EP2725145B1 - Verfahren zur Automatisierung des Prozesses der Rütteldruck- und Rüttelstopfverdichtung von bindigem und nichtbindigem Verdichtungsgut - Google Patents

Verfahren zur Automatisierung des Prozesses der Rütteldruck- und Rüttelstopfverdichtung von bindigem und nichtbindigem Verdichtungsgut Download PDF

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EP2725145B1
EP2725145B1 EP13401116.2A EP13401116A EP2725145B1 EP 2725145 B1 EP2725145 B1 EP 2725145B1 EP 13401116 A EP13401116 A EP 13401116A EP 2725145 B1 EP2725145 B1 EP 2725145B1
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rope
compaction
ardv
und
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02Improving by compacting
    • E02D3/046Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/054Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil involving penetration of the soil, e.g. vibroflotation

Definitions

  • the invention relates to a method for automating the process of Haittel réelle- and Haittelstopfverdichtung of cohesive and non-binding Verdichtungsgut under the use of known rope excavators and / or rope cranes with attached vibrator.
  • Rigid pressure method by means of rope excavator or rope crane are subdivided into two generations, which describe the current state of the art.
  • Second-generation equipment of rope-type dredgers / rope cranes for vibratory crushing operations is characterized by the fact that automatic single and sub-systems perform a pure operational and mass size consumption measurement.
  • An automated, mechanical intervention in the actual Rüttel réellerea is not available and is still made and monitored manually by the equipment operator. In principle, therefore, it must be stated that in this respect the disadvantage of the prior art is given, since no fully automatic procedure of the Rüttel réellemaschines done via cable excavator or cable crane and thus an optimization of the process does not take place.
  • the object of the invention is to provide a method for automating the process of Rüttel réelle- and Haittelstopfverdichtung of cohesive and non-binding Verdichtungsgut, with a complex preparation planning, implementation and result documentation of Rüttel réelleverdichtungsts to take place soil or ground improvement.
  • the technical problem here is to reach the stage of the third fully autonomous device generation with brand new rope excavators / rope cranes or with the existing devices.
  • the object is achieved by the method for automating a process of Haittel réelle- and Haittelstopfverdichtung of cohesive and non-binding Verdichtungsgut by the claim is realized.
  • FIGS. 1 and 2 represent the system components of a device for ARDV.
  • a crawler crane or cable crane as a device carrier for the RDV-total system 8 is given.
  • This crane / rope crane 8 has in its constructions the following essential components for the ARDV: an ARDV process computer for system control / process data acquisition 13, a sensor for sleeping rope detection on the main winch 15, a tilt sensor on the boom 14, a compressed air generator (diesel or electric operated) 12 and a drive control for the vibrator (electric or hydraulic) 11.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the digital control algorithm for the ARDV according to the invention. All work processes as well as the control of the cable excavator / rope crane 8 are electronically integrated in a central digital control device with the appropriate operating software. The technical implementation of the ARDV is thus performed, monitored, corrected and documented by the digital ARDV control RE.
  • the illustrated control algorithm according to FIG. 3 It is a simplified schematic representation of a control circuit REG and serves to define all necessary parameters of the ARDV or to locate it in the control circuit REG. It is determined in the control block SOLL the setpoint as manipulated variable y.
  • Georeferencing serves for the exact point of the compaction process.
  • the crawler / rope crane 8 is thus able to independently determine the respective predetermined operating points in the field and to start with the compaction process according to the given coordinates from the planning of the work preparation.
  • With the ability of your own navigation in horizontal xz direction eliminates the previous mark the compression point in the field.
  • the advantages are a time and cost saving, a quality improvement of the documentation by georeferencing as well as a danger avoidance, since a movement on uncompacted soil always poses planting risks for the surveying personnel. In this case, a maximum working radius for the lane (x) 21 of the cable excavator / rope crane 8 is given.
  • FIG. 4 points are provided for the compression shaft 19 and an already compacted shaft 20 executed.
  • FIG. 4 are an unconsolidated soil 18 and a compacted soil 17 can be seen.
  • the georeferencing with the existing GPS antennas 50 on the boom head 52, the first lane of the rope excavator / rope crane X and a second lane X2 are specified.
  • FIG. 6 the control of the sinking process is shown.
  • an alarm is issued, and the harvesting process for achieving the compaction depth is aborted and corrected by renewed sinking.
  • the advantage of a controlled achievement of the compaction depth is primarily the improved equipment protection for the vibrators used, secondarily it also represents a quality improvement and time savings for the work done compaction dar FIG. 6
  • the introduced vibrating lance RL over the ground 22 may possibly encounter a layer of soil, for example rock 24. This results in a deviation from the ideal line 27, as can be seen in the left-hand illustration.
  • the FIG. 7 shows the energy limitation as well as pulling / stuffing steps on the vibrator.
  • the vibrating lance RL with the Hinttler head RK which can perform certain vibrations, introduced to the maximum compaction depth.
  • a frequency of ten hertz on Rüttler head RK reached.
  • a third process step is pulling the vibrator lance RL in a period of ten minutes at a frequency of 25 hertz.
  • the energy limitation at the vibrator is a sub-process that automatically supplies the vibrator head RK with a defined drive energy and, in accordance with the specifications, ensures a different compaction power within the predetermined soil layers.
  • the energy limitation at the Hinttler head RK improves the quality of compaction work, since the soil 22 is compacted in contrast to the previous purely homogeneous in all soil layers consistent compaction more effective, beyond that also improves the horizontal surface effect of compaction.
  • the from the FIG. 8 apparent device for monitoring the pore water pressure 30 is used to warn of landslides and landslide hazards.
  • the pore water pressure in the compression area is permanently monitored and appropriate warnings are forwarded directly to the ARDV process control system as an automation process system.
  • the ARDV equipment carrier in the compression work 32 and the line 36 it is possible to initiate compressed air 37 and side water 33 and peak water 34.
  • a regulation of the amount of water and air supplied to Rüttler head RK is performed in dependence on Teufe.
  • the supply of side water 33, peak water 34 and compressed air 37 is realized via the Rüttler head RK, the corresponding lines lead 36 via the interior of Rüttlerlanze RL Knittler head RK.
  • a line 36 for the media supply to the vibrating lance RL is present on the ARDV device carrier 32.
  • peripheral devices regulate the provision of the water or the compressed air supply quantity and cause a continuous, uninterrupted compression process.
  • peripheral devices regulate the provision of the water or the compressed air supply quantity and cause a continuous, uninterrupted compression process.
  • the lance stabilization is in the FIG. 9 a sleep rope control and a weight control 40 on the crane hook for lance stabilization are useful.
  • a weight control 40 is mounted between the cable before the vibrating lance RL. This weight control measures and monitors the weight of the attached load, thereby controlling the draining process.
