EP1360142B1 - Betriebsverfahren für automatisierte containerkaikrane - Google Patents

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EP1360142B1
EP1360142B1 EP02708225A EP02708225A EP1360142B1 EP 1360142 B1 EP1360142 B1 EP 1360142B1 EP 02708225 A EP02708225 A EP 02708225A EP 02708225 A EP02708225 A EP 02708225A EP 1360142 B1 EP1360142 B1 EP 1360142B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
operating method
crane
operating
touchscreen
automatic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Revoked
Application number
EP02708225A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1360142A1 (de
Inventor
Wolfgang Wichner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7674145&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1360142(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1360142A1 publication Critical patent/EP1360142A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1360142B1 publication Critical patent/EP1360142B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Revoked legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/48—Automatic control of crane drives for producing a single or repeated working cycle; Programme control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/063—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/08—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions
    • B66C13/085—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements

Definitions

  • the ergonomically designed user interface of the touch screen allows the crane operator to optimally observe the actions of the automatic and, if necessary, intervene in a simple and secure manner.
  • the MMI touchscreen also instructs the crane operator by visual and possibly acoustic messages. This optimally facilitates the interplay between automatic and manual operation.
  • Crane operators who are often used on different cranes with different automation system, according to the invention need to work through before working with an automated crane no manual for the automatic operation more.
  • the reading of operating instructions is unpopular with the crane operators and is therefore often omitted.
  • the crane operator relies on his memory. The result is that mistakes are made.
  • the crane operator can switch the automatic mode on or off.
  • the touchscreen indicates in the top line of Fig. 1 by green envelope of the respective display area, which was selected with this external switch.
  • the containers are not conveyed directly to the respective destination by the automatic system, but are brought to a stop at the stopover position.
  • This stopover position is located on the land side below the crane.
  • the customs seal control of the containers is carried out and / or the automatic twistlocks are inserted or removed in the bottom of the containers.
  • the automatic system transports the container to the actual destination.
  • the crane operator tells the automatic how many rows of containers are to be processed in the ship's bay. He can increase or decrease the number of rows using the pushbuttons labeled "more” or “less”.
  • the display field between the two push buttons shows how many rows he has set.
  • the operator of the automatic transmission can tell whether the bow of the ship lying in front of him to the left or right of him located. With this information, together with the information about the number of rows in the bay, the automatic system can correctly enter the numbering of the container positions on the ship in the picture according to FIG. Details can be found in the explanation of FIG. 2.
  • the crane operator of the automatic control via a suitable push button pretend that a container was unloaded or recorded on the ship or on the land side.
  • the purpose is to enable toggling the target between ship side and land side even if there is no ship on which containers could be loaded or unloaded. This function is necessary because crane operators first have to train without a ship before starting the handling operation with an automatic system.
  • the crane operator taps on the button "to the side automatic mode" bottom right in Fig. 1 and thus reaches the actual working side of FIG. 2.
  • the picture is essentially divided into three parts.
  • the right side of the lower half shows the land side of the crane.
  • the left part of the lower half shows the operating data which the crane operators must be able to control permanently.
  • the crane frame is shown in gray color and the quay edge in the lower right corner.
  • the white triangles in the crane frame represent arrowheads. They turn green when moving the trolley in the respective direction. The same applies to the arrowheads in the vertical crane leg when the load is moved in the direction of lifting or lowering.
  • the small white rectangles in front of the arrowheads turn red when the cat or hoist reaches the respective limit switch.
  • the number of rectangles corresponds to the number of rows in the bay, which the crane operator made in the basic settings in FIG. 1 for "Number of rows in the bay".
  • a white highlighted display field In the middle of the rectangles is a white highlighted display field. This shows the number of the series according to international standardization. Rows on the starboard side of the ship are provided from the ship's center to the outside with ascending odd numbers. The rows on the port side of the ship are numbered from the center of the ship to the outside with ascending even numbers. If the ship has an odd number of rows, then the middle row carries the number 0. However, if the number of rows in the respective ship bay is even, then the number 0 is omitted.
  • the computer assigned to the touchscreen carries the numbers into the display fields in the Rectangles, according to the number of rows in the bay and the fact that the bow of the ship is on the right, so the starboard side is at the quay, or vice versa. As a result, the crane operator has the direct assignment between his loading plans and the display on the touchscreen.
  • the container rectangles also show the crane operator which target the automatic will approach next.
  • the border around the number field inside the rectangles then undergoes a color change from gray to light blue, when the automatic is the next destination for the next automatic drive Direction ship has determined.
  • the interior of the row number display panel may also turn light blue. This color change marks the last destination targeted by the automatic system.
  • the crane operator has the orientation between the previous destination and the next destination of the automatic rides.
