AT404822B - Verfahren zum steuern von verketteten fahrzeugen im berg- bzw. tunnelbau sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens - Google Patents

Description

AT 404 822 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern von verketteten Fahrzeugen im Berg- bzw. Tunnelbau, wobei wenigstens ein Fahrzeug einen Fahrantrieb aufweist sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In seiner Längsrichtung bewegbare Kurvenförderer, wie beispielsweise kurvengängige Kettenkratzförderer, sind beispielsweise der DE 39 05 A1 802 zu entnehmen. Bei dieser bekannten Einrichtung ist ein aus einem Gelenkbalken bestehender Führungsbalken vorgesehen, der vom Förderer im Nachholschritt mitgeführt wird und der bei der Vorbewegung des Kurvenförderers diesen in den gewünschten Verlauf führt. Aus der DE-A1-42 19 098 ist eine Einrichtung bekannt, bei welcher zumindest im Bereich der Kurven spurführende Schienen oder Rillen angeordnet sind. Die exakte Ausrichtung in der Strecke wird hier mit einem Impulsgeber und Impulsempfängern überwacht, wobei der Impulsgeber ortsfest an einem zuvor bestimmten Punkt in der Strecke jeweils definiert befestigt werden muß. Bei jedem Versetzen des Impulsgebers ist ein neuerliches Justieren erforderlich.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, die Navigation von verketteten Fahrzeugen im Berg- und Tunnelbau zu vereinfachen und eine Steuerung der Fahrzeuge zu ermöglichen, bei welchen Vorkehrungen in der Strecke selbst nicht erforderlich sind. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, aufwendige Justierarbeiten in der Strecke zu vermeiden und eine Steuerung autonom und ohne ständige Zuhilfenahme einer Lasereinrichtung zu ermöglichen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Verfahrensweise im wesentlichen darin, daß zu beiden Seiten der Fahrzeuge, in Bewegungsrichtung versetzt, Distanzmessungen zum Stoß unter Verwendung von Sendern und Empfängern vorgenommen werden und daß die gemessenen Werte für die Ausrichtung der Bewegungsrichtung der Fahrzeuge in der Strecke bzw. im Tunnel herangezogen werden. Dadurch, daß die Richtungs- und Lageinformation autonom von Sendern und Empfängern an den verketteten Fahrzeugen durch Auswertung der jeweiligen Distanzsignale erfolgt, kann auf aufwendige Einrichtungen in der Strecke verzichtet werden. Dadurch, daß in Bewegungsrichtung versetzt Distanzmessungen zum Stoß vorgenommen werden, lassen sich Hindernisse, vorbeigehende Grubenarbeiter oder seitliche Ausbrüche im Stollen ohne weiteres ausmitteln, und es kann dennoch insgesamt ein brauchbares Steuersignal erzielt werden, wobei übermäßige Abweichungen jeweils ausgemittelt und ausgefiltert werden können. Mit Vorteil wird das Verfahren hiebei so durchgeführt, daß die Meßwerte periodisch abgefragt und ausgemittelt werden, wobei Meßwerte, deren Änderung vom vorangehenden Meßwert einen Schwellwert übersteigt, ausgefiltert werden. Auf diese Weise werden Meßfehler, die durch Personen oder Gegenstände in der Meßstrecke verursacht werden könnten, ausgeblendet, und es ist keinesfalls erforderlich, daß jeder Sensor unterbrechungslos ein gültiges Meßsignal zur Verfügung stellt. Insbesondere bei der Verwendung von Ultraschallsensoren wird hiebei der Vorteil erreicht, daß die Signale auch bei hoher Staubbelastung weitestgehend reproduzierbar sind und ein hohes Maß an Genauigkeit für die Richtungssteuerung ergeben.

Bei einer Kette von eigenangetriebenen Transportfahrzeugen, wie z.B. einer Abförderanlage, kann über eine Distanzmessung zur Seitenwand, d.h. zum Stoß bzw. Ulm durch eine gegebene Strecke navigiert werden, wobei die Richtung vom ersten und letzten Fahrzeug vorgegeben wird und über ein sich erinnerndes und lernfähiges System die einzelnen Zwischenfahrzeuge mittels Distanzmessung zur Seitenwand in der vorgegebenen Spur geführt werden. Mit Vorteil sind insbesondere bei Abförderanlagen, die Richtungen des ersten und des letzten Fahrzeuges als Vorgabewerte für die Ausrichtung der einzelnen Zwischenfahrzeuge in der Steuerung eingesetzt.

