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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zur Überwachung der Ladeposition von mit Spanngurten gesicherten Transportgütern in oder auf Fahrzeugen.
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Im Güterverkehr werden Transportgüter in vielen Fällen mit Spanngurten gesichert. So wird beispielsweise die Ladung auf der Ladefläche eines Lastkraftwagens mit Hilfe von Spanngurten fixiert, um ein Verrutschen verhindern. Eine Überprüfung der sicheren Fixierung der Transportgüter erfolgt in aller Regel durch die Kontrolle der Spanngurte während einer Fahrtunterbrechung.
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Andererseits existieren auch digitale Überwachungssysteme auf Basis von Kameras und GPS-Sensoren zur Positionsbestimmung für größere Transportgüter, wie etwa Container. Letztere sollen jedoch im Wesentlichen Diebstähle verhindern und können nicht die Position der Transportgüter im Fahrzeug oder auf dem Fahrzeug überwachen. Diese Systeme dienen also nicht der Sicherheitsüberwachung gegen Verrutschen.
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Die Überprüfung der sicheren Lagerung von Transportgütern im Fahrzeug und damit auch der Überprüfung der Spannung von Spanngurten ist jedoch eine wesentliche Voraussetzung, um Unfälle zu vermeiden und Transporte sicher für alle Verkehrsteilnehmer durchzuführen.
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Auf der anderen Seite sind in anderen Fachgebieten Verfahren / Meßverfahren zur stationären Ermittlung von Spannungen in Zugmitteln bekannt, beispielsweise zur Messung der Vorspannkraft von Antriebsriemen von Maschinen oder Motoren. Dabei handelt es sich im Wesentlichen auf mechanische, akustische und optische Verfahren. Für diese Verfahren sind spezielle und aufwendig gebaute Messgeräte bzw. Vorrichtungen notwendig, die temporär dem Antriebsriemen an der Maschine zugeführt und beim Betrieb wieder entfernt werden müssen.
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Die
DE 29 05 861 A1 offenbart auch ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung der Spannung eines Seiles, bei dem das Seil mit Hilfe eines elektromagnetischen Schwingungserregers zwischen einer beidseitigen Einspannung in der Resonanzfrequenz erregt und in einer Auswerteeinheit aus der Resonanzfrequenz die Seilspannung ermittelt wird. Voraussetzung hierfür ist ein metallisches Seil oder mindestens ein Seil mit metallischen Komponenten.
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Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik bestand für die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren und eine Einrichtung vorzuschlagen, die es ermöglicht, eine permanente Ladungssicherung durch eine einfache Überwachung der Spannung sämtlicher Spanngurte durchzuführen, mit denen ein Transportgut befestigt oder gesichert ist. Weiterhin bestand für die Erfindung die Aufgabe, den Fahrzeugführer ständig über den Sicherungszustand der Ladung zu informieren und bei Verrutschen der Ladung oder nachlassender Spannung der Spanngurte automatisch eine Warnung für den Fahrzeugführer auszugeben.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs als Hauptanspruch sowie durch die Merkmale des unabhängigen gegenständlichen Anspruchs.
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Dabei wird nach dem Verzurren des oder der Spanngurte zur Sicherung und Positionierung des jeweiligen Transportgutes die Spannung jedes Spanngurtes mithilfe einer Sensoreinheit ermittelt und nach Übermittlung an eine zentrale und mit einer elektronischen Recheneinheit und einer bidirektionalen Funkeinrichtung versehene Überwachungseinrichtung für alle Spanngurte als Start- und Ausgangswert gespeichert. Danach und bis zum Entladen wird der Start- oder Ausgangswert mit einer in zeitlichen Abständen wiederholt gemessenen aktuellen Spannung jedes Spanngurtes verglichen und bei Überschreitung von vorgegebenen Schwellenwerten der und/oder Differenzen zwischen den Gurtspannungen ein Alarm ausgelöst.
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Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise für den Fahrzeugführer im Führerhaus, die unverändert korrekte Spannung aller Ladungssicherungsgurte abzufragen und bei einem Verrutschen des Transportgutes automatisch über den veränderten Gurtspannungszustand den Sicherheitszustand festzustellen.
