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Verfahren und System zum Überwachen der Handhabung von Containern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Handhabung von Containern
in einer Containerumschlaganlacje, bei welchem der Kran führer in der Führerkabine
die Handhabung der Container entsprechend einem ihm von der Steuerzentrale zugesandten
Adressen-Befehlssignal und einem Gontainernumrriern-Signal vornimmt.
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Durch die neue ontwicklung des Transportierens von Gütern durch Unterbringung
in Containern haben sowohl die Flächen der Containerumschlacanlagen, in welchen
die Container an und von Bord von Gontainerschiffen gebracht werden, als auch die
Zahl und enge der transportierten Güter erheblich zugenommen. Um unter diesen Umstanden
eine große Zahl von Containern wirtschaftlich und schnell handhaben zu können, sind
Computer für die c,utor,atische Handhabung der Container zum Einsatz gekommen.
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Ublicherweise ist eine Containerumschlaganlage in eine Vielzahl von
mit bestininten Adressen versehene Blöckelaufgeteilt, und in jedem block ist eine
Vielzahl von Containern in einer Mehrzahl nebeneinunoerliegerlder Reihen untergebracht.
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Portalkräne können sich entlang den Reihen von Containern bewegen.
Jeder Portalkran ist mit einem Greifer ausgerüstet, welcher für die Handnabun. der
Container quer zu den zeichen verfahrbar ist. Außerdem besitzt jeder Portalkran
eine Führerkabine, welche zusammen mit dem Greifer verfahrbar ist. Der Kran führer
in der Führerkabine handhabt die Container nach genauer Feststellung der Adressen
der Containerumschlaganlage.
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Bei sehr großflächigen Containerumschla£anlagen erhöht sich daher
die Gefahr einer Fehlhandhabung, und wenn einmal eine Fehlhandhabung vorgekommen
ist, ist ihre Beseitigung außerordentlich schwer. Das ist in modernen Containerumschlag
anlagen unerwünscht, welche genaue und schnelle Operationen erfordern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine llöglichkeit dafür
zu schaffen, Container mit Sicherheit nur an einer befohlenen Adresse zu handhaben,
ohne von der Zuverlässigkeit des Kran führe rs abhängig zu sein.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Mehrzahl vorbestimrnter Adressen bestimmten
Bereichen in der Containerumschlagstelle zugeordnet sind, in welchen die Container
gelagert werden sollen, daß die Adresse eines vorbestimmten Containers von der Steuerzentrale
der Führerkabine als Befehlssignal übermittelt wird, daß die augenblickliche Lage
der Führerkabine ermittelt wird, daß der Kran führer den vorbestimmten Container
nur dann handhaben kann, wenn die befohlene Adresse und die festgestellte Lage übereinstimmen,
und daß der Kran so gesteuert ist, daß er sich geradlinig längs der vorbestimmten
Stapelreihe bewegt, selbst wenn er mit Gummi rädern ausgerüstet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Verbindung
zwischen der Steuerzentrale und der Führerkabine mittels drahtloser induktiver Übertragung,
wobei in der Containerumschlaganlage ein Fahrdraht verlegt und mit einem Hochfrequenzsender
in der Steuerzentrale verbunden ist, während der Kran eine Antenne trägt0 Gemäß
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird zur Führung des Krans ein Strom niedriger
Frequenz durch den Fahrdraht gesandt.
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Gemäß einer anderweitigen Ausgestaltung der Erfindung wird nach der
Durchführung der befohlenen Containerhandhabung ein Vollzugssignal von der Fahrerkabine
zu der Steuerzentrale übermittelt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das Befehissignal
je ein verschlüsseltes Adressen- und ein l!ummern-Signal.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Container-Überwachungssystem für
die Handhabung von Containern in einer Container-Umschlaganlage, bei welchem der
Kranführer die Handhabung der Container von der Führerkabine aus in Erfüllung der
von der Steuerzentrale gesandten verstilüsselten Adressen-Befehlssignale und Nummern-Signale
vollzieht. Dieses System ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Lagedetektor
zur Ermittelung der augenblicklichen Adresse des Krans, durch einen mit dem Ausgang
des Lagedetektors verbundenen Kran-Positionskontroller, welcher nur dann ein Ausgangssignal
abgibt, wenn die festgestellte augenblickliche Adresse mit der von der Steuerzentrale
befohlenen Adresse übereinstimmt, durch ein auf das Ausgangssignal des Kran-Positionskontrollers
ansprechendes Sperrgerät, durch eine auf das Ausgangssignal des Sperrgerätes ansprechende
Greifersteuerung zum Erfassen eines von der Steuerzentrale befohlenen Containers
und durch Mittel zum Übertragen eines Vollzugssignals über ein Steuergerät an die
Steuerzentrale nach Abschluß der befohlenen Handhabung.
