BE1027160A1 - Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von insbesondere im Tagebau einsetzbaren Abraum- und Fördermaschinen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum kollisionsfreien Betrieb einer insbesondere im Tagebau einsetzbaren Abbau-/Förderanlage, welche wenigstens ein Abbaugerät (100) zum Erzeugen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Fördergerät (105) zum Abtransportieren des abgebauten Schüttgutes umfasst, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass aktuelle Positions- und/oder Winkeldaten (203) für das wenigstens eine Abbaugerät (100) und das wenigstens eine erste Fördergerät (105) erfasst werden, dass die erfassten Positions- und/oder Winkeldaten (203) bevorzugt in eine Situationsklasse klassifiziert werden, und dass anhand des Klassifizierungsergebnisses eine möglicherweise bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation erkannt wird (205).

Description

Beschreibung Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von insbesondere im Tagebau einsetzbaren Abraum- und Fôrdermaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen bzw.

Vermeiden von Kollisionen bei vorwiegend im Tagebau einsetzbaren, mobilen und/oder stationären Abraum- und Fôr- dermaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Er- findung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbarer Datenträger zur Speiche- rung des Computerprogramms und eine Einrichtung, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.

Stand der Technik Für mobile Arbeits- bzw.

Baumaschinen, z.B.

Bagger, existieren heutzutage visuelle Anzei- gesysteme, die in der Fahrerkabine installiert sind und den Bediener bei seinen planungsge- mäßen Arbeiten unterstützen, indem sie z.B. die momentane Position und Orientierung der Maschine anzeigen.

Zudem wird insbesondere bei Baggern die Stellung eines Arbeitsarms, d.h. die Koordinaten eines entsprechenden Tool Center Points (TCP) des Arbeitsarms sowie die Stellung eines Werkzeugs angezeigt.

Die meisten dieser Anzeigesysteme können durch Kombination mit einem Satellitennavigationssystem auch die globale Position der Maschine anzeigen.

Hier betroffene Arbeitsmaschinen sind sehr groß und insbesondere bei Rangier- fahrten für einen Bediener schwer einzusehen und/oder einzuschätzen.

Gleichzeitig können auf einer Baustelle oder in einem Tagebau viele solche großen und unübersichtlichen Ar- beitsmaschinen zum Einsatz kommen.

Darüber hinaus ist ein Datenaustausch zwischen ähnlichen Maschinen untereinander, z.B. im industriellen Umfeld unter der Bezeichnung „Machine-2-Machine“-Communication oder im Automobilbereich unter der Bezeichnung „Car-to-Car“-Communication (Car2Car, C2C) oder „Vehicle-to-Vehicle“-Communication (V2V) bekannt geworden.

So geht aus DE 10 2013 212 683 A1 ein Verfahren zum Erkennen bzw.

Verhindern einer Kollision von Arbeitsmaschinen hervor, wobei das Verfahren einen Schritt des Einlesens ei- nes Ego-Positionssignals und zumindest eines Positionssignals einer weiteren Arbeitsma- schine, einen Schritt des Bestimmens einer Kollisionswarnung unter Verwendung des Ego- Positionssignals und des Positionssignals sowie einen Schritt des Bereitstellens der Kollisi- onswarnung umfasst.

Dabei repräsentiert das Ego-Positionssignal eine geografische Positi-

on der Arbeitsmaschine und das Positionssignal eine geografische Position der jeweils wei- teren Arbeitsmaschine, wobei die Kollisionswarnung ein Signal mit einer Information über ei- ne bevorstehende Kollision darstellt.

Eine solche Kollision kann einen Zusammenstoß zwischen zwei oder mehreren Arbeitsma- schinen oder einer oder mehrerer Arbeitsmaschinen z.B. mit einer Böschung, Materialan- sammlung, mit einem Findling, mit einer Rampe oder einem An- oder Abhang, mit einer oder mehreren Personen, mit einem oder mehreren Tieren oder mit größeren Anpflanzungen, z.B. Bäumen oder Baumgruppen, bedeuten. Bei einer Kollision kann eine Arbeitsmaschine mit einer weiteren stationären, semimobilen oder mobilen Arbeitsmaschine zusammenstoRen. Aus DE 10 2014 221 803 A1 geht zudem ein Verfahren zum Bestimmen einer momentan vorliegenden Fahrsituation eines Fahrzeugs hervor auf einem vorgegebenen Fahrzeugum- feld basierende Umfelddaten erfasst werden, Merkmale aus den Umfelddaten mittels einer Mustererkennung extrahiert werden, eine Klassifikation der momentan vorliegenden Fahrsi- tuation ausschließlich basierend auf den mittels der Mustererkennung extrahierten Merkma- len durchgeführt wird und das Ergebnis der Klassifikation bereitgestellt wird. Da die Klassifi- kation der momentan vorliegenden Fahrsituation ausschließlich basierend auf den mittels der Mustererkennung extrahierten Merkmalen beruht, ist eine darüber hinausgehende Muster- analyse nicht notwendig, um noch weitere Informationen aus dem erfassten Fahrzeugumfeld zu extrahieren. Das Verfahren führt somit unmittelbar auf einem vorhandenen Umfeldmodell beruhend eine Situationsklassifikation durch. Die Klassifikation kann dabei basierend auf ei- nem Verfahren zur Szenenkategorisierung aus Bildern durchgeführt werden, wobei ein ,De- ep Learning”-Verfahren angewendet wird. Hierbei wird, basierend auf Sensordaten, ein Bele- gungsbild des Umfeldes ermittelt.

Ferner geht aus DE 10 2009 024 066 A1 ein Verfahren zur Situationserkennung bzw. Klassi- fizierung von bildtechnisch überwachten Szenen hervor. Die Situationserkennung dient zur Verkehrsüberwachung oder zur Überwachung von Produktionsprozessen in Fabrikanlagen, wobei auch die automatisierte Erkennung komplexer dynamischer Situationen ermöglicht wird. Dabei werden Bildpixel einer Bildfolge von Bildern zu Bildsegmenten zusammengefasst und optische Flüsse für mehrere Bildsegmente berechnet. Eine Klassifizierung der Bildfolge in eine Situationsklasse erfolgt in Abhängigkeit von einem zeitlichen Verlauf der berechneten optischen Flüsse. Die Klassifizierung erfolgt z.B. anhand eines „Hidden-Markov“-Modells (HMM), bei dem zur Situationserkennung Übergangswahrscheinlichkeiten von einem Zu- stand zum nächsten in einer Abfolge von Zuständen betrachtet werden. Dabei sind verborge- ne Zustände durch die Statistik der möglichen Kombinationen von optischen Flüssen der

Bildsegmente beeinflusst. Falls Kombinationen von optischen Flüssen auftreten, die nicht in diese statistische Verteilung fallen, wird eine Warnmeldung ausgegeben. Um ein HMM zu erstellen oder zu trainieren, werden in Situationsklassen vorklassifizierte Sequenzen von op- tischen Flüssen der Bildsegmente verwendet.

