Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs für eine Wechselbrücke nach Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Sensorein- richtung nach Anspruch 14. Die Erfindung betrifft zusätzlich die Verwendung einer solchen Vorrichtung oder einer solchen Sensoreinrichtung in einem Fahrzeug nach Anspruch 15. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs für eine Wechselbrücke nach Anspruch 16. Schließlich betrifft die Erfin- dung ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17.

Das Aufnehmen einer Wechselbrücke gilt als eines der schwierigsten Rangiermanö- ver im Nutzfahrzeugbereich. Dies ist vor allem dem Umstand geschuldet, dass, nach- dem die Wechselbrücke aufgenommen worden ist, die Verschlusszapfen des Fahr- zeuges in die Langlöcher der Wechselbrücke korrekt einspuren müssen. Andernfalls kommt es zu einem Verkanten, welches sowohl das Fahrzeug als auch die Wechsel- brücke beschädigen kann.

Der für das Einspuren vorgesehene Spielraum ist in der Regel jedoch außeror- dentlich gering. Um den Fahrer bei diesem Manöver eine Rangierhilfe an die Fland zu geben, befinden sich unter der Wechselbrücke zwei parallel nach hinten verlau- fende Zentrierschienen beziehungsweise Zentriertunnel. Als Gegenstück befinden sich auf dem Fahrzeug mehrere Zentrierrollenpaare, die in Längsrichtung auf dem Leiterrahmen angeordnet sind.

Der Fahrer muss in aller Regel vor dem Rangieren aus dem Fahrzeug aussteigen, anschließend optisch die Höhe des Fahrzeugs mit Hilfe der Druckluftfederung so ein- stellen, dass die Zentrierrollen auf halber Höhe der Rollen in die Zentriertunnel eins- puren können. Somit ist bei einem leichten Versatz des Fahrzeugs lateral zur Wech- selbrücke immer noch sichergestellt, dass das Fahrzeug korrekt unter der Wechsel- brücke einspurt. Nichtsdestotrotz können hiermit nur sehr leichte Fehler ausgeglichen werden und das Rangiermanöver erfordert weiterhin ein hohes Können bzw. eine umfassende Erfahrung des Fahrers. Während des Rangiermanövers, was in aller Regel während einer Rückwärtsfahrt er- folgt, muss der Fahrer mit dem beispielsweise am Heck angeordneten Zentrierrollen in die Zentriertunnel einspuren. Dies erfordert, dass der Lateralversatz zwischen der Rollenmitte und der Zentriertunnnelmitte zumindest näherungsweise gegen Null geht. Darüber hinaus muss er vor allem auf einen potentiellen relativen Winkelfehler zwi- schen dem Fahrzeugheck und der Wechselbrückenausrichtung achten. Denn es ist auch erforderlich, dass dieser Winkelfehler gegen Null geht, bevor die Zentrierrollen in die Zentriertunnel einspuren. Sollte während der rückwärtigen Anfahrt an die Zentriertunnel der Höhenversatz zwischen den Zentrierrollen und den Zentriertunneln nicht stimmen, gilt es auch diesen nochmals nachträglich zu korrigieren.

Der Rangiervorgang erfordert deshalb ein hohes Maß an Konzentration und Erfah- rung. Trotzdem kommt es regelmäßig zu Rangierfehlern, die zu einer Sachbeschädi- gung führen, die Prozesssicherheit gefährden, den Zeitaufwand für dieses Manöver zum Teil stark schwanken lassen und den Schulungsaufwand nach oben treiben. Auf vielen Betriebshöfen kommt hinzu, dass dort eine hohe Personalfluktuation vor- herrscht, was die letztgenannten Punkte besonders in den Fokus rücken lässt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs für eine Wechselbrücke zu realisieren, um ein kor- rektes Unterfahren und Ausrichten des Fahrzeugs relativ zur Wechselbrücke zu er- möglichen, so dass diese möglichst optimal aufgenommen werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs für eine Wechselbrücke mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Zusätz- lich wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer solchen Vorrichtung in ei- nem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs für eine Wechselbrücke mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Das fahrzeugseitige Zentrierelement umfasst beispielsweise eine oder mehrere Zentrierrollen. Das wechselbrückenseitige Zentrierelement umfasst beispielsweise eine oder mehrere Zentrierschienen. Das fahrzeugseitige Zentrierelement und das wechselbrückenseitige Zentrierelement sind vorzugsweise dazu ausgebildet, ineinan- der einzugreifen, um eine Zentrierung des Fahrzeugs beim Einspuren zu gewährleis- ten.

