DE3606363C2

DE3606363C2 - Einrichtung zur Bestimmung der Lage eines Fahrzeugs relativ zu einer Container-Hebevorrichtung

Info

Publication number: DE3606363C2
Application number: DE19863606363
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Lorenz; Harald Dipl Ing Sonnenberg
Original assignee: VULKAN KOCKS GmbH
Current assignee: VULKAN KOCKS GMBH, 2820 BREMEN, DE
Priority date: 1986-02-27
Filing date: 1986-02-27
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2006-02-28
Also published as: DE3606363A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Lage eines Fahrzeugs mit einer zum Transport ge eigneten Aufnahme relativ zu einer Container-Hebe vorrichtung.

Die Transportfahrzeuge sind in erster Linie an einen Hafen- bzw. einen Lagerplatz gebundene Sattelschlepper einheiten, deren Aufliegerchassis eine zur Aufnahme von z. B. zwei 20′-Containern (20-Fuß-Containern) oder eines 40′-Containers geeignete Auflagefläche besitzen. Außer dem weist ein solches Transportfahrzeug in der Regel seitliche Zentrierführungen auf, entlang denen die Container beim Herablassen bzw. beim Absetzen bei kleinen Abweichungen sicher in eine mittige Position auf das Fahrzeug geführt werden.

Container-Hebevorrichtungen im Sinne dieser Anmeldung sind sowohl entlang eines Kais laufende Container- Brücken als auch Stapelkrane auf einem Lagerplatz.

Zum Erfassen eines Containers wird der auch als Spreader Bar bezeichnete Tragrahmen der Hebevorrichtung herabgelassen, wobei auch als Twistlocks bezeichnete Mitnehmer in die Ausnehmungen der als Corner Castings bezeichneten Tragelemente an den oberen Ecken der Container eindringen und darin verriegelt werden. Schwenkbare Führungsarme (sog. Flipper) am Tragrahmen erleichtern das genaue Aufsetzen auf dem jeweiligen Container.

Zum Beladen eines Containers soll das dafür vor gesehene Transportfahrzeug relativ zur Hebevor richtung eine möglichst genaue Position einnehmen, und zwar sowohl in der Längs- und Querrichtung wie auch hinsichtlich seiner Winkellage. Die gleiche Forderung stellt sich beim Abheben eines Contai ners von einem Transportfahrzeug.

Zum Erkennen der Lage bzw. einer Lageabweichung ei nes Containers bzw. eines Fahrzeugs ist es be kannt, die Position des Containers bzw. des Fahr zeugs durch einen manuell zu bedienenden mechani schen Abtaster zu ermitteln. Eine solche Einrich tung ist aber außer einem allgemeinen Verschleiß der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt. Außerdem können bei der manuellen Handhabung durch eine Bedienungsperson Zeitverzögerungen bei der Lageer mittlung auftreten.

Aus der DE-OS 29 47 955 ist eine Einrichtung zur Positionierung von in einer Richtung sich bewegen den Objekten, insbesondere Eisenbahnfahrzeugen zum Umsetzen von Behältern, wie Containern, auf seit lich des Fahrzeugs befindliche Abstellflächen, insbesondere unterhalb der Oberleitungen für elek trische Triebfahrzeuge, in bezug auf feststehende Objekte bekannt. Die bei dieser bekannten Einrich tung vorgesehene Verwendung von Laserstrahlen er laubt zwar eine hohe Meßgenauigkeit, sie unter liegt aber für Bereiche von Bedienungspersonen hohen Sicherheitsbestimmungen, die wiederum einen entsprechend hohen Aufwand an Schutzmaßnahmen er fordern.

In der DE-OS 21 33 249 wird einem Anordnung zur be rührungslosen Positionserfassung von Kokereifahr zeugen vorgeschlagen, die mit ortsfesten Ultra schallsendern und am Fahrzeug angebrachten Empfän gern arbeitet. Mit Hilfe dieser Anordnung wird festgestellt, ob das Fahrzeug gegenüber dem Emp fänger eine bestimmte Position eingenommen hat. Dabei wird der Abstand zwischen Sender und Empfän ger nicht gemessen, so daß eine Abweichung der Sollposition des Empfängers in Relation zum Emp fänger nicht kontinuierlich aufgenommen werden kann, sondern nur mit Hilfe eines zweiten Senders in einer definierten Position festgestellt werden kann.

