EP1313664A1 - Redundantes sicherheitssystem eines fahrzeuges - Google Patents

Redundantes sicherheitssystem eines fahrzeuges

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EP1313664A1
EP1313664A1 EP01978301A EP01978301A EP1313664A1 EP 1313664 A1 EP1313664 A1 EP 1313664A1 EP 01978301 A EP01978301 A EP 01978301A EP 01978301 A EP01978301 A EP 01978301A EP 1313664 A1 EP1313664 A1 EP 1313664A1
Authority
EP
European Patent Office
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sensors
signals
control unit
vehicle
redundant
Prior art date
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EP01978301A
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English (en)
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EP1313664B1 (de
Inventor
Volker Sigmund
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PAT GmbH
Original Assignee
PAT GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F11/00—Lifting devices specially adapted for particular uses not otherwise provided for
    • B66F11/04—Lifting devices specially adapted for particular uses not otherwise provided for for movable platforms or cabins, e.g. on vehicles, permitting workmen to place themselves in any desired position for carrying out required operations
    • B66F11/044—Working platforms suspended from booms
    • B66F11/046—Working platforms suspended from booms of the telescoping type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F17/00—Safety devices, e.g. for limiting or indicating lifting force
    • B66F17/006—Safety devices, e.g. for limiting or indicating lifting force for working platforms

Definitions

  • the invention relates to a redundant safety system of a vehicle, in particular a mobile work platform, according to the features of the preamble of patent claim 1.
  • Safety systems are known in vehicles, particularly in work vehicles such as mobile work platforms or the like. In these safety systems, when an operating parameter leaves a predetermined range or reaches a certain target value, a warning or countermeasure is carried out in order to avoid safety-critical conditions.
  • the angle of the main arm or the load on the work cage can be detected, z. B. the angle or the
  • Basket load must be reduced by taking appropriate countermeasures.
  • the sensors that record the operating parameters are usually double, i. H. redundant, so that in the event that a sensor is defective or fails, the signal from the still available sensor can be used.
  • the invention is therefore based on the object of providing a redundant safety system for a vehicle which does not have the disadvantages described at the outset and can therefore effectively prevent safety-critical conditions and provide protection against manipulation.
  • At least two sensors are designed to detect different parameters and the signals of the at least two sensors can be processed and evaluated separately in the at least one control unit.
  • this has the advantage that only a single sensor is required to detect an operating parameter, while — as explained below — the use of two sensors ensures that safety-critical conditions are avoided.
  • a first output signal is thus calculated from the signal detected by the first sensor, which represents a first operating parameter. The same applies to the second
  • the at least two sensors can be of the same type, but are particularly advantageous because of the security against manipulation of different types. From the two output signals of the two sensors, with more than two sensors and
  • the presence of at least one sensor or a group of sensors on each control unit in the respective control unit calculates the comparable actual value and supplies it to the other control unit, so that an error can be determined if the comparable actual values deviate.
  • a comparison between the actual values of the two control units need not necessarily be carried out; It is also conceivable that the comparable actual values are compared with stored target values, that is to say that if the calculated actual value falls below or exceeds a predetermined target value or leaves a specific target value range or reaches a predefinable target value range, at least one error message is generated. It is therefore provided that the two control units (computers) with different physical values recorded in different ways come to different computing paths and compare them with one another.
  • control unit in the mobile working platform a control unit is installed in the driver's cab of the vehicle of the working platform, while the second control unit in the
  • Basket of the working platform is located.
  • the error message can be displayed both in the driver's cabin of the vehicle and in the basket.
  • actuators (drive elements) of the vehicle can also be controlled in such a way that a non-safety-critical state is assumed. This can mean, for example in the mobile working platform, that the angle of inclination of the main arm is changed in the direction that the vehicle is prevented from tipping over.
  • a redundant safety system is described below for the purpose of explaining the invention using the example of a mobile work platform and explained with reference to the figures.
  • the invention is not limited to use in a mobile work platform, but can generally be used in vehicles or work vehicles.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a redundant security system
  • Figure 2 shows a second embodiment of a redundant security system
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a redundant safety system of a vehicle, in particular a work vehicle, which has a control unit 1.
