DE102018128923A1

DE102018128923A1 - Automatische Steuerung der Eintauchgeschwindigkeit auf Basis der Frästiefe

Info

Publication number: DE102018128923A1
Application number: DE102018128923.5A
Authority: DE
Inventors: James Arthur DeLONG; Jacob Ryan Ellwein
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2019-05-23
Also published as: CN109811630B; US10386866B2; CN109811630A; US20190155315A1

Abstract

Ein System (310) zur automatischen Steuerung des Betriebs einer Fräswalze (42) an einer Kaltfräse (10) umfasst eine Eingabevorrichtung (318), eine Anzeigevorrichtung (322), eine Speichervorrichtung (314, 326), die dazu ausgestaltet ist, eine Datenbank mit empfohlenen Eintauchgeschwindigkeiten zu speichern, mit welchen eine rotierende Fräswalze (42) mit konkreten betrieblichen Eigenschaften in eine Belagsoberfläche (17) abgesenkt werden sollte, um möglichst effektiv und effizient Belagsmaterial aufzubrechen und zu entfernen, um verschiedene Frästiefen mit der Fräswalze (42) zu erreichen, und einen Prozessor (312) in Kommunikation mit der Eingabevorrichtung (318), der Anzeigevorrichtung (322) und der Speichervorrichtung (314, 326). Der Prozessor (312) kann dazu ausgestaltet sein, über die Eingabevorrichtung ein Signal zu empfangen, das auf eine konkrete Schnitttiefe hinweist, die von einer Bedienperson der Kaltfräse (10) gewünscht wird, aus der Datenbank zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher die rotierende Fräswalze (42) während eines Fräsvorgangs in die Belagsoberfläche (17) abgesenkt werden sollte, um die konkrete Frästiefe zu erzielen, die zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit für die konkrete gewünschte Frästiefe an der Anzeigevorrichtung (322) anzuzeigen, ein Befehlssteuersignal zu erzeugen, das auf die zumindest eine bestimmte Eintauchgeschwindigkeit hinweist, und das Befehlssteuersignal an ein Stellglied (46) zu kommunizieren, das dazu ausgestaltet ist, eine Absenkrate der Fräswalze (42) in die Belagsoberfläche (17) zu regeln.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Kaltfräse und insbesondere ein System und Verfahren zur automatischen Steuerung der Eintauchgeschwindigkeit für eine Fräswalze der Kaltfräse auf der Grundlage ein gewünschten Frästiefe.
Hintergrund
Straßen mit Asphaltoberflächen werden gebaut, um den Fahrzeugverkehr zu erleichtern. Abhängig von der Dichte, den Untergrundbedingungen, Temperaturvariationen, Feuchtigkeitspegeln und/oder dem physischen Alter werden die Oberflächen der Straßen schließlich verformt und sind nicht mehr in der Lage, die Radlasten zu tragen. Um die Straßen für den weiteren Straßenverkehrseinsatz wieder in Stand zu setzen, wird abgenützter Asphalt zur Vorbereitung der Belagserneuerung entfernt.
Kaltfräsen, die manchmal auch als Straßenfräsen oder Aufreißer bezeichnet werden, werden verwendet, um Schichten einer Asphaltstraße aufzubrechen und zu entfernen. Eine Kaltfräse umfasst in der Regel einen Rahmen, der durch Raupenketten- oder Radantriebseinheiten vorgetrieben wird. Der Rahmen trägt einen Motor, eine Bedienerstation, eine Fräswalze und Fördereinrichtungen. Die mit Schneidwerkzeugen ausgerüstete Fräswalze wird durch eine geeignete Schnittstelle von dem Motor gedreht, um die Oberfläche der Straße aufzubrechen. Das aufgebrochene Straßenmaterial wird von der Fräswalze auf die Fördereinrichtungen abgelegt, welche das aufgebrochene Material auf Transportlastwagen zur Entfernung vom Arbeitsort übertragen. Wenn die Transportlastwagen voll sind, werden sie durch leere Transportlastwagen ersetzt. Die befüllten Lastwagen transportieren das aufgebrochene Material an eine andere Stelle, wo es als Aggregat in neuem Asphalt verwendet oder auf andere Weise recycelt wird. Dieses Transportverfahren wiederholt sich, bis der Fräsvorgang abgeschlossen ist.
Die Bediener können wünschen, die pünktliche Ankunft von leeren Transportlastwagen an der Frässtelle mit dem Fortschritt des Fräsvorgangs zu koordinieren, um die Gesamteffizienz des Betriebs zu verbessern. Wenn zu wenige Lastwagen an der Frässtelle vorhanden sind, kann dies zu erhöhten Stehzeiten führen, wenn eine Bedienperson die Kaltfräse stoppen muss, um auf die Ankunft eines leeren Lastwagens zu warten. Andererseits können zu viele leere Lastwagen an der Frässtelle zur Verschwendung von Ressourcen führen. Bediener von Kaltfräsen kommunizieren in der Regel mit einem Lastwagendisponenten einer Materialverarbeitungsanlage, um die Bewegung von Lastwagen zu und von der Arbeitsstelle zu koordinieren. Die Anrufe des Personals von der Arbeitsstelle bei dem Disponenten können diesem oft nicht genügend Informationen oder ausreichend Zeit geben, um die Bewegung der Lastwagen zu und von der Arbeitsstelle effizient zu koordinieren. Genaue Messungen der Menge an Asphalt, die durch den Fräsvorgang einer Kaltfräse recycelt wird, in Echtzeit sind ebenfalls erwünscht, um sicherzustellen, dass jeder einzelne Transportlastwagen nicht überladen wird. Das Überladen von Transportlastwagen kann zu Verletzungen der behördlichen Vorschriften über maximal zulässige Ladungen für den Transport auf öffentlichen Straßen sowie zu vorzeitigem Verschleiß der Transportlastwagen führen.
Bestehende Kaltfräsen erlauben in der Regel einer Bedienperson, einzustellen, wie schnell die sich drehende Fräswalze in eine Belagsoberfläche absenkt, um das Belagsmaterial aufzubrechen und zu entfernen. In einigen Ausführungsformen kann die Kaltfräse so eingestellt sein, dass die Fräswalze gesteuert wird, um mit einer spezifischen Geschwindigkeitsrate oder „Eintauchgeschwindigkeit“ in einen konkreten Fräsabschnitt einzutauchen, die von einer langsamen Rate bis zu einer sehr hohen Rate beliebig eingestellt werden kann. Eine Berührungsanzeige oder andere Eingabevorrichtung kann von einer Bedienperson verwendet werden, um die spezifische Eintauchgeschwindigkeit für eine konkrete Schnitttiefe auszuwählen. Wenn die gewünschte Schnitttiefe relativ gering ist, etwa um die 2 Zoll, kann die eingestellte Eintauchgeschwindigkeit eine relativ hohe Eintauchgeschwindigkeit sein, etwa ungefähr 15 mm/Sekunde. Aufgrund der geringen Frästiefe kann eine solche hohe Eintauchgeschwindigkeit keine Probleme mit der Effektivität des Aufbrechens und Entfernens von Material verursachen. Eine Bedienperson kann jedoch die gewünschte Frästiefe von einer geringeren Frästiefe auf einen tieferen Schnitt mit ungefähr 8 - 10 Zoll verändern, dabei aber vergessen, auch die festgelegte Eintauchgeschwindigkeit entsprechend einzustellen. Eine relativ hohe Eintauchgeschwindigkeit für die Fräswalze, wie sie etwa für die relativ niedrige Frästiefe, geeignet gewesen sein könnte, kann für eine höhere Frästiefe nicht länger die geeignete Eintauchgeschwindigkeit sein, um ein effizientes und effektives Entfernen des Belagsmaterials zu erzielen. Daher kann die Kaltfräse bei der tieferen Frästiefe nicht effizient und effektiv arbeiten, da die Eintauchgeschwindigkeit zu hoch ist. Darüber hinaus kann der Versuch einer hohen Eintauchgeschwindigkeit bei einer größeren Frästiefe zu übermäßiger Vibration und Verschleiß und Abnutzung an den Fräswerkzeugen und an der Kaltfräse führen.
Ein Versuch zur Steuerung einer Fräsmaschine zum Fräsen von Rüttelstreifen in eine Straßenoberfläche ist in dem US-Patent Nr. 8,821,063 von Johnson et al. offenbart, das am 2. September 2014 veröffentlicht wurde („das '063-Patent“). Insbesondere offenbart das '063-Patent ein System zur Steuerung einer Fräsmaschine, wobei ein Steuergerät programmiert ist, um einen proportionalen Verstärkungsfaktor und ein Fehlerverstärkungssignal über einen Bereich von Vorwärtsgängen der Fräsmaschine zu variieren. Da ein tatsächlicher Vorwärtsgang der Fräsmaschine zwischen zwei von sechs vorbestimmten Eingangsdrehzahlwerten variiert, wird eine lineare Interpolation auf den nächstniedrigen und den nächsthöheren Drehzahlwert angewendet, um den momentanen Verstärkungsfaktor und das Tiefeninkrement, das durch das Steuergerät ausgegeben werden soll, zu variieren.
Während das System des '063-Patents eine automatische und kontinuierliche Steuerung eines Dimensionsprofils eines Rüttelstreifens, der in eine Straßenoberfläche gefräst wird, erlauben kann, werden keine Steuerungsaspekte zur automatischen Einstellung einer zulässigen Eintauchgeschwindigkeit oder eines zulässigen Bereichs von Eintauchgeschwindigkeiten vorgesehen, mit welchen eine Fräswalze in eine Belagsoberfläche abgesenkt werden kann, um effektiv und effizient eine konkrete gewünschte Frästiefe zu erreichen, während Verschleiß und Abnutzung an den Fräswerkzeugen und an der Kaltfräse minimiert werden.