Der laterale Versatz bezeichnet einen Abstand zwischen dem fahrzeugseitigen Zent- rierelement und dem wechselbrückenseitigen Zentrierelement entlang einer zu einer Längsrichtung der Wechselbrücke im Wesentlichen senkrechten Querrichtung. Der laterale Versatz bezieht sich beispielsweise auf ein der Wechselbrücke zugewandten Ende des fahrzeugseitigen Zentrierelementes.

Der Sollwert für den lateralen Versatz ist vorzugsweise Null. Der Vergleich zwischen dem eingegebenen lateralen Versatz und dem Sollwert ist im Rahmen der vorliegen- den Erfindung so zu verstehen, dass der laterale Versatz als vom Sollwert verschie- den anzusehen ist, sofern der laterale Versatz außerhalb einer vordefinierten Tole- ranzgrenze des Sollwertes liegt. Die vordefinierte Toleranzgrenze entspricht üblicher Messtoleranz für Abstandsmessungen beim Aufnehmen von Wechselbrücken.

Der laterale Versatz wird mit dem ersten Regelungsfaktor multipliziert, solange der laterale Versatz vom vordefinierten Sollwert verschieden ist. Dazu verwendet die Auswerteeinheit vorzugsweise einen Regelkreis. Sobald dies nicht mehr der Fall ist, ist das Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das Multiplizieren des lateralen Versatzes mit dem ersten Regelungsfaktor zu unterlassen und/oder den Regelkreis zu deakti- vieren.

Das Winkelsteuersignal umfasst das Produkt aus dem lateralen Versatz und dem ersten Regelungsfaktor, welches einen Lenkwinkel für das Fahrzeug ergibt. Das Win- kelsteuersignal wird an das Fahrzeug ausgegeben. Das Fahrzeug empfängt das Winkelsteuersignal und führt es aus, um den Lenkwinkel einzustellen. Mittels des Winkelsteuersignals kann das Fahrzeug derart gesteuert werden, dass der laterale Versatz zwischen dem fahrzeugseitigen Zentrierelement und dem wechselbrücken- seitigen Zentrierelement reduziert wird.

Vorteilhafterweise ist der Regelkreis der Auswerteeinheit dazu ausgebildet, den late- ralen Versatz zwischen dem fahrzeugseitigen Zentrierelement und dem wechselbrü- ckenseitigen Zentrierelement schnell gegen den Sollwert einschwingen zu lassen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine automatisierte Zentrierung bzw. ein automatisiertes Einspuren beim Aufnehmen von Wechselbrücken. Vorteilhafterweise ist das Aufnehmen von Wechselbrücken stark vereinfacht und präzise durchführbar. Gleichzeitig werden Fahrer der Fahrzeuge hierbei entlastet, was die Wahrscheinlich- keit eines fehlerhaften Einspurens deutlich reduziert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an- gegeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Regelungsfaktor derart ge- wählt, um gleichzeitig einen Winkelversatz zwischen dem fahrzeugseitigen Zentrie- relement und dem wechselbrückenseitigen Zentrierelement zu reduzieren.

