WO2004016540A1 - Verfahren zum steuern des betriebs einer katze - Google Patents

Verfahren zum steuern des betriebs einer katze Download PDF

Info

Publication number
WO2004016540A1
WO2004016540A1 PCT/DE2003/002442 DE0302442W WO2004016540A1 WO 2004016540 A1 WO2004016540 A1 WO 2004016540A1 DE 0302442 W DE0302442 W DE 0302442W WO 2004016540 A1 WO2004016540 A1 WO 2004016540A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
travel
speed
position data
braking
distance
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.)
Ceased
Application number
PCT/DE2003/002442
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ernst Sparenborg
Valdet Gashi
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
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to AU2003250309A priority Critical patent/AU2003250309A1/en
Publication of WO2004016540A1 publication Critical patent/WO2004016540A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/04—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track
    • B66C15/045—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track electrical

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the operation of at least one trolley that can be moved along a roadway, with a running gear and a lifting gear for moving an object consisting of a load suspension device with or without a loaded load, the driving and lifting gear being controlled via a control device, in particular a container crane with a trolley movable along a jib with a spreader receiving a container.
  • Cats are widely used as a means of transport when a load has to be moved.
  • a container crane that is used, for example, to load and unload a ship.
  • the cat can be moved transversely to the longitudinal axis of the ship along a jib spanning the ship, for which purpose a landing gear is provided.
  • a spreader that can be moved via a hoist and is used to grip a container hangs on the trolley via lifting ropes.
  • the crane operator sits in a cab that can be moved with the cat and controls the driving and lifting operations by hand.
  • the spreader with the container if any, hangs vertically under the cabin.
  • the invention is based on the problem of specifying a method which enables collision avoidance.
  • a method of the type according to the invention provides that braking position data specific to the travel path and / or travel path are determined continuously for the moving object and continuously compared with position data of an obstacle, the control of the travel gear and / or the lifting device depending on the Comparative.
  • the braking position data indicate the position in which the moving object would come to a standstill if the running gear and / or the lifting gear were braked normally.
  • the braking position data form a virtual arithmetic object space around the actual object, they virtually enlarge it.
  • the position data include the position coordinates in the direction of travel and the height coordinates, i.e. how high the underside of the container or spreader is at the moment. Continuous dynamics-related collision monitoring is thus carried out with particular advantage on the basis of an assumed normal braking process that is currently initiated, depending on which control of the chassis and / or the lifting mechanism takes place.
  • the crane driver is thus relieved in manual operation when the control device can intervene in the control upon detection of an impending collision if the crane driver does not recognize or do this himself.
  • a corresponding control operation is also possible in a semi-automatic or automatic trolley travel and lifting operation on the basis of the collision monitoring according to the invention.
  • the position data with respect to which the brake position data or the virtual object space data are compared can be that of a standing obstacle, for example a structure on a ship, or an existing container or container stack.
  • the position data can be brake position data of a second moving object or object that is specific to the travel path and / or the travel path.
  • the main cat which carries out the loading and unloading of the ship
  • a so-called portal cat which picks up the containers placed by the main cat on a lashing platform on the crane and becomes a means of transport such as for example, a truck, a railroad car or a driverless vehicle etc.
  • the portal trolley can also be moved along a boom. For its part, it forms a moving object with which the spreader or container of the main cat can collide in extreme cases.
  • the braking position data of this second object or object are also determined on the basis of the dynamic object data such as the current object speed or acceleration, the weight, etc.
  • the method according to the invention is based on the basic idea of being able to recognize any problem situation early enough by means of continuous situation monitoring. To make this possible, it can be provided that the distance between the braking position of the moving object and the obstacle position of the standing obstacle or between the two braking positions of two moving objects or objects can be determined as part of the comparison, depending on the Distance the speed of the travel and / or the hoist is controlled. Starting from a predeterminable distance, the speed can be reduced with decreasing distance. So there is a continuous distance check between relevant object positions.