  • the computer assigned to the touchscreen calculates the next destination depending on whether horizontal or vertical handling is selected or whether unloading of the ship or loading operation of the ship is present. In vertical mode, this will again be the same destination as the last started. For horizontal unloading, it is a bit further down the land side than the previous destination. For horizontal loading, the next target is a row further towards the water side opposite the last target.
  • the crane operator moves the load over the ship to the desired height and presses this touch button. This altitude is then taken as the target altitude for the future automatic rides. It can be redefined on all subsequent trips by pressing this button again.
  • the text on the touch key changes to "Enter current container row". This process takes place only on the first trip to the ship. Due to the geometric data, the automatic calculates the probable row which corresponds to the current position and indicates this by changing the color of the respective rectangle to yellow. If, however, the automatic system has incorrectly calculated this first approached series, the crane operator can correct this by pressing the "+” or "-” key and confirm the result by pressing the touch button (see Fig. 5). For all subsequent journeys, the touch key again bears the text "Input target height ship". Thus, the crane operator can correct the target height above the ship on each trip, if desired.
  • This touch key shown in green in the picture according to FIG. 2 with the text "unlocked", becomes visible only when "training mode” has been selected in FIG.
  • This function deceives the automatic attaching and re-hanging a container, so the locking and unlocking before. Then the switches Automatic the goals between land and water side.
  • "Unlocked” is represented by a color change to green, while the state Locked by a color change is displayed to be red.
  • the touch button thus assumes either green or red color. Touching changes the state from locked to unlocked and vice versa (see Fig. 6).
  • the land side of the crane is shown in the image of FIG. 2 in the lower right quarter of the image.
  • the crane frame is stylized and the quay.
  • the touch key to switch to the page "Basic Settings" (as shown in FIG. 1).
  • the triangular arrows and limit switch bar for the cat and hoist movement and reaching the limit switch, as already described in 2.1.2 and 2.1.3.
  • the cat's position is marked by a red rectangle at the top right of the luffing jib. This rectangle moves with the movement of the cat over the crane boom and jumps on reaching the water side of the crane on the crane boom in the upper part of the picture. When returning to the land side, the red rectangle jumps back onto the shore-side boom section.
  • the horizontal message bar in the middle of the picture informs the crane operator about all states of the automatic crane system: Status display colour flash normal operation Currently running process yellow No Automatic demands action from the crane operator Action to take yellow Yes disorder Designation, possible cause (s), necessary corrective measures orange Yes warning Name, possible cause (s), possibly required measures red Yes
  • the optical signals are supplemented by announcements of texts.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Ship Loading And Unloading (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Devices For Checking Fares Or Tickets At Control Points (AREA)
  • Discharging, Photosensitive Material Shape In Electrophotography (AREA)

Description

  • Bei Containerkaikranen erscheint es noch auf Jahre hinaus unmöglich, den Kranführer durch eine Automatik zu ersetzen. Containerkaikrane werden also heute in einem teilautomatisierten Betrieb gefahren. Dieser teilautomatisierte Betrieb wurde erfolgreich realisiert.
  • Es zeigte sich jedoch, dass die Umschlagsleistung dieser Krane hinter den Erwartungen zurückbleibt. Ursache ist, dass die Mehrzahl der Kranführer Schwierigkeiten hat, die Automatikfunktionen zu bedienen. Es fehlt also bisher ein geeignetes Mensch-Maschine-Interface, welches das Zusammenspiel zwischen Kranführer und Automatik optimal gestaltet und ein entsprechendes Betriebsverfahren.
  • Das Dokument Geither K et al: 'Automation of Dockside Container Cranes Employing Process Computers' (Siemens Power Engineering, Siemens AG, Bd. 2, Nr. 1, 1980, Seiten 17-21) wird als nächstliegender Stand der Technik angesehen; dieses Dokument offenbart die folgenden Merkmale des Anspruchs 1:
    • ein Betriebsverfahren für Containerkaikrane zum Be- und Entladen von Containerschiffen mittels eines Rechners in einer Kranführerkabine, wobei das Betriebsverfahren mittels eines auf dem Containerkran angeordneten Rechners durchgeführt wird, wobei das Betriebsverfahren es erlaubt, die Ziele des Krans nach Vorgaben an den Rechner voll-oder teilautomatisch anzufahren, indem der Rechner auch die Zielvorgaben für die Automatikfahrten berechnet.
  • Aus der älteren nicht veröffentlichten DE 100 01 023 ist es zur Vereinfachung des Mensch-Maschinen-Interfaces bekannt, einen Touchscreen zu verwenden. Der Touchscreen ist unmittelbar an einen PC angeschlossen und wird von diesem aus gesteuert. Mit Hilfe des PCs wird die Information auf dem Touchscreen ausgegeben, und umgekehrt werden hierüber die Eingaben des Kranführers in die entsprechenden elektrischen Steuersignale für die Kransteuerung umgesetzt.