Offenbarung der Erfindung Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke kann darin gesehen werden, zur Ermögli- chung eines automatisierten Betriebs einer insbesondere im Tagebau einsetzbaren, aus we- nigstens einem Abraumbagger und wenigstens einer Fördermaschine bestehenden Abbau- bzw. Abraumanlage, ein aktives und prädiktives Kollisionsschutzverfahren vorzusehen. Eine solche prädiktive Schutzfunktion soll insbesondere während des Betriebs entsprechender Gewinnungs- und Fördermaschinen sowie von im Tagebau eingesetzten Hilfsgeräten ggf. bestehende Schutzmaßnahmen dahingehend weiterzuentwickeln, um den autonomen Be- trieb der jeweiligen Arbeitsmaschinen bzw. eine entsprechend automatisierte Abraum- bzw. Bahnplanung zu ermöglichen.

Die prädiktive Schutzfunktion kann auf einer zuverlässigen Hinderniserkennung beruhen. Dabei kann ein Hindernis geräteimmanent, d.h. durch mögliche Kollision von Gerätebestand- teilen, anlagenimmanent, d.h. durch mögliche Kollision zwischen Einzelgeräten, oder gegen- über der Umgebung bestehen. Die Erfassung eines Hindernisses kann modellbasiert, d.h. indirekt abgeleitet werden oder direkt sensorisch erfolgen und dabei mittels einer geeigneten Nachbearbeitung („post processing“) der erfassten Sensordaten spezifiziert werden.

Im Gegensatz dazu ist bei dem im Stand der Technik bekannten manuellen Betrieb der Ar- beitsmaschinen und entsprechenden Abraumanlagen im Tagebau das Einschätzungsvermô- gen und die Überwachung dem jeweiligen Geräteführer überlassen, diese Aspekte im Sinne einer Kollisionsvorbeugung bzw. -vermeidung bei der Steuerung der Geräte einzubeziehen.

Die so erfassten Sensordaten ermöglichen die informationsbasierte Unterstützung eines Ma- schinenführers oder Maschinenoperators dahingehend, dass möglicherweise drohende Kolli- sionen frühzeitig angezeigt werden und zusätzliche Empfehlungen an den Maschinenführer bzw. Operator und/oder Aktionen/Eingriffe in die Steuerung der jeweiligen Arbeitsmaschine erfolgen. So kann ein die Kollision verhinderndes Ausweichmanöver der jeweiligen Arbeits- maschine bzw. einer Arbeitsausrüstung der Arbeitsmaschine empfohlen oder bereits auto- matisch durchgeführt werden, z.B. ein unbedingter Stopp der Gerätebewegung bei expliziter Kollisionsgefahr, bzw. eine geeignete Änderung der Bewegungsrichtung, oder eine geeigne-

te Umstellung von Betriebsparametern der Arbeitsmaschine oder an der Szene beteiligter weiterer Maschinen oder Geräte zur Prävention etwa erkannter Kollisionsrisiken.

Es ist hierbei anzumerken, dass die genannten Empfehlungen oder Eingriffe gemäß der Er- findung auch unter Berücksichtigung von produktionsorientierten Optimierungszielen erfol- gen können. Dabei kann der prädiktive bzw. präventive Kollisionsschutz unter Berücksichti- gung einer weiteren Einsatzplanung und/oder Produktionsoptimierung erfolgen.

Das vorgeschlagene Verfahren zum kollisionsverhindernden Betrieb einer insbesondere im Tagebau einsetzbaren Abbau-/Förderanlage, welche wenigstens ein Abbaugerät zum Erzeu- gen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Fördergerät zum Abtransportieren des abge- bauten Schüttgutes umfasst, sieht insbesondere vor, dass aktuelle Positions- und/oder Win- keldaten für das wenigstens eine Abbaugerät und das wenigstens eine erste Fördergerät er- fasst werden, dass die erfassten Positions- und/oder Winkeldaten klassifiziert werden, und dass anhand des Klassifizierungsergebnisses eine möglicherweise bevorstehende, kollisi- onskritische Betriebssituation erkannt wird.

Es ist hierbei hervorzuheben, dass das erste Fördergerät durch einen Förderbrückenwagen realisiert sein kann oder durch ein an dem Abbaugerät angeordneten Entladeausleger, mit- tels dessen z.B. ein Gerät oder Fahrzeug für den Abtransport des Schüttgutes beschickt wer- den kann. In dem zuletzt genannten Szenario ist somit kein Förderbrückenwagen erforder- lich.

Es ist ferner hervorzuheben, dass die vorliegende Erfindung auch bei einer Abbau- bzw. Fôr- deranlage anwendbar bzw. einsetzbar ist, bei welcher der Materialtransport in beiden Trans- portrichtungen möglich ist. So kann anstelle des Abbaugerätes ein „Absetzgerät“ zum Abset- zen bzw. zum Abwerfen von schüttfähigem Material an der Abbaufront vorgesehen sein. Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass anhand erfasster Positions- und/oder Winkeldaten eine Klassifizierung in eine Situati- onsklasse durchgeführt wird. Auf einer bereits erfolgten Klassifizierung beruhend können ak- tuell erfasste Positions- und/oder Winkeldaten mittels der entsprechend klassifizierten Situa- tionsklassen klassiert werden und anhand des Klassierungsergebnisses auf eine bevorste- hende, kollisionskritische Betriebssituation geschlossen werden.

Es ist hierbei anzumerken, dass der genannte Verfahrensschritt der „Klassierung“ mittels der Situationsklassen in dem vorliegenden Zusammenhang sowohl den Bereich des „Machine

Learning“ mittels künstlicher Intelligenz, z.B. mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerks, als auch einen generisch angelegten Entscheidungsfindungs- und Optimierungsalgorithmus umfassen kann, bei dem anhand von sensorisch erfassten Umgebungsdaten Entscheidun- gen für den weiteren Betrieb von hier betroffenen Geräten bzw. Maschinen getroffen werden. 5 Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass Betriebsdaten erzeugt werden, mittels derer dass wenigstens eine Abbaugerät und das wenigstens eine erste Fördergerät kollisionsverhindernd angesteuert werden. Die kollisions- verhindernde Ansteuerung kann dadurch erfolgen, dass geeignete Ausweichmanöver und/oder eine Abschaltung wenigstens einer Aktorik eines der beteiligten Abbau-/Förderge- räte durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich können dazu kollisionsverhindernde Fahrbefehle und/oder Schwenkbewegungen des wenigstens einen Abbaugerätes sowie des wenigstens einen ersten Fördergerätes durchgeführt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass bei der Klassifizierung oder Klassierung wenigstens folgende Betriebsdaten berücksich- tigt werden: - Die Position des wenigstens einen Abbaugerätes, - der Drehwinkel eines Entladeauslegers des Abbaugerätes, - die Position des wenigstens einen ersten Fördergerätes, - der Drehwinkel des wenigstens einen ersten Fördergerätes. Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass zur Kollisionsverhinderung zusätzlich die Position wenigstens eines zweiten För- dergerätes und/oder die Position eines Hindernisses berücksichtigt werden.

