DE102016114046A1

DE102016114046A1 - Überwachungssystem für ein Fördersystem eines Strassenfertigers

Info

Publication number: DE102016114046A1
Application number: DE102016114046.5A
Authority: DE
Inventors: Toby Andrew Frelich; Jonathan Anderson
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2017-02-02
Also published as: US20170030027A1

Abstract

Ein Überwachungssystem (60) für einen Straßenfertiger mit einem Fördersystem ist offenbart. Das Überwachungssystem kann eine Eingabevorrichtung (62, 66), die zum Empfangen einer ersten Eingabe ausgebildet ist, die einen Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor angibt, und einen ersten Sensor (44), der zum Erzeugen eines ersten Signals ausgebildet ist, das eine Fördergeschwindigkeit angibt, enthalten. Das Überwachungssystem kann ferner eine Steuerung (68) enthalten, die elektrisch mit der Eingabevorrichtung und dem ersten Sensor (44) verbunden ist und zum Ermitteln einer Menge an Material, die von dem Straßenfertiger aufgebracht wird, basierend auf dem Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor und der Fördergeschwindigkeit ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Überwachungssystem, insbesondere ein Überwachungssystem für ein Fördersystem eines Straßenfertigers.
Hintergrund
Straßenfertiger werden zum Aufbringen von Asphaltschichten auf eine Fahrbahn oder einen Parkplatzunterbau verwendet. Ein Straßenfertiger enthält im Allgemeinen einen Bodenentleerer bzw. Beschickungstrichter (engl.: hopper), der aufgeheizten Asphalt empfängt, eine Bohle und ein Fördersystem, das den aufgeheizten Asphalt von dem Beschickungstrichter auf den Unterbau vor der Bohle bewegt. Die Bohle wird zum Einebnen und Formen des Asphalts zu einer Straßendeckenmaterialschicht mit einer gewünschten Dicke und Breite geschoben oder gezogen. Bei einigen Anwendungen ist der Straßenfertiger mit einem Muldenkipper, der dem Beschickungstrichter den Asphalt zuführt, verbunden und wird von diesem gezogen. Bei anderen Anwendungen weist der Straßenfertiger eine Zugmaschine auf, die den Straßenfertiger selbstantreibt.
Die Menge an Straßendeckenmaterial, die von dem Straßenfertiger aufgebracht wird, hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Geschwindigkeit des Straßenfertigers, der Geschwindigkeit des Förderers und der in dem Beschickungstrichter verbleibenden Materialmenge. Während eines Verlegens von Straßenbelag kann es schwierig sein, zu bestimmen, ob die richtige Menge an Asphalt auf den Unterbau aufgebracht wird und ob einer dieser Faktoren anzupassen ist, bevor nicht mindestens ein signifikanter Teil des Unterbaus mit Asphalt bedeckt worden ist. Diese Bestimmung kann erschwert werden, wenn die gewünschte Dicke und/oder Breite der Schicht durch das Personal des Straßenfertigers während des Aufbringens von Straßenbelag gemäß Kundenspezifikationen variiert wird. Demzufolge erhalten Teile des Unterbaus möglicherweise zu viel Asphalt und führen zu höheren als den vorhergesehenen Kosten. In einigen Situationen wird möglicherweise zu wenig Asphalt aufgebracht, und es kann eine Strafe aufgrund Nichterfüllung der Kundenspezifikation fällig werden.
Ein Ansatz zur Überwachung der Menge an von einem Straßenfertiger aufgebrachten Material ist in dem US-Patent 8,930,092 B2 von Minich offenbart, das am 6. Januar 2015 erteilt wurde (dem Patent ‘092). Genauer gesagt offenbart das Patent ‘092 einen Straßenfertiger mit einem Beschickungstrichter zum Speichern von Asphalt, einem Zugmaschinenantriebssystem zum Transportieren des Beschickungstrichters und eine Bohle mit variabler Breite, die an dem Zugmaschinenantriebssystem angebracht ist. Ein Förderer transportiert über einen Schacht Asphalt von dem Beschickungstrichter zu der Vorderseite der Bohle, wobei eine Schnecke den Asphalt entlang der Breite der Bohle verteilt. Die Breite der Bohle wird durch Breitensensoren erfasst, die an einer linken und einer rechten Seite der Bohle angebracht sind. Materialhöhensensoren, die in dem Schacht angeordnet sind, messen die Höhe des Materials, während es sich von dem Beschickungstrichter zu der Bohle bewegt, und Bewegungsdetektionsvorrichtungen messen die Lineargeschwindigkeit des Förderers. Unter Verwendung einer Kalibrierungskurve ermitteln Computersysteme ein inkrementelles Gewicht des von dem Straßenfertiger verlegten Asphalts basierend auf der Bohlenbreite, der Materialhöhe und der Fördergeschwindigkeit. Unter Verwendung der Geschwindigkeit des Straßenfertigers (die durch einen Geschwindigkeitssensor ermittelt wird), bestimmt das Computersystem eine momentane Menge an Straßendeckenmaterial bzw. Fördermenge oder „Ausbeute“, die während des Aufbringens der Straßendecke aufgebracht wird, sowie eine Gesamtfördermenge über eine Dauer des Aufbringens der Straßendecke. Die Gesamtfördermenge wird mit einer von einem Lastwagen tatsächlich zugeführten Asphaltmenge verglichen, um zu bestimmen, ob der gesamte zugeführte Asphalt von dem Straßenfertiger verbraucht worden ist.
Wenngleich der Straßenfertiger des Patents ‘092 möglicherweise eine Überwachung einer Fördermenge eines Straßenfertigers erlaubt, ist es möglicherweise nicht optimal. Insbesondere kann der Straßenfertiger gemäß dem Patent ‘092 zu komplex und zu teuer sein, da er Materialhöhensensoren in Verbindung mit Bohlenbreitensensoren verwendet, um zu bestimmen, wieviel Material aufgebracht worden ist. Ferner lässt sich die zum Ermitteln des Gewichts des Materials verwendete Kalibrierungskurve möglicherweise nicht universell auf verschiedene Arten von Straßendeckenmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften anwenden, was zu ungenauen Gewichts- und Materialaufbringungsbestimmungen führen kann.