  • the weight control 40 is in addition to the process control to a precautionary measure for device backup.
  • the vibrating lance RL controlled is still an inclinometer in the weight control 40 or outside given as a separate sensor. With the inclinometer, the inclination angle is signaled when sinking the vibrating lance RL into the ground 22 and forwarded to the control or automation process. In conclusion, a new application of the vibrating lance RL can be regenerated for sinking in order to prevent an oblique insertion of the vibrating lance RL into the soil 22.
  • the sleep rope control serves as redundancy in the monitoring of the Abteufvorgangs.
  • the sleep rope control is purely a device protection and prevents the risk of breakage of the Haittlerlanze RL or the disorderly stranding of the traction cable by a controlled, supervised rappelling on the main winch.
  • Another process step is the supply control of the filling material via the vibrator.
  • This feed control serves to control the weight and type of backfill material added to the compaction process and also increases the quality of the compaction work.
  • For the transmission of known communication means are used, which are then included in the control or automation process.
  • the Figures 10 . 11 and 12 show the arrangement of the GPS antenna 50 for navigation in the horizontal xz direction by means of GPS signal.
  • the geo-referencing of the compaction sites is determined with two GPS antennas 50.
  • the signal of the first GPS antenna is used to determine the position
  • the signal of the second GPS antenna is used to determine the direction / direction of movement of the cable shears / rope crane 8.
  • the first option is in the FIG. 10 illustrated variant with two GPS antennas 50 on the crawler / crane crane boom head 52, which are permanently held in a horizontal balance with a pendulum design to a deviation of the GPS signal to diminish.
  • the point P is used for horizontal navigation.
  • a second variant results from the FIG. 11 with two GPS antennas 50 on the cable / crane 8, which are held with a simple support structure 54.
  • the deviation of the GPS signal is corrected by additional software. It is irrelevant whether the GPS antennas 50 are installed on the boom of the rope / crane 8 or another point on the device. This possibility is in the FIG. 12 shown.
  • a comparison of the geodata in the context of georeferencing for GPS takes place. From this comparison of the geodata is a match or a new geodatpezifische experience of the device process. Thereafter, the Abteufvorgang is controlled. Within this Abteufvorganges the maximum compaction depth can be achieved without deviation or a deviation from the ideal line or a fault can be reported. The subsequent correction achieves the maximum compaction depth.
  • a defined pulling / stuffing process begins.
  • a pulling / stuffing without interference and a pulling / stuffing with failure, which is terminated after trouble shooting this process without interference.
  • the termination of the ARDV process is given.
  • FIG. 14 shows the schematic, four-stage structure of the process control device, as an automation process, for the ARDV.
  • Stage 1 contains the ARDV control system with optional manual control and process visualization, the data archive for the setpoint specifications from work scheduling and for the work result documentation. Furthermore, level 1 includes all the necessary alerting devices for the monitoring device operator.
  • Level 2 includes the process computer with the ARDV operating software.
  • Level 3 is the level of communication. There, the process computer, all system components of the sub-processes as well as the cable-operated / cable crane control with their sensors and actuators are integrated. The communication level forwards its signals or data to the process computer of level 2 with the actual operating system and receives from the same the corresponding control signals for the various process processes.
  • stage 4 the technical implementation for the digital integration of the analogue sub-processes and Processes performed so that signals can be received and sent.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Automatisierung des Prozesses der Rütteldruck- und Rüttelstopfverdichtung von bindigem und nichtbindigem Verdichtungsgut unter der Anwendung von an sich bekannten Seilbaggern und/oder Seilkränen mit angebrachtem Rüttler.
  • Dabei sind aus dem Stand der Technik allgemeine Verfahren bekannt, welche unter dem Begriff Rütteldruckverfahren (RDV) bezeichnet werden. Derartige Verfahren und Einrichtungen sind beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 196 28 769 A1 und in der Firmendruckschrift: Bauer, Schrobenhausen "Gründung und Bodenverdichtung mit Tiefenrüttlern" beschrieben. Dabei wird ein prozessgesteuerter Rüttler, wie beispielsweise in der DE 196 28 769 A1 beschrieben ist, in das Verdichtungsgut unter Zugabe von Medien (Gas, Flüssigkeit) eingefahren. Die Energiebereitstellung für den Rüttlerantrieb (elektrisch, hydraulisch) und für die zugeführten Medien erfolgt separat. Weiterhin wird beschrieben, wie zur Optimierung der Arbeitsweise des Rüttlers der Energieeinsatz für den Rüttelvorgang auf den angestrebten Verdichtungsgrad des zu verdichtenden Verdichtungsgutes abgestimmt wird. Über einen eingebauten Frequenzumrichter wird die Rüttelfrequenz so verändert, dass diese mit einer Eigenfrequenz des Kontinuums in Übereinstimmung gebracht wird. Der Volumenstrom, die Zusammensetzung (Gas, Flüssigkeit) und der Druck der zugeführten Medien werden während des Rüttelprozesses geregelt.
  • Rütteldruckverfahren (RDV) mittels Seilbagger bzw. Seilkran sind in zwei Generationen unterteilt, die den aktuellen Stand der Technik beschreiben.
  • Geräte der ersten Generation von Seilbaggern/Seilkränen zum Zweck einer RDV weisen keinerlei automatische Systeme auf, die über die serienmäßige Geräteausstattung des Seilbagger-/Seilkranherstellers hinausgehen. Das Rütteldruckverfahren wird rein manuell durchgeführt, nicht direkt dokumentiert und nicht maschinell überwacht, was zum jetzigen Zeitpunkt einen wesentlichen Nachteil des Standes der Technik darstellt, da eine Optimierung des Rütteldruckverfahrens nicht stattfinden kann, da nur eine subjektive Handhabung gegeben ist.
  • Geräte der zweiten Generation von Seilbaggern/Seilkränen für Rütteldruckverfahrensarbeiten sind gekennzeichnet dadurch, dass automatische Einzel- und Teilsysteme eine reine Betriebs- und Stoffgrößenverbrauchsmessung durchführen. Ein automatisierter, maschineller Eingriff in den eigentlichen Rütteldruckprozess liegt nicht vor und wird weiterhin manuell vom Gerätebedienpersonal getätigt und überwacht. Grundsätzlich muss also festgestellt werden, dass diesbezüglich der Nachteil des Standes der Technik gegeben ist, da kein vollautomatischer Verfahrensablauf des Rütteldruckverfahrens über Seilbagger bzw. Seilkran erfolgt und somit eine Optimierung des Prozesses nicht stattfindet.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Automatisierung des Prozesses der Rütteldruck- und Rüttelstopfverdichtung von bindigem und nichtbindigem Verdichtungsgut zu schaffen, wobei eine komplexe Vorbereitungsplanung, Durchführung und Ergebnisdokumentation von Rütteldruckverdichtungsarbeiten zur Boden- oder Baugrundverbesserung stattfinden soll.