Das erfindungsgemäßen Verfahren bzw. die entsprechende Logik oder Algorithmus können regelungsbasiert sein, wobei das Steuerungsverhalten des gesamten Geräteverbunds in ei- ner Regelungsstruktur abgebildet wird und somit nicht für alle Betriebssituationen der Förder- anlage starr vorgegeben wird. Der entsprechende Regelungsalgorithmus kann zusätzlich generischer Natur sein und/oder selbstlernend ausgebildet sein, z.B. mittels eines künstli- chen neuronalen Netzwerks (KNN).

Es ist anzumerken, dass mittels des vorgeschlagenen Verfahrens auch bestehende, bereits — automatisierte Abraumanlagen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nachträglich ver- bessert werden können, wobei z.B. zusätzlich eine genannte Prozesssimulation durchgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäß ebenfalls vorgeschlagene Einrichtung ist eingerichtet, eine hier betrof- fene Abraumanlage, insbesondere die räumliche Bewegung und/oder räumliche Ausrichtung der jeweils beteiligten Abraum- und/oder Fördergeräte während des Abbau- bzw. Abraum- prozesses, mittels des vorgeschlagenen Verfahrens automatisiert zu steuern. Gemäß einem Aspekt der vorgeschlagenen Einrichtung werden die Arbeitsmaschinen und weiteren Geräte einer Abraumanlagen mit Sensoren zur Positions- und Umfelderfassung ausgestattet, um Rückschlüsse auf immanente sowie umgebungsbasierte Hindernisse zie- hen zu können. Diese Sensorik kann direkt mittels einer Radarantenne, Laser-basiert („Li- Dar“), direkt mittels einer optischen IR-Kamera, oder mittels elektromagnetischer Sensorik (Transponder) realisiert werden. Auch ein Einsatz weiterer Sensorik auf Basis alternativer physikalischer Effekte ist denkbar, soweit dieser Einsatz die Anreicherung eines Umfeld- und Situationsmodells bezüglich einer Kollisionsüberwachung mit Meta-Daten zusätzlich anreichern kann. Hierbei ist hervorzuhe- ben, dass als Sensorik grundsätzlich jegliche im Stand der Technik bekannte Sensorik ein- setzbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine dezentral arbeitende Sensorik, z.B. mit einem drohnenbasierten Überflug einer hier betroffenen Abraumanlage erfasste Kartierungs- daten, Berücksichtigung finden. Alternativ oder zusätzlich kann indirekt eine modellbasierte Ermittlung der relevanten Positio- nen der beteiligten Maschine bzw. Geräte anhand geräteimmanenter Positions- und Be- triebsdaten (GPS, Winkelencoder, externe optische Erkennung durch Bilderkennung) erfol- gen. Es ist anzumerken, dass eine umgebungsorientierte, automatisierte Kollisionserkennung bzw. -verhinderung eine möglichst lückenlose und insbesondere echtzeitbasierte Umfeld- bzw. Umgebungserfassung erfordert.

Zusätzlich kann durch Kombination von nach verschiedenen physikalischen Prinzipien arbei- tenden Sensoren auch eine kontinuierliche Verifikation von erkannten möglichen Kollisionen sowie eine zusätzliche Sicherheit aufgrund von Redundanz bereitgestellt werden. So kann dabei eine kontinuierliche Prüfung der Datenkonsistenz durchgeführt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorgeschlagenen Einrichtung kann eine Sensorik zur Er- zeugung von Sensordaten, eine Datenverarbeitungseinheit zur Durchführung einer genann-

ten Klassifizierung bzw. Klassierung zur Erzeugung von Betriebsdaten vorgesehen sein, wo- bei mittels den erzeugten Betriebsdaten das wenigstens eine Abbaugerät und das wenigs- tens eine erste Fördergerät kollisionsverhindernd durch eine Steuerung bzw. Steuereinheit angesteuert werden.

Die Erfindung kann insbesondere in einer im Übertagebau oder Untertagebau erfolgenden Erzgewinnung, Braunkohle- oder Steinkohlegewinnung, oder Steingewinnung, oder Gewin- nung von für die Zementherstellung erforderlichen, schüttfähigen Materialien einsetzbaren Abbau- bzw. Abraumanlage zur Anwendung kommen. Zudem ist die Erfindung überall dort anwendbar, wo kontinuierliche Fördertechnik zum Transport von Schüttgut eingesetzt wird. Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät ab- läuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elek- tronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemä- he Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Compu- terprogramms auf eine Einrichtung bzw. ein entsprechendes elektronisches Steuergerät wird die erfindungsgemäße Einrichtung erhalten, welches eingerichtet ist, um eine hier betroffene Abraumanlage mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betreiben. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen sind übereinstimmende oder funktional gleichwirkende Elemente bzw. Merkmale mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläutern- den Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in ande- ren Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegen- den Erfindung zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figur 1zeigt eine schematische Draufsicht auf eine typische räumliche Anordnung eines Abraum- bzw. Schaufelradbaggers zusammen mit entsprechenden Fördergeräten an einer in einem Tagebau vorliegenden Abbau- bzw. Abraumkante, mit einem im Arbeitsbereich des Schaufelradbaggers angeordneten, beispielhaften Hindernis.

Figur 2zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäße Verfahrens bzw. der Einrich- tung anhand eines kombinierten Fluss-/Blockdiagramms.

Figur 3zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, modellbasierten Situations- klassierung zur Ermöglichung einer automatisierten Kollisionsüberwachung im Betrieb einer hier betroffenen Abraumanlage bzw.

Minenanlage.

Figur 4zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klassifizierung einer senso- risch erfassten Betriebssituation einer hier betroffenen Abraumanlage bzw.

Minenanlage an- hand eines Zustandsdiagramms.