In Folge der Ungenauigkeiten des Stoßverlaufes bzw. der Ausbrüche ergibt sich naturgemäß eine entsprechende Ungenauigkeit der Richtungssteuerung. Ein derartiger Fehler ist aber statistisch und mittelt sich weitgehendst von Abschlag zu Abschlag aus, sofern die Sensoren auf den Fahrzeugen einen geeigneten Abstand in Längsrichtung aufweisen. Mit Vorteil ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens daher so ausgebiidet, daß zu beiden Seiten der Fahrzeuge jeweils wenigstens zwei Ultraschallsensoren angeordnet sind, deren Abstand in Fahrzeuglängsrichtung voneinander ungleich der Einbruchtiefe des Abbauwerkzeuges oder einem Vielfachen derselben gewählt ist. Durch eine derartige Wahl der Abstände kann eine Verstärkung von Fehlern vermieden werden, und es tritt wiederum der Vorteil der statistischen Ausmittelung ein.

Die Meßsignale können entsprechend intelligent verarbeitet werden, wobei eine Erhöhung der Genauigkeit des Navigationssystemes durch Ermittlung der Schwankungen des Stoßverlaufes beim Vorfahren der Fahrzeuge oder eine Kalibrierung von konstanten Fehlern bei einem Kalibriervorgang relativ zu einem Laser ohne weiteres möglich ist. Mit Vorteil ist die Vorrichtung so ausgebildet, daß Kupplungen für die Signalleitungen der Sensoren benachbarter Fahrzeuge vorgesehen sind und die Signalleitungen einer Mehrzahl von Fahrzeugen einer Auswerte- bzw. Steuerschaitung zugeführt sind. Durch eine derartige Verkettung ist es möglich, während des Fahrvorganges den Verlauf der Wandlinie zu vermessen und einen Mittelwert vorzugeben. Insbesondere ist es möglich, Abstände zu Ausbaubögen während des Fahrvorganges abzu- 2

Claims (8)