  • This control unit 1 comprises an input unit 2, via which outside influence on the control unit 1 (for example for carrying out an update) can be exerted.
  • the control unit 1 comprises a display unit 3, via which operating parameters, calculated values or the state of the control unit 1 can be provided. Via the display unit 3, the delivery of the
  • control unit 1 comprises a computing unit 4 and a storage unit 5, the computing unit 4 processing the signals fed to it and evaluating them in cooperation with the storage unit 5 and being able to generate the comparable actual value or several comparable actual values.
  • At least two sensors are connected to the control unit 1, which can be of the same type or different from one another, but record different operating parameters of the vehicle.
  • FIG. 1 shows that a first group of sensors 6 to 9 and a second group of sensors 10 to 13 are connected to the control unit 1.
  • the number of groups or the number of sensors themselves depends on the operating parameters that are to be recorded when the vehicle is in operation.
  • actuators of the same type or different from one another are also required, which are shown by way of example in FIG. 1 as a first group of actuators 14 to 16 and as a second group of actuators 17, 18.
  • the number of the respective actuators or groups depends on the components of the vehicle to be controlled.
  • the control unit 1 is designed, for. B. from the signals of the sensors 6 to 9 of the first group in a first calculation way to generate a first actual value.
  • the sensors 10 to 13 of the second group are designed to detect further operating parameters and to calculate a further actual value using a different calculation method than for the sensors 6 to 9 of the first group, although both calculated actual values are comparable with one another, ie one Represent operating parameters or a fictitious parameter.
  • comparable target parameters or actual values are calculated which are directly comparable with one another.
  • an error message can be issued to the operator of the vehicle via the display unit 3 or at least one of the actuators 14 are controlled in such a way that the current state is maintained (switch-off function) or a safety-uncritical state is achieved again.
  • the manner in which the at least one actuator is activated when a safety-critical state has been reached can also be stored in the storage unit 5.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a redundant security system, with two control units, each control unit each having a display and
  • Operating console 100, 200 (which includes the display unit 3 and the input unit 2) and each comprises a mobile controller 101, 201.
  • the display and control console 100, 200 is connected to the mobile controller 101, 201 via a data transmission link 19, 20.
  • the two control units, in particular the mobile controls 101 and 201 are connected to one another via a data transmission link 21 for the purpose of data exchange.
  • At least one sensor, in particular a group of sensors 22, 23 (at least two), and at least one actuator, in particular a group of actuators 24, 25, are again connected to the mobile controls 101, 201.
  • the security system shown in FIG. 2 works on the same principle as has already been described for the security system according to FIG. 1.
  • the design of the security system according to Figure 2 has the advantage that, for. B.
  • the display and control consoles 100 and 200 can be installed once in the driver's cab and once in the basket of the work platform in order to be able to give the operators the appropriate information, in particular the error messages, at these points.
  • the presence of the mobile controls 101 and 201 has the advantage that, for. B. the
  • Actuation of the basket (raising and lowering and deflecting the arm the work platform) can be remotely controlled by a person next to the vehicle or in the basket.
  • the control process can intervene if necessary from the further mobile control.
  • the controls 100/101 can also each be designed as a control unit (analogous to the control unit 1 from FIG. 1).
  • FIG. 3 shows a preferred application of the invention to a mobile work platform 26.
  • a rotating platform 28 is installed on a mobile vehicle chassis 27 with driver's cab, via which a telescopic
  • FIG. 3 also shows those operating parameters (such as, for example, the main angle of the arm, the angle of inclination of the basket arm, the force sensor of the basket load, etc.) that are detected by the sensors shown and described in FIGS. 1 and 2.
  • the length or the pressure of the support of hydraulic support pillars 33 can be recorded and evaluated as operating parameters, which are required for the stability of the working platform 26 during operation.
  • control unit (s) can be designed in such a way that they can monitor and control processes (for example the operation of the
  • Vehicle or only monitor the process and then intervene (for example, by actuating an actuator) if a safety-critical state has been reached or is about to be reached in order to prevent this.