Figur 5zeigt ein Ausführungsbeispiel einer modellbasierten Simulation von möglichen Bewe- gungsabläufen von Geräten eines lokalen Fördergeräteverbunds einer hier betroffenen Ab- raumanlage bzw.

Minenanlage, anhand der eine Vorhersage der Bewegung des lokalen För- dergeräteverbunds ermöglicht wird.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen Das erfindungsgemäße Verfahren zum sicheren bzw. kollisionsverhindernden Betrieb einer hier betroffenen Abraumanlage sowie eine entsprechende Steuereinrichtung werden nachfol- gend am Ausführungsbeispiel der Erzgewinnung an einer Minenanlage mittels eines Schau- felradbaggers beschrieben.

Das Verfahren und die Einrichtung können allerdings auch bei anderweitig eingesetzten Abraumlagen, z.B. zur Stein-/Natursteingewinnung, zur Gewinnung von Braunkohle, oder zur Gewinnung von Rohstoffen für die Zementherstellung, entspre- chend eingesetzt werden.

Eine hier betroffene Abraumanlage besteht meist aus einer Abraummaschine, z.B. einem Schaufelradbagger oder einem Schaufel- bzw.

Hydraulikbagger, aus einer oder mehreren mobilen Brecheranlagen zum Zerkleinern von schüttfähigem Abraum, sowie in der Umge- bung der Abraummaschine angeordneten mobilen Fördergeräten zum Abtransportieren von an der Abraumkante abgebautem Material, z.B. einem oder mehreren Förderbrückenwagen oder Radladern sowie weiteren mobilen Geräten wie z.B.

Beladewagen oder Bandschleifen- wagen zur Ableitung des Abraums von einem Förderband.

Die räumliche Anordnung bzw.

Ausrichtung der Abraummaschine und der Fördergeräte relativ zueinander wird während ei- nes Abbauvorgangs fortwährend geändert.

Bereits dadurch können sich mögliche Kollisio- nen zwischen den am Abbauvorgang beteiligten Arbeitsmaschinen ergeben.

Die Figur 1 zeigt eine beispielhafte, an einer Abraumkante 130 eines Erzlagers befindlichen Geräteanordnung bzw. einen Geräteverbund aus einem Abbau- bzw.

Abraumbagger („exca- vator“) 100, vorliegend einem Schaufelradbagger, einem Förderbrückenwagen („belt wagon“) 105 mit einem Zuladeausleger („receiving boom”) 110 und einem Entladeausleger („dischar- ge boom”) 115, sowie einem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einer Fahrschiene angeordneten Schüttgutwagen („hopper car“) 120. Zusätzlich ist schematisch ein in dem Ar- beitsbereich des Schaufelradbaggers 100 angeordnetes, aus einer Baumgruppe gebildetes Hindernis 125 dargestellt.

Es ist hierbei anzumerken, dass als Hindernis bzw.

Hindernisse insbesondere auch weitere, zumindest vorübergehend im Bereich der Abraumkante befindli- che Fahrzeuge oder auch Personen in Betracht kommen können.

Der Schaufelradbagger 100 weist in an sich bekannter Weise ein in der horizontalen Boden- ebene (= Zeichenebene) sowie meist auch senkrecht dazu drehbar gelagertes Schaufelrad 135 auf.

Durch eine Drehbewegung des Schaufelrads 135 insbesondere in der Bodenebene entsprechend einer ersten Pfeilrichtung 140 und einen sukzessiven Vorschub des Schaufel- rades 135, bzw. entsprechend des Abraumbaggers 100, in einer zweiten Pfeilrichtung 145 an der Abraum- bzw.

Abbaukante 130 wird schüttfähiges Material abgebaut bzw. abgeräumt.

Das von dem Schaufelradbagger 100 abgebaute Material bzw.

Schüttgut wird von einem das Schaufelrad 135 tragenden Schaufelradausleger 150 über ein erstes Förderband 155 und über ein mit dem ersten Förderband 155 zusammenwirkendes, an einem Entladeausleger des Schaufelradbaggers 100 angeordnetes zweites Förderband 160 an einem ersten Über- gabepunkt 165 an den Förderbrückenwagen 105 übergeben.

Der erste Übergabepunkt 165 muss während des Abbau- bzw.

Abraumbetriebs des Schaufelradbaggers 100, d.h. insbe- sondere bei seinem Vorschub in der zweiten Pfeilrichtung 145 bei einer gleichzeitigen Rotati- onsbewegung des Schaufelrads 135, fortwährend mit dem Zuladeausleger 110 des Förder- brückenwagens 105 in räumliche Übereinstimmung gebracht werden, damit bei der Überga- be kein Schüttgut von dem zweiten Förderband 160 und/oder dem Zuladeausleger 110 her- unterfällt.

Daher besteht hier ein nicht unerhebliches Kollisionsrisiko des Schaufelradbaggers 100 und des Förderbrückenwagens 105 bzw. von deren Auslegern 110 mit umgebenden Ma- schinen, Geräten, Personen oder dem beispielhaft gezeigten Hindernis 125. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt auch die Ausrichtung des Entladeauslegers 115 des Förderbrückenwagens 105 gegenüber dem Schüttgutwagen 120 einen ebenfalls nicht fixen, zweiten Ubergabepunkt 170 dar, da der Schüttgutwagen 120 in der Vorschub- richtung 145 des Schaufelradbaggers 100 ebenfalls nachgeführt werden muss.

Denn die je- weils freie Übergabe des Schüttguts an den beiden Ubergabepunkten 165, 170 während des

Vorschubs des Schaufelradbaggers 100 in der zweiten Pfeilrichtung 145 erfordert eine steti- ge Anpassung bzw. Nachjustierung der jeweiligen beiden Übergabepunkte 165, 170, und zwar zwischen dem Schaufelradbagger 100 und dem Förderbrückenwagen 105 einerseits und zwischen dem Förderbrückenwagen und dem Schüttgutwagen 120 andererseits. Daher kann es auch an dem zweiten Übergabepunkt 170 zu kritischen bzw. bedrohlichen Fahr- zeug- oder Personenkollisionen kommen. Es ist hierbei anzumerken, dass der Schüttgutwagen 120 in dem vorliegenden Ausführungs- beispiel ein schienengebundenes Transportfahrzeug, z.B. einen Güterwagen eines entspre- chenden Schienentransportnetzes darstellt. Allerdings kann der Abtransport des Schüttgutes auch mittels Radladerfahrzeugen, z.B. Großmuldenkippern, erfolgen. Insbesondere auch durch solche Radladerfahrzeuge kann es zu kritischen bzw. bedrohlichen Fahrzeug- oder Personenkollisionen kommen.