Das offenbarte System und Verfahren zur automatischen Steuerung einer Eintauchgeschwindigkeit für eine Fräswalze an einer Kaltfräse auf der Grundlage einer gewünschten Frästiefe löst eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme oder andere Probleme im Stand der Technik.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein System zur automatischen Steuerung des Betriebs einer Fräswalze an einer Kaltfräse. Das System kann umfassen: eine Eingabevorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine Speichervorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, eine Datenbank mit Eintauchgeschwindigkeiten zu speichern, mit welchen eine rotierende Fräswalze mit bestimmten betrieblichen Eigenschaften zum Aufbrechen und Entfernen von Belagsmaterial in eine Belagsoberfläche abgesenkt werden sollte, um verschiedene Frästiefen mit der Fräswalze zu erreichen, sowie einen Prozessor in Kommunikation mit der Eingabevorrichtung, der Anzeigevorrichtung und der Speichervorrichtung. Der Prozessor kann dazu ausgestaltet sein, über die Eingabevorrichtung ein Signal zu empfangen, das auf eine von einer Bedienperson der Kaltfräse gewünschte, konkrete Frästiefe hinweist, aus der Datenbank zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher die rotierende Fräswalze in die Belagsoberfläche während eines Fräsvorgangs abgesenkt werden sollte, um die konkrete Frästiefe zu erzielen, die zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit für die konkrete gewünschte Frästiefe an der Anzeigevorrichtung anzuzeigen, ein Befehlssteuersignal zu erzeugen, das auf die zumindest eine bestimmte Eintauchgeschwindigkeit hinweist, und das Befehlssteuersignal an ein Stellglied zu kommunizieren, das dazu ausgestaltet ist, eine Absenkrate der Fräswalze in die Belagsoberfläche zu regeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung eine Kaltfräse mit einem Rahmen, einer Fräswalze, die mit dem Rahmen verbunden ist, Traktionseinrichtungen, die den Rahmen und die Fräswalze über einer Belagsoberfläche tragen, eine Fördereinrichtung, die schwenkbar mit dem Rahmen verbunden und dazu ausgestaltet, gefrästes Material in ein Transportfahrzeug zu laden, sowie ein Steuersystem zur automatischen Steuerung des Betriebs der Fräswalze. Das System kann umfassen: eine Eingabevorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine Speichervorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, eine Datenbank mit Eintauchgeschwindigkeiten zu speichern, mit welchen eine rotierende Fräswalze mit bestimmten betrieblichen Eigenschaften zum Aufbrechen und Entfernen von Belagsmaterial in eine Belagsoberfläche abgesenkt werden sollte, um verschiedene Frästiefen mit der Fräswalze zu erreichen, sowie einen Prozessor in Kommunikation mit der Eingabevorrichtung, der Anzeigevorrichtung und der Speichervorrichtung. Der Prozessor kann dazu ausgestaltet sein, über die Eingabevorrichtung ein Signal zu empfangen, das auf eine von einer Bedienperson der Kaltfräse gewünschte, konkrete Frästiefe hinweist, aus der Datenbank zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher die rotierende Fräswalze in die Belagsoberfläche während eines Fräsvorgangs abgesenkt werden sollte, um die konkrete Frästiefe zu erzielen, die zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit für die konkrete gewünschte Frästiefe an der Anzeigevorrichtung anzuzeigen, ein Befehlssteuersignal zu erzeugen, das auf die zumindest eine bestimmte Eintauchgeschwindigkeit hinweist, und das Befehlssteuersignal an ein Stellglied zu kommunizieren, das dazu ausgestaltet ist, eine Absenkrate der Fräswalze in die Belagsoberfläche zu regeln.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum automatischen Einstellen einer Eintauchgeschwindigkeit, mit welcher eine rotierende Fräswalze einer Kaltfräse in eine Belagsoberfläche abgesenkt wird, auf der Grundlage einer gewünschten Frästiefe, die von einer Bedienperson der Kaltfräse eingegeben wird. Das Verfahren kann umfassen: Empfangen eines Signals, das auf die gewünschte Frästiefe hinweist, von einer Eingabevorrichtung an einem Prozessor, Bestimmen, mit dem Prozessor, zumindest einer Eintauchgeschwindigkeit, mit welcher die rotierende Fräswalze während eines Fräsvorgangs in die Belagsoberfläche abgesenkt werden sollte, um die konkrete Frästiefe zu erzielen, aus einer Datenbank in einem Speicher, der dem Prozessor zugeordnet ist, Anzeigen der zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit für die konkrete gewünschte Frästiefe an der Anzeigevorrichtung, Erzeugen eines Befehlssteuersignals, das auf die zumindest eine bestimmte Eintauchgeschwindigkeit hinweist, und Kommunizieren des Befehlssteuersignals an ein Stellglied, das dazu ausgestaltet ist, eine Absenkrate der Fräswalze in die Belagsoberfläche zu regeln.
Figurenliste

1 ist eine bildhafte Darstellung einer beispielhaften Kaltfräse und eines beispielhaften Transportfahrzeugs an einer Arbeitsstelle;
2 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Verwaltungssystems für die Kaltfräse und das Transportfahrzeug von 1;
3 ist eine schematische Veranschaulichung eines Steuerungssystems, das in Verbindung mit der mobilen Maschine von 2 verwendet werden kann; und
4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens, das von dem Steuersystem von 3 ausgeführt werden kann.

Detaillierte Beschreibung
Für den Zweck dieser Offenbarung kann der Begriff „Asphalt“ als ein Gemisch aus Zuschlagstoffen und Asphaltbindemittel definiert werden. Asphaltbindemittel ist ein bräunlich-schwarzes festes oder halbfestes Gemisch aus Bitumenstoffen, die als Nebenprodukt der Erdöldestination erhalten werden. Das Asphaltbindemittel kann erhitzt und mit den Zuschlagstoffen gemischt werden, um als Belag für Straßenoberflächen verwendet zu werden, wo das Gemisch nach der Kühlung hart wird. Eine „Kaltfräse“ wird als Maschine definiert, die zum Entfernen der Schichten aus gehärtetem Asphalt von einer bestehenden Straße verwendet wird. Die offenbarte Kaltfräse kann auch oder alternativ verwendet werden, um Beton-/Zement- oder andere Straßenoberflächen zu entfernen, oder anderes Material als solches von Straßenoberflächen zu entfernen, etwa in einem Bergbaubetrieb.
1 zeigt eine Kaltfräse 10, die an einer Arbeitsstelle verwendet wird, um eine Fräsvorgang an einer Straße durchzuführen. Als Teil des Fräsbetriebs kann eine Kaltfräse 10 eine Oberfläche 17 der Straße abfräsen und das abgefräste Material in ein erstes einer Vielzahl von Transportfahrzeugen („Transportfahrzeug“) 16 übertragen. In einigen Situationen kann ein zweites Transportfahrzeug sich in einer Bereitschaftsstellung nahe der Kaltfräse 10 befinden, und ein drittes Transportfahrzeug kann sich auf oder in der Nähe einer Anlage, etwa einer zugehörigen Dispositionseinrichtung, befinden. Es sollte klar sein, dass eine beliebige Anzahl von Transportfahrzeugen nahe der Kaltfräse 10 (d. h., in der Bereitschaftsstellung) und/oder an einer zugehörigen Anlage (d.h., in Erwartung der Entsendung) positioniert sein können. Wenn das Transportfahrzeug 16 voll beladen ist, kann es von der Kaltfräse 10 wegfahren, um das gefräste Material in eine Anlage zu transportieren, und ein anderes Transportfahrzeug kann sich der Kaltfräse 10 nähern, um das Transportfahrzeug 16 zu ersetzen, und so kann der Fräsbetrieb fortgesetzt werden.
Das Transportfahrzeug 16 kann eine mobile Maschine sein (d. h. ein Muldenkipper, Gelenks-Muldenkipper, Zugfahrzeug mit Anhänger etc.), das dazu ausgestaltet ist, Material von einer ersten Position an eine zweite Position zu transportieren. Das Transportfahrzeug 16 kann auch dazu ausgestaltet sein, während Fräsvorgängen mit einer Anlage und/oder Kaltfräse 10 zu kommunizieren. Zum Beispiel, Transportfahrzeug 16 kann umfassen: eine Kommunikationsvorrichtung 22, die dazu ausgestaltet ist, Informationen mit der Anlage und/oder der Kaltfräse 10 auszutauschen, eine Lokalisierungsvorrichtung 24, die dazu ausgestaltet ist, ein Signal zu erzeugen, das auf eine Position des Transportfahrzeugs hinweist, und ein Steuergerät 26 in elektronischer Kommunikation mit der Kommunikationsvorrichtung und der Lokalisierungsvorrichtung. Es sollte klar sein, dass das Transportfahrzeug 16 falls gewünscht Eingabeeinrichtungen (Tasten, Tastaturen, Schalter, Knöpfe, Hebel, Pedale etc.) und Ausgabeeinrichtungen (d. h., Anzeigen, Leuchten, Lautsprecher etc.) zum Betreiben des Transportfahrzeugs und zum Kommunizieren mit der Anlage und/oder der Kaltfräse 10 umfassen kann.
1 veranschaulicht eine beispielhafte Kaltfräse 10 mit einem Rahmen 38, der von einer oder mehreren Traktionseinrichtungen 40 getragen wird, einer Fräswalze 42, die drehend unter einem Hohlraum des Rahmens 38 gelagert ist, und einem Motor 44, der an dem Rahmen 38 montiert und dazu ausgestaltet ist, die Fräswalze 42 und die Traktionseinrichtungen 40 anzutreiben. Die Traktionseinrichtungen 40 können entweder Räder oder Raupenketten umfassen, die mit Stellgliedern 46 verbunden sind, die dazu geeignet sind, den Rahmen 38 relativ zu einer Bodenoberfläche steuerbar anzuheben und abzusenken. Es ist anzumerken, dass in verschiedenen offenbarten Ausführungsformen das Anheben und Absenken des Rahmens 38 auch dazu dienen kann, eine Frästiefe der Fräswalze 42 in die Oberfläche 17 zu variieren. In alternativen Ausführungsformen können die Stellglieder 46 anderen Mechanismen zugeordnet sein, die dem Rahmen 38 und der Fräswalze 42 zugeordnet und dazu ausgestaltet sind, die Frästiefe der Fräswalze 42 einzustellen. Ein computerbasiertes Steuersystem 310 (3) und/oder ein oder mehrere an Bord oder nicht an Bord befindlicher Steuergeräte 57 (2) können gemäß verschiedenen Implementierungen dieser Offenbarung dazu ausgestaltet sein, die Raten und das Ausmaß der Bewegung des Rahmens 38 zu steuern, und/oder anderer Mechanismen, die dem Rahmen 38 und der Fräswalze 42 zugeordnet sind, und dadurch die Raten und das Ausmaß der Bewegung der rotierenden Fräswalze 42 zu steuern, wenn sie während eines Fräsvorgangs in die Oberfläche 17 abgesenkt und von der Oberfläche 17 weg angehoben wird, um die Wirkung der rotierenden Fräswalze 42 auf die Oberfläche 17 zu stoppen. In einigen Ausführungsformen können dieselben oder andere Stellglieder 46 falls gewünscht auch verwendet werden, um die Kaltfräse 10 zu steuern und/oder eine Fahrgeschwindigkeit der Traktionseinrichtungen 40 einzustellen (d. h., um die Traktionseinrichtungen 40 zu beschleunigen oder zu verlangsamen). Ein Fördersystem 48 kann schwenkbar an einem vorderen Ende mit dem Rahmen 38 verbunden und dazu ausgestaltet sein, Material von der Fräswalze 42 weg und in einen Behälter zu transportieren, etwa das Transportfahrzeug 16 (unter Bezugnahme auf 1).