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Gemäß einer günstigen Ausyestaltung der Erfindung weist der Lagedetektor
einen Detektor zur Bestimmung der Längs-und einen solchen zur Bestimmung der Querlage
auf.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß ein
Induktions-Fahrdraht in der Containerumschlaganlage verlegt ist, durch welchen ein
Strom hoher Frequenz gesandt wird, welcher mit dem verschlüsselten Adressenbefehlssignal
und dem verschlüsselten Containernumrnern-Signal moduliert ist, und daß der Kran
eine Antenne trägt, wodurch der Signalaustausch zwischen der Steuerzentrale und
den Tränen drahtlos erfolgd.
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weitere Vorteiie und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines bevorzugter ausführunysbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung
Die Zeichnung zeigt in: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Containerumschlaganlage;
Fig. 2 eine Vorderansicht eines in einer Containerumschlaganlage benutzten Portalkranes;
Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Portalkranes;
Fig.
4 ein dlockdiagramm des erfindungsgemäßen Kontrollsystems; Fi. 5 ein Blockdiagramm
eines Ausführungsbeispieles des Überwachungssystems für einen Kran zur Handhabung
von Containern; Fig. 6 die schematische Darstellung einer Anordnungsart für die
jeweilige Adressierung einer Vielzahl von Containern.
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Bei der in Fi£. 1 dargestellten ausführungsform ist eine Vielzahl
von Containern 19 in sechs ziehen in jedem von zwei Blöcken gestapelt. Jeder Block
weist einen zugehörigen Portalkran 18 auf. Es "1UB darauf hingewiesen werden, daß
die Zahl der Blöcke und Portalkräne und die Anzahl der reihen gestapelter Container
auf Wunsch vergrößert oder verkleinert werden können, und daß andere Kräne benutzt
werden können. die zu erkennen, ist jeder Portalkran 18 mit einer Führerkabine 20
sowie mit einem Greifer 21 ausgerüstet, welche so ausgestaltet sind, daß sie quer
über die eihen der Container bewegt werden können. Längs der Containerreihen sind
Lastautos 22 verfahrbar, auf welche die Container mittels der Greifer 21 geluden
werden. Diese Lastautos 22 dienen nicht nur dem Transport der container innerhalb
der Container umschlaganlage, sondern transportieren die Container auch in diese
hinein und aus dieser heraus.
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Eine Steuerzentrale 11 ist mit einem Steuersystem ausgerüstet, welches
die notwendigen Befehlssignale an die entsprechenden Einrichtungen in der Containerumschlaganlage
sendet, welche dafür eingerichtet sind, solche Informationen aufzunehmen, wie die
Containerschiffe, räume in den Schiffen sowie die Zahl der Container, welche zur
Durchführung einer vorprogrammierten Handhabung der Container gehandhabt werden
sollen.
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Die Fia. 2 und 3 zeigen Details der Konstruktion des Portalkranes
18, welcher für den Transport, das Ab- und das Aufladen der Container längs der
Containerreihen verfahrbar ist.
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Wie erkenntlich, ist der Portalkran mit vier seitlichen Beinen 32
versehen, von denen jedes von zwei Rädern 31 getragen wird. Zwei Querträger 33 verbinden
die Paare sich einander gegenüberliegender seitlicher Beine 32 an ihren oberen Enden,
während Längsträger 34 die Beine 32 einer Seite jeweils in der Nähe ihrer unteren
Enden verbinden.
