在高速情况下进行除草 |
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| 申请号 | CN201880032511.8 | 申请日 | 2018-05-11 | 公开(公告)号 | CN110612242B | 公开(公告)日 | 2024-03-12 |
| 申请人 | 发现号收购集团; | 发明人 | H.巴斯费尔德; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及借助于运动的轨道车辆进行除草的技术领域。本发明的主题是在轨道设备上执行除草措施期间用于提高轨道车辆速度的装置和方法。本发明的另一个主题是装备有相应的器件的轨道车辆。 | ||||||
| 权利要求 | 1.针对轨道车辆用于除草的装置，包括： |
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| 说明书全文 | 在高速情况下进行除草技术领域[0001] 本发明涉及借助于运动的轨道车辆进行除草的技术领域。本发明的主题是用于在轨道设备上执行除草措施期间提高轨道车辆的运动速度的装置和方法。本发明的另一个主题是装备有相应的器件的轨道车辆。 背景技术[0002] 出于安全原因一定需要除去轨道设备上的植物。道碴路床尤其必须除掉和/或远离植被。道碴路床通常是柔性的并且帮助不止静态的还有动态的负荷均匀地传递到路基上。在各个石块之间的无数的空腔像缓冲器一样缓冲行驶中火车的巨大的重量和冲击。 [0003] 植物以及被植物固定的腐殖质可能随着时间的推移堵塞所述间隙，这可能极大地威胁到火车的安全性。因此出于安全原因必须使所有类型的植被远离轨道设备。 [0005] 所施撒的除草剂的量无论是出于环保原因还是成本原因均应保持得尽可能少。带有所连接的图像分析装置的相机系统可以用于辨认和有针对性地除去在铁路道床中的植物。EP1521885B1例如公开了一种针对轨道车辆的用于除草的装置，该装置包括辨认杂草的相机，相机与辨认杂草的计算机连接。所述装置可以用于，仅用除草剂处理这样的路段，在这些路段中，借助于相机和计算机确认杂草植被。没有杂草的路段则不必加以处理。 [0006] 使用在喷洒火车中以除草的部件，通常具有一定的惯性。带有所连接的图像分析装置的相机系统，需要一定的时间来分析在行驶期间所拍摄的图像。需要另一些时间来驱控用于施撒除草剂的泵和阀。此外，必须施撒每单位面积最少量的除草剂，以便达到期望的效果；火车行驶得越快，那么这个量必须提供得越快并且必须尽量准确地供给。火车的高速可能导致，所施撒的除草剂打旋并且没有到达它们应当到达的地方。 [0007] 所有这一切均导致，喷洒火车通常以大约20km/h的低速运行。在喷洒火车处在路段上的时间内，不可能有其它更高速度的火车在那里运动。缓慢行驶的喷洒火车因此导致了路段的一定程度上的堵塞。 发明内容[0008] 基于所述现有技术，客观的技术任务是，减少用于在轨道设备上进行除草的时间。 [0009] 本发明的第一个主题是一种针对轨道车辆的用于除草的装置，包括： [0010] ‑用于识别沿着路段的一个或多个地点的器件，在一个/多个地点上应当执行除草措施，和 [0011] ‑用于在一个所识别的地点上/多个所识别的地点上除草的除去器件，[0012] 其特征在于，这样来设置用于识别的器件和/或除去器件，使得它们在轨道车辆行驶期间实施与正在行驶的轨道车辆的运动方向相反的运动。 [0013] 本发明的另一个主题是一种方法，其包括下列步骤： [0014] ‑使轨道车辆沿着路段朝着运动方向运动， [0015] ‑识别至少一个地点，在该地点上应当执行除草措施， [0016] ‑在所述至少一个地点上执行除草措施， [0017] 其特征在于，用于识别所述至少一个地点的器件和/或用于在所述至少一个地点上执行除草措施的除去器件在轨道车辆运动期间实施与轨道车辆的运动方向相反的运动，以便减小在用于识别的器件和/或运动器件和所述至少一个地点之间的相对速度。 [0018] 本发明的另一个主题是一种轨道车辆，其包括一个或多个按本发明的装置。 [0019] 接下来更为详细地阐释本发明，而无需在发明主题(装置、方法、轨道车辆)之间进行区分。