  • the speed is reduced so that it is ensured that, due to the reduction in speed, the braking point that changes in turn is sufficiently far away from the obstacle of whatever type and that a collision occurs despite the fact that it is approaching to a large extent control intervention is avoided.
  • the brakes are stepped up to a maximum, unless the crane operator intervenes, for example, and the spreader is lifted upwards so that it can be moved over the obstacle without risk of collision.
  • the speed is expediently reduced in a non-linear manner, in particular in proportion to the root of the distance, so that the speed decreases constantly.
  • an expedient embodiment of the invention provides for to determine the braking position data taking into account a safety path. This means that a safety path is included in the determination of the position data, which ultimately adds to the braking position that arises purely arithmetically from the actual parameters. If, for example, the position data determination reveals that the braking distance currently given during normal braking is six meters from the current position, a safety distance can be added to this braking distance, the total distance then defining the braking position date.
  • the safety path can always be constant and therefore independent of the actual operation, it has proven to be expedient if the safety path depends on the speed of the object in driving and / or stroke direction is determined. This is based on the idea that the safety path must be greater the faster the object is moved in the driving and / or lifting direction.
  • the safety path can decrease with decreasing speed, preferably proportionally. This means that at 100% speed, the parameterizable safety path is 100%, which is maximum. At 50% of the maximum speed, the safety path is only 50%.
  • the spreader including the container, may hang from the cat over several, usually eight, lifting ropes.
  • the spreader / container can oscillate, which overall increases the collision-causing object space and, according to the invention, is also taken into account when determining the braking position data. This can take into account both a braking-related pendulum travel directed in the direction of movement and the commuting travel directed against the direction of travel.
  • the virtual object space can therefore be composed of three parts, namely the object space that arises purely from a mathematical point of view, plus the object space that is caused by the safety path, plus the object space that is caused by the pendulum.
  • the method according to the invention offers a considerable degree of collision safety both in manual and in (semi) automatic operation of the crane system.
  • the travel path and / or travel path-specific braking position data in a computing device working in parallel with the control device, the travel path and / or travel path-specific braking position data, but assuming a maximum braking deceleration of the driving and / or of the hoist are determined and compared with position data of an obstacle, the maximum permissible speed of the object in the driving and / or lifting direction being determined as a function of the comparison and compared with the current actual speed, with the maximum permissible speed being exceeded by the Actual speed, the computing device initiates emergency braking.
  • the position data is determined by the control device assuming a normal braking deceleration.
  • the monitoring computing device works under the assumption of emergency braking, that is to say a significantly greater braking deceleration, as is the basis of an emergency stop.
  • emergency braking that is to say a significantly greater braking deceleration
  • the distance to the next obstacle is then determined, be it in the direction of travel and / or in the direction of the stroke, and the speed permissible at the calculated distance is determined in the computing device. If the control device is working correctly, this is usually equal to the setpoint, which the control device specifies, if the distance to the obstacle is sufficiently large.
  • the control device calculates a longer braking distance, the target speed value would have to be reduced, since the distance between the brake position data calculated on the control side and the obstacle is always smaller than that of the computing device data recorded on the equipment side. If, however, the comparison of the speed calculated on the computing device side with the current actual speed reveals that the actual speed is higher, the control device inevitably makes an error, since the actual value may at most be the same or less. In such a case, the computing device intervenes and initiates emergency braking.
  • the invention further relates to a crane system, in particular a container crane, with at least one trolley which can be moved along a roadway, with a trolley and a hoist for moving an object, consisting of a load suspension device with or without a lifted load, the driving and the hoist can be controlled via a control device.
  • the crane system according to the invention is characterized in that the control device is designed for a collision-free movement of the object for controlling the travel and / or lifting mechanism as a function of a comparison between continuously determined travel position and / or travel path-specific brake position data of the object and position data of an obstacle.
  • the position data taken into account in the comparison can be that of a standing obstacle or the simultaneously determined travel position and / or travel path-specific braking position data of a second moving object or object.
  • the control device itself can be designed to determine the braking position data on the basis of static data describing the geometry of the object or the object and on the basis of dynamic data describing the momentary movement of the object or the object.
