DE2410985C3 - Anordnung zur Überwachung und Steuerung des Container-Umschlags mit Kranfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung und Steuerung des Container-Umschlags mit Kranfahrzeugen, insbesondere für schienenfreie Kranfahrzeuge, mit einer einen stationär verlegten Leitdraht und eine Antenne beinhaltenden Leitdrahlstcucrurig zum drahtlosen induktiven Informationsaustausch zwischen einer stationären Steuerzentrale und der Führerkabine des Kranfahrzeugs, wobei dieser Informationsaustausch sowohl Befehle bezüglich der Identität des Standortes und des Zielortes des jeweils zu transportierenden Containers als auch Angaben bezüglich der jeweiligen tatsächlichen Position des Kranfahrveugs beinhaltet.

Durch die Entwicklung des Transportieren von (intern in Containern haben sowohl die Flachen der C iini.iincr-Umschlaganlagi-π, in welchen die Container ,in und von Bord von Containerschiffen gebracht werden, als auch die Zahl und Menge der transportierten Güter erheblich zugenommen. Um unter diesen Umständen eine große Zahl von Containern wirtschaftlich und schnell handhaben zu können, sind Computer für die automatische Handhabung der Container zum Einsatz gekommen.

Üblicherweise ist eine Container-Umschlaganlage in eine Vielzahl von mit bestimmten Adressen versehene Blöcke aufgeteilt, und in jedem Block ist eine Vielzahl

ίο von Containern in einer Mehrzahl nebeneinanderliegender Reihen untergebracht Portalkräne können sich entlang den Reihen von Containern bewegen. Jeder Portalkran ist mit einem Greifer ausgerüstet, welcher für die Handhabung der Container quer zu den Reihen verfahrbar ist. Außerdem besitzt jeder Portalkran eine Führerkabine, welche z. B. zusammen mit dem Greifer verfahrbar sein kann. Der Kranführer in der Führerkabine handhabt die Container nach genauer Feststellung der Adressen der Container-Umschlaganlage. Bei sehr

jo großflächigen Container-Umschlaganlagen erhöht sich daher die Gefahr einer Fehlhandhabung, und wenn einmal eine solche vorgekommen ist, ist ihre Beseitigung außerordentlich schwer. In modernen Container-Umschlaganlagen, welche genaue und schnelle Opera-

2> tionen erfordern, sind derartige Erschwernisse unerwünscht.

Bekannte Leitdrahtsteuerungen, die mit induktiver Befehlsübertragung arbeiten (DE-OS 21 23 352), auch solche für gummibereifte Fahrzeuge (Deutsche Hebe-

ji> und Fördertechnik, Sonderheft zur Hannover-Messe 1970, Seiten 66 und 67), lassen hinsichtlich ihrer Steuerungszuverlässigkeit zu wünschen übrig, da an den Kranfahrzeugen kein Vergleich der Ist-Position mit der Soll-Position stattfindet. Letzteres ist zwar bei einem

Γι weiteren bekannten System der Fall (Brown Boveri Mitt., 1973, H. 1, Seiten 4 bis 9), jedoch muß dort die Ist-Position anhand der gefahrenen Wegeinheiten ermittelt werden. Hierzu dient e.·". am Fahrwerk angeordneter Wegimpuls-Umsetzer, der die zurückge-

W legten Strecken mißt. Das System ist dementsprechend aufwendig. Auch läßt die Genauigkeit zu wünschen übrig, da, ausgehend vor. cir.crr. fiktiven Nullpunkt, ohne Wegmarkierungen gearbeitet wird.

Ein älterer Vorschlag betrifft bereits Wegmarkierun-

4-> gen (DE-PS 23 52 176), und zwar in Form von Boden-Festpunkten neben den Schienen eines Güterzugs bzw. einer Lastwagenspur, wobei ein entlang der Gleise laufender Kran eine Zuordnung zwischen den Boden-Festpunkten und der jeweiligen Lage zugehöri-

-iii ger Zugwaggons vornehmen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art die Handhabungszuverlässigkeit zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Anordnung nach

V) der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Leitdraht der Leitdrahtsteuerung als gedrillte Vierdraht-Doppelleiteranordnung ausgebildet ist, daß die von den Drillstellen dieser Vierdraht-Doppelleiteranordnung verursachten relativen Änderungen der Pha-

i,(i senlage des Empfangssignals der Antenne als Lageinformation für die Ist-Position des Kranfahrzeugs auswertbar sind und daß eine Sperrvorrichtung vorgesehen ist, mittels derer die Betätigung des Kranhebezeugs sperrbar ist, falls die Befehle bezüglich

.<-) der Identität des Standortes bzw. des Zielortes von der tatsächlichen Stellung des Kranfahrzeugs abweichen.