Das offenbarte Überwachungssystem zielt darauf ab, eines oder mehrere der zuvor erläuterten Probleme und/oder andere Probleme des Stands der Technik zu überwinden.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Überwachungssystem für einen Straßenfertiger mit einem Fördersystem. Das Überwachungssystem kann eine Eingabevorrichtung, die zum Empfangen einer ersten Eingabe ausgebildet ist, die einen Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor angibt, und einen ersten Sensor, der zum Erzeugen eines ersten Signals, das eine Fördergeschwindigkeit angibt, enthalten. Das Überwachungssystem kann ferner eine Steuerung enthalten, die elektrisch mit der Eingabevorrichtung und dem ersten Sensor verbunden ist und zum Ermitteln einer Menge an Material, die von dem Straßenfertiger aufgebracht wird, basierend auf dem Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor und der Fördergeschwindigkeit ausgebildet ist.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Überwachen eines Straßenfertigers mit einem Fördersystem. Das Verfahren kann das Transportieren von Straßendeckenmaterial durch einen dem Fördersystem zugeordneten Schacht, das Empfangen einer ersten Eingabe, die einen Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor angibt, das Empfangen eines ersten Signals, das eine Fördergeschwindigkeit angibt, und das Ermitteln einer Menge an von dem Straßenfertiger aufgebrachtem Material basierend auf dem Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor und der Fördergeschwindigkeit beinhalten.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung einen Straßenfertiger. Der Straßenfertiger kann einen Maschinenrahmen, mehrere Traktionsvorrichtungen, die zum Tragen des Maschinenrahmens ausgebildet sind, und eine Brennkraftmaschine enthalten, die an dem Maschinenrahmen montiert ist und zum Antreiben der mehreren Traktionsvorrichtungen ausgebildet ist. Der Straßenfertiger kann ferner einen Beschickungstrichter, der an einem ersten Ende des Maschinenrahmens montiert ist, ein Fördersystem, das zum Transportieren von Material von dem Beschickungstrichter zu einem zweiten Ende der Maschine über einen dem Fördersystem zugeordneten Schacht ausgebildet ist, eine an dem zweiten Ende des Maschinenrahmens montierte Bohle und ein dem Fördersystem zugeordnetes Überwachungssystem enthalten. Das Überwachungssystem kann eine Eingabevorrichtung, die zum Empfangen einer ersten Eingabe ausgebildet ist, die einen Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor angibt, einen ersten Sensor, der zum Erzeugen eines ersten Signals ausgebildet ist, das eine Fördergeschwindigkeit angibt, einen zweiten Sensor, der zum Erzeugen eines zweiten Signals ausgebildet ist, das einen Füllpegel des Schachts angibt, und eine Steuerung, die elektrisch mit der Eingabevorrichtung und dem ersten und dem zweiten Sensor verbunden ist und zum Ermitteln einer Menge an von dem Straßenfertiger aufgebrachten Material basierend auf dem Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor, der Fördergeschwindigkeit und dem Füllpegel des Schachts ausgebildet ist, enthalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht eines beispielhaften offenbarten Straßenfertigers;
2 und 3 sind Endansichten einer Förderanordnung, die in Verbindung mit dem Straßenfertiger in 1 verwendet werden kann; und
4 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften offenbarten Überwachungssystems, das in Verbindung mit dem Straßenfertiger in 1 verwendet werden kann.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt einen beispielhaften Straßenfertiger 10 mit einem Zugmaschinenteil 12, der einen vorderseitig montierten Beschickungstrichter 14 trägt und eine Bohlenanordnung 16 zieht. Ein Fördersystem 18 mit Riemen, Ketten und/oder Schnecken kann zum Transportieren von Straßendeckenmaterial (z.B. eines heißen Asphaltgemischs) von dem Beschickungstrichter 14 zu der Bohlenanordnung 16 angeordnet sein. Die Bohlenanordnung 16 kann dann das Material einebnen und zu einer Schicht mit einer gewünschten Dicke und Breite auf einer Arbeitsoberfläche 17 formen. Bei dem offenbarten Beispiel wird der Straßenfertiger 10 durch den Zugmaschinenteil 12 selbstangetrieben. Es ist jedoch vorgesehen, dass der Zugmaschinenteil 12 alternativ dazu weggelassen werden kann und der Beschickungstrichter 14 und/oder die Bohlenanordnung 16 durch eine andere Maschine (z.B. einen Muldenkipper) gezogen werden, sofern dies gewünscht ist.
Der Zugmaschinenteil 12 kann unter anderem einen Maschinenrahmen 20, mehrere Traktionsvorrichtungen 22 (z.B. Ketten oder Räder, von denen in 1 lediglich eine gezeigt ist), die zum Tragen des Maschinenrahmens 20 ausgebildet sind, eine Leistungsquelle (z.B. eine Brennkraftmaschine) 24, die zum Antreiben der Traktionsvorrichtungen 22 ausgebildet ist, und eine Bedienerstation 26, die zum Bereitstellen einer Bedienersteuerung des Straßenfertigers 10 ausgebildet ist, enthalten. Der Maschinenrahmen 20 kann den Beschickungstrichter 14 tragen und Zugkräfte auf die Bohlenanordnung 16 übertragen (z.B. mittels der Zugarme 28, von denen in 1 lediglich einer gezeigt ist). Einer oder mehrere Aktoren 30 können zwischen dem Maschinenrahmen 20 und den Zugarmen 28 verbunden sein und zum Heben, Senken, Verschieben und/oder Neigen der Bohlenanordnung 16 bezüglich des Maschinenrahmens 20 gesteuert werden (z.B. über die Bedienerstation 26). Es ist ebenfalls vorgesehen, dass die Bohlenanordnung 16 im Allgemeinen freischwimmend sein kann, sofern dies gewünscht ist, und lediglich für einen Fahrbetrieb oder einen Aufbringbetrieb angehoben oder abgesenkt wird.
Wie in 2 gezeigt ist, kann das Fördersystem 18 einen oder mehrere Förderer 32 enthalten, die jeweils in einem Schacht 34 angeordnet sind und von einem Antriebssystem 36 angetrieben werden. Material von dem Beschickungstrichter 14 (siehe 1) kann dem Schacht 34 zugeführt werden, und das Antriebssystem 36 kann selektiv zum Befördern des Materials zu der Bohlenanordnung 16 über einen oder mehrere der Förderer 32 betrieben werden. Bei dem Beispiel in 2 weist das Fördersystem eine linke Seite 38 und eine rechte Seite 40 auf, die jeweils einen Förderer 32 und einen Schacht 34 aufweisen. Es versteht sich jedoch, dass das Fördersystem 18 mehr oder weniger Förderer und Schächte enthalten kann, sofern dies gewünscht ist. Ein Füllpegelsensor („Sensor“) 42 kann jeweils der linken und der rechten Seite 38, 40 des Fördersystems 18 zugeordnet sein und zum Erzeugen eines Signals ausgebildet sein, das einen Füllpegel bzw. Füllstand Ф des Schachts 34 angibt (d.h., wie voll der Schacht 34 mit Material von dem Beschickungstrichter 14 ist). Ein Fördergeschwindigkeitssensor („Sensor“) 44 (lediglich in 4 gezeigt) kann ebenfalls jedem Förderer 32 zugeordnet sein und zum Erzeugen eines Signals ausgebildet sein, das eine Lineargeschwindigkeit s1 des jeweiligen Förderers 32 angibt.
Die Förderer 32 können flexible Komponenten sein, die zum Tragen von Straßendeckenmaterial auf ihrer Oberfläche ausgebildet sind und durch das Antriebssystem 36 angetrieben werden. Beispielsweise kann der Förderer 32 mehrere Glieder 46 enthalten, die um das Antriebssystem 36 verbunden sind, so dass sie eine Kette oder einen Gliederriemen ausbilden. Die Glieder 46 können sich auf einer Anzahl von Antriebsrädern und/oder in Verbindung mit einer Antriebskette 48 um das Antriebssystem 36 bewegen. Bei anderen Ausführungsformen kann der Förderer 32 einen Endlosriemen aufweisen, der gespannt ist und sich um eine Anzahl von Riemenscheiben bewegt. Andere Konfigurationen des Förderers 32 können ebenfalls verwendet werden.
Der Schacht 34 kann ein teilweise umgebener Kanal sein, der sich von einem ersten Ende des Maschinenrahmens 20 (siehe 1) zu einem entgegengesetzten zweiten Ende des Maschinenrahmens 20 erstreckt, um über den Förderer 32 Material von dem Beschickungstrichter 14 zu der Bohlenanordnung 16 zu befördern. Der Schacht 34 kann zwischen den Traktionsvorrichtungen 22 positioniert sein und eine oder mehrere Komponenten enthalten, die zum Führen von Material entlang der Länge des Maschinenrahmens 20 ausgebildet sind. Beispielsweise kann ein Boden des Schachts 34 durch den Förderer 32 festgelegt sein, und laterale Seiten können durch eine oder mehrere Wände 50 festgelegt sein. Das aus dem Schacht 34 austretende Material kann durch die Bohlenanordnung 16 auf eine Arbeitsoberfläche 17 aufgebracht werden und zu einer Straßendeckenschicht mit einer gewünschten Breite und Dicke geformt werden.