Der Rahmen 38 kann auch eine Bedienerstation 50 tragen. Die Bedienerstation 50 kann eine beliebige Anzahl von Schnittstelleneinrichtungen 52 und/oder ein Steuersystem 310 (3) unterbringen, die verwendet werden, um die Kaltfräse 10 zu steuern. In dem offenbarten Beispiel können die Schnittstelleneinrichtungen 52 unter anderem eine Anzeige und eine oder mehrere andere analoge und/oder digitale Eingabeeinrichtungen umfassen. In der beispielhaften Implementierung, die in 3 veranschaulicht ist, kann das Steuersystem 310 eine oder mehrere Prozessoren 312, einen oder mehrere Speicher 314, Eingabeeinrichtungen, wie etwa eine Tastatur 318 und eine Maus 320, eine oder mehrere Anzeigen 322, kabelgebundene und/oder drahtlose Kommunikationseinrichtungen 324, und eine oder mehrere Massenspeichervorrichtungen 326 umfassen, die alle über Datenkommunikationswege oder -busleitungen 316 miteinander verbunden sind. In anderen Ausführungsformen können sich die Bedienerstation 50 und/oder das Steuersystem 310 nicht an Bord der Kaltfräse 10 befinden. Zum Beispiel kann die Bedienerstation 50 eine Fernsteuerung verkörpern, etwa ein tragbares Steuergerät, das eine Bedienperson verwenden kann, um die Kaltfräse 10 von einer beliebigen Position auf oder nahe einer Arbeitsstelle zu steuern. Die Bedienerstation 50 kann ein Softwareprogramm und eine Bedienerschnittstelle für einen Computer verkörpern, und kann eine Kombination aus Hardware und Software umfassen. In anderen Ausführungsformen kann die Kaltfräse 10 autonom sein und kann keine Bedienerstation 50 umfassen.
Die Anzeige 322 und/oder die weiteren Schnittstelleneinrichtungen 52 können dazu ausgestaltet sein, die Position der Kaltfräse 10 (z. B. der Fräswalze 42) relativ zu Merkmalen der Arbeitsstelle (z. B. den gefrästen und nicht gefrästen Teilen der Oberfläche 17) darzustellen und Daten und/oder andere Informationen an die Bedienperson anzuzeigen, etwa die Typen des Belagsmaterials, das von der Fräswalze 42 gefräst werden soll, die verfügbaren Frästiefen für die konkrete Kaltfräse und Fräswalze, und verfügbare Eintauchgeschwindigkeiten oder Drehzahlen, mit welcher die Fräswalze in eine Belagsoberfläche aus einem konkreten Material und für eine konkrete Frästiefe abgesenkt werden kann. Die Schnittstelleneinrichtungen 52 können dazu ausgestaltet sein, Daten und/oder Steuerungsanweisungen von der Bedienperson der Kaltfräse 10 zu empfangen. Auch andere Schnittstelleneinrichtungen (z. B. Steuereinrichtungen) können möglich sein, und eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Schnittstelleneinrichtungen könnten zu einer einzelnen Schnittstelleneinrichtung kombiniert werden, wenn dies gewünscht wird.
Eine beispielhafte Schnittstelleneinrichtung 52 kann sein zum Beispiel eine analoge Eingabevorrichtung sein, die Steuerungsanweisungen über eine(n) oder mehrere Tasten, Schalter, Wählräder, Hebel etc. empfängt. Die Schnittstelleneinrichtungen 52 können auch oder alternativ digitale Komponenten umfassen, etwa eine oder mehrere Softkeys, Berührungsbildschirmsymbole und/oder visuelle Anzeigen, darunter verschiedene Symbole, die durch Berühren auf verschiedenen Anzeigen/Berührungsbildschirmen aktiviert werden können, etwa der Anzeige 322 des beispielhaften, in 3 dargestellten Steuersystems 310. Die Schnittstelleneinrichtungen können dazu ausgestaltet sein, ein oder mehrere Signale, die auf verschiedene, der Kaltfräse 10 und/oder ihrer Umgebung zugeordnete Parameter hinweisen, auf der Grundlage von Eingaben, die von der Bedienperson empfangen wurden, und/oder von Daten, die von außerhalb der Kaltfräse 10 empfangen wurden, zu erzeugen, etwa von einer Steuerzentrale oder anderen Datenbanken, die über die Cloud über drahtlose Netzwerke zugänglich sein können. Zum Beispiel kann eine Schnittstelleneinrichtung dazu ausgestaltet sein, Eingaben zu empfangen, die auf eine Dichte ρ des gefrästen Materials hinzuweisen, eine Material-ID (d. h., einen Typ des gefrästen Materials), und Parameter des Transportfahrzeugs 16 und der Kaltfräse 10 (z.B. Dimensionen, Ladevolumen, Ladegewicht, gesetzliche Gewichtsgrenzen, Typ der an der Fräswalze 42 installierten Fräswerkzeuge, Bereich der Drehzahlen, mit welcher die Fräswalze 42 angetrieben werden kann, gewünschte Frästiefen, verfügbare Eintauchgeschwindigkeiten für die Fräswalze 42 entsprechend unterschiedlichen Frästiefen und gefrästen Materialien, etc.). Eine Schnittstelleneinrichtung 52 kann auch dazu ausgestaltet sein, einer Bedienperson zu erlauben, anzuzeigen, ob/wann ein Behälter leer oder voll ist, zum Beispiel durch Drücken eines der Schnittstelleneinrichtung 52 zugeordneten Knopfs. Die über die Schnittstelleneinrichtung 52 empfangenen Informationen können an einen Speicher eins Steuergeräts oder Steuersystems gesendet und dort gespeichert und zur weiteren Verarbeitung verwendet werden.
Das Fördersystem 48 kann eine erste Fördereinrichtung 58 benachbart zu der Fräswalze 42 umfassen, die dazu ausgestaltet ist, das gefräste Material zu einem proximalen Ende 34 einer zweiten Fördereinrichtung 60 zu bewegen. Die Fördereinrichtungen 58 und 60 können jeweils einen Rahmen 47 und ein Förderband 62 umfassen, das auf einer Vielzahl von Rollenordnungen 64 getragen wird, darunter eine Förderband-Kopfrollenanordnung 65 an einem distalen Ende 36 der zweiten Fördereinrichtung 60, und angetrieben durch einen Motor, der durch den Antriebsmotor 44 oder durch eine weitere Leistungsquelle versorgt werden kann.
Wie in 2 veranschaulicht, kann ein Materialtransport-Verwaltungssystem 68 („Verwaltungssystem“) der Kaltfräse 10 zugeordnet sein und kann Elemente umfassen, die zusammenwirken, um das Material, das in das Transportfahrzeug 16 übertragen wird, zu überwachen und zu analysieren, und die Kommunikation zwischen der Kaltfräse 10 und einer Anlage zu erleichtern. Das Verwaltungssystem 68 kann die Kommunikation von Daten bezüglich Betriebsparameter der Kaltfräse 10 und/oder des gefrästen Materials, das in das Transportfahrzeug 16 übertragen wird, von der Kaltfräse 10 an eine Anlage erleichtern. Auf der Grundlage dieser Daten können Disponiersignale erzeugt und an das Transportfahrzeug 16 von einer Anlage kommuniziert werden, um die pünktliche Ankunft des Transportfahrzeugs 16 an einer Arbeitsstelle zu ermöglichen, sowie um Anweisungen zum Transportieren des gefrästen Materials von der Arbeitsstelle weg bereitzustellen.
Elemente des Verwaltungssystems 68 können zusammenwirken, um Daten in Bezug auf die Kaltfräse 10 und die Übertragung von Material in das Transportfahrzeug 16 zu erzeugen. Zum Beispiel kann das Verwaltungssystem 68 eine Position der Kaltfräse 10, eine Materialübertragungsrate Δ (z. B. ein Massendurchsatzrate ̇̇̇̇̇ṁ und/oder eine Volumendurchsatzrate ́̇̇V̇, Gewicht pro Zeiteinheit, eine Anzahl von Transportfahrzeugen pro Zeiteinheit, etc.), ein Gesamtgewicht W_m („Gewicht“) des gefrästen Materials, das übertragen wurde, einen Füllstand Σ des Transportfahrzeugs 16, eine Menge der verbleibenden Zeit T_f, bis das Transportfahrzeug 16 voll ist, und/oder andere statistische Informationen umfassen, die von einer Bedienperson der Kaltfräse 10 und/oder einem oder mehreren Prozessoren 312 des Steuersystems 310 zur Bestimmung gewünschter Frästiefen für die Fräswalze 42, der zugehörigen empfohlenen Eintauchgeschwindigkeiten für die Fräswalze 42 und weiterer Betriebsparameter verwendet werden können . Die Elemente des Verwaltungssystems 68 können Schnittstelleneinrichtungen 52, Berührungsbildschirmanzeigen 52, 322 (3), Eingabeeinrichtungen 318, 320, einen oder mehrere Sensoren 70, 76, 78, 80, einen oder mehrere Förderband-Drehzahlsensoren, eine Lokalisierungsvorrichtung 72, eine Kommunikationsvorrichtung 74, 324 (3), und ein Steuergerät 57 und/oder Steuersystem 310 (3), das elektronisch mit jedem der anderen Elemente verbunden ist, umfassen. Informationen wie die Materialübertragungsrate Δ, das Gewicht W_m, der Füllstand Σ, die verbleibende Zeit T_f, die gewünschte Frästiefe für die Fräswalze 42, verfügbare Eintauchgeschwindigkeiten für die Fräswalze 42, die auf der Grundlage ausgewählter gewünschter Frästiefen und die Position der Kaltfräse 10 können von dem Prozessor 312 selektiv an die Bedienperson der Kaltfräse 10 über die Anzeige 54, 322 angezeigt und/oder an eine Anlage oder andere Befehlssteuerzentrale über die Kommunikationsvorrichtung 74, 324 für die weitere Verarbeitung übertragen werden. In verschieden Implementierungen dieser Offenbarung können die eine oder die mehreren Verarbeitungseinheiten 312 dazu ausgestaltet sein, selektiv nur jene empfohlenen Eintauchgeschwindigkeiten für die Fräswalze 42 anzuzeigen, die zur optimalen Wirksamkeit und Effizienz beim Aufbrechen und Entfernen von Belagsmaterial führen, wenn auf konkrete Frästiefen gefräst wird. Mit anderen Worten, jene Eintauchgeschwindigkeiten, die als nicht geeignet für die konkreten Frästiefen bestimmt wurden, können einer Bedienperson nicht angezeigt werden, wenn die Bedienperson eine gewünschte Frästiefe auswählt. Dieser Aspekt wird nachstehend in größerem Detail erläutert und kann den Betrieb der Kaltfräse 10 für eine Bedienperson vereinfachen, weil sie die Notwendigkeit beseitigt, daran zu denken, Einstellungen der Eintauchgeschwindigkeiten vorzunehmen, wenn andere Frästiefen ausgewählt werden.
