CN115667093A - 用于连接集装箱的联接件以及使用该集装箱的组件、集装箱船和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将第一集装箱(25)的第一角配件(22)固定至第二集装箱(23、44)的第二角配件(26)以至少防止相对于彼此水平位移的联接构件(20)。为了改善交通工具，具体是是集装箱船上集装箱运输期间的安全性，根据本发明的联接构件(20)的特征在于传感器(29、32)，该传感器设计成检测联接构件(20)的状态；以及传输单元(28)，该传输单元设计成传输识别信号和状态信号(38)，状态信号表示联接构件(20)的检测状态。本发明还涉及集装箱(23、43)和这种联接构件(20)的布置，以及集装箱(23、43)借助这种类型的联接构件(20)固定在其上的集装箱船(46)，以及用于监控联接构件(20)和/或集装箱(43)的状态数据的方法。

Description

用于连接集装箱的联接件以及使用该集装箱的组件、集装箱 船和方法

本发明涉及一种用于将第一集装箱的第一角配件固定到第二集装箱的第二角配件以至少防止相对于彼此水平位移的联接构件。本发明还涉及一种集装箱和这种联接构件的布置，以及具有多个箱位的集装箱船，每个箱位用于一个堆叠在另一个上方的集装箱堆，其中，在堆叠状态下，最下集装箱借助底部联接件固定到集装箱基部，并且堆叠在所述最下集装箱上方的上部集装箱通过联接件在它们的角配件处彼此固定以至少防止水平位移。最后，本发明涉及一种用于监控相应状态的方法。

这种联接构件例如从EP 1534612 B1或WO 2014/032659 A1中获知。具体地，这些文件展示了所谓的全自动扭锁(FAT)。

从WO 2006/025790 A1中已知一种遥控联接构件及其使用方法。

根据本发明的联接构件通常适用于集装箱在交通工具上的运输。然而，本发明具体地涉及集装箱船上的集装箱的海上运输。在这些集装箱船上，集装箱在船体(甲板下)或甲板(舱口盖上)中作为集装箱堆垛运输。堆叠在甲板下方的集装箱由单元导轨引导，并且不需要任何特殊固定。只有当20英尺集装箱装载到用于40英尺集装箱的堆放空间时，才有必要借助扭转堆垛机来固定它们以防止水平位移。为了本公开的目的，“水平”始终表示平行于船舶甲板平面的方向，而“垂直”是与其垂直的方向。

装载在甲板上的集装箱将通过合适的联接构件互连。具体地，在集装箱堆垛中，堆叠在另一个之上的两个集装箱在它们的角配件处通过联接构件彼此连接，使得它们被固定以防止相对于彼此的水平位移并且防止从相应的下部集装箱中提升相应的上部集装箱(抵抗提升力的固定/连接)。事实上，最下集装箱，并且有时还有较高层的集装箱在绑扎桥的协助下用绑扎杆附加固定。然而，联接构件通常是集装箱的唯一固定装置，具体是较高层的集装箱，以防止在海运期间丢失。在实践中，使用了全自动联接构件(全自动扭锁，FullyAutomatic Twistlock－FAT)和半自动联接构件(半自动扭锁，Semi-AutomaticTwistlock－SAT)。如果20英尺集装箱堆叠在40英尺集装箱的箱位中，则半自动联接构件也可与中锁装置结合使用。如已经提到的，从EP 1534612 B1或WO 2014/032659 A1中已知全自动联接构件的示例。本发明可以有利地与在甲板下使用的扭转堆垛机以及在甲板上使用的扭锁和中间锁以及底部锁结合使用。根据本发明的固定装置相应地可以是扭转堆垛机、底部堆垛机、全自动或半自动或手动扭锁、中间锁或底部锁。

在堆装(装载)集装箱时，装卸工首先将各自具有上部连接突起的联接构件插入待装载集装箱的四个下部角配件中，并将它们预锁在那里。这已经确保联接构件可靠地与该待装载集装箱的相应下部角配件联接。集装箱现在用起重机(集装箱龙门架)在船的甲板上提升，并在那里下放到已经堆装的集装箱上。在此过程期间，下部联接突起钩入已装载集装箱的四个顶部角配件中。在现在堆叠的状态下，下部联接突起接合已经装载的、现在位于下方的集装箱的顶部角配件，并且以这种方式确保新堆装的、现在位于上方的集装箱在海运期间不会丢失。在本公开的上下文中，该状态被称为联接或互锁状态。

同样地，最下(底)层的集装箱也可以固定在集装箱基部上。然而，在实践中，在此过程中使用了适当的联接构件(甲板下方的底部堆垛机和甲板上的底部锁)，这些联接构件基本上对应于集装箱之间使用的扭转堆垛机、扭锁或中间锁，但最初是“倒置”插入基部的。然后堆装底层的相应集装箱。集装箱基部本身焊接到船舶甲板或舱口盖上。底部堆垛机或底部锁通常永久保持在基部中。当装载最下集装箱时，底部锁的上部联接突起与下部集装箱的集装箱底部角配件接合并互锁。然后固定最下集装箱以抵抗水平位移和提升力。WO2016/126163 A2公开了一种底部锁，其具有重量传感器，用于检测其上的重量作为底部锁的状态。与最下集装箱相关联的所有四个底部锁的重量测量值之和产生各自的堆垛重量(集装箱堆垛中所有集装箱的重量总和)。已装载集装箱的重量是由新装载的集装箱装载之前和之后堆垛重量的差异产生的。以这种方式来精确地确定特定集装箱堆垛的特定位置中的特定集装箱的重量。船舶管理人员可以将此信息与每艘船舶的积载计划或提单进行比较。

不幸的是，在实践中，装载在甲板上的单个集装箱或整个集装箱堆垛在海上运输期间丢失。造成这种情况的原因可能是，例如，未遵守特定箱位允许的集装箱重量，并因此不允许将力传递到角配件和联接构件中。防止这种情况是上述WO 2016/126163 A2的目的。