  • Folgende organisatorische Parameter beeinflussen hierbei im Besonderen den Grad der Komplexität und der Arbeitsqualität:
    • Bergbaugesetzgebung,
    • Baugesetzgebung,
    • begrenzter Umfang öffentlicher Mittel für Bergbausicherungsmaßnahmen,
    • begrenzter Umfang privatwirtschaftlicher Mittel für Bergbausicherungsmaßnahmen,
    • Dokumentation der getätigten Tiefenverdichtungsarbeiten in der Tiefe,
    • Georeferenzierung der getätigten Tiefenverdichtungsarbeiten in der Fläche,
    • zeitnahe Beschaffung und effizienter Einsatz von kapitalintensiver Seilbagger-/Seilkrantechnik.
  • Der Mangel, das Problem liegt im Speziellen in der technisch komplexen und kostenintensiven Durchführung von Rüttelverdichtungsarbeiten mittels Seilbaggern/Seilkränen. Da diese Verdichtungsarbeiten bis dato noch einen hohen Grad an manueller Geräte- bzw. Prozessbedienung aufweisen, können diese Verdichtungsarbeiten den heutigen gängigen hohen Qualitäts- und Zeitvorgaben der größtenteils digitalen und georeferenzierten Arbeitsvorbereitung / Planung nur noch bedingt gerecht werden. Zudem besteht aktuell bei der Nutzung von Seilbaggern/Seilkränen zum Zweck einer RDV eine hohe Arbeitsausfall- und Unfallwahrscheinlichkeit infolge technischer Havarien durch menschliche Fehlbedienung bzw. Nichterkennung von Gefahrenzuständen.
  • Die technische Problemstellung dabei ist es, mit fabrikneuen Seilbaggern/Seilkränen bzw. mit den bereits vorhandenen Geräten die Stufe der dritten vollautonomen Gerätegeneration zu erreichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur Automatisierung eines Prozesses einer Rütteldruck- und Rüttelstopfverdichtung von bindigem und nichtbindigem Verdichtungsgut gelöst, indem der Patentanspruch realisiert wird.
  • Dabei werden über ein prozessgeführtes Leitsystem, welches Ist- und Sollwerte verarbeitet und auswertet und prozessgeführt einzelne Verfahrensabläufe signalgesteuert ausführt, folgende Verfahrensabläufe zur Automatisierung verarbeitet,
    • eine Georeferenzierung via GPS,
    • weiterhin eine Porenwasserdrucküberwachung sowie
    • eine Überwachung des Verfüllmaterials und
    • ein kontrolliertes Abteufen via einem Inklinometer und einer Gewichtskontrolle zum Zwecke einer Lanzenstabilisierung und einer Schlafseilkontrolle,
    • weiterhin eine Energiebegrenzung mittels Frequenzumrichter für den Rüttler und
    • eine Steuerung einer Medienmischeinrichtung für Druckluft und Wasser,
    im Zusammenhang mit einem zentralen Regelungsprozess für die Verfahrensabläufe und einer Einbindung einer Steuerungs- und Regelungstechnik eines Seilbaggers oder eines Seilkrans in einem automatisierten Vollprozess.
  • Dabei wurden bei der vorliegenden Erfindung der automatisierten Rütteldruckverdichtung (ARDV) mittels Seilbagger/Seilkräne folgende neue Eigenschaften entwickelt:
    • automatische Betriebs- und Stoffgrößenverbrauchsmessung und Zuführung,
    • automatische Georeferenzierung der Verdichtungsarbeit,
    • automatische Durchführung von mindestens einem, maximal allen Teilprozessen, die für die RDV nötig sind,
    • automatische Dokumentation der RDV bzw. gerätespezifischer Kenndaten des Seilbaggers/Seilkrans,
    • automatische Gefahrenzustandserkennung für den Mensch, den Arbeitsprozess und das Gerät.
  • Zur technischen Lösung der Automatisierungstechnik für die ARDV ist ein Tabellen-Schema vorhanden. Dabei ist ersichtlich, dass die technische Realisierung der Erfindung für vorbenannte Teilprozesse an eine digitale Automatisierungseinrichtung mit Sensoren bzw. Aktoren angeschlossen ist und eine übergeordnete Betriebssoftware die Prozessregeleinrichtung überwacht und steuert.
  • Mit der erfinderischen Lösung werden folgende Vorteile realisiert:
    • Georeferenzierung der geleisteten RDV-Tätigkeit,
    • Dokumentation der getätigten RDV-Arbeiten für jede Erdschichttiefe,
    • höherer qualitativer Grad der RDV-Arbeit durch weitgehend automatische, vollautonome Arbeitsprozesse, die direkt in die Gerätesteuerung der Seilbagger/Seilkräne eingreifen und somit individuelle Verdichtungen für jeden Punkt und jede Erdschichttiefe garantieren,
    • effizienterer, produktiverer Arbeitsablauf durch automatisieren Geräteeinsatz der Seilbagger/Seilkräne,
    • Senkung des Geräteverschleißes bei den Rüttlern und den Seilbaggern/Seilkränen,
    • weitgehende Eliminierung von subjektiven Fehleinschätzungen durch den Gerätebediener,
    • rechtzeitige automatische Erkennung von Gefahrenzuständen für den Mensch und das Gerät,
    • Minimierung von Energie-, Betriebs- und Prozessstoffverbräuchen.
  • Des Weiteren handelt es sich um eine verbesserte Art der Durchführung des konventionellen Rüttelverdichtungsverfahrens (RDV).
  • Mit dem ARDV-automatisierten Rütteldruckverfahren verbessert sich primär:
    • die Arbeitsvorbereitung,
    • die Arbeitsdurchführung,
    • die Produktqualität,
    • die Arbeitsdokumentation,
    • die Geräte- und Arbeitssicherheit
    der geleisteten Rütteldruckverdichtung (RDV) zum Zwecke einer Boden- oder Baugrundverbesserung. Damit verbunden verbessert und erhöht sich sekundär:
    • die Geräteproduktivität,
    • die Gerätepräzession,
    • ein Geräteverschleiß wird verringert,
    • die Geräteverfügbarkeit,
    • eine Energieeinsparung,
    • eine Reduktion der Produktionskosten
    für die Durchführung der RDV.
  • Nachfolgend ist das erfinderische Verfahren an einem Ausführungsbeispiel und den entsprechenden Zeichnungen dokumentiert.