Die Sensoren können einen oder mehrere Sensoren und/oder Systeme von Sensoren umfassen, die dazu ausgestaltet sind, Signale zu erzeugen, die auf Betriebsparameter der Kaltfräse und/oder die Materialübertragungsrate in das Transportfahrzeug 16 über das Fördersystem 48 hinweisen. In einer Ausführungsform können die Sensoren 70 zum Beispiel einen Bandwaagen- und Bandgeschwindigkeitssensor umfassen, die dazu ausgestaltet sind, Signale zu erzeugen, die verwendet werden können, um zu bestimmen, wie viel Material sich auf dem Fördersystem 48 befindet, und mit welcher Rate Δ das Material in das Transportfahrzeug 16 übertragen wird. In einer weiteren Ausführungsform können die Sensoren Signale erzeugen, die auf eine Leistung und Drehzahl des Motors 66 hinweisen, etwa ein Hydraulikdrucksensor und ein Motordrehzahlsensor. Die Sensoren können alternativ einen elektrischen Spannungssensor oder einen weiteren Typ von Sensor umfassen, der dazu ausgestaltet ist, die Leistungsabgabe des Motors 66 zu messen. Zusätzliche Sensoren können Beschleunigungsmesser und andere Typen von Sensoren umfassen, die an verschiedenen Komponenten der Kaltfräse 10 montiert oder auf andere Weise in Zuordnung zu diesen positioniert und dazu ausgestaltet sind, Vibrationen und Beschleunigungen zu bestimmen, die durch die verschiedenen Komponenten der Kaltfräse 10 während Fräsvorgängen erfahren werden. Zusätzlich können optische Sensoren oder solche vom Näherungstyp einbezogen werden, um den tatsächlichen Verschleiß an den Fräswerkzeugen, die an der Fräswalze montiert sind, in Echtzeit zu überwachen. Die durch die verschiedenen Sensoren erzeugten Signale können von dem Steuergerät 57 und/oder einem oder mehreren Prozessoren 312 des Steuersystems 310 in Verbindung mit anderen erfassten oder bekannten Parameter/n (z. B. Bandgeschwindigkeit, Neigung der Fördereinrichtung, Hydraulikfluid-Strömungsrate, Motordrehzahl, Motorverdrängung, elektrischer Widerstand, elektrischer Strom, Stellgeschwindigkeiten der Rahmenbewegungsstellglieder, durch Vibrationssensoren erfasste Vibrationen, etc.) verwendet werden, um die Absenkrate einer rotierenden Fräswalze in eine Belagsoberfläche (oder „Eintauchgeschwindigkeit“), und die Materialübertragungsrate Δ in das Transportfahrzeug 16 zu bestimmen. Ein Sensor 76 kann ein Fräswalzen-Drehzahlsensor sein, der dazu ausgestaltet ist, ein Signal bereitzustellen, das auf die Rate der Drehung oder Drehzahl der Fräswalze 42 hinzuweisen; ein Sensor 78 kann ein Fräswalzen-Tiefensensor sein, der dazu ausgestaltet ist, Signale bereitzustellen, die auf eine Tiefe und/oder Absenkrate des Rahmens 38 und damit der Fräswalze 42 (hierin als „Eintauchgeschwindigkeit“ bezeichnet) hinweisen, und der Sensor 80 kann ein Fahrgeschwindigkeitssensor sein, der dazu ausgestaltet ist, ein Signal bereitzustellen, das auf eine Fahrgeschwindigkeit der Kaltfräse 10 hinweist.
Wie in 3 dargestellt kann das beispielhafte Steuersystem 310 in Verbindung mit oder anstelle eines oder mehrerer Steuergeräte 57 verwendet werden, um verschiedene Aspekte der Offenbarung auszuführen, und kann eine interaktive grafische Benutzerschnittstelle (GUI) umfassen, die an einer Berührungsbildschirm-Anzeige 322 angezeigt werden kann. Das Steuersystem 310 kann einen oder mehrere Prozessoren 312, eine oder mehrere Speicher 314, 326, Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen 318, und Datenpfade (z. B. Busleitungen) 316 umfassen, die den Prozessor, Speicher und die Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen miteinander verbinden. Die Computersystembusleitungen 316 können auch über ein Modem oder eine andere geeignete Vorrichtung mit einem digitalen Kommunikationsnetzwerk (z. B. einem LAN oder WAN oder dem Internet) oder mit anderen Einrichtungen und Endgeräten verbunden sein. Der oder die Prozessoren 312 empfangen Anweisungen und Daten von dem Speicher 314, 326 und führen verschiedene Berechnungen durch. Prozessor 312 kann dazu ausgestaltet sein, eine arithmetische Logikeinheit (ALU) zu umfassen, die arithmetische und logische Operationen durchführt, sowie eine Steuereinheit, die Anweisungen aus dem Speicher 314, 326 holt, diese dekodiert und sie ausführt, wobei sie wenn nötig die ALU aufruft. Der Speicher 314, 326 umfasst allgemein einen wahlfreien Zugriffsspeicher (RAM) und einen Nurlese-Speicher (ROM); es können jedoch auch andere Typen von Speicher vorhanden sein, etwa programmierbarer Nurlese-Speicher (PROM), löschbarer programmierbarer Nurlese-Speicher (EPROM) und elektrisch löschbarer programmierbarer Nurlese-Speicher (EEPROM). Auch enthält der Speicher 314 vorzugsweise ein Betriebssystem, das auf dem Prozessor 312 ausgeführt wird. Das Betriebssystem erfüllt grundlegende Aufgaben wie die Erkennung von Eingängen, Senden von Ausgaben an Ausgabevorrichtungen, Verwalten von Dateien und Verzeichnissen und Steuern verschiedener Peripheriegeräte.
Die Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen können eine Tastatur 318 und eine Maus 320 umfassen, über welche Daten und Anweisungen in das Computersteuersystem 310 eingegeben werden. Auch kann die Anzeige 322 verwendet werden, um einen Benutzer sehen zu lassen, was das Computersteuersystem ausgeführt hat. Andere Ausgabeeinrichtungen können Drucker, Plotter, Synthesizer und Lautsprecher umfassen. Eine Kommunikationsvorrichtung 324, etwa ein Telefon- oder Kabelmodem, oder eine Netzwerkkarte wie ein Ethernet-Adapter, LAN-Adapter, ISDN-Adapter, DSL-Adapter oder eine drahtlose Adapterkarte, ermöglicht es dem Computersystem 310, auf andere Computer und Ressourcen an einem Netzwerk, etwa einem LAN-, WLAN- oder WAN-Netz, zuzugreifen. Eine Massenspeichervorrichtung 326 kann verwendet werden, um dem Computersystem 310 zu ermöglichen, dauerhaft große Datenmengen aufzubewahren. Die Massenspeichervorrichtung kann alle Typen von Disk-Laufwerken umfassen, etwa Floppy-Disks, Festplatten und optische Disks, sowie Bandlaufwerke, die Daten auf ein Band schreiben oder davon lesen können, was digitale Audiobänder (DAT), digitale lineare Bänder (DLT) oder andere magnetkodierte Medien umfassen könnte. Das vorstehend beschriebene Computersteuersystem 310 kann die Form eines tragbaren digitalen Computers, eines PDA-Computers, Notebook-Computers, PC, einer Workstation, eines Minicomputers, eines Mainframe oder Supercomputers annehmen.
Dem Fachmann wird klar sein, dass die beispielhafte Implementierung eines Computersteuersystems 310, wie sie hierin offenbart wird, mit anderen Computersystemkonfigurationen ausgeführt werden kann, was tragbare bzw. Handheld-Systeme, Multiprozessorsysteme, mikroprozessorbasierte oder programmierbare Verbrauchergeräte, Netz-PCs, Personalcomputer oder PCs, Minicomputer, Mainframes oder dergleichen einschließt. Die verschiedenen Aspekte der Offenbarung können auch in verteilten Computerumgebungen ausgeführt werden, wobei Aufgaben durch entfernte Verarbeitungseinrichtungen und/oder mehrere Server ausgeführt werden, die durch ein Kommunikationsnetzwerk verknüpft sind. In einer verteilten Computerumgebung können Programmmodule sich sowohl in lokalen als auch entfernten Speichervorrichtungen befinden.
Die Kommunikationsvorrichtung 74, 324 kann Hardware und/oder Software umfassen, die das Senden und Empfangen von Datennachrichten zwischen dem Steuergerät 57 und/oder einem oder mehreren Prozessoren 312 des Steuersystems 310 und einer Anlage oder anderen nicht an Bord befindlichen Steuerzentrale ermöglicht. Die Datennachrichten können je nach Wunsch über eine direkte Datenverbindung und/oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung gesendet und empfangen werden. Die direkte Datenverbindung kann eine Ethernet-Verbindung, ein CAN-Netz oder eine andere in der Technik bekannte Datenverbindung umfassen. Die drahtlose Kommunikation kann einen oder mehrere Typen aus Satellit, Mobilfunk, Bluetooth, WiFi, Infrarot und beliebigen anderen Typen von drahtloser Kommunikation umfassen, die es der Kommunikationsvorrichtung 74, 324 ermöglicht, Informationen auszutauschen.
Das Steuergerät 57 und/oder der Prozessor 312 können einen einzelnen Mikroprozessor oder mehrere Mikroprozessoren verkörpern, die ein Mittel zur Überwachung von Bediener- und Sensoreingaben umfassen und in Ansprechen darauf zum Einstellen von betrieblichen Eigenschaften der Kaltfräse 10 auf Grundlage der Eingaben. Zum Beispiel können das Steuergerät 57 und/oder das Steuersystem 310 einen Speicher 314, eine sekundäre Massenspeichervorrichtung 326, einen Taktgeber und einen Prozessor 312 umfassen, wie etwa eine zentrale Recheneinheit (CPU) oder ein beliebiges anderes Mittel zur Erfüllung einer mit der vorliegenden Offenbarung konsistenten Aufgabe. Zahlreiche kommerziell verfügbare Mikroprozessoren können dazu ausgestaltet sein, die Funktionen des Steuergeräts 57 und/oder des Steuersystems 310 auszuführen. Es sollte klar sein, dass ein Steuergerät leicht ein allgemeines Maschinensteuergerät verkörpern kann, das in der Lage ist, zahlreiche andere Maschinenfunktionen zu steuern. Verschiedene andere bekannte Schaltungen können dem Steuergerät und/oder dem Steuersystem zugeordnet sein, darunter Signalaufbereitungsschaltungen, Kommunikationsschaltungen und weitere geeignete Schaltungen. Anstatt selbst ein Computersystem 310 zu umfassen, oder zusätzlich dazu, kann das Steuergerät 57 des Weiteren in Kommunikation mit einem externen Computersystem 310 stehen, falls dies gewünscht wird.