Ferner ist in der DE-OS 22 31 819 eine Tiefenmeß einrichtung beschrieben, die es z. B. einem Kran führer ermöglicht abzuschätzen, wie hoch eine Last über einer Auflagerfläche schwebt. Als geeignete Meßeinrichtungen werden neben Radar- und Laserge räten auch Ultraschallmeßeinrichtungen erwähnt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Bestimmung der Lage eines Trans portfahrzeugs mit einer zum Transport von Contai nern geeigneten Aufnahme relativ zu einer Contai ner-Hebevorrichtung zu schaffen, die verschleiß- und verzögerungsfrei arbeitet und ohne besondere Schutzmaßnahmen für Personen auskommt. Die Einrichtung soll weiterhin so beschaffen sein, daß sie die Bestimmung der Lage eines auf einem Transportfahrzeug in Längsrichtung beliebig abgesetzten Containers ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Sensoren arbeiten völlig berührungslos auf der Basis von Ultraschall, so daß ein Verschleiß oder gar eine Beschädigung mit Sicherheit vermieden wird. Außerdem ist die Verwendung der Sensoren für in dem Arbeitsbereich befindliches Personal unschädlich. Durch eine Auswerteeinheit wird die Schallaufzeit, die vom Aussenden eines akustischen Signals bis zum Empfang des an den Reflektore reflektierten Signals in eine Entfernungs angabe umgewandelt. Die Entfernungsangaben der einzelnen Sensoren können dabei auf einem Anzeige gerät erscheinen und/oder ggf. über eine Daten übertragungsstrecke einem prozeßsteuernden Rechner zugeführt werden. Die von den Sensoren ermittelte Entfernung kann dabei entweder unmittelbar oder als Differenz zu einem Sollwert erscheinen bzw. dem Rechner zugeführt werden. Bei einer Übereinstimmung der Entfernungswerte ist auch eine parallele Aus richtung des Fahrzeugs sichergestellt.

Die Sensoren sind vorzugsweise am Fahrbalken der Hebevorrichtung angeordnet, und zwar unmittelbar oder über ein Zwischenstück, das sich insbesondere auch dann als vorteilhaft erweist, wenn der Fahrbalken eine von der Beladefläche des Fahrzeugs stark ab weichende Höhe- aufweist. Alternativ kann auch eine Schrägstellung der Sensoren erwogen werden, wobei die Reflektoren dann entsprechend senkrecht dazu ange ordnet sein müssen.

Um die Lage eines in Längsrichtung nicht definiert auf dem Fahrzeug abgesetzten Containers zu be stimmen, weist die Hebevorrichtung mindestens zwei weitere Sensoren auf, die oberhalb der Begrenzung des unbeladenen Fahrzeugs in Höhe der in den oberen Ecken eines auf dem Fahrzeug befindlichen Containers unterhalb der Mitnehmerbefestigungen befindlichen Re flektoren und in einem Abstand von der durch die Mitte des Tragrahmens gehenden Ebene angeordnet sind. Dabei entspricht der Abstand der Sensoren von der Mittelebene im wesentlichen einer halben Container- Länge.

Die von den Sensoren erfaßten Daten können auch dem Kranführer die richtige Bereitstellung eines Fahr zeugs und die Übereinstimmung zwischen der Einstellung des Tragrahmens (Spreadereinstellung) und der Fahrzeug position signalisieren. Bei einem automatisierten Kransystem können Meldungen auf einem Sichtgerät ausgegeben werden, die dem Kranfahrer die Fahrzeug bereitstellung und Unterschiede zwischen der Ein stellung des Tragrahmens und der Fahrzeugpositionierung anzeigen. Zur Fahrzeugkontrolle und Disposition kann der Signalzustand ferner an ein Rechnersystem über tragen werden, um Störungen im Organisationsablauf zu erkennen und zu protokollieren. Beim Entladen eines Schiffes kann eine Meldung an den Rechner gegeben werden, wenn nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit nach dem Verriegeln der Mitnehmer des Tragrahmens ein Fahrzeug unter der Hebevorrichtung bereitsteht. Zur Fahrzeugeinsatzoptimierung kann ferner eine zu sätzliche Meldung ausgegeben werden, wenn ein Fahr zeug über einen längeren Zeitraum vergeblich auf den Be- oder Entladevorgang wartet.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Verladebrücke an einem Kai und einen Stapelkran an einem Lagerplatz mit jeweils einem Transportfahrzeug in einem Querschnitt,

Fig. 2 die Verladebrücke und das Transportfahrzeug in einer auszugsweisen Draufsicht bzw. in einem Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 das Transportfahrzeug in einer von seiner Sollage abweichenden Lage,

