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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Minenlastwägen der Bauart, die für einen oberleitungsunterstützten Betrieb geeignet sind, und sie bezieht sich insbesondere auf das autonome Einstellen eines Stromabnehmers eines Minenlastwagens basierend auf der Eignung des Minenlastwagens für einen oberleitungsunterstützten Betrieb bzw. Stromabnehmerbetrieb.
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Hintergrund
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Der Bergbau von Materialien in großem Ausmaß ist tendenziell ein energieintensives Unternehmen. Bei vielen Tageabbauminen kann eine Flotte von großen Minenlastwägen nahezu kontinuierlich arbeiten, um Erz und Abraum von einem Grabbereich bzw. Abbaubereich zu einem Ablade- oder Verarbeitungsort zu transportieren. Viele solcher Minenlastwägen werden über dieselbetriebene Motoren angetrieben. Sowohl direkt antreibende Dieselmotoren als auch dieselelektrische Antriebssysteme sind mit den Jahren verwendet worden. Wie bei vielen anderen Systemen für schwere Einsätze, können die Brennstoffkosten für Minenlastwägen beträchtlich sein. Darüber hinaus sind viele Minen an entfernten Stellen gelegen, und die Kosten für den Transport von Brennstoff zum Abbaugelände können beträchtlich zu den Betriebskosten beitragen. Auch kann es ungeachtet der Kosten eine Herausforderung sein, genügend Brennstoffversorgung zu erhalten. Aus diesen und anderen Gründen suchen Ingenieure in der Bergbauindustrie und Hersteller von Ausrüstungsgegenständen für den Bergbau kontinuierlich nach Wegen, um den Brennstoffverbrauch zu verringern. In Hinblick auf die historische Preisvolatilität von Produktionsgütern, von denen abgebaute Materialien und Erdölbrennstoffe Beispiele sind, genauso wie im Hinblick auf die Variation der Geologie und Topographie unter Bergbaustätten, ist die Wirtschaftlichkeit der Lieferung und des Verbrauchs der Energie für Bergbauaktivitäten tendenziell komplex und variabel.
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Für Jahrzehnte haben Minenbetreiber mit der Verwendung von elektrischer Leistung experimentiert, die auf dem Gelände erzeugt wurde oder von einem Stromnetz geliefert wurde, um Bergbaumaschinen anzutreiben. Die Erzeugung von elektrischer Leistung vor Ort bringt ähnliche Überlegungen bezüglich der Kosten und der Verfügbarkeit mit sich, wie die direkte Brennstoffversorgung von Einrichtungen über Petroleum- bzw. Erdölbrennstoffe. Auf Grund der Abgelegenheit von vielen Minen und auf Grund von anderen Faktoren hat sich die Lieferung von elektrischer Leistung von einem Stromnetz oder über relativ lange Distanzen für zumindest einige Minen als konsistent und vorteilhaft erwiesen, und zwar im Vergleich dazu, dass man sich auf Erdölbrennstoffe allein verlässt. Die Kosten von elektrischer Leistung können aber auf Grund von Marktfluktuationen variieren, genauso wie sie von Mine zu Mine variieren können, und zwar abhängig von der regionalen Verfügbarkeit von fossilen Brennstoffen, geothermischer Leistung oder hydroelektrischer Leistung oder basierend auf anderen vorhandenen oder erreichbaren Energiequellen für die Erzeugung von Elektrizität. Auch wenn die Leistungsversorgung von Bergbaumaschinen mit Elektrizität durchführbar ist, verbleibt dennoch ein starker Antrieb, diese Leistung so effizient wie möglich zu verwenden, sowohl um Kosten zu steuern bzw. zu verringern, als auch um die Vorhersagbarkeit in Hinblick auf eine ungewisse wirtschaftliche Lage zu optimieren.
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Während dies erstmals Jahrzehnte zuvor vorgeschlagen wurde, ist ein heutiges Beispiel der Verwendung von elektrischer Leistung auf Bergbaustätten ein Oberleitungssystem mit einer oben liegenden Oberleitung, um elektrische Leistung zu liefern, um Bergbau- bzw. Minenlastwägen insbesondere zu unterstützen, wenn sie beladen auf Steigungen einen Berg hinauf fahren. Viele Tagebauminen weisen eine Transportstraße auf, die sich von einer Ausgrabe- bzw. Abbaustelle für Erz zu einer entfernten Abladestelle oder Verarbeitungsstelle erstrecken. Die auf einem solchen Gelände verwendeten Minenlastwägen müssen möglicherweise eine Steigung auf der Transportstraße hinauffahren, die mehrere Kilometer lang ist oder möglicherweise noch länger. Es wird klar sein, dass die Verwendung von Diesel- oder anderen Erdölbrennstoffen zum Antrieb von Minenlastwägen, die Hunderte Tonnen von Erz solche Steigungen hinauffahren, ziemlich teuer sein können, und somit haben Oberleitungssysteme in den letzten Jahren erneutes Interesse erfahren.
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Minenlastwägen, die so konfiguriert sind; dass sie mit elektrischer Leistung von einer Oberleitung unterstützt werden, weisen typischerweise einen Mechanismus auf, der als Stromabnehmer bekannt ist, der verwendet werden kann, um nach oben und/oder nach außen von einem Minenlastwagen zu reichen, um elektrisch die Oberleitung zu berühren bzw. zu kontaktieren und somit elektrische Leistung für den Antrieb zu liefern, anstatt die Leistung an Bord des Minenlastwagens selbst zu erzeugen. In der üblichen Praxis überwacht ein Bediener visuell die Entfernung seines Minenlastwagens zu einer oben liegenden Oberleitung und betätigt den Stromabnehmer, so dass dieser mit der Oberleitung an einer erwünschten Stelle in Eingriff kommt, dann bringt er den Stromabnehmer an ihrem Ende außer Eingriff von der Oberleitung. Bediener von Minenlastwägen haben schon die Aufgaben, zu lenken und sonstige Steuervorgänge auszuführen, was bei einer außerordentlich großen und schweren Maschine umfangreich ist. Entsprechend werden oft gut. ausgebildete Bediener mit ausgiebigem Training und großer Erfahrung für den Betrieb von Minenlastwägen ausgewählt. Trotz solcher Ausbildung und Training richten die Bediener tendenziell ihre Aufmerksamkeit mehr darauf, Hindernisse und Kollisionen zu vermeiden, als darauf, die Betätigung des Stromabnehmers optimal zeitlich zu steuern. Darüber hinaus kann das Lenken eines Minenlastwagens, so dass dieser elektrisch mit der Oberleitung verbunden bleibt, selbst ein schwieriges Unternehmen sein. Als eine Folge werden viele Minenlastwägen weniger oft oder konservativer mit Oberleitungsunterstützung betrieben als dies in optimaler Weise der Fall wäre. Zu diesen Herausforderungen kommt weiterhin die Tatsache dazu, dass eine Oberleitung möglicherweise nicht immer verfügbar ist. Instandhaltung, Reparaturen und elektrische Fehler werden erzeugt, wenn Lastwägen unbeabsichtigt von einer Oberleitung weg lenken oder zu dieser hin lenken, was erfordern kann, dass die Oberleitung temporär von Energie getrennt wird, was einen reibungslosen und vorhersagbaren Betriebsfluss in der Mine unterbricht.