Das Steuergerät 57 und/oder ein oder mehrere Prozessoren 312 können dazu ausgestaltet sein, die Materialübertragungsrate Δ in das Transportfahrzeug 16, eine Menge an noch zu fräsendem Material und eine ID des Materials, das in das Transportfahrzeug 16 übertragen wird, auf der Grundlage eines oder mehrere Datensätze, die von den Sensoren 70, 76, 78, 80 erzeugt werden, sowie die Position der Kaltfräse 10 zu bestimmen und zu steuern. Zum Beispiel können das Steuergerät 57 und/oder der Prozessor 312 die Signale von den Sensoren 70 empfangen und die Masse m des Materials auf dem Band 62 auf der Grundlage der Signale bestimmen. Unter Verwendung der Masse m in Verbindung mit anderen Informationen, die von den Sensoren 70, 76, 78, 80 kommend empfangen werden (z. B. Bandgeschwindigkeit, Fahrgeschwindigkeit, etc.), können das Steuergerät 57 und/oder der Prozessor 312 dazu ausgestaltet sein, die Massendurchsatzrate ̇̇̇̇̇̇ṁ des Materials, das von dem Fördersystem 48 in das Transportfahrzeug 16 übertragen wird, zu bestimmen. Das Steuergerät 57 und/oder der Prozessor 312 können laufend die Massendurchsatzrate ̇̇̇̇̇̇ṁ bestimmen, und das Gesamtgewicht W_m des übertragenen Materials bestimmen, indem die Massendurchsatzrate ṁ mit einer abgelaufenen Fräszeitperiode multipliziert und über eine Periode der Förderzeit summiert wird. Das Steuergerät 57 und/oder der Prozessor 312 können dazu ausgestaltet sein, die Geschwindigkeit des Förderbands aus der Drehzahl der Motorwelle und Drehzahlmessring zu bestimmen und die Geschwindigkeit des Förderbands zu steuern, um eine Menge und Übertragungsrate von Material entlang des Förderbands von der Quelle des Materials bis zu dem Transportfahrzeug während einer Zeitperiode zu steuern.
In Ausführungsformen, wo die Sensoren 70 dazu ausgestaltet sind, Signale zu erzeugen, die auf eine Fläche oder ein Volumen v von gefrästem Material (d. h., anstelle der Masse m) hinweisen, können das Steuergerät 57 und/oder der Prozessor 312 dazu ausgestaltet sein, die Materialübertragungsrate Δ in das Transportfahrzeug 16 auf der Grundlage der Fläche oder des Volumens v an übertragenem Material zu bestimmen. Zum Beispiel können das Steuergerät 57 und/oder der Prozessor 312 dazu ausgestaltet sein, die Fläche oder das Volumen v an übertragenem Material auf der Grundlage der Signale von Sensoren 70 zu bestimmen, und die Fläche mit einer linearen Geschwindigkeit (z. B. der Bandgeschwindigkeit, wie sie etwa durch den Geschwindigkeitssensor 220 bestimmt wird, die Fahrgeschwindigkeit, etc.) zu multiplizieren, oder das Volumen v durch eine Fräszeit zu dividieren, um jeweils die Volumendurchsatzrate zu bestimmend. Das Steuergerät 57 und/oder der Prozessor 312 können das Gesamtgewicht W_m des gefrästen Materials durch Multiplizieren der Volumendurchsatzrate V̇ mit einer Periode der Fräszeit und der Dichte ρ des gefrästen Materials und Summieren über eine Periode der Förderzeit bestimmen. Die Dichte ρ kann durch das Steuergerät 57 von der Eingabevorrichtung 56 empfangen werden oder kann in seinem Speicher gespeichert sein.
Das Steuergerät 57 und/oder ein oder mehrere Prozessoren 312 des Steuersystems 310 können dazu ausgestaltet sein, den Füllstand Σ des Transportfahrzeugs 16 auf der Grundlage der Massendurchsatzrate ṁ, der Volumendurchsatzrate V̇, und/oder des Gesamtgewichts W_m des gefrästen Materials und bekannter Merkmale des Transportfahrzeugs 16 (z. B. Geometrie, Ladevolumen, Form, Ladegewicht, etc.), die über die Eingabevorrichtung 52, 318, 320, 322 empfangen oder aus seinem Speicher 314 abgerufen werden, zu bestimmen. In anderen Ausführungsformen können die Merkmale des Transportfahrzeugs 16 und/oder andere Informationen (z. B. die Dichte ρ des gefrästen Materials) automatisch von dem Transportfahrzeug 16 kommend über die Kommunikationsvorrichtung 74, 324 empfangen werden. Unter Verwendung dieser Informationen kann das Steuergerät 57 dazu ausgestaltet sein, die verbleibende Zeit T_f, bis das Transportfahrzeug 16 voll ist (d.h., eine Ladungsgrenze, eine gewünschte Ladung, eine maximale Ladung etc. erreicht), zu bestimmen. Zum Beispiel kann das Steuergerät 57 die Massendurchsatzrate ṁ, Volumendurchsatzrate V̇, das Gesamtgewicht W_m und/oder den Füllstand Σ mit einem Zielwert über eine Periode der Förderzeit vergleichen und bestimmen, wie viel Zeit noch verbleibt, bis das Transportfahrzeug 16 voll beladen ist.
Auf der Grundlage eines oder mehrerer Faktoren aus Materialübertragungsrate Δ, Gesamtgewicht W_m und der Informationen, die von der Lokalisierungsvorrichtung 72 empfangen werden, können das Steuergerät 57 und/oder der Prozessor 312 dazu ausgestaltet sein, die Menge an noch zu fräsendem Material zu bestimmen. Zum Beispiel kann das Steuergerät 57 die Positionsdaten der Kaltfräse 10 während des Fräsbetriebs verfolgen und eine Fläche einer Arbeitsstelle, die bereits gefräst wurde, auf der Grundlage der Positionsdaten zu bestimmen, sowie eine noch zu fräsende Fläche auf der Grundlage bekannter geographischer Informationen von der Arbeitsstelle. Unter Verwendung dieser Informationen und Informationen von verschiedenen Sensoren 76, 78, 80 können das Steuergerät 57 und/oder ein oder mehrere Prozessoren 312 des Steuersystems 310 ein Volumen und/oder ein Gewicht an noch zu fräsendem und von einer Quelle des Materials zu entfernendem Material zu bestimmen, etwa den Umfang eines zerstörten Asphaltbelags. Alternativ kann das Steuergerät 57 die Menge an noch zu fräsendem Material auf der Grundlage einer Differenz zwischen bekannten Fräsplänen (z. B. einer bekannten Fläche, einem bekannten Volumen oder Gewicht etc., das noch zu fräsen ist) und dem Gesamtgewicht W_m und/oder anderer Informationen bestimmen.
Das Steuergerät 57 und/oder Prozessor 312 des Steuersystems 310 können dazu ausgestaltet sein, eines oder mehrere von Füllstand Σ, verbleibender Zeit T_f, bis das Transportfahrzeug 16 voll beladen ist, Materialübertragungsrate Δ (z. B. Volumendurchsatzrate V̇ oder Massendurchsatzrate ṁ), Gesamtgewicht W_m und/oder andere Informationen an eine Befehlssteuerzentrale über die Kommunikationsvorrichtung 74, 324 zu kommunizieren. Das Steuersystem 310 kann dazu ausgestaltet sein, diese Informationen über die Anzeige 322 an eine Bedienperson anzuzeigen, und/oder die Informationen an den Prozessor 312 zur weiteren Verarbeitung zu kommunizieren.
Gemäß verschiedenen offenbarten Ausführungsformen kann die Kaltfräse 10 umfassen: einen Rahmen 38, eine Fräswalze 42, die mit dem Rahmen 38 verbunden ist, Traktionseinrichtungen 40, die den Rahmen 38 und die Fräswalze 42 über der Belagsoberfläche 17 tragen, Fördereinrichtungen 58, 60, die schwenkbar mit dem Rahmen 38 verbunden und dazu ausgestaltet sind, gefrästes Material in das Transportfahrzeug 16 zu laden, und ein Steuersystem 310 zur automatischen Steuerung des Betriebs der Fräswalze 42. Das Steuersystem 310 kann umfassen: eine Eingabevorrichtung 318, 320, eine Anzeigevorrichtung 322 und eine Speichervorrichtung 314, die dazu ausgestaltet ist, eine Datenbank mit empfohlenen Eintauchgeschwindigkeiten zu speichern, mit welchen eine rotierende Fräswalze mit konkreten betrieblichen Eigenschaften in die Belagsoberfläche abgesenkt werden sollte, um das Belagsmaterial mit größtmöglicher Effizienz und Wirksamkeit aufzubrechen und zu entfernen, um verschiedene Frästiefen mit der Fräswalze zu erreichen.
Große Mengen von proprietären Daten können über die Zeit durch die verschiedenen Sensoren, die an Komponenten der Kaltfräse 10 montiert sind, und von Betreibern, die die Kaltfräse 10 in einer breiten Vielfalt von unterschiedlichen Umständen und unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen verwenden, während des Betriebs gesammelt und als „Big Data“ gespeichert werden. Big Data wird oft als große Mengen von Informationsassets mit hohem Volumen, hoher Geschwindigkeit und/oder hoher Variabilität definiert, die kostengünstige, innovative Formen der Informationsverarbeitung erfordern und eine verbesserte Einsicht, Entscheidungsfindung und Verfahrensautomatisierung ermöglichen. Der Einsatz der großen Mengen an oftmals proprietären Daten, die von Herstellern, Besitzern, Kontraktoren und Lieferanten von Geräten wie der Kaltfräse 10 gesammelt werden, können die Verwendung von prädiktiver Analyse und Analyse von Benutzerverhalten oder andere fortschrittliche Datenanalyseverfahren umfassen, die Wertschöpfung aus den Daten gewinnen. Diese Daten können in einem Speicher 314 und/oder einer Massenspeichervorrichtung 326 des Steuersystems 310 gespeichert werden, oder aber in anderen Speichereinrichtungen an Bord oder nicht an Bord der Kaltfräse 10. Einige der über die Zeit gesammelten und gespeicherten Daten können Messungen der Effektivität einer Reihe von verschiedenen Fräswalzen mit unterschiedlichen Fräswerkzeugen, die an unterschiedlichen Kaltfräsen montiert sind, beim Aufbrechen und Entfernen von unterschiedlichen Typen von Belagsmaterial als eine Funktion von Betriebsparametern sein, welche die Eintauchgeschwindigkeiten umfassen können, mit welchen eine rotierende Fräswalze in eine Belagsoberfläche aus einem konkreten Belagsmaterial abgesenkt wird, um sie bis auf eine konkrete Frästiefe zu fräsen. Betriebsparameter, die mit den Messungen korreliert sind, und/oder Berechnungen, die mit der Effektivität einer konkreten Fräswalze verknüpft sind, können die Drehzahl der Fräswalze, während sie mit unterschiedlichen Eintauchgeschwindigkeiten in Beläge aus unterschiedlichen Materialien abgesenkt wird, und das Volumen oder die Masse an Belagsmaterial umfassen, das unter diesen konkreten Betriebsbedingungen tatsächlich entfernt wird.