Der Winkelversatz ist der Winkel zwischen einer Ausrichtung des Fahrzeugs, insbe- sondere seiner Längsrichtung, und einer Ausrichtung der Wechselbrücke, insbeson- dere ihrer Längsrichtung. Beim korrekten Einspuren fallen diese beiden Ausrichtun- gen zusammen. Mittels einer geeigneten Wahl des ersten Regelungsfaktors kann, gleichzeitig zum Reduzieren, insbesondere Minimieren, des lateralen Versatzes, der Winkelversatz vorliegend verringert werden. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit ei- nes fehlerhaften Einspurens. Vorzugsweise ist der erste Regelungsfaktor konstant und/oder größer als Null.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der laterale Versatz mittels ei- ner Sensoranordnung ermittelt oder mittels eines Zustandsbeobachters geschätzt.

Die Sensoranordnung und/oder die Schätzungseinheit ist vorzugsweise am Fahr- zeug, insbesondere am Heck des Fahrzeugs, angebracht. Die Sensoranordnung und/oder die Schätzungseinheit kann alternativ an einem Gebäude befestigt sein, etwa in einem zentralen Überwachungssystem. Die Sensoranordnung umfasst vor- zugsweise einen Radarsensor, einen Light-Detection-and-Ranging-Sensor (Lidar- sensor), eine Kamera und/oder einen Ultraschallsensor. Die Schätzungseinheit ist eine Prozessiereinheit, die dazu geeignet ist, selbständig oder auf Basis von Mess- daten den lateralen Versatz rechnerisch zu ermitteln.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung dient das Winkelsteuersignal dazu, um einen Vorderachslenkwinkel einzustellen.

In diesem Fall beschreibt das Produkt aus dem lateralen Versatz und dem ersten Re- gelungsfaktor den Vorderachslenkwinkel, welcher in das entsprechende Winkelsteu- ersignal einfließt. Das Winkelsteuersignal wird an das Fahrzeug ausgegeben. Das Fahrzeug empfängt das Winkelsteuersignal und führt es aus, indem die Vorderachse so betätigt wird, dass diese den Vorderachslenkwinkel einstellt. Dies ermöglicht ein vereinfachtes und schnelles Einspuren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung basiert der erste Regelungsfaktor auf einem ersten Abstand zwischen einer Vorderachse und einer Flinterachse des Fahrzeugs und/oder auf einem zweiten Abstand zwischen der Hinterachse des Fahr- zeugs und einer Sensorbefestigungsstelle.

Der erste Abstand ist ein Raumparameter des Fahrzeugs, der mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann. Die Sensorbefestigungsstelle ist als die Stelle zu verstehen, von der aus der laterale Versatz gemessen wird. Der zweite Abstand ist bei einer am Fahrzeug angebrachten Sensoranordnung ebenfalls ein genau ermittelbarer Raum- parameter. Vorteilhafterweise kann durch genaue Bestimmung des ersten Rege- lungsfaktors das Einspuren mit erhöhter Präzision durchgeführt werden. Außerdem ist ein solcher Regelungsfaktor vorteilhaft, um zusätzlich den Winkelversatz zu redu- zieren. Vorzugsweise ist der erste Regelungsfaktor proportional zum ersten Abstand und/oder umkehrproportional zu einem Quadrat des zweiten Abstandes. Weiter vor- zugsweise beträgt der erste Regelungsfaktor ein ganzzahliges Vielfaches, insbeson- dere ein Vierfaches, eines ersten Bruchwertes, dessen Zähler der erste Abstand und dessen Nenner das Quadrat des zweiten Abstandes ist. Dies ist besonders vorteilhaft für ein stabiles Einspurverhalten. Starkes Aufschwingen und trägeres Einschwingver- halten des Fahrzeugs können hierdurch reduziert oder gar vermieden werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit dazu aus- gebildet, zusätzlich zum ersten Produkt ein zweites Produkt aus einem effektiven La- teralversatz zwischen dem fahrzeugseitigen Zentrierelement und dem wechselbrü- ckenseitigen Zentrierelement und einem vordefinierten zweiten Regelungsfaktor zu bilden.