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Das
US-Patent mit der Nummer 4,694,125 von Takei und Anderen ist auf eine Abnehmervorrichtung für oberleitungsunterstützte Fahrzeuge mit einer Stromabnehmerschaltung gerichtet. Die Schaltung entregt ein Ventil, welches die Stromabnehmerposition steuert, wenn ein Fahrer das Fahrzeug verlässt. Anders gesagt, Takei und Andere schlagen scheinbar vor, den Stromabnehmer von einer Oberleitung zu trennen, wenn ein Bediener den Lastwagen stoppt und aussteigen will. Während es sicher ein gutes Ziel ist, elektrische Stromschläge für einen Bediener zu vermeiden, scheint es, dass Takei und andere keine Lösungen für die Herausforderungen des Energieverbrauchs, der Kosten und der Effizienz bei modernen Bergbaustätten bieten.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt weist ein Verfahren zum Steuern eines Leistungssystems in einem Minenlastwagen, der durch eine Oberleitung unterstützt werden kann, auf, Daten zu empfangen, die eine erwartete Veränderung der Eignung des Minenlastwagens für einen oberleitungsunterstützten Betrieb bzw. Oberleitungsbetrieb anzeigen, und einen Steuerbefehl an einen Betätigungsmechanismus für einen Stromabnehmer des Leistungssystems auszugeben, und zwar ansprechend auf die Daten und vor dem Auftreten der erwarteten Änderung der Eignung. Das Verfahren weist weiter auf, den Stromabnehmer zwischen einer mit der Oberleitung verbundenen Konfiguration zum Antrieb eines elektrischen Antriebsmotors für den Minenlastwagen über elektrische Leistung von einer oben liegenden Oberleitung und einer Ruhekonfiguration ansprechend auf den Steuerbefehl einzustellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt weist ein Leistungssystem für einen Minenlastwagen mit Fähigkeit zum Oberleitungsbetrieb einen Stromabnehmer auf, um einen elektrischen Antriebsmotor des Minenlastwagens über elektrische Leistung von einer oben liegenden Oberleitung anzutreiben, wobei der Stromabnehmer eine Verbindungsanordnung aufweist, die konfiguriert ist, um eine Koppelung mit einem Körper des Minenlastwagens herzustellen. Der Stromabnehmer weist weiter einen elektrischen Kontaktkörper auf, der mit der Verbindungsanordnung gekoppelt ist, und einen Betätigungsmechanismus, der konfiguriert ist, um den Stromabnehmer zwischen einer mit der Oberleitung verbundenen Konfiguration, in der der elektrische Kontaktkörper mit der oben liegenden Oberleitung in Kontakt steht, und einer Ruhekonfiguration einzustellen. Das Leistungssystem weist weiter eine elektronische Steuereinheit in steuernder Verbindung mit dem Betätigungsmechanismus auf, wobei die elektronische Steuereinheit konfiguriert ist, um Daten zu empfangen, welche eine erwartete Veränderung der Eignung des Minenlastwagens für einen oberleitungsunterstützten Betrieb bzw. Oberleitungsbetrieb anzeigen, und um darauf ansprechend einen Steuerbefehl an den Betätigungsmechanismus auszugeben, bevor die erwartete Änderung der Eignung auftritt.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt weist ein Minenlastwagen einen Rahmen, mit dem Boden in Eingriff stehende Antriebselemente, die mit dem Rahmen gekoppelt sind, und ein Leistungssystem auf. Das Leistungssystem weist einen elektrischen Antriebsmotor und einen Stromabnehmer auf, der konfiguriert ist, um den elektrischen Antriebsmotor über elektrische Leistung von einer oben liegenden Oberleitung mit Leistung zu versorgen. Der Stromabnehmer weist einen Betätigungsmechanismus auf, der konfiguriert ist, um den Stromabnehmer zwischen einer mit der Oberleitung verbundenen Konfiguration zum Kontakt mit der oben liegenden Oberleitung und einer Ruheposition einzustellen. Das Leistungssystem weist weiter eine elektronische Steuereinheit auf, die konfiguriert ist, um Daten zu empfangen, die eine erwartete Veränderung der Eignung des Minenlastwagens für einen oberleitungsunterstützten Betrieb anzeigen, und um darauf ansprechend einen Steuerbefehl an den Betätigungsmechanismus vor dem Auftreten der erwarteten Veränderung der Eignung auszugeben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Seitenansicht eines Minenlastwagens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 ist eine schematische Ansicht des Minenlastwagens der 1;
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3 ist eine schematische Ansicht eines Minenlastwagens an mehreren Stellen in einer oberleitungsunterstützten bzw. mit Oberleitungen versehenen Bergbauumgebung;
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4 ist eine schematische Ansicht ähnlich der 3;
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5 ist ein Flussdiagramm eines Steuerverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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6 ist ein Flussdiagramm eines Weiteren Steuerverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit Bezug auf 1 ist dort ein Minenlastwagen 10 mit Fähigkeit zum Oberleitungsbetrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Minenlastwagen 10 kann einen Körper oder Rahmen 12 mit mit dem Boden in Eingriff stehenden Antriebselementen 14 aufweisen, die mit dem Rahmen 12 gekoppelt sind. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weisen die mit dem Boden in Eingriff stehenden Antriebselemente 14 einen Satz von zwei Vorderrädern und einen Satz von vier Hinterrädern auf, obwohl die vorliegende Offenbarung nicht dadurch eingeschränkt ist. Ein Bett bzw. eine Kippmulde 16 ist mit dem Rahmen 12 und/oder einem Teil des Rahmens 12 gekoppelt und kann zwischen einer abgesenkten Position, wie gezeigt, und einer angehobenen Position gekippt werden, um Material aus der Mulde 16 in herkömmlicher Weise herauszukippen. Der Minenlastwagen 10 kann weiter ein Antriebssystem 20 mit einem Verbrennungsmotor 22, wie beispielsweise einem verdichtungsgezündeten Verbrennungsmotor, und einem Generator 24 aufweisen, der über den Verbrennungsmotor 22 mit Leistung versorgt wird. Das Leistungssystem 20 kann weiter einen oder mehrere elektrische Antriebsmotoren 26 aufweisen, die mit den mit dem Boden in Eingriff stehenden Elementen 14 gekoppelt sind. Das Leistungssystem 20 kann weiter einen Leistungsverbindungsmechanismus 40 aufweisen, der konfiguriert ist, um elektrisch das Leistungssystem 20 mit einer oben liegenden Oberleitung 100 zu verbinden. Wie oben erwähnt, kann der Minenlastwagen 10 eine Fähigkeit zum Oberleitungsbetrieb haben. Der Fachmann wird mit Minenlastwägen vertraut sein, die konfiguriert sind, um in gewissen Fällen mit elektrischer Leistung von einer oben liegenden Oberleitung zu arbeiten, wie beispielsweise wenn eine Materiallast eine Steigung bergauf transportiert wird. Bei einer Strategie zur praktischen Ausführung kann der Minenlastwagen 10 zwischen einem mit der Oberleitung verbundenen Modus, in dem das Leistungssystem 20 Leistung vollständig oder teilweise von der oben liegenden Oberleitung 100 empfängt, und einem Modus ohne Oberleitung oder Generatormodus, übergehen, wo Leistung vollständig vom Verbrennungsmotor 22/Generator 24 empfangen wird. Nichtsdestotrotz werden Ausführungsbeispiele in Betracht gezogen, in denen eine Mischung von elektrischer Leistung von sowohl dem Generator 24 als auch der Oberleitung 100 verwendet wird, während ein Oberleitungsbetrieb ausgeführt wird. Wie aus der folgenden Beschreibung weiter offensichtlich wird, kann das Antriebssystem 20 proaktiv unter Voraussage von Veränderungen der Eignung des Minenlastwagens 10 für einen Oberleitungsbetrieb gesteuert werden, und in Voraussicht der Verfügbarkeit von Leistung von der Oberleitung 100.
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Eine Kabine 18 kann am Rahmen 12 montiert sein, und eine Bedienersteuerstation 30 kann in der Kabine 18 positioniert sein. Die Bedienersteuerstation 30 kann eine Vielzahl von Bedienereingabevorrichtungen zur Steuerung und Überwachung des Betriebs des Minenlastwagens 10 aufweisen. Zu diesem Zweck kann ein Drosselsteuerhebel oder eine ähnliche Vorrichtung 32 und ein Stromabnehmerautomatikschalter 34 an der Bedienerstation 30 positioniert sein, wobei die Bedeutung von jedem dieser Elemente im Folgenden weiter besprochen wird.