  • Aus diesen Druckschriften ist es nicht bekannt, den Rechner, der den Touchscreen bedient, für weitere Zwecke zu verwenden. Seine Funktion ist darauf beschränkt, aus den Eingaben des Kranführers die unmittelbaren Zielvorgabebefehle für die Kransteuerung zu erzeugen.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung eine Kranführung zu schaffen, die eine einfachere Kransteuerung ermöglicht.
  • Bisher befanden sich zum Zwecke der Bedienung der Automatik mehrere Schalter, Taster und Leuchtmelder in den Konsolen des Kranführersessels. Diese einfachen Mittel geben dem Kranführer allerdings zu wenig Informationen über den Betriebszustand der Automatik, über die von der Automatik als nächstes anzufahrenden Ziele, über Stör- oder Warnmeldungen oder über sonstige Betriebszustände der Automatik. Des Weiteren bieten diese einfachen Mittel zu wenig Eingriffsmöglichkeiten auf die Automatik.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 1 löst die Erfindung das angegebene technische Problem.
    1. a) Alle Bedien- und Anzeigelemente sind im Wesentlichen auf einem Touchscreen konzentriert. Dieser befindet sich rechts in Griffweite neben den Kranführersessel. Die bisher auf den Konsolen des Kranführsessels oft in verwirrender und nicht standardisierter Weise verteilten Bedienknöpfe, Taster und Leuchtmelder entfallen.
    2. b) Alle wichtigen Steuerbefehle an die Automatik werden durch Antippen von Berührtastern diesem Touchscreen eingegeben.
    3. c) Alle wichtigen Informationen von der Automatik werden auf diesem Touchscreen angezeigt.
    4. d) Zu dem Touchscreen gehört ein Rechner. Dieser bereitet die anzuzeigenden Signale in ergonomischer Form für den Kranführer auf.
    5. e) Derselbe Rechner berechnet auch die Zielvorgabe für die Automatikfahrten. Unterschied zu den bisherigen Lösungen ist, dass diese Aufgabe bisher der Kransteuerung überlassen war. Dies führte zu vielen verschiedenen, nicht standardisierten und oft fehlerhaft arbeitenden Lösungen.
  • Die ergonomisch ausgebildete Bedienoberfläche des Touchscreens erlaubt dem Kranführer einerseits, die Aktionen der Automatik optimal zu beobachten und, falls notwendig, in einfacher und sicherer Weise einzugreifen. Andererseits erlaubt das MMI Touchscreen auch ein Anweisen des Kranführers durch visuelle und gegebenenfalls akustische Meldungen. Hiermit wird das Wechselspiel zwischen automatischem und manuellem Betrieb optimal ermöglicht.
  • Kranführer, die oft auf unterschiedlichen Kranen mit unterschiedlichem Automatisierungssystem eingesetzt werden, brauchen erfindungsgemäß vor der Arbeit mit einem automatisierten Kran keine Bedienungsanleitung für den Automatikbetrieb mehr durchzuarbeiten. Das Durchlesen von Bedienungsanleitungen ist bei den Kranführern unbeliebt und unterbleibt deshalb häufig. Der Kranführer verlässt sich auf sein Gedächtnis. Die Folge ist, dass Fehler gemacht werden.
    • Wie wird erfindungsgemäß vorteilhaft vorgegangen?
  • Bei Arbeitsaufnahme auf dem Kran schaltet der Kranführer den Touchscreen ein. Er bekommt dann das Bild gemäß Fig. 1 auf dem Touchscreen zu sehen.
    • Farbenauswahl
    • weiß unterlegt
    Anzeigen (Texte, Zahlen)
    orange unterlegt
    Berührtaster, Funktion nicht aktiviert
    grün unterlegt
    Berührtaster, Funktion aktiviert
    hellblau
    Zielangabe
    grau
    Kranumriss
    rot
    Endstellungen
    lila
    Schiffssilhouette
    gelb
    Meldebalken
  • Der Hintergrund ist aus Gründen der Erkennbarkeit vorteilhaft dunkelblau gehalten. Die optische Erkennbarkeit durch die gewählten Farben ist wichtig, da die Konzentration des Kranführers wegen seiner hohen Beanspruchung im Laufe einer Schicht erheblich nachlässt. Blau als Hintergrund ist aus den folgenden Gründen besonders vorteilhaft:
    • Vermeidung der Blendung des Kranführers durch die Touchscreen bei Nacht
    • Hervorhebung der Anzeigefelder und Bedientaster
    Arbeitsweise 1. Die Arbeitsaufnahme des Kranführers erfolgt mit Hilfe der Grundeinstellungsseite.
