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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspurrollenvorrichtung zur Verwendung an einem Fahrzeug, das zur Aufnahme eines austauschbaren Ladungsträgers eingerichtet ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Einspurrollenvorrichtung, mit der ein Einspurvorgang eines Fahrzeugs unter einen austauschbaren Ladungsträger unterstützt bzw. gesteuert werden kann.
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Stand der Technik
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Im Zusammenhang mit Fahrzeugen, die zur Aufnahme von austauschbaren Ladungsträgern in der Form von Wechselbrücken vorgesehen sind, sind aus dem Stand der Technik bereits Systeme zum Unterstützten des Einspurvorgangs des Fahrzeugs unter die Wechselbrücke bekannt. Beispielsweise offenbart das Dokument
DE 10 2006 057 610 A1 ein System, bei dem der Einspurvorgang eines Fahrzeugs unter eine Wechselbrücke durch bildgestützte Sensoren unterstützt wird. Mit diesem System können Entfernungsinformationen zwischen Fahrzeug und Wechselbrücke bestimmt werden und kann dadurch in den Einspurvorgang geeignet eingegriffen werden.
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Ein Wechselrahmen bei Nutzfahrzeugen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung, einschließlich eines Bausatzes für die Erstellung unterschiedlicher Wechselrahmen, wird durch die
DE 10 2007 004 619 A1 offenbart.
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Die
DE 10 2006 035 929 A1 offenbart ein Verfahren zum sensorgestützten Unterfahren eines Objekts bzw. zum Einfahren in ein Objekt mit einem Nutzfahrzeug.
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Darstellung der Erfindung
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Eine Einspurrollenvorrichtung ist zur Montage an einem Fahrzeug vorgesehen, das für die Aufnahme eines austauschbaren Ladungsträgers eingerichtet ist. Dabei kann der austauschbare Ladungsträger als Wechselbrücke ausgestaltet sein. Die Einspurrollenvorrichtung kann eine Einspurrolle und ein diese drehbar haltendes Halteelement aufweisen. Das Halteelement kann einen Montageabschnitt aufweisen und derart an dem Fahrzeug montierbar sein, dass die Drehachse der Einspurrolle im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Die Einspurrolle kann ein Erfassungsorgan aufweisen, das zum Erfassen eines Abstandes oder einer Annäherung eines Gegenstands relativ zur Einspurrolle und zum Abgeben eines entsprechenden Ausgangssignals eingerichtet ist.
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Bei der Einspurrollenvorrichtung kann das Erfassungsorgan als induktiver Näherungssensor ausgebildet sein. Mit einem induktiven Näherungssensor kann eine Annäherung eines Gegenstands an die Einspurrolle erfasst werden. Dabei kann die Erfassung kontaktlos vorgenommen werden. Insbesondere kann mit dieser Ausgestaltung eine dynamische Annäherung eines Gegenstands an die Einspurrolle erfasst werden.
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Bei der Einspurrollenvorrichtung kann das Erfassungsorgan als kapazitiver Näherungssensor mit einem Schwingkreis ausgebildet sein. Bei der Verwendung eines kapazitiven Näherungssensors kann unter Einsatz eines Schwingkreises der Abstand zwischen einem Gegenstand und der Einspurrolle erfasst werden. Dabei erfolgt die Erfassung des Abstands kontaktlos. Ferner ist die Erfassung des Abstands ohne Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und der Einspurrolle möglich.
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Bei der Einspurrollenvorrichtung kann das Erfassungsorgan als akustischer Sensor ausgebildet sein. Der akustische Sensor kann auf Basis einer Laufzeit eines akustischen Signals den Abstand zwischen Einspurrolle und dem Gegenstand erfassen. Dabei kann das akustische Signal von der Baugruppe abgegeben werden, die den akustischen Sensor aufweist. Die Erfassung des Abstands zwischen der Einspurrolle und dem Gegenstand erfolgt dabei kontaktlos.
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Wenn als Erfassungsorgan der akustische Sensor verwendet wird, kann als akustisches Signal Ultraschall verwendet werden. Ultraschall bietet den Vorteil einer genauen Abstandserfassung und ist zudem für Menschen nicht hörbar, wodurch Störungen vermieden werden können.
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Bei der Einspurrollenvorrichtung kann die Einspurrolle zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Dabei kann der große Durchmesser an dem zum Montageabschnitt weisenden Montageabschnitt der Einspurrolle angeordnet sein und kann der kleine Durchmesser an einem freien Ende der Einspurrolle angeordnet sein.
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Ferner ist ein Fahrzeug zur Aufnahme einer Wechselbrücke auf einem Rahmen vorgesehen. Dabei können zumindest ein erstes Paar Einspurrollenvorrichtungen an einem hinteren Bereich des Rahmens und ein zweites Paar Einspurrollenvorrichtungen an einem vorderen Bereich des Rahmens angebracht sein. Dabei können die Einspurrollenvorrichtungen jedes Paars Einspurrollenvorrichtungen lateral so voneinander beabstandet sein, dass diese in einen Einspurtunnnel der Wechselbrücke einspuren können. Die Einspurrollenvorrichtungen, die an dem Fahrzeug montiert sind, können als Einspurrollenvorrichtungen mit einem oder mehreren Merkmalen der vorhergehenden Beschreibung ausgestaltet sein.