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Der Leitungsverbindungsmechanismus 40 kann einen Stromabnehmer, der einen Betätigungsmechanismus 42, eine Verbindungsanordnung 44, die mit einer Basis 46 gekoppelt ist und konfiguriert ist, um am Rahmen 12 befestigt zu werden, beispielsweise an einem Vorderteil der Mulde 16, aufweisen. Der Stromabnehmer 40 kann durch einen Betätigungsmechanismus 42 zwischen einer mit der Oberleitung verbundenen Konfiguration zum Kontakt mit der Oberleitung 100 und einer Ruhekonfiguration einstellbar sein. Der Stromabnehmer 40 kann weiter einen Satz von zwei elektrischen Kontaktelementen 48 aufweisen, die an der Verbindungsanordnung 44 montiert sind, die elektrisch das Leistungssystem 20 mit der Oberleitung 100 in der Oberleitungskonfiguration verbinden. Der Stromabnehmer 40 kann in der Ablagekonfiguration auf einer Ablage 50 positioniert sein. Wie in 1 veranschaulicht, kann die Konfiguration in Kontakt mit der Oberleitung eine angehobene Position des Stromabnehmers 40 aufweisen, während die Ruhekonfiguration eine abgesenkte Position des Stromabnehmers 40 aufweisen kann. Der Stromabnehmer 40 und insbesondere die elektrischen Kontaktelemente 48 können eine elektrische Verbindung mit der Elektronik 28 des Leistungssystems herstellen, die konfiguriert ist, um elektrische Leistung innerhalb des Leistungssystems 20 in einer Weise herzuleiten und zu verteilen, die hier weiter beschrieben wird.
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Der Minenlastwagen 10 kann weiter ein Leistungssteuersystem 60 aufweisen. Das Steuersystem 60 kann in Verbindung mit den Bedienereingabevorrichtungen sein, die an der Bedienersteuerstation 30 gelegen sind, genauso wie mit anderen Überwachungs- und Steuervorrichtungen des Minenlastwagens 10, einschließlich eines Empfängers oder einer Antenne 68, Leistungssystemelektronik 28 und einer elektrisch betätigten Motordrossel 74. Das Steuersystem 60 kann weiter eine elektronische Steuereinheit 62 aufweisen, die elektronische Daten, einschließlich elektronischer Daten vom Empfänger 68 empfängt, welche eine erwartete Veränderung der Eignung des Minenlastwagens 10 für den Überleitungsbetrieb anzeigen. Die elektronische Steuereinheit 62 kann weiter in steuernder Verbindung mit dem Betätigungsmechanismus 42 sein, und kann konfiguriert sein, um einen Steuerbefehl an den Betätigungsmechanismus 42 ansprechend auf die elektronischen Daten auszugeben und vor dem Auftreten der erwarteten geeigneten Veränderung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Steuersystem 60 konfiguriert sein, um das Leistungssystem 20 zwischen einem Oberleitungsmodus bzw. mit der Oberleitung verbundenen Modus, wobei elektrische Leistung von der Oberleitung 100 aufgenommen wird, in einen von der Oberleitung getrennten Modus übergehen zu lassen bzw. umzuschalten, und zwar zumindest teilweise basierend auf Verfügbarkeit oder Nicht-Verfügbarkeit von Segmenten der Oberleitung 100. Zu diesem Zweck kann die elektronische Steuereinheit 62 weiter konfiguriert sein, um Daten zu empfangen, welche einen erwarteten Fortschritt bzw. Fahrweg des Minenlastwagens 10 von einem ersten Teil des Fahrpfades, der mit einem verfügbaren Segment der Oberleitung 100 zusammenfällt, zu einem darauf folgenden Teil des Fahrpfades anzeigen, der mit einem nicht verfügbaren Segment zusammenfällt. Die elektronische Steuereinheit 62 kann ansprechend auf die Daten anweisen, dass das Leistungssystem 20 von dem Modus in Kontakt mit der Oberleitung zum Modus ohne Kontakt zur Oberleitung übergeht. Jede dieser Fähigkeiten, steuerbares Betätigen der Oberleitung 40 ansprechend auf eine erwartete Veränderung der Eignung des Minenlastwagens für einen Oberleitungsbetrieb, und steuerbares Übergehen bzw. Umschalten des Leistungssystems 20 ansprechend auf eine sich ändernde Verfügbarkeit des Oberleitungssegmentes, wird weiter unten besprochen und mit Beispielen veranschaulicht.
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Nun mit Bezug auf 2 ist dort eine schematische Darstellung von gewissen Teilen des Minenlastwagens 10 gezeigt, wobei diese zusätzliche Merkmale zu den in 1 gezeigten darstellt. Es sei daran erinnert, dass der Minenlastwagen 10 zumindest einen elektrischen Antriebsmotor aufweisen kann. In einer Strategie zur praktischen Ausführung, wie in 2 gezeigt, treibt der elektrische Antriebsmotor 26 jeden der zwei Sätze von zwei Hinterrädern 14 an, jedoch könnte auch ein gemeinsamer Antriebsmotor für jeden der Sätze von Rädern verwendet werden. Wie ebenfalls in 2 gezeigt, ist der Generator 24 mit dem Hauptmotor bzw. Verbrennungsmotor 22 gekoppelt. Der Generator 24 kann über eine Ausgangswelle 23 des Verbrennungsmotors 22 gedreht werden, und zusätzliche (nicht gezeigte) Komponenten, wie beispielsweise ein Getriebe und ein Schaltgetriebe können zwischen dem Verbrennungsmotor 22 und dem Generator 24 in herkömmlicher Weise angekoppelt sein. Die Leistungssystemelektronik 28 ist derart gezeigt, dass sie eine elektrische Verbindung mit dem Generator 24 und mit den Antriebsmotoren 26 herstellt. Die Elektronik 28 ist auch derart gezeigt, dass sie elektrisch mit dem Stromabnehmer 40, und insbesondere mit den elektrischen Verbindern 48 verbunden ist. Die Elektronik 28 kann verschiedene Komponenten aufweisen, die dem Fachmann bekannt sind, wie beispielsweise Inverter bzw. Wechselrichter, Schalter und ein Widerstandsgitter zum Ableiten von übermäßiger Leistung und/oder eine Speichervorrichtung für elektrische Energie, wie beispielsweise eine Batterie oder einen Kondensator. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist nur ein Stromabnehmer gezeigt. Es sei bemerkt, dass bei vielen Versionen, wenn nicht bei den meisten Versionen, zwei Stromabnehmer verwendet werden können, die konfiguriert sind, um einen elektrischen Kreislauf mit einer ersten und einer zweiten oben liegenden mit Energie versorgten Oberleitung herzustellen oder zu unterbrechen. Die hier dargelegten Beschreibungen eines Steuerbefehls, der an den Stromabnehmer 40 gesandt wird, sollen daher so verstanden werden, dass sie sich darauf beziehen, dass Steuerbefehle an zwei Stromabnehmer gesandt werden, so dass die zwei Stromabnehmer gleichzeitig eingestellt werden. Oberleitungen 100 können entweder Gleichstrom oder Wechselstrom aufweisen, und der Generator 24 kann entweder als Gleichstromgenerator oder als Wechselstromgenerator konfiguriert sein. Die Elektronik 28 kann in geeigneter Weise für jegliche dieser Kombinationen von Wechselstrom und Gleichstrom über bekannte Techniken konfiguriert sein.
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Ebenfalls ist in 2 eine Hydraulikpumpe 52 gezeigt, die konfiguriert ist, um Hydraulikströmungsmittel von einem Tank 54 zu einem Betätigungsmechanismus 42 des Stromabnehmers 40 zu leiten. Zu diesem Zweck kann der Betätigungsmechanismus eine hydraulische Betätigungsvorrichtung aufweisen, und ein elektrisch betätigtes Steuerventil 51 kann strömungsmittelmäßig zwischen der Pumpe 52 und dem Betätigungsmechanismus 42 positioniert sein. Das hydraulische Strömungsmittel kann zum Betätigungsmechanismus 42 von der Pumpe 52 geliefert werden und vom Betätigungsmechanismus 42 zum Tank 54 durch das Ventil 51 zurückgeleitet werden. Das Ventil 51 könnte ein Mehr-Positionen-Ventil sein, und zwar mit einer ersten Position, in der Strömungsmittel zu einer Kopfseitenkammer des Betätigungsmechanismus 42 geliefert wird und von einer Stangenseitenkammer aufgenommen wird und zum Tank 54 zurückgeleitet wird. In einer zweiten Position des Ventils 51 können die Strömungsmittelverbindungen umgekehrt sein und in einer dritten Position können die Strömungsmittelverbindungen blockiert sein. Die elektronische Steuereinheit 62 kann in steuernder Verbindung mit der Pumpe 52 sein und kann auch in steuernder Verbindung mit dem elektrisch betätigten Steuerventil 51 sein. Der Übergang bzw. Umschaltvorgang des Leistungssystems 20, wie oben erwähnt, kann aufweisen, einen Steuerbefehl an das elektrisch betätigte Steuerventil 51 auszugeben, insbesondere an die elektrische Betätigungsvorrichtung 53. In alternativen Ausführungsbeispielen könnte der Stromabnehmer 40 über eine gewisse andere Strategie betätigt werden, und der Betätigungsmechanismus 42 könnte eine pneumatische Betätigungsvorrichtung, eine elektrische Betätigungsvorrichtung oder beispielsweise einen Antrieb mit Kugelumlaufspindel aufweisen.