集装箱船舶在港口中处理货物的时间对于集装箱船的运营商来说具有重要的经济意义。一方面，滞期费往往直接按照在港时间计算；另一方面，集装箱船的经营者通过运输货物而不是停留在港口赚钱。因此，从许多方面来说，缩短在港口停留的时间是可期望的。为此，前述的WO 2006/025790 A1教导了一种可以在适当的时间远程解锁的联接构件或联接构件的组合。为实现这一点，在由港口工作人员安装到集装箱上之后，联接构件被手动分配给该集装箱并被提供唯一标识符。此外，安全装置可以附连于集装箱并经由标识符分配给它。因此，一方面可以将解锁信号传递给特定集装箱的联接构件，另一方面也可以将来自安全装置的信息传递给基部。

在集装箱船上通过集装箱运输货物时，装载在甲板上的集装箱通过联接构件可靠地联接，对于安全性和可靠性来说也是必不可少的。事实上，当装载集装箱时，四个联接构件中的一个或多个实际上并未与集装箱的布置在其下方的相关角配件正确地联接。装卸工或船员无法通过纯粹的目视检查可靠地识别出这一点，尤其是在集装箱堆垛较高的情况下。因此，Conver-OSR半自动扭锁CV-12在其止挡板上配备了红色柱塞，当扭锁的下储物锥完全旋转到联接位置时，该柱塞完全缩回到止挡板中，并因此不再从下方沿着集装箱堆垛向上看时可见。然而，如果下部联接突起未完全旋转，则柱塞伸出并可见。然而，该柱塞仅表示下储物锥完全旋转到联接位置。因此还不能确定扭锁是否也与下部集装箱的顶部角配件可靠地联接。此外，该系统不能与中间锁装置或全自动联接构件一起使用，因为它们没有可运动的下部联接突起。此外，当两个20英尺的集装箱一个接一个地装载到40英尺集装箱的箱位中时，它们之间只有3英寸的间隙。因此，即使在中间锁或全自动联接元件的类似设备的情况下，这样的柱塞也根本不可见，使得无论如何都无法进行视觉控制。然而，即使在集装箱堆垛的可接触端面处，目视检查也非常耗时且容易出错。

此外，在实践中已经发生过例如由于冷却装置的损坏或负载的自燃，单个集装箱着火了。例如，2015年11月30日在易北河口的集装箱船MSC KATRINA和2016年2月21日在红海的路德维希港特快(LUDWIGSHAFEN EXPRESS)发生木炭货物自燃；联邦海事事故调查局(BSU)的调查报告455/15和58/16。此外，2019年1月3日，盐田特快(YANTIAN EXPRESS)在大西洋中部航行时甲板上装载的集装箱发生火灾。这样的火灾会蔓延到船员没有注意到的相邻集装箱，这正是盐田特快上发生的情况，特别是在较大的集装箱船舶上。这样的火灾实际上目前很难发现，因为集装箱的封闭性使得烟雾很难渗透到外部，而通常的风很快就会稀释少量的烟雾。此外，集装箱内的火可能持续很长时间，因此只有当火从受影响的集装箱中冒出来时才会被发现。具体地，如果集装箱在远离桥的前方区域着火，甚至可能无法立即检测到火灾。这不仅会毁坏货物本身的很大一部分，还会因火灾的热量对船舶结构造成相当大的损坏。这特别适用于在甲板下方装载的集装箱。

因此，本发明的目的是进一步开发上述类型的联接构件、装置、集装箱船和方法，使得改善集装箱在交通工具上，具体是在集装箱船上运输期间的安全性。

该目的通过根据权利要求1所述的联接构件、根据权利要求5所述的布置、根据权利要求8所述的集装箱船和根据权利要求13所述的方法来实现。本发明的有利的进一步发展是从属权利要求的主题。

根据本发明，联接构件的特征在于构造成用于检测联接构件的相应状态的传感器，以及构造成传输用于识别传感器的识别信号和代表所检测到的联接构件的状态的状态信号的传输单元。事实上，识别信号和状态信号理论上可以分别传输。然而，在实践中，公共传输单元以设置成使得它们对于每个信号同时传输唯一的标识符以用于它们的识别。换言之，识别信号是用于识别联接构件的唯一标识，这种识别信号通常与状态信号一起传输。因此，在实践中，状态信号和识别信号没有真正的分离。相反，它们作为统一信号传输。

根据本发明，基于识别信号已知哪个安全元件提供状态信号。如果状态信号指示需要船员、起重机操作员或装卸工干预的情况，则可以具体排除原因或采取对策。这样做，可以将船员或装卸工具体引导至对应的联接构件，并因此可以安全快速地排除故障。根据本发明，传感器和传输单元集成到联接构件中。这意味着每次将联接构件插入到集装箱的角配件中时，相应的传感器和相关联的传输单元也同时插入。单独安装不需要附加的努力付出。此外，可以使用常规集装箱而无需转换。可以通过简单地更换联接构件和改装相关电子设备来改装集装箱船。

传感器可以被设计成用于检测到下部集装箱的顶部角配件的距离和/或温度和/或联接构件的打开或关闭状态和/或加速度和/或预定气体，作为联接构件的相应状态。例如，在距离测量的第一种情况下，假设如果距离传感器测量的距离位于精确定义的范围内，则联接构件正确互锁，在该范围内可以假设正确的互锁，该范围基于经验或技术规范，特别是下部联接突起和下部集装箱的顶部角配件之间的垂直间隙，该间隙在结构上为所用的特定联接构件而定义。因此，距离传感器可以用于可靠地确定每个集装箱是否正确联接或互锁并因此锚定或固定。如果确定集装箱未正确互锁，则由距离传感器传输的信号提供可靠的信息，以说明特定联接构件具体在何处未正确互锁，该信号不仅将相应的距离传输到相关的集装箱角配件，而且还可以被识别，因此可以推断出它们在集装箱堆垛中的指定空间位置。因此，在集装箱船的装载期间，故障的互锁已经可以被检测到并被纠正。距离传感器可以设计成使得其精确测量现有的实际距离。替代地，距离传感器也可以设计成使得它例如以数字方式检测预定的距离是否低于设计规定的垂直间隙。在后一种情况下，距离传感器例如可以设计为限位开关。