Wie in 3 gezeigt, kann der Schacht 34 eine Querschnittsfläche („Fläche“) A_T aufweisen, die zum Teil durch den Förderer 32 und die Wände 50 definiert ist. Wenn Straßendeckenmaterial von dem Beschickungstrichter 14 zu der Bohlenanordnung 16 befördert wird, kann das Material durch die Wände 50 derart geformt werden, dass das Material dieselbe Form und/oder denselben Querschnitt wie der Schacht 34 annimmt. Das heißt, die Ausrichtung der Wände 50 kann die Form und/oder den Querschnitt des von dem Beschickungstrichter 14 zu der Bohlenanordnung 16 beförderten Materials beeinflussen. Beispielsweise zeigt 3 Wände 50 mit einer abgewinkelten Orientierung, was zu einem trapezförmigen Querschnitt des Schachts 34 führt. Material, das von dem Förderer 32 transportiert wird, kann durch die Wände 50 so geformt werden, dass es denselben trapezförmigen Querschnitt annimmt. Bei anderen Ausführungsformen sind die Wände 50 möglicherweise nicht abgewinkelt (z.B. vertikal), und/oder der Schacht 34 kann einen unterschiedlich geformten Querschnitt aufweisen (z.B. rechtwinklig, oval, etc.). Der Schacht 34 kann gefüllt sein, wenn von dem Förderer 32 transportiertes Material die Oberseite der Wände 50 erreicht. Wenn der Beschickungstrichter 14 allmählich geleert wird, kann das Material in dem Beschickungstrichter 14 auf einen Pegel unterhalb der Oberseite der Wände 50 absinken, und der Schacht 34 ist nicht mehr vollständig gefüllt. In diesen Fällen kann die Querschnittsfläche des Materials auf dem Förderer 32 auf einen Bruchteil oder einen Prozentsatz der Fläche A_T des Schachts 34 verringert sein.
Erneut Bezug nehmend auf 2 kann das Antriebssystem 36 eine oder mehrere Rollen 52 aufweisen, die zum Tragen des Förderers 32 ausgebildet sind. Ein oder mehrere Antriebsräder 54 und/oder eine oder mehrere Riemenscheiben können an den Enden der Rollen 52 oder auf separaten Wellen gelagert sein und zum Eingriff mit Elementen des Förderers 32 zum Übertragen von Traktionskräften auf den Förderer 32 ausgebildet sein. Mindestens ein Antriebselement wie ein Motor (in 2 nicht gezeigt) kann mit den Antriebsrädern 54 über eine Welle, eine Kette, einen Riemen, etc. verbunden sein, um Traktionskräfte zum Antrieb des Förderers 32 zu liefern. Der Motor kann ein Elektromotor, ein Hydraulikmotor oder ein anderer Typ Motor sein, sofern dies gewünscht ist.
Der Sensor 42 kann in der Nähe des Förderers 32 positioniert sein und zum Erzeugen eines Signals ausgebildet sein, das den Füllpegel Ф des Schachts 34 angibt. Der Füllpegel Ф kann ein Faktor sein, der ein Ausmaß angibt, in dem der Schacht 34 mit Material von dem Beschickungstrichter 14 gefüllt ist. Der Sensor 42 kann in der Nähe des Ausgangs des Schachts 34 positioniert sein, um dem Sensor 42 zu ermöglichen, den Füllpegel Ф zu detektieren, unmittelbar bevor Material auf dem Förderer 32 vor der Bohlenanordnung 16 aufgebracht wird. Der Sensor 42 kann eine Schaufel 56 oder eine andere Art Sonde enthalten, die zum Eingriff mit dem Material in dem Schacht 34 ausgebildet ist. Die Schaufel 56 kann drehbar mit einem Körper 58 verbunden sein, der Signalerzeugungskomponenten aufnimmt, die ansprechend auf eine Drehbewegung der Schaufel 56, wenn sich der Füllpegel Ф in dem Schacht 34 ändert, ein Signal erzeugen.
Wenn der Schacht 34 vollständig gefüllt ist (z.B. wenn sich eine maximale Menge an Material auf dem Förderer 32 befindet), kann sich die Schaufel 56 zu einer Maximalposition drehen (z.B. nach oben), was bewirkt, dass die Komponenten in dem Körper 58 ein Signal erzeugen, das einen höheren Füllpegel Ф (z.B. einen maximalen Füllpegel) angibt. Umgekehrt, wenn der Schacht 34 nicht vollständig gefüllt ist (z.B. wenn sich weniger als die maximale Menge an Material auf dem Förderer 32 befindet), etwa wenn ein Pegel des Materials in dem Beschickungstrichter 14 unter einen Schwellenpegel verringert worden ist, können die Komponenten in dem Körper 58 ein Signal erzeugen, das einen niedrigeren Füllpegel Ф angibt. Bei einem Beispiel kann der Füllpegel ein Zahlenfaktor (z.B. 0 ≤ Ф ≤ 1) oder eine Prozentangabe (z.B. 0–100%) sein. Andere Weisen zur Darstellung des Füllpegels Ф können ebenfalls verwendet werden.
Der Sensor 42 kann ein resistiver Sensor wie ein Potentiometer sein, der ein variables elektrisches Signal erzeugt, wenn die Schaufel 56 gedreht wird. Das von dem Sensor 42 erzeugte Signal kann im Hinblick auf die Fläche A_T des Schachts 34 kalibriert oder anderweitig verarbeitet werden. Beispielsweise kann die Position des Sensors 42, wenn der Schacht 34 vollständig mit Straßendeckenmaterial gefüllt ist, einem maximalen Signalwert zugeordnet sein, was angibt, dass das Material in dem Schacht 34 die maximale Abmessung des Schachts 34 (z.B. eine maximale Höhe) aufweist. Umgekehrt kann die Position des Sensors 42, wenn der Schacht 34 nicht vollständig gefüllt ist (z.B. teilweise leer, vollständig leer, etc.), einem verringerten Signalwert zugeordnet sein, der angibt, dass das Material in dem Schacht 34 eine Abmessung (z.B. eine Höhe) aufweiset, die kleiner ist als die maximale Abmessung des Schachts 34. Der maximale Signalwert kann dem gesamten Querschnitt A_T des Schachts 34 sowie einem maximalen Füllpegelwert Ф (z.B. 1, 100%, etc.) zugeordnet sein. Geringere Signalwerte können proportional oder anderweitig einem Teil des gesamten Querschnitts A_T und einem entsprechend geringeren Füllpegel Ф (z.B. 0,00–0,99, 0–99%, etc.) zugeordnet sein. Auf diese Weise kann eine Fläche A_M (z.B. eine Querschnittsfläche) des Materials in dem Schacht 34 durch Multiplizieren der bekannten Querschnittsfläche A_T des Schachts 34 mit dem Füllpegel Ф (wie durch das von dem Sensor 42 erzeugte Signal angegeben) ermittelt werden. Bei anderen Ausführungsformen kann der Sensor 42 ein optischer Sensor, ein Ultraschallsensor, ein Lasersensor oder ein anderer Typ Sensor sein, der zum Erzeugen eines Signals ausgebildet ist, das eine Abmessung oder eine andere Messung (z.B. Höhe, Breite, Fläche, etc.) des Materials in dem Schacht 34 angibt.