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Wie in 2 gezeigt, gibt es einen Satz von Lenkbetätigungsvorrichtungen 56, die konfiguriert sind, um die vorderen mit dem Boden in Eingriff stehenden Elemente 14 zu lenken. Ein Lenksensor 70 ist gezeigt, der mit einer der Lenkbetätigungsvorrichtungen 56 gekoppelt ist und er ist in Verbindung mit der elektronischen Steuereinheit 62, so dass die elektronische Steuereinheit 62 konfiguriert ist, um einen Lenkparameter des Lastwagens 10 zu überwachen, wie beispielsweise einen Radlenkwinkel. Der Lenksensor 70 könnte somit einen Linearpositionssensor aufweisen, der konfiguriert ist, um eine Position von einer der Betätigungsvorrichtungen 56 zu überwachen, jedoch könnte er in anderen Ausführungsbeispielen einen Drehpositionssensor aufweisen, der mit einem der vorderen mit dem Boden in Eingriff stehenden Elementen 14 gekoppelt ist, oder mit irgendeinem anderen Lenkabfühlmechanismus. Eine Vorderachse 58, die eine einteilige oder geteilte Vorderachse aufweisen könnte, ist derart gezeigt, dass sie sich zwischen den vorderen mit dem Boden in Eingriff stehenden Elementen 14 erstreckt. Ein Drehzahlsensor 72 ist gezeigt, der mit der Achse 58 gekoppelt ist und in Verbindung mit der elektronischen Steuereinheit 62 ist, um es der elektronischen Steuereinheit 62 zu ermöglichen, einen Geschwindigkeitsparameter des Minenlastwagens 10 zu überwachen. Der Fachmann wird erkennen, dass anstelle eine Achsendrehzahl zu überwachen, eine gewisse andere Abfühlstrategie verwendet werden könnte, wie beispielsweise die Überwachung einer Raddrehzahl über einen Raddrehzahlsensor oder die Überwachung der Fahrgeschwindigkeit über Signale von einem Lokal- oder Globalpositionsbestimmungssystem.
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Jeder der Lenkparameter und Geschwindigkeitsparameter ist ein Beispiel von Dynamikparametern des Minenlastwagens 10. In Verbindung mit der Bestimmung einer erwarteten Veränderung der Eignung des Minenlastwagens für einen oberleitungsunterstützten Betrieb und hinwirkend darauf, kann die elektronische Steuereinheit 62 Daten empfangen, die zumindest einen Dynamikparameter anzeigen, wie beispielsweise den Lenkparameter und den Geschwindigkeitsparameter, und sie kann den Steuerbefehl zum Betätigungsmechanismus 42 ansprechend darauf ausgeben. Die Sensoren 70 und 72 können ein Teil eines Abfühlsystems 69 sein, welches konfiguriert ist, um den zumindest einen dynamischen Parameter zu überwachen. Ebenfalls ist in 2 ein Empfänger oder eine Antenne 68, ein Schalter 34 und ein Drosselsteuerhebel 32 gezeigt, die jeweils mit der elektronischen Steuereinheit 62 gekoppelt sein. Die Antenne 68 kann konfiguriert sein, um Daten zu empfangen, welche eine Echtzeitposition des Minenlastwagens 10 anzeigen, genauso wie Daten, welche die Positionen von anderen Maschinen und verschiedenen Merkmalen bzw. Einrichtungen auf einer Bergbaustätte anzeigen, wie beispielsweise von der Oberleitung 100 selbst. Statusinformationen bezüglich der Verfügbarkeit von unterschiedlichen Segmenten der Oberleitung 100 und mögliche Befehle von einem Bergbaubetriebszentrum können ebenfalls über die Antenne 18 empfangen werden. Die Antenne 18 kann auch konfiguriert sein, um Signale vom Minenlastwagen 10 für verschiedene weiter im Folgenden beschriebene Zwecke zu übertragen. Der Schalter 34 kann einen Druckknopf oder Ähnliches aufweisen, der Signale zu der elektronischen Steuereinheit 62 sendet oder von dieser abgefragt wird, um zu bestimmen, ob eine automatische Stromabnehmersteuerung erwünscht ist oder nicht, wie ebenfalls weiter hier beschrieben wird. Der Drosselsteuerhebel 32 kann wiederum Signale an die elektronische Steuereinheit 62 senden, welche eine vom Bediener angewiesene Drosselposition bzw. Gaspedalposition anzeigen. Die elektronische Steuereinheit 62 kann Befehle an die elektrisch betätigte Drossel ansprechend auf die Befehle vom Steuerhebel 32 in herkömmlicher Weise ausgeben. Ein Steuerbefehl, der ausgegeben wird, um zwischen einem Modus in Verbindung mit der Oberleitung und einem Modus ohne Verbindung mit der Oberleitung überzugehen bzw. umzuschalten, kann auch einen Befehl aufweisen, der von der elektronischen Steuereinheit 62 gesendet wird, um den Verbrennungsmotor 22 bezüglich der Drehzahl herauf oder herunter zu regeln, falls angebracht.
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Die elektronische Steuereinheit 62 kann über geeignete Software konfiguriert sein, um verschiedene der hier in Betracht gezogenen Funktionen auszuführen. Zu diesem Zweck kann die elektronische Steuereinheit 62 einen Datenprozessor 64 aufweisen, der mit einem computerlesbaren Speicher 66 gekoppelt ist, der vom Computer ausführbaren Code speichert. Der Speicher 66 kann auch Positionsdaten einer Oberleitungsbetriebsverfügbarkeitsgrenze speichern, so dass die elektronische Steuereinheit 62 Steuerbefehle an den Betätigungsmechanismus 42 ansprechend auf eine Differenz zwischen Lastwagenpositionsdaten in Echtzeit, die über die Antenne 68 empfangen wurden, und den gespeicherten Positionsdaten ausgeben kann. Im Hinblick auf das Vorangegangene wird klar sein, dass das Steuersystem 60 ein Bild davon gewinnen kann, wo der Minenlastwagen 10 relativ zu gewissen Merkmalen einer Mine gelegen ist, wie beispielsweise relativ zur Oberleitung 100, und auch darüber, was der Minenlastwagen 10 zu einem speziellen Zeitpunkt tut, wie beispielsweise seine Fahrgeschwindigkeit, seinen Lenkwinkel und möglicherweise andere Faktoren. Die Faktoren, wie beispielsweise die Lastwagenposition, die Geschwindigkeit und der Lenkeinschlag können als interne Parameter verstanden werden, welche die elektronische Steuereinheit 62 bewertet, um erwartete Veränderungen in der Eignung des Minenlastwagens 10 für einen oberleitungsunterstützten Betrieb zu detektieren, so dass der Stromabnehmer 40 eingestellt werden kann, beispielsweise gehoben oder abgesenkt werden kann, falls passend, und so dass das Leistungssystem 20 zwischen dem Modus mit Oberleitungsbetrieb und dem Modus ohne Oberleitungsbetrieb übergehen kann. In dem Modus mit Oberleitungsbetrieb wird elektrische Leistung von der Oberleitung 100 zu den Motoren 26 geliefert, während im Modus ohne Oberleitungsbetrieb die elektrische Leistung vom Generator 24 zu den Elektromotoren 26 geliefert werden kann, oder von einer an Bord gelegenen Energiespeichervorrichtung oder Ähnlichem (nicht gezeigt). In noch anderen Ausführungsbeispielen könnten die Räder 14 des Minenlastwagens 10 im Modus mit Oberleitungsbetrieb über eine mechanische Koppelung mit dem Verbrennungsmotor 22 angetrieben werden und überhaupt nicht elektrisch angetrieben werden.