临界温度升高和/或温度梯度表明在传输状态信号的联接构件附近发生集装箱火灾。因此，在集装箱船上的集装箱运输中，利用根据本发明的系统可以获得相当大的安全优势。本发明的其它可设想到的应用包括加速度的测量，从而检测上部集装箱在下部集装箱或集装箱基部上的下放或不允许的加速度值以及因此在海运期间作用在联接构件上的不允许的力，或检测预定气体从集装箱中逸出。例如，作为预定气体的催熟气体的存在表明装载的水果成熟得太快并且有变质的危险或已经变质。当然，预定气体也可以是表示火灾的烟气。

一个或多个上述或其它传感器可以分配给根据本发明的联接构件。例如，联接构件可以配备有距离传感器和温度传感器。作为这些传感器中的一个的附加或替代，还可以提供气体传感器和/或用于联接构件的打开或关闭状态的传感器。以这种方式，可以及早发现集装箱或其固定装置的一种或多种危险状态，并在必要时进行补救。与第一集装箱相关联的每个联接构件可以配备有相同的传感器，例如距离传感器，或配备有不同的传感器或传感器的组合。例如，可以在每个角配件的联接构件上配备有距离传感器，但也可以是这些联接构件中的仅一个联接构件附加地配备有温度传感器，或者两个直径相对的联接构件上可附加地配备有温度传感器。互锁故障因此在每个联接构件处被监控，而这些联接构件中的仅一个或两个附加地配备有温度传感器对于早期火灾检测可能就足够了。然而，有利的是，所有联接构件都具有相同的设计，使得装卸工不必注意他将哪个联接构件插入到哪个角配件中。此外，一个或多个附加的传感器也可以或是直接附连于集装箱。

有利地，传输单元也可以设计为传输和接收单元。因此，它也可以接收信号，例如激活信号或命令，例如用于传输识别信号和/或状态信号或包含状态和识别两者的信号。

为了使一个或多个传感器以及传输单元节省电力，当不需要它们时，它们应当被关闭或进入睡眠模式。为此目的，根据本发明的进一步发展，联接构件具有被设计成用于激活和去激活的激活装置。这具体地可以是构造成检测联接构件插入到角配件中的传感器。为此目的，例如接近传感器是合适的，其检测联接构件已经插入待装载集装箱的角配件中。替代地，激活装置也可以是检测联接构件已经从盒子，即所谓的箱中取出的传感器。由装卸工手动致动激活装置也是可以的，但由于容易出错和涉及附加的努力，因此不是优选的。

根据本发明的布置由集装箱和至少一个根据本发明的联接构件形成，该联接构件插入其底部角配件中的一个中。这种布置也实现了上述优点。优选地，一个根据本发明的联接构件被插入到每个底部角配件中。实际上，对于某些应用，将根据本发明的联接构件仅插入实践中总是存在的四个角配件中的一个中就足够了，或者将根据本发明的联接构件插入例如两个直径相对的角配件中的每一个中，并将根据现有技术的联接构件插入其余三个或两个角配件中就足够了。这方面的示例可以是用于火灾检测的温度测量或也用于火灾检测(烟气)或催熟气体检测的气体测量。然而，这将需要在船上配备两种不同类型的联接构件，并且容易出错。如果将根据本发明的联接构件插入到每个角配件中，则这些缺点将被克服。对于某些应用，诸如检测联接构件的正确互锁，这甚至可能是必要的。在任何情况下，结果都是更接近并因此更可靠的监控。

根据该布置的进一步发展，集装箱具有附加传输单元。传输单元被设计成用于传输状态，诸如温度和/或预定气体的存在和/或集装箱集合体的故障和/或与集装箱内部的货物有关的数据。因此，诸如温度之类的合适的状态，例如催熟气体的存在或制冷单元的正确或故障运行可以借助直接附连于集装箱的传感器或布置在集装箱内部，例如直接在货物或托盘等上的传感器来检测。这些传感器与传输收集的数据的附加传输单元联接。这使得能够更快地向船舶管理部门报告任何危险，诸如火灾或故障。应当理解，附加传输单元也可以设计成接收信号，类似于根据本发明的联接构件中的传输单元。此外，货物的状态数据可以经由船舶网络传输到外部，例如经由移动和/或卫星通信例如传输给货物或集装箱的所有者。

根据本发明的集装箱船的特征在于，底部联接构件中的至少一个构造成用于检测重量变化；在于根据本发明的联接构件插入到每个上部集装箱的至少一个角配件中；并且在于提供至少一个基本单元用于接收和转发联接构件的信号。当根据本发明的至少一个联接构件与下部集装箱的顶部角配件互锁时，对应的传感器传输信号。几乎同时，至少一个底部联接构件(底部堆垛机或底部锁)检测到重量变化。由此可知新装载的集装箱已经放置在哪个集装箱堆垛上。通过简单地计算重量变化，集装箱的位置及其在集装箱船上的具体位置(隔间、行和位置)也是已知的。因此，源自特定联接构件的故障或甚至危险状态的报告可以与具体的集装箱位置相关联。船员，或者如果报告发生在装卸过程期间，配载人员也可以被引导至这个集装箱并调查报告。

底部联接构件通常检测集装箱已被新下放/装载到堆垛上的事件。一个明确的迹象是集装箱堆垛的重量变化，即仅仅是重量变化的事实，而重量的变化不一定需要量化。这可以例如通过底部联接构件中的压电元件来检测。由于下放/装载新集装箱以及堆垛重量的相关变化，压电元件发送电流脉冲并因此发出新集装箱已装载事件的信号。然而，如果堆垛的重量变化也被量化，则例如可以使用根据WO 2016/126163 A2的底部联接构件，使得除了集装箱被新下放/装载到堆垛上这一简单事实之外，新装载到堆垛上的集装箱的具体重量可以减去将新装载的集装箱进行装载之前和之后的堆垛重量来确定，并且如有必要，与提单和/或相应堆装地点允许的集装箱重量进行比较。

