械1具有：前部2，该前部2具有用于驾驶员的驾驶室3；和后部4，该后部4具有平台，在该平台上布置有用于接收物料的车斗5。该车斗优选以可枢转方式连接到所述后部，并且能够通过一对倾斜缸6(例如液压缸)倾斜。所述前部具有前车架7和从前车架7悬挂的一对车轮8。后部4具有后车架9和从后车架9悬挂的两对车轮10、11。
该作业机械是车架转向式的，即，存在连接作业机械1的前部2和后部4的枢转接头12。所述前部和后部彼此以可枢转方式连接，以绕大致竖直的枢转轴线13枢转。作业机械1优选包括液压系统，该液压系统具有两个液压缸14，即转向缸，该转向缸被布置在作业机械的相反两侧，从而通过前部2和后部4的相对运动来使作业机械转向。但是，液压缸可以被用于使机械转向的任何其它线性致动器代替，例如机电线性致动器。作业机械1还可以包括第二枢转接头，该第二枢转接头连接作业机械的前部和后部，从而允许所述前部和后部绕在作业机械1的纵向方向上延伸的大致水平的枢转轴线相对于彼此枢转。
此外，图1的所示实施例中的作业机械1设置有系统200，用于计算作业机械1到达目标目的地处的期望到达时间。参考图2进一步详细地描述了系统200。将首先通过参照图2的其部件和功能描述该系统，之后，参考图3至图5，参照作业机械1所在的作业工地处的示例性驾驶场景来描述该系统。
图2示出了根据本发明的系统的示例实施例。该系统包括装置202，装置202被布置成安装在图1中所示的车辆1上。图2的示例实施例中所示的装置202包括发射器204、接收器206以及逻辑单元208。逻辑单元208被配置成接收用于确定车辆1的位置及其车辆速度的信号。这可以通过例如全球定位单元(GPS)214和速度计216来实现。GPS 214和速度计216在图2的示例实施例中耦合到逻辑单元208。GPS 214和速度计216当然也可以形成逻辑单元208的一体部分。
逻辑单元208可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。逻辑单元208也可以包括或者替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或数字信号处理器。在逻辑单元208包括诸如上述微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器之类的可编程设备的情况下，该处理器可以进一步包括控制可编程设备的操作的计算机可执行代码。
逻辑单元208被配置成执行根据本发明的实施例的方法，其中，图3示意性地示出了作业工地处的作业机械，并且图4是流程图，该流程图概述了用于确定在作业工地处的开始位置300和目标位置302之间移动的车辆的目标车辆速度的方法的一般步骤。第一步骤包括确定S1第一车辆304到达目标位置302的第一预期到达时间。可以基于对车辆位置的了解、以及描述到达目标位置302的路径的地图数据来确定该预期到达时间。可以基于使车辆沿相同路径行驶的历史数据来进一步细化到达目标位置302的估计时间。此外，也可以考虑当前道路或地形状况、以及影响在到达目标位置302的路径上的车辆的交通或任何其它障碍物或因素。简而言之，当确定预期到达时间时，可以考虑逻辑单元208所已知的任何影响车辆的参数。
下一步骤包括确定S2第二车辆306到达目标位置处的第二预期到达时间，其中，第二预期到达时间比第一预期到达时间晚。如果第一车辆304和第二车辆306正在沿着相同路径行驶，则第二车辆306在第一车辆后方，因此具有比第一到达时间晚的估计到达时间。但是，该方法同样很好地适用于在不同路径上行驶的车辆，或者是在开放地形上行驶的车辆，只要可以估计到达时间即可。然后将基于到达目标位置302的预期路径来确定每个具体车辆的到达时间。对于遵循预定路径从开始位置300到目标位置302并且以可预测方式(诸如以受控运输周期)行驶的车辆，了解第一车辆304和第二车辆306的位置可能就足以按足够的精度确定第一到达时间和第二到达时间。
第二车辆306的第二到达时间可以在第二车辆中被确定并传送给第一车辆304，例如在要求时传送，或者作为广播以预定的间隔传送。在这种情况下，第二车辆306的发射器204发射包括指示第二预期到达时间的信息的信号，该信号被第一车辆中的接收器206接收。因而，第一车辆304和第二车辆306中的每一个都包括如图2中所示和如上文所讨论的装置。由此，装置202的发射器204、接收器206以及逻辑单元208在车辆中形成机器对机器的直接通信系统的一部分。
同样可以的是，每个车辆都经由中继器、中央通信集线器等进行通信。车辆也可以仅与远程服务器通信，例如在云解决方案中即是如此，其中中央单元保存在作业工地处的车辆的状态和位置的更新信息。
在下文中，将第一预期到达时间和第二预期到达时间之间的差确定S3为第一时间差，并且估计S4第一车辆304以当前车辆速度到达目标位置302的总燃料消耗。如前文所讨论的，燃料消耗的估计可以考虑大量因素。为了简化该方法的说明，假定燃料消耗与车辆速度成正比，即与车辆速度成线性关系。这种假定可以在某些情况下成立，并且至少可以提供对适当目标车辆速度的第一近似值。
一旦估计了用于到达目标目的地302的燃料消耗，就能够估计S5是否能够通过降低第一车辆304的速度来降低第一车辆304到达目标位置的燃料消耗。这里同样，能够应用燃料消耗与车辆速度线性相关的假定。如果可以降低燃料消耗，则下一步骤包括将第一车辆304的速度降低S6到目标车辆速度，其中，目标车辆速度高于基于第一时间差所确定的阈值速度。
除了第一时间差之外，所述阈值速度也可以考虑车辆极限，例如给定状况下的最大可能加速度、特定载荷下的最大和/或最小速度等。
目标车辆速度例如可以在用于驾驶员的显示器、抬头显示器(HUD)或任何其它类型的图形用户界面(GUI)中呈现给车辆中的驾驶员，从而控制车辆以维持目标速度。也可以将目标车辆速度提供给车辆的控制系统，以进行自主或半自主驾驶，即，类似于巡航控制系统或自适应巡航控制系统(adaptive cruise control system)，使得车辆以目标速度自动行驶。
此外，所述方法步骤可以在从开始位置300到目标位置302的行程期间重复执行，从而：如果在行程期间情况发生改变，可以更新目标速度。目标速度例如可以按规律的间隔来确定，或者可以在检测出了预期可能改变第一到达时间或第二到达时间的事件的情况下确定。关于这些事件的信息可以例如接收自其它车辆或中央交通控制系统。