Der effektive Lateralversatz ist gegenüber dem eingegebenen, tatsächlichen latera- len Versatz zu verstehen und vorzugsweise eine Funktion des eingegebenen latera- len Versatzes, beispielsweise dessen zeitliche Ableitung erster oder höherer Ord- nung. Alternativ oder zusätzlich ist der effektive Lateralversatz beispielsweise eine Funktion der Geschwindigkeit und/oder eines Lenkwinkels (etwa des Vorderachs- lenkwinkels) des Fahrzeugs. Vorzugsweise enthält der effektive Lateralversatz ein Additionsergebnis aus einem zweiten Bruchwert und der zeitlichen Ableitung des ein- gegebenen lateralen Versatzes erster oder höherer Ordnung, wobei der zweite Bruchwert proportional zur Geschwindigkeit, zum zweiten Abstand und/oder zum (Vorderachs-)Lenkwinkel des Fahrzeugs ist. Das zweite Produkt ermöglicht einen weiteren Regelungsparameter, basierend auf dem das Winkellenksignal erzeugt wird. Die Präzision des Einspurverhaltens wird weiter gesteigert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der zweite Regelungsfaktor kleiner als Null und/oder betragsmäßig kleiner als einem Produkt aus dem ersten Re- gelungsfaktor und einem dritten Bruchwert, der proportional zur Geschwindigkeit, zum zweiten Abstand und/oder umkehrproportional zum ersten Abstand ist.

Dies erzeugt bei einer am Heck des Fahrzeugs angebrachten Sensoranordnung ei- nen vergleichbaren Effekt, als wäre die Sensoranordnung in der Nähe der Hinter- achse angeordnet. Dies ist günstig, um den tatsächlichen lateralen Versatz und zu- gleich den Winkelversatz auf Null zu reduzieren beziehungsweise zu minimieren. So- mit kann das Fahrzeug korrekt zur Wechselbrücke ausgerichtet werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit (14) dazu ausgebildet, eine Summe aus dem ersten und dem zweiten Produkt zu bilden.

Anstatt des basierend auf dem obigen ersten Produkt errechneten Lenkwinkel ergibt sich aus der Summe ein neuer Lenkwinkel, der in das Winkellenksignal einfließt. So- mit ist das Winkellenksignal zusätzlich durch weitere Parameter einstellbar, was die Genauigkeit und Korrektheit des Einspurverhaltens des Fahrzeugs erhöht. Außerdem ermöglicht diese Maßnahme ein schnelleres Einschwingen des lateralen Versatzes und zugleich des Winkelversatzes auf Null.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der laterale Versatz an einer Stelle am Fahrzeug gemessen, die in einem Bereich von einer Hinterachse bis zu ei- nem Heck des Fahrzeugs angeordnet ist.

Beispielsweise ist die Sensoranordnung zumindest teilweise in diesem Bereich längs des Fahrzeugs angeordnet. Eine Anordnung des Sensors am Heck begünstigt die Regelbarkeit des Fahrzeugeinspurverhaltens. Grundsätzlich ist eine Anordnung des beziehungsweise der Sensoren hinter

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit dazu aus- gebildet, den lateralen Versatz erst dann mit dem vordefinierten Sollwert zu verglei- chen, wenn eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb einer vordefinierten Obergrenze ist.

Bei zu hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs kann es dazu kommen, dass der von der Auswerteeinheit verwendete Regelkreis der Geschwindigkeitsänderung zeit- lich nicht nachkommt. Hieraus würde ein fehlerhaftes Einspurverhalten resultieren. Die vorliegende Maßnahme stellt also sicher, dass der Regelkreis nur aktiv ist und den eingegebenen lateralen Versatz weiter rechnerisch verarbeitet, wenn die Ge- schwindigkeit des Fahrzeugs hinreichend niedrig ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, den Regelkreis zu deaktivieren, wenn die Ge- schwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb einer vordefinierten Obergrenze liegt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung enthält die Sensoranordnung zu- mindest zwei Sensorpaare. Jedes Sensorpaar umfasst zwei Sensoren, die jeweils den lateralen Versatz zwischen einem fahrzeugseitigen Zentrierelement (beispiels- weise einer Zentrierrolle) und einem wechselbrückenseitigen Zentrierelement (bei- spielsweise einem Zentriertunnel) erfasst. Somit können zwei Rollen-Tunnel-Paare erfasst werden. Die zumindest zwei Sensorpaare sind vorzugsweise entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs voneinander beabstandet. Dies ermöglicht vorteilhaf- terweise eine robustere Winkelschätzung.