Zusätzlich zur Messung der Effektivität unterschiedlicher Fräswalzen beim Entfernen von Belagsmaterial unter verschiedenen Betriebsparametern können die über die Zeit gesammelten und gespeicherten Daten auch Korrelationen einer breiten Reihe von unterschiedlichen Eintauchgeschwindigkeiten für unterschiedliche Frästiefen mit den resultierenden Vibrationen und anderen Anzeigen oder Messungen von Verschleiß umfassen, die von den Fräswerkzeugen an den Fräswalzen und von anderen Komponenten der Kaltfräse erfahren werden. Die über eine Zeitperiode von den Sensoren und Betreibern gesammelten Daten können unterschiedlichen Modellen von Kaltfräsen mit unterschiedlichen Fräswalzen zugeordnet sein, die auf unterschiedlichen Belagstypen und unter anderen relevanten Bedingungen und betrieblichen Eigenschaften betrieben werden. Die Daten können durch einen oder mehrere Prozessoren 312 des Steuersystems 310 abgerufen und verarbeitet werden, um annehmbare und/oder empfohlene Eintauchgeschwindigkeiten für jede gewünschte Frästiefe zu erhalten, die von einer Bedienperson ausgewählt werden kann. Die annehmbaren und/oder empfohlenen Eintauchgeschwindigkeiten für jede gewünschte Frästiefe können bestimmt werden, um die Effektivität und Effizienz jeder Kaltfräse und/oder Fräswalze beim Aufbrechen und Entfernen von Belagsmaterial zu optimieren.
Eine Bestimmung der optimalen Effektivität und Effizienz der Kaltfräse, die einer konkreten annehmbaren und/oder empfohlenen Eintauchgeschwindigkeit für eine gewünschte Frästiefe zugeordnet ist, kann auf Grundlage einer großen Anzahl von unterschiedlichen Faktoren basieren, die von einem Betreiber, Besitzer, Kontraktor oder Hersteller der Kaltfräse unterschiedlich gewichtet werden können. Zum Beispiel kann ein Betreiber oder Besitzer einer Kaltfräse bestimmen, dass der Verschleiß und die Abnutzung an der Kaltfräse, die einer bestimmten Eintauchgeschwindigkeit zum Erreichen einer konkreten Frästiefe zugeordnet sind, unter bestimmten Umständen ein höheres Gewicht haben sollen als die Geschwindigkeit der Entfernung von Material. In anderen beispielhaften Implementierungen des Steuersystems 310 gemäß dieser Offenbarung kann eine optimale Effektivität einer Eintauchgeschwindigkeit für eine gewünschte Frästiefe rein eine Funktion des Typs von Belagsmaterial, das gefräst werden soll, der Typen und/oder Konfigurationen der Fräswerkzeuge, die an der Fräswalze vorgesehen sind, der Drehzahl der Fräswalze, und des Volumens oder der Masse an Material sein, das durch die rotierende Fräswalze in einer Zeitperiode aufgebrochen und entfernt wird.
Die von den Sensoren und Betreibern, die der Kaltfräse 10 zugeordnet sind, gesammelten Daten können, wenn sie von dem einen oder den mehreren Prozessoren 312 verarbeitet werden, offenbaren, dass einer geringfügigen Erhöhung in der Effektivität beim Aufbrechen und Entfernen von Material für eine Eintauchgeschwindigkeit, die inkrementell höher als eine konkrete Schwellen-Eintauchgeschwindigkeit ist, beim Fräsen einer konkreten Tiefe von einer Gesamtkostenwarte aus eine unannehmbare Erhöhung in Verschleiß und Abnutzung an den Fräswerkzeugen und an der Kaltfräse gegenübersteht, die sich aus einer Erhöhung in den Vibrationen bei der inkrementell höheren Eintauchgeschwindigkeit ergibt. In einer solchen Situation können die Daten den Prozessor 312 veranlassen, zu bestimmen, dass die annehmbare und/oder empfohlene Eintauchgeschwindigkeit für die konkrete Frästiefe die inkrementell höhere Eintauchgeschwindigkeit nicht umfasst. In anderen beispielhaften Implementierungen kann eine Bedienperson oder ein Besitzer der Kaltfräse der Kraftstoffeffizienz für die Kaltfräse größeres Gewicht geben, und diese Gewichtung kann durch den einen oder die mehreren Prozessoren 312 des Steuersystems 310 bei der Bestimmung der optimalen Effektivität und Effizienz einer konkreten Eintauchgeschwindigkeit, die einer konkreten Frästiefe zugeordnet ist, berücksichtigt werden. Mit anderen Worten können die optimale Effektivität und Effizienz, die einer konkreten Eintauchgeschwindigkeit für eine konkrete Frästiefe zugeordnet sind, und damit die annehmbare und/oder empfohlene Eintauchgeschwindigkeit für die konkrete Frästiefe in Abhängigkeit von den Gewichtungen, die verschiedenen betrieblichen Zielen und Parameter zugewiesen werden, variieren. In manchen beispielhaften Implementierungen kann die Effektivität einer konkreten Eintauchgeschwindigkeit für eine konkrete Fräswalze beim Entfernen eines konkreten Belagsmaterials bis auf eine gewünschte Frästiefe durch eine zugehörige Effizienz begrenzt sein. Die Effizienz kann ein Funktion von Verschleiß und Abnutzung an den Fräswerkzeugen der Fräswalze, Kraftstoffverbrauch der Kaltfräse, oder den gesamten resultierenden Stehzeiten, Wartungskosten, Lebenserwartung für die Kaltfräse, oder anderen Kosten sein, die mit dem Betrieb dieser konkreten Fräswalze verknüpft sind, wenn sie mit konkreten Eintauchgeschwindigkeiten für unterschiedliche Frästiefen betrieben wird. Der laufende Betrieb der Kaltfräse, und die laufende Sammlung von Daten, die von den verschiedenen Sensoren an der Kaltfräse bereitgestellt werden, sowie Ergebnisse, die von anderen Kaltfräsen und nicht an Bord befindlichen Datenbanken erhalten werden, können dem Steuersystem 310 erlauben, die Effektivität und Effizienz der Kaltfräse beim Aufbrechen und Entfernen von Belagsmaterial unter Einsatz unterschiedlicher Eintauchgeschwindigkeiten für unterschiedliche gewünschte Frästiefen und unter Berücksichtigung der Gesamtkosten in Verbindung mit dem Betrieb der Kaltfräse laufend zu verbessern. Daher kann die Datenbank von annehmbaren und/oder empfohlenen Eintauchgeschwindigkeiten für verschiedene Frästiefen auf der Grundlage empirischer Daten, die über die Zeit von einer großen Vielfalt von unterschiedlichen Kaltfräsen, mit Fräswalzen mit unterschiedlichen Eigenschaften, die auf unterschiedlichen Belagsmaterialien und unter unterschiedlichen Bedingungen und Parametern betrieben werden, periodisch oder laufend aktualisiert werden.
Der Prozessor 312 kann dazu ausgestaltet sein, über eine Eingabevorrichtung ein Signal zu empfangen, das auf eine von einer Bedienperson der Kaltfräse gewünschte, konkrete Frästiefe hinweist, und aus der in dem Speicher 314 und/oder der Speichereinrichtung 326 gespeicherten Datenbank zumindest eine annehmbare und/oder empfohlene Eintauchgeschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher die rotierende Fräswalze in die Belagsoberfläche während eines Fräsvorgangs abgesenkt werden sollte, um die konkrete Frästiefe zu erzielen. Die in der Speichervorrichtung 314 gespeicherten Daten in Bezug auf annehmbare und/oder empfohlene Eintauchgeschwindigkeiten für unterschiedliche Frästiefen können proprietäre empirische Nachweisdaten sein, die über bestimmte Zeitperioden gesammelt und verfeinert wurden, indem sensorische Daten von verschiedenen Sensoren, die verschiedenen Kaltfräsen zugeordnet sind, und tatsächliche Ergebnisse, die von Fräswalzen erzielt wurden, die unter einer großen Vielfalt von Bedingungen und Betriebsparametern betrieben wurden und in einer weiten Reihe von unterschiedlichen Kaltfräsen verwendet wurden, die auf Belagsoberflächen betrieben wurden, die unterschiedliche Typen von Belagsmaterialien umfassen, aufgezeichnet wurden. Der Prozessor 312 kann selektiv zumindest eine empfohlene Eintauchgeschwindigkeit oder eine Reihe von Eintauchgeschwindigkeiten für eine konkrete gewünschte Frästiefe an der Anzeigevorrichtung anzeigen, ein Befehlssteuersignal erzeugen, das auf die zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit hinweist, und das Befehlssteuersignal an ein Stellglied kommunizieren, das dazu ausgestaltet ist, eine Absenkrate der Fräswalze in die Belagsoberfläche zu regeln. Empfohlene Eintauchgeschwindigkeiten für unterschiedliche Frästiefen können eine Funktion der betrieblichen Eigenschaften unterschiedlicher Fräswerkzeuge, die an unterschiedlichen Fräswalzen verwendet werden, der Drehzahlen unterschiedlicher Fräswalzen, der Typen von Materialien, die gefräst werden, und weiterer Faktoren sein, die zu der Effektivität und Effizienz einer konkreten Kaltfräse und einer konkreten Fräswalze beim Aufbrechen und Entfernen von Belagsmaterial von einer mit Belag versehenen Oberfläche beitragen können. Die Effektivität und Effizienz beim Aufbrechen und Entfernen von Belagsmaterial kann auch durch eine Reihe von zusätzlichen Faktoren bestimmt werden, wie die abgelaufene Zeit, um eine gewünschte Frästiefe zu erzielen, das Ausmaß an Vibrationen, das die Kaltfräse während eines Fräsvorgangs erfährt, und langfristiger Verschleiß und Abnutzung an den Fräswerkzeugen und an der Kaltfräse als Ergebnis des Betriebs mit bestimmten Eintauchgeschwindigkeiten, um bestimmte Frästiefen zu erzielen.