Der Sensor 44 (siehe 4) kann mindestens einer Komponente des Fördersystems 18 zugeordnet sein und zum Erzeugen eines Signals ausgebildet sein, das die Geschwindigkeit s1 des Förderers 32 angibt. Beispielsweise kann der Sensor 44 den Rollen 52 (siehe 2), den Antriebsrädern 54 und/oder dem Motor des Antriebssystems 36 zugeordnet sein. Bei Bedarf kann der Sensor 44 auch anderen Komponenten zugeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Sensor 44 ein Magnetsensor sein, der zum Erzeugen eines gepulsten Signals ansprechend auf Bewegungen einer Welle oder eines anderen Teils der zugehörigen Komponente ausgebildet ist. Bei anderen Ausführungsformen kann der Sensor 44 ein optischer Sensor, ein mechanischer Sensor (z.B. ein Tachometer), oder ein anderer Typ Sensor sein. Der Sensor 44 kann alternativ zum Bestimmen der Geschwindigkeit s1 des Förderers 32 basierend auf einer Eingangsleistung des Motors oder eines anderen Antriebsmechanismus des Antriebssystems 36 ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Sensor 44 zum Erfassen einer elektrischen Eingangsleistung (z.B. über Spannung, Strom, Widerstand, etc.), einer hydraulischen Eingangsleistung (z.B. über einen Drucksensor) oder einer anderen Art von Eingangsleistung ausgebildet sein. Die Eingangsleistung des Antriebsmechanismus kann zum Bestimmen der Geschwindigkeit des Förderers 32 verwendet werden.
Wie in 4 gezeigt, kann dem Straßenfertiger 10 (siehe 1) ein Überwachungssystem 60 zugeordnet sein und Elemente enthalten, die zum Bestimmen und Verfolgen einer Menge an von dem Straßenfertiger 10 auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebrachten Straßendeckenmaterial (siehe 1) zusammenwirken. Elemente des Überwachungssystems 60 können Sensoren 42–44, eine Schnittstellenvorrichtung 62, einen Bodengeschwindigkeitssensor 64, eine Kommunikationsvorrichtung 66 und eine Steuerung 68, die elektrisch mit allen anderen Komponenten verbunden ist, beinhalten. Unter Verwendung von Informationen von den Sensoren 42–44, der Schnittstellenvorrichtung 62 und/oder der Kommunikationsvorrichtung 66 kann die Steuerung 68 zum Ermitteln des Füllpegels Ф des Schachts 34 und der Menge an auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebrachtem Material ausgebildet sein. Basierend auf der Menge des aufgebrachten Materials und Informationen von der Schnittstellenvorrichtung 62, dem Bodengeschwindigkeitssensor 64 und/oder der Kommunikationsvorrichtung 66 kann die Steuerung 68 zum Ermitteln eines Korrekturfaktors ∆ für eine genauere Bestimmung von im Anschluss auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebrachten Materialmengen ausgebildet sein.
Bei dem offenbarten Beispiel kann die Schnittstellenvorrichtung 62 unter anderem eine Anzeige 70 und eine Eingabevorrichtung 72 beinhalten. Die Schnittstellenvorrichtung 62 kann eine Bedienerschnittstelle sein, die sich in der Bedienerstation 26 (siehe 1) oder an einer anderen Position des Straßenfertigers 10 befindet. Bei anderen Ausführungsformen kann die Schnittstellenvorrichtung 62 außerhalb des Straßenfertigers 10 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Schnittstellenvorrichtung 62 eine Fernsteuerung, beispielsweise eine handgehaltene Steuerung, sein, die von einem Bediener zum Steuern des Straßenfertigers 10 von einer beliebigen Stelle der Baustelle aus verwendet werden kann. Die Schnittstellenvorrichtung 62 kann alternativ dazu als eine Software und eine Benutzerschnittstelle für einen Computer ausgebildet sein und eine Kombination aus Hardware und Software enthalten. Bei anderen Ausführungsformen kann der Straßenfertiger 10 autonom sein und keine Schnittstellenvorrichtung 62 enthalten.
Die Anzeige 70 kann zum Darstellen der Position des Straßenfertigers 10 in Bezug auf Merkmale der Arbeitsoberfläche 17 (z.B. Teile der Arbeitsoberfläche 17 mit oder ohne Straßendecke) und zum Anzeigen von Daten und/oder anderen Informationen für den Bediener ausgebildet sein. Die Eingabevorrichtung 72 kann zum Empfangen von einer oder mehreren Eingaben, von Daten und/oder von anderen Anweisungen von dem Bediener des Straßenfertigers 10 ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Eingabevorrichtung 72 eine Analogeingabevorrichtung sein, die Steueranweisungen über einen oder mehrere Knöpfe, Schalter, Regler, Hebel, etc. erhält. Die Eingabevorrichtung 72 kann alternativ oder zusätzlich digitale Komponenten wie einen oder mehrere Soft Keys, Touchscreens und/oder visuelle Anzeigen enthalten. Andere Schnittstellenvorrichtungen (z.B. Steuervorrichtungen) können ebenfalls verwendet werden, und eine oder mehrere der oben beschriebenen Schnittstellenvorrichtungen können bei Bedarf zu einer einzigen Schnittstellenvorrichtung zusammengefasst werden.
Der Bodengeschwindigkeitssensor 64 kann einer oder mehreren der Traktionsvorrichtungen 22 zugeordnet sein und zum Erzeugen eines Signals ausgebildet sein, das eine Bodengeschwindigkeit des Straßenfertigers 10 angibt. Beispielsweise kann der Bodengeschwindigkeitssensor 64 ein Magnetsensor in Verbindung mit einem Magneten sein, der in einer drehenden Komponente der Traktionsvorrichtung 22 eingebettet ist. Der Bodengeschwindigkeitssensor 64 kann alternativ einer anderen Komponente des Straßenfertigers 10 zugeordnet sein (z.B. einer Antriebswelle, einem Getriebe, einem Schwungrad, etc.) oder ein anderer Typ Sensor sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der Bodengeschwindigkeitssensor 64 eine GPS-Vorrichtung, eine Doppler-Vorrichtung oder eine andere bekannte Positionsdetektionsvorrichtung sein, die dazu in der Lage ist, ein Signal zu erzeugen, das die Bodengeschwindigkeit und/oder eine von dem Straßenfertiger 10 zurückgelegte Entfernung angibt.
Die Kommunikationsvorrichtung 66 kann Hardware und/oder Software enthalten, die ein Senden und Empfangen von Datennachrichten zwischen der Steuerung 68 und einer externen Einheit (z.B. einem Muldenkipper, einem Backofficecomputer, einem Computernetz, einer Fabrik für Straßendeckenmaterial, etc.) ermöglichen. Die Datennachrichten können über eine direkte Datenverbindung und/oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung gesendet und empfangen werden, je nach Bedarf. Die direkte Datenverbindung kann eine Ethernet-Verbindung, eine CAN-Verbindung oder eine andere bekannte Datenverbindung beinhalten. Die drahtlosen Kommunikationen können Satellitenkommunikationen, zellulare Kommunikationen, Infrarotkommunikationen, WiFi, Bluetooth und/oder andere Arten von drahtlosen Kommunikationen beinhalten, die ermöglichen, dass die Kommunikationsvorrichtung 66 Information zwischen dem Straßenfertiger 10 und der externen Einheit austauschen kann.
Die Steuerung 68 kann ein einzelner Mikroprozessor sein oder mehrere Mikroprozessoren aufweisen, die ein Mittel zum Überwachen von Bediener- und Sensoreingaben und Bestimmen der Menge an von dem Straßenfertiger 10 auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebrachten Straßendeckenmaterial basierend auf den Eingaben enthalten. Beispielsweise kann die Steuerung 68 einen Speicher, eine Sekundärspeichervorrichtung, einen Takt und einen Prozessor wie eine zentrale Recheneinheit oder eine andere Einrichtung zum Durchführen einer Aufgabe gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten. Zahlreiche kommerziell verfügbare Mikroprozessoren können zum Realisieren der Funktionen der Steuerung 68 ausgebildet sein. Es versteht sich, dass die Steuerung 68 ohne weiteres eine allgemeine Maschinensteuerung sein könnte, die dazu in der Lage ist, zahlreiche andere Maschinenfunktionen zu steuern. Verschiedene andere bekannte Schaltungen können der Steuerung 68 zugeordnet sein, einschließlich einer Signalverarbeitungsschaltung, einer Kommunikationsschaltung und anderer geeigneter Schaltungen. Die Steuerung 68 kann ferner für eine Kommunikation mit einem externen Computersystem anstelle eines enthaltenen Computersystems oder zusätzlich dazu verbunden sein, sofern dies gewünscht ist.