  • Dabei zeigen:
  • Figur 1
    Systemkomponente eines Gerätes zur ARDV
    Figur 2
    Aufbauten als Systemkomponenten zur ARDV
    Figur 3
    Prinzipdarstellung des digitalen Regelalgorithmus für die ARDV
    Figur 4
    Georeferenzierung, automatisches Punktanfahren an die ARDV
    Figur 5
    Erreichen der maximal vorgegebenen Verdichtungstiefe - Abteufen
    Figur 6
    Kontrolle des Abteufvorgangs
    Figur 7
    Energiebegrenzung und Zieh-/Stopfschritte am Rüttler
    Figur 8
    Überwachung des Porenwasserdrucks und die Zufuhr von Luft und Wasser
    Figur 9
    Lanzenstabilisierung
    Figur 10
    Anordnung GPS-Antenne
    Figur 11
    Anordnung GPS-Antenne
    Figur 12
    Anordnung GPS-Antenne
    Figur 13
    schematische Arbeitsweise der Automatisierungstechnologie
    Figur 14
    Tabellen-Schema
  • Die Figuren 1 und 2 stellen die Systemkomponenten eines Gerätes zur ARDV dar. Dabei ist ein Seilbagger oder Seilkran als Geräteträger für das RDV-Gesamtsystem 8 gegeben. Dieser Seilbagger/Seilkran 8 weist in seinen Aufbauten folgende wesentliche Bestandteile für die ARDV auf: einen ARDV-Prozessrechner für Systemsteuerung / Prozessdatenerfassung 13, eine Sensorik für die Schlafseilerkennung an der Hauptzugwinde 15, einen Neigungssensor am Ausleger 14, einen Drucklufterzeuger (Diesel- oder elektrisch betrieben) 12 sowie eine Antriebssteuerung für den Rüttler (elektrisch oder hydraulisch) 11. Des Weiteren sind an dem Seilbagger/Seilkran 8 ein Ausleger mit einer Seilwinde gegeben, woran über einen Auslegerkopf 52 eine Rüttlerlanze RL befestigt ist. Vor der Rüttlerlanze RL und dem Seilzug ist eine Sensorik zur Gewichtskontrolle im Kranhaken 2 gegeben. An dem Auslegerkopf 52 ist eine Einrichtung zur Georeferenzierung 1 vorhanden. Die Rüttlerlanze RL wird im Erdreich 22 zum Verdichten von Erdschichten eingeführt. Dazu ist ein Rüttlerkopf RK gegeben, welcher bis zum Boden des Verdichtungsschachtes 6 geführt wird. Auf dem Erdreich 22 ist erfindungsgemäß weiterhin eine Porenwasserdrucküberwachung 4 vorhanden. Eine Transformatorstation für optionale externe Energieversorgung über ein Netzkabel 9 dient zur Einspeisung des Seilbaggers/Seilkrans 8. Zur Kontrolle und Steuerung der Zugabe des Verfüllmaterials 7 ist vorzugsweise eine Raupe vorhanden. Die allgemeinen Darstellungen in den Figuren 1 und 2 weisen die wesentlichen Systemkomponenten für die erfindungsgemäße Ausführung über ARDV auf.
  • Die Figur 3 zeigt eine Prinzipdarstellung des digitalen Regelalgorithmus für die erfindungsgemäße ARDV. Dabei werden alle Arbeitsprozesse sowie die Steuerung des Seilbaggers/Seilkrans 8 elektronisch in einer zentralen digitalen Regeleinrichtung mit der entsprechenden Betriebssoftware eingebunden. Die technische Betriebsdurchführung der ARDV wird somit von der digitalen ARDV-Regelung RE durchgeführt, überwacht, korrigiert und dokumentiert. Bei dem gezeigten Regelalgorithmus gemäß Figur 3 handelt es sich um eine vereinfachte Prinzipdarstellung eines Regelkreises REG und dient dazu, alle nötigen Parameter der ARDV zu definieren bzw. im Regelkreis REG zu verorten. Es wird in dem Regelbaustein SOLL der Sollwert als Stellgröße y ermittelt. Hierbei dienlich sind digitale Übertragungen aus übergeordneten Systemen, wie zum Beispiel die Einspeisung vor Ort oder per DFÜ sowie die manuelle Eingabe vor Ort und/oder eine Einlesung vorhandener Daten aus dem Systemspeicher. Die Sollwert-Stellgröße y wird dann als Mindestvorgabe für die ARDV genutzt.
  • Dabei sind folgende Sollwerte als Stellgrößen y gegeben:
    • Position (Georeferenzierung),
    • Verdichtungstiefe (Teufe),
    • Verdichtungsschritte,
    • Materialmengenzugabe zur Verdichtung,
    • Wassermengenzugabe zur Verdichtung,
    • Druckluftzugabe zur Verdichtung,
    • Verdichtungsenergie für Rüttler,
    • zeitliche Abfolgen in vertikaler Richtung.
  • Diese Stellgrößen y werden in die digitale ARDV-Regelung RE eingespeist. Nach Verarbeitung der Ist- und Sollwerte wird eine weiterführende Signalsteuerung in der Verfahrenskette zur Aktion Regelstrecke AR realisiert. Dabei werden folgende Verfahrensschritte im Rahmen des Regelalgorithmus für die ARDV ausgeführt:
    • automatische Navigation (mit oder ohne Koordinaten-Korrektur) mit Bewegung auf Punkt in horizontaler x-z Richtung,
    • automatisches Abteufen in vertikaler y-Richtung,
    • automatische Kontrolle und Korrektur des Abteufens bei möglicher vertikaler Abweichung,
    • automatische Energieversorgung und Begrenzung am Rüttler,
    • automatische Bestimmung und Durchführung der Zieh-/Stopfschritte am Rüttler in vertikaler Richtung,
    • automatische Wasser-/Luftmengenzufuhr am Rüttlerkopf,
    • automatische Mischung / Einstellung von Luft- und Wasserdruck in Abhängigkeit zur Teufe,
    • automatische Schlafseilkontrolle und Korrektur,
    • automatische Lanzenstabilisierung und Gewichtskontrolle,
    • automatische Überwachung der zeitlichen RDV-Abfolge in vertikaler Richtung,
    • automatische Zufuhrkontrolle des Verfüllmaterials am Rüttler,
    • automatische Überwachung des Porenwasserdruckes.
  • Über die Aktion Regelstrecke AR werden Ist-Werte W ermittelt, welche folgende Mindestvorgaben für die ARDV definieren:
    • aktuell verwendete Position (horizontal Georeferenzierung),
    • aktuell verwendete Position (vertikale Teufe),
    • Druckwerte für Luft und Wasser,
    • Mengen für Luft und Wasser,
    • Messung Spannungsversorgung / Lastaufnahme Strom,
    • Zeitzählung für Verdichtungsablauf,
    • Messung Echtzeit und Datum,
    • Systembetriebsstunden und Zählerstände,
    • Gerätestatus des Seilbaggers/Seilkrans.
