Компьютеризованный контроль потребления энергии средства транспорта - RU2534598C2

Чертежи

Описание

Для средства транспорта, такого как рельсовое транспортное средство или автомобиль (например, рейсовый автобус или грузовой автомобиль), известно, что для водителя индицируется потребление энергии средства транспорта. Это осуществляется, например, на экране кабины машиниста рельсового транспортного средства или кабины водителя. При этом в транспортных средствах с электрическим приводом обычно выдается потребляемая энергия, рекуперируемая энергия и получаемое в результате чистое потребление энергии. В рельсовых транспортных средствах с дизельным приводом или в грузовых автомобилях потребление энергии обычно индицируется в литрах дизельного топлива на 100 км.

В основе изобретения лежит задача улучшить контроль потребления энергии средства транспорта.

Эта задача в способе компьютеризованного контроля потребления энергии средства транспорта решается тем, что от по меньшей мере одного измерительного устройства принимаются измеренные данные, которые указывают текущее потребление энергии средства транспорта. Затем из измеренных данных определяются данные потребления энергии, которые указывают потребление энергии средства транспорта на участке пути. Затем из банка данных извлекаются сравнительные данные, которые указывают потребление энергии средства транспорта на предшествующих поездках на этом участке пути. Затем образованная из сравнения данных потребления энергии со сравнительными данными информация потребления энергии выдается с помощью средства вывода водителю средства транспорта.

Кроме того, указанная задача в устройстве компьютеризованного контроля потребления энергии средства транспорта решается тем, что предусмотрен интерфейс, который выполнен с возможностью приема измеренных данных от по меньшей мере одного измерительного устройства, причем измеренные данные указывают текущее потребление энергии средства транспорта. Кроме того, устройство содержит вычислительный блок, который запрограммирован для определения данных потребления энергии из измеренных данных, причем данные потребления энергии указывают потребление энергии средства транспорта на участке пути. Кроме того, устройство содержит ЗУ данных, которое содержит банк данных, который содержит сравнительные данные, которые указывают потребление энергии средства транспорта в предыдущих поездках на данном участке пути. Вычислительный блок запрограммирован, чтобы из сравнения данных потребления энергии со сравнительными данными образовать информацию потребления энергии. В заключение, имеется средство вывода, которое выполнено с возможностью вывода информации потребления энергии водителю средства транспорта.

Способ и устройство имеют преимущество, состоящее в том, что потребление энергии средства транспорта для заданного участка (например, участка между двумя остановками) может быть определено. Это обеспечивает возможность составления статистики, которая позволяет оценивать режим поездки водителя средства транспорта, поскольку водитель имеет за счет своего режима поездки существенное влияние на потребление энергии средства транспорта, так как он может принимать решение об ускорении, движении по инерции и торможении или вообще о скорости средства транспорта. Другое преимущество состоит в том, что относящиеся к участку пути данные потребления энергии после их определения от средства транспорта могут передаваться на стационарную станцию и там могут дополнительно использоваться.

Способ и устройство предоставляют преимущество, состоящее в том, что выдача информации потребления энергии поддерживает и мотивирует энергосберегающий режим поездки водителя. Таким способом можно полностью использовать дополнительный потенциал экономии энергии. При этом выдача на стороне транспортного средства информации потребления энергии позволяет устанавливать данные потребления энергии в отношении со сравнительными данными, так что водителю предоставляется возможность осмысленной интерпретации и оценки данных потребления энергии. Водитель быстро информируется и одновременно мотивируется к энергосберегающему способу вождения. За счет этого обеспечивается энергосберегающий режим поездки, и потребление энергии средства транспорта снижается.

Другие предпочтительные формы выполнения изобретения характеризуются признаками зависимых пунктов.

Далее более подробно поясняются примеры выполнения изобретения со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

Фиг.1 - пост управления машиниста рельсового транспортного средства;

Фиг.2 - пример выполнения компьютеризованного контроля потребления энергии средства транспорта;

Фиг.3 - индикация информации потребления энергии на визуальном средстве вывода согласно первому варианту;

Фиг.4 - индикация информации потребления энергии на визуальном средстве вывода согласно второму варианту.