Die Steuerung 68 kann zum Ermitteln einer berechneten Materialmenge M₁, die von dem Straßenfertiger 10 auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebracht wird, basierend auf einem oder mehreren Signalen von den Sensoren 42–44 und 64, der Eingabevorrichtung 72 und/oder der Kommunikationsvorrichtung 66 ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Steuerung 68 zum Empfangen einer ersten Eingabe, die einen Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor („Materialeffizienzfaktor“) γ angibt, über die Eingabevorrichtung 72 und/oder die Kommunikationsvorrichtung 66 ausgebildet sein. Der Materialeffizienzfaktor γ kann über eine manuelle Eingabe unter Verwendung der Eingabevorrichtung 72 von dem Bediener des Straßenfertigers 10 empfangen werden oder automatisch von einer externen Einheit (z.B. einer Fabrik, einem Lastkraftwagen, etc.) empfangen werden.
Der Materialeffizienzfaktor γ kann ein Zahlenwert sein, der einen Unterschied zwischen einer Geschwindigkeit s2, mit der sich das Straßendeckenmaterial durch den Schacht 34 bewegt, und der Fördergeschwindigkeit s1 angibt. In einigen Situationen können unterschiedliche Arten von Straßendeckenmaterialien unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen, die zu unterschiedlichen Reibungskoeffizienten zwischen dem Straßendeckenmaterial und dem Förderer 32 führen können, die zu einer unterschiedlichen Relativgeschwindigkeit zwischen dem Straßendeckenmaterial in dem Schacht 34 und dem Förderer 32 führen können. Beispielsweise können Materialien mit einem bezüglich des Förderers 32 niedrigeren Reibungskoeffizienten dazu neigen, auf der Oberfläche des Förderers 32 zu rutschen, was zu einem Unterschied zwischen der Fördergeschwindigkeit s1 und der Geschwindigkeit s2 des Straßendeckenmaterials bei seiner Bewegung von dem Beschickungstrichter 14 zu der Bohlenanordnung 16 führt. Dieses Rutschen kann bewirken, dass die Geschwindigkeit s2, mit der sich das Straßendeckenmaterial durch den Schacht 34 bewegt, kleiner ist als die Fördergeschwindigkeit s1.
Der Materialeffizienzfaktor γ für jeden Typ von Straßendeckenmaterial kann empirisch bestimmt werden, unter Verwendung von Modellen, oder durch ein anderes Verfahren. Beispielsweise kann eine Menge an Straßendeckenmaterial mit bekanntem Gewicht und/oder einer bekannten Querschnittsfläche auf einen Förderer geladen werden und mit einer bekannten Fördergeschwindigkeit transportiert werden. Nach einer Förderzeit t kann eine tatsächlich transportierte Materialmenge gemessen (z.B. gewogen und/oder gemessen) werden und mit einer theoretischen Menge an transportiertem Material (z.B. der bekannten Querschnittsfläche multipliziert mit der Fördergeschwindigkeit und der Förderzeit t) verglichen werden. Die tatsächlich transportierte Materialmenge kann beispielsweise durch die theoretische Menge geteilt werden, um den Materialeffizienzfaktor γ zu ermitteln, der mit der Fördergeschwindigkeit in Zusammenhang stehen kann. Dieser Prozess kann für eine Anzahl von Fördergeschwindigkeiten durchgeführt werden und für jede Geschwindigkeit mehrmals wiederholt werden, um die Genauigkeit der Korrelation zu verbessern. Der Materialeffizienzfaktor γ kann auch auf andere Weisen bestimmt werden.
Durch Multiplizieren der Fördergeschwindigkeit s1 mit dem Materialeffizienzfaktor γ kann die Steuerung 68 beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Geschwindigkeit s2 des sich durch den Schacht 34 bewegenden Straßendeckenmaterials basierend auf der Fördergeschwindigkeit s1 zu ermitteln. Auf diese Weise kann die tatsächliche Menge an Material, die vor der Bohlenanordnung 16 aufgebracht wird, basierend auf ohne weiteres verfügbarer Information von vorhandenen Sensoren (z.B. der Fördergeschwindigkeit s1) und dem Materialeffizienzfaktor γ genauer bestimmt werden, so dass keine zusätzlichen Sensoren benötigt werden, die die Komplexität des Überwachungssystems 60 und/oder die Kosten für den Straßenfertiger 10 erhöhen.
Die Förderzeit t kann eine Zeitdauer angeben, während der sich der Förderer 32 mit einer bestimmten Fördergeschwindigkeit s1 bewegt. Die Förderzeit t kann mit einer gewünschten Abtastrate bestimmt werden und der Fördergeschwindigkeit s1 zugewiesen werden, wenn der Sensor 44 ein Signal erzeugt, das eine Fördergeschwindigkeit s1 ungleich Null angibt. Auf diese Weise kann die Förderzeit t den Wert Null haben, wenn sich der Förderer 32 nicht bewegt. Alternativ dazu kann die Förderzeit t kontinuierlich (d.h. auch wenn sich der Förderer 32 nicht bewegt) bestimmt werden und der aktuellen Fördergeschwindigkeit s1 gemäß der gewünschten Abtastrate zugewiesen werden. Auf diese Weise kann die Förderzeit t einer Fördergeschwindigkeit s1 mit dem Wert Null zugewiesen werden, wenn sich der Förderer 32 nicht bewegt.
Die Steuerung 68 kann ferner zum Empfangen einer zweiten Eingabe ausgebildet sein, die eine Dichte ρ des dem Straßenfertiger 10 zugeführten Materials angibt. Beispielsweise kann die Steuerung 68 die zweite Eingabe manuell von dem Bediener über die Eingabevorrichtung 72 empfangen und/oder automatisch über die Kommunikationsvorrichtung 66 empfangen. Das dem Straßenfertiger 10 zugeführte Material kann derselbe Typ Material sein, der auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebracht wird. Somit kann die Dichte ρ des dem Straßenfertiger 10 zugeführten Materials gleich der Dichte ρ des auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebrachten Materials sein. Die Steuerung 68 kann die Dichte ρ des Straßendeckenmaterials für eine weitere Verarbeitung in ihrem Speicher abspeichern.
Die Steuerung 68 kann zum Bestimmen der berechneten Materialmenge M₁ (z.B. eines Volumens, eines Gewichts, etc.), die von dem Straßenfertiger 10 auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebracht wird, basierend auf einem oder mehreren von der Fördergeschwindigkeit s1, dem Materialeffizienzfaktor γ, dem Füllpegel Ф, der Schachtfläche A_T und der Dichte ρ des Straßendeckenmaterials ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Steuerung 68 die berechnete Materialmenge M₁ basierend auf der folgenden Gleichung 1 berechnen. Die Steuerung 68 kann die Gleichung 1 in ihrem Speicher gespeichert haben und jedes Mal auf sie zugreifen, wenn M₁ bestimmt wird. Andere Gleichungen, Algorithmen, Modelle, etc. können ebenfalls zum Bestimmen von M₁ verwendet werden. M₁ = [(s1) × (γ)] × [(Ф) × (A_T)] × ρ × t Gleichung 1
Durch Multiplikation von s1, γ, Ф, A_T und t kann die Steuerung 68 eine momentane Volumenrate einer Materialaufbringung V . auf die Arbeitsoberfläche 17 bestimmen. Die Steuerung 68 kann die momentane Volumenrate einer Materialaufbringung V . kontinuierlich bestimmen und diese mit einer Dauer einer Aufbringzeit multiplizieren, um ein Volumen V des auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebrachten Materials zu bestimmen. Durch Aufsummieren des Volumens V des aufgebrachten Materials über eine Dauer eines Aufbringens von Straßendeckenmaterial (z.B. eine Schicht, einen Tag, eine auf einer bestimmten Baustelle verbrachte Zeit, etc.) kann die Steuerung 68 ein Gesamtvolumen V_gesamt des aufgebrachten Materials bestimmen. Die Steuerung 68 kann zum Anzeigen der momentanen Volumenrate der Materialaufbringung V . (z.B. Kubikmeter pro Stunde, etc.) und/oder des Gesamtvolumens V_gesamt (z.B. Kubikmeter, etc.) des aufgebrachten Materials für den Bediener des Straßenfertigers 10 über die Anzeige 70 ausgebildet sein.