  • the extension of the basket 31 could be stopped (switch-off function) if there is a risk of tipping over.
  • both control units can both compare the utilization calculation leading to the shutdown and also compare the directly measured values (geometry) or the back-calculated values (basket load from geometry and pressure).
  • this basic concept can also be extended to the undercarriage. From the recorded values for moment and radius or load and position (radius) and idle moment, it is possible to calculate the center of gravity of the complete body above the swivel table. From this information and the position detected by the angle of rotation, the supporting forces that occur can be calculated back. The length of the sliding beams measured by switches or analogue encoders is also included (horizontal support position).
  • the actual support force can be directly recorded by pressure measurement on all four supports and compared directly with the calculated value. It is therefore possible to check a rotary encoder that is only of simple design. Single errors in support pressure, support length or incorrect position in the turning range are recognized. This provides additional protection against tipping over by measuring the supporting force.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein redundantes Sicherheitssystem eines Fahrzeuges (26), bei dem auf unterschiedliche Berechnungsweise auf Basis der Signale von wenigstens zwei Sensoren (6-13, 22, 23) zwei miteinander vergleichbare Istwerte erzeugt werden und eine Fehlermeldung erzeugt wird, wenn die Istwerte voneinander abweichen oder von einem vorgegebenen Vergleichsergebnis abweichen.

Description

B E S C H R E I B U N G
Redundantes Sicherheitssystem eines Fahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein redundantes Sicherheitssystem eines Fahrzeuges, insbesondere einer fahrbaren Arbeitsbühne, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.
Sicherheitssysteme .sind bei Fahrzeugen, insbesondere bei Arbeitsfahrzeugen wie fahrbaren Arbeitsbühnen oder dergleichen, bekannt. Bei diesen Sicherheitssystemen wird dann, wenn ein Betriebsparameter einen vorgegebenen Bereich verläßt oder einen bestimmten Sollwert erreicht, ein Wamhinweis oder sogar eine Gegensteuerung durchgeführt, um sicherheitskritische Zustände zu vermeiden. Bei den fahrbaren Arbeitsbühnen kann z. B. der Winkel des Hauptarmes oder auch die Belastung des Arbeitskorbes erfaßt werden, wobei bei einer Überschreitung z. B. der Winkel oder die
Korblast durch entsprechende gegensteuernde Maßnahmen reduziert werden muß. Aus Sicherheitsgründen sind im Regelfall die Sensoren, die die Betriebsparameter erfassen, doppelt, d. h. redundant ausgeführt, so daß für den Fall, daß ein Sensor defekt ist oder ausfällt, auf das Signal des noch weiterhin zur Verfügung stehenden Sensors zurückge- griffen werden kann.
Dies hat jedoch verschiedene Nachteile:
Zum einen ist es erforderlich, daß für die Erfassung eines Betriebsparameters minde- stens zwei baugleiche oder verschiedene Sensoren eingesetzt werden, so daß sich die
Kosten für ein solches redundantes Sicherheitssystem erhöhen. Zum anderen ist es nicht möglich, bei einem korrekten Betriebsparameter auf ein fehlerhaftes Ausgangssignal des Sensors zu schließen, da bei bekannten Sicherheitssystemen ein Vergleich der Signale der beiden Sensoren nicht stattfindet. Denn wenn die von beiden Sensoren erfaßten physikalischen Werte oder die Signale der Sensoren beeinflußt werden (wenn beides Mal gleichzeitig die gleiche Manipulation vorgenommen wurde), entsteht ein sicherheitskriti- scher Zustand. Somit kann ein solches System manipuliert werden, so daß bei Vorliegen eines sicherheitskritischen Betriebsparameters der betreffende Sensor ein unkritisches Signal abgibt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein redundantes Sicherheitssystem eines Fahrzeuges bereitzustellen, welches die eingangs geschilderten Nachteile nicht aufweist und damit sicherheitskritische Zustände wirksam verhindert werden können und ein Schutz vor Manipulationen gegeben ist.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß wenigstens zwei Sensoren zur Erfassung unterschiedlicher Parameter ausgebildet und die Signale der wenigstens zwei Sensoren getrennt voneinander in der zumindest einen Steuereinheit verarbeitbar und auswertbar sind. Dies hat zum einen den Vorteil, daß zur Erfassung eines Betriebsparameters nur ein einziger Sensor benötigt wird, während - wie im folgenden ausgeführt - es durch den Einsatz von zwei Sensoren sichergestellt ist, sicherheitskritische Zustände zu vermeiden.