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Eine Kombination der oben erwähnten internen Faktoren, welche eine Eignung für den Oberleitungsbetrieb anzeigt, könnte eine Lastwagenposition innerhalb der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze, einen Radlenkwinkel von weniger als einem gewissen vorbestimmten Winkel und eine Fahrgeschwindigkeit von mehr als einem gewissen vorbestimmten Minimum aufweisen. Basierend auf diesen Faktoren könnte geschlossen werden, dass der Minenlastwagen 10 so gelegen ist, dass der Stromabnehmer 40 elektrisch die Oberleitung 100 kontaktieren kann, der Minenlastwagen 10 nicht angehalten wird und nicht so scharf einlenkt, dass der Lastwagen 10 sofort aus der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze herausfährt. Bedingungen, die anzeigen, dass der Minenlastwagen 10 gegenwärtig nicht für den Oberleitungsbetrieb geeignet ist, könnten eine Lastwagenposition außerhalb der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze, einen Radlenkwinkel, der größer als ein gewisser vorbestimmter Winkel ist, und eine Lastwagengeschwindigkeit aufweisen, die niedriger ist als eine gewisse vorbestimmte Geschwindigkeit, oder die null ist. Unter solchen Bedingungen könnte geschlossen werden, dass der Minenlastwagen 10 nicht so positioniert ist, dass der Stromabnehmer 40 einen elektrischen Kontakt mit der Oberleitung 100 herstellen kann, dass der Lastwagen 10 gestoppt ist oder scheinbar aus der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze herausgelenkt wird.
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Es wird klar sein, dass verschiedene unterschiedliche Kombinationen dieser und anderer Faktoren verwendet werden können, um daraus zu schließen, dass der Minenlastwagen 10 gegenwärtig für einen Oberleitungsbetrieb geeignet oder nicht geeignet ist. Es kann weiter in Betracht gezogen werden, dass durch Überwachung der obigen Faktoren und möglicherweise anderer, es für das Steuersystem 60 möglich ist, eine erwartete Veränderung der Eignung des Minenlastwagens 10 für einen Oberleitungsbetrieb zu erkennen, bevor die Veränderung tatsächlich auftritt. Wenn beispielsweise der Minenlastwagen 10 schnell verlangsamt wird, kann daraus geschlossen werden, dass der Minenlastwagen 10 wahrscheinlich stoppt, wobei es an diesem Punkt aus verschiedenen Gründen wünschenswert sein wird, eine elektrische Trennung von der Oberleitung 100 vorzunehmen. Wenn der Lastwagen 10 gegenwärtig relativ scharf gelenkt wird oder eine Veränderung des Radlenkwinkels relativ schnell auftritt, kann analog daraus geschlossen werden, dass der Minenlastwagen 10 von der Oberleitung weggelenkt wird und außerhalb der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze gelenkt wird. Eine Überwachung von irgendeinem dieser Dynamikparameter kann anzeigen, dass eine Bedingung aufgetreten ist oder erwartungsgemäß auftreten wird, die einen Trennung von der Oberleitung 100 rechtfertigt. Entsprechend kann die elektronische Steuereinheit 62 einen Fault bzw. Fehler setzen, und zwar basierend auf Daten, die zumindest einen Dynamikparameter anzeigen, und sie kann darauf ansprechend, den Steuerbefehl ausgeben, um den Stromabnehmer 40 zu senken oder zu stoppen. Diese Daten, welche den mindestens einen Dynamikparameter anzeigen, können in Eingangsgrößen vom Abfühlsystem 39 zur elektronischen Steuereinheit 62 kodiert werden.
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Die Nähe des Minenlastwagens 10 zur Oberleitungsbetriebseignungsgrenze oder eine erwartete Veränderung der Nähe kann auch eine erwartete Veränderung der Eignung des Minenlastwagens 10 für einen Oberleitungsbetrieb anzeigen. Irgendeiner dieser internen Parameter und möglicherweise andere, allein oder in Kombination, können eine erwartete Veränderung der Eignung des Minenlastwagens 10 für einen Oberleitungsbetrieb anzeigen. In Voraussicht der Änderung und vor dem Auftreten der Veränderung kann die elektronische Steuereinheit 62 den Steuerbefehl an den Betätigungsmechanismus 42 ausgeben.
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Wenn Daten, die die erwartete Veränderung der Eignung anzeigen, empfangen werden, während der Minenlastwagen 10 außerhalb der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze ist, jedoch sich scheinbar der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze nähert, können die Steuerbefehle so ausgegeben werden, dass der Stromabnehmer beginnt, sich in die Oberleitungsbetriebskonfiguration anzuheben, während der Minenlastwagen 10 außerhalb der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze ist, und seine Oberleitungsbetriebskonfiguration gleichzeitig oder gerade nachdem erreicht, wenn der Minenlastwagen 10 in die Oberleitungsbetriebseignungsgrenze kommt. Diese spezielle Strategie berücksichtigt eine Zeitverzögerung beim Anheben des Stromabnehmers 40, so dass der Stromabnehmer 40 elektrisch mit der Oberleitung 100 zum frühest möglichen Zeitpunkt verbunden werden kann. Anders gesagt kann, im Wesentlichen in genau dem Moment, in dem der Minenlastwagen 10 für einen Oberleitungsbetrieb geeignet wird, der Stromabnehmer 40 die Oberleitung 100 berühren. Ein Bestätigungssignal kann über die Elektronik 28 beispielsweise ansprechend darauf ausgegeben werden, dass der Stromabnehmer 40 einen elektrischen Kontakt mit der Oberleitung 100 herstellt. Ansprechend auf das Bestätigungssignal kann die elektronische Steuereinheit 62 anweisen, die Leistungsquelle in der Elektronik 28 vom Generator 24 zum Stromabnehmer 40 zu schalten, und kann den Verbrennungsmotor 22 anweisen, die Drehzahl herunter zu regeln.
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Wenn die Daten, die eine erwartete Veränderung anzeigen, empfangen werden, während der Minenlastwagen 10 innerhalb der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze ist, kann der Steuerbefehl zum Betätigungsmechanismus 42 ausgegeben werden, bevor der Minenlastwagen 10 aus der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze fährt, so dass der Stromabnehmer 40 beginnt, sich an oder vor dem Punkt zu senken, ab dem die elektrische Leistung von der Oberleitung 100 nicht länger verfügbar ist. Parallel zum Einstellen des Stromabnehmers 40 und noch vor dem Auftreten der erwarteten Eignungsänderung kann die elektronische Steuereinheit 62 einen Steuerbefehl an die Elektronik 28 ausgeben, so dass das Leistungssystem 20 beginnt, zwischen dem Oberleitungsbetriebsmodus, in dem sie elektrische Leistung von der Oberleitung 100 empfängt, zum Betriebsmodus ohne Oberleitung umzuschalten, in der elektrische Leistung vom Generator 24 empfangen wird. Ein Steuerbefehl an die elektrisch betätigte Drossel 74 kann ausgegeben werden, um zu beginnen, den Motor 22 bezüglich der Drehzahl herauf zu regeln, und zwar in Voraussicht einer Lastanforderung vom Generator 24, wo die erwartete Veränderung von geeignet für einen Oberleitungsbetrieb auf ungeeignet stattfindet.