Bei dieser Anordnung bildet jede Drillstelle eine Bodenmarkierung, die beim Überfahren abgetastet und

zur Ermittlung der zurückgelegten Wegstrecke, also zur Ermittlung der Ist-Position, ausgewertet wird. Wenn die auf diese Weise festgestellte Ist-Position mit der befohlenen Soll-Position nicht übereinstimmt, greift die Sperrvorrichtung ein und verhindert eine Betätigung des Kranhebezeugs. Es wird also, basierend auf einer sehr genau ermittelten Ist-Poätion, eine Fehlbetätigung des Krans verhindert, und zwar ohne daß auf die Aufmerksamkeit des Kranführerrs zurückgegriffen werden müßte.

Nachfolgend wird in der Beschreibung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Container-Umschlaganlage,

F i g. 2 eine Vorderansicht eines in einer Container-Umschlaganlage benutzten Portalkrans,

Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Portalkrans,

F i g. 4 ein Blockschaltbild des am kran installierten Teils des Steuersystems,

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines Auiführungsbeispiels des Überwachungssystems für einen Kran zur Handhabung von Containern,

Fig.6 die schematische Darstellung einer Anordnungsart für die jeweilige Adressierung einer Vielzahl von Containern.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist eine Vierzahl von Containern 19 in sechs Reihen in jedem von zwei Blöcken gestapelt. Jeder Block weist einen zugehörigen Portalkran 18 auf. Es muß darauf hingewiesen werden, daß die Zahl der Blöcke und Portaikräne und die Anzahl der Reihen gestapelter Container auf Wunsch vergrößert oder verkleinert werden können. Wie zu erkennen, ist jeder Portalkran 18 mit einer Führerkabine 20 sowie mit einem Lastaufnahmemittel 21 ausgerüstet, welche so ausgestaltet sind, daß sie quer über die Reihen der Container bewegt were" ·η können. Längs der Containerreihen sind Lastautos 22 verfahrbar, auf welche die Container geladen werden. Diese Lastautos ?2 dienen nicht nur dem Transport der Container innerhalb der Container-Umschlaganlage, sondern "ransportieren die Container auch in diese hinein und aus dieser heraus.

Eine Steuerzentrale 11 ist mit eiuem Steuersystem ausgerüstet, welches die notwendigen Befehlssignale an die entsprechenden Einrichtungen in der Container-Umschlaganlage sendet, welche dafür eingerichtet sind, solche Informationen aufzunehmen, wie die Daten der Containerschiffe, Räume in den Schiffen sowie die Zahl der Container, welche vorprogrammiert zum jeweiligen Ziel transportiert werden sollen.

Die F i g. 2 und 3 zeigen Details der Konstruktion des Portalkrans 18, welcher für den Transport, das Ab- und das Aufladen der Container längs der Containerreihen verfahrbar ist.

Wie erkenntlich, ist der Portalkran mil vier seitlichen Beinen 32 versehen, von denen jedes von zwei Rädern

31 getragen wird. Zwei Querträger 33 verbinden die Paare sich einander gegenüberliegender seitlicher Beine

32 an ihren oberen Enden, während Längsträger 34 die Beine 32 einer Seite jeweils in der Nähe ihrer unteren Enden verbinden. Auf den Querträgern 33 ist als Kranhebezeug eine Laufkatze 35 verfahrbar angeordnet, die an ihrer Unterseileden Greifer37 trägt, welcher einen Container 19, hänjjnd an der Laufkatze, tragen kann. Auch die Führerkabine 20 ist an der Laufkatze befestigt. Elektromotore 39 sind mit den zugehörigen Rädern 31 gekuppelt und treiben diese an.