So wird aus dem von dem ersten Sensor erfaßten Signal, das einen ersten Betriebspa- rameter darstellt, ein erstes Ausgangssignal berechnet. Gleiches gilt für den zweiten
Sensor, der einen anderen Betriebsparameter erfaßt und ein diesen Betriebsparameter darstellendes Ausgangssignal erzeugt bzw. in der Steuereinheit berechnet wird. Die zumindest zwei Sensoren können gleicher Bauart sein, sind aber in besonders vorteilhafter Weise wegen der Manipuliersicherheit unterschiedlicher Bauart. Aus den beiden Ausgangssignalen der beiden Sensoren, wobei auch mehr als zwei Sensoren und
Betriebsparameter vorhanden und erfaßt werden können, wird in der Steuereinheit jeweils ein zu vergleichender Istwert für den jeweiligen Betriebsparameter berechnet. Das heißt, daß auf unterschiedliche Berechnungsweise auf Basis der Ausgangssignale von gleichartigen oder unterschiedlichen Sensoren für voneinander verschiedene Betriebspa- rameter ein vergleichbarer Istwert gebildet wird. Diese vergleichbaren Istwerte werden miteinander verglichen, so daß bei Abweichung voneinander auf einen Fehler geschlossen werden kann. Dadurch wird ein schadhafter Sensor, ein fehlerhaftes Signal oder eine Manipulation sofort festgestellt, da die beiden vergleichbaren Istwerte auf Grundlage unterschiedlicher Betriebsparameter und unterschiedlicher Berechnungsweise gebildet werden. In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwei Steuereinheiten vorhanden sind, denen jeweils die Signale einer Gruppe von Sensoren zuführbar sind, wobei die Steuereinheiten die Signale ihrer Gruppe unabhängig von der anderen Gruppe verarbeiten und auswerten. Hierbei wird durch das Vorhandensein von wenigstens einem Sensor oder einer Gruppe von Sensoren an jeweils einer Steuereinheit in der jeweiligen Steuereinheit der vergleichbare Istwert berechnet und der anderen Steuereinheit zugeführt, so daß bei Abweichungen der vergleichbaren Istwerte auf einen Fehler festgestellt werden kann. Dabei muß nicht unbedingt ein Vergleich zwischen den Istwerten der beiden Steuereinheiten durchgeführt werden; denkbar ist auch, daß die vergleichbaren Istwerte mit abgespeicherten Sollwerten verglichen werden, d. h., daß dann, wenn der berechnete Istwert einen vorgegebenen Sollwert unter- oder überschreitet oder einen bestimmten Sollwertebereich verläßt oder einen vorgebbaren Sollwertebereich erreicht, zumindest eine Fehlermeldung erzeugt wird. Es ist also vorgesehen, daß beiden Steuereinheiten (Rechner) mit teilweise unterschiedlich erfaßten physikalischen Werten auf unterschiedliche Rechenwegen zu vergleichbaren Ergebnissen kommen und diese miteinander vergleichen.
Das Vorhandensein von zwei oder mehr Steuereinheiten hat darüber hinaus den Vorteil, daß z. B. bei der fahrbaren Arbeitsbühne die eine Steuereinheit in der Fahrerkabine des Fahrzeuges der Arbeitsbühne installiert ist, während sich die zweite Steuereinheit in dem
Korb der Arbeitsbühne befindet. Damit kann für den Fall, daß ein sicherheitskritischer Zustand kurz vor dem Erreichen steht oder schon erreicht ist, sowohl in der Fahrerkabine des Fahrzeuges als auch im Korb die Fehlermeldung angezeigt werden. Neben der Erzeugung und Anzeige einer Fehlermeldung können auch Aktuatoren (Antriebselemen- te) des Fahrzeuges derart angesteuert werden, daß ein sicherheitsunkritischer Zustand eingenommen wird. Das kann beispielsweise bei der fahrbaren Arbeitsbühne bedeuten, daß der Neigungswinkel des Hauptarmes in die Richtung verändert wird, daß ein Umkippen des Fahrzeuges vermieden wird.