如果集装箱的两个或更多个角配件配备有根据本发明的联接构件并且如果传感器是检测状态的传感器，即检测联接元件的正确互锁的距离传感器，则一旦该集装箱被下放到下部集装箱上并且联接构件互锁，这些联接元件就与特定集装箱相关联地自动地检测。如上文已经解释的那样，底部锁随后检测与来自根据本发明的联接元件的信号的直接时间关系的重量变化，表明它们是互锁的。如果这些联接构件中的一个上的距离传感器现在发生故障，则它不传输联接构件已互锁的信号。然后装卸工或船员必须对此进行调查。还存在另一个缺点，即该联接构件不被认为是与集装箱相关联的。如果联接构件具有其它传感器，诸如温度传感器，则传输附加的温度信号。但是，这些传感器不能分配给特定的集装箱。这意味着无法以有针对性的方式追踪不可接受的温度。因此，即使不可能通过简单地将新装载的上部集装箱下放到下部集装箱上，也可期望将分配给集装箱的联接构件识别为组。

为此目的，根据本发明的集装箱船的进一步发展，至少三个空间上间隔开的定位单元分布在集装箱船上，使得在船上的集装箱中的一个的吊升期间，可以定位根据本发明的每个联接构件。利用至少三个空间上间隔开的定位单元，根据本发明的联接构件的位置可以例如借助三边测量法来检测，并且可以在集装箱在船上的吊升期间跟踪它们的路径。具有相同运动模式的根据本发明的联接构件被插入到同一集装箱的角配件中并且因此可以作为组被检测到。如果其中之一的距离传感器发生故障，它们仍将被识别为与特定集装箱相关联。即使两个或甚至三个距离传感器发生故障，只要距离传感器在至少一个联接构件上仍然正确工作并且所有联接构件都传输它们的标识，这也起作用。

基本单元可以作为定位单元使用，基本单元还用于联接构件信号的接收和转发。因此不需要单独的定位单元。

同样有利的是，至少一个基本单元设计成将信号传输至联接元件。这使得可以向根据本发明的至少一个联接构件发送命令，诸如用于查询由传感器测量的数据的查询信号。此外，为了节省电力，在航行期间将联接构件置于休眠模式并且仅在特定时间间隔将它们投入运行以查询数据可能是有用的。然后基本单元可以将可能与查询信号组合的相应激活/去激活信号传输至联接构件。

根据本发明的集装箱船的另一个实施例，为一组预定的基本单元中的每一个设置中继单元，用于接收和潜在地传输从这组基本单元传输和/或传输至这组基本单元的所有信号，并且用于将这些信号转发给处理单元。由于基本单元的范围，这使得可以覆盖比以其它方式可能覆盖的距离更大的距离。同样，分布在整个集装箱中的某些基本单元也可以充当中继单元，使得不需要单独的中继单元。处理单元可以优选地是船上计算机。

根据本发明的用于监控联接构件的相应状态的方法包括以下步骤：将根据权利要求1至4中任一项所述的联接构件插入到待装载集装箱的至少一个底部角配件中，并将待装载的集装箱吊升到已装载的集装箱上；将识别信号从该联接构件传输至基本单元；检测待装载集装箱在已装载集装箱上的放下情况，并将状态信号传输至基本单元；检测将集装箱堆垛的最下集装箱连接至集装箱基部的底部联接构件上的重量变化，并将重量变化信号传输至基本单元；将信号转发给处理单元，具体是船上计算机，并且具体地基于状态信号和重量变化信号之间的时间差异确定联接构件是否与底部联接构件一样与同一集装箱堆垛相关联。如上所述，在实践中所有传输的信号将总是包含标识符，联接构件或底部联接构件通过该标识符来识别其自身。

根据本发明的方法具有与已经针对根据本发明的联接构件和根据本发明的集装箱船所描述的相同的优点。由于在待装载的新集装箱被下放到已经装载的集装箱上之前相应的联接构件已经传输其识别信号，因此例如可以在装载过程期间立即检查正确的互锁。这使得装卸工、起重机操作员和/或船员能够在未报告成功或正确的联接/互锁时立即做出反应，并通过适当的干预实现正确的联接/互锁。

根据根据本发明的方法的有利的进一步发展，连接构件的相应状态或来自与附加传输单元连接的传感器的数据可以具体地还在集装箱的运输期间循环地和/或根据处理单元的请求来检测或收集，并且可以启动状态显示和/或警报信号以及相关联接构件的位置，以便在有疑问的情况下重新检查正确的联接/互锁或其它状态或通过持续监控改善安全性。例如，还可以连续或周期性地测量温度以在检测例如早期的火灾。还可以连续或定期测量其它状态数据，以及早发现危险的状态变化。

在集装箱在船上的吊升期间，与该集装箱相关联的(一个或多个)联接构件以及如果适用的话还有集装箱上的其它传感器可以基于它们在吊升期间的运动模式被检测为一组。以这种方式，可以确保联接于事件的状态变化始终适用于该组的所有四个联接构件，并且在适用的情况下适用于附加地布置在集装箱上的传感器。