F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuer- oder Überwachungssystems für das Auf- oder Abladen von Containern, welches an dem Kran und/oder der Führerkabine installiert ist In der Führerkabine 20 des Portalkrans befinden sich ein Längs- und Querlagenanzeiger 43, ein Arbeitsablaufleitanzeiger 44, ein Steuerstellungsanzeiger 45, ein Lastwagenleitanzeiger 46, ein Sperranzeiger 47 und ein automatisches Steuergerät 41 für die Steuerung dieser Geräte. Aufgabe eines Lagendetektors 42 ist es, die Längs- und die Querlage des Krans bezüglich einer bestimmten Adresse in der Container-Umschlaganlage zu bestimmen. Das automatische Steuergerät 41 ist dafür so geschaltet, daß es eine Ladeinformation von der Steuerzentrale 11, 501 erhalten kann, um verschiedene zeitg'jsteuerte Signale auszusenden, welche erforderlich sind, um die Ladeoperation durch ständige Überwachung der Position des Krans und des Fortschrittes der Ladeoperation durchzuführen. Eine üblicherweise an den Kran gegebene Information über eine Lade-Aaresse enthält den Befehl, den Container von einer gegebenen Adresse an eine andere Adresse zu befördern, so daß gleichzeitig zwei Adresseninformationen gegeben werden. Dementsprechend gibt das automatische Steuergerät 41 auch Informationen an die Steuerzentrale 11, 501 bezüglich der Beurteilung, zu welcher von den beiden Adresseninformationen die Steuerung hin erfolgen soll, die Meldung «Operation beendet«, welche jeweils gegeben wird, wenn die befohlene Ladeoperation bei der augenblicklichen Stellung des Krans beendet ist. Der ArbeitsablauHeitanzeiger 44 bewirkt die Anzeige der für Längs- und Querlauf benötigten Arbeitsführung, die für das Verfahren des Krans zu einer gewünschten Adresse erforderlich sind, die Anzeige der gewünschten Adresse sowie die Anzeige für die Annäherung und die Ankunft, während der Steuerstellungsanzeiger 45 zur Anzeige der von der Steuerzentrale 11, 501 gegebenen Ladeoperation dient. Der Lastwagenleitanzeiger 46 zeig' lediglich die zur Führung eines Lastwagens erforderlichen Signale an, welcher zu einer Stellung unter dem Kran vorrückt, während der Sperranzeiger 47 so gesperrt ist, daß die Greif- und Absetz vorgänge eines Containers nur erlaubt werden, wer.n der Kran an einer speziellen Adresse ankommt, welche durch das automatische Steuergerät 41 bezeichnet worden ist. Der Sperranzeiger ist so ausgebildet, daß die Bewegungen der Sperrelemente ständig angezeigt werden und damit verhindert wird, daß der Operator die Adressen falsch einschätzt oder verwechselt.

Die Wirkungsweise des Kranüberwachungssystem;, für die Handhabung von Containern wird anhand von Fig. 5 beschrieben. Die Steuerzentrale 501 veranlaß: die Übertragung eines Ladebefehl-Signals, weiches ein Container-Adressensignal und ein Contamer-Nummernsignal enthält. In dem vorliegenden Beispiel erfolgen die Übertragung und der Empfang der Signale zwischen der Steuerzentrale 501 und der Steuerkabine 20 drahtlos <uif induktivem Weg. Genauer gesagt, ist das drahtlose induktive Übertragungssystem dahingehend eingeschränkt, daß eine Spule oder Antenne 502 an dem Kran befestigt ist und dicht neben und längs eines Induktions-Leitdrahtes 520 bewegt wird, welcher auf dem Boden angebracht ist. Wenn ein hochfrequenter, durch ein Steuersignal von der Steuerzentrale 501 modulierter Strom durch den Leitdraht 520 fließt, entsteht um diesen herum ein hochfrequentes magnetisches Feld. Dementsprechend wird die in der Nähe des

Leitdrahtes 520 angeordnete Antenne 502 an den hochfrequenten Magnetfluß gekoppelt und induziert eine elektromotorische Kraft an den Enden der Spulenwicklung, wodurch das von der Steuerzentrale übertragene Befehlssignal zu dem Kranführer übertragen wird. Dementsprechend wird das von der Antenne 502 empfangene Signal von einem Empfänger 503 verstärkt und demoduliert, im vorliegenden Fall sind das Adressensignal für die Container-Umschlaganlage und das Container-Nummernsignal verschlüsselt oder codiert. Wie die Container-Umschlaganlagenadresse gefunden wird, wird später im einzelnen beschrieben. Die aus dem Empfänger 503 kommende, ein Container-Adressensignal und ein Container-Nummernsignal enthaltende Ausgangsgröße wird durch einen Dekoder 504 zu einem Container-Anschriftenlesegerät 506 und einem Container-Nummernlesegerät 505 gesandt, welche sich auf dem Steuerstellungs-Anzeiger 45 in der Führerkabine 20 befinden, wodurch die bestimmte Container-Adresse und die Container-Nummer durch geeignete Anzeigemittel, wie z. B. Lampen, angezeigt werden. Der Kranführer in der Führerkabine des Krans bedient ein Kransteuergerät 514, um den Kran zu der besonderen, von dem Container-Anschriftenlesegerät 506 angezeigten Adresse zu bewegen.