  • Zunächst muss der Kranführer die Grundeinstellungen für den Automatikbetrieb vornehmen, dabei sind folgende Arbeitsschrift durchführbar:
    • 1.1 Einstellung der Hauptbetriebsart
  • Mittels eines Schalters, welcher aus Sicherheitsgründen als einziges Bedienelement nicht auf dem Touchscreen ist, kann der Kranführer den Automatikbetrieb ein- oder abschalten. Der Touchscreen zeigt in der obersten Zeile der Fig. 1 durch Grünumschlag der jeweiligen Anzeigefläche an, was mit diesem externen Schalter angewählt wurde.
    • 1.2 Anwahl der Betriebsart
  • Hier hat der Kranführer 3 Möglichkeiten:
    • Wechselspiel zwischen vollautomatischer Fahrt (vor allem für die pendelungsfreie Überwindung der weiten Distanz zwischen Landseite und Wasserseite) und konventionellem Betrieb (in der Regel für das Feinpositionieren der Last über dem Ziel, vor allem auf dem Schiff).
    • Wechselspiel zwischen Automatikbetrieb (wiederum für das Überwinden der weiten Distanz) und pendelgeregeltem Handbetrieb, also Lastgeschwindigkeitsregelung (ebenfalls für das Feinpositionieren der Last).
    • Funktion "Auspendeln" (Fangen und Zielpositionieren der Last nach vorherigem, nicht-pendelgeregeltem Betrieb)
    1.3 Umschlagsart
    • Vertikal/Zyklisch
      Ent- oder Beladen der Container immer in derselben Reihe auf dem Schiff
    • Horizontal
      Lagenweises Abräumen oder Aufschichten der Container
    1.4 Zwischenstopp
  • Bei Anwahl der Zwischenstopp-Funktion werden die Container von der Automatik nicht direkt zum jeweiligen Ziel befördert, sondern vorher an der Zwischenstopp-Position zum Stehen gebracht. Diese Zwischenstopp-Position befindet sich auf der Landseite unterhalb des Kranes. Dort wird entweder die Zollsiegelkontrolle der Container durchgeführt und/oder die automatischen Twistlocks unten in die Container gesteckt oder entfernt. Nach Verrichtung dieser Tätigkeiten transportiert die Automatik den Container zum eigentlichen Ziel weiter.
    • 1.5 Anzahl der Reihen in der Bay
  • Hier teilt der Kranführer der Automatik mit, wie viele Reihen Container sich in der zu bearbeitenden Schiffsbay befinden. Über die Drucktaster mit der Aufschrift "mehr" bzw. "weniger" kann er die Anzahl der Reihen erhöhen oder reduzieren. Das Anzeigefeld zwischen den beiden Drucktastern zeigt ihm an, wie viele Reihen er eingestellt hat.
    • 1.6 Bug des Schiffes
  • Hier kann der Kranführer der Automatik mitteilen, ob der Bug des vor ihm liegenden Schiffes sich links oder rechts von ihm befindet. Mit dieser Information zusammen mit der Information über die Anzahl der Reihen in der Bay kann die Automatik die Nummerierung der Containerpositionen auf dem Schiff richtig in das Bild gemäß Fig. 2 eintragen. Näheres ergibt sich aus den Erläuterungen zu Fig. 2.
    • 1.7 Trainingsbetrieb
  • Bei Anwahl des Trainingsbetriebes kann der Kranführer der Automatiksteuerung über einen geeigneten Drucktaster vortäuschen, dass ein Container auf dem Schiff oder auf der Landseite abgeladen oder aufgenommen wurde. Zweck ist, ein Hin-und Herschalten des Zieles zwischen Schiffsseite und Landseite auch dann zu ermöglichen, wenn kein Schiff vorhanden ist, auf welchem Container be- oder entladen werden könnten. Diese Funktion ist notwendig, da Kranführer vor Aufnahme des Umschlagsbetriebes mit einer Automatik zunächst einmal ohne Schiff trainieren müssen.
  • Nach Beendigung der Grundeinstellungen tippt der Kranführer auf den Taster "Zur Seite Automatikbetrieb" rechts unten in Fig. 1 und gelangt damit zu der eigentlichen Arbeitsseite gemäß Fig. 2.
    • 2. Seite "Automatikbetrieb"
  • Die Seite "Automatikbetrieb" hat der Kranführer während der Arbeit auf dem Schiff permanent eingeschaltet. Ein Wechsel zu anderen Seiten würde den Kranführer von der Arbeit ablenken und könnte gefährliche Situationen herbeiführen. Deshalb sind auf der Seite "Automatikbetrieb" alle relevanten Informationen und Bedienelemente in ergonomischer Form enthalten.