Ein Fahrzeug im Rahmen dieser Erfindung ist ein Landfahrzeug, zum Beispiel ein Personenkraftwagen, ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen oder eine Zugmaschine wie ein Traktor, oder ein Schienenfahrzeug. Ein Fahrzeug ist auch ein Wasserfahrzeug wie zum Beispiel ein Schiff.

Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist ausgeführt, in einen Speicher eines Computers geladen zu werden und umfasst Softwarecodeabschnitte, mit de- nen die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kalibrieren eines Sensors oder die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Tainie- ren eines künstlichen neuronalen Netzwerks ausgeführt werden, wenn das Compu- terprogrammprodukt auf dem Computer läuft.

Ein Programm gehört zur Software eines Daten verarbeitenden Systems, zum Bei- spiel einer Auswerteeinrichtung oder einem Computer. Software ist ein Sammelbe- griff für Programme und zugehörigen Daten. Das Komplement zu Software ist Hard- ware. Hardware bezeichnet die mechanische und elektronische Ausrichtung eines Daten verarbeitenden Systems. Ein Computer ist eine Auswerteeinrichtung.

Computerprogrammprodukte umfassen in der Regel eine Folge von Befehlen, durch die die Hardware bei geladenem Programm veranlasst wird, ein bestimmtes Verfah- ren durchzuführen, das zu einem bestimmten Ergebnis führt. Wenn das betreffende Programm auf einem Computer zum Einsatz kommt, ruft das Computerprogramm- Produkt einen technischen Effekt hervor, nämlich ein korrektes Unterfahren und Aus- richten des Fahrzeugs relativ zur Wechselbrücke zu ermöglichen, so dass diese möglichst optimal aufgenommen werden kann.

Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist Plattform unabhängig. Das heißt, es kann auf jeder beliebigen Rechenplattform ausgeführt werden. Bevorzugt wird das Computerprogrammprodukt auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs für eine Wechselbrücke.

Die Softwarecodeabschnitte sind in einer beliebigen Programmiersprache geschrie- ben, zum Beispiel in Python.

Die Erfindung wird in den Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs für eine Wechselbrücke;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung des Fahrzeugs aus Fig. 1 ;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Steuerung des Fahr- zeugs für die Wechselbrücke aus Fig. 1 ;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Regelkreises für eine Vorrichtung zur Steuerung des Fahrzeugs für die Wechselbrücke aus Fig. 1 ;

Fig. 5 ein repräsentatives Diagramm zur Veranschaulichung des Einspurens durch das Fahrzeug aus Fig. 1 ;

Fig. 6 ein weiteres repräsentatives Diagramm zur Veranschaulichung des Einspu- rens durch das Fahrzeug aus Fig. 1 ; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Einspurvorgangs. In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktionsähnli- che Bezugsteile. In den einzelnen Figuren sind die jeweils relevanten Bezugsteile ge- kennzeichnet.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 30 für eine Wechselbrü- cke 40. Das Fahrzeug 30 ist beispielhaft ein Lastkraftwagen, der die Wechselbrücke 40 aufnehmen soll. Dazu weist die Wechselbrücke 40 ein oder mehrere wechselbrü- ckenseitige Zentrierelemente auf, die hier beispielhaft als Zentriertunnel 42, 44 ge- zeigt sind. Als wechselbrückenseitige Zentrierelement können auch Langlöcher und/oder Zentrierschienen, die sich entlang der Längsrichtung der Wechselbrücke 40 erstrecken, dienen.