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Auf den Querträgern 33 ist eine Laufkatze 35 verfahrbar angeordnet,
die an ihrer Unterseite den Greifer 37 trägt, welcher einen Container 19, hängend
an der Laufkatze, tragen kann. Auch die Führerkabine 20 ist an der Laufkatze befestigt.
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Elektromotore 39 sind mit den zugehörigen Rädern 31 gekuppelt und
treiben diese an.
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Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines neuen Steuer- oder Überwachungssystems
für das Auf- oder Abladen von Containern,
welches an dem Kran und/oder
der Führerkabine installiert ist. In der Führerkabine 20 des Portalkranes befinden
sich ein Längs- und Querlagenanzeiger 43, ein Arbeitsablaufleitanzeiger 44, ein
Steuerstelluncsanzeiger 45, ein Lastwagenleitanzeiger 46, ein Sperranzeiger 47 und
ein automatisches Steuergerät 41 für die Steuerung dieser Geräte. Aufgabe eines
Lagendetektors 42 ist es, die Längs- und die Querlage des Kranes bezüglich einer
bestimmten Adresse in der Containerumschlaganlage zu bestimmen. Das automatische
Steuergerät 41 ist dafür so geschaltet, daß es eine Ladeinformation von der Steuerzentrale
11/501 erhalten kann, um verschiedene zeitgesteuerte Signale auszusenden, welche
erforderlich sind, um die Ladeoperation durch ständige Überwachung der Position
des Kranes und des Fortschritts der Ladeoperation durchzuführen. Eine üblicherweise
an den Kran gegebene Information über eine Lade-Adresse enthält den Befehl, den
Container von einer gegebenen Adresse an eine andere Adresse zu befördern, so daß
gleichzeitig zwei Adresseninformationen gegeben werden. Dementsprechend gibt das
automatische Steuergerät 41 auch Informationen an die Steuerzentrale 11/501 bezüglich
der Beurteilung, zu welcher von den beiden Adresseninformationen die Steuerung hin
erfolgen soll, die Meldung "Operation beendet, welche jeweils gegeben wird, wenn
die befohlene Ladeoperation bei der augenblicklichen Stellung des Kranes beendet
ist. Der Arbeitsablaufleitanzeiger 44 bewirkt die Anzeige der für Längs- und Querlauf
benötigten Arbeitsführung, die für das Verfahren des Kranes zu einer gewünschten
Adresse erforderlich sind, die Anzeige der gegewünschten
Adresse
sowie die Anzeige für die Annäherung und die Ankunft, während der Steuerstellungsanzeiger
45 zur Anzeige der von der Steuerzentrale 11/501 gegebenen Ladeoperation dient,
Der Lastwagenleitanzeicer 46 zeigt lediglich die zur Führung eines Lastwagens erforderlichen
Signale an, welcher zu einer Stellung unter dem Kran vorrückt, während der Sperranzeiger
47 so gesperrt ist, daß die Greif- und Absetzvorgänge eines Containers nur erlaubt
werden, wenn der Kran an einer speziellen Adresse ankommt, welche durch das automatische
Steuergerät 41 bezeichnet worden ist0 Der Sperranzeiger ist so ausgebildet, daß
die Bewegungen der Sperrelemente ständig angezeigt erden und damit verhindert wird,
daß der Operator die Adressen falsch einschätzt oder verwechselta Die Wirkungsweise
des Kranüberwachungssystems für die Handhabung von Containern wird anhand von Figa
5 beschrieben0 Die Steuerzentrale 501 veranlaßt die Übertragung eines Ladebefehls-Signals,
welches ein Container-Adressensignal und ein Container-Nummernsignal enthält0 In
dem vorliegenden Beispiel erfolgen die Übertragung und der Empfang der Signale zwischen
der Steuerzentrale 501 und der Steuerkabine 20 drahtlos auf induktivem Jege, Genauer
gesagt, ist das drahtlose induktive Übertragungssystem dahingehend eingeschränkt,
daß eine Spule oder Antenne 502 an dem Kran befestigt ist und dicht neben und längs
eines Induktions-Fahrdrahtes 520 bewegtwird, welcher auf dem Boden angebracht ist.