На фиг.1 показан пост 70 управления, как он обычно располагается в кабине машиниста рельсового транспортного средства. Вместо рельсового транспортного средства могут также приниматься во внимание все другие средства транспорта, такие как рейсовые автобусы, грузовые автомобили или также летательные аппараты или суда. Однако предпосылкой является то, что они движутся по повторно задаваемым участкам пути. При этом не должно обязательно то же самое средство транспорта повторно проезжать данный участок пути, а достаточно, если этот участок пути регулярно проезжается подобными по конструкции средствами транспорта, то есть из парка транспортных средств, судов или летательных аппаратов. В случае грузового автомобиля вместо поста 70 управления, в соответствии с этим речь шла бы о кабине водителя, а в случае летательного аппарата - о кабине пилота. Поэтому под водителем средства транспорта далее понимается машинист поезда, водитель грузовика, капитан или пилот.

В первом примере выполнения речь идет в случае проложенного пути, например, об участке пути между остановками, как в местном сообщении линий метро, городской железной дороги, рейсовых автобусов или поездов. Участки пути могут располагаться между портами или причалами в паромном транспорте или задаваться как маршруты полета между аэропортами. То, транспортируют ли соответствующие средства транспорта людей или грузы, в данном случае не имеет значения. Степень нагрузки может, однако, учитываться, как это еще описывается далее.

Пост 70 управления водителя содержит средство 60 вывода, через которое потребление энергии выдается водителю средства транспорта.

На фиг.2 показан компьютеризованный контроль потребления энергии средства транспорта. При этом измерительным устройством 20 определяются измеренные данные 1. Измеренные данные 1 содержат при этом, например, текущее потребление дизельного топлива, или для транспортных средств с электрическим приводом - потребленную энергию и рекуперированную энергию.

Измеренные данные 1 принимаются вычислительным блоком 30 через интерфейс 10. В случае интерфейса 10 речь идет, например, о шине данных, кабельной сети или беспроводной сети.

Вычислительный блок 30 выполнен, например, как процессор, плата или персональный компьютер. Он определяет из измеренных данных 1 данные 2 потребления энергии, которые указывают потребление энергии средства транспорта на участке пути. Тем самым из потребленной энергии и рекуперированной энергии можно определить чистое потребление энергии и сохранить в данных 2 потребления энергии. При этом преимущество состоит в том, что данные 2 потребления энергии определяются для участка пути, так как это обеспечивает возможность сравнения с предшествующими поездками по этому участку пути.

Прежде всего требуется выполнить определение положения средства транспорта, чтобы распознать, когда участок пути был пройден, и чтобы корректно сопоставить данные 2 потребления энергии с участком пути. Определение положения осуществляется, например, посредством системы GPS, Galileo, пассажирской информационной системы, посредством ручного ввода водителем или по ориентирам.

В случае определения положения посредством системы GPS в качестве координат имеются начальная и конечная точки участка пути. Текущее определенное посредством системы GPS положение средства транспорта затем точно соотносится с начальной и конечной точками участка пути, если средство транспорта стоит. Дополнительно может проверяться, открыты ли двери. При этих предпосылках можно исходить из того, что средство транспорта находится в начальной или конечной точке пути. В банке данных участков пути, на основе текущего определенного посредством системы GPS положения, определяется соответствующий участок пути. Кроме того, определяется, находится ли средство транспорта в начальной или конечной точке пути.

В то время как средство транспорта проходит участок пути, осуществляется математическое интегрирование по измеренным данным 1, чтобы из непрерывно измеряемого текущего потребления энергии определить полное потребление энергии на участке пути в форме данных 2 потребления энергии. При этом в случае электрических и гибридных приводов, при необходимости, также проводится различие между потребленной и рекуперированной энергией.

После распознавания начальной точки участка пути в качестве текущего положения средства транспорта для данных 2 потребления энергии помещается новый блок данных потребления энергии. Он содержит начальную точку участка пути, время и идентификатор водителя, который на средстве транспорта, как правило, имеется. Дополнительно, опциональное поле блока данных потребления энергии указывает степень загрузки средства транспорта. Она может определяться, например, с помощью системы счета пассажиров, или измеряться с помощью системы пневматической подвески.