1. AT 404 822 B schätzen, da auch Fehler, wie sie durch Ausbauelemente verursacht werden könnten, in einfacher Weise bei Kenntnis derartiger Störungsquellen eliminiert werden können. Schließlich besteht die Möglichkeit, den mittleren Fehler nach Justiervorgängen zu einem Laser wieder zu korrigieren. In besonders einfacher Weise ist die Ausbildung so getroffen, daß die Steuerung eine Logikschaltung zum Ausfiltern von sich Sprungkraft ändernden Distanzmeßwerten enthält. Insbesondere dieses Ausfiltem erlaubt es Sensoren, welche kein sinnvolles Signal liefern, was beispielsweise bei Abdeckungen oder Ausbrüchen oder Querschlägen der Fall sein kann, einfach zu eliminieren, wobei sich die Steuerung am nächstbenachbarten Sensor mit gültigem Signal orientiert. Um eine entsprechende Justierung des Fahrvorganges und die erforderlichen Korrekturen in der Navigation sicherzustellen, ist die Vorrichtung mit Vorteil so ausgebildet, daß einzelne Fahrzeuge je ein mit einem Drehkranz verbundenes Raupenfahrwerk für seitliche Korrekturen der Fahrtrichtung aufweisen. Die Distanzmessung zur Seitenwand bzw. Ulme kann optisch, elektromagnetisch, akustisch und mit Vorteil mit Ultraschallsensoren erfolgen. Mit Vorteil besteht die Steuerschaltung aus einem autoadaptiven, lernfähigen Mikrocomputer, wodurch die Möglichkeit besteht, einzelne Teile der Fahrzeugkette abzuhängen und in einen anderen Streckenbereich zu verfahren. Das erste Transportelement muß in diesem Fall gesteuert werden, wobei die nachfolgenden Elemente wiederum dieselbe Fahrlinie ansteuern können. Insgesamt ergibt sich mit einem lernfähigen System durch die Auswertung der Sensorsignale in einem Mikroprozessor eine exakte Lage- und Richtungsorientierung einer Vortriebsmaschine bzw. eine einfache Steuerung von miteinander verketteten Fahrzeugen. Eine unmittelbare Verbindung zu Navigations- bzw. Richtungskontrolleinrichtungen innerhalb der Strecke ist nicht erforderlich, da sich die Orientierung unmittelbar aus dem Fahrverlauf ableiten läßt. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit Eigenantrieb, an welchem ein Förderband abgestützt ist und Fig. 2 eine Draufsicht auf einen verketteten Förderer mit einer Mehrzahl von jeweils einen Eigenantrieb aufweisenden Fahrzeugen. In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, welches über einen von Raupen 2 gebildeten Fahrantrieb verfügt. Es ist eine Ladeschurre 3 vorgesehen, auf welche das abzufördernde Material aufgegeben werden kann. In der Strecke ist eine konventionelle Navigationshilfe in Form eines Laserstrahles 4 schematisch angedeutet. Die Strecke ist durch Ausbauelemente 5 im Bereich der Ulme gesichert. Am Maschinenrahmen 6 des Fahrzeuges 1 liegt ein Förderband oder ein Kettenförderer 7 auf, dessen Antrieb schematisch mit 8 angedeutet ist. Am Maschinenrahmen 6 ist eine Mehrzahl von Sensoren 9 ersichtlich, wobei zu jeder Seite der Schrämmaschine jeweils drei derartige Sensoren 9 angeordnet sind. Die Sensoren 9 sind als Ultraschallsender und -empfänger ausgebildet und messen die jeweilige Distanz a zur Ulme bzw. zum Stoß. Aus einer Mehrzahl derartiger Meßwerte während des Vortriebes ergibt sich eine rechnerische Leitgröße für den Fahrverlauf und die Vortriebsrichtung, sodaß ein konstanter Vergleich zum Laserstrahl 4 entfallen kann. Dadurch, daß der Abstand b benachbarter Sensoren ungleich dem Abstand von Streben 5 zur Sicherung der Ulme und ungleich der Einbruchtiefe eines nicht dargestellten Schrämwerkzeuges gewählt ist, werden Abweichungen, wie sie durch derartige Hindernisse bzw. durch den Gebirgsverlauf im Bereich des Stoßes bewirkt werden, ausgemittelt und es wird eine hinreichend exakte mittlere Fahrtrichtung im Verhältnis zu einer vorgegebenen Fahrtrichtung ermittelt. Am Hinterende des Fahrzeuges ist eine Kupplung 10 schematisch dargestellt. Über diese Kupplung 10 werden weitere Fahrzeuge, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, verkettet, wobei die Darstellung in Fig. 2 eine Mehrzahl von miteinander verketteten Fahrzeugen 11 im Inneren einer Strecke 12 zeigt. Die Strecke 12 ist nicht geradlinig und weist Querausbrüche 13 sowie entsprechend unregelmäßige Ausbrüche 14 auf. Jedes Fahrzeug 11 weist zu beiden Seiten jeweils wenigstens zwei Sensoren 9 auf, wodurch insgesamt bei Verkettung der entsprechenden Signale auch hier die jeweils befahrene Strecke exakt nachvollzogen werden kann und eine Folgesteuerung von nachfolgenden Fahrzeugen bis hin zum letzten Fahrzeug 15 in der Kette ohne weiteres bewerkstelligt werden kann. Patentansprüche 1. Verfahren zum Steuern von verketteten Fahrzeugen im Berg- bzw. Tunnelbau, wobei wenigstens ein Fahrzeug einen Fahrantrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Fahrzeuge in Bewegungsrichtung versetzt Distanzmessungen zum Stoß unter Verwendung von Sendern und Empfängern vorgenommen werden und daß die gemessenen Werte für die Ausrichtung der Bewegungsrichtung der Fahrzeuge in der Strecke bzw. im Tunnel herangezogen werden. 3 ΑΤ 404 822 Β
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte periodisch abgefragt und ausgemittelt werden, wobei Meßwerte, deren Änderung vom vorangehenden Meßwert einen Schwellwert übersteigt, ausgefiltert werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Abförderanlagen, die Richtungen des ersten und des letzten Fahrzeuges als Vorgabewerte für die Ausrichtung der einzelnen Zwischenfahrzeuge in der Steuerung eingesetzt sind.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Fahrzeuge (1) jeweils wenigstens zwei Ultraschallsensoren (9) angeordnet sind, deren Abstand in Fahrzeuglängsrichtung voneinander ungleich der Einbruchtiefe des Abbauwerkzeuges oder einem Vielfachen derselben gewählt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kupplungen für die Signalleitungen der Sensoren (9) benachbarter Fahrzeuge (11) vorgesehen sind und die Signalleitungen einer Mehrzahl von Fahrzeugen (11) einer Auswerte- bzw. Steuerschaltung zugeführt sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung eine Logikschaltung zum Ausfiltern von sich sprunghaft ändernden Distanzmeßwerten enthält.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6. dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Fahrzeuge (1) je ein mit einem Drehkranz verbundenes Raupenfahrwerk (2) für seitliche Korrekturen der Fahrtrichtung aufweisen.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung aus einem autoadaptiven, lernfähigen Mikrocomputer besteht. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4