Ein redundantes Sicherheitssystem ist zwecks Erläuterung der Erfindung am Beispiel einer fahrbaren Arbeitsbühne im folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert. Auf die Anwendung bei einer fahrbaren Arbeitsbühne ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt, sondern kann allgemein bei Fahrzeugen bzw. Arbeitsfahrzeugen Anwendung finden.
Es zeigen: Figur 1 eine erste Ausführungsform eines redundantes Sicherheitssystemes,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines redundanten Sicherheitssystemes und
Figur 3 Anwendung des redundanten Sicherheitssytemes bei einer fahrbaren Arbeitsbühne.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführung eines redundanten Sicherheitssystemes eines Fahrzeuges, insbesondere eines Arbeitsfahrzeuges, welches eine Steuereinheit 1 aufweist. Diese Steuereinheit 1 umfaßt eine Eingabeeinheit 2, über die von außen Einfluß auf die Steuereinheit 1 (beispielsweise zur Vornahme eines Updates) genommen werden kann. Weiterhin umfaßt die Steuereinheit 1 eine Anzeigeeinheit 3, über die Betriebsparameter, berechnete Werte oder den Zustand der Steuereinheit 1 Auskunft gegeben werden kann. Über die Anzeigeeinheit 3 ist auch beispielsweise die Abgabe der
Fehlermeldung möglich. Weiterhin umfaßt die Steuereinheit 1 eine Recheneinheit 4 sowie eine Speichereinheit 5, wobei die Recheneinheit 4 die ihr zugeführten Signale verarbeiten und in Zusammenarbeit mit der Speichereinheit 5 auswerten und den vergleichbaren Istwert bzw. mehrere vergleichbare Istwerte erzeugen kann.
An der Steuereinheit 1 sind zumindest zwei Sensoren angeschlossen, die gleichartig oder voneinander verschieden sein können, jedoch unterschiedliche Betriebsparameter des Fahrzeuges erfassen. So ist in Figur 1 beispielsweise gezeigt, daß an der Steuereinheit 1 eine erste Gruppe von Sensoren 6 bis 9 sowie eine zweite Gruppe von Sensoren 10 bis 13 angeschlossen sind. Die Anzahl der Gruppen bzw. die Anzahl der Sensoren selber richtet sich nach den Betriebsparametern, die beim Betrieb des Fahrzeuges zu erfassen sind.
Zur Steuerung des Fahrzeuges sind weiterhin gleichartige oder voneinander verschiede- ne Aktuatoren erforderlich, die in Figur 1 als eine erste Gruppe von Aktuatoren 14 bis 16 und als eine zweite Gruppe von Aktuatoren 17, 18 beispielhaft gezeigt sind. Auch hier richtet sich die Anzahl der jeweiligen Aktuatoren bzw. der Gruppen nach den zu steuernden Komponenten des Fahrzeuges.