Fig. 4a bis 4c verschiedene Beladezustände eines mit vier Metallfahnen ausgerüsteten Transportfahr zeugs relativ zu zwei an der Hebevorrichtung angeordneten Sensoren,

Fig. 5a bis 5c verschiedene Beladezustände eines mit drei Metallfahnen ausgerüsteten Transportfahrzeugs relativ zu drei an der Hebevorrichtung ange ordneten Sensoren,

Fig. 6a bis 6c verschiedene Beladezustände eines mit zwei Metallfahnen ausgerüsteten Transportfahr zeugs relativ zu vier an der Hebevorrichtung angeordneten Sensoren und

Fig. 7a bis 7b die Lageermittlung von nicht definiert geladenen Containern auf einem Transport fahrzeug.

Die entlang des Kais 1 verfahrbare Container- oder Verladebrücke 2 weist einen an zwei Rahmenteilen 3, 4 angehängten Träger 5 auf. An diesem Träger 5 ist eine Hubwinde 6 mit einem zum Erfassen von Containern C geeigneten Tragrahmen (sog. Spreader Bar) 7 längs verfahrbar. Das Rahmenteil 4 weist einen Fahrbalken 9 auf, an dem zwei auf der Basis von Ultraschall arbeitende Sensoren S1, S2 befestigt sind. Die unter einander parallel verlaufenden Achsen 10 der Schall keulen 11 der Sensoren S1, S2 sind senkrecht zum Fahrbalken 9 ausgerichtet.

An einer anderen Stelle des Geländes ist ein Stapel kran 12 längsverfahrbar. Dieser Kran 12 weist zwei parallel verlaufende Kranschienen 13 auf, die jeweils auf von stirnseitigen Stützen 14, 15 getragenen Längs trägern verlegt sind. Auf den beiden Kranschienen 13 ist wiederum eine mit einem Tragrahmen 7′ versehene Hubwinde 6′ verfahrbar. An dem zwischen den Stützen 14 angeordneten Fahrbalken 9′ der einen Stirnseite sind wiederum zwei auf der Basis von Ultraschall arbeitende Sensoren S1′, S2′ befestigt, die die gleiche Höhe über dem Planum und den gleichen Abstand a untereinander auf weisen, wie die Sensoren S1 und S2 der Verladebrücke 2.

Ein zur Beladung von zwei 20′-Containern (20-Fuß-Containern) C20 oder einem 40′-Container C40 geeignetes Fahrzeug 16 besteht aus einer Sattelschlepperzug maschine 17 und einem Aufliegerchassis 18. Das Auf liegerchassis 18 weist zumindest an einer Seite vier Reflektoren in Form von Metallfahnen F1, F2, F3 und F4 auf, die untereinander den gleichen Abstand a aufweisen, wie die Sensoren S1 und S2. Die Metallfahnen F1, . . . be finden sich an dem Fahrzeug 16 bzw. an dem Auflieger chassis 18 vorzugsweise in der gleichen Höhe wie die mit waagerechter Achse 10 ausgerichteten Sensoren S1, . . .

Um Fehlmessungen zu Vermeiden, kann es vorteilhaft sein, die Metallfahnen F1, . . . entgegen der schematischen Darstellung in den Fig. 4a bis 6c auch unterhalb des Fahrgestellrahmens anzuordnen bzw. sie bis in diesen Bereich herunterzuziehen. Für den Fall, daß die Fahnen F1, . . . und die Sensoren S1, . . . in unter schiedlichen Höhen angeordnet sind, ist die Achse 10 der Sensoren S1, . . . entsprechend schräg und die Metallfahnen F1, . . . entsprechend senkrecht dazu auszurichten.

Bei der zum Aufnehmen eines Containers C vorgegebenen Sollposition des Fahrzeugs 16 bzw. insbesondere des Aufliegerchassis 18 weisen die Metallfahnen F1, . . . von den ihnen gegenüberliegenden Sensoren S1, S2 jeweils den gleichen Abstand d₀ auf. In Fig. 3 ist die Sollage des Aufliegerchassis 18 in strichpunktierten Linien dargestellt, während in ausgezogenen Linien eine beliebige Position des Aufliegerchassis 18 dargestellt ist. Bei dieser Position ergibt sich für die Fahne F1 ein Abstand d₁ vom Sensor S1 bzw. vom Fahrbalken 9 und für die Fahne F2 ein Abstand d₂ vom Sensor S2. Die von den Sensoren S1, S2 über (nicht gesondert dargestellte) Auswerteeinheiten ermittelten Abstände d₀ bzw. d₁ und d₂ erscheinen für den Fahr zeugführer auf einer Anzeigetafel bzw. einem Anzeige gerät 19, so daß dieser die Position seines Fahrzeugs 16 durch Rangiermanöver ggf. korrigieren kann.