Als fahrzeugseitiges Gegenstück weist das Fahrzeug in seinem hinteren, der Wech- selbrücke 40 zugewandten Abschnitt (beispielsweise dem Leiterrahmen des Last- kraftwagens) ein oder mehrere fahrzeugseitige Zentrierelemente auf, die, wie in Fig. 2 ersichtlich, als Zentrierrollen 32, 34, 36, 38 gezeigt sind. Als fahrzeugseitige Zentrierelemente können auch Verschlusszapfen dienen.

Beim Aufnehmen der Wechselbrücke 40 durch das Fahrzeug 30 sollen die fahrzeug- seitigen Zentrierelemente in die wechselbrückenseitigen Zentrierelemente korrekt einspuren beziehungsweise eingeführt werden, um ein Verkanten zwischen dem Fahrzeug 30 und der Wechselbrücke 40 zu vermeiden.

Um ein vereinfachtes Aufnehmen von Wechselbrücken zu ermöglichen, dient eine Vorrichtung 10 zur Steuerung des Fahrzeugs 30 für die Wechselbrücke 40. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Eingabeschnittstelle 12 zum Eingeben eines lateralen Versatzes 11 zwischen dem fahrzeugseitigen Zentrierelement und dem wechselbrückenseitigen Zentrierele- ment. Dir Vorrichtung 10 umfasst des Weiteren eine Auswerteeinheit 14 zum Verglei- chen des lateralen Versatzes 11 mit einem vordefinierten Sollwert 15 (siehe Fig. 4) und, solange der eingegebene laterale Versatz 11 verschieden vom vordefinierten Sollwert 15 ist, zum Multiplizieren des lateralen Versatzes 11 mit einem vordefinier- ten ersten Reglungsfaktor, um ein erstes Produkt für ein Winkelsteuersignal 17 zu er- zeugen. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Ausgabeschnittstelle 16 zum Ausge- ben des Winkelsteuersignals 17 an das Fahrzeug 30.

Der Auswertefunktion der Auswerteeinheit 14 liegt ein Regelkreis zugrunde, der in Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Der Regelkreis beginnt mit der Eingabe des latera- len Versatzes 11 zwischen dem zwischen dem fahrzeugseitigen Zentrierelement und dem wechselbrückenseitigen Zentrierelement. Der laterale Versatz 11 ist vorzugs- weise durch einen oder mehrere von Sensoren 52, 54, 56, 58 gemessen. Wie in Fig. 2 gezeigt, bilden diese Sensoren 52, 54, 56, 58 zwei Sensorpaare, wobei ein erstes Sensorpaar 52, 54 näher am Fleck des Fahrzeugs 30 als ein zweites Sensor- paar 56, 58 angeordnet ist. Die jeweilige Lage 53, 57 der beiden Sensorpaare ent- lang der Längsrichtung des Fahrzeugs 30 ist als gestrichelte Linie dargestellt. Nach- folgend wird in Bezug auf das erste Sensorpaar 52, 54 die vorliegende Erfindung bei- spielhaft erläutert.

Der laterale Versatz 11 wird, beispielsweise mittels einer Vergleichseinheit 22 (Kom- parator), mit dem vordefinierten Sollwert, vorzugsweise Null, verglichen. Solange der Sollwert noch nicht erreicht ist, wird der laterale Versatz 11 , beispielsweise mittels ei- nes Computers 20, mit dem ersten Regelungsfaktor Ki unter einer Eingabe 13 multi- pliziert. Der erste Regelungsfaktor Ki ist beispielsweise gemäß Formel (1 ) definiert:

Hierbei bezeichnet den ersten Regelungsfaktor, L _v den Abstand zwischen der Vor- derache 61 und der Hinterachse 59 des Fahrzeugs 30 und Lh den Abstand zwischen der Hinterachse 59 und dem ersten Sensorpaar 52, 54 (siehe Fig. 2).