  • Das Bild ist im Wesentlichen in drei Teile unterteilt.
  • In der oberen Bildhälfte (oberhalb des in gelb eingefärbten Meldebalkens) befindet sich die Wasserseite (Schiffsseite) des Kranes.
  • Im rechten Teil der unteren Hälfte ist die Landseite des Kranes dargestellt.
  • Im linken Teil der unteren Hälfte sind diejenigen Betriebsdaten dargestellt, welche die Kranführer permanent kontrollieren können müssen.
    • 2.1 Die Wasserseite 2.1.1 Krangestell
  • In grauer Farbe ist das Krangestell sowie in der rechten unteren Ecke die Kaikante dargestellt.
    • 2.1.2 Fahrtrichtung Katze und Hubwerk
  • Die weißen Dreiecke im Krangestell stellen Pfeilspitzen dar. Sie färben sich bei Bewegung der Krankatze in der jeweiligen Richtung grün. Gleiches gilt für die Pfeilspitzen im vertikalen Kranbein bei Bewegung der Last in Richtung Heben oder Senken.
    • 2.1.3 Endschalter
  • Die weißen kleinen Rechtecke vor den Pfeilspitzen färben sich rot, wenn die Katze bzw. das Hubwerk die jeweiligen Endschalter erreicht.
    • 2.1.4 Containerpositionen und Zielvorgabe
  • Unter dem wasserseitigen Kranausleger ist in lila Farbe der Querschnitt des Schiffes stilisiert. Oberhalb des Schiffes sind die Containerstellplätze auf oder im Schiff durch rechteckige Felder mit darin befindlichen Nummern dargestellt. Die Rechtecke stehen also für Containeraufnahmeschächte unter Deck oder für die oberste Ebene der auf Deck geladenen Container. Auf eine Darstellung der darunter liegenden Container wurde bewusst verzichtet, da sie für die Bearbeitung durch den Kranführer keine Rolle spielen. Die Darstellung überflüssiger Informationen würde die Kranführer verwirren und dadurch die Sicherheit des Betriebes beeinträchtigen.
  • Die Anzahl der Rechtecke entspricht der Anzahl der Reihen in der Bay, welche der Kranführer bei den Grundeinstellungen in Fig. 1 bei "Anzahl Reihen in der Bay" vorgenommen hat.
  • In der Mitte der Rechtecke befindet sich ein weiß unterlegtes Anzeigefeld. Dieses zeigt die Nummer der Reihe gemäß der internationalen Normung. Reihen auf der Steuerbordseite des Schiffes sind von der Schiffsmitte zur Außenseite mit aufsteigenden ungeraden Nummern versehen. Die Reihen auf der Backbordseite des Schiffes sind von der Mitte des Schiffes zu der Außenseite hin mit aufsteigenden geradzahligen Nummern nummeriert. Verfügt das Schiff über eine ungeradzahlige Anzahl von Reihen, so trägt die mittlere Reihe die Zahl 0. Ist die Anzahl der Reihen in der jeweiligen Schiffsbay jedoch geradzahlig, so entfällt die Reihe 0. Der dem Touchscreen zugeordnete Rechner trägt die Nummern in die Anzeigefelder in den Rechtecken ein, und zwar entsprechend der Anzahl Reihen in der Bay und dem Umstand, ob der Bug des Schiffes rechts liegt, also die Steuerbordseite an der Kaikante liegt, oder umgekehrt. Hierdurch hat der Kranführer die direkte Zuordnung zwischen seinen Ladeplänen und der Darstellung auf der Touchscreen.
    • Zielvorgabe
  • Die Containerrechtecke zeigen dem Kranführer darüber hinaus, welches Ziel die Automatik als nächstes anfahren wird. Der Rand um das Nummernfeld im Inneren der Rechtecke erfährt dann einen Farbumschlag von grau nach hellblau, wenn die Automatik diese Reihe als nächstes Ziel für die nächste Automatikfahrt Richtung Schiffsseite bestimmt hat. Das Innere des Reihennummern-Anzeigenfeldes kann sich ebenfalls hellblau färben. Durch diesen Farbumschlag wird das zuletzt von der Automatik angefahrene Ziel gekennzeichnet. Hierdurch hat der Kranführer die Orientierung zwischen dem vorherigen Ziel und dem nächsten Ziel der Automatikfahrten.