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Bei dem Fahrzeug können das erste Paar Einspurrollenvorrichtungen und das zweite Paar Einspurrollenvorrichtungen zusätzlich zu sensorlosen Paaren von Einspurrollenvorrichtungen vorgesehen sein. Dabei können die sensorlosen Paare von Einspurrollenvorrichtungen ohne Erfassungsorgan ausgestaltet sein. Mit dieser Ausgestaltung wird ermöglicht, sensorlose Einspurrollenvorrichtungen, die ohne Erfassungsorgan ausgestaltet sind, zum Einspuren des Fahrzeugs unter die Wechselbrücke zu verwenden, während zusätzliche Paare von Einspurrollenvorrichtungen jeweils mit einem Erfassungsorgan versehen sind. Dadurch kann durch Ergänzung von den Paaren von Einspurrollenvorrichtungen, die mit dem Erfassungsorgan vorgesehen sind, zusätzlich zu den sensorlosen Einspurrollenvorrichtungen eine besonders einfache Nachrüstung vorgenommen werden.
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Das Fahrzeug kann ferner eine Signalverarbeitungseinrichtung aufweisen, die zur Aufnahme von Ausgangssignalen der jeweiligen Erfassungsorgane mit diesen verbunden ist. Dabei kann die Signalverarbeitungseinrichtung zur Bestimmung der Lage und/oder der zeitlichen Lageänderung des Fahrzeugs relativ zur Wechselbrücke während des Einspurvorgangs auf der Grundlage der Ausgangssignale der Erfassungsorgane und zum Abgeben eines entsprechenden Ausganssignals eingerichtet sein. Zu diesem Zweck wird in der Signalverarbeitungseinrichtung jedes Ausgangssignal der Erfassungsorgane unter Berücksichtigung von weiteren Signalen und der Geometrie des Fahrzeugs und der Wechselbrücke verarbeitet. Das Ausgangssignal kann für vorbestimmte Zwecke verwendet werden.
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Die Signalverarbeitungseinrichtung kann dabei eine separate Einrichtung sein, die mit weiteren Steuereinrichtungen des Fahrzeugs in Kommunikationsverbindung steht. Ferner kann die Signalverarbeitungseinrichtung in eine Hauptsteuereinrichtung des Fahrzeugs integriert sein. Das Ausgangssignal, das von der Signalverarbeitungseinrichtung erzeugt wird, kann Informationen enthalten, die auf eine Ausrichtung bzw. eine zeitliche Ausrichtungsänderung der Wechselbrücke relativ zum Fahrzeug rückschließen lassen. Das von der Signalverarbeitungseinrichtung abgegebene Ausgangssignal kann für einen autonomen Betrieb des Fahrzeugs beim Einspurvorgang eingesetzt werden.
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Bei dem Fahrzeug kann eine Niveauerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Niveaus des Rahmes des Fahrzeugs in Bezug auf die Wechselbrücke vorgesehen sein. Dabei kann das durch die Niveauerfassungseinrichtung erfasste Niveau des Rahmens des Fahrzeugs bei der Bestimmung der Lage des Fahrzeugs relativ zur Wechselbrücke berücksichtigt werden. Die Niveauerfassungseinrichtung kann beispielsweise eine Einstellung eines höhenverstellbaren Fahrwerks des Fahrzeugs erfassen. Die Niveauerfassungseinrichtung kann einen Sensor aufweisen, der im Bereich von Fahrwerkselementen des Fahrzeugs vorgesehen ist. Die Ausgestaltung der Niveauerfassungseinrichtung ist frei wählbar, solange das Niveau des Rahmens des Fahrzeugs relativ zur Wechselbrücke ableitbar ist. Dabei kann durch das erfasste Niveau des Rahmens relativ zur Fahrbahnfläche und Kenntnis der geometrischen Ausgestaltung der Wechselbrücke auf das Niveau des Rahmens des Fahrzeugs relativ zur Wechselbrücke rückgeschlossen werden.
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Das Fahrzeug kann ferner eine Einspurerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ausmaßes aufweisen, mit dem das Fahrzeug in den Einspurtunnel der Wechselbrücke eingespurt ist. Dabei kann das Ausmaß bei der Bestimmung der Lage des Fahrzeugs relativ zur Wechselbrücke berücksichtigt werden. Die Einspurerfassungseinrichtung kann beispielsweise ein am Fahrzeug angebrachter Sensor sein, der die Position der Wechselbrücke relativ zum Fahrzeug in Längsrichtung erfassen kann.