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Wie oben erwähnt, können Faktoren, wie beispielsweise Lastwagenposition, Fahrgeschwindigkeit und Lenkung als interne Parameter verstanden werden. An einem Bergbauarbeitsgelände können verschiedene externe Faktoren vorhanden sein, die eine Eignung des Minenlastwagens 10 für einen Oberleitungsbetrieb bewirken können. Einer dieser externen Faktoren ist die Verfügbarkeit von unterschiedlichen Segmenten der Oberleitung 100. Während verschiedene Faktoren Bedeutung dafür haben, ob ein gegebenes Oberleitungssegment verfügbar oder nicht verfügbar ist, wird die Verfügbarkeit in vielen Fällen dadurch bestimmt, ob das entsprechende Oberleitungssegment mit Energie versorgt ist oder nicht. Einzelne Segmente einer Oberleitung können für eine Instandhaltung entregt werden oder wegen Problemen, wie beispielsweise, dass ein Minenlastwagen abstirbt oder einen Reifenschaden erleidet, während er in einem speziellen Segment arbeitet. Bei jedem dieser Fälle kann es wünschenswert sein, dass die folgenden Lastwägen in einem Modus ohne Oberleitungsbetrieb arbeiten, bis sie an dem problematischen Segment vorbeikommen können. Zu diesem Zweck kann die elektronische Steuereinheit 62 Daten empfangen, die ein erwartetes Fortschreiten des Minenlastwagens 10 von einem ersten Teil eines Fahrpfades, der mit einem verfügbaren Segment der Oberleitung 100 zusammenfällt zu einem darauf folgenden Teil des Fahrpfades anzeigen, der mit einem nicht verfügbaren Segment zusammenfällt. Es ist beobachtet worden, dass in vielen Fällen, wo ein Segment einer Oberleitung nicht verfügbar ist, die Bediener der Minenlastwägen unwissend den Minenlastwagen auf das nicht verfügbare Segment fahren, wobei sie erwarten, dass ein Betrieb im Oberleitungsbetriebsmodus weiter verfügbar sein wird. Als eine Folge tritt ein Fehler auf, und die Leistung für die Antriebsmotoren des Minenlastwagens muss zumindest kurz stoppen, während der Verbrennungsmotor bezüglich der Drehzahl heraufgeregelt wird und der Bediener sich darauf vorbereitet, den Minenlastwagen im Betriebsmodus ohne Oberleitung zu betreiben. In anderen Fällen, wo die Verfügbarkeit der Oberleitung an den Bediener übermittelt wird, werden typischerweise Lichter verwendet, die auf den Tragstützen der Oberleitung angeordnet sind. Solche Lichter können unter gewissen Bedingungen schwierig zu sehen sein oder vom Bediener übersehen werden. Dadurch, dass man Daten empfängt, die den erwarteten Fortschritt des Teils des Fahrpfades anzeigen, der mit dem nicht verfügbaren Segment zusammenfällt, kann der Übergang des Leistungssystems 20 vom Oberleitungsbetriebsmodus zum Betriebsmodus ohne Oberleitung nahtlos sein. Ein Steuerbefehl zum Übergang bzw. Umschalten des Leistungssystems 20 kann somit ausgegeben werden, während der Minenlastwagen 10 elektrische Leistung von einem verfügbaren Segment empfängt, so dass das Leistungssystem 20 beginnt, in den Modus ohne Oberleitungsbetrieb überzugehen, bevor der Minenlastwagen 10 zum darauf folgenden Fahrpfad weiter geht, der mit dem nicht verfügbaren Segment zusammenfällt. Parallel zu dem oder als Teil des Übergangs des Leistungssystems 20 kann der Stromabnehmer 40 abgesenkt werden, die Leistungsversorgung bzw. die Leistungsquelle in der Elektronik 28 kann entsprechend geschaltet werden, und der Verbrennungsmotor 22 kann bezüglich der Drehzahl heraufgeregelt werden. Daten, welche den erwarteten Fortschritt bzw. Fahrvorgang des Minenlastwagens zu einem zweiten folgenden Teil des Fahrpfades anzeigen, der mit einem weiteren verfügbaren Segment der Oberleitung 100 zusammenfällt, können darauf folgend empfangen werden, so dass die elektronische Steuereinheit 62 den Übergang des Leistungssystems 20 zurück zum Oberleitungsbetriebsmodus ansprechend auf die folgenden Daten anweisen kann.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Nun mit Bezug auf 3 ist dort ein Minenlastwagen 10 an drei unterschiedlichen Stellen auf einer Transportstraße 125 gezeigt. Die Oberleitung 100 erstreckt sich im Allgemeinen parallel zur Transportstraße 125 und weist elektrische Drähte und Tragkabel auf, falls nötig, welche sich entlang und über der Transportstraße 125 erstrecken, wobei diese über Tragmasten 111 in herkömmlicher Weise getragen werden. Eine Vielzahl von lokalen Sendern/Empfängern sind entlang der Oberleitung 100 positioniert und jeder ist konfiguriert, um Daten in einer Weise und zu Zwecken zu empfangen und zu übertragen, die weiter im Folgenden beschrieben werden. Ein Satellit 118, der für eine Vielzahl von Globalpositionsbestimmungssatelliten repräsentativ ist, ist auch in 3 gezeigt. Die Oberleitung 100 weist eine Vielzahl von unterschiedlichen Segmenten auf, wobei jedes der Segmente als der Abschnitt der Oberleitung definiert ist, der sich zwischen benachbarten Tragmasten 111 erstreckt. Ein erster Satz von Pfeilen 112 bezeichnet einen Teil eines Fahrpfades des Minenlastwagens 10, der mit einem verfügbaren Segment 102 der Oberleitung 100 zusammenfällt. Ein weiterer Satz von Pfeilen 114 bezeichnet einen zweiten oder darauf folgenden Teil des Fahrpfades, der mit einem darauf folgenden Segment 104 der Oberleitung 100 zusammenfällt, welches nicht verfügbar ist. Das Segment 104 kann ohne Energie sein. Ein nächstes folgendes Segment 106, welches verfügbar ist, fällt mit einem dritten Teil des Fahrpfades des Minenlastwagens 10, wie mit Pfeilen 116 bezeichnet ist, zusammen. Entlang des ersten Teils des Fahrpfades sind der Stromabnehmer 40 und insbesondere zwei Stromabnehmer in einer gehobenen Position, so dass elektrische Leistung von dem verfügbaren Segment 102 zu dem elektrischen Antriebsmotor (den elektrischen Antriebsmotoren) des Minenlastwagens 10 geliefert wird. Wenn der Minenlastwagen 10 im darauf folgenden Teil des Fahrpfades weiterfährt, der mit einem nicht verfügbaren Segment 104 zusammenfällt, wird der Stromabnehmer 40 abgesenkt und der Lastwagen 10 arbeitet im Modus ohne Oberleitungsbetrieb über elektrische Leistung vom Generator 24. Entlang des dritten Teils des Fahrpfades sind die Stromabnehmer 40 wieder angehoben und der Minenlastwagen 10 arbeitet im Oberleitungsbetriebszustand.
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Es sei daran erinnert, dass das Leistungssystem 20 angewiesen werden kann, von dem Oberleitungsbetriebsmodus zum Modus ohne Oberleitungsbetrieb überzugehen, und zwar ansprechend auf Daten, die das erwartete Voranfahren des Minenlastwagens 10 vom ersten Teil des Fahrpfades, Pfeile 112, zusammenfallend mit dem verfügbaren Segment 102, zum darauf folgenden Teil des Fahrpfades anzeigt, Pfeile 114, zusammenfallend mit dem nicht verfügbaren Segment 104. Während des Fahrens entlang der Transportstraße 125 kann der Empfänger 68 Daten empfangen, welche eine Position des Minenlastwagens 10 anzeigen. Diese Daten können von fern übertragene Daten aufweisen, wie beispielsweise Daten, die vom Satelliten 118 übertragen werden, und konventionell zusätzlich von Globalpositionsbestimmungssatelliten. Der Minenlastwagen 10 kann auch Daten empfangen, die den Status nicht verfügbar oder verfügbar von jedem der Oberleitungssegmente 102, 104, 106 anzeigen. In einer Strategie zur praktischen Ausführung kann der Speicher 66 Kartendaten bzw. Verzeichnisdaten der Oberleitung 100 speichern, wie oben erwähnt, so dass die elektronische Steuereinheit 62 ansprechend auf die gespeicherten Kartendaten und die von fern übertragenen Positionsdaten bestimmen kann, in welchem Teil des Fahrpfades der Minenlastwagen 10 gegenwärtig arbeitet, und mit welchem Segment der Oberleitung 100 dieser Teil des Fahrpfades zusammenfällt. Wenn sich der Minenlastwagen 10 einem der Sender/Empfänger 110 nähert, kann die elektronische Steuereinheit 62 über Signale, welche über die Antenne 68 übertragen werden, den geeigneten lokalen Sender/Empfänger 110 abfragen. Jeder der Sender/Empfänger 110 kann mit der Oberleitung 100 gekoppelt sein und kann den Status von ein oder mehreren Segmenten 102, 104, 106 überwachen, so dass der vorliegende bzw. betreffende Sender/Empfänger 110 Daten zum Minenlastwagen 10 ansprechend auf die Abfrage übertragen kann. In dieser allgemeinen Weise wird die elektronische Steuereinheit 62 den Status eines kommenden Segmentes der Oberleitung 100 wissen und kann vor dem Erreichen des Teils des Fahrpfades, der mit einem Segment mit einer anderen Verfügbarkeit zusammenfällt als einem vorliegenden Segment, eine Handlung unternehmen.