    • Änderung der Ziele
  • Der dem Touchscreen zugeordnete Rechner errechnet das nächste Ziel abhängig davon, ob horizontaler oder vertikaler Umschlagsbetrieb angewählt ist oder ob Entladebetrieb des Schiffes oder Beladebetrieb des Schiffes vorliegt. Bei Vertikalbetrieb wird dies wieder das gleiche Ziel sein wie das zuletzt Angefahrene. Bei Horizontal Entladen liegt es eine Reihe weiter Richtung Landseite als das vorhergehende Ziel. Bei Horizontal Beladen ist das nächste Ziel eine Reihe weiter Richtung Wasserseite gegenüber dem letzten Ziel.
  • Wenn der Kranführer das Ziel ändern will, so hat er dafür die Berührtaste mit der Aufschrift "+" bzw. "-". Bei Betätigen des "+"-Tasters springt das Ziel um eine Reihe weiter Richtung Wasserseite. Bei Betätigung des "-"-Tasters eine Reihe weiter Richtung Landseite. Durch mehrmaliges Drücken der Taste kann das Ziel auch um mehrere Reihen verschoben werden. Die hellblaue Umrandung des Nummernfeldes springt dabei auf das neu angewählte Ziel. Hierdurch hat der Kranführer die vollständige Kontrolle, wohin er das Ziel gestellt hat (siehe Fig. 3).
    • 2.1.5 Vorhalt der Zielposition
  • In der rechten oberen Ecke befindet sich der Berührtaster "Vorhalt LS" (Vorhalt Landseite).
  • Bei horizontalem Umschlagsbetrieb wünschen die Kranführer sehr häufig, dass die Automatik die Last nicht direkt in die Zielposition genau über der anzufahrenden Containerreihe befördert, sondern ca. einen halben Meter zu weit landseitig zum Stehen bringt. (Mit Stehen ist gemeint, ruhig über dem Ziel hängen, also pendelungsfrei.) Dies ermöglicht es dem Kranführer, die Last dann in bequemer Weise an den Nachbarcontainer weich anzulehnen und zwar in manuellem Betrieb. Würde die Automatik die Last direkt über das Ziel fahren, so müsste der Kranführer häufig erst die Last wieder manuell ein kleines Stück Richtung Landseite zurückziehen, dann Senken und dann wieder manuell Richtung Wasserseite an den Nachbarcontainer anlehnen. Dies ist erforderlich, weil die Last in aller Regel eine mehr oder weniger starke Skew-Schwingung aufweist (Rotationsschwingung um die vertikale Achse), so dass beim Senken der Last die Gefahr besteht, dass eine der Ecken auf dem Nachbarcontainer aufstößt. (Aktivierung der Funktion siehe Fig. 4)
    Für den umgekehrten Fall, also das Anlehnen von Containern an den Nachbarcontainer von der Wasserseite her, gibt es links oben im Bild noch den Berührtaster "Vorhalt WS" (Vorhalt Wasserseite).
    • 2.1.6 Zielsprung nach wasserseitigem oder landseitigem Ende des Schiffes
  • Bei horizontalem Umschlagsbetrieb kommt es regelmäßig vor, dass der Be- bzw. Entladevorgang am landseitigen oder wasserseitigen Rand des Schiffes fortgesetzt werden soll. Deshalb erscheinen auf dem Bild gemäß Fig. 2 bei Anwahl des horizontalen Umschlagsbetriebes bei den Grundeinstellungen gemäß Fig. 1 die beiden zusätzlichen Berührtaster "Nach LS" (nach Landseite) und "Nach WS" (nach Wasserseite). Damit kann der Kranführer einen Zielsprung auf entweder die am meisten landseitig gelegene Containerreihe oder die am weitesten wasserseitig gelegene Containerreihe einleiten.
    • 2.1.7 Teachfunktion
  • In der Mitte oberhalb der Containerrechtecke befindet sich der große Berührtaster "Eingabe Zielhöhe Schiff". Dieser hat zwei Teach-Funktionen.
    • 2.1.7.1 Eingabe Zielhöhe Schiff
  • Zu Beginn des Arbeitsprozesses fährt der Kranführer die Last über dem Schiff auf die gewünschte Höhe und drückt diesen Berührtaster. Diese Höhe wird dann für die zukünftigen Automatikfahrten als Zielhöhe genommen. Sie ist bei allen weiteren Fahrten durch erneutes Drücken dieses Tasters neu festlegbar.