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Vorteilhafterweise ist in der praktischen Anwendung das Verfahren so ausgebildet, dass nach dem Verzurren des Transportgutes jeder Spanngurt im Bereich einer frei gespannten Länge, d.h. am besten in einem mittleren Bereich des freien Spanngurttrums, mit einer separaten Sensoreinheit versehen wird,
- - die eine Energie- bzw. Stromversorgung beinhaltet, einen Schwingungserzeuger sowie einen Sensor zur Messung von Schwingungen oder Beschleunigungen des Spanngurts aufweist,
- - die weiterhin mit einer Recheneinheit bzw. einem Mikroprozessor ausgerüstet ist,
- - und die eine mit der Überwachungseinrichtung bidirektional kommunizierende Funkeinrichtung aufweist.
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Der nächste Verfahrensschritt besteht im Wesentlichen darin, auf dem Spanngurt eine Schwingung aufzubringen bzw. den Spanngurt in Schwingung zu versetzen. Dies erfolgt durch einen fernbetätigten automatischen Schwingungserzeuger, etwa einen Vibrator, der durch eine schnelle exzentrisch alternierende Bewegung eines Gewichtes die Sensoreinheit und damit auch den Spanngurt in Schwingungen versetzt. Theoretisch könnte die Schwingung auch per Hand aufgebracht werden, etwa mit einem kleinen Hammer, dann ist aber eine Messung während der Fahrt bzw. im Betrieb nicht mehr möglich.
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Im nächsten Schritt wird nach einer durch den Schwingungserzeuger auf den Spanngurt aufgebrachten im Wesentlichen transversalen Schwingung der Schwingungserzeuger abgeschaltet und die Ermittlung der Zugspannung des jeweiligen Spanngurts erfolgt dadurch, dass der Sensor zur Messung von Schwingungen oder Beschleunigungen die mit der der Spannkraft proportionalen Eigenfrequenz des Spanngurtes abklingende Schwingung erfasst, wonach aus letzterer in der Recheneinheit mit Hilfe eines Algorithmus, unter Berücksichtigung von Materialparametern, der Massebelegung und geometrischen Kenngrößen des Spanngurts dessen aktuell vorliegende Zugspannung berechnet bzw. ermittelt und als Funksignal der Überwachungseinrichtung übermittelt wird.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die aktuellen Spannung jedes Spanngurtes periodisch gemessen und mit den Start- und Ausgangswerten verglichen werden. Man stellt hierdurch eine kontinuierliche Überwachung bereit, die Veränderungen in der Position der Ladung frühzeitig erkennen lässt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass in der zentralen Überwachungseinrichtung Sensoren zur Messung der Fahrzeugbeschleunigungen vorgesehen sind, deren Signale bei Überschreiten vorbestimmter Schwellen- oder Grenzwerte Spannungsmessungen an den jeweiligen Spanngurten auslösen. Das ist besonders nützlich zur Detektion und Korrelation von Sonderereignissen, Notbremsungen etc. In solchen Fällen kann dann z. B. eine Abwägung dahingehend erfolgen, ob eine durch eine Fahrsituation, etwa durch eine Bremsung ausgelöstes Verrutschen der Ladung erfolgt ist, die dann unterschiedliche oder nicht im Normbereich befindliche Spanngurtschwingungen zur Folge hat, aus denen wiederum auf die Grundspannung der einzelnen Gurte geschlossen werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Überwachungseinrichtung im Fahrzeug angeordnet ist, vorzugsweise im Führerstand oder Führerhaus und im Sichtfeld eines Fahrzeugführers. Damit kann auf einfache Weise eine Kontrolle erfolgen, insbesondere dann, wenn die aktuelle Spannung jedes Spanngurtes und/oder ihr Verhältnis zu den Schwellen- oder Grenzwerte auf einem elektronischen Display graphisch dargestellt werden.