  • In dem Verfahrensabschnitt Ist werden Istwertgrößen IST vor Ort angezeigt, eine Ausgabe auf Speichermedien, ein DFÜ-Abruf durch übergeordnete Systeme sowie die Ausgabe an die ARDV-Regelung RE über die Istwertübergabe W1 realisiert. Grundsätzlich stellen also die Verfahrensbausteine ARDV-Regelung RE, Aktion Regelstrecke AR, Istwertgröße IST sowie der Sollwert SOLL einen Regelkreis REG dar. Zwischen der ARDV-Regelung RE und der Aktion Regelstrecke AR kann eine alternative manuelle Systemregelung Ma durchgeführt werden.
  • Die Navigation in horizontaler x-z-Richtung gemäß Figur 4 dient der Georeferenzierung für den genauen Punkt des Verdichtungsprozesses. Der Seilbagger/Seilkran 8 ist damit fähig, selbstständig die jeweilig vorgegebenen Arbeitspunkte im Feld zu ermitteln und mit dem Verdichtungsvorgang entsprechend der vorgegebenen Koordinaten aus der Arbeitsvorbereitungsplanung zu beginnen. Mit der Fähigkeit der eigenen Navigation in horizontaler x-z-Richtung entfällt die vorherige Markierung der Verdichtungspunkt im Feld. Die Vorteile sind eine Zeit- und Kosteneinsparung, eine Qualitätsverbesserung der Dokumentation durch Georeferenzierung sowie eine Gefahrenvermeidung, da eine Bewegung auf unverdichtetem Erdreich stets Setzungsgefahren für das Vermessungspersonal birgt. Dabei ist ein maximaler Arbeitsradiums für die Fahrspur (x) 21 des Seilbaggers/Seilkrans 8 gegeben. Des Weiteren sind Punkte für den Verdichtungsschacht vorgesehen 19 sowie ein bereits verdichteter Schacht 20 ausgeführt. In der Figur 4 sind ein unverdichtetes Erdreich 18 und ein verdichtetes Erdreich 17 ersichtlich. Dabei werden durch die Georeferenzierung mit den vorhandenen GPS-Antennen 50 an dem Auslegerkopf 52 die erste Fahrspur des Seilbaggers/Seilkrans X sowie eine zweite Fahrspur X2 vorgegeben. Weiterhin sind entsprechende Größen, wie Arbeitsreichweitenanzeige für den Ausleger Z und Arbeitsreichweitenanzeige für den Ausleger Z2, im Rahmen der Georeferenzierung als automatisches Punktanfahrverfahren für die ARDV vorhanden.
  • In der Figur 5 ist das Erreichen der maximal vorgegebenen Verdichtungstiefe, das Abteufen, ersichtlich. Abteufen bezeichnet das automatische Erreichen der maximalen vorgegebenen Verdichtungstiefe in vertikaler Richtung. Bei diesem Vorgang wird der Rüttler über die Steuerung am Seilbagger/Seilkran 8 automatisch abgeseilt und rüttelt sich in die maximal vorgegebene Verdichtungstiefe, um danach mit dem eigentlichen Verdichtungsvorgang zu beginnen. Der Vorteil einer automatischen Abteufung ist eine Qualitätsverbesserung der geleisteten Verdichtungsarbeit. Durch das Erdreich 22 wird die Rüttlerlanze RL mit dem Rüttlerkopf RK als Vortrieb in das Erdreich 23 als Abteufung durchgeführt. Der Vortrieb in das Erdreich 23 wird durch die Gewichtskraft des Rüttlers und die eingebrachte Vibrationskraft des Rüttlerkopfes RK realisiert.
  • In der Figur 6 wird die Kontrolle des Abteufvorgangs dargestellt. Bei Abweichung von der senkrechten oder anders vorgegebenen vertikalen Ideallinie erfolgt eine Alarmierung, und der Abteufprozess zur Erreichung der Verdichtungstiefe wird abgebrochen und durch erneutes Abteufen korrigiert. Der Vorteil einer kontrollierten Erreichung der Verdichtungstiefe ist primär der verbesserte Geräteschutz für die eingesetzten Rüttler, sekundär stellt es ebenfalls eine Qualitätsverbesserung und Zeitersparnis für die geleistete Verdichtungsarbeit dar. Aus der Figur 6 erkennbar, dass die eingeführte Rüttlerlanze RL über das Erdreich 22 möglicherweise auf eine Erdschicht, zum Beispiel Fels 24, stoßen kann. Dabei kommt es zur Abweichung von der Ideallinie 27, wie in der linken Darstellung zu sehen ist. In der mittleren Darstellung wird der Abteufvorgang abgebrochen und die Rüttlerlanze RL durch die Verhinderung des Felsen 24 herausgezogen. In der rechten Darstellung wird ein neuer Abteufvorgang neben der vorhandenen, nicht auszuführenden Abteufung ausgeübt. Dabei wird die Rüttlerlanze RL über den Rüttlerkopf RK in einen neuen Verdichtungsschacht zur Erdverdichtung eingeführt.
  • Die Figur 7 zeigt die Energiebegrenzung sowie Zieh-/Stopfschritte am Rüttler. In das Erdreich 22 wird die Rüttlerlanze RL mit dem Rüttlerkopf RK, welcher bestimmte Schwingungen ausführen kann, bis zur maximalen Verdichtungstiefe eingebracht. Beim Herausziehen der Rüttlerlanze RL wird zum Beispiel in fünf Minuten eine Frequenz von zehn Hertz am Rüttlerkopf RK erreicht. Im Prozess des Ziehens und Stopfens der Rüttlerlanze RL werden eine Zeit von 25 Minuten und eine Frequenz von 50 Hertz vorgegeben. Ein dritter Verfahrensschritt ist das Ziehen der Rüttlerlanze RL in einem Zeitraum von zehn Minuten bei einer Frequenz von 25 Hertz. Bei dem gesamten Zieh- und Stopfvorgang am Rüttler werden die Verrüttlungszeiten, die Verrüttlungsenergie sowie die Zieh- und Stopfschritte in allen Erdschichten bis zur maximalen Verdichtungstiefe festgelegt und automatisch durchgeführt bzw. überwacht.