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Als Einspurerfassungseinrichtung ist jede Einrichtung denkbar, die hierzu in der Lage ist. Beispielsweise kann ein Ultraschallsensor, eine lasergestützte Messeinrichtung oder jede andere Einrichtung hierzu am Fahrzeug angebracht sein.
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Das Fahrzeug kann ferner eine Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs ausweisen. Dabei ist zumindest beim Aufnehmen der Wechselbrücke durch das Fahrzeug ein autonomer Betrieb des Fahrzeugs unter Berücksichtigung des Ausgangssignals der Signalverarbeitungseinrichtung durchführbar. Insbesondere kann dadurch das Fahrzeug autonom unter die Wechselbrücke fahren und wird dabei der Betrieb des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Signale gesteuert, die zur Erzeugung des Ausgangssignals in die Signalverarbeitungseinrichtung eingeführt werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Ausführungsform einer Einspurrollenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeug, an dem die Einspurrollenvorrichtung gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform montiert ist, in einer Seitenansicht;
- 3 zeigt eine beispielhafte Wechselbrücke, die von dem in 2 gezeigten Fahrzeug aufgenommen werden kann;
- 4 zeigt das beispielhafte Fahrzeug von 2 in einer schematischen Draufsicht;
- 5 zeigt in einer schematischen Draufsicht den Einspurtunnel mit Führungsschienen der Wechselbrücke, die von dem beispielhaften Fahrzeug aufgenommen werden kann;
- 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugs in einer schematischen Seitenansicht mit dahinter angeordneter Wechselbrücke;
- 7 zeigt das Fahrzeug von 6 in einer schematischen Draufsicht mit dahinter angeordneter Wechselbrücke.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer Einspurrollenvorrichtung in einer schematischen Schnittansicht. Die Einspurrollenvorrichtung 1 weist eine Einspurrolle 4 auf. Die Einspurrolle 4 ist in der Darstellung von 1 abschnittsweise kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Einspurrolle 4 ist an einem Halteelement 5 so montiert, dass die Einspurrolle 4 relativ zu dem Halteelement 5 drehbar ist. Hierfür ist eine entsprechende Lagerung zwischen der Einspurrolle 4 und dem Halteelement 4 vorgesehen.
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Die Einspurrollenvorrichtung 1 weist in der in 1 gezeigten Ausführungsform einen Montageabschnitt 7 auf, der zum Montieren der Einspurrollenvorrichtung 1 an einem Fahrzeug 2 vorgesehen ist. Hierzu weist der Montageabschnitt 7 geeignete Mittel auf, wie zum Beispiel Bohrungen, Bolzen oder Ähnliches. An der Einspurrollenvorrichtung 1 ist ferner ein Erfassungsorgan 6 vorgesehen. Das Erfassungsorgan ist in der vorliegenden Ausführungsform als Sensoreinrichtung mit einem Signalausgang zur Abgabe eines Ausgangssignals ausgebildet. Dabei ist das Erfassungsorgan 6 in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb der Einspurrolle 4 ausgebildet. Insbesondere ist das Erfassungsorgan 6 in einem Aufnahmeraum in der Einspurrolle 4 untergebracht, der ringförmig ausgebildet ist und zwischen der Außenumfangsfläche der Einspurrolle 4 und dem Halteelement 5 angeordnet ist.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das Erfassungsorgan 6 als induktiver Näherungssensor ausgebildet. Induktive Näherungssensoren sind bekannt und in verschiedenen Ausgestaltungen verfügbar. Der in der vorliegenden Ausführungsform verwendete induktive Näherungssensor weist einen Ausgangsanschluss auf, über den ein Signal aus dem induktiven Näherungssensor abgeführt werden kann. Mit diesem Aufbau lässt sich die Näherung eines Gegenstands gegenüber der Einspurrolle 4 erfassen und ein Signal erzeugen, das die Näherung wiedergibt. Für den Fall der vorliegenden Ausführungsform sind Mittel vorgesehen, um das Sensorsignal aus dem Aufnahmeraum aus der Einspurrolle 4 herauszuleiten. Hierzu können Schleifringe oder ähnliches vorgesehen werden.
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Die Abmessungen und die konkrete Ausgestaltung der Einspurrollenvorrichtung 1 ist an die Verwendung an einem Fahrzeug angepasst, das zur Aufnahme einer Wechselbrücke ausgestaltet ist. Ein solches Fahrzeug 2 und die Anordnung der Einspurrollenvorrichtung 1 an dem Fahrzeug 2 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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Das in 2 gezeigte Fahrzeug 2 weist einen Rahmen 8 auf, an dem in bekannter Weise ein Fahrwerk mit Rädern und ein Führerhaus montiert sind. Das Fahrwerk des Fahrzeugs 2 ist mit einer Niveauregulierung ausgestattet, so dass das Niveau des Rahmens 8 relativ zu der Fahrbahnoberfläche einstellbar ist. Auf dem Rahmen des Fahrzeugs 2 sind mehrere Einspurrollenvorrichtungen 1 vorgesehen. Dabei werden in der vorliegenden Ausführungsform die Einspurrollenvorrichtungen 1 über den Montageabschnitt 7 an dem Rahmen 8 des Fahrzeugs 2 fest montiert.