Es ist ferner anzumerken, dass der Schaufelradbagger 100, gemäß einer alternativen Gerä- teanordnung bzw. gemäß einem alternativen Anwendungsszenario, den Schüttgutwagen 120 mittels eines an dem Schaufelradbagger 100 angeordneten Entladeauslegers auch di- rekt mit Schüttgut beschicken kann, wobei in diesem Szenario kein Förderbrückenwagen 105 dazwischen angeordnet sein muss. Ein solches Szenario kommt meist dann in Betracht, wenn der räumliche Abstand zwischen dem Schaufelradbagger 100 und dem Schüttgutwa- gen 120 im vorgesehenen Betrieb stets so gering ist, dass eine direkte Übergabe des von dem Schaufelradbagger 100 gelieferten Schüttgutes, d.h. auch ohne ein zwischengeschalte- tes Fördergerät, möglich ist.

Die genannten Sicherheitsanforderungen beim Betrieb einer in Figur 1 gezeigten Förderanla- ge können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Einrichtung mittels einer geeigne- ten Sensorik und durch automatisierte kollisionsverhindernde Anpassungen, z.B. an den ge- nannten Übergabepunkten 165, 170, wirksam erfüllt werden. Als Sensorik werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Figur 3 gezeigte GPS-Sensoren 300 — 330 ange- nommen.

Die Zuverlässigkeit des hierin beschriebenen Verfahrens bzw. der Einrichtung wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein lernfähiges Verfahren, z.B. mittels eines künstli- chen neuronalen Netzes (KNN), zusätzlich verbessert. In dem vorliegenden Ausführungsbei- spiel werden als Eingangsgrößen des KNN die folgenden, mittels einer genannten Sensorik 300 — 330 erfassten Betriebsgrößen der Abraumanlage berücksichtigt und auf deren Grund-

lage eine Klassifizierung oder Klassierung einer vorliegenden Betriebssituation vorgenom- men: - Die aktuelle Position des Schaufelradbaggers 100, - der aktuelle Drehwinkel des Entladeauslegers 160 des Schaufelradbaggers 100, - die aktuelle Position des Förderbrückenwagens 105, - der aktuelle Drehwinkel des Förderbrückenwagens 105. Es ist hierbei anzumerken, dass bevorzugt sowohl relative als auch absolute Positions- und/oder Winkeldaten erfasst und ausgewertet werden.

Bei der Klassifizierung des Anlagenzustandes auf der Grundlage der vorliegenden Betriebs- größen bzw. Betriebsdaten, und zwar in Bezug auf mögliche Kollisionen von Anlagenteilen untereinander sowie von Anlagenteilen mit nicht zur Anlage gehörigen Objekten, wird für die aktuelle Betriebssituation eine entsprechende, momentane Situationsklasse erzeugt. Diese Situationsklasse lässt sich anhand der in Figur 1 gezeigten Abraumanlage bzw. dort enthal- tenen Förderkette veranschaulichen und betrifft somit den gesamten, in Figur 1 gezeigten Geräteverbund.

Hierbei ist anzumerken, dass bei einer hier betroffenen Abraumanlage insbesondere das Er- fordernis besteht, dass mehrere der genannten Betriebsgrößen bzw. der entsprechenden Messgrößen gleichzeitig geregelt werden müssen. Daher kann mit den aus der klassischen Automatisierungstechnik bekannten Methoden der linearen Regelungstechnik, z.B. eines PI- Reglers, ein optimaler Betrieb einer solchen Anlage nicht sichergestellt werden.

Bei der Klassifizierung der Betriebssituation werden die Messwerte der genannten Betriebs- größen, d.h. Positions- und/oder Winkeldaten, analysiert und klassifiziert 203 bzw. zu Klas- sen zusammengefasst. Anhand des Klassifizierungsergebnisses wird eine potenziell bevor- stehende, kollisionskritische Betriebssituation erkannt 205. Die Klassifizierung kann z.B. an- hand von an sich bekannten Clustermethoden, z.B. anhand des bekannten „k-mean“-Ansat- zes, erfolgen. Eine jeweils so gebildete Klasse beschreibt dann eine spezifische Betriebssi- tuation der Anlage mit einem bestimmten Kollisionsrisiko.

Nach der Klassifikation der Betriebssituation im Hinblick auf mögliche Kollisionen wird diese Betriebssituation in einen konkreten Anlagenzustand übergeführt. Diese Zustandsüberfüh- rung ist in der Figur 4 illustriert. Der Anlagenzustand berücksichtigt dabei, neben der aktuel- len Betriebssituation, zusätzlich vorangegangene Anlagenzustände. Dadurch lässt sich die

Betriebssituation über einen längeren Zeitraum auswerten. Darüber hinaus erlaubt die Zu- standsüberführung eine Synchronisation zwischen verschiedenen Anlagenteilen. Die techni- sche Implementierung der Zustandsüberführung erfolgt in dem vorliegenden Ausführungs- beispiel in an sich bekannter Weise mittels entsprechender Zustandsmaschinen.

Das in Figur 4 gezeigte Zustandsdiagramm geht aus von einem Ausgangszustand 400 (‚SO‘) der Anlage. In einem durch einen ersten Zustandsübergang 420 (,21°) hervorgerufenen Zwi- schenzustand 405 (,S1°) ergeben sich in dem vorliegenden Beispiel zwei mögliche Folgezu- stände 410, 415 (‚S2‘ und ‚S3‘). Anhand der Klassifikation einer vorliegenden Betriebssituati- on ergibt sich entweder anhand eines zweiten Zustandsübergangs 425 (‚Z2‘) der erste Fol- gezustand 410 (,S2°) oder anhand eines dritten Zustandsübergangs 430 (‚Z3‘) der zweite Folgezustand 415 (,S3°).

Es wird nun angenommen, dass einer der beiden möglichen Folgezustände 410 (,S2”), 415 (S3° eine Kollisionssituation beinhaltet, z.B. der Folgezustand 415 (‚S3‘). Eine solche Kollisi- onssituation kann z.B. ein im weiteren Betrieb der Anlage wahrscheinlich bevorstehender Zusammenstoß zwischen dem in Figur 1 gezeigten Entladeausleger 160 des Schaufelrad- baggers 100 und dem Zuladeausleger 110 des Förderbrückenwagens 105 sein.

Nachdem der momentane Betriebszustand der Anlage und ein wahrscheinlicher Folgezu- stand der Anlage mit einer möglichen Kollision in der beschriebenen Weise bestimmt worden sind, erfolgt zunächst eine Auswahl von für den vorliegenden Anlagenzustand geeigneter Regelungsstrategien zur wirksamen Verhinderung einer solchen Kollision. Diese Auswahl kann z.B. durch die Auswahl von Sollwerten für die jeweiligen Regelungen der einzelnen Ge- räte, oder gemeinsam für sämtliche Geräte des Geräteverbunds der Abraumanlage, erfol- gen.

Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäBen Verfahrens bzw. der Ein- richtung anhand eines kombinierten Block-/Flussdiagramms.

Das gezeigte Verfahren basiert in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu Vereinfa- chungszwecken auf einer Sensorik 200 nur zur Erfassung von relevanten Ortsdaten, z.B. von Ortsdaten der an den in Figur 1 gezeigten Übergabepunkten 165, 170 beteiligten Abbau- bzw. Fördergeräte 100, 105, 120 sowie von in der Umgebung des Schaufelradbaggers 100 sich möglicherweise befindlichen weiteren Hindernissen (z.B. das in Figur 1 gezeigte Hinder- nis 125).

Die Sensorik 200 umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wenigstens zwei Trans- ponder und/oder ein „LiDar“-Radarsystem, welche z.B. in den Bereichen der Übergabepunk- te 165, 170 der jeweils beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 angeordnet sind (siehe Figur 1). Alternativ können die Positionen bzw. Ausrichtungen der an den Übergabepunkten 165, 170 beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 auch mittels satellitenbasierter GPS-Daten oder optisch ermittelt werden. Mittels der von der Sensorik 200 gelieferten Sensor- bzw. Ortsdaten 203 des Schaufelrad- baggers 100 und des Förderbrückenwagens 105 bezüglich des in Figur 1 gezeigten ersten Übergabepunktes 165 einerseits, sowie bezüglich des zweiten Übergabepunktes 170 Orts- daten des Förderbrückenwagens 105 einerseits und des Schüttgutwagens 120 andererseits, erfolgt eine prädiktive Planung des Abbauprozesses bzw. der entsprechend erforderlichen Nachführung der gesamten Fördergerätekette mittels eines an sich bekannten, insbesondere echtzeitfähigen Industrie-PCs (IPC) 205. Anhand der Sensordaten 203 werden in Echtzeit zur Kollisionsverhinderung geeignete Betriebsdaten für die beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 generiert.

Dabei erfolgt eine modellbasierte Situationsklassierung bzw. —klassifizierung in der vorbe- schriebenen Weise, wobei mögliche Freiheitsgrade bei der Bewegung der beteiligten Förder- geräte 100, 105, 120 berücksichtigt werden.

Auf der Grundlage der so berechneten Klassifizierung werden dann die genannten Betriebs- daten für die beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 erzeugt.

Bei der prädiktiven Planung der Bewegung des gesamten Geräteverbundes werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch mögliche Zeitabläufe bei der Bewegung des Ab- raumbaggers bzw. seines Schaufelrades sowie bei der Bewegung des Förderbrückenwa- gens und den Schüttgutwagens berechnet.

Auf der Grundlage der von dem IPC 205 bereitgestellten Betriebsdaten 207 wird der gesam- te Geräteverbund 100, 105, 120 mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung (PLC) 210 so angesteuert, dass mögliche Kollisionen durch geeignete Ausweichmanöver und/oder durch eine Abschaltung einer betroffenen Aktorik eines der beteiligten Geräte 100, 105, 120 wirksam verhindert werden. Die Ansteuerung erfolgt dabei z.B. anhand entsprechender Fahrbefehle bzw. entsprechender Schwenkbewegungen des Schaufelrades 135 des Schau- felradbaggers 100 sowie der beweglichen Förderbrücke 110, 115 des Förderbrückenwagens

105.

Das Verfahren zur Verhinderung von Kollisionen kann alternativ oder zusätzlich auf einer be- rechneten Modellsimulation eines in der Figur 1 gezeigten (lokalen) Fördergeräteverbunds beruhen. Die genannte Modellrechnung kann zum einen eine modellbasierte Simulation der möglichen Bewegungsabläufe (Kinematik) und damit entsprechende Vorhersage (Prädiktion) der Bewegung des lokalen Fördergeräteverbunds umfassen. Die Vorhersage betrifft dabei insbesondere der bei möglichen Bewegungsabläufen erforderliche Positionen und/oder ent- sprechende räumliche Ausrichtungen der beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120.

Ein Ausführungsbeispiel einer modellbasierten Simulation ist in der Figur 5 schematisch dar- gestellt. In diesem Beispielszenario geht es um eine mögliche Kollision deines Schaufelrad- baggers 500 mit einem im Bereich einer Abbaukante angeordneten bzw. angenommenen Hindernis 530. Der Bagger 500 weist modellgemäß vereinfachend lediglich einen Kettenan- trieb 505 sowie ein an einem Ausleger 510 angeordnetes Schaufelrad 515 auf. Das Schau- felrad 515 ist in der gezeigten Pfeilrichtung 520 schwenkbar, um durch den Schwenkbetrieb an der Abraumkante Material abbauen bzw. abtragen zu können.

Gemäß einer vorliegenden Betriebsplanung bzw. eines geplanten Geräteeinsatzes für den Abbaubetrieb der gezeigten Anlage erfolgt der Vorschub des Baggers 500 in der gezeigten Pfeilrichtung 525. In der gezeigten rechten Endposition 522 des Schaufelrads 515 würde es bei einer weiteren Vorschubbewegung des Baggers in der Pfeilrichtung 525 zu einem Zu- sammenstoß zwischen dem Schaufelrad 515 und dem Hindernis 530 kommen. Zur wirksa- men Verhinderung einer Kollision des Schaufelrads 515 mit dem Hindernis 530 ergeben sich vorliegend drei alternative Betriebs- bzw. Vorschubweisen bzw. Umgehungspfade des Bag- gers 500.

Gemäß einem ersten, möglichen Umgehungspfad 535 führt der Bagger 500 eine nach links ausladende Bewegung aus, wodurch das Schaufelrad 515 in seiner rechten Endposition 522 links an dem Hindernis 530 vorbeigeführt wird und damit nicht mehr mit dem Hindernis 530 kollidieren kann. Vorteilhaft an diesem Umgehungspfad 535 ist, dass keine Ausfallzeit (,dow- ntime”) der Anlage bzw. des Betriebs des Baggers 500 erforderlich ist. Er hat allerdings den Nachteil, dass es zu einem erheblichen räumlichen und zeitlichen Eingriff in den geplanten Abbauprozess kommt, wobei zudem die Abbaugeometrie an der in Figur 1 schematisch ge- zeigten Abbaukante 130 erheblich verändert wird und somit der Abbauprozess entsprechend angepasst werden muss.