Solange einem Sensor S1, . . . eine Metallfahne F1, . . . nicht gegenübersteht, erscheint auf dem Anzeigegerät 19 entweder überhaupt keine Anzeige oder aber ein entsprechendes Fehlsymbol.

Zum Aufnehmen eines Containers C aus einem Schiff 21 fährt der Fahrzeugführer das Fahrzeug 16 längs eines mit Markierungen 22 gekennzeichneten Fahrweges und hält - je nach dem, ob ein erster 20′-Container C20, ein 40′-Container C40 oder ein zweiter 20′-Container C20 geladen werden soll - an einer am Fahrbalken 9 der Brücke 2 befindlichen Haltemarke H20.1, H40 bzw. H20.2. Kurz vor der entsprechenden Haltemarke wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 16 stark reduziert und das Fahrzeug angehalten, wenn auf dem Anzeigegerät 19 die entsprechende Anzeige erscheint.

In den Fig. 4a bis 4c sind verschiedene Beladezustände unter der Container-Brücke 2 schematisch dargestellt. Gemäß Fig. 4a wird ein erster 20′-Container C20 auf das Fahrzeug 16 abgesetzt, wobei den Sensoren S1 und S2 die beiden ersten Fahnen F1 und F2 gegenüberstehen. Zum Aufnehmen eines zweiten 20′-Containers C20 wird das Fahrzeug 16 gemäß Fig. 4b bis kurz vor die Marke H20.2 gefahren und angehalten, wenn die Fahnen F3 und F4 den Sensoren S1 und S2 gegenüber sind.

Zum Beladen eines einzigen 40′-Containers C40, für den der Tragrahmen 7 eine entsprechend vergrößerte Länge aufweist, wird das Fahrzeug 16 bis kurz vor die am Fahrbalken 9 befindliche Marke H40 gefahren und angehalten, wenn sich die Metallfahnen F2 und F3 gegen über den Sensoren S1 und S2 befinden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5a bis 5c sind an dem Fahrbalken 9 bzw. 9′ der Krane 2 bzw. 12 drei Sensoren S1 bis S3 angebracht, während auf dem Fahrzeug drei Metallfahnen F1 bis F3 angebracht sind. Bei unter schiedlichen Fahrtrichtungen unter den Kränen können die Fahrzeuge 16 auch auf jeder Seite drei Metall fahnen in spiegelbildlicher Anordnung aufweisen. Beim Beladen eines ersten 20′-Containers gemäß Fig. 5a müssen sich die Metallfahnen F1 und F2 gegenüber den Sensoren S2 und S3 befinden, während sich beim Beladen des zweiten 20′-Containers C20 gemäß Fig. 5b die Metallfahnen F2 und F3 gegenüber den Sensoren S1 bzw. S2 befinden müssen. Beim Beladen eines einzigen 40′-Containers C40 fern. Fig. 4c befinden sich alle drei Metallfahnen F1 bis F3 gegenüber den entsprechenden Sensoren S1 bis S3.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 6a bis 6c weisen die Containerkrane 2 bzw. 12 an ihren Fahr balken 9 bzw. 9′ vier Sensoren S1 bis S4 auf, während das Fahrzeug 16 lediglich mit zwei Metallfahnen F1 und F2 ausgerüstet ist. Beim Beladen eines ersten 20′-Con tainers C20 gemäß Fig. 6a stehen die beiden Metall fahnen F1, F2 den Sensoren S3 und S4 gegenüber, während sich die beim Beladen des zweiten 20′-Containers C20 gemäß Fig. 6b gegenüber den Sensoren S1 und S2 befinden. Beim Beladen eines einzigen 40′-Containers C40 befinden sich die beiden Metallfahnen gegenüber den beiden mittleren Sensoren S2 und S3.

Zum Entladen der Container C hat das Fahrzeug 16 die gleiche Sollposition relativ zum Stapelkran 12, wie es es relativ zur Verladebrücke 2 beim Beladen eingenommen hat, wobei die Sensoren beim Stapelkran 12 und bei der Verladebrücke 2 hinsichtlich ihres Ab standes a und hinsichtlich ihrer Anzahl einheitlich angeordnet sind. Da die Container C durch die vor stehend beschriebene Beladung eine definierte Lage auf dem Fahrzeug 16 einnehmen, können sie von dem Tragrahmen 7′ des Stapelkrans 12 in einfacher und sicherer Weise wieder erfaßt werden.