    • 2.1.7.2 Eingabe Containerreihe
  • Nach der Eingabe der Zielhöhe wechselt der Text auf dem Berührtaster nach "Eingabe aktuelle Containerreihe". Dieser Vorgang erfolgt nur bei der ersten Fahrt auf das Schiff. Die Automatik berechnet dabei zwar aufgrund der geometrischen Daten die wahrscheinliche Reihe, welche der aktuellen Position entspricht und zeigt dies durch Farbumschlag des jeweiligen Rechtecks auf gelb an. Falls die Automatik diese zuerst angefahrene Reihe jedoch falsch berechnet hat, kann der Kranführer dies durch Drücken der "+"- oder "-"-Taste korrigieren und das Ergebnis durch Drücken des Berührtasters bestätigen (siehe Fig. 5). Für alle folgenden Fahrten trägt der Berührtaster wieder den Text "Eingabe Zielhöhe Schiff". Somit kann der Kranführer die Zielhöhe über dem Schiff bei jeder Fahrt korrigieren, falls gewünscht.
    • 2.1.8 Simulation und Anzeige "Entriegelt - Verriegelt"
  • Dieser Berührtaster, im Bild gemäß Fig. 2 grün mit Text "Entriegelt" dargestellt, wird nur sichtbar, wenn in Fig. 1 "Trainingsbetrieb" angewählt wurde. Diese Funktion täuscht der Automatik das Anhängen und das wieder Abhängen eines Containers, also das Verriegeln und Entriegeln vor. Hierauf schaltet die Automatik die Ziele zwischen Land- und Wasserseite um. Üblicherweise wird "Entriegelt" durch Farbumschlag auf grün dargestellt, während der Zustand Verriegelt durch Farbumschlag auf rot dargestellt wird. Der Berührtaster nimmt also entweder grüne oder rote Farbe an. Durch Berühren wechselt also der Zustand von Verriegelt auf Entriegelt und umgekehrt (siehe Fig. 6).
    • 2.2 Landseite 2.2.1 Fahrtrichtung, Endschalter, Katzposition
  • Die Landseite des Kranes ist im Bild gemäß Fig. 2 im rechten unteren Viertel des Bildes dargestellt. In grauer Farbe ist wiederum das Krangestell stilisiert sowie der Kai. In der Fläche des Kais findet sich der Berührtaster zum Umschalten auf die Seite "Grundeinstellungen" (gemäß Fig. 1). Weiterhin finden sich in den Teilen des Krangestelles die Dreieckspfeile und Endschalterbalken für die Katz- und Hubwerksbewegung sowie das Erreichen der Endschalter, wie bereits unter 2.1.2 und 2.1.3 beschrieben. Rechts oben auf dem landseitigen Kranausleger ist die Position der Katze durch ein rotes Rechteck markiert. Dieses Rechteck wandert mit der Bewegung der Katze über den Kranausleger und springt bei Erreichen der Wasserseite des Kranes auf den Kranausleger im oberen Bildteil über. Bei Rückfahrt auf die Landseite springt das rote Rechteck zurück auf den landseitigen Auslegerteil.
  • Auf die Darstellung der an der Katze hängenden Last wird bewusst verzichtet, da der Kranführer diese Information besser durch den Blick aus dem Fenster der Krankabine erhält.
    • 2.2.2 Parkposition
  • In der Mitte zwischen den Kranbeinen findet sich der Berührtaster "Parkp." (Parkposition). Beim Antippen dieses Tasters erhält die Automatik die Parkposition der Krankatze als Ziel für die nächste Automatikfahrt.
    • 2.2.3 Landseitige Ziele
  • Rechts unten im Bild befindet sich wieder ein Containersymbol, gekennzeichnet mit der Schrift "VC B Pos." (Van Carrier-Position). Ein Farbumschlag der grauen Innenfläche auf hellblau deutet an, dass die Automatik als nächstes Ziel für die nächste Automatikfahrt dieses landseitige Ziel bestimmt hat.
  • Sollte im Bild "Grundeinstellungen" (gemäß Fig. 1) die Funktion "Zwischenstopp" aktiviert worden sein, so wird die Automatik bei der Fahrt von der Schiffsseite Richtung Landseite an der so genannten Laschposition einen Zwischenstopp einlegen, bevor sie weiter zum eigentlichen Ziel "Van Carrier-Position" fährt.
    • 2.3 Datenanzeigefeld
  • In dem linken unteren Viertel des Bildes (Fig. 2) werden diejenigen Betriebsdaten angezeigt, welche der Kranführer permanent parat haben muss:
    • Lastgewichte in t Hubwerk 1 (HW 1) , Hubwerk 2 (HW 2) und Summe Lastgewichte Hubwerk 1 + 2
    • Hubhöhen B Istwerte Hubwerk 1 und 2
    • Windstärke
    • Position des Spreaders (in Katzrichtung, also Horizontalkomponente) und der Katze selbst
    • Automatikbetrieb eingeschaltet oder nicht, falls eingeschaltet, jeweiliger Ablaufschritt der Automatiksteuerung
    • Aktive Art des Containerumschlags (Vertikal oder Horizontal, mit oder ohne Zwischenstopp, Laden oder Entladen) Hinweis: Ob Laden oder Entladen gefahren wird, bestimmt die Automatik selbst. Falls der erste Container nach Arbeitsbeginn auf dem Schiff ergriffen wird, herrscht Entladebetrieb vor, falls er auf der Landseite ergriffen wird, wird Ladebetrieb gefahren.