Durch Multiplizieren der momentanen Volumenrate der Materialaufbringung V . und/oder des Gesamtvolumens V_gesamt des aufgebrachten Materials mit der Dichte ρ des dem Straßenfertiger 10 zugeführten Materials kann die Steuerung 68 eine momentane Rate einer Materialaufbringung nach Gewicht W . und/oder ein Gesamtgewicht W_gesamt des aufgebrachten Materials bestimmen. Die Steuerung 68 kann zum Anzeigen der momentanen Rate einer Materialaufbringung nach Gewicht W . (z.B. Tonnen pro Stunde) und/oder des Gesamtgewichts W_gesamt (z.B. Tonnen) des aufgebrachten Materials für den Bediener des Straßenfertigers 10 über die Anzeige 70 ausgebildet sein.
Die Menge an Material M₁, die von dem Straßenfertiger 10 aufgebracht wird, kann gleich dem Gesamtgewicht W_gesamt des aufgebrachten Materials, dem Gesamtvolumen V_gesamt oder einer anderen Menge an auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebrachtem Material sein, je nach Bedarf. M₁ kann eine Menge an Material darstellen, die während des Prozesses zum Aufbringen der Straßendecke verbraucht wird und mit einer bekannten Menge an Material, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt wird, verglichen werden kann. Wenn beispielsweise eine Menge an Material M₂, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt wird, als ein Gewichtswert (z.B. in Tonnen) angegeben wird, kann M₁ gleich dem Gesamtgewicht W_gesamt des aufgebrachten Materials sein. Wenn die Menge an Material M₂, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt wird, als Volumenwert angegeben wird (z.B. in Kubikmetern, etc.), kann M₁ gleich dem Gesamtvolumen V_gesamt des aufgebrachten Materials sein. Es versteht sich, dass M₁ eine andere Materialmenge darstellen kann oder eine andere Maßeinheit haben kann, sofern dies gewünscht ist.
Die Steuerung 68 kann ferner zum Empfangen einer dritten Eingabe, die eine Menge an Material M₂, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt wird, angibt, und Vergleichen der Menge an zugeführtem Material M₂ mit der berechneten Menge an Material M₁, die von dem Straßenfertiger 10 auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebracht wird, ausgebildet sein. Die Steuerung 68 kann zum Empfangen der dritten Eingabe durch manuelle Eingabe über die Eingabevorrichtung 72 oder automatische Eingabe über die Kommunikationsvorrichtung 66 ausgebildet sein. Das dritte Signal kann ein Gewicht (z.B. in Tonnen), ein Volumen (z.B. in Kubikmetern) oder eine andere Materialeinheit angeben, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt worden ist und/oder in den Beschickungstrichter 14 geladen worden ist. Die Steuerung 68 kann das dritte Signal jedes Mal dann empfangen, wenn dem Straßenfertiger 10 Material zugeführt wird. Die Steuerung 68 kann zum Vergleichen der zugeführten Menge an Material M₂ mit der berechneten Menge an Material M₁, die auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebracht wird, zum Bestimmen eines Korrekturfaktors ∆ ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Korrekturfaktor ∆ gemäß der folgenden Gleichung 2 ermittelt werden. Andere Weisen zum Ermitteln des Korrekturfaktors ∆ sind ebenfalls möglich. ∆ = M₂/M₁ Gleichung 2
Der Korrekturfaktor ∆ kann einen Unterschied zwischen der berechneten Menge an Material M₁, die von dem Straßenfertiger 10 aufgebracht wird, und der Menge an Material M₂, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt wird, angeben. Der Unterschied zwischen M₁ und M₂ kann einem oder mehreren Produktionsfaktoren zugeordnet werden, in Abhängigkeit von den Umständen. Beispielsweise kann eine Materialansammlung in dem Beschickungstrichter 14 oder dem Fördersystem 18 ebenso wie andere bekannte und/oder unbekannte Faktoren zu dem Unterschied führen.
Wenn die gesamte Menge an Material M₂, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt wird, auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebracht wird, kann die Menge an Material M₂, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt wird, gleich einer tatsächlichen Menge an Material sein, die auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebracht wird. Dementsprechend kann die Steuerung 68 zum Bestimmen des Korrekturfaktors ∆ jedes Mal dann, wenn die gesamte Menge an Material M₂, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt wird, auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebracht worden ist, ausgebildet sein. Die Steuerung 68 kann zum Multiplizieren des
Korrekturfaktors ∆ mit zukünftigen Bestimmungen von V ., W ., V_gesamt und/oder W_gesamt zum Berücksichtigen des Unterschieds zwischen M₁ und M₂ und Erzielen genauerer Bestimmungen der berechneten Menge an Material M₁, die von dem Straßenfertiger 10 aufgebracht wird, ausgebildet sein.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das offenbarte Überwachungssystem kann auf eine beliebige Maschine zum Aufbringen von Straßendecken angewandt werden, bei der das Verfolgen der momentanen und/oder der gesamten Menge an aufgebrachtem Material von Bedeutung ist. Das Überwachungssystem kann genauere Bestimmungen der momentanen und/oder der gesamten Menge an aufgebrachtem Material basierend auf dem Ausfluss von Material von dem Förderer ermöglichen und eine automatische Kommunikation von Information in Bezug auf das Straßendeckenmaterial zwischen dem Straßenfertiger und externen Einheiten bereitstellen. Das Überwachungssystem kann ferner ein Rutschen zwischen dem Straßendeckenmaterial und dem Förderer berücksichtigen, um die Genauigkeit der Berechnungen der momentanen und/oder der gesamten Menge an aufgebrachtem Material zu verbessern. Im Folgenden wird ein Betrieb des Überwachungssystems 60 erläutert.
Das Überwachungssystem 60 kann Bedienern dabei helfen, eine Produktivität beim Aufbringen einer Straßendecke an einer oder mehreren Baustellen zu verfolgen. Somit kann der Bediener des Straßenfertigers 10 zu Beginn eines Betriebs zum Aufbringen einer Straßendecke über die Schnittstellenvorrichtung 62 ein gespeichertes Profil auswählen, das einer aktuellen Baustelle zugeordnet ist, oder ein neues Baustellenprofil erzeugen. Der Bediener kann einen Baustellenidentifizierer (z.B. einen Namen, eine Nummer, etc.) erzeugen, und beliebige Maschineneinstellungen oder Produktionsstatistiken können verfolgt und dem Baustellenidentifizierer zugeordnet werden. Beispielsweise kann das Überwachungssystem 60 Produktionsdaten für jeden „Zug“ oder jedes Mal, wenn der Straßenfertiger 10 damit beginnt, einen Teil der Arbeitsoberfläche 17 mit einer Straßendecke zu versehen, verfolgen und die Daten in Zuordnung zu dem Baustellenidentifizierer für eine spätere Bezugnahme und/oder Analyse speichern.