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Unter Bezugnahme auf 4 ist ersichtlich, dass auf dem Fahrzeug 2 vier Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d montiert sind. In der vorliegenden Ausführungsform haben die Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d jeweils einen identischen Aufbau. Die Einspurrollenvorrichtungen sind jeweils so an dem Rahmen 8 des Fahrzeugs 2 montiert, dass die Drehachsen der Einspurrollen 4 in vertikaler Richtung ausgerichtet sind. Dabei ergibt sich durch die kegelstumpfförmige Ausgestaltung der Einspurrollen 4, dass der Durchmesser der Einspurrollen 4 am oberen freien Ende kleiner ist als im unteren Bereich, der näher am Rahmen 8 des Fahrzeugs 2 gelegen ist.
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Die Einspurrollenvorrichtungen sind in der in 4 gezeigten Ausführungsform paarweise angeordnet. Dabei ist ein erstes Paar Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b am hinteren Bereich des Rahmens 8 des Fahrzeugs angeordnet, wohingegen ein zweites Paar Einspurrollenvorrichtungen 1c, 1d am vorderen Bereich des Rahmens 8 des Fahrzeugs 2 angeordnet ist. Die Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, die am hinteren Abschnitt des Rahmens montiert sind, sind in lateraler Richtung mit einem vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet. Ebenso sind die Einspurrollenvorrichtungen 1c, 1d, die am vorderen Bereich des Rahmens montiert sind, um einen vorbestimmten Abstand in lateraler Richtung beabstandet angeordnet. Somit ergibt sich, wie aus 4 ersichtlich ist, eine Anordnung von Einspurrollen, bei der vier Einspurrollen die Ecken eines Rechtecks bilden. Die lateralen Abstände der Einspurrollen 1a, 1b beziehungsweise der Einspurrollen 1c, 1d sind so eingerichtet, dass diese in den Einspurtunnel 9 einer unten beschriebenen Wechselbrücke einspuren können.
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3 zeigt die Wechselbrücke, die von dem in 2 gezeigten Fahrzeug 2 aufgenommen werden kann. Die Wechselbrücke 3 weist eine Anzahl von Stützelementen 20 auf, auf denen die Wechselbrücke 3 abgestellt werden kann. An der Unterseite der Wechselbrücke ist ein Einspurtunnel 9 vorgesehen, der in 5 deutlicher erkennbar ist. Wie in 5 gezeigt ist, sind an der Unterseite der Wechselbrücke 3 zwei lateral voneinander beabstandete und im Wesentlichen parallel ausgerichtete Führungsschienen 12, 13 vorgesehen. Die Führungsschienen 12, 13 des Einspurtunnels 9 sind mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet, der unter Berücksichtigung der Ausgestaltung des verwendeten Fahrzeugtyps zum Aufnehmen der Wechselbrücke 3 eingerichtet ist. An der Vorderseite sind die Führungsschienen 12, 13 nach außen abgewinkelt, um das Einspuren der Einspurrollenvorrichtungen bei der Aufnahme der Wechselbrücke 3 zu erleichtern. Die an der Wechselbrücke 3 vorgesehenen Stützelemente 20 halten die Unterseite der Wechselbrücke 3 und insbesondere den Einspurtunnel 9 auf einem vorbestimmten Niveau relativ zu der Fahrbahnoberfläche.
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Im Folgenden wird der Vorgang zur Aufnahme der Wechselbrücke 3 durch das Fahrzeug 2 erläutert.
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Zur Aufnahme der Wechselbrücke 3 durch das Fahrzeug 2 wird das Fahrzeug 2 in Längsrichtung ausgerichtet vor die Wechselbrücke 3 gefahren. Hierzu ist das Niveau des Fahrzeugs 2 bzw. des Rahmens 8 relativ zur Fahrbahnoberfläche so einzurichten, dass die an dem Rahmen 8 montierten Einspurrollen 4 allesamt unterhalb des Niveaus der unteren Fläche der Wechselbrücke gelegen sind. Wenn dieser Zustand erreicht ist, kann das Fahrzeug 2 rückwärts unter die Wechselbrücke 3 einfahren. Da die äußeren Abstände der Einspurrollen 4 des ersten Paars Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b und des zweiten Paars Einspurrollenvorrichtungen 1c, 1d geringer als der Abstand der zueinander weisenden Flächen der Führungsschienen des Einspurtunnels 9 sind, ist prinzipiell ein Einspuren der Einspurrollen 4 der Einspurrollenvorrichtungen ohne Kontakt zwischen den Einspurrollen 4 und den Führungsschienen des Einspurtunnels 9 möglich. In einem optimalen Fall fährt somit das Fahrzeug 2 rückwärts unter die Wechselbrücke ohne Berührung zwischen den Einspurrollen 4 und den Führungsschienen des Einspurtunnels 9. In der Theorie ist es auch möglich, dass das Fahrzeug 2 rückwärts unter die Wechselbrücke 3 fährt, so dass der Abstand zwischen den Einspurrollen 4 und den Führungsschienen des Einspurtunnels 9 konstant und gleichmäßig bzw. symmetrisch verteilt ist.