下文参考附图中所示的实施例的示例更详细地解释本发明。在附图中：

图1示出了具有本发明特征的联接构件的正视图；

图2示出了将根据图1的联接构件插入待装载的集装箱的底部角配件中；

图3示出了吊升期间待装载的集装箱；

图4示出了将待装载的集装箱下放到已经装载的集装箱上；

图5示出了集装箱堆垛在集装箱装载期间的重量变化以及来自根据图1的联接构件的信号的重量-时间图；

图6示出了由两个集装箱组成的集装箱堆垛，集装箱在船舶航行期间彼此堆叠在顶部上；

图7示出了集装箱的卸载；

图8示出了集装箱卸载期间集装箱堆垛的重量变化的重量-时间图；

图9示出了从卸载的集装箱的底部角配件中移除根据图1的联接构件；

图10示出了由集装箱和根据图1的联接构件组成的布置；

图11以剖视图示出了将根据图8的布置装载到集装箱船上；

图12以俯视图示出了根据图9的装载；

图13示出了将根据图8的布置下放到已装载的集装箱上。

图1示出了根据本发明的联接构件20的示例，即所谓的全自动扭锁(FAT)。具体地，根据本实施例的联接构件20基于根据WO 2014/032659 A1的全自动扭锁。与传统的联接构件保持一致，联接构件20具有上部联接突起21，装卸工将其插入待装载的集装箱23的底部角配件22中并将其预锁定在那里(图2)。联接构件20还具有下部联接突起24，当要装载的集装箱23被装载并下放到已经装载的集装箱25上时，该下部联接突起24与所述集装箱25的顶部角配件26接合(图4)。在本公开的上下文中，新装载或刚刚装载的集装箱23也称为上部集装箱23，已经装载的集装箱25称为下部集装箱25。在该情况下，止挡板27设置在联接突起21、24之间，止挡板在联接状态下搁置在下部集装箱25的顶部角配件26上，而上部集装箱23的底部角配件22又搁置在止挡板上。

联接构件20具有传输单元28，该传输单元具有标识符，通过该标识符可以识别联接构件20。在所示的实施例中，传输单元28位于上部联接突起21中。然而，它也可以容纳在联接构件20中的任何其它合适的位置。联接构件20还具有一个或多个传感器，这些传感器检测联接构件20的相应状态。在本实施例中，联接构件20具有距离传感器29。距离传感器29可以测量到下部集装箱25的距离。在该情况下，距离传感器29布置在止挡板27中，即在其底表面30上。距离传感器29测量止挡板27的底表面30到下部集装箱25的顶部角配件26的顶表面31的距离(参见图4和6)。距离传感器29也可以替代地布置在下部联接突起24中，然后测量例如到角配件26的底部的距离。基于本公开，对于距离传感器29的其它合适的位置是可设想的并且对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

由距离传感器29传输的包括到下部集装箱25的顶部角配件26的距离的信号可以是特定的当前距离(例如，以mm为单位)或关于该距离是否在指示联接构件20与下部集装箱25的顶部角配件26正确联接的范围内的简单的是/否信号。距离传感器29本身可以是超声波传感器、激光传感器或其它适合测量距离的传感器。为了检测是/否信号，简单的限位开关或压电元件就足以作为距离传感器29，当联接正确时，即例如，当距离传感器29搁置在顶部角配件26上(或者，如果距离传感器布置在下部联接突起24中，则搁置在角配件26的底部上)时，限位开关或压电元件被触发。

除了距离传感器29之外，联接构件20可以包括一个或多个其它传感器，如上所述。在该情况下，联接构件还具有温度传感器32和另外的距离传感器29。在该情况下，温度传感器32也布置在止挡板27的底表面30处并且测量下部集装箱25的顶部角配件26的温度，并且因此可以用于例如火警目的。另外的距离传感器29布置在上部联接突起21的柄部34中并且测量到上部集装箱23的底部角配件22中的长孔边缘的距离。这可以用于检测联接构件20已插入到角配件22中，并且该信号可以用于激活传输单元28和其它传感器29、32。作为所述传感器29、32的替代或附加，可以提供其它/另外的传感器，诸如气体传感器或加速度计，这取决于期望的应用。气体传感器可以构造成用于检测例如指示火灾的烟气，或用于检测指示装载的食品变质的催熟气体，或对环境或健康有害的任何其它气体。加速度计可用于检测海上运输期间由船舶运动(横摇、纵摇、偏航)引起的加速度以及因此作用在联接构件20和角配件22、26或甚至集装箱中运输的货物上的力。这种力的进一步或替代指示也由为此目的而构造的底部锁35测量的负载变化提供。这种底部锁35的示例从开头已经提到的WO2016/126163 A2中已知。此外，附加/另外的传感器也可以用于收集和传输来自集装箱内部的数据，例如，用于货盘监控或用于监控冷藏集装箱。

在集装箱船上，至此描述的联接构件20如下使用：

在待装载的新集装箱23递送至码头后，所述集装箱由集装箱起重机吊升，使得装卸工可以将每个联接构件分别插入待装载的(上部)集装箱23的每个底部角配件22中，底部角配件在实践中通常是四个(图2)。这些联接构件中的至少一个是根据本发明的联接构件20。然而在实践中，根据本发明的联接构件20将总是插入所有四个底部角配件22中，只是为了避免由于两种不同类型的联接构件引起的误差和/或增加测量密度。出于对于借助根据本发明的联接构件20的所有四对上部角配件22和下部角配件25安全原因，应当测量联接构件20与已装载集装箱25的顶部角配件26的正确互锁，在装载期间上部集装箱23放置在该已装载的集装箱上。

在实践中，联接构件20是集装箱船的一部分并且由其运载在特别提供的箱子中，在实践中称为桶，除非它们在航行期间需要用于固定集装箱。装卸工从这些箱子中的一个取出联接构件20，并将它们插入底部角配件22中(图2)。为了节省电力，联接构件20在它们位于桶中并且没有被插入到底部角配件22中时被置于休眠模式。它们通过激活信号唤醒。该信号例如可以是一旦联接构件20的止挡板27接近或搁置在下部集装箱25的顶部角配件26上时距离传感器29进行的第一距离测量。在后一种情况下，距离传感器可以是简单的压电元件，当其搁置时，它传输电流冲击作为激活信号，并因此同时发出正确互锁的信号。

然而，在根据图1的联接构件20的情况下，另外的距离传感器29用于激活联接构件20。因此，在本公开的上下文中，另外的距离传感器29也被称为激活传感器33。借助该激活传感器33，检测到联接构件20已经利用其上部联接突起21插入到底部角配件22中，并且联接构件20借助该信号被激活。激活传感器33又可以是压电元件，当柄部34撞击角配件22的长孔的边缘时，其传输电流浪涌作为激活信号。