In dem Empfänger 503 wird das in dem Ladebefehlssignal enthaltene Adressensignal ausgesondert und in ein Steuergerät 507 gesandt, welchem auch ein verschlüsseltes Signal über die augenblickliche Lage geliefert wird, so daß beide miteinander verglichen werden. LJm die augenblickliche Lage der Führerkabine oder des Krans zu ermitteln, ist es erforderlich, die Position des Krans in der Container-Umschlaganlage und die Lage der Führerkabine auf dem Querträger 33 zu bestimmen. Die Bestimmung der Arbeitsstellung des Krans erfolgt unter Benutzung des oben beschriebenen Leitdrahtes 520. Genauer ausgedrückt, wird die Bestimmung der Arbeitsstellung dadurch ermöglicht, daß der Leitdraht auf einer bestimmten Länge gedrillt ist, so uaü sich der rhaseiiwinkei des in uci Auicinic induzierten Stroms ändert, wenn die an dem Kran montierte Antenne an einer solchen gedrillten Stelle vorbeifährt. Da als gedrillte Übertragungsleitung die Vierdraht-Doppelleiteranordnung gewählt wird, ist es möglich, die in die Übertragungsleitung und die Antenne induzierten Stör- und Geräuscheinflüsse wirksamer zu unterdrücken und ein wirkungsvollere Begrenzung des von der Übertragungsleitung und der Antenne abgestrahlten elektrischen Feldes zu erzielen, als es mit einem nichtgedrillten Leiter bekannter Ausführung erreichbar ist.

Um sowohl eine wirksame Übertragung des Steuersignals als auch eine genaue Ermittlung der Stellung des Krans durch das induktiv wirkende drahtlose System sicherzustellen, ist es erforderlich, den Kran auch dann geradeaus laufen zu lassen, wenn er mit Gummireifen ausgerüstet ist. Um eine solche Spursteuerung zu ermöglichen, wird ein niederfrequenter Strom durch den in der Container-Umschlaganlage verlegten Leitdraht geleitet, und es wird ein Querlagendetektor 509 verwendet, um den Grad der seitlichen Abweichung des Krans festzustellen. Das auf diese Weise erzeugte Abweichsigna! wird in ein Steuersigna! umgesetzt, weiches benutzt wird, um die Kranspur durch einen geeigneten Signalumsetzer zu steuern. Das gewonnene Steuersignal steuert die Zahl der Umdrehungen der Kranmotoren, um den Kran längs einer vorbestimmten Spur fahren zu lassen. So ist es möglich, die Abweichung der Kranspur von dem geradlinig verlegten Leitdraht innerhalb einer Toleranz von ± 100 mm zu halten.

Die Querlage der Führerkabine bzw. des Kranfahrzeugs kann ermittelt werden durch Umwandlung des Fahrwegs in einen Dreh winkel. Auf diese Weise werden die angewiesene Adresse und die augenblickliche Position des Krans miteinander verglichen, um die Richtung der Querbewegung der Führerkabine anzuzeigen. Wenn sich der Kran einer vorbestimmten Adresse nähert, wird die Annäherung und die Ankunft auf dem Arbeitsablaufanzeiger angezeigt.