Математическое интегрирование измеренных данных 1 в начальной точке участка пути сбрасывается. Как только конечная точка участка пути распознана как текущее положение средства транспорта, обеспечивается блок данных потребления энергии, и сохраняется новый блок данных потребления энергии, если конечная точка участка пути совпадает с начальной точкой следующего участка пути. Из блоков данных потребления энергии определяются данные 2 потребления энергии. Так, данные 2 потребления энергии могут содержать информации одного или нескольких блоков данных потребления энергии.

Согласно показанному на фиг.2 варианту первого примера выполнения, сравнительные данные 3, которые указывают потребление энергии средства транспорта на предыдущих поездках на этом участке пути, извлекаются из банка 40 данных в ЗУ 50 данных. Из сравнения данных 2 потребления энергии со сравнительными данными 3 формируется информация 4 потребления энергии, которая с помощью средства 60 вывода выдается водителю средства транспорта.

Банк 40 данных предварительно устанавливается, например, тем, что вышеописанные блоки данных потребления энергии или данные 2 потребления энергии при пробных поездках или в текущей эксплуатации регистрируются и сохраняются в банке 40 данных. Таким способом банк 40 данных для средства транспорта или парка средств транспорта может содержать множество блоков данных потребления энергии для участка пути или некоторого количества участков пути, например всех участков пути между остановками в сети местного сообщения.

Вообще, данные 2 потребления энергии (или блоки данных потребления энергии) могут также при текущей поездке помещаться в банк 40 данных, так что они при будущих поездках могут использоваться как сравнительные данные 3, или могут привлекаться для формирования сравнительных данных 3 (при необходимости, посредством статистической оценки).

Дополнительно или в качестве альтернативы к блокам данных потребления энергии банк 40 данных может содержать статистические оценки блоков данных потребления энергии. Статистические оценки содержат, например, лучшее, то есть низшее значение потребления энергии средства транспорта для участка пути, кроме того, наихудшее, то есть наивысшее значение, усредненное значение (например, среднеарифметическое или медианное значение), значение первой десятки (значение потребления энергии десятого процентиля отсортированных по увеличению потребления энергии поездок на участке пути), значение первых 25 (значение потребления энергии двадцать пятого процентиля отсортированных по увеличению потребления энергии поездок на участке пути), при необходимости, любой другой процентиль, потребление энергии на километр или потребление энергии, пересчитанное в грамм СО₂, или грамм СО₂ на километр, или другие релевантные для климатических условий единицы.

В зависимости от выполнения способа, в качестве сравнительных данных 3 из банка 40 данных извлекаются собственно блоки данных потребления энергии или вышеописанные статистические оценки блоков данных потребления энергии.

Предпочтительным образом со сравнительными данными 3 из банка 40 данных извлекаются данные, которые касаются определенного водителя. Кроме того, является желательным со сравнительными данными 3 целенаправленно извлекать данные, которые касаются определенного промежутка времени, например текущий год для годового лучшего значения, текущий месяц для месячного лучшего значения, текущая неделя для недельного лучшего значения или текущие сутки для суточного лучшего значения. Кроме того, является предпочтительным, если сравнительные данные 3 содержат данные, которые касаются определенного промежутка времени в течение суток, например в будни между 6.30 часами и 10.00 часами. Это обосновывается тем, что потребление энергии средства транспорта при обстоятельствах коррелировано со временем суток. Время пик приводит к слишком высокой нагрузке и более плотным интервалам движения в местном транспортном сообщении, так что в этих промежутках времени энергосберегающее движение невозможно в равной степени.

Наконец является желательным, что сравнительные данные 3 из банка 40 данных содержат данные, которые касаются сопоставимой нагрузки средства транспорта. В этом случае сравнительные данные 3 должны быть снабжены информацией о нагрузке, которые могут быть предусмотрены, как описано выше, как опциональное поле в блоках данных потребления энергии. В остальном сравнительные данные должны также включать в себя запрос любых комбинаций критериев, например наилучшее достижение за год водителя на участке пути в часы пик от 15.30 до 18.30 часов.