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Nach dem vollständigen Einfahren des Fahrzeugs 2 in die Wechselbrücke 3 wird über die Niveauregulierung des Fahrzeugs das Niveau des Rahmens angehoben, sodass der Rahmen 8 die Unterseite der Wechselbrücke 3 berührt und diese insgesamt anhebt. Verriegelungszapfen gelangen bei diesem Vorgang in Eingriff und können sodann verriegelt werden, um die Wechselbrücke 3 auf dem Rahmen 8 des Fahrzeugs 2 zu sichern. Nach weitergehendem Anheben der Wechselbrücke können die Stützelemente 20 eingeklappt, eingeschoben und arretiert werden, so dass die Wechselbrücke 3 fest an dem Fahrzeug 2 angebracht ist. In dieser Situation kann nun das Niveau des Rahmens 8 auf ein normales Niveau eingestellt werden, das für den gewöhnlichen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 2 geeignet ist.
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Da jedoch das Einfahren des Fahrzeugs 2 unter die Wechselbrücke 3 ein äußerst diffiziles Unterfangen ist und es regelmäßig zu Abweichungen der Ausrichtung zwischen Fahrzeug 2 und Wechselbrücke 3 in Längsrichtung kommt, wird es regelmäßig zu einem Kontakt zwischen einer oder mehreren der Einspurrollen 4 und den Schienen des Einspurtunnels 9 und jedenfalls zu Abweichungen der Abstandsverhältnisse zwischen den Einspurrollen 4 und den Schienen des Einspurtunnels 9 kommen. Für einen solchen Fall war der Fahrer bisher darauf angewiesen, aufgrund seiner Erfahrung den Einspurvorgang entsprechend so durchzuführen, dass letztendlich alle vier Einspurrollenvorrichtungen möglichst gleichmäßig und ohne Kontakt in den Einspurtunnel 9 einfahren. Mit der Anordnung von Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d an dem Fahrzeug 2 kann der Vorgang zum Aufnehmen der Wechselbrücke durch ein Fahrzeug sowohl sicherer, also auch einfacher gestaltet werden, wie im Folgenden beschrieben wird.
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Hierzu weist das Fahrzeug 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d gemäß der vorliegenden Erfindung auf. Dabei ist eine Signalverarbeitungseinrichtung 10 am Fahrzeug 2 vorgesehen. Ferner ist ein Einspursensor 11 vorgesehen, der am Fahrzeug montiert ist und der den Abstand zu der Wechselbrücke 3 erfassen kann. Das Ausgangssignal des Einspursensors 11 wird in eine im Fahrzeug vorgesehene Signalverarbeitungseinrichtung 10 eingeleitet. Außerdem werden die Ausgangssignale der Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d ebenfalls in die Signalverarbeitungseinrichtung 10 eingeleitet. Es wird außerdem ein Signal eines (nicht gezeigten) Sensors, der das Niveau des Rahmens 8 des Fahrzeugs 2 relativ zur Fahrbahnoberfläche erfasst, in die Signalverarbeitungseinrichtung 10 eingeleitet. In der vorliegenden Ausführungsform wertet die Signalverarbeitungseinrichtung 10 somit die Signale der Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d, des Einspursensors 11 und des Sensors zum Erfassen des Niveaus des Rahmens 8 relativ zur Fahrbahnoberfläche aus.
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Im Zusammenhang mit der Kenntnis der Geometrie der Wechselbrücke, der Geometrie des Fahrzeugs, insbesondere der Ausgestaltung des Einspurtunnels 9 der Wechselbrücke 3 und der Anordnung und Geometrie der Einspurrolleneinrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d am Fahrzeug 2 kann die Signalverarbeitungseinrichtung die Ausrichtung des Fahrzeugs 2 relativ zur Wechselbrücke 3 bestimmen. Insbesondere erzeugt die Signalverarbeitungseinrichtung 10 ein Ausgangssignal, das in der vorliegenden Ausführungsform in eine Anzeige umgesetzt wird, die dem Fahrer angezeigt wird. Hierzu sind die folgenden Fälle zu unterscheiden:
- A: Das Fahrzeug befindet sich vollständig außerhalb der Wechselbrücke 3. In diesem Fall ist keine der Einspurrollen 4 in den Einspurtunnel 9 der Wechselbrücke 3 eingespurt.
- B: Das Fahrzeug ist teilweise unter die Wechselbrücke 3 eingefahren. In diesem Fall befinden sich die Einspurrollen 4 des Paars Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, die an dem hinteren Bereich des Rahmens 8 des Fahrzeugs 2 montiert sind, innerhalb des Einspurtunnels 9 der Wechselbrücke 3.