Vor jedem Zug kann die Steuerung 68 ein oder mehrere Eingaben von Information in Bezug auf das Straßendeckenmaterial, das während des Aufbringens der Straßendecke zu verwenden ist, erhalten. Beispielsweise kann die Steuerung 68 von dem Bediener über die Eingabevorrichtung 72 oder automatisch über die Kommunikationsvorrichtung 66 die erste Eingabe erhalten, die den Materialeffizienzfaktor γ angibt. Bei einem Beispiel kann der Bediener einen Wert für den Materialeffizienzfaktor γ über einen oder mehrere Knöpfe, ein Tastenfeld, Soft Keys, etc., die der Eingabevorrichtung 72 zugeordnet sind, eingeben. Alternativ dazu kann die Steuerung 68 den Materialeffizienzfaktor γ automatisch von der Kommunikationsvorrichtung 66 erhalten, wenn beispielsweise ein Signal, das den Materialeffizienzfaktor γ angibt, von einer externen Einheit wie einer Fabrik, einem Lastkraftwagen oder einer anderen Einheit empfangen wird. Der Materialeffizienzfaktor γ kann für eine Weiterverarbeitung in dem Speicher der Steuerung 68 gespeichert werden.
Die Steuerung 68 kann ferner vor jedem Zug die zweite und die dritte Eingabe erhalten, die die Dichte ρ und die Menge an Material M₂, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt wird, angeben. Beispielsweise kann der Bediener über die Eingabevorrichtung 72 die Dichte ρ, die dem Straßendeckenmaterial zugeordnet ist, und die Menge an Material M₂ (z.B. in Tonnen, Kubikmetern, etc.), die von einem bestimmten Lastwagen zugeführt wird, eingeben. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Information in Bezug auf das Straßendeckenmaterial über die Kommunikationsvorrichtung 66 automatisch von der Steuerung 68 empfangen werden. Wenn sich beispielsweise ein Muldenkipper dem Straßenfertiger 10 nähert, um das Straßendeckenmaterial zuzuführen, kann die Kommunikationsvorrichtung 66 automatisch Signale empfangen, die die Dichte ρ, die Menge M₂ und/oder andere Information in Verbindung mit dem zugeführten Straßendeckenmaterial angeben, und die Signale an die Steuerung 68 weitergeben.
Bei Beginn eines Zuges kann der Bediener angeben, dass sich die Bohlenanordnung 16 in einem Aufbringmodus bzw. einem „Aufschwimmmodus“ befindet, beispielsweise durch Drücken eines Knopfs oder eines Soft Keys, der der Eingabevorrichtung 72 zugeordnet ist. Der Förderer 32 kann mit dem Transport von Material von dem Beschickungstrichter 14 zu der Bohlenanordnung 16 beginnen, und die Steuerung 68 kann die Förderzeit t verfolgen und die Förderzeit t für eine spätere Bezugnahme in ihrem Speicher speichern. In dem Aufschwimmmodus wird der Straßenfertiger 10 durch die Traktionsvorrichtungen 22 in der Vorwärtsrichtung angetrieben, und durch das Fördersystem 18 kann Straßendeckenmaterial vor der Bohlenanordnung 16 aufgebracht werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Steuerung 68 mit der kontinuierlichen Bestimmung der Menge an Material M₁, die von dem Straßenfertiger 10 aufgebracht wird, beginnen.
Wenn der Straßenfertiger 10 Material auf die Arbeitsoberfläche 17 aufbringt, kann sich ein Materialfluss von dem Beschickungstrichter 14 über den Schacht 34 zu der Bohlenanordnung 16 bewegen. Der Füllpegel Ф des Schachts 34 kann von dem Sensor 42 detektiert werden, und ein Signal von dem Sensor 42, das den Füllpegel Ф angibt, kann von der Steuerung 68 empfangen werden. Die Geschwindigkeit s1 des Förderers 32 kann über den Sensor 44 detektiert werden, und ein Signal von dem Sensor 44, das die Fördergeschwindigkeit s1 angibt, kann von der Steuerung 68 empfangen werden. Die Steuerung 68 kann den Füllpegel Ф und die Fördergeschwindigkeit s1 in Zuordnung zu der aktuellen Förderzeit t für eine Weiterverarbeitung in ihrem Speicher speichern.
Die Steuerung 68 kann dann die Menge an Material M₁, die von dem Straßenfertiger 10 aufgebracht wird, unter Verwendung von Gleichung 1 berechnen. Durch Multiplikation von s1, γ, Ф, A_T und t kann die Steuerung 68 die momentane Volumenrate einer Materialaufbringung V . auf die Arbeitsoberfläche 17 bestimmen. Durch Multiplizieren der momentanen Volumenrate einer Materialaufbringung V . mit der Aufbringzeit t kann die Steuerung 68 dann das Volumen V des auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebrachten Materials bestimmen. Durch Aufsummieren des Volumens V des aufgebrachten Materials über eine Zeitdauer (z.B. eine Schicht, einen Tag, eine auf einer Baustelle verbrachte Zeit, etc.) kann die Steuerung 68 das Gesamtvolumen V_gesamt des aufgebrachten Materials bestimmen. Die Steuerung 68 kann dann die momentane Volumenrate der Materialaufbringung V . und/oder das Gesamtvolumen V_gesamt des aufgebrachten Materials über die Anzeige 70 für den Bediener des Straßenfertigers 10 anzeigen.
Die Steuerung 68 kann dann die momentane Volumenrate der Materialaufbringung V . und/oder das Gesamtvolumen V_gesamt des aufgebrachten Materials mit der Dichte ρ des dem Straßenfertiger 10 zugeführten Materials multiplizieren, um die momentane Rate einer Materialaufbringung nach Gewicht W . und/oder ein Gesamtgewicht W_gesamt des aufgebrachten Materials zu bestimmen. Die Steuerung 68 kann dann die momentane Rate einer Materialaufbringung nach Gewicht W . (z.B. Tonnen pro Stunde) und/oder das Gesamtgewicht W_gesamt (z.B. Tonnen) des aufgebrachten Materials über die Anzeigt 70 für den Bediener des Straßenfertigers 10 anzeigen. Dementsprechend kann M₁ gleich dem Gesamtvolumen V_gesamt oder dem Gesamtgewicht W_gesamt sein, je nach Bedarf (z.B. in Abhängigkeit davon, ob die Dichte in Gleichung 1 eingegangen ist), und die Steuerung 68 kann M₁ für eine Weiterverarbeitung in ihrem Speicher speichern.
Nachdem die gesamte Menge an Material M₂, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt worden ist, von dem Beschickungstrichter 14 durch das Fördersystem 18 befördert worden ist und auf die Arbeitsoberfläche 17 unter der Bohlenanordnung 16 aufgebracht worden ist, kann die Steuerung 68 dann basierend auf der Menge an zugeführtem Material M₂ und der berechneten Menge an Material M₁, die von dem Straßenfertiger 10 aufgebracht worden ist, den Korrekturfaktor ∆ bestimmen. Wenn beispielsweise der Bediener des Straßenfertigers 10 bestimmt, dass die gesamte Menge M₂ des dem Straßenfertiger 10 zugeführten Materials auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebracht worden ist, kann der Bediener einen Knopf oder Soft Key, der der Eingabevorrichtung 72 zugeordnet ist, drücken, was bewirkt, dass die Steuerung 68 den Korrekturfaktor ∆ berechnet (z.B. unter Verwendung von Gleichung 2). Die Steuerung 68 kann dann über die Anzeige 70 den Korrekturfaktor ∆ für den Bediener anzeigen.
Zum erneuten Befüllen des Beschickungstrichters 14 kann dann über einen Muldenkipper oder eine andere Quelle eine nachfolgende Menge an Material M₂ dem Straßenfertiger 10 zugeführt werden. Die nachfolgende Menge M₂, die entsprechende Dichte ρ und der entsprechende Materialeffizienzfaktor γ des zugeführten Materials kann von dem Bediener manuell eingegeben werden, z.B. über die Eingabevorrichtung 72, oder über die Kommunikationsvorrichtung 66 automatisch empfangen werden. Auf diese Weise kann der Korrekturfaktor ∆ jedes Mal dann, wenn der Straßenfertiger 10 weiteres Material erhält, bestimmt werden.