Neben dem Einfluss auf das Ausmaß an Verschleiß an der Fräswalze und anderen Komponenten oder Systemen der Kaltfräse kann die Auswahl von konkreten Eintauchgeschwindigkeiten und Frästiefen auch die Raten beeinflussen, mit welchen Belagsmaterial von einer Belagsoberfläche entfernt und in ein Transportfahrzeug befördert wird. Eine präzise Messung der Drehzahl des Förderbands 62 in Echtzeit, wie sie aus den Signalen bestimmt wird, die von den Bandgeschwindigkeitssensoren erzeugt werden, ermöglicht eine genaue Bestimmung der Menge des gefrästen Materials, das zu einem beliebigen Zeitpunkt oder während einer beliebigen definierten Zeitperiode tatsächlich in das Transportfahrzeug 16 geladen wird, durch das Steuergerät 57 und/oder den Prozessor 312 in Echtzeit. Der Prozessor 312 kann auch die Informationen, die von den Bandgeschwindigkeitssensoren bereitgestellt werden, verwenden, um zu bestimmen, ob Änderungen an der Frästiefe für die Fräswalze 42 vorgenommen werden sollen, zum Beispiel durch Senden von Befehlssteuersignalen an die Stellglieder 46, um den Rahmen 38 anzuheben oder abzusenken, und ob eine Drehzahl eines Motors, der das Förderband 62 antreibt, und/oder eine Eintauchgeschwindigkeit, mit welcher die Fräswalze 42 in die Oberfläche 17 abgesenkt wird, in Verbindung mit Änderungen an der Geschwindigkeit des Förderbands 62 verändert werden sollen. Wie vorstehend erwähnt kann die Eintauchgeschwindigkeit, mit welcher die Fräswalze 42 in die Oberfläche 17 abgesenkt wird, durch Steuern der Bewegung des Rahmens 38 relativ zu der Oberfläche 17 durch Betätigung eines oder mehrerer Stellglieder 46, die zwischen dem Rahmen 38 und den Traktionseinrichtungen 40 verbunden sind, gesteuert werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das offenbarte System und Verfahren zum automatischen Bestimmen und Steuern einer Eintauchgeschwindigkeit einer Fräswalze an einer Kaltfräse als eine Funktion einer gewünschten Frästiefe kann mit beliebigen Kaltfräsen verwendet werden, bei welchen verbesserte Effektivität und Effizienz im Aufbrechen und Entfernen von Belagsmaterial von einer mit Belag versehenen Oberfläche erwünscht ist. Die automatische Einstellung auf Eintauchgeschwindigkeiten als eine Funktion einer gewünschten Frästiefe stellt auch sicher, dass die Nutzlebensdauer der Kaltfräse verlängert wird, indem Operationen verhindert werden, die zu übermäßigem Verschleiß und Abnutzung an den Fräswerkzeugen und zu Vibrationen oder anderen potenziell schädlichen Betriebseigenschaften führen. Ein Benutzer müsste nicht länger daran denken, die Eintauchgeschwindigkeiten jedes Mal zu ändern, wenn eine Änderung der gewünschten Schnitttiefe vorgenommen wird; dadurch wird der Betrieb der Kaltfräse vereinfacht und die Bedienperson kann sich darauf konzentrieren, ein gewünschtes Ausmaß der Entfernung von Belagsmaterial auf die möglichst effektive und effiziente Weise zu erzielen, statt auf die spezifischen Mittel, durch welche die Kaltfräse diese Entfernung auf die möglichst effektive und effiziente Weise erreicht.
Während des Betriebs der Kaltfräse 10 kann Material von der Oberfläche 17 durch die Fräswalze 42 entfernt werden, während die Kaltfräse 10 durch die Traktionseinrichtungen 40 über die Oberfläche 17 vorgetrieben wird. Das gefräste Material kann durch das Fördersystem 48 in das Transportfahrzeug 16 geladen werden, während ein leeres Transportfahrzeug in einer Bereitschaftsstellung wartet. Jedes Transportfahrzeug 16 kann sich anfänglich in einer Anlage 20 oder an einer anderen Position befinden und auf ein Abfahrtsignal von einer Disponiereinrichtung 21 warten.
Während gefrästes Material in das Transportfahrzeug 16 geladen wird, können das Steuergerät 57 und/oder das Steuersystem 310 der Kaltfräse 10 Daten in Bezug auf zumindest einen Betriebsparameter der Kaltfräse und des gefrästen Materials, das von der Kaltfräse 10 an das Transportfahrzeug 16 übertragen wird, erzeugen. Zum Beispiel kann das Steuersystem 310 Signale von einem Geschwindigkeitssensor für das Förderband 62 zusätzlich zu einer Eingabe über eine gewünschte Frästiefe von einer Bedienperson der Kaltfräse 10 empfangen, und den Betrieb der Fördereinrichtungen mit einer konkreten Frästiefe und Eintauchgeschwindigkeit für die Fräswalze 42 koordinieren. Die Sensoren 70 können auch Signale bereitstellen, die auf eine Menge an gefrästem Material auf dem Fördersystem 48 und/oder in Übertragung in das Transportfahrzeug 16 hinweisen. Das Steuergerät 57 und/oder Steuersystem 310 können Signale von einem oder mehreren Sensoren empfangen, die auf die Drehzahl der Fräswalze 42, die Frästiefe, die aktuell von der Fräswalze 42 erzielt wird, die Eintauchgeschwindigkeit, mit welcher die Fräswalze 42 aktuell in den Belag abgesenkt wird, die Geschwindigkeit des Förderbands 62, und die Fahrgeschwindigkeit der Kaltfräse 10 hinweisen. Auf der Grundlage der Signale von dem einen oder den mehreren der Sensoren können das Steuergerät 57 und/oder das Steuersystem 310 die Materialübertragungsrate Δ (z. B. die Massendurchsatzrate ṁ, die Volumendurchsatzrate V̇, etc.) in das Transportfahrzeug 16 bestimmen. Auf der Grundlage der Materialübertragungsrate kann das Steuergerät zusätzliche Daten bestimmen, etwa das Gesamtgewicht W_m des gefrästen Materials, den Füllstand Σ des Transportfahrzeugs 16 und die verbleibende Zeit T_f, bis das Transportfahrzeug 16 voll beladen ist.
Das Steuergerät 57 kann während des Fräsbetriebs auf der Grundlage von Signalen, die von der Lokalisierungsvorrichtung 72 kommend empfangen werden, auch Kaltfräsen-Positionsdaten erzeugen. Die Positionsdaten können eine geographische Position der Kaltfräse 10 und/oder die Richtung der Kaltfräse 10 umfassen, die dann zur Erzeugung weiterer Daten verwendet werden können. Zum Beispiel kann das Steuergerät 57 eine Material-ID des gefrästen Materials, das in das Transportfahrzeug 16 übertragen wird, auf der Grundlage der Position der Kaltfräse 10 bestimmen. Bekannte Positionen unterschiedlicher Materialtypen können in dem Speicher des Steuergeräts 57 gespeichert sein oder von dem Steuergerät 57 über die Lokalisierungsvorrichtung 72 und/oder Kommunikationsvorrichtung 74 empfangen werden. Das Steuergerät 57 kann auf der Grundlage dieser Informationen die Material-ID mit dem gefrästen Material verknüpfen.
Das Steuergerät 57 kann auch eine Menge an noch zu fräsendem Material auf der Grundlage der Positionsdaten und/oder der von verschiedenen Sensoren kommend empfangenen Informationen bestimmen. Zum Beispiel kann das Steuergerät 57 die Stellung der Kaltfräse 10 während des Fräsbetriebs auf der Grundlage der Signale von der Lokalisierungsvorrichtung 72 verfolgen und eine Fläche einer Arbeitsstelle bestimmen, die bereits gefräst worden ist. Auf der Grundlage bekannter geographischer Informationen der Arbeitsstelle kann das Steuergerät 57 dann die gefräste Fläche und die bekannten Informationen der Arbeitsstelle vergleichen, um eine Differenz zwischen diesen als die noch zu fräsende Fläche zu bestimmen. Alternativ kann das Steuergerät 57 laufend bestimmen und verfolgen, wie viel Material bereits gefräst wurde, etwa das Gesamtgewicht W_m des gefrästen Materials, und diese Menge mit bekannten Fräsbetriebsparametern vergleichen (z. B. ein angepeiltes Gewicht, Volumen, Masse, etc.).
Das Steuergerät 57 und/oder das Steuersystem 310 dann die erzeugten Daten über die Kommunikationseinrichtungen 74, 324 an eine Anlage oder andere Befehlssteuerzentrale kommunizieren. Sobald die Daten in einer Steuerzentrale empfangen oder einer Bedienperson der Kaltfräse 10 verfügbar gemacht werden, können die Daten analysiert werden. Eine Bedienperson der Kaltfräse 10 kann die Daten in Echtzeit über die Anzeige 322 sehen und bestimmen, wann Einstellungen an einer Frästiefe vorgenommen werden sollen, während gesichert ist, dass das Steuersystem 310 gleichzeitig und automatisch die möglichst effektive und effiziente Eintauchgeschwindigkeit für die Fräswalze 42 während eines jeden Fräsvorgangs erreicht. In manchen beispielhaften Implementierungen können die Prozessoren 312 des Steuersystems 310 dazu ausgestaltet sein, sobald eine Bedienperson eine konkrete gewünschte Frästiefe ausgewählt hat, nur jene optimale Eintauchgeschwindigkeit oder jenen Bereich von Eintauchgeschwindigkeiten, die für die effektivste und effizienteste Erreichung der gewünschten Frästiefe geeignet sind, zu bestimmen und selektiv an der Anzeige 322 anzuzeigen.