接下来的阐释更确切地说以类似的方式适用于所有的发明主题，与它们在何种语境下(装置、方法、轨道车辆)完成无关。 [0020] 本发明用于在使用运动的轨道车辆的情况下进行除草。 [0022] 因为杂草对于轨道车辆和处在轨道车辆中的人、动物和/或货物来说是安全隐患，所以应当被除去。 [0023] 术语“除去”指的是所有用于防止杂草蔓延和/或传播的措施以及用于减少杂草的措施。 [0024] 术语“轨道车辆”指的是通过驱动器件在轨道上沿着从一个地点到另一个地点的路段运动的每一种车辆。轨道车辆优选涉及火车(例如喷洒火车)或乌尼莫克(Unimog)。轨道车辆优选可以借助于驱动器件以至少30km/h、优选至少40km/h、还要更为优选至少50km/h的速度运动。 [0025] 为了除草，轨道车辆具有识别器件和除去器件。识别器件用于识别至少一个地点，在该地点上应当执行除草措施。除去器件用于，执行用于除草的措施。识别器件和/或除去器件这样安装在轨道车辆上，使得它们能实施朝着与轨道车辆的运动方向相反的方向的运动。接下来将这些除去器件和/或识别器件也称为能运动的除去器件和/或能运动的识别器件。 [0026] 朝着一方向运动的轨道车辆实施相对于静止的轨道设备和处于轨道设备中的植物的相对运动。通过能运动地实施的除去器件和/或识别器件朝着相反方向的运动，使除去器件和/或识别器件相对于静止不动的轨道设备和/或处于其该轨道设备中的植物的相对速度减小。若除去器件和/或识别器件以和轨道车辆相同的速度运动，那么补偿了100％的行驶速度。行驶速度的补偿优选处在10％至90％、还要更为优选在20％至80％的范围内。 [0027] 在一种实施方式中，轨道车辆朝着一方向行驶，除去器件则实施朝着相反的方向的运动并且在此执行用于除草的措施。 [0028] 在另一种实施方式中，轨道车辆朝着一方向行驶，识别器件则实施朝着相反的方向的运动并且在此识别一些地点，在这些地点上执行用于除草的措施。 [0029] 在另一种实施方式中，轨道车辆朝着一方向运动，识别器件则实施朝着相反的方向的运动并且在此识别一些地点，在这些地点上执行用于除草的措施，并且除去器件同样实施朝着相反的方向的运动并且在此在所识别到的地点上实施除草措施。 [0030] 在本发明的一种实施方式中，通过施撒一种或多种除草剂进行除草。在此可以涉及有针对性地杀死特定植物的选择性的除草剂，或者涉及对抗非常多植物的所谓的广谱除草剂。也可以想到选择性除草剂和广谱除草剂的组合。优选能运动的除去器件优选是喷嘴，它们通过至少部分柔性的管路与带有除草剂配方的容器连接。 [0031] 在本发明的另一种实施方式中，通过火焰清理来除草。优选能运动地实施的除去器件优选涉及一个或多个喷嘴，能燃烧的材料可以从这些喷嘴出来，能燃烧的材料可以借助于点火装置进行燃烧。 [0032] 在本发明的另一种实施方式中，通过冷冻、例如通过施撒液氮材料进行除草。优选能运动地实施的除去器件优选涉及一个或多个喷嘴，液氮能从所述喷嘴施撒出来。 [0033] 在本发明的另一种实施方式中，通过电磁辐射的作用进行除草，例如通过伦琴射线辐射、紫外线辐射、红外线辐射、微波辐射或高度集中的可见辐射(比如借助于激光辐射)进行除草。优选能运动地实施的除去器件优选涉及用于朝着处在轨道设备上的植物的方向发出辐射的器件。这些器件可以涉及用于电磁辐射的辐射源。但也可以想到的是，涉及这样一些器件，用所述器件将电磁辐射朝着限定的方向导引，例如涉及反射镜、透镜和/或棱镜等。 [0035] 也可以想到两种或多种所述除草措施的组合。 [0036] 在轨道车辆沿着路段行驶期间实行用于除草的措施。 [0037] 除草优选在至少30km/h、优选至少40km/h、还要更为优选至少50km/h的速度下进行。 [0038] 可以想到的是，除草措施需要一定的时间。例如可以想到，必须将形式为电能或热能或电磁能的最小能量引入到植物中，以便杀死这些植物。可以想到的是，为了达到这些最小能量，例如必须保持在植物和电极之间的最少接触时间。也可以想到的是，为了达到最小能量，植物必须例如经受最少持续时间的辐射。也可以想到的是，阀需要一定的时间来打开并且除草剂需要一定的时间从喷嘴排出。 [0040] 按照本发明，因此通过除去器件与轨道车辆的运动方向相反的运动来减小在除去器件和有待除去的杂草之间的相对速度。 [0041] 例如可以想到的是，除去器件以能运动的方式在轨道车辆处支承在轨道上。轨道车辆朝一方向运动(例如向“前”)时，支承在轨道上的除去器件在轨道上例如经马达驱动地朝着相反的方向(向“后”)运动并且在这种运动时实施除草措施。 [0042] 可以想到的是，轨道本身是闭合的并且在一路段(除草措施沿该路段实施)后再次回到开端。轨道可以例如实施成“伸长的0”的形状。“伸长的0”具有两个平行的笔直区段，所述笔直区段通过两个优选半圆形的弧形相互连接。在其中一个笔直区段上，除去器件与轨道车辆的运动方向相反地运动并且在此实施除草措施。除去器件然后通过第一弧形导引到第二笔直区段上并且在第二笔直区段上朝着和轨道车辆相同的方向运动。除去器件优选在沿行驶方向的这种运动期间不实施除草措施。然后除去器件被导引到第二弧形上并且通过该第二弧形再次导引到第一笔直区段上。 [0043] 多个除去器件可以在闭合的轨道上导引，因而至少一个除去器件始终处在笔直区段上，在该笔直区段上，除去器件与轨道车辆的行驶方向相反地运动。以这种方式总是使用至少一个除去器件。 [0045] 除了除去器件的横向的运动外，也可以想到枢转运动。例如可以想到，电磁辐射源在轨道车辆行驶期间逆着行驶方向枢转，因而例如在轨道车辆下方的铁路道床的区域在枢转持续时间期间被辐射。可以想到，并行使用多个来回枢转的除去器件，因而至少一个除去器件始终实行与轨道车辆的行驶方向相反的枢转运动。也可以想到用旋转运动取代枢转运动。 [0046] 在沿着路段的被指示进行除草的一个或多个地点上执行除草。 [0047] 首先确定(识别)一个地点，在该地点上应当进行除草，并且然后在这个地点上进行相应的除草。紧接着可以确定(识别)沿着所述路段的另一个地点，并且在所述另一个地点上进行相应的除草。地点通常是被杂草覆盖的一路段和/或存在出现杂草的隐患的一路段。 [0048] 在本发明的一种实施方式中，通过相机系统识别一个地点，相机系统装备有用于图像分析的器件。相机系统(或相机系统的部分，例如相机镜头)(必要时能运动地)固定在轨道车辆上并且在行驶期间拍摄轨道设备的图像。所拍摄的图像被用于分析是否存在植物或植物部分。若在图像中辨认出了植物，那么拍摄了图像的并且上面有植物的地点，被确定为(识别为)是应当进行除草的地点。 [0049] 可以想到的是，通过相机系统辨认出植物本身。但也可以想到的是，这样来实施相机系统，使得该相机系统可以识别各个植物种类。 [0050] 为了拍摄物体的图像，由图像传感器(例如CCD传感器、CMOS传感器)检测落在物体上的并且返回(反射/散射)的光并且将其转换成电信号。在当前情况下产生了轨道车辆的周边环境的图像，轨道车辆则以相对周边环境的相对速度运动。为了避免运动模糊，曝光时间必须与速度相匹配。相对速度越大，那么最大曝光时间就越少，不应超过该最大曝光时间，以便保持预定的(能忍受的)运动模糊。 [0051] 较少的曝光时间可以例如通过较高的光量得到补偿。在本发明的一种实施方式中，轨道车辆的较高的速度通过相机与轨道车辆的运动方向相反的相对运动加以补偿。为此，相机例如以能运动的方式在轨道车辆处支承在轨道上。轨道车辆朝着一方向行驶时，相机例如经马达驱动地朝着相反的方向运动，以便减小在相机和轨道车辆的周边环境(例如铁路道床)之间的相对速度。 [0052] 可以想到的是，相机在运动时与轨道车辆的运动方向相反地经过一路段并且在这种运动时产生了周边环境(例如铁路道床)的多个图像。相机紧接着又返回到其初始地点。在这种返回运动期间，在相机和轨道车辆的周边环境之间的相对速度当然大于在轨道车辆和周边环境之间的相对速度。因此在这种返回运动期间优选不产生周边环境的图像。但为了使轨道车辆在这种返回运动期间不是“盲目的”，可以使用至少一个另外的相机，该至少一个另外的相机在产生图像时与第一相机交替。 [0053] 除了(多个)相机的横向运动外，也可以想到枢转运动。例如可以想到，为了辨认杂草或当前的杂草种类而从不同的观察角度拍摄应当辨认为或认定为是杂草的物体的多个图像。