Die Steuereinheit 1 ist dazu ausgebildet, z. B. aus den Signalen der Sensoren 6 bis 9 der ersten Gruppe auf eine erste Berechnungsweise einen ersten Istwert zu erzeugen. Ebenso sind die Sensoren 10 bis 13 der zweiten Gruppe dazu ausgebildet, weitere Betriebsparameter zu erfassen und auf eine andere Berechnungsweise als bei den Sensoren 6 bis 9 der ersten Gruppe einen weiteren Istwert zu berechnen, wobei allerdings beide berechneten Istwerte miteinander vergleichbar sind, d. h., einen Betriebsparameter oder einen fiktiven Parameter darstellen. Somit werden durch Erfassung unterschiedlicher, tatsächlicher Betriebsparameter auf zumindest zwei voneinander unterschiedlichen Berechnungsmethoden in der Steuereinheit 1 vergleichbare Zielparameter bzw. Istwerte berechnet, die direkt miteinander vergleichbar sind. Wird bei dem Vergleich festgestellt, daß eine Abweichung voneinander vorliegt oder auch daß eine Abweichung eines einzelnen Istwertes von einem beispielsweise in der Speichereinheit 5 abgespeicherten Sollwert vorliegt, kann über die Anzeigeeinheit 3 eine Fehlermeldung an die Bedienperson des Fahrzeuges abgegeben werden oder zumindest einer der Aktuatoren 14 bis 18 derart angesteuert werden, daß der augenblickliche Zustand beibehalten wird (Abschaltfunktion) oder wieder ein sicherheitsunkritischer Zustand erzielt wird. Die Art und Weise, wie der zumindest eine Aktuator angesteuert wird, wenn ein sicherheitskritischer Zustand erreicht wurde, kann in der Speichereinheit 5 ebenfalls abgespeichert werden.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines redundanten Sicherheitssystemes, mit zwei Steuereinheiten, wobei eine jede Steuereinheit jeweils eine Anzeigen- und
Bedienkonsole 100, 200 (die die Anzeigeeinheit 3 sowie die Eingabeeinheit 2 umfaßt) und jeweils eine Mobilsteuerung 101, 201 umfaßt. Die Anzeige- und Bedienkonsole 100, 200 ist über eine Datenübertragungsstrecke 19, 20 mit der Mobilsteuerung 101, 201 verbunden. Ebenso sind die beiden Steuereinheiten, insbesondere die Mobilsteuerungen 101 und 201 , über eine Datenübertragungsstrecke 21 zwecks Datenaustausch miteinander verbunden. An den Mobilsteuerungen 101 , 201 ist wieder wenigstens ein Sensor, inbesondere eine Gruppe von Sensoren 22, 23 (mindestens zwei), sowie zumindest ein Aktuator, insbesondere eine Gruppe von Aktuatoren 24, 25 angeschlossen. Das in Figur 2 gezeigte Sicherheitssystem arbeitet nach dem gleichen Prinzip, wie es schon bei dem Sicherheitssystem gemäß Figur 1 beschrieben wurde. Die Ausgestaltung des Sicherheitssystems gemäß Figur 2 hat jedoch den Vorteil, daß z. B. die Anzeigen- und Bedienkonsolen 100 und 200 einmal in der Fahrerkabine und einmal in dem Korb der Arbeitsbühne installiert sein können, um an diesen Stellen den Bedienpersonen die entsprechenden Hinweise, insbesondere die Fehlermeldungen, geben zu können. Das Vorhandensein der Mobilsteuerungen 101 bzw. 201 hat den Vorteil, daß z. B. die
Betätigung des Korbes (das Herauf- und Herabfahren sowie die Auslenkung des Armes der Arbeitsbühne) von einer sich neben dem Fahrzeug oder in dem Korb befindenden Person ferngesteuert werden kann. Außerdem kann gegebenenfalls von der weiteren Mobilsteuerung aus in den Steuerprozeß eingegriffen werden. Die Steuerungen 100/101 können auch jeweils als eine Steuereinheit (analog zu der Steuereinheit 1 aus Figur 1) ausgebildet sein.