Wenn ein hochfrequenter, durch ein Steuersignal von der Steuerzentrale 501
modulierter
Strom durch den Fahrdraht 520 fließt, entsteht um diesen herum ein hochfrequentes
magneisches Feld. Demelltsprechend wird die in der Nähe des Fahrdrahtes 520 angeordnete
Spule 502 an den hochfrequenten Magnet fluß gekoppelt und induziert eine elektromotorische
Kraf t an den Enden der Spulenwicklung, wodurch das von der teuerzentrale übertragene
L3efehlssignal zu dem Kranführer übertragen wirdg Dementsprechend wird das von der
Spule oder Antenne 502 empfangene Signal von einem cmpfäncer 503 verstärkt und demoauliert.
11 vorliegenden Fall sind das Adressensignal für die Containerur5ischlaganlage und
das Containernummernsignal verschlüsselt oder codiert. Wie die Containerumschlagsanlaaenadresse
gefunden wird, wird später im einzelnen beschieben. Die aus dem Empfänger 503 komrnende,
ein Container adressensignal und ein Containernummernsignal enthaltende Ausgangsgröße
wird durch einen Dekoder 504 zu einem Containeranschriftenlesegerät 506 und einem
Containernummernlesegerät 505 gesandt, welche sich auf dem Steuerstellungs-Anzeiger
45 in der Führerkabine 20 befinden, wodurch die bestimmte Containeradresse und die
ontainernummer durch geeignete Anzeigemittel, wie z. B B. Lampen, angezeigt werden.
Der Kranführer in der Führerkabine des Kranes bedient ein Kransteuergerät 514, um
den Kran zu der besonderen, von dem Containeranschriftenlesegerät 506 angezeigten
Adresse zu bewegen0 In dem Empfänger 503 wird das in dem Ladebefehlssignal enthaltene
Adressensignal ausgesondert und in ein Steuergerät 507 gesandt, welchem auch ein
verschlüsseltes Signal über die
augenblickliche Lage geliefert
wird, so daß beide rniteinander verglichen werden. Um die augenblickliche Lage der
Führerkabine oder des Kranes zu ermitteln, ist es erforderlich, die Position des
Kranes in der Containerumschlaganlage und die Lage der Führerkabine quer auf dem
Querträger 33 zu bestimmen. Die Bestimmung der Arbeitsstellung des Kranes erfolgt
unter Benutzung des oben beschriebenen Fahrdrahtes 520o Genauer ausgedrückt, wird
die Bestimmung der Arbeitsstellung dadurch ermöglicht, daß der Fahrdraht auf einer
bestimmten Länge gedrillt ist, so daß sich der Phasenwinkel des in der Antenne induzierten
Stromes ändert, wenn die an dem Kran montierte Antenne an einer solchen gedrillten
Stelle vorbeifährt. Wenn als gedrillte Übertragungsleitung die Vierdraht-Doppelleiteranordnung
gewählt wird, ist es möglich, die in die Übertragungsleituna und die Antenne induzierten
Stör-und Geräuscheinflüsse wirksamer zu unterdrücken und eine wirkungsvollere Begrenzung
des von der Übertragungsleitung und der Antenne abgestrahlten elektrischen Feldes
zu erzielen, als es mit einem nicht gedrillten Leiter bekannter Ausführung erreichbar
ist0 Um sowohl eine wirksame Ubertragung des Steuersignals als auch eine genaue
Ermittlung der Stellung des Kranes durch das induktiv wirkende drahtlose System
sicherzustelien, ist es erforderlich, den Kran auch dann geradeaus eu laufen zu
lassen wenn er mit Gummireifen ausgerüstet ist. Um eine solche Spursteuerung zu
ermöglichen, wird ein niederfrequenter Strom durch den in der Continer-Umschlaganlage
verlegten Leitdraht geleitet, und es wird ein Abweichdeteletor verwendet, um den
Grad der Abweichung des Kranes festzustellen. Das
auf diese Weise
erzeugte Abweichsignal wird in ein Steuersignal umgesetzt, welches benutzt wird,
um die Kranspur durch einen geeigneten Signalumsetzer zu steuern. Das gewonnene
Steuersignal steuert die Zahl der Umdrehungen der Kranmotoren, um den Kran längs
einer vorbestimmten Spur fahren zu lassen. So ist es möglich, die Abweichung der
Kranspur von dem geradlinig verlegten Leitdraht innerhalb einer Toleranz von + 100
mm zu halten.