    • Koordinaten des nächsten, von der Automatik angewählten Zieles
    2.4 Meldebalken
  • Der horizontale Meldebalken in der Bildmitte informiert den Kranführer über alle Zustände der Kranautomatik:
    Zustand Anzeige Farbe Blinken
    Normalbetrieb Momentan ablaufender Vorgang Gelb Nein
    Automatik verlangt Aktion vom Kranführer Auszuführende Aktion Gelb Ja
    Störung Bezeichnung, mögliche Ursache(n), erforderliche Abhilfemaßnahmen Orange Ja
    Warnung Bezeichnung, mögliche Ursache(n), evtl. erforderliche Maßnahmen Rot Ja
  • Bei Ausstattung des zum Touchscreen gehörigen Rechners mit einer Soundkarte werden die optischen Signale durch Ansagen von Texten ergänzt.
  • Weitere erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen
  • Der Inhalt der Zeichnungen ist für den Fachmann (Kranführer, Kranprojekteur) selbsterklärend.

Claims (18)

  1. Betriebsverfahren für Containerkaikrane zum Be- und Entladen von Containerschiffen, welches mittels eines Touchscreens in einer Kranführerkabine und eines zu dem Touchscreen gehörigen Rechners durchgeführt wird, wobei durch das Betriebsverfahren die Ziele des Krans nach Vorgaben an den Rechner voll- oder teilautomatisch angefahren werden, indem der Rechner auch die Zielvorgaben für die Automatikfahrten berechnet.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, bei dem ausgewählte Zielvorgaben einstellbar sind.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem von der Automatik vorgegebene Zielvorgaben am Touchscreen nachvollziehbar vom Kran angefahren werden.
  4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 bis 3, bei dem mehrere Betriebsarten, insbesondere zur vollautomatischen Fahrt und zur Feinpositionierung, vorhanden sind, wobei zwischen den Betriebsarten umgeschaltet werden kann.
  5. Betriebsverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem verschiedene Umschlagsarten für die Container eingestellt werden können.
  6. Betriebsverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem eine Betriebsart Trainingsbetrieb eingestellt werden kann.
  7. Betriebsverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem eine Betriebsart Vorhalten eingestellt werden kann.
  8. Betriebsverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem Lernfunktionen eingestellt werden können.
  9. Betriebsverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem die von Kranführern auszuführende Aktionen angezeigt werden.
  10. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
    bei dem zur Durchführung des Betriebsverfahrens ein Touchscreen vorgesehen ist, der eine dunkle Hintergrundfarbe, insbesondere dunkelblau, und Touchfelder in Signalfarben aufweist.
  11. Betriebsverfahren nach Anspruch 10,
    bei dem der Touchscreen symbolisch dargestellte Schiffs- und Kraneinzelheiten enthält.
  12. Betriebsverfahren nach Anspruch 9,
    bei dem auf dem Touchscreen über Farbwechsel aktuelle Zieleinstellungen, Containerpositionen und Systemzustände dargestellt werden.
  13. Betriebsverfahren nach Anspruch 9,
    bei dem auf dem Touchscreen neben den Touchfeldern und den symbolisch dargestellten Einzelheiten des Schiffes und des Krans Felder zur Angabe von Hinweisen in Textform und Zahlen vorhanden sind.
  14. Betriebsverfahren nach Anspruch 9,
    bei dem der Touchscreen zumindest einen beschrifteten, insbesondere quer über den Touchscreen verlaufenden auffälligen Hinweisbalken mit Angabe des jeweiligen Betriebszustandes oder Betriebshinweisen aufweist.
  15. Betriebsverfahren nach Anspruch 14,
    bei dem der Hinweisbalken vor Einleitung eines Arbeitsschrittes auch Arbeitsanweisungen an den Kranführer ausgibt.
  16. Betriebsverfahren nach Anspruch 14,
    bei dem der Hinweisbalken auch Mitteilungen für den Kranführer wie Angaben über den nächsten notwendigen Arbeitsschritt ausgibt und insbesondere je nach Art des ausgegebenen Inhalts seine Farbe wechselt.
  17. Betriebsverfahren nach Anspruch 9,
    bei dem der Touchscreen durch eine Berührung oder durch den Mauspfeil einer PC-Maus bedienbar ist.
  18. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
    bei dem das Programm objektorientiert programmiert und objektorientiert änderbar ist, insbesondere mittels des Programms Win CC der Siemens AG.
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