- C: Das Fahrzeug 2 ist vollständig unter die Wechselbrücke 3 eingefahren. In diesem Fall befinden sich die Einspurrollen 4 von allen Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d innerhalb des Einspurtunnels 9 der Wechselbrücke 3.
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Die oben genannten Fälle werden durch die Erfassung durch den Einspursensor und die Signalauswertungseinrichtung 10 bestimmt.
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Für den vorstehend genannten Fall A, in dem alle Einspurrollen 4 sich außerhalb des Einspurtunnels 9 befinden, kann logischerweise keine Annäherung zwischen den Einspurrollen 4 und den Führungsschienen des Einspurtunnels erfasst werden. Für die oben genannten Fälle B, C ergeben sich jedoch die folgenden Unterfälle:
- B1: Die Einspurrolle 4 der hinteren rechten Einspurrollenvorrichtung 1a nähert sich der rechten Führungsschiene 12 des Einspurtunnels 9.
- B2: Die Einspurrolle 4 der linken hinteren Einspurrollenvorrichtung 1b nähert sich der linken Führungsschiene 13 des Einspurtunnels 9.
- C1: Die Einspurrolle 4 der hinteren rechten Einspurrollenvorrichtung 1a nähert sich der rechten Führungsschiene 12 des Einspurtunnels 9.
- C4: Die Einspurrolle 4 der vorderen linken Einspurrollenvorrichtung 1 nähert sich der linken 13 Führungsschiene des Einspurtunnels 9.
- C5: Die Einspurrollen 4 der an der rechten Seite montierten Einspurrollenvorrichtungen 1a und 1c nähern sich der rechten Führungsschiene 12 des Einspurtunnels 9. C6: Die Einspurrollen 4 der an der linken Seite montierten Einspurrollenvorrichtungen 1b, 1d nähern sich der linken Führungsschiene 13 des Einspurtunnels 9.
- C7: Die Führungsrolle 4 der hinteren rechten Einspurrollenvorrichtung 1a nähert sich der rechten Führungsschiene 12 des Einspurtunnels 9 und die Einspurrolle 4 der vorderen linken Einspurrollenvorrichtung 1d nähert sich der linken Führungsschiene 13 des Einspurtunnels 9.
- C8: Die Einspurrolle 4 der hinteren linken Einspurrollenvorrichtung 1b nähert sich der linken Führungsschiene 13 des Einspurtunnels 9 und die Einspurrolle 4 der vorderen rechten Einspurrollenvorrichtung 1c nähert sich der rechten Führungsschiene 12 des Einspurtunnel 9.
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Die oben genannten Unterfälle können im gewöhnlichen Betrieb des Fahrzeugs 2 beim Aufnehmen der Wechselbrücke 3 vorkommen. Mit der Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels wird aufgrund der Näherung der Führungsschiene des Einspurtunnels 9 an eine entsprechende Führungsrolle 4 ein Signal durch das entsprechende Erfassungsorgan 6 erzeugt, das auf eine Annäherung der Führungsschiene des Führungstunnels 9 an die Einspurrolle 4 rückschließen lässt. Somit stehen während des Einspurvorgangs der Signalverarbeitungseinrichtung 10 alle Informationen zur Verfügung, die auf das Vorliegen von einem der Unterfälle B1, B2, C1 - C8 rückschließen lassen. Die Signalauswertungseinrichtung 10 erzeugt auf der Basis der zugeführten Signale und unter Berücksichtigung der vorbestimmten Geometrie von Fahrzeug 2 und Wechselbrücke 3 die Ausrichtung des Fahrzeugs 2 relativ zur Wechselbrücke 3.
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Bei Verwendung des induktiven Näherungssensors als Erfassungsorgan 6 in den Führungsrollen 4 kann somit insbesondere dynamisch auf den Abstand zwischen den Führungsschienen des Einspurtunnels 9 der Wechselbrücke 3 und den jeweiligen Führungsrollen 4 zurückgeschlossen werden. Da die Führungsrollen 4 im vorderen Bereich und hinteren Bereich des Rahmens 8 des Fahrzeugs paarweise so angeordnet sind, dass beim Einspuren der Einspurrollen 4 ein Abstand zwischen diesen und den Führungsschienen 12, 13 des Einspurtunnels 9 vorliegt, kann dieser Abstand als Grundlage für die Bestimmung der Ausrichtung des Fahrzeugs 2 relativ zur Wechselbrücke 3 herangezogen werden.