  • Die Energiebegrenzung am Rüttler ist ein Teilprozess, der automatisch den Rüttlerkopf RK mit definierter Antriebsenergie versorgt und entsprechend der Vorgaben für eine unterschiedliche Verdichtungsleistung innerhalb der vorbestimmten Erdschichten sorgt. Die Energiebegrenzung am Rüttlerkopf RK verbessert die Qualität der Verdichtungsarbeit, da das Erdreich 22 im Gegensatz zur bisherigen rein homogenen in allen Erdschichten gleich bleibenden Verdichtung effektiver verdichtet wird, darüber hinaus verbessert sich somit auch die horizontale Flächenwirkung der Verdichtung.
  • Die aus der Figur 8 ersichtliche Einrichtung zur Überwachung des Porenwasserdrucks 30 dient der Warnung vor Erdrutschung und Bodensetzungsgefahren. Dazu wird der Porenwasserdruck im Verdichtungsgebiet permanent überwacht und entsprechende Warnungen direkt an das ARDV-Prozessleitsystem als Automatisierungsverfahrenssystem weitergeleitet. Über den ARDV-Geräteträger bei der Verdichtungsarbeit 32 und die Leitung 36 ist es möglich, Druckluft 37 sowie Seitenwasser 33 und Spitzenwasser 34 einzuleiten. Dabei wird eine Regelung der Wasser- und Luftzufuhrmenge am Rüttlerkopf RK in Abhängigkeit zur Teufe ausgeführt. Die Zuführung von Seitenwasser 33, Spitzenwasser 34 und Druckluft 37 wird über den Rüttlerkopf RK realisiert, wobei die entsprechenden Leitungen 36 über das Innere der Rüttlerlanze RL zum Rüttlerkopf RK führen. Des Weiteren ist am ARDV-Geräteträger 32 eine Leitung 36 für die Medienzuführung in die Rüttlerlanze RL vorhanden.
  • Es gibt zwei Austrittsstellen, zum einen an der Rüttlerkopfspitze RK und zum anderen an den Seiten des Rüttlerkopfes RK. Das automatisch kontrollierte Zuführen von Wasser bzw. Druckluft 37 im Verdichtungsschacht verbessert das Abteufen und die Verdichtungswirkung beim Ziehen und Stopfen des Rüttlers in wenig wassergesättigten Bodenschichten.
  • Für die Einstellung bzw. Mischung von Luft- und Wasserdruck regeln Peripheriegeräte die Bereitstellung der Wasser- bzw. der Druckluftzufuhrmenge und bewirken einen kontinuierlichen, unterbrechungsfreien Verdichtungsprozess. Dabei sind Aufbauten auf dem Seilbagger 8 vorhanden, welche das Mischungsverhältnis einstellen und über die Leitung 36 in die Rüttlerlanze RL übertragen.
  • Die Lanzenstabilisierung wird in der Figur 9 dargestellt, wobei eine Schlafseilkontrolle und eine Gewichtskontrolle 40 am Kranhaken zur Lanzenstabilisierung dienlich sind. Hierbei ist eine Gewichtskontrolle 40 zwischen dem Seilzug vor der Rüttlerlanze RL angebracht. Diese Gewichtskontrolle 40 misst und überwacht das Gewicht der angehängten Last und dient damit der Kontrolle des Abteufvorgangs. Bei der Gewichtskontrolle 40 handelt es sich neben der Prozesskontrolle um eine Vorsichtsmaßnahme zur Gerätesicherung.
  • Um den Abteufvorgang der Rüttlerlanze RL kontrolliert durchführen zu können, ist weiterhin ein Inklinometer in der Gewichtskontrolle 40 oder außerhalb als separater Sensor gegeben. Mit dem Inklinometer wird der Neigungswinkel beim Abteufen der Rüttlerlanze RL in das Erdreich 22 signalisiert und an den Steuerungs- bzw. Automatisierungsprozess weitergeleitet. Schlussfolgernd daraus kann ein neues Ansetzen der Rüttlerlanze RL zum Abteufen regeneriert werden, um ein schräges Einsetzen der Rüttlerlanze RL in das Erdreich 22 zu verhindern.
  • Die Schlafseilkontrolle dient als Redundanz bei der Überwachung des Abteufvorgangs. Bei der Schlafseilkontrolle handelt es sich um eine reine Gerätesicherung und verhindert die Bruchgefahr der Rüttlerlanze RL bzw. das ungeordnete Verseilen des Zugseils durch ein kontrolliertes, überwachtes Abseilen an der Hauptzugseilwinde. Dabei ist ein Sensor zur Schlafseilerkennung an der Hauptzugseilwinde bekannter Bauart vorhanden.
  • Ein weiterer Verfahrensschritt ist die Zufuhrkontrolle des Verfüllmaterials über den Rüttler. Diese Zufuhrkontrolle dient der Kontrolle von Gewicht und Art des Verfüllmaterials, welches dem Verdichtungsprozess hinzugegeben wird, und erhöht ebenfalls die qualitative Ausführung der Verdichtungsarbeit. Für die Übermittlung werden an sich bekannte Kommunikationsmittel verwendet, die dann in den Reglungs- bzw. Automatisierungsprozess einbegriffen werden.
  • Die Figuren 10, 11 und 12 zeigen die Anordnung der GPS-Antenne 50 zur Navigation in horizontaler x-z-Richtung mittels GPS-Signal.
  • Die Georeferenzierung der Verdichtungsstellen wird mit zwei GPS-Antennen 50 ermittelt. Das Signal der ersten GPS-Antenne wird benutzt, um die Position zu bestimmen, das Signal der zweiten GPS-Antenne wird benutzt, um die Ausrichtung / Bewegungsrichtung des Seilbaggers/Seilkrans 8 zu ermitteln. Für die Positionierung der GPS-Antennen 50 ergeben sich zwei Möglichkeiten.
  • Die erste Möglichkeit ist die in der Figur 10 dargestellte Variante mit zwei GPS-Antennen 50 am Seilbagger-/Seilkranauslegerkopf 52, die mit einer Pendelkonstruktion permanent in horizontaler Waage gehalten werden, um eine Abweichung des GPS-Signals zu vermindern. Über den Punkt P wird die horizontale Navigation durchgeführt.
  • Eine zweite Variante ergibt sich aus der Figur 11 mit zwei GPS-Antennen 50 am Seilbagger/Seilkran 8, die mit einer einfachen Haltekonstruktion 54 gehalten werden. Die Abweichung des GPS-Signals wird durch eine zusätzliche Software korrigiert. Hierbei ist es unerheblich, ob die GPS-Antennen 50 am Ausleger des Seilbaggers/Seilkrans 8 oder einem anderen Punkt auf dem Gerät installiert sind. Diese Möglichkeit ist in der Figur 12 dargestellt.