例如可以想到的是，在由相机从一个视角拍摄的第一图像中，辨认出一个例如具有绿色的物体。众所周知，由于叶绿素的存在，许多植物至少部分具有绿色。为了确保绿色物体涉及一种植物或者为了识别当前的植物种类，可以想到的是，相机逆着轨道车辆的行驶方向枢转，以从另一个视角产生所述物体的至少一个另外的图像。也可以想到的是，从多张不同视角的图像中产生所述物体的三维的复制品。从不同视角产生的一个物体的图像越多，那么在识别物体时的精确度通常也越高。 [0054] 在本发明的另一种实施方式中，至少一个应当进行除草的地点不是在轨道车辆行驶期间确定的，而是事先确定的，并且在轨道车辆行驶期间(仅)显示到达事先确定的地点。例如可以想到的是，使用遥感数据来识别沿着轨道路段的长有杂草的地点。 [0055] 遥感数据是例如通过卫星从地球表面远程获得的数字信息。也可以想到使用飞机(无人驾驶(无人机)或有人驾驶)来摄取遥感数据。 [0056] 可以想到的是，遥感数据分析在铁路运营商的路网区域内的杂草的存在并且检测被识别到杂草的地点的地理坐标。当轨道车辆沿着存在至少一个这种地点的路段运动时，借助于定位系统(例如GPS支持地)监控轨道车辆的相应的位置。若轨道车辆接近这种地点，那么就采取必需的除草预防措施。若定位系统辨认到，轨道车辆处在这种地点上，那么实施除草措施。 [0057] 但也可以想到的是，存在数字地图，其上标出了不应执行特定的除草措施的地点。 [0058] 例如可以想到的是，在沿着路段的一些区域中，出于环境保护或水保护的原因而不允许除草剂的施撒。 [0059] 同样可以想到的是，在一些地点上不允许使用电能来杀死植物，例如在敏感的电气设备或电子设备附近，它们可能会由于使用电能而受到干扰或受损。 [0061] 接下来借助于附图详细阐释本发明，而不会使本发明局限于附图所示的特征和特征组合。 [0062] 图中： [0063] 图1示意性示出了轨道车辆(10)，其装备有按本发明的装置； [0064] 图2示意性示出了另一辆轨道车辆(10)，其装备有按本发明的装置。 具体实施方式[0065] 在图1中示出的轨道车辆(10)从侧面(a)和底部(b)展示。该轨道车辆借助于车轮(30)在轨道(20)上朝着一方向(50)运动。存在一种相机系统(40)，用该相机系统能检查铁路道床是否存在杂草。倘若借助于相机系统识别到了杂草或一种特殊的杂草，那么激活除去器件。在当前情况下，通过施用除草剂进行除草。除草剂通过喷嘴(60、60′、61、61′)施用到铁路道床上。在图1中示出了两个喷嘴(60、60′)，它们在轨道(70、70′)上朝着与轨道车辆(10)的运动方向(50)相反的方向运动。这些喷嘴(60、60′)在它们朝着所述方向运动期间将除草剂施用到铁路道床上。喷嘴(61、61′)在这个时间中在同一轨道(70、70)上运动，但朝着轨道车辆的方向(50)并且在此不实施除草剂的施用。当它们通过轨道弧形达到了分别在外的笔直区段并且与轨道车辆的方向(50)相反地实施运动时，它们才实施除草剂的施用。喷嘴(60、60′)然后在内置的笔直区段上朝着轨道车辆的方向(50)运动并且在这种运动中不实施所述施用。 [0066] 在图2中示出的轨道车辆(10)在轨道(20)上朝着一方向(50)运动。轨道车辆装备有形式为相机的识别器件(40)。在上图(a1)中，相机沿行驶方向(50)观察轨道区段。在下图(a2)中，示出了在之后的时刻中的轨道车辆；该轨道车辆已经相对于图(a1)中的位置向右运动了一路段。在这种运动期间，相机(40)(向后)完成了与轨道车辆的运动相反的枢转运动；在图(a2)中，相机向左取向。在枢转运动期间，相机拍摄铁路道床的一个或多个图像，以便识别杂草。若识别到杂草，那么喷嘴(60)促使当杂草处在喷嘴的施用有效范围内时施用除草剂。在向后的枢转运动之后，相机实行向前进入其初始位置的枢转运动，以便之后重新向后枢转并且因此继续。在向前枢转时，相机不拍摄图像。优选存在多个相机，它们交替地从前向后枢转并且返回枢转，其中，始终有至少一个相机实施与轨道车辆的运动方向相反的枢转运动并且在此产生了铁路道床的一幅或多幅图像，以便识别杂草。 |
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