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Beispielsweise ist der laterale Abstand zwischen jeder Einspurrolle 4 und der entsprechenden Führungsschiene des Einspurtunnels 9 bei vollständig symmetrischer Ausrichtung des Fahrzeugs 2 unter der Wechselbrücke 3 jeweils identisch. Bei einem lateralen Versatz im Bereich von einer Einspurrollenvorrichtung verringert oder vergrößert sich der Abstand zwischen der Einspurrolle 4 und der entsprechenden Führungsschiene des Einspurtunnels 9. Aus der Verringerung des Abstands zwischen der Einspurrolle 4 und der entsprechenden Führungsschiene des Einspurtunnels 9 ergibt sich ein Versatz des Fahrzeugs relativ zu der Wechselbrücke 3 zu der Seite, an der die entsprechende Einspurrolle 4 gelegen ist. Da der Abstand zwischen den Einspurrollen 4 und der entsprechenden Führungsschiene quantitativ bestimmbar ist, lässt sich aus dem Erfassungssignal des induktiven Näherungssensors auch das Ausmaß ableiten, mit dem der Abstand zwischen der Einspurrolle 4 und der entsprechenden Führungsschiene des Einspurtunnels 9 von dem Abstand abweicht, der bei vollständig symmetrischer Ausrichtung vorliegen würde.
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Insgesamt werden beim Einspurvorgang die Abstände zwischen jeder der Führungsrollen 4 und den entsprechenden Führungsschienen des Einspurtunnels 9 erfasst und an die Signalauswertungseinrichtung 10 übermittelt. Da die Einspurrollen 4 zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sind, verändert sich der Abstand zwischen der Außenumfangsfläche der Einspurrollen 4 und der entsprechenden Führungsschiene aufgrund eines veränderten Niveaus des Rahmens 8 des Fahrzeugs relativ zur Wechselbrücke. Insbesondere verringert sich der Abstand zwischen der Führungsrolle 4 und der entsprechenden Führungsschiene des Einspurtunnels, wenn mithilfe der Niveauregulierung das Niveau des Rahmens 8 des Fahrzeugs 2 relativ zur Fahrbahnfläche und somit zur Wechselbrücke 3 angehoben wird. Zu diesem Zweck wird ein Sensorsignal der Niveauregulierung des Fahrzeugs 2 in die Signalverarbeitungseinrichtung 10 eingeführt, so dass zusammen mit dem Ausgangssignal des Einspursensors 11 und der Geometrie des Fahrzeugs 2 und der Wechselbrücke 3 alle Informationen vorliegen, um die Ausrichtung des Fahrzeugs 2 relativ zur Wechselbrücke 3 zu bestimmen. Bei dieser Bestimmung ergeben sich auf Basis der vorstehend dargestellten Unterfälle folgende Möglichkeiten:
- B1: Das Fahrzeug 2 ist im hinteren Bereich relativ zur Wechselbrücke 3 nach rechts versetzt.
- B2: Das Fahrzeug 2 ist im hinteren Bereich relativ zur Wechselbrücke 3 nach links versetzt.
- C1: Das Fahrzeug 2 ist im hinteren Bereich relativ zur Wechselbrücke 3 nach rechts versetzt.
- C2: Das Fahrzeug 2 ist im hinteren Bereich relativ zur Wechselbrücke 3 nach links versetzt.
- C3: Das Fahrzeug 2 ist im vorderen Bereich relativ zur Wechselbrücke 3 nach rechts versetzt.
- C4: Das Fahrzeug ist im vorderen Bereich relativ zur Wechselbrücke 3 nach links versetzt.
- C5: Das Fahrzeug 2 ist insgesamt relativ zur Wechselbrücke 3 nach rechts versetzt.
- C6: Das Fahrzeug 2 ist insgesamt relativ zur Wechselbrücke 3 nach links versetzt.
- C7: Das Fahrzeug 2 ist relativ zur Wechselbrücke 3 entgegen der Uhrzeigerrichtung verdreht.
- C8: Das Fahrzeug 2 ist relativ zur Wechselbrücke 3 in Uhrzeigerrichtung verdreht.
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Die Signalauswertungseinrichtung 10 erzeugt auf dieser Basis ein Signal, das die vorstehend genannten Informationen enthält und führt dieses Ausgangssignal im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer (nicht gezeigten) Anzeigevorrichtung zu. Dieses Signal kann aufgrund der quantitativen Erfassung des Abstands zwischen Einspurrolle 4 und der entsprechenden Führungsschiene des Einspurtunnels 9 auch quantitative Angaben zu den vorstehend aufgelisteten Fällen enthalten.
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Somit zeigt also diese (nicht gezeigte) Anzeigevorrichtung während des Einspurvorgangs Informationen zur Ausrichtung des Fahrzeugs 2 relativ zur Wechselbrücke 3 an. Mithilfe dieser Anzeige kann der Fahrer während des Einspurvorgangs Nachjustierungen vornehmen. Da die Erfassung des Abstands zwischen den Einspurrollen 4 und den entsprechenden Führungsschienen des Einspurtunnels 9 mithilfe des induktiven Näherungssensors kontaktlos erfolgt, muss der Fahrer sich nicht auf grundsätzlich unerwünschte Ereignisse verlassen, wie zum Beispiel das Anstoßen von Einspurrollen 4 an den Führungsschienen des Einspurtunnels 9. Vielmehr wird es mit diesem System möglich, das Fahrzeug 2 im optimalen Fall ohne Kontakt zwischen den Einspurrollen 4 und den Führungsschienen unter die Wechselbrücke 3 einzuspuren.