Der laterale Versatz 11 wird mit dem ersten Regelungsfaktor Ki gemäß Formel (2) multipliziert:

5 = K _x y _E (2) Hierbei bezeichnet d den Lenkwinkel, der in das Winkelsteuersignal 17 einfließt, y _E den lateralen Versatz zwischen dem fahrzeugseitigen und dem wechselbrückenseiti- gen Zentrierelement. Es versteht sich, dass das Bezugszeichen 11 die Eingabe des lateralen Versatzes repräsentiert, während y _E den Wert des lateralen Versatzes re- präsentiert.

Das Winkellenksignal 17 wird an ein Lenksystem 24 des Fahrzeugs 30 weitergeleitet. Das Lenksystem 24 stellt im Fahrzeug 30, insbesondere in der Vorderachse 61 , den Lenkwinkel ein und führt das Einspuren des fahrzeugseitigen Zentrierelementes in das wechselbrückenseitige Zentrierelement durch.

Um das hierdurch initiierte Lenkverhalten zu veranschaulichen, zeigt Fig. 5 ein sche- matisches Diagramm, auf dem die räumlichen Verhältnisse der Vorder- und Hinter- achse 57, 61 ersichtlich sind. Die x-Achse des hier beispielhaft verwendeten kartesi- schen Koordinatensystems ist die longitudinale Achse und fällt mit der Ausrichtung beziehungsweise Längsrichtung der Wechselbrücke 40 (hier nicht gezeigt) zusam- men. Die y-Achse ist die laterale Achse und senkrecht zur Längsrichtung der Wech- selbrücke 40.

Das Fahrzeug 30 (hier stark vereinfacht und auf die beiden Achsen reduziert darge- stellt) bewegt sich mit einer Geschwindigkeit v entlang einer Längsrichtung, wobei die Längsrichtung mit der Ausrichtung der Wechselbrücke einen Winkelversatz e ein- schließt. In der Vorderachse 61 ist ein Lenkwinkel d eingestellt, der relativ zur Längs- richtung des Fahrzeugs gemessen ist. Infolgedessen erhält die Vorderachse 61 ne- ben der Geschwindigkeitskomponente in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu- sätzlich eine hierzu senkrechte Geschwindigkeitskomponente v . Es gilt somit For- mel (3) und (4): x = 17 cos e (3)

y = 1 sin e (4) Hierbei bezeichnet x die Position der Flinterachse 57 entlang der Längsrichtung der Wechselbrücke 40 und y die Position der Hinterachse 61 senkrecht zur Längsrich- tung der Wechselbrücke 40. Außerdem gilt Formel (5):

Unter den Annahmen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 30 konstant ist und die Winkel e und d klein sind, gilt für die zeitliche Ableitung der Größe y Formel (6):

Fig. 6 zeigt ein schematisches Diagramm, auf dem zusätzlichen zu den in Fig. 5 ge- zeigten räumlichen Verhältnissen die Position des Sensors 52, 54 gezeigt ist. Auf- grund geometrischer Betrachtung gilt Formel (7) für die Position PE des Sensors 52, 54, welche bezogen auf die Längsrichtung der Wechselbrücke 40 gemessen ist:

Hierbei bezeichnet yE die laterale Position des Sensors 52, 54.

Unter Berücksichtigung der Formel (2) lässt sich Formel (6) in Formel (8) umwan- deln:

Mit positiven Werten für v, und U führt ein positiver Wert für den ersten Rege- lungsfaktor Ki stets zu einem stabilen Einschwingverhalten, bei dem der laterale Ver- satz yE und zusätzlich der Winkelversatz e auf Null einschwingen könne. Damit kann das Fahrzeug in eine Lage überführt werden, bei der es korrekt zur Wechselbrücke ausgerichtet ist. Vorzugsweise verhält sich Ki gemäß Formel (1). Definiert man einen effektiven lateralen Versatz gemäß Formel (9): und führt man einen erweiterten Lenkwinkel gemäß Formel (10) ein:

S ^* = K _iyE + K ₂ y (10) dann kann man durch eine geschickte Wahl eines zweiten Regelungsfaktors K2 ei- nen Effekt erzeugen, der einem Verschieben des Sensors 52, 54 in Richtung der Hin- terachse 59 gleichkommt, wobei der Sensor 52, 54 in Realität am Heck angeordnet und demzufolge beim Eintreten in den Zentriertunnel greift.