По выбору ЗУ 50 данных размещается на средстве транспорта или на стационарной станции. В последнем случае банк 40 данных также находится не на средстве транспорта, а на станции. Это предоставляет преимущество, состоящее в том, что блоки данных потребления энергии многих средств транспорта, например всех из парка средств транспорта, передаются на центральный пункт и там обрабатываются. Передача осуществляется, например, посредством передачи данных или через локальное считывание протокольных массивов данных на средстве транспорта. Под обработкой понимается статистическая оценка, как описано выше. Определяемые отсюда сравнительные данные 3 передаются назад на средство транспорта. Передача может осуществляться по требованию или также по запросу. Такая центральная обработка блоков данных потребления энергии предоставляет преимущество, состоящее в том, что сравнительные данные 3 могут также содержать агрегированные сравнительные данные множества водителей, такие как абсолютное наилучшее значение для всех водителей на участке пути или абсолютное наилучшее значение для всех водителей на участке пути по будням в часы пик от 15.30 до 18.30 часов. При этом является достаточным передавать в качестве сравнительных данных 3 подходящие пороговые значения. Поэтому не нужно передавать весь банк 40 данных на средство транспорта.

На следующем этапе из сравнения данных 2 потребления энергии со сравнительными данными 3 формируется информация 4 о потреблении энергии. Это осуществляется, например, когда средство транспорта достигает конечной точки участка пути. В заключение информация 4 о потреблении энергии с помощью средства 60 вывода выдается водителю средства транспорта. В случае средства 60 вывода речь идет о визуальном средстве вывода, таком как экран, или об акустическом средстве вывода, таком как громкоговоритель.

Фиг.3 показывает выдачу информации 4 о потреблении энергии через экран в качестве средства 60 вывода. Показаны различные информации, которые информируют водителя средства транспорта о текущем потреблении энергии. Для этого водителю выдаются сила тяги/торможения 11, чистое потребление энергии 12, пороговое значение 13, напряжение 14 и сила тока 15. При этом чистое потребление энергии 12 соответствует данным 2 потребления энергии, как описано выше. Пороговое значение 13 в этом случае представляет значение потребления энергии, с которого начинаются 25% всех блоков данных потребления энергии с наименьшим потреблением энергии. Так как чистое потребление энергии 12 в показанном примере лежит ниже порогового значения 13, водитель в показанном случае находится ниже лучших 25% всех блоков данных потребления энергии для данного участка пути. Напряжение 14 и сила тока 15 относятся, например, к току, снимаемому с воздушного контактного провода. За счет выбора посредством поверхности переключения водитель получает дополнительные информации, которые показаны на фиг.4.

Фиг.4 вновь показывает в качестве средства 60 вывода экран, который в этот раз показывает таблицу 80. Кроме того, отображены первый символ 41 и второй символ 42. Первый столбец 31 таблицы 80 содержит, соответственно, данные 2 потребления энергии для водителя в его текущей поездке. Второй столбец 32 содержит соответствующее наилучшее значение из сравнительных данных 3. Третий столбец 33 содержит уже показанное на фиг.3 пороговое значение 13, которое также содержится в сравнительных данных 3 и указывает значение, начиная с которого начинаются самые энергосберегающие из всех блоков данных потребления энергии. Четвертый столбец 34 содержит соответствующее среднее значение, которое содержится в сравнительных данных 3. Пятый столбец 35 содержит наихудшее значение, которое содержится в сравнительных данных 3.

Первая строка 21 в таблице 80 содержит суммарные значения, которые сформированы по всему временному интервалу с момента, когда водитель начал свою поездку на средстве транспорта. Вторая строка 22 содержит значения для первого участка пути. Третья строка 23 содержит значения для второго участка пути, четвертая строка 24 содержит значения для третьего участка пути, и пятая строка 25 содержит значения для четвертого участка пути. Первый символ 41 показывает в первой строке 21, третьей строке 23 и пятой строке 25, что водитель от начала поездки, но также на втором участке пути и четвертом участке пути достиг потребления энергии, которое лежит в пределах наилучших 25%. Соответственно, значение в первой строке 21 соответственно меньше, чем пороговое значение в третьей строке 33. Второй символ 42 в четвертой строке 24 показывает, что водитель на третьем участке пути достиг потребления энергии, которое по отношению к сравнительным данным 3 представляет лучшее значение.

Наряду с чистым потреблением энергии 12, на фиг.3 водителю выдается, что он прошел участок пути в особенно энергосберегающем режиме, при этом ему с помощью первого символа 41 указывается, что он находится среди наилучших 25%. Второй символ 42 показывает ему, что он достиг наилучшего значения. Наилучшее значение и лучшие 25% могут определяться только по сравнению с блоками данных потребления энергии того же водителя, но также по сравнению с блоками данных потребления энергии всех других водителей. В качестве средства 60 вывода предпочтительно используется экран, который и без того уже имеется в составе поста управления водителя средства транспорта.