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Im Folgenden werden Abwandlungen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert.
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Während in der Einspurrolle 4 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein induktiver Näherungssensor verwendet wird, wird in einer abgewandelten Ausführungsform als Erfassungsorgan 6 ein kapazitiver Näherungssensor verwendet, bei dem ein Schwingkreis für eine Abstandsmessung zwischen der Einspurrolle 4 und den Führungsschienen 12, 13 vorgesehen ist. Kapazitive Näherungssensoren können eine Abstandsmessung zu einem Gegenstand auch statisch vornehmen.
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In einer weiteren abgewandelten Ausführungsform wird als Erfassungsorgan 6 ein akustischer Sensor verwendet, der mithilfe der akustischen Laufzeit von akustischen Signalen einen Abstand zu einem Gegenstand erfassen kann. Bei einem solchen System ist eine Schallquelle vorgesehen, die ein vorbestimmtes Signal erzeugt, das von dem akustischen Sensor erfasst wird. Insbesondere ist ein solcher akustischer Sensor denkbar, der als akustisches Signal Ultraschall verwendet.
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Insgesamt ist somit denkbar, verschiedene Sensoren als Erfassungsorgan 6 einzusetzen, die den Abstand oder die Annäherung einer Führungsschiene der Wechselbrücke an eine Einspurrolle 4 kontaktlos erfassen kann.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung 10 an eine Anzeige abgegeben, die von dem Fahrer einsehbar ist. In einer abgewandelten Ausführungsform wird das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung 10 einer Steuereinrichtung für einen autonomen Betrieb des Fahrzeugs 2 zur Verfügung gestellt. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, den autonomen Betrieb zum Aufnehmen einer Wechselbrücke 3 durch ein Fahrzeug 2 optimal zu steuern. Insbesondere ist es von besonderem Vorteil, der Einrichtung für den autonomen Betrieb des Fahrzeugs 2 quantitative Informationen bezüglich des Abstands zwischen den Einspurrollen 4 und den Führungsschienen des Einspurtunnels 9 zur Verfügung zu stellen, da somit eine sehr genaue Regelung des Einspurvorgangs erfolgen kann.
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In einer weiteren abgewandelten Ausführungsform, die in den 6 und 7 gezeigt ist, werden die Einspurrollenvorrichtungen gemäß der vorstehenden Beschreibung, die insbesondere mit dem Erfassungsorgan 6 versehen sind, zusätzlich zu bereits bestehenden sensorlosen Einspurrollenvorrichtungen eingesetzt, die bereits am Fahrzeug 2 montiert sind. Dabei sind, wie in 6 gezeigt ist, die sensorlosen Einspurrollenvorrichtungen 1e, 1f, 1g, 1h nicht mit einem Erfassungsorgan 6 versehen und entsprechen somit den bisher bekannten Einspurrollenvorrichtungen mit üblichem Aufbau. Bei dieser Ausführungsform sind daher zusätzlich zu den ursprünglichen Einspurrollenvorrichtungen als Messrollen verwendete Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d an vorbestimmten Positionen vorgesehen, an denen eine Messung vorgenommen werden soll. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Messrollen so angeordnet werden, dass diese nicht in Kontakt mit den Führungsschienen des Einspurtunnels 9 treten können, während entsprechende Kräfte von den originären Einspurrollenvorrichtungen 1e, 1f, 1g, 1h aufgenommen werden können.
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Bei dieser Ausführungsform sind ferner zwei der Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b, die mit dem Erfassungsorgan 6 versehen sind, in Längsrichtung des Fahrzeugs 2 weiter hinten als die sensorlosen Einspurrollenvorrichtungen 1e, 1f vorgesehen. Damit kann schon in einem frühzeitigen Stadium des Einspurens die Erfassung der Wechselwirkung zwischen den Einspurrollenvorrichtungen 1a, 1b vorgenommen werden.
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Die Einspurrollenvorrichtungen aller Ausführungsformen können als Nachrüstsatz ausgestaltet werden, so dass die vorhandenen Einspurrollenvorrichtungen durch Einspurrollenvorrichtungen mit Erfassungsorgan ersetzt oder ergänzt werden können. Hierfür enthält der Nachrüstsatz entweder eine in die Fahrzeugsteuerung integrierbare Signalverarbeitungseinrichtung 10 oder die Einspurrollenvorrichtungen mit Erfassungsorgan werden über ein Softwareupdate in die Fahrzeugsteuerung integriert.
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Bezugszeichenliste
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- 1; 1a-1d; 1e-1h
- Einspurrollenvorrichtung
- 2
- Fahrzeug
- 3
- Wechselbrücke
- 4
- Einspurrolle
- 5
- Halteelement
- 6
- Erfassungsorgan
- 7
- Montagelement
- 8
- Rahmen
- 9
- Einspurtunnel
- 10
- Signalverarbeitungseinrichtung
- 11
- Einspursensor
- 12, 13
- Führungsschiene