  • Um den exakten Punkt für den ARDV-Prozess mit einem GPS-Signal zu ermitteln ist es ferner notwendig, das Signal in der vertikalen Richtung zu korrigieren, um eine genaue Georeferenzierung auf der Erdoberfläche vorzunehmen. Bei der vorliegenden technischen Lösung wird dies technisch mit Korrekturwerten aus der aktuellen Gerätegeometrie über Neigungswinkelmesser (Klinometer) und der Baggersteuerung bestimmt.
  • Die schematische Arbeitsweise der Automatisierungstechnologie ist in der Figur 13 ersichtlich.
  • Es findet nach einem Gerätestart eine Softwareaktualisierung der Betriebssoftware im Automatisierungsprozess statt. Dabei wird ein vorhandenes Fehlerprotokoll als Ausgabe eingearbeitet und die Bereitschaft der Regelkreise der Teilprozesse überprüft. Des Weiteren findet eine Überprüfung der Bereitschaft der OEM-Baggersteuerung statt. Diese Überprüfung findet eine Fehlermeldung oder eine Bereitmeldung nach einem Systemcheck. Nach der Bereitschaftsmeldung wird eine Auswahl des Arbeitsprogrammes aus dem Systemspeicher durchgeführt. Hierbei bestehen manuelle Änderungsmöglichkeiten für die Parameter im Arbeitsprogramm. Nachfolgend ist eine manuelle Eingabe der Parameter für das Arbeitsprogramm gegeben. Anschließend erfolgt der Start des ARDV-Prozesses und der Dokumentation.
  • Nach dem Start des ARDV-Prozesses findet ein Abgleich der Geodaten im Rahmen der Georeferenzierung für GPS statt. Aus diesem Abgleich der Geodaten erfolgt eine Übereinstimmung bzw. eine neue geodatenspezifische Anfahrung des Geräteprozesses. Danach wird der Abteufvorgang kontrolliert. Innerhalb dieses Abteufvorganges kann die maximale Verdichtungstiefe ohne Abweichung erreicht oder eine Abweichung von der Ideallinie bzw. eine Störung gemeldet werden. Durch die anschließende Korrektur wird die maximale Verdichtungstiefe erreicht.
  • Nachfolgend beginnt ein definierter Zieh-/Stopfvorgang. Hierbei sind zwei Möglichkeiten gegeben, also ein Zieh-/Stopfvorgang ohne Störung und ein Zieh-/Stopfvorgang mit Störung, wobei nach Störungsbeseitigung dieser Vorgang ohne Störung beendet wird. Nach Abschluss dieses Verfahrensschrittes ist die Beendigung des ARDV-Prozesses gegeben.
  • Die Figur 14 zeigt den schematischen, vierstufigen Aufbau der Prozessregeleinrichtung, als Automatisierungsprozess, für die ARDV.
  • Im Folgenden wird auf die technische Ausführung der vierstufigen, digitalen Automatisierungstechnik näher eingegangen.
  • Die Stufe 1 beinhaltet das ARDV-Leitsystem mit der optionalen manuellen Steuerung und Prozessvisualisierung, das Datenarchiv für die Sollwertvorgaben aus der Arbeitsvorbereitungsplanung sowie für die Arbeitsergebnisdokumentation. Ferner beinhaltet die Stufe 1 alle notwenigen Alarmierungseinrichtungen für den überwachenden Gerätebediener.
  • Die Stufe 2 beinhaltet den Prozessrechner mit der ARDV-Betriebssoftware.
  • Die Stufe 3 ist die Kommunikationsebene. Dort werden der Prozessrechner, alle Systemkomponenten der Teilprozesse sowie die Seilbagger-/Seilkransteuerung mit ihren Sensoren und Aktoren eingebunden. Die Kommunikationsebene leitet ihre Signale bzw. Daten an den Prozessrechner der Stufe 2 mit dem eigentlichen Betriebssystem weiter und empfängt von selbigem die entsprechenden Steuersignale für die verschiedenen Verfahrensprozesse.
  • In der Stufe 4 wird die technische Umsetzung für die digitale Einbindung der analogen Teilprozesse und Verfahrensprozesse ausgeführt, damit Signale empfangen und gesendet werden können.
  • Die technische Lösung der Verfahrensschritte wird für die einzelnen Regeleinrichtungen der Teilprozesse wie folgt gelöst:
    1. 1. Navigation in horizontaler x-z-Richtung:
      • Die Georeferenzierung der Verdichtungsstellen wird mit zwei GPS-Antennen ermittelt. Das Signal der ersten GPS-Antenne wird benutzt, um die Position zu bestimmen, das Signal der zweiten GPS-Antenne wird benutzt, um die Ausrichtung / Bewegungsrichtung des Seilbagger-/Seilkrans zu ermitteln. Für die Positionierung der GPS-Antennen ergeben sich zwei Möglichkeiten:
        • mittels zwei GPS-Antennen am Seilbagger-/Seilkranauslegerkopf, die mit einer Pendelkonstruktion permanent in horizontaler Waage gehalten werden, um eine Abweichung des GPS-Signals zu vermindern
        • oder mittels zwei GPS-Antennen am Seilbagger/Seilkran, die mit einer einfachen Haltekonstruktion gehalten werden. Die Abweichung des GPS-Signals wird durch eine zusätzliche Software korrigiert. Hierbei ist es unerheblich, ob die Antennen am Ausleger oder einem anderen Punkt auf dem Gerät installiert sind.

        Um den exakten Punkt für den RDV-Prozess mit einem GPS-Signal zu ermitteln ist es ferner notwendig, dass Signal in der vertikalen "y" Richtung zu korrigieren, um eine genaue Georeferenzierung auf der Erdoberfläche vorzunehmen. Bei der vorliegenden Erfindung wird dies technisch mit Korrekturwerten aus der aktuellen Gerätegeometrie über Neigungswinkelmesser (Klinometer) und Baggersteuerung bestimmt.
    2. 2. Abteufen:
      • Das automatische Erreichen der maximalen vorgegebenen Verdichtungstiefe (Abteufen) in vertikaler z-Richtung wird über die Hauptwinde mittels der Seilbaggersteuerung realisiert und von der Prozesssteuerung vorgegeben bzw. überwacht. Wichtig und neu dabei ist, dass die Seilbaggersteuerung über eine Schnittstelle, zum Beispiel CAN-Bus, in die digitale Prozessregeleinrichtung der ARDV mit eingebunden ist.
    3. 3. Kontrolle des Abteufvorgangs: wird technisch über die Gewichtskontrolle am Haken mittels Sensor überwacht. Redundant dazu überwacht ein Sensor zur Schlafseilkontrolle an der Hauptseilwinde den Abteufvorgang. Die Lanzenstabilität beim Abteufen wird darüber hinaus zusätzlich über ein Inklinometer in der Rüttlerlanze ermittelt, um die lotrechte Ausrichtung zu überprüfen und damit eine Abweichung in x-y-z-Richtung zu erkennen, gegebenenfalls zu korrigieren und zu dokumentieren.