基于本公开，对于本领域技术人员而言，用于激活传感器的更多合适的位置变得显而易见。此外，激活传感器33也可以被设计成使得它已经检测到联接构件20从桶中取出并且传输激活信号。在所有提到的情况下，联接构件已经被激活传感器33激活，使得信号可以在集装箱船上的集装箱23吊升期间已经被传输。该变型对于本发明的进一步发展特别重要，这将在下面参考图10至13更详细地解释。

由待装载的新(上部)集装箱23和联接构件20形成的布置现在吊升到集装箱船上(图3)，并在那里下放到在已经装载的(下部)集装箱25中的一个上(图4)。图4具体示出了将上部集装箱23下放到最下层的下部集装箱25上。如已经提到的，该集装箱以通常的方式连接于具有底部锁35，例如根据WO 2016/126163 A2的底部锁35的集装箱基部，在该情况下，底部锁构造成用于重量测量。由于上部集装箱23下放到下部集装箱25上，因此集装箱堆垛的重量(堆垛重量)发生变化。堆垛重量的这种变化由底部锁35检测到，并且对应的重量信号36连同重量信号36所源自的相应底部锁的标识符一起被传输到基本单元37，其中优选地存在几个分布在船上的合适位置。船上的底部锁35的位置是已知的。在实践中，它们始终保持在集装箱基部中。联接构件20的距离传感器29检测到下部集装箱25的相应顶部角配件26的距离，并且通过传输单元28也将相应的距离信号38传输至基本单元37。以这种方式，可以检测联接构件20是否与角配件26正确地互锁。传输单元28传输与距离信号一起的识别信号(ID)，使得距离信号可以被分配给特定的ID并因此被分配给特定的联接构件20，而无需已知该联接构件位于何处。在实践中，距离信号与联接构件20传输的所有其它状态信号一样，已经包含识别信号。新装载的(上部)集装箱20与哪个集装箱堆垛相关联以及它位于哪个位置是基于借助底部锁35的重量测量来确定的。这在根据图5的图表中示出。

根据图5的图表的横坐标示出了时间轴，而纵坐标示出了由底部堆垛机35指示的特定集装箱堆垛的堆垛重量(搁置在各个底部堆垛机35上的负载的总和)。图5示出了随时间的阶梯状重量进展39。一旦上部集装箱23下放到下部集装箱25上，堆垛重量就由于上部集装箱23的重量而突然改变。在即时时间关系中(尽管不一定完全同时)，新装载的集装箱的联接构件20的传输单元28传输它们的距离信号，如图5中的一组四个点40所示。每个点代表联接构件20中的一个的距离信号的时间。为了比较，示出了第二组点41，其代表在较早时间传输的来自联接构件20的距离信号。由于在线39之后相对于重量增加的时间中的距离(时间延迟)，因此这些点必须属于不同的集装箱堆垛。因此，新装载的集装箱23与集装箱船上的哪个集装箱堆相关联是已知的。通过简单地计算底部堆垛机35测得的重量变化，也可以知道新装载的集装箱23在堆垛内的位置。堆垛重量最初为“零”。当堆垛的最下集装箱(底层集装箱)被装载时，堆垛重量最初因其重量而突然变化。现在第二层的集装箱随之带来其重量的第二次突然重量变化，依此类推。在此过程期间，插入到新装载的(上部)集装箱23的底部角配件22中的联接构件20与最上的已装载(然后是下部)集装箱25的顶部角配件26互锁，这由对应的距离信号38指示。

传输至基本单元37的信号由基本单元中继到CPU 42，诸如集装箱船的船上计算机，并由所述CPU评估。测量值或由此产生的警报信号显示给船舶管理人员和/或其它船员和/或另一名装卸工和/或起重机操作员，他们随后可以做出相应的反应。分布在船上的基本单元37可以有线连接到CPU或无线地传输它们的信号。为了桥接比基本单元37允许的范围更长的距离，可以提供中继单元，这些中继单元接收和转发来自基本单元37中的一个的信号。在图4所示的实施例中，基本单元37也用作它们之间的中继单元。如果基本单元37中的一个的范围不足以直接到达CPU 42，则它将其信号传输至另一个可到达的基本单元37，如果需要，该基本单元经由另外的基本单元37将信号转发给CPU42。

在放下之后，即具体是在船舶航行期间，传感器检测相应的状态变量，这取决于期望的应用，然后经由传输单元28将状态变量传输至基本单元37。如上所述，如果需要，信号从那里经由另外的基本单元37到达CPU 42。在根据图1的具有距离传感器29和温度传感器32的联接构件20的实施例中，距离和温度被连续地或定期地测量，并经由一个或多个基本单元37借助传输单元28传输至CPU，并由CPU处理以显示给船舶管理人员。

基本单元37可以具有它们自己的电源，例如借助于电池，或者可以连接于集装箱船的电源。从上文已经显而易见，基本单元37根据无线电信号的范围战略性地分布在集装箱船上。

基于检测到的信号并借助CPU 42显示给船舶管理人员，可以立即有针对性地调查故障，因为不仅可以显示故障类型，还可以显示该故障源自哪个装载的集装箱。以这种方式，在装载期间就已经可以调查例如错误互锁的原因是什么。理想地，可以随后通过简单地再次提起上部集装箱23并将其再次下放到下部集装箱25上来实现正确的联接/互锁。如果这样失败了，可以再次卸载受影响的集装箱以纠正问题。如上所述，距离传感器29还可以在海上运输期间的各种其它时间被激活以警告海上运输期间的意外解锁。类似地，诸如温度传感器32之类的其它传感器提供借助传输单元28传输的连续或周期性数据以警告船舶的危险管理。

传输单元28还可以构造为传输和接收单元，其经由一个或多个基本单元37从CPU42接收信号。以这种方式，也可以根据需要进行测量并将其传输至CPU 42。为了节能，具体地可以借助休眠信号将联接元件20置于休眠或睡眠模式，并在适当的情况下借助来自CPU42的激活信号周期性地重新激活它们，并回收测量数据。