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Besonders geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Einrichtung, die folgende Merkmale aufweist:
- - eine zentrale und mit einer elektronischen Recheneinheit versehene Überwachungseinrichtung im Fahrzeug,
- - separate Sensoreinheiten an jedem Spanngurt, die mit Recheneinheiten bzw. Mikroprozessoren versehen sind,
- - bidirektionalen Funkeinrichtungen in der Überwachungseinrichtung und in den Sensoreinheiten zur gegenseitigen Kommunikation, vorzugsweise als Bluetooth- oder W-LAN-System ausgebildet,
- - in jeder der separaten Sensoreinheiten ist ein Schwingungserzeuger, vorzugsweise ein Vibrationserzeuger sowie mindestens ein Sensor zur Messung von Schwingungen oder Beschleunigungen der Sensoreinheit und damit des Spanngurts vorgesehen,
- - an bzw. in jeder der separaten Sensoreinheiten ist eine Energieversorgung vorgesehen, vorzugsweise eine separate Energieversorgung in Form eines aufladbaren Akkumulators,
wobei die separaten Sensoreinheiten temporär an einer frei gespannten Länge des Spanngurts befestigbar sind, vorzugsweise nach der Verzurrung der Transportgüter mit einer temporären Klemm- oder Schnappverbindung.
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Eine solche Einrichtung ist variabel einsetzbar für jegliche Art von Spanngurt und Ladung und kann als Überwachungseinrichtung oder -set nachgerüstet und in jedem Fahrzeug bereitgehalten werden.
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Vorteilhafterweise ist bei einer solchen Einrichtung der Vibrationserzeuger als Teil des Akkumulators ausgebildet ist, etwa in der Art, wie sie bei einem Vibrationserzeuger für einen Vibrationsalarm in einem Mobiltelefon vorgesehen ist. Damit kann man auf bestehenden Bauteile zurückgreifen und gestaltet die Einrichtung relativ kostengünstig.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Einrichtung besteht darin, dass die Sensoreinheiten ein Gehäuse aufweisen, welches mit einem Befestigungsclip oder einem Klett-oder Klebeband am Spanngurt befestigbar ist. Das ist insbesondere dann sinnvoll wenn verschiedene Arten von Ladungen auf einem Fahrzeug transportiert werden sollen und jeweils andere Spann-oder Befestigungsverhältnisse vorliegen. Außerdem unterstützt eine solche Ausbildung die Bereitstellung der Einrichtung im Sinne eines Überwachungs-Set, das in verschiedenen Fahrzeugen mitgeführt werden kann. Bei der Ausbildung der Sensoreinheiten mit einem Gehäuse, welches mit einem Befestigungsclip oder einem Klett-oder Klebeband am Spanngurt befestigbar ist, ist es lediglich erforderlich, das Gehäuse etwa in der Mitte der freien Spannlänge des Spanngurts zu befestigen.
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Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Die 1 zeigt anhand einer einfachen Skizze die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Überwachung der Ladeposition von mit Spanngurten gesicherten Transportgütern in oder auf Fahrzeugen
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Dargestellt ist hier in Form einer Prinzipskizze ein elektronisches Ladungssicherungssystem, dass aus eine z.B. im Führerhaus eines Lastkraftwagens 1 angebrachte zentrale und mit einer elektronischen Recheneinheit versehene Überwachungseinrichtung 2 aufweist, die u.a. mit einer bidirektionalen Funkschnittstelle und mit einem Display versehen ist.
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An den Spanngurten 3, mit denen die stückige Ladung 6 auf dem Lastkraftwagen gesichert ist, sind jeweils zugehörige Sensoreinheiten 4 vorgesehen. Die Sensoreinheiten 4 weisen verschiedene Baugruppen auf, nämlich die Baugruppen Akku/Batterie, Vibrationserzeuger, dieser kann wie bei Mobiltelefonen Bestandteil des Akkus sein, Beschleunigungssensor, Mikroprozessor oder ein oder mehrere Recheneinheiten zur Auswertung des Beschleunigungssensors sowie eine bidirektionale Funkschnittstelle. Die bidirektionalen Funkeinrichtungen in der Überwachungseinrichtung und in den Sensoreinheiten sind zur gegenseitigen Kommunikation, vorzugsweise über ein Bluetooth- oder W-LAN-System ausgebildet.