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In der Darstellung der 3a kann die elektronische Steuereinheit 62 an der am weitesten links liegenden Position des Minenlastwagens 10 beispielsweise Daten empfangen, die anzeigen, dass das Segment 104 ausgeschaltet ist. Ansprechend auf die Daten kann die elektronische Steuereinheit 62 anweisen, dass das Leistungssystem 20 zum Modus ohne Oberleitungsbetrieb übergeht, kann anweisen, dass der Stromabnehmer 40 zu einem geeigneten Zeitpunkt abgesenkt wird und dass der Verbrennungsmotor 22 bezüglich der Drehzahl heraufgeregelt wird. In analoger Weise kann die elektronische Steuereinheit 62, wenn der Minenlastwagen 10 sich dem Sender/Empfänger nähert, der zwischen den Segmenten 104 und 106 gelegen ist, wieder eine Abfrage ausführen und geeignete Handlungen unternehmen, die von der Verfügbarkeit des Segmentes 106 abhängen. Es ist beobachtet worden, dass eine vergleichsweise begrenzte Drahtlosbandbreite auf dem Minengelände durch konstantes oder häufiges Senden und Empfangen von Daten verbraucht werden kann. Entsprechend sieht die gegenwärtig offenbarte Strategie, bei der der Minenlastwagen 10 einen lokalen Sender/Empfänger abfragt, Vorteile vor. In alternativen Ausführungsbeispielen könnte ein Sender in der Mine kontinuierlich oder intermittierend Daten übertragen, welche den Status von ein oder mehreren Oberleitungssegmenten anzeigen. Anstatt von fern Daten zu empfangen, welche von einem Satelliten oder Ähnlichem empfangen wurden und welche eine Echtzeitposition des Minenlastwagens anzeigen, könnte zusätzlich ein lokaler Sender in einem Lokalpositionsbestimmungssystem für analoge Zwecke verwendet werden.
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Wiederum mit Bezug auf 5 ist dort ein Flussdiagramm 100 gezeigt, welches ein beispielhaftes Steuerverfahren veranschaulicht, welches bei Anwendungen ähnlich jener verwendet werden kann, die in 3 veranschaulicht ist. Das Verfahren des Flussdiagramms 100 kann beim Schritt 205 beginnen und zum Schritt 210 voranschreiten, um abzufragen, ob die Lastwagenbedingungen für einen Oberleitungsbetrieb Wahr bzw. True sind. Die Lastwagenbedingungen von Interesse im Schritt 210 könnten dynamische Parameter aufweisen, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Lenkung, Position und möglicherweise andere. Die Bedingungen, die im Schritt 210 von Interesse sind, könnten auch aufweisen, ob der Minenlastwagen 10 angewiesen wurde, mit Oberleitung oder stattdessen nur ohne Oberleitung zu arbeiten oder nicht. Es ist beobachtet worden, dass gewisse Lastwägen oder gewisse Bediener die Oberleitungsunterstützung effizienter verwenden als andere, und zwar trotz bester Bemühungen bei der Ausbildung der Bediener und der Instandhaltung des Minenlastwagens und der Einrichtungen. Aus diesem Grund können gewissen Lastwägen niemals an der Oberleitung arbeiten oder können dies im Verlauf einer gegebenen Arbeitsschicht nicht tun, obwohl sie solche Fähigkeiten haben. Vom Schritt 210 kann das Verfahren vorangehen zum Schritt 215, um abzufragen, ob der Minenlastwagen 10 innerhalb einer Oberleitungsbetriebseignungsgrenze ist. Das Verfahren im Schritt 215 kann so verstanden werden, dass es bestimmt, ob der Minenlastwagen 10 überhaupt für einen Oberleitungsbetrieb geeignet ist. Falls ja, kann das Verfahren zum Schritt 220 voranschreiten, um abzufragen, ob ein Aktualisierungssegmenttimer bzw. Aktualisierungssegmentzeitgeber läuft. Falls ja, kann das Verfahren zum Schritt 225 voranschreiten, um einen Status von einem oder mehreren Oberleitungssegmenten zu senden oder abzufragen. Wenn einer der Schritte 210–220 Falsch bzw. False ist, kann das Verfahren sich schleifenartig zurückbewegen, um wieder den Schritt 210 auszuführen, oder es könnte einfach enden. Wie oben erwähnt, kann das Abfragen des Status aufweisen, einen lokalen Sender/Empfänger abzufragen, der den Status über ein Signal an den Minenlastwagen 10 ansprechend auf die Abfrage senden kann. Vom Schritt 225 kann das Verfahren zum Schritt 230 vorangehen, um den Aktualisierungssegmenttimer zu starten, und von dort zum Schritt 235, um den Status der Oberleitungssegmente zu empfangen. Vom Schritt 235 kann das Verfahren vorangehen zum Schritt 240, um einen Übergang bzw. Umschaltvorgang des Leistungssystems 20 zwischen dem Oberleitungsbetriebsmodus und einem Modus ohne Oberleitungsbetrieb umzuschalten, wie hier beschrieben. Vom Schritt 240 kann das Verfahren zum Schritt 245 voranschreiten, um abzufragen, ob der Aktualisierungssegmenttimer ausgelaufen ist. Falls nicht, kann das Verfahren zurückkehren, um die Schritte 215–245 wieder auszuführen oder könnte im Schritt 250 enden. Falls ja, kann das Verfahren zurückgehen, um wieder die Schritte 225–245 auszuführen.
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Nun mit Bezug auf 4 ist dort ein Minenlastwagen 10 in vier unterschiedlichen Positionen entlang der Transportstraße 125 gezeigt, wobei das Anheben und das Absenken des Stromabnehmers 40 ansprechend auf erwartete Veränderungen der Eignung des Minenlastwagens 10 für den Oberleitungsbetrieb veranschaulicht ist. Bei der am weitesten links liegenden Darstellung des Minenlastwagens 10 ist der Stromabnehmer 40 abgesenkt, und der Minenlastwagen 10 nähert sich einer Oberleitungsbetriebseignungsgrenze 120. Die Grenze 120 kann teilweise durch einen Fußabdruck bzw. eine Bodenprojektion der Oberleitung 100 definiert werden. Die Grenze 120 kann auch teilweise durch eine Toleranz für eine Verschiebung von dem Fußabdruck bzw. Projektionsverlauf der Oberleitung 100 definiert werden, die durch eine Breite des elektrischen Kontaktelementes 48 des Stromabnehmers 40 definiert wird. Anders gesagt, vorausgesetzt, dass das elektrische Kontaktelement 48 ein langgestrecktes elektrisch leitendes Element aufweisen kann, welches sich in Breitenrichtung über dem Minenlastwagen 10 erstreckt, könnte der Minenlastwagen 10 mit einer Toleranz nach rechts oder links gelenkt werden, ohne von der Oberleitung 100 getrennt zu werden. Obwohl der Fußabdruck der Oberleitung 100 nicht speziell in 4 veranschaulicht ist, kann der Ausdruck Fußabdruck so verstanden werden, dass er die Form der Oberleitung 100 nachzeichnet, die auf die Transportstraße 125 in einer Draufsicht der Oberleitung 100 projiziert werden würde. Die Grenze 120 kann geschlossen sein, so dass ein fester Bereich auf Transportstraße 125 gelegen ist, innerhalb dem die Stromabnehmer 40 die Oberleitung 100 kontaktieren und elektrisch eine Verbindung mit ihr herstellen können.