图5示意性地示出了本发明的示例实施例，图6是概述该方法的一般步骤的流程图。该方法还包括：针对第三车辆500，确定S7到达目标位置302的第三预期到达时间，其中，第三预期到达时间在第一预期到达时间之前；将第一预期到达时间和第三预期到达时间之间的差确定S8为第二时间差；以及，针对第一车辆的当前速度，如果S9第一时间差大于第二时间差，则将第一车辆304的速度降低S10到目标速度，使得在第三车辆500到达目标位置时，第一时间差等于第二时间差。
应理解的是，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；相反，本领域技术人员应认识到，可以在所附权利要求的范围内做出许多修改和变型。

Claims (15)

1.一种用于确定在作业工地处的开始位置(300)和目标位置(302)之间移动的车辆的目标车辆速度的方法，所述方法包括：
确定(S1)第一车辆(304)到达所述目标位置处的第一预期到达时间；
确定(S2)第二车辆(306)到达所述目标位置处的第二预期到达时间，其中，所述第二预期到达时间比所述第一预期到达时间晚；
将第一时间差确定(S3)为所述第一预期到达时间和所述第二预期到达时间之间的差；
估计(S4)所述第一车辆以当前车辆速度到达所述目标位置的燃料消耗；
估计(S5)是否能够通过降低所述车辆速度来降低所述第一车辆到达所述目标位置的燃料消耗；以及
如果能够降低所述燃料消耗，则将所述第一车辆的速度降低(S6)到目标车辆速度，其中，所述目标车辆速度高于基于所述第一时间差确定的阈值速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一车辆的所述阈值速度是所述第一时间差等于所述第一车辆在所述目标位置处的预期占用时间的速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述目标位置处的所述预期占用时间基于在所述目标位置处执行装载或卸载操作所需的时间。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，假定在当前车辆速度下的所估计的燃料消耗与所述车辆速度成正比。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述阈值速度基于所述第一车辆和所述目标位置之间的道路状况。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括确定所述第一车辆的最佳速度，使得到达所述目标位置的燃料消耗最低，并且，如果所述最佳速度低于当前速度，则将所述第一车辆的速度降低到所述最佳速度。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括：
对于第三车辆(500)，确定(S7)到达所述目标位置处的第三预期到达时间，其中，所述第三预期到达时间在所述第一预期到达时间之前；
将第二时间差确定(S8)为所述第一预期到达时间和所述第三预期到达时间之间的差；以及
针对所述第一车辆的当前速度，如果(S9)所述第一时间差大于所述第二时间差，则将所述第一车辆的速度降低(S10)到目标速度，使得当所述第三车辆到达所述目标位置时，所述第一时间差等于所述第二时间差。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：针对所述第三车辆，获得离开所述目标位置的预期离开时间；确定所述第一车辆的速度，使得所述第一到达时间比所述第三车辆的所述预期离开时间晚。
9.一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序在计算机上运行时执行权利要求1至8中的任一项所述的步骤。
10.一种携带计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时执行权利要求1至8中的任一项所述的步骤。
11.一种用于确定在作业工地处的开始位置(300)和目标位置(302)之间移动的车辆的目标车辆速度的系统(200)，所述系统包括：
发射器(204)；
接收器(206)；以及
逻辑单元(208)，所述逻辑单元(208)被配置成：
-确定(S1)第一车辆(204)到达所述目标位置处的第一预期到达时间；
-确定(S2)第二车辆(206)到达所述目标位置处的第二预期到达时间，其中，所述第二预期到达时间比所述第一预期到达时间晚；
-将第一时间差确定(S3)为所述第一预期到达时间和所述第二预期到达时间之间的差；
-估计(S4)所述第一车辆以当前车辆速度到达所述目标位置的燃料消耗；
-估计(S5)是否能够通过降低所述车辆速度来降低所述第一车辆到达所述目标位置的燃料消耗；并且
-如果能够降低燃料消耗，则将所述第一车辆的速度降低(S6)到目标车辆速度，其中，所述目标车辆速度高于阈值速度。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述发射器(204)、所述接收器(206)以及所述逻辑单元(208)在车辆中形成机器对机器的直接通信系统的一部分。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其中，所述控制单元还被配置成确定所述第一车辆的最佳速度，使得到达所述目标位置的燃料消耗最低，并且，如果所述最佳速度低于所述当前速度，则将所述第一车辆的速度降低到所述最佳速度。
14.根据权利要求11至13中的任一项所述的系统，其中，所述控制单元还被配置成：对于第三车辆，确定到达所述目标位置处的第三预期到达时间，其中所述第三预期到达时间在所述第一预期到达时间之前；将第二时间差确定为所述第一预期到达时间和所述第三预期到达时间之间的差；以及，针对所述第一车辆的当前速度，如果所述第一时间差大于所述第二时间差，则降低所述第一车辆的速度，使得当所述第三车辆到达所述目标位置时，所述第一时间差等于所述第二时间差。
15.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求11至14中的任一项所述的系统。
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