Gemäß einem zweiten, möglichen Umgehungspfad 540 führt der Bagger 500 eine nach rechts abzweigende Bewegung aus, wodurch das Schaufelrad 515 insbesondere in seiner linken Endposition 524 rechts an dem Hindernis 530 vorbeigeführt wird und damit nicht mehr mit dem Hindernis 530 kollidieren kann.

Es ist hierbei allerdings anzumerken, dass das Vor- beiführen des Baggers 500 vor dem Hindernis 530 im Ergebnis zu einer zumindest zeitweili- gen Ausfallzeit („downtime“) der Anlage führt, das der Bagger 500 die Abbaukante 130 im besten Fall verzögert erreicht und erst danach den Abbaubetrieb wieder aufnehmen kann.

Gemäß einer dritten Betriebsweise 545 führt der Bagger 500 rechtzeitig vor Erreichen des Hindernisses 530 einen ‚NOT-Stopp‘, d.h. eine genannte Ausfallzeit („downtime“) der Anlage, durch.

Auch dadurch kann eine genannte Kollision mit dem Hindernis 530 wirksam verhin- dert werden.

Gegenüber dieser dritten Alternative sind die ersten beiden Alternativen zu be- vorzugen, da diese den weiteren Betrieb des Baggers bzw. der Anlage ermöglichen bzw. ge- währleisten.

Denn eine genannte Ausfallzeit der gesamten Anlage ist möglichst zu verhin- dern.

Ein mögliches Kollisionspotenzial kann durch einen Vergleich der von dem Schaufelrad wäh- rend der Auslenkbewegung überschrittenen Fläche Apanung, Pzw. der entsprechenden Einhül- lenden, mit der vom dem Hindernis 530 überdeckten Fläche AHindemis ermittelt werden.

Eine Kollision wird dabei prädiziert, wenn die Bedingung Akindernis € Apıanung erfüllt ist.

Ist diese Be- dingung nicht erfüllt, wird keine Kollision prädiziert.

Zusätzlich kann an dem Abraumbagger 100 eine fotografisch oder ebenfalls sensorisch er- mittelte Umfeld- bzw.

Umgebungserkennung zur räumlichen Überwachung der Abraumkante und insbesondere möglicher Hindernisse, z.B. im Wege stehende geologische Objekte oder die geologische Beschaffenheit an der Abbaufront, z.B.

Findlinge, relativ große, nicht abbau- bare und/oder mittels der vorliegenden Fördertechnik förderbare bzw. verarbeitbare Ge- steinsvorkommen, oder im Abbau- bzw.

Förderbereich befindliche Personen, vorgesehen sein, um eine kollisionsverhindernde Planung des gesamten Abbau- bzw.

Abraumprozesses im Voraus durchführen zu können.

Die Umfeld- bzw.

Umgebungserfassung erfolgt durch ein (Ab-)Scannen der Umgebung mit- tels an sich bekannter Sensorik, insbesondere mittels auf unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien beruhenden Sensoren.

Dabei kann alternativ oder zusätzlich eine lokale Kar- tierung, z.B. mittels optischer Triangulation, erfolgen.

Auf den Ergebnissen dieser Umge- bungserfassung basierend wird eine statische Abbauplanung (sog. ,Minenplan”) erstellt, wel- che systematisch und prozessimmanent keine Kollisionen (mehr) aufweist.

Aufgrund der Dy-

namik einer solchen Planung aufgrund von kontinuierlichen Veränderungen von Randbedin- gungen im Betrieb der Anlage ist es erforderlich, das Kollisionspotential fortwährend zu über- wachen und ggf. weitere kollisionsverhindernde Maßnahmen durchzuführen.

Inder Figur 3 ist die anhand der Figur 2 beschriebene, prädiktive Berechnungsmethode an- hand einer mögliche Kollisionen betreffenden Situationsklassierung in größerem Detail dar- gestellt.

Dabei wird die in der Figur 1 gezeigte, aus einem Abraumbagger, einem Förderbrückenwa- gen und einem Schüttgutwagen bestehende Fördergerätekette bzw. Förderanlage verein- facht dargestellt. Dabei wird das Vorhandensein einer gemäß der Fig. 2 beschriebenen Sen- sorik angenommen, welche in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sieben GPS-Positions- sensoren aufweist. So sind an dem Schaufelradbagger 100 selbst ein erster Sensor 300 so- wie an dem Ende des an dem Schaufelradbaggers 100 vorgesehenen Förderbandes 160 ein zweiter Sensor 305 sowie im Bereich des Schaufelrades 135 ein dritter Sensor 310 angeord- net. Weiter sind an dem Förderbrückenwagen 105 selbst ein vierter Sensor 315, am Ende des Zuladeauslegers 110 ein fünfter Sensor 320 sowie am Ende des Entladeauslegers 115 ein sechster Sensor 325 angeordnet. Zusätzlich ist an dem Schüttgutwagen 120 selbst ein siebter Sensor 330 angeordnet.

Es ist anzumerken, dass aus den von der Sensorik 300 - 330 gelieferten Ortsdaten mittels üblicher Trigonometrie auch aktuelle Winkeldaten berechnet werden können. Die Winkelda- ten umfassen insbesondere einen ersten Winkel 335 zwischen der Vorschubrichtung 145 des Schaufelradbaggers und der Ausrichtung des Förderbandes 160, einen zweiten Winkel 340 zwischen der Vorschubrichtung 145 und dem Schaufelradausleger 150, sowie einen drit- ten Winkel 345 zwischen der Vorschubrichtung 350 des Förderbrückenwagens 105 und der Ausrichtung seines Zuladeauslegers 110 bzw. Entladeauslegers 115. Bei dem in Figur 3 gezeigten Abbauszenario ist auch das in Figur 1 bereits gezeigte Hinder- nis 125 eingezeichnet, welches eine Baumgruppe, eine oder mehrere Personen, ein unzu- lässig abgestelltes Fahrzeug, oder dergleichen sein kann. Es ist zudem anzumerken, dass die genannte Sensorik, anstatt mit einzelnen GPS-Sensoren 300 - 330, auch mittels eines Kamerasystems, eines Radarsystems oder mittels eines licht- bzw. laserbasierten Systems (z.B. „LiDar“) sowie entsprechender Auswertung von dabei er- fassten Bilddaten realisiert werden kann.

Bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner anzumerken, dass bei Gerätean- ordnungen mit zwei oder mehreren Förderbrückenwagen entsprechend weitere Übergabe- punkte zu berücksichtigen sind, z.B. im Falle von zwei Förderbrückenwagen drei Übergabe- punkte mit einem zusätzlichen (hier nicht gezeigten) Übergabepunkt.