Während sich die Erfindung auf beliebige Fahrzeuge, insbesondere jedoch bevorzugt auf Arbeitsfahrzeuge bezieht, ist in Figur 3 eine bevorzugte Anwendung der Erfindung bei einer fahrbaren Arbeitsbühne 26 gezeigt. Auf einem fahrbaren Fahrzeugchassis 27 mit Fahrerkabine ist eine Drehbühne 28 installiert, über die an einem teleskopierbaren
Hauptarm 29 sowie über einen bewegbaren Korbarm 30 ein Korb 31 angeordnet ist. Im Betrieb der Arbeitsbühne 26 ist der Hauptarm 29 mittels eines Hydraulikzylinders 32 in seinem Neigungswinkel einstellbar. Ebenso sind Mittel vorhanden, um die Drehbühne 28 relativ zu dem Fahrzeugchassis 27 in eine Drehbewegung zu versetzen. Bei diesen Mitteln, genauso wie bei dem Hydraulikzylinder 32 sowie Mitteln zur Verstellung der Lage des Korbes 31 handelt es sich um die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Aktuatoren. Außerdem sind in Figur 3 diejenigen Betriebsparameter (wie beispielsweise Winkelhauptarm, Neigungswinkel Korbarm, Kraftsensor Korblast usw.) gezeigt, die von den Sensoren, die in Figur 1 und 2 gezeigt und beschrieben sind, erfaßt werden. Ebenso können als Betriebsparameter die Länge bzw. der Druck der Abstützung von Hydraulikstützpfeilern 33 erfaßt und ausgewertet werden, die im Betrieb der Arbeitsbühne 26 für die Stabilität erforderlich sind.
Es wird noch darauf hingewiesen, daß die Steuereinheit(en) so ausgebildet sein können, daß sie Prozesse überwachen und steuern können (zum Beispiel den Betrieb des
Fahrzeuges) oder den Prozess nur überwachen und dann eingreifen (zum Beispiel durch Ansteuerung eines Aktuators), wenn ein sicherheitskritischer Zustand erreicht wurde oder vor dem Erreichen steht, um diesen zu verhindern. So könnte zum Beispiel das Ausfahren des Korbes 31 gestoppt werden (Abschaltfunktion), wenn eine Kippgefahr droht.
Bezogen auf die Figur 2 werden also zwei Sicherheitssysteme derart kombiniert, daß auf unterschiedliche Berechnungsweise mit teilweise unterschiedlichen Sensoren ein vergleichbares Ergebnis erzielt wird:
1. Weg: Hauptarm und Korbarm, Länge des / der Teleskoparme. Daraus wird, wie bei einer Lastmomentbegrenzung (LMB) üblich, die Sicherheitsabschaltung und die Korblast berechnet.
2. Weg:
Erfassung von Last und Position des Arbeitskorbes: Aus den o.g. Länge(n) und Winkeln sowie der direkt gemessenen Korblast wird ebenfalls das Kippmoment berechnet.
Die Besonderheit liegt eben darin, daß die Kraftsensoren hierbei nicht redundant ausgeführt sind, sondern in Druckmessung und Kraftmessung aufgeteilt werden. Beide Steuereinheiten können durch Datenaustausch sowohl die zur Abschaltung führende Auslastungsberechnung vergleichen als auch die direkt gemessenen (Geometrie) bzw. die rückgerechneten Werte (Korblast aus Geometrie und Druck) vergleichen.
Alternativ hierzu ist auch ein System denkbar, bei dem alle Größen nur einfach erfasst werden und nur berechnete und gemessene (Korb-) Last verglichen werden. Bei der Forderung nach sofortigem Erkennen von Einfachfehlern wird trotzdem jeder einzelne Sensor überwacht. Ein Fehler in Druckerfassung oder Längenmessung oder Winkelmes- sung führt unweigerlich zu einer fehlerhaften Berechnung der Last und damit wird durch direkten Vergleich mit dem Messwert der Kraftmessung ein Fehler erkannt
Besonderer Vorteil dieses Systems gegenüber der direkten redundanten Erfassung und Berechnung gleichartiger Messgrößen:
unterschiedliche Softwareabläufe, Vermeidung von gleichartigen Fehlern im
Programm, unterschiedliche Sensoren bzgl. Kraft- / Druckerfassung in Position und Bauart, das System ist praktisch nicht durch Manipulation an einem Sensor negativ in bezug auf Abschaltsicherheit zu beeinflussen, bisherige Systeme sind relativ einfach manipulierbar zwecks "Erhöhung" von
Reichweite oder Belastung des Korbes.