In einer beispielhaften Implementierung des Steuersystems 310 gemäß dieser Offenbarung kann ein Verfahren durchgeführt werden, um automatisch eine Eintauchgeschwindigkeit, mit welcher die rotierende Fräswalze 42 der Kaltfräse 10 in die Belagsoberfläche 17 abgesenkt wird, auf der Grundlage einer gewünschten Frästiefe, die von einer Bedienperson der Kaltfräse eingegeben wird, einzustellen. Das Verfahren kann umfassen: Empfangen eines Signals, das auf die gewünschte Frästiefe hinweist, von der Eingabevorrichtung 318 durch den Prozessor 312 und Bestimmen, durch den Prozessor 312, aus einer Datenbank in dem Speicher 314, 326, der dem Prozessor 312 zugeordnet ist, zumindest einer annehmbaren und/oder empfohlenen Eintauchgeschwindigkeit, mit welcher die rotierende Fräswalze 42 in die Belagsoberfläche 17 abgesenkt werden soll, während eines Fräsvorgangs für die optimale Effektivität und Effizienz im Erreichen der konkreten Frästiefe. Verschiedene Eingabeeinrichtungen, wie etwa die Tastatureingabevorrichtung 318, können ebenfalls von einer Bedienperson, einem Kontraktor, Besitzer, Lieferant und/oder Hersteller der Kaltfräse 10 verwendet werden, um unterschiedliche Gewichtungsfaktoren für verschiedene betriebliche Ziele bereitzustellen, etwa das Entfernen von möglichst viel Material in einer Zeitperiode, das Verringern von Verschleiß und Abnutzung an der Werkzeugausstattung oder anderen Komponenten der Kaltfräse 10, und die Kraftstoffeffizienz der Kaltfräse 10. Das Verfahren kann auch umfassen: Anzeigen der zumindest einen Eintauchgeschwindigkeit für die konkrete gewünschte Frästiefe an der Anzeigevorrichtung 322, Erzeugen eines Befehlssteuersignals, das auf die zumindest eine bestimmte Eintauchgeschwindigkeit hinweist, durch den Prozessor 312, und Kommunizieren des Befehlssteuersignals an das Stellglied 46, das dazu ausgestaltet ist, eine Absenkrate der rotierenden Fräswalze 42 in die Belagsoberfläche 17 zu regeln.
In einem weiteren Beispiel kann der Prozessor 312 Daten von der Kaltfräse 10 über die Kommunikationsvorrichtung 324 empfangen und automatisch Disponiersignale an das Transportfahrzeug 16 auf der Grundlage dieser Daten erzeugen. Zum Beispiel kann der Prozessor 312 die Materialübertragungsrate Δ, die als eine Funktion einer konkreten Frästiefe und Eintauchgeschwindigkeit für die Fräswalze 42 variieren kann, von der Kaltfräse 10 empfangen und eine Rate bestimmen, mit welcher Material von einer Arbeitsstelle weg transportiert wird (z. B. eine Anzahl von Transportfahrzeugen pro Zeiteinheit, eine Menge an Material pro Zeiteinheit, etc.). Der Prozessor 312 kann auf der Grundlage der von der Kaltfräse 10 empfangenen Positionsdaten auch einen Abstand und die Fahrtzeit zwischen einer Anlage und der Kaltfräse 10 bestimmen. Auf der Grundlage dieser Informationen kann der Prozessor 312 in der Lage sein, zu bestimmen, wie rasch Material von einer Arbeitsstelle abtransportiert wird, und wie rasch Transportfahrzeuge als Ersatz an die Arbeitsstelle gesendet werden sollten, um einen durchgehenden Fräsbetrieb zu ermöglichen.
Dem Fachmann ist bekannt, dass verschiedene Modifikationen und Varianten an dem offenbarten System und Verfahren zur automatischen Steuerung des Betriebs einer Fräswalze an einer Kaltfräse vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Weitere Ausführungsformen des offenbarten Systems und Verfahrens werden dem Fachmann klar sein, wenn er die Beschreibung und praktische Ausführung des hierin offenbarten Systems in Betracht zieht. Die Beschreibung und die Beispiele sollen als rein beispielhaft betrachtet werden, wobei der wahre Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente beschrieben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8821063 [0006]

Claims

System (310) zur automatischen Steuerung des Betriebs einer Fräswalze (42) an einer Kaltfräse (10), wobei das System: eine Eingabevorrichtung (318); eine Anzeigevorrichtung (322); eine Speichervorrichtung (314, 326), die dazu ausgestaltet ist, eine Datenbank mit empfohlenen Eintauchgeschwindigkeiten zu speichern, mit welchen eine rotierende Fräswalze (42) mit konkreten betrieblichen Eigenschaften in eine Belagsoberfläche (17) abgesenkt werden sollte, um möglichst effektiv und effizient Belagsmaterial aufzubrechen und zu entfernen, um verschiedene Frästiefen mit der Fräswalze (42) zu erreichen; und einen Prozessor (312) in Kommunikation mit der Eingabevorrichtung, der Anzeigevorrichtung und der Speichervorrichtung, der dazu ausgestaltet ist: über die Eingabevorrichtung ein Signal zu empfangen, das auf eine konkrete Schnitttiefe hinweist, die von einer Bedienperson der Kaltfräse gewünscht wird; aus der Datenbank zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher die rotierende Fräswalze während eines Fräsvorgangs in die Belagsoberfläche abgesenkt werden sollte, um die konkrete Frästiefe zu erzielen; die zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit für die konkrete gewünschte Frästiefe an der Anzeigevorrichtung anzuzeigen; ein Befehlssteuersignal zu erzeugen, das auf die zumindest eine bestimmte Eintauchgeschwindigkeit hinweist; und das Befehlssteuersignal an ein Stellglied (46) zu kommunizieren, das dazu ausgestaltet ist, eine Absenkrate der Fräswalze (42) in die Belagsoberfläche (17) zu regeln.
System (310) nach Anspruch 1, wobei die Eingabevorrichtung ein oder mehrere Symbole umfasst, die von dem Prozessor (312) selektiv an einer grafischen Benutzerschnittstelle an der Anzeigevorrichtung (322) präsentiert werden, wobei jedes Symbol einer empfohlenen Eintauchgeschwindigkeit oder einem empfohlenen Bereich von Eintauchgeschwindigkeiten entsprechend der konkreten Frästiefe, die von der Bedienperson gewünscht wird, entspricht, und wobei die Auswahl eines angezeigten Symbols durch eine Bedienperson eine Eingabe ist, die von dem Prozessor bei der Erzeugung des Befehlssteuersignals verwendet wird.
System (310) nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (312) dazu ausgestaltet ist, über die Eingabevorrichtung (318) ein Signal zu empfangen, das auf einen Bereich von Frästiefen hinweist, die von der Bedienperson der Kaltfräse gewünscht werden.
System (310) nach Anspruch 1, wobei das Stellglied (46) dazu ausgestaltet ist, die Höhe eines Rahmens (38) der Kaltfräse (10), der die Fräswalze (42) drehbar trägt, relativ zu der Belagsoberfläche (17) zu steuern.
System (310) nach Anspruch 1, wobei die konkreten betrieblichen Eigenschaften der Fräswalze (42) eine Konfiguration von Typen von Fräswerkzeugen, die an der Fräswalze (42) vorgesehen sind, und einer Drehzahl der Fräswalze (42) umfassen.
System (310) nach Anspruch 1, wobei die Speichervorrichtung (314, 326) ferner dazu ausgestaltet ist, die Datenbank von empfohlenen Eintauchgeschwindigkeiten für eine Vielzahl von Fräswalzen (42) zu speichern, die jeweils unterschiedliche betriebliche Eigenschaften aufweisen, und die empfohlenen Eintauchgeschwindigkeiten für jeder der Vielzahl von Fräswalzen mit zumindest einem Typ von Material zu korrelieren, das in der Belagsoberfläche (17) enthalten ist.
System (310) nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (312) ferner dazu ausgestaltet ist, das Befehlssteuersignal zu erzeugen, das auf einen oder mehreren der folgenden Faktoren hinweist: einen voreingestellten Grenzwert für Eintauchgeschwindigkeiten entsprechend den konkreten Frästiefen, oder einen Bereich von annehmbaren Eintauchgeschwindigkeiten entsprechend den konkreten Frästiefen oder Bereichen von Frästiefen.
System (310) nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (312) ferner dazu ausgestaltet ist, das Befehlssteuersignal zu erzeugen, das auf eine Anzahl und Größe von Inkrementen hinweist, aus welchen die Eintauchgeschwindigkeit für jede der konkreten Frästiefen oder Bereiche von Frästiefen ausgewählt werden kann.
System (310) nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (312) ferner dazu ausgestaltet ist, das Befehlssteuersignal zu erzeugen, um einen Bereich von annehmbaren Eintauchgeschwindigkeiten von ungefähr 1 - 15 mm/Sekunde für Frästiefen kleiner als oder gleich 3 Zoll, ungefähr 1 - 6 mm/Sekunde für Frästiefen von ungefähr 4 - 8 Zoll, ungefähr 1 - 4 mm/Sekunde für Frästiefen von ungefähr 8 - 10 Zoll, und weniger als 3 mm/Sekunde für Frästiefen größer als 10 Zoll einzustellen.
Kaltfräse (10), umfassend: einen Rahmen (38); eine Fräswalze (42), die mit dem Rahmen (38) verbunden ist; Traktionseinrichtungen (40), die den Rahmen (38) und die Fräswalze (42) über einer Belagsoberfläche (17) tragen; eine Fördereinrichtung (58, 60), die schwenkbar mit dem Rahmen (38) verbunden und dazu ausgestaltet ist, gefrästes Material in das Transportfahrzeug (16) zu laden; und ein Steuersystem (310) zur automatischen Steuerung des Betriebs der Fräswalze (42), wobei das System (310) umfasst: eine Eingabevorrichtung (318); eine Anzeigevorrichtung (322); eine Speichervorrichtung (314, 326), die dazu ausgestaltet ist, eine Datenbank mit empfohlenen Eintauchgeschwindigkeiten zu speichern, mit welchen eine rotierende Fräswalze (42) mit konkreten betrieblichen Eigenschaften in die Belagsoberfläche (17) abgesenkt werden sollte, um möglichst effektiv und effizient Belagsmaterial aufzubrechen und zu entfernen, um verschiedene Frästiefen mit der Fräswalze (42) zu erreichen; und einen Prozessor (312) in Kommunikation mit der Eingabevorrichtung (318), der Anzeigevorrichtung (322) und der Speichervorrichtung (314, 326), der dazu ausgestaltet ist: über die Eingabevorrichtung ein Signal zu empfangen, das auf eine konkrete Schnitttiefe hinweist, die von einer Bedienperson der Kaltfräse (10) gewünscht wird; aus der Datenbank zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher die rotierende Fräswalze (42) während eines Fräsvorgangs in die Belagsoberfläche (17) abgesenkt werden sollte, um die konkrete Frästiefe zu erzielen; die zumindest eine Eintauchgeschwindigkeit für die konkrete gewünschte Frästiefe an der Anzeigevorrichtung (322) anzuzeigen; ein Befehlssteuersignal zu erzeugen, das auf die zumindest eine bestimmte Eintauchgeschwindigkeit hinweist; und das Befehlssteuersignal an ein Stellglied (46) zu kommunizieren, das dazu ausgestaltet ist, eine Absenkrate der Fräswalze (42) in die Belagsoberfläche (17) zu regeln.