Aufgrund der fixen Anordnung des Zuladeauslegers 110 gegenüber dem Entladeausleger 115 des Förderbrückenwagens 105 sind bei der prädiktiven Ermittlung bzw. Planung der Be- wegung der gesamten Förderkette 100, 105, 120 jeweils korrekte Übergabepunkte 165, 170 zu berücksichtigen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Endbereiche der beteiligten Förder- geräte 100, 105, 120 an den jeweiligen Übergabepunkten 165, 170 zu jedem Zeitpunkt des Abbauprozesses in vertikaler Richtung so angeordnet sind, z.B. möglichst übereinander, da- mit unterwegs kein Schüttgut verloren geht.

Die Prädiktion bzw. Planung des Abbauprozesses erfolgt dabei durch geeignete Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit in der Bewegungsrichtung 145 des Abraumbaggers 100 in Richtung der Abraumkante 130. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Ein- richtung wird die Prozessplanung so durchgeführt, dass Kollisionen einer hier betroffenen Abbau- bzw. Fördergerätekette wirksam verhindert werden.

Als weitere bei der Prozessplanung zu berücksichtigende Einflussgröße wird vorliegend die Vorschubgeschwindigkeit in der Richtung 350 und der Ausrichtung des Förderbrückenwa- gens 105 in Bezug auf den Entladeausleger 160 des Abraumbaggers 100 sowie die Position des Schüttgutwagens 120 herangezogen.

Dadurch ergeben sich bei der Planung bzw. Prädiktion des in Figur 3 veranschaulichten Ab- bauprozesses insgesamt die folgenden Variablen bzw. für die Kollisionsverhinderung rele- vanten Betriebsdaten: - Die Position des Abraumbaggers 100, - der Drehwinkel des Entladeauslegers 160 des Abraumbaggers 100, - die Position des Förderbrückenwagens 105, - der Drehwinkel der Förderbrücke 110, 115 des Förderbrückenwagens 105, - die Position des Schüttgutwagens 120, sowie ggf. zusätzlich - die Position eines ggf. sensorisch erfassten Hindernisses 125.

Anhand der so gewonnenen Betriebsdaten erfolgt eine Klassierung einer aktuell vorliegen- den Betriebssituation einer hier betroffenen Abbau- bzw. Fördergerätekette mittels entweder eines automatisierten Klassifizierungsverfahrens oder eines automatisierten Klassierungs- verfahrens.

Das Klassifizierungsverfahren kann bekanntermaßen analytisch, numerisch, mittels eines Entscheidungsbaums, oder durch Mustererkennung z.B. mittels eines neuronalen Netzes ausgeführt werden. Mittels des Klassifikationsverfahrens erfolgt dann im vorliegenden Fall in an sich bekannter Weise eine Einteilung (Klassierung) von Betriebssituationen in Klassen mittels eines sog. „Klassifikators“ bzw. eines entsprechenden Algorithmus‘.

Im Gegensatz dazu werden bei einem Klassierungsverfahren Betriebssituationen in bereits existierende Klassen eingeordnet. Bei dem Klassierungsverfahren werden genannte, aktuelle Positions- und/oder Winkeldaten der beteiligten Fördergeräte 100, 105, 120 erfasst die so erfassten Positions- und/oder Win- keldaten in der vorbeschriebenen Weise in eine im Vorfeld empirisch ermittelte Situations- klasse klassifiziert. Anhand des Klassifizierungsergebnisses wird dann auf eine bevorstehen- de, kollisionskritische Betriebssituation geschlossen.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Verfahren zum kollisionsverhindernden Betrieb einer insbesondere im Tagebau ein- setzbaren Abbau-/Förderanlage, welche wenigstens ein mobiles und bewegliches Abbaugerät (100) zum Erzeugen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Förderge- rät (105) zum Abtransportieren des abgebauten Schüttgutes umfasst, dadurch ge- kennzeichnet, dass aktuelle Positions- und/oder Winkeldaten (203) für das wenigs- tens eine Abbaugerät (100) und das wenigstens eine erste Fördergerät (105) erfasst werden und dass anhand der so erfassten Positions- bzw. Winkeldaten (203) eine möglicherweise bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation erkannt wird (205).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der erfassten Positions- und/oder Winkeldaten (203) eine Klassifizierung in eine Situationsklasse durchgeführt wird (205) und dass anhand des Klassifizierungsergebnisses eine mög- licherweise bevorstehende, kollisionskritische Betriebssituation erkannt wird (205).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aktuell erfasste Positi- ons- und/oder Winkeldaten (203) mittels der klassifizierten Situationsklassen klassiert werden und anhand des Klassierungsergebnisses auf eine bevorstehende, kollisi- onskritische Betriebssituation geschlossen wird (205).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebsdaten (207) erzeugt werden, mittels derer dass wenigstens eine Ab- baugerät (100) und das wenigstens eine erste Fördergerät (105) kollisionsverhin- dernd angesteuert werden (210).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung (210) deterministisch oder mittels einer Regelung erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteue- rung (210) geeignete Ausweichmanöver und/oder eine Abschaltung wenigstens einer Aktorik eines der beteiligten Abbau-/Fördergeräte (100, 105) durchgeführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass kollisionsverhindernde Fahrbefehle und/oder Schwenk- und Hubbewegungen des wenigstens einen Abbau- gerätes (100) sowie des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105) durchgeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Klassifizie- rung oder Klassierung wenigstens folgende Betriebsdaten berücksichtigt werden: - Die Position des wenigstens einen Abbaugerätes (100), - der Drehwinkel eines Entladeauslegers (160) des Abbaugerätes (100), - die Position des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105), - der Drehwinkel (110, 115) des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kollisionsverhinde- rung zusätzlich die Position wenigstens eines zweiten Fördergerâtes (120) und/oder die Position eines Hindernisses (125) berücksichtigt werden.

10. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.

11. Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm gemäß An- spruch 10 gespeichert ist.

12. Einrichtung, welche eingerichtet ist, eine insbesondere im Tagebau einsetzbare Ab- bau-/Förderanlage, welche wenigstens ein Abbaugerât (100) zum Erzeugen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Fördergerät (105) zum Abtransportieren des ab- gebauten Schüttgutes umfasst, mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprü- che 1 bis 8 zu steuern.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Sensorik (200) zur Erzeu- gung von Sensordaten (203), eine Datenverarbeitungseinheit (205) zur Durchführung einer Klassifizierung bzw. Klassierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 7 bis 8 und zur Erzeugung von Betriebsdaten (207), mittels derer dass wenigstens eine Ab- baugerät (100) und das wenigstens eine erste Fördergerät (105) mittels einer Steuer- einheit (210) kollisionsverhindernd angesteuert werden.