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In jeder der separaten Sensoreinheiten ist ein Schwingungserzeuger vorgesehen, vorzugsweise ein Vibrationserzeuger sowie mindestens ein Sensor zur Messung von Schwingungen oder Beschleunigungen der Sensoreinheit und damit des Spanngurts.
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An bzw. in jeder der separaten Sensoreinheiten ist eine Energieversorgung vorgesehen, vorzugsweise eine separate Energieversorgung in Form eines aufladbaren Akkumulators
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Auch die Überwachungseinheit 2 enthält die Baugruppen Beschleunigungssensor, Mikroprozessor und Funkschnittstelle, sowie, wie oben bereits dargestellt, ein Display und natürlich ein Bedienfeld.
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Die Ladung 6 ist somit auf herkömmliche Weise durch mechanische Spanngurte 3 auf der Ladefläche gesichert. Die Spanngurte werden manuell mit der entsprechenden Vorspannung verzurrt und bleiben in Ihrem Aufbau unverändert. Nach dem Verzurren der Ladung an jedem Spanngurt 3 die Sensoreinheit 4 aufgeklemmt.
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Das Aufklemmen erfolgt z.B. durch seitliches Aufschieben der Sensoreinheiten 4 bzw. ihrer Gehäuse, welche mit einem Befestigungsclip versehen sind, auf den gespannten Spanngurt 3 an einer mittleren Position des freien Spanngurttrums unter Last.
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Die Sensoren 4 stellen per Funkübertragung eine Verbindung zu der Überwachungseinheit 2 her. Vor dem Start des Transportvorgangs ermitteln die Sensoreinheiten 4 die aktuelle Spannung jedes einzelnen Spanngurtes 3 durch die Ermittlung der Eigenfrequenzen der gespannten Gurte und übertragen diese Informationen an die Überwachungseinheit 2 als Ausgangskonfiguration. Zur Ermittlung der Spannkräfte in den Spanngurten 3 erzeugen die Sensoreinheiten 4 durch den eingebauten Vibrationserreger eine kurze Transversalanregung des freien gespannten Gurtstückes 5. Die abklingende Schwingung nach Abschalten des Vibrationserregers mit der der Spannkraft proportionalen Eigenfrequenz des Spanngurtes wird durch den Beschleunigungssensor der Sensoreinheiten 4 erfasst, ausgewertet und per Funk an die Überwachungseinheit 2 übertragen. Wenn im Verlauf des Transports die Ladung verrutscht, dann ändern sich in der Folge die Spannkräfte der Spanngurte 3 erheblich und gegensätzlich, so dass z.B. ein Gurt stärker gespannt wird und ein Gurt Lose aufweist. Diese Änderung wird durch die Überwachungseinheit, die in periodischen Abständen eine erneute Frequenzmessung der angebundenen Sensoreinheiten auslöst, durch die geänderten Messfrequenzen erfasst und der Fahrzeugführer über die veränderte Situation der Ladungssicherung informiert. In der Überwachungseinheit sind Toleranzgrenzen der Spannkraft/ Frequenzänderung hinterlegt, bei deren Verlassen nicht mehr von einem natürlichen Abfall durch Relaxation ausgegangen werden kann, sondern eine Ladungsverschiebung stattgefunden haben muss.
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Zusätzlich zur periodischen Auslösung der Überwachungsmessungen erfasst die Überwachungseinheit 2 über seinen eigenen Beschleunigungssensor Sonderereignisse wie z.B. eine Notbremsung und löst ereignisgesteuert eine Überwachungsmessung aus. Der Fahrzeugführer kann auch willentlich per Knopfdruck eine Überwachungsmessung auslösen.
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Bezugszeichenliste
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(Teil der Beschreibung)
- 1
- Führerhaus eines LKW
- 2
- Überwachungseinheit
- 3
- Spanngurt
- 4
- Sensoreinheit
- 5
- frei gespanntes Gurtstück
- 6
- stückige Ladung / Stückgut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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