Das Aufliegerchassis 18 eines Fahrzeugs 16 ist im allgemeinen länger als ein 40′-Container. Container können also - insbesondere ein einzelner 20′-Container - in Längsrichtung des Fahrzeugs 16 eine in weiten Grenzen beliebige Lage einnehmen. Um eine solche nicht definierte Lage der Container erkennen zu können, sind an den Hebezeugen 2, 12 zusätzliche Sensoren S12 und S14 ober halb der Fahrerkabine der Zugmaschine 17 in Höhe der in den oberen Ecken der Container unterhalb der sog. Corner Castings befindlichen Beschläge F11 angeordnet. Dabei ist der Sensor S12 für die Erfassung eines 20′-Containers und der Sensor S14 für die Erfassung eines 40′-Containers vorgesehen.

Zum Erfassen eines derart nicht definiert geladenen Containers wird das Fahrzeug 16 in der beschriebenen Weise zunächst in grober Orientierung an der entsprechenden am Fahrbalken 9 bzw. 9′ der Hebevorrichtung 2 bzw. 12 befindlichen Haltemarke in Position gebracht, wobei der Sollabstand d₀ des Fahrzeugs 16 vom Fahrbalken 9 bzw. 9′ der Hebevorrichtung 2 bzw. 12 eingehalten werden muß. In Bewegungsrichtung wird das Fahrzeug 16 dann angehalten, wenn im Falle eines 20′-Containers der Sensor S12 (vgl. Fig. 7a) und im Falle eines 40′-Containers der Sensor S14 (vgl. Fig. 7b) ein entsprechendes, durch die metallenen Beschläge F11 hervorgerufenes Signal abgibt, das für den Fahrer ebenfalls auf der Anzeigetafel 19 sichtbar wird. Die Sensoren S12 und S14 weisen untereinander einen Abstand a′ von im wesentlichen 10′ = 3,048 m und von der durch die Mitte des Tragrahmens 7 bzw. 7′ gehenden Ebene 24 eine Entfernung a′′ von etwa 10′ bzw. a von etwa 20′ = 6,096 m auf. Bei der Handhabung von 35′- oder 45′-Con tainern ergeben sich entsprechend andere Werte.

Claims

1. Einrichtung zur Bestimmung der Lage eines Fahrzeugs mit einer zum Transport von Containern geeigneten Aufnahme relativ zu einer Container-Hebevorrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei auf der Basis von Ultraschall arbeitende Sensoren (S1, S2) mit parallel ausge richteten Achsen (10) eine unveränderliche Position in bezug auf das Gerüst (9, 9′) der Hebevorrichtung (2, 12) einnehmen,
daß das Transportfahrzeug (16) zumindest an der den Sensoren (S1, S2) zugewandten Seite mindestens zwei in Höhe der Achsen (10) der Sensoren (S1, S2) angeordnete Reflektoren (F1, . . . ) aufweist, deren Abstand (a) untereinander dem der Sensoren (S1, S2) entspricht,
wobei die Anzahl der Reflektoren bzw. der Reflek toren (F1, . . . ) je Seite des Fahrzeugs (16) und die der Sensoren (S1, . . . ) insgesamt sechs beträgt und wobei die Sensoren (S1, S2) über eine Auswerte einheit mit einem Erkennungsgerät (19) und/oder einer Datenverarbeitungsanlage verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (S1, . . . ) fest im Bereich eines parallel zur Bewegungsrichtung des Transportfahrzeugs (16) verlaufenden Fahrbalkens (9, 9′) der Hebevor richtung (2, 12) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Hebevorrichtung (2, 12) mindestens zwei zusätzliche Sensoren (S12, S14) aufweist, die oberhalb der Begrenzung des unbeladenen Fahrzeugs (16) in Höhe der in den oberen Ecken eines auf dem Fahrzeug (16) befindlichen Containers (C) unter halb der Mitnehmerbefestigungen befindlichen Be schläge (F11) und in einem Abstand (a′′, a′′′) von der durch die Mitte des Tragrahmens (7) gehenden Ebene (24) angeordnet sind, wobei der Abstand (a′′, a′′′) einer halben Container-Länge entspricht.