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Wie oben erwähnt, kann die elektronische Steuereinheit 62 einen Steuerbefehl an den Betätigungsmechanismus 42 ansprechend auf einer erwartete Veränderung der Nähe des Minenlastwagens 10 zu der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze ausgeben. An der am weitesten links liegenden Position des Minenlastwagens 10, die in 4 gezeigt ist, kann die elektronische Steuereinheit 62 Daten empfangen, welche eine Position des Minenlastwagens 10 anzeigen, und kann solche Daten mit gespeicherten Kartendaten für die Grenze 120 vergleichen. Basierend auf einer erwarteten Veränderung der Nähe des Minenlastwagens 10 zu der sich annähernden Kante der Grenze 120, wie durch derartige Faktoren angezeigt, wie eine Differenz zwischen den Echtzeitdaten der Lastwagenposition und den gespeicherten Kartendaten, der Geschwindigkeit und der Fahrrichtung des Minenlastwagens 10, kann die elektronische Steuereinheit 62 den Steuerbefehl ausgeben, um das Anheben des Stromabnehmers 40 zu initialisieren, so dass der Stromabnehmer 40 die Oberleitung 100 genau in dem Moment berührt, wenn eine elektrische Verbindung mit der Oberleitung 100 möglich wird. Dies weicht von früheren Strategien ab, bei denen Bediener angewiesen oder trainiert wurden, einen Hebevorgang der Oberleitung und somit einen Oberleitungsbetrieb basierend auf einer eingebauten Toleranz zu initialisieren, um zu verhindern, dass die Bediener den Stromabnehmer zu früh anheben und sich in der Oberleitung verhaken. In der Darstellung des Minenlastwagens 10, die an zweiter Stelle von links in 4 liegt, ist der Stromabnehmer 40 angehoben, um die Oberleitung 100 zu berühren. Voranschreitend nach rechts ist bei der nächsten Darstellung des Minenlastwagens 10 dieser Minenlastwagen 10 aus der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze 120 herausgelenkt worden, um einen Materialhaufen bzw. Erdrutsch 130 zu vermeiden. Der Stromabnehmer 40 ist abgesenkt worden und der Minenlastwagen 10 arbeitet im Modus ohne Oberleitungsbetrieb. Wie oben besprochen, kann die elektronische Steuereinheit 62 verschiedene interne Parameter des Minenlastwagens 10 überwachen, welche zeigen, dass eine erwartete Veränderung der Eignung für den Oberleitungsbetrieb wahrscheinlich auftritt. Wenn entsprechend der Minenlastwagen 10 gerade bevor er den Materialhaufen 130 erreicht, autonom oder durch den Bediener gelenkt wird, kann die elektronische Steuereinheit 62 den Lenkwinkel oder eine Veränderung des Lenkwinkels und/oder der Position oder eine Veränderung der Position des Minenlastwagens 10 detektieren und darauf ansprechend den Stromabnehmer 40 in die abgesenkte Position einstellen und beginnen, das Leistungssystem 20 in den Modus ohne Oberleitungsbetrieb umzuschalten. Wenn der Minenlastwagen 10 zurück über und in die Grenze 120 gelenkt wird, nachdem er an dem Haufen bzw. Erdrutsch 130 vorbeigefahren ist, können im Allgemeinen umgekehrte Vorgänge den Minenlastwagen 10 zurück in den Oberleitungsbetriebsmodus bringen.
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Wiederum mit Bezug auf 6 ist dort ein Flussdiagramm 300 gezeigt, welches ein beispielhaftes Steuerverfahren analog zu den Betriebsvorgängen veranschaulicht, die in 4 gezeigt sind. Das Verfahren des Flussdiagramms 300 kann beim Schritt 305 beginnen und von dort zu einem Schritt 310 voranschreiten, um abzufragen, ob die Lastwagenbedingungen für einen Oberleitungsbetrieb Wahr bzw. True sind. Beim Schritt 310 kann die elektronische Steuereinheit 62 Funktionen analog zum Schritt 210 der 5 ausführen. Vom Schritt 310 kann das Verfahren vorangehen zum Schritt 315, um abzufragen, ob die Schaltposition eine Stromabnehmerautomatik anzeigt. Wie oben besprochen, kann eine Position des Schalters 34 anzeigen, ob der Stromabnehmer 40 automatisch betätigt werden soll, oder ob stattdessen der Bediener eine manuelle Steuerung beibehalten möchte. Falls ja, kann das Verfahren zum Schritt 320 voranschreiten, um abzufragen, ob die Echtzeitposition des Lastwagens gültig ist und aktualisiert wird. Man kann es so ansehen, dass im Schritt 320 die elektronische Steuereinheit 62 bestimmt, ob die Lastwagenpositionsverfolgung wie erwünscht arbeitet. Vom Schritt 320 kann das Verfahren zum Schritt 325 voranschreiten, um abzufragen, ob der Lastwagen innerhalb der Oberleitungsbetriebseignungsgrenze ist. Falls ja, kann das Verfahren zum Schritt 335 voranschreiten. Falls nein, kann das Verfahren zum Schritt 330 voranschreiten, um abzufragen, ob die Lastwagenbedingungen für eine proaktive Stromabnehmerbetätigung Wahr bzw. True sind. Man kann es so ansehen, dass im Schritt 330 die elektronische Steuereinheit 62 bestimmt, ob Faktoren, wie beispielsweise der Lenkwinkel, die Position, die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung anzeigen, dass der Stromabnehmer 40 schon angehoben werden kann, bevor er einen Punkt erreicht, in dem eine elektrische Verbindung mit der Oberleitung 100 erreicht werden kann. Falls ja, kann das Verfahren zum Schritt 335 voranschreiten. Wenn die Antwort bei irgendeinem der Schritte 310, 315, 320 oder 330 nein ist, kann das Verfahren sich schleifenförmig wieder zurückbewegen, wobei es beginnt, die Steuerroutine wieder auszuführen.
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Im Schritt 335 kann der Bedienerinformationstimer gestartet werden und der Bediener bezüglich der Absicht informiert werden, den Stromabnehmer autonom bzw. automatisch anzuheben. Im Schritt 340 kann abgefragt werden, ob der Informationstimer abgelaufen ist. Falls nein, kann das Verfahren sich schleifenartig zurückbewegen, um wieder den Schritt 335 auszuführen. Falls ja, kann das Verfahren zum Schritt 345 voranschreiten, um einen Befehl zum Anheben des Stromabnehmers auszugeben, beispielsweise eine Steuersignal an das elektrisch betätigte Ventil 51, und kann gleichzeitig einen Befehl an die elektrisch betätigte Drossel 74 ausgeben, um den Motor 42 bezüglich der Drehzahl herauf zu regeln. Vom Schritt 345 kann das Verfahren zum Schritt 350 voranschreiten, um das Leistungssystem 20 anzuweisen, in den Oberleitungsbetriebsmodus zu schalten, wie hier beschrieben. Während das Verfahren des Flussdiagramms 300 das proaktive Anheben des Stromabnehmers 40 betont, sei bemerkt, dass allgemein analoge Schritte ausgeführt werden könnten, um den Stromabnehmer 40 unter geeigneten Bedingungen abzusenken. Die in 6 veranschaulichten Verfahrensschritte können auch auf Fälle anwendbar sein, wo der Lastwagen 10 sich der Grenze 120 zum Beginn der Oberleitung 100 annähert, genauso wie auf Fälle, wo der Minenlastwagen 10 weg von der Oberleitung 100 außerhalb der Grenze 120 und dann wieder dorthin, gelenkt wird, ungefähr wie in 4 abgebildet.
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Die vorliegende Beschreibung ist nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen und sollte nicht so verstanden werden, dass sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einschränkt. Somit wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen an den hier offenbarten Ausführungsbeispielen vorgenommen werden könnten, ohne vom vollen und zugemessenen Umfang und Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Andere Aspekte, Merkmale und Vorteile werden bei einer Untersuchung der beigefügten Zeichnungen und der angehängten Ansprüche offensichtlich werden.