图7示出了上部集装箱23的卸载，在技术语言中称为卸下货物，即集装箱23。所述集装箱由集装箱起重机提升离开下部集装箱25，其中全自动联接构件20自动解锁。半自动扭锁(SAT)或手动扭锁必须首先由装卸工解锁。从此不再需要信号传输。然而，底部锁35仍然检测重量的变化。在根据图8的图表中示出了相应的重量随时间的进展39。由此可知，集装箱堆垛变小了一层。如果现在装载新的集装箱23代替刚刚卸载的(卸下的)集装箱23，那么，基于上面参考图3至5描述的程序，不仅再次知道它与该集装箱堆垛的关联，而且还知道它的位置。

在卸载(卸下)上部集装箱23之后，联接构件20再次从角配件22(图9)移除，由此它们可以再次借助激活传感器33进入休眠或睡眠模式，并存放在桶里。

在这方面描述的本发明的进一步发展如图10至13所示，其中相同的部件用与图1至9中相同的附图标记表示。图10示出了由集装箱43和插入到其底部角配件22中的联接构件20组成的布置。然而，集装箱43自身还具有至少一个附加的传输单元44。该传输单元可以与附加的传感器联接或者也可以联接于布置在集装箱43内的传感器，传感器记录集装箱上或集装箱中的状态数据。这也可以是温度传感器和/或气体传感器和/或加速度计。进一步地，可以使用监控集装箱上的诸如制冷单元之类的集合体的功能或集装箱内的数据的传感器。集装箱内的此类数据可以是例如用于监控货物的数据和/或例如由船东用于跟踪和/或监控货物的数据。来自至少一个传输单元44的信号还与传输单元44的识别信号(ID)一起经由基本单元37中的一个传输至CPU 42。在实践中，来自传输单元44的信号包括识别信号。至少一个附加传输单元44可以永久地附连于集装箱43或者可以在集装箱43被装载到集装箱船上之前由装卸工手动附连。在第一种情况下，传输单元44以及与其联接的传感器必须单独激活，在后一种情况下，它们可以在附连至集装箱43期间自动激活。

集装箱43现在被集装箱起重机(也称为集装箱龙门架45)吊升到集装箱船46上。这个过程在图11和12中示出。在该区域中，为了说明的目的，除了待装载的集装箱43之外，还示出了站立在集装箱龙门架45的区域中的集装箱47。

根据本实施例，集装箱船46在其面向码头的长边上设有四个定位单元。应当理解，集装箱船46也可以在另一长边上具有定位单元，以防集装箱船有时用一个长边，有时用另一长边停靠在码头处，这在实践中经常是这种情况。根据本实施例，船上已经存在的一些基本单元37再次有利地用作定位单元。

用作定位单元的基本单元37通过在相应的传输单元28、44和基本单元37之间交换信号来连续测量四个联接构件20和附连于集装箱43的传输单元44之间的距离。因此，借助例如三边测量，但也可替代地借助三角测量，可以确定联接构件20和传输单元44的位置。为此目的，至少需要三个用作定位单元的基本单元37。然而，如图所示，为此目的优选地使用四个基本单元37。

基于这种连续定位，可以为四个联接构件20中的每一个以及也为传输单元44确定运动模式。在图11中，示出了作为示例的集装箱43在吊升期间的四个不同位置43I、43II、43III和43IV。四个联接构件20和传输单元44彼此之间具有相同的运动模式，并因此可以通过被识别为与同一集装箱43相关联而被识别为组。因此，还已知传输单元44与哪个集装箱堆垛中的哪个集装箱43相关联以及在集装箱堆垛内的哪个位置相关联。基于来自该传输单元44的信号检测到的故障又能够以有针对性的方式进行调查和纠正。

如上所述，即使在待装载的新集装箱23没有附加传输单元44的情况下，也可以有利地使用分组。如果距离传感器29在一个或甚至两个或三个联接构件20上发生故障，则当上部集装箱23被下放到下部集装箱25上时，不从距离传感器发出距离信号38。于是不知道相关的联接构件20与哪个集装箱23相关联，并因此不知道它在船上的何处。然而，如果联接构件20如上所述组合在一起，则联接构件20中的一个的距离信号38足以确定它与哪个集装箱23相关联。由于距离传感器29的缺陷造成的缺少距离信号38将导致错误消息，必须对其进行跟踪。然而，其它传感器的功能，诸如相关联接构件20上的温度传感器32以及与CPU 42的对应数据交换不一定受到干扰，并且联接构件可以继续用于其它目的，诸如火灾检测。

在极端情况下，由于分组，甚至可以完全没有距离传感器29而仅基于运动模式来确定特定集装箱23、43被装载到的位置。由于集装箱龙门架45的尺寸，一次只能将一个集装箱23、43装载到特定隔间中。在实践中，甚至同时将集装箱23、43装载到紧邻的隔间中也几乎是不可能的。至少只要集装箱仍在码头上方运动，现在就可以检测到运动模式。这意味着集装箱被装载在哪个隔间是已知的。如果属于该隔间内用于集装箱堆垛的特定装载位置的底部锁35现在在特定时间窗内传输重量信号36，那么这表明该集装箱23、43与该集装箱堆垛相关联。

当卸载集装箱43或23时，程序再次参照图6至8进行描述。不需要跟踪联接构件20的运动模式，并且如果适用的话，也不需要跟踪传感器44的运动模式。

上述技术不限于用于装载在甲板上的集装箱的扭锁或中间锁。它可以有利地用于所有类型的联接构件，例如，用于甲板下装载的集装箱的扭转堆垛机。

应当理解，在本发明中，一方面结合过程步骤描述的特征与另一方面结合对应装置描述的特征之间存在关系。因此，所描述的过程特征也被认为是本发明固有的装置特征，并且反之亦然，即使这没有被明确提及。

应当注意的是，本发明的特征是参考各个实施例或变型描述的，例如，一方面根据本发明的系统的诸如例如距离传感器、基本单元37和处理单元之类的单独部件的类型和设计，以及另一方面它们的空间布置，或各个过程步骤的相应实施方式和顺序，也可以存在于其它实施例中，除非在本说明书或所附权利要求书中另有说明，或除非由于技术原因是不言而喻的。此外，在组合描述的单独实施例的这些特征中，不一定所有特征都必须总是在相应实施例中实现。

附图标记：

20 联接构件

21 (上部)联接突起

22 (底部)角配件

23 (上部)集装箱

24 (下部)联接突起

25 (下部)集装箱

26 (顶部)角配件

27 止挡板

28 传输单元

29 距离传感器

30 底表面

31 顶表面

32 温度传感器

33 激活传感器

34 柄部

35 底部锁

36 重量信号

37 基本单元

38 距离信号

39 重量进展

40 点组

41 点组

42 CPU

43 集装箱

44 传输单元

45 集装箱龙门架

46 集装箱船

47 集装箱

Claims (17)

1.一种用于将第一集装箱(23、44)的第一角配件(22)与第二集装箱(25)的第二角配件(26)固定以至少防止相对于彼此水平位移的联接构件(20)，其特征在于：

传感器(29、32)，所述传感器构造成检测所述联接构件(20)的相应状态，以及

传输单元(28)，所述传输单元构造成传输识别信号和表示联接构件(20)的检测状态的状态信号(38)。

2.如权利要求1所述的联接构件(20)，其特征在于，所述传感器(29、32)构造成用于检测到所述第一角配件(22)和/或所述第二角配件(26)的距离和/或温度，和/或所述联接构件(20)的打开或关闭状态和/或加速度，和/或预定气体的存在，作为所述联接构件(20)的相应状态。

3.如权利要求1或2所述的联接构件(20)，其特征在于，所述传输单元(28)构造为还用于接收信号的传输和接收单元。

4.如权利要求1至3中任一项所述的联接构件(20)，其特征在于，构造成启动和停用的激活装置(33)，具体地是传感器，其构造成检测所述联接构件(20)插入到角配件(22)中。

5.一种布置，所述布置包括集装箱(23、44、25)和至少一个如权利要求1至4中任一项所述的联接构件(20)。

6.如权利要求5所述的布置，其特征在于，如权利要求1至4中任一项所述的联接构件(20)中的一个与所述集装箱(23)的第一角配件(22)中的每一个相关联。

7.如权利要求5或6所述的布置，其特征在于所述集装箱(43)上的附加传输单元(44)，所述附加传输单元构造成传输状态数据，例如温度和/或预定气体的存在和/或所述集装箱(43)的集合的故障，和/或与所述集装箱(43)内的负载相关的数据。

8.一种具有多个箱位的集装箱船(46)，每个箱位用于彼此堆叠在顶部上的集装箱(23、44、25)的堆垛，处于堆叠状态的最下集装箱(25)借助于底部联接构件(35)固定于集装箱基部，并且堆叠在顶部上的上部集装箱(23、44)在其角配件(22、26)处利用联接构件(20)彼此固定，至少抵抗相对于彼此水平位移，其特征在于，

所述底部联接构件(35)中的至少一个用于检测重量变化；

如权利要求1至4中任一项所述的联接构件(20)插入到每个上部集装箱(23、44)的所述角配件(22)中的至少一个中；以及

提供至少一个基本单元(37)用于接收和转发所述联接构件(20))的信号(38)。

9.如权利要求8所述的集装箱船(46)，其特征在于，至少三个彼此间隔开的定位单元分布在所述集装箱船(46)上，使得在所述集装箱(25)中的一个在所述集装箱船(46)上的吊升期间能够定位如权利要求1至4中任一项所述的联接构件(20)中的每一个。

10.如权利要求8或9所述的集装箱船(46)，其特征在于，至少一个基本单元(37)还构造成用于将信号传输至所述联接构件(20)。

11.如权利要求8至10中任一项所述的集装箱船(46)，其特征在于，对于预定的一组基本单元(37)，提供相应的中继单元(50)用于接收，并且如果适用的话传输从这组基本单元(37)传输和传输至这组基本单元(37)的所有信号，并将这些信号转发给处理单元(42)，具体地是转发给船上计算机。

12.如权利要求8至11中任一项所述的集装箱船(46)，其特征在于还包括至少一个如权利要求5至7中任一项所述的布置。

13.一种用于监控联接构件(20)的相应状态的方法，所述方法包括以下步骤：

将如权利要求1至4中任一项所述的联接构件(20)插入到待装载的集装箱(23、44)的底部角配件(22)中的至少一个中，并将所述待装载的集装箱(23、44)吊升到已装载的集装箱(25)上；

将识别信号从所述联接构件(20)传输至基本单元(37)；

检测所述待装载的集装箱(23、44)在已装载的集装箱(23、44、25)上的放下，并将对应的状态信号(38)传输至基本单元(37)；

检测将集装箱堆垛的最下集装箱(25)与集装箱基部连接的底部联接构件(35)处的重量变化，并将重量变化信号(36)传输至所述基本单元(37)；

将信号转发给处理单元(42)，具体是船上计算机，并且具体地借助所述状态信号(38)和所述重量变化信号(36)之间的时间差异来确定所述联接构件(20)是否与所述底部联接构件(35)一样与同一集装箱堆垛相关联。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，相应的如权利要求1至4中任一项所述的联接构件(20)插入到每个上部集装箱(23)的角配件(22)中的每一个中。

15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，周期性地和/或根据所述处理单元(42)的提示，具体地还在所述集装箱(23、43、25)的运输期间，检测所述联接构件(20)的相应状态和/或来自联接于附加传输单元(44)的传感器的数据，并引起状态和/或警报信号以及相关联接构件(20)的位置的显示。

16.如权利要求13至14中任一项所述的方法，其特征在于，在将特定集装箱(25)吊升到船上期间，与所述集装箱(25)相关联的联接构件(20)通过定位由联接构件(20)传输的信号而被检测成为组，所述定位经由借助至少三个定位单元的三边测量进行。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，与集装箱(25)相关联的所述联接构件(20)由于它们在吊升期间的运动模式而被检测为组。

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