    4. 4. Energiebegrenzung am Rüttler (elektrisch oder hydraulisch) wird über eine Frequenzumrichterschaltung in der Energieversorgungszentrale für den Rüttler gelöst, welche in die digitale Prozessregeleinrichtung mit eingebunden ist. Dabei steuert der Frequenzumrichter entweder direkt den elektrischen Rüttlermotor, oder es wird der elektrische Motor der Hydraulikpumpe angesteuert.
    5. 5. Zieh-/Stopfschritte am Rüttler, werden ebenfalls über die Hauptwinde mittels der Seilbaggersteuerung realisiert.
    6. 6. Regelung zur Wasser- und Luftzufuhrmenge am Rüttlerkopf in Abhängigkeit zur Teufe: Die Zuführung von Seiten- und Spitzenwasser bzw. Druckluft über den Rüttlerkopf wird über die Betriebssoftware ermittelt und über die Medienmischanlage eingeleitet. Der Prozess ist rein virtuell und hat keine Hardwarekomponenten, da es sich nur um eine Start-/Stopp-Funktion für die Komponenten des nachfolgenden Regelkreises sieben handelt.
    7. 7. Einstellung / Mischung von Luft- und Wasserdruck, wird mit einem Druckluftversorger, einem Wasserpumpenkreislauf, einem Wasserbehälter und einer Medienmischanlage für Wasser / Luft realisiert. Die Steuerung des Prozesses erfolgt über die Medienmischeinrichtung, welche in die digitale Prozessregeleinrichtung mit eingebunden ist.
    8. 8. Einrichtung zur Überwachung des Porenwasserdruckes, besteht aus einem Bohrloch, einer Porenwasserdruckprüfeinrichtung mit einer an den ARDV angeschlossenen Warneinrichtung.
    9. 9. Koordination der zeitlichen Abfolge der ARDV, ist ein virtueller Prozess innerhalb der Betriebssoftware auf dem Prozessrechner und hat keine eigenen Hardwarekomponenten.
    10. 10. Zufuhrkontrolle des Verfüllmaterials am Rüttler, wird mit einem Gewichtsmessungssensor und der manuellen Eingabe zur Art des Verfüllmaterials am Verfüllgerät, zum Beispiel Radlader, realisiert.
    Bezugszeichen
  • 1
    Einrichtung zur Georeferenzierung
    2
    Sensorik zur Gewichtskontrolle im Kranhaken
    4
    Porenwasserdrucküberwachung
    6
    Boden des Verdichtungsschachtes
    7
    Kontrolle / Steuerung der Zugabe des Verfüllmaterials
    8
    Seilbagger oder Seilkran als Geräteträger für das RDV-Gesamtsystem
    9
    Transformatorstation für optionale externe Energieversorgung über ein Netzkabel
    10
    Wasserbehälter
    11
    Antriebssteuerung für den Rüttler (elektrisch oder hydraulisch)
    12
    Drucklufterzeuger (Diesel- oder elektrisch betrieben)
    13
    ARDV-Prozessrechner für Systemsteuerung / Prozessdatenerfassung
    14
    Neigungssensor am Ausleger
    15
    Sensorik für die Schlafseilerkennung an der Hauptzugwinde
    16
    Medienmischanlage
    17
    verdichtetes Erdreich
    18
    unverdichtetes Erdreich
    19
    Punkt für Verdichtungsschacht vorgesehen
    20
    bereits verdichteter Schacht
    21
    maximaler Arbeitsradius auf der Fahrspur (x)
    22
    Erdreich
    23
    Vortrieb in das Erdreich
    24
    Fels
    25
    aufgegebener Verdichtungsschacht
    26
    Abteufvorgang wird neu begonnen
    27
    Abweichung von der Ideallinie
    30
    Überwachungseinrichtung für Porenwasserdruck mit Warngebung
    31
    unverdichtete Erdschichten
    32
    ADRV-Geräteträger bei der Verdichtungsarbeit
    33
    Seitenwasser
    34
    Spitzenwasser
    35
    setzungsgefährdete, wasserübersättigte Erdschichten
    36
    Leitung
    37
    Druckluft
    40
    Gewichtskontrolle
    50
    GPS-Antenne
    51
    Pendelgestell
    52
    Auslegerkopf
    53
    Drehachse
    54
    Haltekonstruktion
    55
    starres Gestell
    RL
    Rüttlerlanze
    RK
    Rüttlerkopf mit Gummikupplung und Einrichtungen für Seiten- und Spitzenwasser
    P
    Punkt
    X
    erste Fahrspur des Seilbaggers/Seilkrans
    X2
    zweite Fahrspur
    Z
    Arbeitsreichweitenanzeige für den Ausleger
    Z2
    Arbeitsreichweitenanzeige für den Ausleger
    SOLL
    Sollwert
    IST
    Istwertgröße
    W
    Istwert
    W1
    Istwertübergabe
    Y
    Stellgröße
    RE
    ARDV-Regelung
    AR
    Aktion Regelstrecke
    REG
    Regelkreis
    Ma
    manuell

Claims (1)

  1. Verfahren zur Automatisierung eines Prozesses einer Rütteldruck- und Rüttelstopfverdichtung von bindigem und nichtbindigem Verdichtungsgut dadurch gekennzeichnet, dass es über ein prozessgeführtes Leitsystem, welches Ist- und Sollwerte verarbeitet und auswertet und prozessgeführt einzelne Verfahrensabläufe signalgesteuert ausführt, wobei folgende Verfahrensabläufe zur Automatisierung verarbeitet werden,
    - eine Georeferenzierung via GPS,
    - weiterhin eine Porenwasserdrucküberwachung (4) sowie
    - eine Überwachung des Verfüllmaterials und
    - ein kontrolliertes Abteufen via einem Inklinometer und einer Gewichtskontrolle (40) zum Zwecke einer Lanzenstabilisierung und einer Schlafseilkontrolle,
    - weiterhin eine Energiebegrenzung mittels Frequenzumrichter für den Rüttler und
    - eine Steuerung einer Medienmischeinrichtung für Druckluft (37) und Wasser,
    im Zusammenhang mit einem zentralen Regelungsprozess für die Verfahrensabläufe und einer Einbindung einer Steuerungs- und Regelungstechnik eines Seilbaggers oder eines Seilkrans (8) in einem automatisierten Vollprozess.
EP13401116.2A 2012-10-25 2013-10-23 Verfahren zur Automatisierung des Prozesses der Rütteldruck- und Rüttelstopfverdichtung von bindigem und nichtbindigem Verdichtungsgut Not-in-force EP2725145B1 (de)

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