В показанном на фиг.4 случае выдаются как числовые, так и графические представления информации 4 о потреблении энергии. Информация 4 о потреблении энергии включает в себя в показанном на фиг.4 случае всю таблицу 80 со сравнительными данными 3, данными 2 потребления энергии и первым символом 41, а также вторым символом 42. В то время как данные 2 потребления энергии и сравнительные данные 3 выдаются в числовой форме, графические символы обеспечивают возможность оперативного информирования водителя и его мотивирования к энергосберегающему режиму движения. Альтернативно показанной визуализации также мог бы выбираться такой символ, как поднятый вверх большой палец или цветущий подсолнух. Таким образом, водитель с первого взгляда узнает, что он достиг нового (общего или персонального) наилучшего результата, или что его поездка на участке пути оценивается как принадлежащая к наилучшим 10% или 25% всех поездок. Также наихудшие результаты движения можно показывать посредством соответствующих символов (например, опущенный вниз большой палец или увядший подсолнух). В качестве альтернативы к числовому представлению данных 2 потребления энергии и сравнительных данных 3 они также могут быть показаны графически, например, как столбиковая диаграмма. Первый символ 41 и второй символ 42 включаются контекстно-зависимым образом, если выполняются соответствующие критерии. Вместо символов может также выдаваться текст.

В случае информации 4 о потреблении энергии может речь идти только о первом символе 41 и втором символе 42. В качестве альтернативы или дополнительно, информация 4 о потреблении энергии может также включать в себя сравнительные данные 3 или данные 2 потребления энергии. На фиг.4 информация 4 о потреблении энергии включает в себя с помощью таблицы 80 все названные компоненты.

Информация 4 о потреблении энергии может также показываться в представлении согласно фиг.3, например, как первый символ 41 или второй символ 42. Это позволяет быстро воспринимать информацию 4 о потреблении энергии водителем без дополнительной навигации по поверхности 16 переключения.

Согласно дальнейшему развитию, для наилучшего достижения оцениваются только лучшие 10% или лучшие 25% достижения при движении, которые не превышают время в пути, предписанное согласно графику движения, или не нарушают иные критерии соблюдения графика движения. Тем самым гарантируется, что энергосберегающий режим движения стимулируется не ценой соблюдения графика движения. В этой связи предложено посредством соответствующего символа или текста указывать, что поездка ввиду недостаточного соблюдения графика движения исключается из сравнения.

Показанное на фиг.3 и фиг.4 представление позволяет водителю осмысленно интерпретировать и оценивать потребление энергии. Это содействует особенно энергосберегающему режиму. Подходящие графические символы действуют для инструктирования и мотивации. Водитель информируется, когда его режим движения действует энергосберегающим образом, и за счет позитивных сообщений обратной связи обеспечивается его мотивация. Результатом является эффект обучения водителя, который позволяет ему и в будущем целенаправленно реализовывать движение энергосберегающим образом. Полное потребление энергии средства транспорта за счет этого сокращается.

Описанные примеры выполнения могут быть аналогичным образом реализованы для средств транспорта таких, как летательные аппараты, суда, паромы, грузовые автомобили или рейсовые автобусы. Какие-либо внешние факторы влияния, такие как скорости ветра или скорости течения, в соответствующем сценарии могут, при необходимости, учитываться с помощью вычислительного блока 30 при определении информации 4 о потреблении энергии.

В одном варианте способ выполняется итерационно для последовательных участков пути. Тем самым определяются показанные на фиг.4 в таблице 80 значения в первой строке 21. Из суммы определенных для последовательных участков пути данных 2 потребления энергии формируются полные данные потребления энергии, которые указывают потребление энергии средства транспорта на всем пути, который составляется из последовательных участков пути. Полные данные потребления энергии показаны на фиг.4 в первой строке 21 и в первом столбце 31.