Weitere Signale zur betriebsartenabhängigen Verringerung von Reichweite / Traglast müssen beiden Steuereinheiten weiterhin soweit gefordert getrennt zur Verfügung gestellt werden. Die ist insbesondere der Drehbereich, erfasst über Drehwinkelgeber oder -Schalter, sowie die Abstützbasis.
Weiterhin kann dieses Grundkonzept auch auf das Unterfahrzeug ausgeweitet werden. Aus den erfassten Werten für Moment und Radius oder Last und Position (Radius) und Leermoment ist eine Berechnung des Schwerpunktes der kompletten Aufbauten oberhalb des Schwenktisches möglich. Aus dieser Angabe und der durch Drehwinkel erfassten Position kann auf die auftretenden Stützkräfte rückgerechnet werden. Hierbei geht auch die durch Schalter oder analoge Geber gemessene Länge der Schiebeholme mit ein (horizontale Stützenposition).
Per Druckmessung an allen vier Stützen kann direkt die tatsächliche Stützkraft erfasst werden und direkt mit dem berechneten Wert verglichen werden. Somit ist eine Überprüfung eines nur einfach ausgeführten Drehwinkelgebers möglich. Einfachfehler bei Stützdruck, Stützlänge oder falsche Position im Drehbereich werden erkannt. Dadurch ist ein zusätzlicher Schutz gegen Umkippen durch Messung der Stützkraft gegeben.
Zumindest bei Annäherung an den Grenzbereich (das Fahrzeug steht nominal nur noch auf 3 Stützen) werden Fehler in dieser Berechnung durch "Verspannungen" im Chassis beherrschbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1.
Redundantes Sicherheitssystem eines Fahrzeuges, insbesondere einer fahrbaren Arbeitsbühne (26), mit Sensoren (6 bis 13, 22, 23) zur Erfassung von Betriebsparametern des Fahrzeuges, deren Signale zumindest einer Steuereinheit (1) zwecks Verarbeitung und Auswertung zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei 0 Sensoren zur Erfassung unterschiedlicher Betriebsparameter ausgebildet und die Signale der wenigstens zwei Sensoren getrennt voneinander in der zumindest einen Steuereinheit (1) verarbeitbar und zur Erzeugung vergleichbarer Istwerte auswertbar sind.
2. 5 Redundantes Sicherheitssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwei Steuereinheiten (1 ; 100, 101 ; 200, 201) vorhanden sind, denen jeweils die Signale zumindest eines Sensors, insbesondere einer Gruppe von Sensoren (22, 23) zuführbar sind, wobei die Steuereinheiten (1 100, 101; 200, 201) die Signale ihres Sensors, insbesondere ihrer Gruppe von Sensoren unabhängig von der anderen Gruppe von o Sensoren verarbeiten und auswerten.
3.
Redundantes Sicherheitssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Steuereinheit (1; 100, 101; 200, 201) zum Vergleich der ausgewerte- 5 ten Signale mit weiteren erfaßten Signalen und/oder vorgebbaren Signalen bzw.
Signalbereichen ausgebildet ist.
4.
Redundantes Sicherheitssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß o die ausgewerteten Signale der einen Steuereinheit der weiteren Steuereinheit und/oder umgekehrt zuführbar sind.
5.
Redundantes Sicherheitssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Abgabe einer Fehlermeldung im Sinne eines Warnhinweises vorhanden sind, wenn der Vergleich der Istwerte voneinander abweicht oder ein Istwert von einem vorgebbaren Vergleichsergebnis abweicht.
6.
Redundantes Sicherheitssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Ansteuerung zumindest einen Aktuators vorhanden sind, wenn der Vergleich der Istwerte voneinander abweicht oder wenn der Vergleich eines Istwertes mit einem vorgebbaren Vergleichsergebnis abweicht.
7.
Redundantes Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Sensoren unterschiedlicher Bauart sind.
EP01978301A 2000-08-30 2001-08-24 Redundantes sicherheitssystem eines fahrzeuges Expired - Lifetime EP1313664B1 (de)

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DE10042816 2000-08-30
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DE10138898A DE10138898A1 (de) 2000-08-30 2001-08-08 Redundantes Sicherheitssystem eines Fahrzeuges
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