Der zweite Regelungsfaktor K2 wird vorzugsweise analog zum ersten Regelungsfak- tor K1 im Regelkreis (siehe Fig. 4) zur rechnerischen Verarbeitung des lateralen Ver- satzes 11 weiter prozessiert. In diesem Fall umfasst die Eingabe 13 auch den zwei- ten Regelungsfaktor K2. Vorzugsweise gelten für den zweiten Regelungsfaktor K2 zu- mindest eine der folgenden Bedingungen nach Formel (11 ) und (12):

K ₇ < 0 (1 1 )

Fig. 7 zeigt schematisch den Einspurvorgang. In Teilfigur 1 ) sind die Vorderachse 61 , die Hinterachse 59, der Sensor 52, 54 und eine Mittellinie 70 des Zentriertunnels der Wechselbrücke 40 (Letztere hier nicht gezeigt) jeweils mit einem Bezugszeichen ver- sehen. Dieselben Bezugszeichen gelten für Teilfiguren 2) bis 8).

Wenn das Fahrzeug sich in einer relativen Position zur Wechselbrücke 40 gemäß der Darstellung in Teilfigur 1 ) befindet, wird die Vorderachse 61 am Beginn des Einspur- vorgangs aufgrund des Winkellenksignals 17 (siehe Fig. 3) gelenkt. Hieraus ergibt sich die Vorderachsenlage gemäß Teilfigur 2). In Teilfigur 3) wird die Vorderachse 59 in einer zur Lenkrichtung aus Teilfigur 1 ) entgegengesetzten Richtung gelenkt, wo- raus sich die Achsenlage gemäß Teilfigur 4) ergibt. Nach den in Teilfiguren 5) bis 8) gezeigten weiteren Lenkwinkeleinstellungen gelangt das Fahrzeug 30 schließlich in einer Position, in der das Fahrzeug 30 korrekt mit der Wechselbrücke 40 ausgerichtet ist.

Fig. 7 zeigt somit einen diskontinuierlichen Ansatz für das laterale Versetzen eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug 30 abwechselnd gelenkt und gefahren wird.

Die Auswerteeinheit 14 kann ein lineares oder ein nichtlineares Reglungsverfahren verwenden, um das Fahrzeug einzuspuren. Beim nichtlinearen Reglungsverfahren kann beispielsweise die oben genannten Parameter während der Unterfahrt in die Wechselbrücke 40 angepasst werden, etwa in Abhängigkeit von der verbleibenden Weglänge, vom Lateralversatz, von der Lateralversatzgeschwindigkeit. Hierzu kön- nen im Fahrzeug entsprechende Kennfelder und Funktionen hinterlegt werden.

Es können fortlaufend Korrekturtrajektorien berechnet werden, die das Fahrzeug auf die gewünschte Mittellinie des Zentriertunnels führen.

Bezuqszeichen

Steuervorrichtung

lateraler Versatz

Eingabeschnittstelle

Eingabe des erstes und/oder des zweiten Regelungsfaktors

Auswerteeinheit

Sollwert

Ausgabeschnittstelle

Winkellenksignal

Computer

Komparator

Lenksystem

Fahrzeug

, 34, 36, 38 Zentrierrollen

Wechselbrücke

, 44 Zentriertunnel

, 54, 56, 58 Sensoren

Längsposition der Sensoren 52, 54

Längsposition der Sensoren 56, 58

Hinterachse

Vorderachse

Mittellinie des Zentriertunnels