Die Beurteilung der Conlainer-Umschlagadresse kann automatisch durch Aufstellung einer bestimmten Beziehung zwischen der Adresse der IJmschlaganlage und der Quer- und Längsposition des Krans erfolgen. F i R. 6 zeigt ein Beispiel einer Container-Anordnung auf der Container-Umschlaganlage. Falls alle Container einheitlich eine Länge von 6,06 m und eine Breite von 2,45 m haben, wird eine Stellfläche der Container-Umschlaganlage in eine Vielzahl von Adressen unterteilt, die in Längsrichtung einen Abstand von 0,44 m und in Querrichtung von 0,4 m haben. Bei dieser Anordnung beansprucht ein 12,12 m langer Container zwei Adressen. D'e Beziehung zwischen der ermittelten Positionsinformation und der Adresse Bs lautet für 6,06 m lange Container

Λ' —■ .Adressennummer (W_n) * η Container,
und für 12.12 m I an tu: Container

Y = Aclressennummer (W_vl χ .·ι t ., (ielwuse.

wobei η der Quotient aus dem Abstand zwischen aneinandergrenzenden Adressen (m) und der kleinsten Einheit bei der Positionsermittlung (m)\%\
und N die der Adressennummer (Bs) entsprechende Positionsnummer ist.

Gemäß F i g. 5 wird das durch einen Längslagendetektor 508 und einen Querlagendetektor 509 ermittelte Signal für die augenblickliche Position über einen

iir-ii-_r e4/\ 1 _: w _j: e«i Λ

Steuergerät 507 zugeleitet. Bei Übereinstimmung des Steuersignals des Empfängers 503 und des Positionssi-• gnals der Führerkabine des Krans gibt das Steuergerät 507 ein Signal ab, welches einen Operationsleitanzeiger 512. z. B. eine Lampe, betätigt. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Steuergerätes 507 einem Sperrgerät 513 zugeleitet, dessen Ausgangssignal das Wirksamwerden eines Greifersteuergerätes 515 ermöglicht, welches bewirkt, daß der Greifer des Krans nach unten wandert und einen Container ergreift oder freigibt. Nach Beendigung einer Reihe von Greiferoperationen wird ein elektrisches Signa! ausgelöst, welches als Signal »Operation ausgeführt« über das Steuergerät 507 und den Sender 516 der Steuerzentrale 501 übermittelt wird. Wie oben beschrieben, erhält der Fahrer in der Führerkabine des Krans bei Anwendung des beschriebenen Kranüberwachungssystems für die Handhabung von Containern in einer Container-Umschlaganlage für jeden Container ein separates Ladesignal und führt dann die angewiesene Container-Handhabung aus. Wenn diese erledigt ist, wird automatisch ein Signal »Operation durchgeführt« an die Steuerzentrale übermittelt. Sodann kann auf ein neues l.adesignal gewartet werden, im Falle einer fehlenden Übereinstimmung zwischen der tatsächlichen und der aufgezeichneten Adresse wird die Betätigung des Greifers automatisch unterbrochen. So ist es möglich, den Kranführer zu entlasten und Fehlleistungen zu vermeiden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Überwachung und Steuerung des Container-Umschlags mit Kranfahrzeugen, insbesondere für schienenfreie Kranfahrzeuge, mit einer einen stationär verlegten Leitdraht und eine Antenne beinhaltenden Leitdrahtsteuerung zum drahtlosen induktiven Informationsaustausch zwischen einer stationären Steuerzentrale und der Führerkabine des Kranfahrzeugs, wobei dieser Informationsaustausch sowohl Befehle bezüglich der Identität des Standortes und des Zielortes des jeweils zu transportierenden Containers als auch Angaben bezüglich der jeweiligen tatsächlichen Position des Kranfahrzeugs beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitdraht (520) der Leitdrahtsteuerung als gedrillte Vierdraht-Doppelleiteranordnmg ausgebildet ist, daß die von den Drillstellen dieser Vierdraht-Doppelleiteranordnung verursachten relativen Änderungen der Phasenlage des Empfangssignals der Antenne (502) als Lageinformation für die Istposition des Kranfahrzeugs (18) auswertbar sind und daß eine Sperrvorrichtung (513) vorgesehen ist, mittels derer die Betätigung des Kranhebezeugs (35,37) sperrbar ist, falls die Befehle bezüglich der Identität des Standortes bzw. des Zielortes von der tatsächlichen Stellung des Kranfahrzeugs (18) abweichen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitdraht (520) mit einem Hochfrequenz-Sender i.i der Steuerzentrale (11, 501) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch ;. dadurch gekennzeichnet, daß der Leitdraht (520) zur Führung des Krans an einen Strom niedriger Frequenz angeschlossen ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Durchführung der befohlenen Containerhandhabung ein Vollzugssignal von der Führerkabine (20) zu der Steuerzentrale (50!) durch den Lcitdraht (520) Übermittelbarist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (509) zur Bestimmung der Querlage des Kranfahrzeugs.