Полный путь является суммой всех участков пути с начала рабочей смены или начала поездки водителя. Информация о том, что новый водитель занял средство транспорта, обычно имеется в системе, так как водитель перед началом поездки должен зарегистрироваться. В качестве альтернативы эта информация может распознаваться из наблюдения других событий, таких как открытие водительской двери в определенных местах. Формирование суммы по определенным для последовательных участков пути данным 2 потребления энергии может производиться, по выбору, вычислительным блоком 30 на средстве транспорта или на стационарной (наземной, береговой) станции и затем передаваться назад на средство транспорта. Например, чистое потребление энергии на всем пути получается тогда из суммы чистого потребления энергии на последовательных участках пути.

Затем формируются полные сравнительные данные из суммы сравнительных данных 3, определенных для последовательных участков пути, которые указывают потребление энергии средств транспорта в предыдущих поездках на всем пути. Эти полные сравнительные данные на фиг.4 отображены в первой строке 21, от второго столбца 32 до пятого столбца 35, в то время как определенные для последовательных участков пути сравнительные данные 3 лежат в строках ниже (в предложенном случае учитывались и суммировались еще дополнительные участки пути, которые больше не представлены).

На третьем этапе информация о полном потреблении энергии, сформированная на основе сравнения полных данных потребления энергии с полными сравнительными данными, выдается с помощью устройства вывода (60) водителю средства транспорта. В случае информации о полном потреблении энергии речь идет, в особенности, о первом символе 41 в первой строке 21, который показывает водителю, что он на всем пути находится среди лучших 25% всех блоков данных потребления энергии, которые привлекались для сравнения.

В принципе вычислительный блок 30 все определенные данные 2 потребления энергии может передать в банк 40 данных в ЗУ 50 данных, так что также блоки данных потребления энергии текущей поездки могут использоваться, чтобы далее пополнять банк 40 данных. Кроме того, такая передача данных 2 потребления энергии на стационарную станцию (если ЗУ 50 данных находится на станции) также пригодна для оценки, касающейся водителя. Такая оценка затем применяется в качестве основы для решений о дополнительных мероприятиях. Например, при плохих данных 2 потребления энергии могут предприниматься мероприятия по обучению водителя энергосберегающему режиму движения. Ресурсы обучения тогда распределяются целенаправленным образом. Кроме того, данные 2 потребления энергии могут применяться в качестве основы для переменных компонентов оплаты, так что энергосберегающий режим движения также с финансовой точки зрения для водителя вознаграждается.

Согласно второму примеру выполнения, который реализуется самостоятельно или в дополнение к первому примеру выполнения, определяются вспомогательные данные, которые состоят из данных кооперации или данных ускорения. Данные кооперации указывают, следует ли водитель и с какой задержкой указаниям системы поддержки водителя в пути. Данные ускорения указывают процессы торможения и ускорения в пути. Кроме того, из банка данных могут извлекаться сравнительные вспомогательные данные, которые указывают данные кооперации или данные ускорения средств транспорта в предшествующих поездках по данному участку пути. Затем вспомогательная информация, сформированная из сравнения вспомогательных данных со сравнительными вспомогательными данными, выдается водителю средства транспорта.

Так может оцениваться, учитывались ли указания системы поддержки водителя, которая дает водителю указания для энергосберегающего режима движения. Для этого также можно вновь собирать блоки данных в банке 40 данных и оценивать. Эти оцененные данные предоставляются как сравнительные вспомогательные данные в банке 40 данных. Разъяснение об энергетически эффективном режиме движения предоставляет оценка данных ускорения, например оценка числа процессов торможения, которые непосредственно следуют за процессами ускорения.

Все описанные варианты и примеры выполнения могут свободно комбинироваться друг с другом.

Реферат

Способ и устройство обеспечивают возможность определения потребления энергии средства транспорта на каждом участке пути, например, при местном сообщении. В дальнейшем развитии осуществляется сравнение текущих данных потребления энергии со сравнительными данными парка средств транспорта. Результат выдается водителю в визуальном представлении, чтобы обеспечить ему возможность интерпретации потребления энергии и мотивировать к энергосберегающему режиму движения. Оценка относящихся к участку пути данных потребления энергии обеспечивает возможность специфических обратных сообщений, например, что водитель на участке пути достиг энергосберегающего наилучшего значения. На стационарной станции также могут использоваться полученные данные, чтобы рассчитывать премии или содействовать мероприятиям по обучению. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула