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Es
ist bekannt, dass man einen Anhänger besser
rangieren kann, wenn mindestens eine Achse oder mehrere Achsen des
Anhängers
gelenkt wird oder werden können.
Eine gewisse Verbreitung haben sogenannte Sattelschlepper mit Sattelanhängern, bei
denen die Achse des Sattelanhängers zwangsweise
nach Ausrichtung der Zugmaschine gelenkt wird. Somit lassen sich
die sogenannten Hüllkurven
klein halten, der Zug, also Zugmaschine und Anhänger, brauchen weniger Platz
bei Kurvenfahrt. Es sind des weiteren lange Schwerlastanhänger bekannt,
bei denen die Hinterachsen durch einen Bediener extra gelenkt werden.
Auch diese Maßnahme dient
in der Regel dazu, dass engere Kurven besser gefahren werden können.
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Aus
der Landwirtschaft sind Arbeitsmaschinen bekannt, die hinter einem
Traktor hergezogen werden, z. B. Kartoffelroder. Um bedarfsweise
eine Parallelverschiebung des Kartoffelroders in Bezug auf den Traktor,
also die Zugmaschine, zu erreichen, kann die Deichsel durch mechanische
oder hydraulische Verstellungen am Kartoffelroder nach rechts oder
links geschwenkt werden. Die Einrichtung zur Verstellung ist Teil
des Kartoffelroders.
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Nachteilig
bei diesem Verfahren ist, dass die Korrekturen zum Vorwärts- und
Rückwärtsrangieren des
Anhängers
auf dem Anhänger
ausgeführt
werden. So muss der Stellwunsch von der Zugmaschine aus mechanisch,
hydraulisch oder elektrisch auf den Anhänger übertragen werden. Insbesondere
wenn Anhänger öfter gewechselt
werden können,
muss jeder Anhänger über diese
Ausrüstung
zum Lenken der Achsen verfügen.
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Der
im Patenanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde,
den Aufwand der Spurführung
des Anhängers
auf dem Anhänger
zu verringern bzw. das Rangieren des Anhängers zu optimieren.
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Dieses
Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale
gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch die quer verschiebbare Anhängevorrichtung an der Zugmaschine sowohl
vorwärts
als auch rückwärts rangiert
werden kann, ohne dass aufwendige Ausrüstungen auf dem Anhänger notwendig
sind und dass die Lenkung direkt von der Zugmaschine aus durchgeführt wird.
Der Vorteil ist insbesondere dann gegeben, wenn nur eine oder wenige
Zugmaschinen, aber eine Vielzahl von Anhängern zur Verfügung stehen.
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Es
müssen
dann nur wenige Zugmaschinen ausgerüstet werden. Vorteilhaft ist
auch, dass zur Ansteuerung der Lenkung keine hydraulische, pneumatische
oder elektrische Verbindung zwischen Zugmaschine und Anhänger notwendig
ist.
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Insbesondere
beim Rückwärtsfahren
hat der mehr oder weniger gut geübte
Fahrer genug damit zu tun, die Zugmaschine selbst in der gewünschten Spur
zu halten. Mit einer üblichen
Zugmaschine kann man den Anhänger
bisher nur indirekt lenken. Um eine Lenkkorrektur auszuüben, muss
die Zugmaschine fahren und dabei möglichst den Anhänger und sich
selbst richtig auszurichten. Dieser Vorgang ist kompliziert, benötigt seitlich
Platz und es muss eine bestimmte Strecke gefahren werden. Eine direkte Lenkmöglichkeit
mit dem Verschieben der Anhängevorrichtung
hat diese Nachteile nicht. Selbst im Stand kann durch die Anhängevorrichtung
nach rechts oder links verschoben werden, um den um den Anhänger besser
auszurichten.
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Die
Verschiebung kann auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden.
Wichtig ist, dass die Anhängevorrichtung
in gewünschtem
Umfang quer zur Zugmaschine bewegt wird, z. B. auch durch Ziehen, Schwenken
o. ä.
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Die
quer verschiebbare Anhängeraufnahme ist
in vielen Fällen
günstiger
als direkt gelenkte Anhängerachsen.
Es ist insbesondere aufwendig Serienanhänger mit nicht gelenkten Achsen
und deren Ansteuerung auszurüsten.
Aber es ist einfacher eine Anhängeraufnahme,
z. B. ein Zugmaul oder eine Sattelplatte, auf einem quer verschiebbaren
Schlitten oder einer ähnlichen
quer änderbaren
Vorrichtung aufzusetzen und anzusteuern. Die querverschiebbare Anhängevorrichtung
ist in der Regel mit weniger Aufwand nutzbar.
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Selbstverständlich kann
es sich bei den Anhängern
auch um Arbeitsmaschinen an einem Zugfahrzeug handeln.
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Als
quer verschiebbare Anhängevorrichtung eignen
sich nach Anspruch 2 sowohl Sattelplatten, wie sie für Sattelanhänger verwendet
werden, als auch Zugmäuler,
wie sie für
Deichselanhänger
verwendet werden.
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Wenn
ein Zug aus mehreren Anhängern
besteht, ist es nach Anspruch 3 von Vorteil, dass auch mehr als
ein Anhänger
gelenkt wird. Hierzu können dann
auch mehrere quer verschiebbare Anhängevorrichtungen verwendet
werden. Es müsste
also mindestens ein Anhänger
mit einer quer verschiebbaren Anhängevorrichtung an der Anhängerrückseite
eingesetzt werden. Die besten Rangierergebnisse lassen sich erzielen,
wenn alle Anhängevorrichtungen unabhängig voneinander
ansteuerbar sind.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt nach Anspruch
4 vor, wenn die quer verschiebbare Anhängevorrichtung auch in der
Höhe verändert werden
kann. Dadurch können
Unterschiede in der Höhe
zwischen der Anhängevorrichtung und
der Anhängerdeichsel
bzw. dem Sattelanhänger ausgeglichen
werden. Sattelschlepper, die zum Umsetzen von Sattelanhängern auf
Terminals eingesetzt werden, verfügen über eine hydraulisch oder pneumatisch
liftbare Sattelplatte. Eine Anhängevorrichtung,
die unter dieser Sattelplatte befestigt ist, kann somit dann ebenfalls
angehoben werden.
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Wenn
häufiger
der Bedarf besteht das Rangieren des Anhängers zu optimieren, bietet
es sich an, diesen Vorgang zu automatisieren. Anderenfalls kann
der Fahrer überfordert
sein. Aber auch für
automatisch fahrende Zugfahrzeuge ist es von Interesse, die Anhänger unabhängig von
der Spurführung
des Zugfahrzeuges automatisch zu führen. Für die Automatisierung des Anhängerlenkens
wird nach Anspruch 5 die Umgebung mit mindestens einem Sensor erfasst,
z. B. Kamera, Radar oder anderen Spurführungssensoren. In der Umgebung
werden zur Positionsbestimmung künstliche
Merkmale, z. B. Leitdrähte
in der Fahrbahn oder Reflektoren oder quasi natürliche Merkmale, z. B. Wände, erfasst.
Damit kann dann die Ist- Lage des Zuges bestimmt werden und ggf.
mit der Automatisierungsvorrichtung in die Soll- Lage korrigiert
werden. Somit ist dann auch das Rückwärtsfahren in einem Tunnel oder
auf einer anderen eng begrenzten Fahrbahn und mit einem oder mehreren
Anhängern
einfacher bzw. erst möglich. Damit
der Aufwand auf dem Anhänger
möglichst
gering bleibt, sollte sich die Sensorik zur Umgebungserfassung und
Navigation nach Anspruch 6 möglichst auf
der Zugmaschine befinden. Insbesondere, wenn die Anhänger gewechselt
werden können,
müsste sonst
jeder dieser Anhänger
mit dieser Sensorik ausgerüstet
werden und eine Verbindung zur Zugmaschine hergestellt werden.
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Aus
dem gleichen Grund ist es nach Patentanspruch 7 von Vorteil, den
oder die Sensoren zu Erkennung der Ausrichtung des Anhängers auf
dem Zugfahrzeug einzusetzen und keine Sensoren auf dem Anhänger zu
verwenden. Dieses ist beispielsweise dadurch möglich, dass auf dem Zugfahrzeug eine
Kamera installiert wird, die geeignete optische Merkmale auf dem
Anhänger
detektiert. Damit ist dann auch der sogenannte Knickwinkel eines
Sattelanhängers
feststellbar. Bei Drehschemel- oder Achsschenkelanhängern können die
Richtung der Deichsel und die Richtung des Anhängers durch Verwendung einer
Marke, z. B. eines Reflektors an der Deichsel und einer Marke am
Anhänger
detektiert werden. Auch dieses sollte von der Zugmaschine aus erfolgen.
Für andere
Anhänger
gelten entsprechend angepasste Verfahren. Man ist dabei nicht auf
optische Sensoren z. B. Kameras allein beschränkt. Im Prinzip haben sie aber
eine höhere
Auflösung
als Ultraschall- oder
Radarverfahren, sind jedoch schmutz- und witterungsempfindlicher.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 8
angegeben. Wenn beim Ankoppeln des Anhängers die ideale Position nicht
angefahren werden kann oder wurde, hilft es, dass die Querverschiebung
der Anhängevorrichtung ausgenutzt
wird, um die verschobene Deichsel oder den Königszapfen aufzunehmen. Ähnliches
gilt beim Absetzen. Auch hier kann man die Deichselposition oder
auch den gesamten Sattelanhänger
beim Absetzen in der Position noch korrigieren.
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Die
Deichsel von abgestellten Anhängern kann
in der Regel relativ leicht, beabsichtigt oder unbeabsichtigt, in
eine ungünstige
Richtung gedreht werden, so dass diese Position von der Zugmaschine nicht
direkt anfahrbar ist. Durch die Querverschiebung der Anhängevorrichtung
lässt sich
dieser Fehler bequem beheben.
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Unter
bestimmten Situationen kann der Sattelanhänger relativ tief abgestellt
sein, sodass er nicht direkt von der Anhängevorrichtung aufgenommen
werden kann. Auch wenn ein Sattelschlepper durch eine nachgerüstete, querverschiebbare
Anhängevorrichtung
effektiv eine höhere
Sattelplatte hat, ist es nach Anspruch 9 hilfreich, dass der Sattelanhänger durch
eine zusätzliche
Hubhilfe angehoben wird, sodass der Sattelschlepper unter den Sattelanhänger herunterfahren
kann und die Sattelplatte den Königszapfen
aufnehmen kann. Die zusätzliche Hubhilfe
am Sattelschlepper erfasst den Sattelanhänger, hebt ihn durch eine Vorrichtung
an und zieht ihn dann, z. B. über
ein Rollen- oder Gleitsystem auf sich herauf, bis der Königszapfen
in der Sattelplatte einrastet. Die Hubvorrichtung kann hydraulisch, pneumatisch
oder elektrisch angetrieben sein. Sinnvoll ist eine solche Einrichtung
auch in Verbindung mit einer liftbaren Sattelplatte.
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Aufführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen
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1 die
Seitenansicht eines Sattelzuges.
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2 die
Draufsicht eines Sattelzuges auf einer engen begrenzten Fahrbahn.
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3 ein
Zugfahrzeug mit mehreren Anhängern.
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4 eine
höhenveränderbare
Anhängevorrichtung.
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5 eine
querverschiebbare Anhängevorrichtung.
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In 1 ist
eine Zugmaschine 1 mit einem Anhänger 2 dargestellt.
Hierbei handelt es sich um einen Sattelschlepper mit Sattelanhänger. Als
querverschiebbare Anhängevorrichtung 3 ist
die Sattelplatte quer verschiebbar ausgebildet. Des weiteren ist
zur Feststellung des sog. Knickwinkels zwischen Zugmaschine 1 und
Anhänger 2 eine
beispielhafte Position für
eine Kamera 5 an der Zugmaschine 1 sowie eine Position
für eine
zugehörige
optische Referenzmarkierung 4 an dem Anhänger 2 dargestellt.
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Die
transparente Draufsicht des Sattelzuges mit Achsen und Rädern zeigt 2.
Hier ist die Fahrbahn durch Wände 6 begrenzt.
Damit Zugmaschine 1 und Anhänger 2 nicht gegen
die Wände 6 stoßen, werden
die Wände 6 durch
einen Sensor 7, z. B. einen Laserscanner, in ihrer Lage
festgestellt. Der Sensor 7 kann sich hinten an der Zugmaschine 1 befinden.
Die Scannerstrahlen 18 reflektieren an den Wänden 6 oder
auch an speziellen Reflektormarken.
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Somit
ist auch das Rückwärtsfahren
auf einer eng begrenzten Fahrbahn, z. B. in einem Tunnel, möglich. Zusätzliche
Sensoren am Anhänger 2 können zwar
vorteilhaft sein, um die Richtung genauer zu bestimmen, dann ist
jedoch eine Verbindung zwischen den Sensoren auf dem Anhänger 2 und
der Zugmaschine 1 notwendig, damit die Sensorsignale ausgewertet
und für
die Spurführung
benutzt werden können.
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Des
weiteren ist auch eine Zielmarkierung 8 z. B. eine Reflektormarke
an einer Rampe zu erkennen. Sie dient ebenfalls dazu, Lage und/oder
Richtung des Zuges festzustellen, so dass das Lenken insbesondere
beim Rückwärtsfahren
optimiert wird.
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Die
Fahrbahn muss nicht durch Wände 6 definiert
sein. Es ist natürlich
auch möglich,
dass mit anderen Navigationsmitteln und Verfahren, wie z. B. Transpondern,
Leitdraht, GPS oder optischen Markierungen eine physikalisch vorhandene
Spur oder eine virtuelle, d. h. also nur im Rechner abgelegte Spur,
erkannt und abgefahren wird.
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Bei
einer Fahrt mit GPS ist das Dach der Zugmaschine 1 ein
idealer Standort. Bei Leitdraht- oder anderen Verfahren, die sich
nach künstlichen Bodenmarkierungen
richten, befindet sich der Sensor 7 eher unterhalb der
Zugmaschine 1.
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In 2 lässt sich
deutlich erkennen, dass insbesondere beim Rückwärtsfahren der Fahrer der Zugmaschine 1 schon
ausreichend gefordert ist. Prinzipiell ist es dann von Vorteil,
dass der Anhänger 2 durch
Verschieben der querverschiebbaren Anhängevorrichtung 3,
also in diesem Fall der querverschiebbaren Sattelplatte, feinfühlig korrigiert
werden kann, so dass er nicht aneckt. Damit der Fahrer nicht gleichzeitig
sowohl die Zugmaschine 1 als auch die den Anhänger 2 korrigieren
muss, ist es von Vorteil, wenn die Querverschiebung der Anhängevorrichtung 3 automatisch
erfolgt. Hierbei hilft die Umgebungserkennung. Ein weiterer Schritt
ist, dass auch beim Lenken der Zugmaschine 1 dem Fahrer
eine Assistenz gegeben wird. Deshalb kann natürlich auch die Lenkung der
Zugmaschine 1 automatisiert werden bzw. der Zug ganz ohne
Fahrer fahren.
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Mit
dem Rückwärtsfahren
in einem Tunnel ist das Rückwärtsbefahren
von speziellen Waggons der Bundesbahn vergleichbar, z. B. bei der
sogenannten rollenden Landstraße.
Dabei müssen
die Sattelanhänger
rückwärts über mehrere
Waggons geschoben werden. Diese Strecke beträgt häufig mehr als 200 m und ist
daher entsprechend aufwendig. Dieser Vorgang lässt sich vorteilhaft teil-
oder auch vollautomatisieren. Allein durch die Querverschiebung
der Anhängevorrichtung 3 lassen
sich ausreichende Richtungskorrekturen vornehmen. Die Position des
Anhängers 2 in
Bezug auf die Zugmaschine 1, bzw. in Bezug auf die Waggons
der Bahn, lässt
sich durch Sensoren 4 feststellen. Auf beiden Seiten der
Waggons sind in der Regel Bordwände
vorhanden, die zur Spurführung ähnlich genutzt
werden können,
wie Tunnelwände.
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Sowohl
beim Vorwärts-
als auch beim Rückwärtsfahren
wird deutlich, dass die querverschiebbare Anhängevorrichtung 3,
insbesondere bei Kurvenfahrt, von großen Vorteil ist. Hierdurch
wird die Hüllkurve
sehr viel kleiner, so dass auch enge Fahrbahnen befahren werden
können.
Insbesondere wenn der Fahrer eine ungünstige Sicht auf den Anhänger 2 und
die Umgebung hat, ist die Automatisierung für den Fahrer sehr entlastend.
Im günstigsten
Fall ist sogar das Rückwärtsfahren
mit ähnlich
hoher Geschwindigkeit möglich,
wie das Vorwärtsfahren.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird besonders bei mehreren
Anhängern
deutlich, wenn man rückwärts fahren
möchte.
In der in 3 dargestellten Weise ist damit
prinzipiell sehr schnelles, präzises
Rückwärtsfahren
möglich,
wenn möglichst
viele quer verschiebbare Anhängevorrichtungen
vorgesehen sind. In der Darstellung wird bei den ersten beiden Anhängern 2 die erste
Achse über den
Drehschemel oder Achsschenkel gelenkt. Es ist natürlich auch
möglich
einachsige Anhänger 2 zu
lenken.
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Aus
praktischen Gründen
ist es natürlich nicht
möglich,
die Querverschiebung der Anhängevorrichtung 3 über einen
unbegrenzten Bereich zu gestalten. Vielfach ist aber auch schon
eine Verstellung um mehrere 10 cm für die meisten Anhängerzüge ausreichend,
insbesondere dann, wenn keine engen Kurven gefahren werden müssen. Bei
Kurvenfahrt kann man grobe Richtungsänderungen hauptsächlich durch
die Lenkung der Zugmaschine 1 vorgeben. Für die Feinabstimmung
bietet sich dann die querverschiebbare Anhängevorrichtung 3 an.
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4a,
b, c stellen in einer vorteilhaften Ausgestaltung die Aufnahme eines
Anhängers,
in diesem Fall eines Sattelanhängers,
dar. Dieser Fall ist bei der rollenden Landstraße von Interesse. Die Sattelanhänger sind
oft so hoch, dass sie auf konventionellen Bahnwaggons, die eine
Plattformhöhe
von etwa einem Meter oder mehr haben, nicht transportiert werden
können.
Eine Lösung
liegt darin, dass man Sattelanhänger
in dafür
vorgesehenen Mulden um bis zu 0,5 m absenkt. Dieser Vorgang ist
sehr kompliziert, da die Zugmaschine 1 an sich nicht direkt auf
dieses Niveau herunterfahren kann.
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Vorteilhaft
ist daher die Zugmaschine 1, in diesem Fall einen Sattelschlepper,
mit einer Vorrichtung auszustatten, die den Anhänger 2 auch in einer tieferen
Position aufnehmen, anheben und über
die Sattelplatte ziehen kann.
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Dargestellt
ist das Aufnehmen des Anhängers 2 in
den Positionen a, b und c. Das Absenken und Absatteln erfolgt in
umgekehrter Reihenfolge zu dem Aufnehmen und Aufsatteln.
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In 4a fährt die
Zugmaschine 1 an den Anhänger heran und erfasst ihn
vorne an der Unterseite mit einer Hubhilfe, in diesem Fall einem
Rollschlitten 17 auf Schienen 14.
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In 4b ist
der Anhänger 2 durch
die Hubvorrichtung angehoben und über die querverschiebbare Anhängevorrichtung 3 gezogen
worden. Dabei kann sowohl der Anhänger 2 nach vorne
gezogen werden oder vorteilhafterweise die Zugmaschine 1 unter
den Anhänger 2 fahren.
Der Königszapfen
kann in dieser Lage auch in der Sattelplatte verriegelt werden.
Die Sattelplatte ist in diesem Fall als querverschiebbare Anhängevorrichtung 3 ausgebildet.
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Statt
eines Rollschlittens 17 auf Schienen 14 kann es
sich bei der Hubhilfe auch um Hebe- und Gleitvorrichtungen oder
Kombinationen davon handeln.
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Die
Hubhilfe kann in verschiedener Weise ausgeführt sein, je nach konstruktiven
Möglichkeiten und
Anforderungen. Damit die Zugmaschine 1 mit dem Anhänger 2 nun
wegfahren kann, ist es geboten, dass der Rollschlitten 14 weiter
nach vorne herausgezogen wird und dass der Anhänger 2, z. B. durch die
Luftfederung der Zugmaschine 1, noch weiter angehoben wird,
damit die Sattelanhängerstützbeine 16 frei
kommen.
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In 4c besteht
die querverschiebbare Anhängevorrichtung 3 aus
einer querverschiebbaren und liftbaren Sattelplatte. Dies ist für das Fahren
des Anhängers 2 auf
kurzen, terminalinternen Transporten angenehm, weil dann die Sattelanhängerstützbeine 16 noch
weiter vom Boden entfernt werden.
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Eine
querverschiebbare Anhängevorrichtung 3 hinter
einer Zugmaschine zeigt 5. Die querverschiebbare Anhängevorrichtung 3 besteht
hier aus einer Führungsschiene 13,
dazu einem passenden Schlitten 11, der über einen Hydraulikzylinder 10 bewegt
wird sowie der eigentlichen, konventionellen Anhängevorrichtung, nämlich einem
Zugmaul 9. Durch den Hydraulikzylinder 10 wird
der Schlitten 11 mit dem Anhängemaul 9 an der Führungsschiene 13 quer
verschoben. Damit wird der Anhänger 2 über seine
Deichsel 12 rückwärts, also
hier nach links, rangiert. Um die querverschiebbare Anhängevorrichtung 3 deutlicher
darzustellen, ist der Anhänger 2 in der
Darstellung nicht angekoppelt.
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Vorteilhaft
ist diese Einrichtung besonders, wenn mindestens das Rangieren des
Anhängers 2 automatisch
erfolgt, weil der Fahrer in der Regel schon damit genug zu tun hat,
die Zugmaschine 1 zu führen.
Der Anhänger 2 wird
dann mit hier nicht dargestellten Sensoren zur Umgebungserfassung
bzw. zur Erfassung von Navigationsmarkierungen, der Auswertung,
der Bahnregelung sowie der Anhängevorrichtungsansteuerung
und der querverschiebbaren Anhängevorrichtung 3 automatisch
in der Spur geführt
werden.