In einigen Situationen kann jedoch dem Straßenfertiger 10 Material zugeführt werden, das nicht unmittelbar manuell oder automatisch in die Steuerung 68 eingegeben wird. In diesen Situationen kann der Bediener im Anschluss jede vorherige Zufuhr zu gegebener Zeit über die Eingabevorrichtung 72 eingeben, und die Steuerung 68 kann den Korrekturfaktor ∆ zu diesem Zeitpunkt basierend auf den zugeführten Mengen und dem berechneten Gesamtvolumen V_gesamt und/oder dem berechneten Gesamtgewicht W_gesamt seit der letzten erfassten Zufuhr aktualisieren. Alternativ dazu kann der Bediener eine Gesamtmenge an zugeführtem Material während einer Anzahl von Zufuhren sowie einer Anzahl von Lastkraftwagen, die zum Zuführen des Materials verwendet worden sind, eingeben, und die Steuerung 68 kann eine mittlere Zufuhrmenge ermitteln, bevor der Korrekturfaktor ∆ aktualisiert wird.
Nach erneutem Füllen des Beschickungstrichters 14 mit einer nachfolgenden Menge M₂ an Material, die dem Straßenfertiger 10 zugeführt wird, und einer Einleitung eines nachfolgenden Zugs kann die Steuerung 68
nachfolgende Bestimmungen für V ., W ., V_gesamt und/oder W_gesamt mit dem Korrekturfaktor ∆ multiplizieren, bevor sie dem Bediener über die Anzeige 70
gezeigt werden. Auf diese Weise können die Bestimmungen für V ., W ., V_gesamt und/oder W_gesamt genauer werden, während der Prozess zum Aufbringen der Straßendecke fortschreitet, was Bedienern ermöglicht, Aufbringparameter, die außerhalb gewünschter Spezifikationen liegen, basierend auf den korrigierten Bestimmungen rasch zu identifizieren und anzupassen. Durch Anzeigen des Korrekturfaktors ∆ für Bediener können Bediener ebenfalls die Genauigkeit der berechneten Bestimmungen über einen gegebenen Zeitraum eines Aufbringens der Straßendecke bestimmen.
Mit dem offenbarten Überwachungssystem sind mehrere Vorteile verbunden. Beispielsweise können, da die Steuerung 68 Information in Bezug auf Straßendeckenmaterial erhalten und speichern kann, Statistiken und Berechnungen von der Steuerung 68 automatisch erstellt bzw. durchgeführt werden, was Bedienern erlaubt, sich auf andere Aspekte des Betriebs zum Aufbringen der Straßendecke zu konzentrieren. Ferner kann, da der Materialeffizienzfaktor γ von der Steuerung 68 erhalten wird, die Menge an von dem Straßenfertiger 10 aufgebrachtem Material mittels ohne weiteres verfügbarer Information genauer bestimmt werden, wodurch weniger Sensoren benötigt werden. Ferner können, da die Steuerung 68 den Korrekturfaktor ∆ basierend auf erhaltener Materialzufuhrinformation und anderer Materialinformation, die während des Prozesses zum Aufbringen der Straßendecke berechnet wird, bestimmen kann, nachfolgende Berechnungen der Rate und der Menge des auf die Arbeitsoberfläche 17 aufgebrachten Materials genauer sein, was Bedienern ermöglicht, genau zu identifizieren, wann und auf welche Weise die Aufbringparameter anzupassen sind, um Kundenspezifikationen zu erfüllen.
Für Fachleute ist offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem offenbarten Überwachungssystem vorgenommen werden können. Andere Ausführungsformen werden für Fachleute unter Berücksichtigung der Beschreibung und bei einer Verwendung des offenbarten Überwachungssystems ersichtlich werden. Die Beschreibung und die Beispiele sollen lediglich exemplarisch sein, und der Schutzbereich wird durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente angegeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8930092 B2 [0004, 0005]

Claims

Überwachungssystem (60) für einen Straßenfertiger (10) mit einem Fördersystem (18), das zum Befördern von Straßendeckenmaterial ausgebildet ist, mit: einer Eingabevorrichtung (62, 66), die zum Empfangen einer ersten Eingabe ausgebildet ist, die einen Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor angibt; einem ersten Sensor (44), der zum Erzeugen eines ersten Signals ausgebildet ist, das eine Fördergeschwindigkeit angibt; und einer Steuerung (68), die elektrisch mit der Eingabevorrichtung und dem ersten Sensor verbunden ist und zum Ermitteln einer Menge an Material, die von dem Straßenfertiger aufgebracht wird, basierend auf dem Straßendeckenmaterialeffizienzfaktor und der Fördergeschwindigkeit ausgebildet ist.
Überwachungssystem nach Anspruch 1, bei dem: das Fördersystem einen Schacht (34) enthält; das Überwachungssystem ferner einen zweiten Sensor (42) enthält, der elektronisch mit der Steuerung verbunden ist und zum Erzeugen eines zweiten Signals ausgebildet ist, das einen Füllpegel des Schachts angibt; und die Steuerung zum Ermitteln der Menge an von dem Straßenfertiger aufgebrachten Material basierend auf dem Füllpegel des Schachts ausgebildet ist.
Überwachungssystem nach Anspruch 2, bei dem die Steuerung ausgebildet ist zum: Ermitteln einer Materialquerschnittsfläche basierend auf dem Füllpegel des Schachts und einer Querschnittsfläche des Schachts; und Ermitteln der Menge an von dem Straßenfertiger aufgebrachten Material basierend auf der Materialquerschnittsfläche.
Überwachungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Steuerung ferner ausgebildet ist zum: Empfangen einer zweiten Eingabe, die eine Materialdichte angibt, über die Eingabevorrichtung; und Bestimmen der Menge an von dem Straßenfertiger aufgebrachtem Material basierend auf der Materialdichte.
Überwachungssystem nach Anspruch 4, bei dem die Steuerung ausgebildet ist zum: Empfangen einer dritten Eingabe, die eine Menge an dem Straßenfertiger zugeführten Material angibt, über die Eingabevorrichtung; und Ermitteln eines Korrekturfaktors basierend auf der Menge des von dem Straßenfertiger aufgebrachten Materials und der Menge des dem Straßenfertiger zugeführten Materials.
Überwachungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Steuerung ferner ausgebildet ist zum Bestimmen einer nachfolgenden Menge an Material, die von dem Straßenfertiger aufgebracht wird, basierend auf dem Korrekturfaktor.
Überwachungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Steuerung ferner zum Ermitteln einer Rate einer Materialaufbringung basierend auf dem Korrekturfaktor ausgebildet ist.
Überwachungssystem nach Anspruch 7, ferner mit einer Anzeige (70), die elektrisch mit der Steuerung verbunden ist, wobei die Steuerung zum Anzeigen von mindestens der Menge des aufgebrachten Materials, der Rate einer Materialaufbringung oder des Korrekturfaktors für einen Bediener des Straßenfertigers über die Anzeige ausgebildet ist.
Überwachungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Eingabevorrichtung eine Bedienerschnittstelle (62) ist, die zum Empfangen von einer oder mehreren der ersten, der zweiten und der dritten Eingabe von einem Bediener des Straßenfertigers ausgebildet ist.
Überwachungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Eingabevorrichtung eine Kommunikationsvorrichtung (66) ist, die zum automatischen Empfangen einer oder mehrerer der ersten, der zweiten und der dritten Eingabe von außerhalb des Straßenfertigers ausgebildet ist.