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Die Querlage der Führerkabine kann ermittelt werden durch Umwandlung
des Fahrweges der Kabine in einen Drehwinkel0 Auf diese Weise werden die angewiesene
Adresse und die augenbliddiche Position des Kranes miteinander verglichen, um die
Richtung der Querbewegung der Führerkabine anzuzeigen. Wenn sich der Kran einer
vorbestimmten Adresse nähert, wird die Annäherung und die Ankunft auf dem Arbeitsablaufanzeiger
angezeigt0 Die Beurteilung der Container-Umschlagadresse kann automatisch durch
Aufstellung einer bestimmten Beziehung zwischen der Adresse der Umschlaganlage und
der quer und Längsposition des K-ranes erfolgen. Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer
Container-Anordnung auf der Container-Umschlaganlage. Falls alle Container einheitlich
eine Länge von 6,06 m und eine Breite von 2,45 m haben, wird eine Stellfläche der
Container-Umschlaganlage in eine Vielzahl von Adressen unterteilt, die in Längsrichtung
einen Abstand von 0,44 m und in Querrichtung von 0,4 m haben0 Bei dieser anordnung
beansprucht ein
12,12 m langer Container zwei Adressen. Die Beziehung
zwischen der ermittelten Positionsinformation und der Adresse BN lautet für 6,06
m lange Container N = Adressennummer (BN) x n Container, und für 12,12 m lange Container
N - Adressennummer (BN) x n + n Gehäuse 2 wobei n der Quotient aus dem Abstand zwischen
aneinandergrenzenden Adressen (m) und der kleinsten Einheit bei der Positionsermittlung
(m) ist und N die der Adressennummer (BN) entsprechende Positionsnummer ist.
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Gemäß Fig. 5 wird das durch einen Längslagendetektor 508 und einei
Cuerlagendetektor 509 ermittelte Signal für die augenblickliche Position über -einen
Wellenformer 510 und einen Kodierer 511 dem Steuergerät 507 zugeleitet0 Bei Übereinstimmung
des Steuersignals des Empfängers 503 und des Positionssignals der Führerkabine des
Kranes gibt das Steuergerät 507 ein Signal ab, welches einen Operationsleitanzeiger
512, zO Bo eine Lampe, betätigt, Gleichzeitig wird der Ausgang des Steuergerätes
507 einem Sperrgerät 513 zugeleitet, dessen Ausgangssignal das Wirksamwerden eines
Greifersteuergerätes 515 ermöglicht" welches bewirkt, daß der Greifer des Kranes
nach unten wandert und einen Container ergreift oder freigibt. Nach Beendigung einer
Reihe von Greiferoperationen wird ein elektrisches Signal ausgelöst, welches als
Signal
"Operation ausgeführt" über das Steuergerät 507 und den
Sender 516 der Steuerzentrale 501 übermittelt wird.
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Wie oben beschrieben, erhält der Fahrer in der Führerkabine des Kranes
bei Anwendung des erfindungsgemäßen neuen Kranüberwachungssystems für die Handhabung
von Containern in einer Container-Umschlaganlage für jeden Container ein separates
Ladesignal und führt dann die angewiesene Container-Handhabung aus0 Wenn diese erledigt
ist, wird automatisch ein Signal *Operation durchgeführt" an die Steuerzentrale
übermittelt. Sodann kann auf ein neues Ladesignal abgewartet werden. Im Falle einer
fehlenden Ubereinstimmung zwischen der tatsächlichen und der aufgezeichneten Adresse
wird die Betätigung des Greifers automatisch unterbrochen. So ist es möglich, den
Kranführer zu entlasten und Fehlleistungen zu vermeiden. Dies sind wesentliche Gesichtspunkte
bei der Automatisierung von Container-Umschlaganlagen.