  • the dynamic data include, for example, the actual speed or the braking distances (deceleration), etc.
  • the control device can, according to the invention, have a subtracting element and can be designed to control the speed of the travel and / or lifting mechanism as a function of the determined distance.
  • a limit controller is expediently provided, by means of which the speed setpoint for the travel and / or the hoist can be limited.
  • the path limitation rule can reduce the setpoint with decreasing distance, with maximum use of the available braking torque. If the distance decreases, the speed setpoint, and thus the speed, is constantly reduced, so that slow braking begins with increasing approach.
  • the setpoint and thus the speed are expediently reduced in a non-linear manner, in particular in proportion to the root of the distance.
  • control device can be designed to determine the braking position data, taking into account a safety path that is preferably to be taken into account additively, wherein the safety path can expediently be determined as a function of the speed of the object in the driving and / or lifting direction.
  • a safety path that changes depending on the actual speed of the object in the driving and / or lifting direction can also be taken into account by the control device.
  • control device can be designed to determine the travel path-specific brake position data, taking into account a possible pendulum travel of the object, both in the direction of movement when braking and counter to the direction of movement when starting off.
  • a computing device which serves to monitor the function of the control device can be provided, which in turn, however, assumes the travel position and / or travel path-specific brake position data of the object, assuming a maximum or at least least compared to the normal, significantly increased braking deceleration of the running gear and / or hoist and, in turn, makes a comparison with obstacle position data, the maximum permissible speed of the object in the driving and / or lifting direction being determined with the aid of the distance determined here and with the the target speed predetermined by the control device is compared. If the target speed is greater than the maximum permissible speed, as determined by the computing device, it carries out emergency braking, since the control device then malfunctions.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a crane system according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic diagram to illustrate the control or collision monitoring method with fixed obstacles
  • 3 is a schematic diagram to illustrate the sequence with two moving objects
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the mathematically enlarged, virtual object space
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the elements of the crane system relevant for the control according to the invention.
  • Fig. 7 is a diagram showing the distance-dependent change in speed.
  • 1 shows a crane system 1 according to the invention, which in the example shown is used for loading and unloading a ship 2.
  • the crane system can be moved along a quay 3 parallel to the ship 2.
  • a spreader 8 with which a container 9 can be gripped hangs on the cat 6 via lifting ropes 7.
  • the spreader 8 can be moved up or down via a lifting mechanism (not shown) which engages the lifting cables 7, as indicated by the double arrow B.
  • a control device 10 which controls the operation of the entire crane system 1, and thus also the operation of the trolley or the running gear and the lifting gear.
  • a control device 10 which controls the operation of the entire crane system 1, and thus also the operation of the trolley or the running gear and the lifting gear.
  • the double arrow C there is a bidirectional data exchange with corresponding operating elements on the crane system.
  • a computing device 11 is provided, which is used to monitor the control device 10 as part of the implementation of the method according to the invention, which will be discussed below.
  • this also communicates bidirectionally with the control device 10 and with relevant operating elements of the crane system, as shown by the double arrow E.
  • FIG. 2 shows a situation that can arise during loading or unloading operation.
  • An object 12 is shown, for example the spreader 8 with the container 9 taken in.
  • Various obstacles 13 a, 13 are also shown b, 13 c, 13 d, 13 e and 13 f with which the object 12 may collide.
  • the obstacle 13 d is relevant as the highest obstacle with respect to the object movement in the trolley travel direction, while with regard to the Stroke the obstacle 13 b is the most relevant.
  • the control device 10 now calculates braking position data for the object 12, that is to say the control device 10 determines the braking distances both in the trolley travel direction F and in the stroke direction G. A virtual object space around the object is calculated in these two directions, so that it is virtually enlarged.
  • the “overall object” has the width xl-x2 seen in the direction of travel and the height zl-z2 seen in the stroke direction.
  • the object is enlarged by the calculated braking distances B F in the direction of travel and B H in the stroke direction.
  • the control device now carries out continuous monitoring how the "new" object boundaries are with respect to the known position data of the obstacles and stored in a suitable memory of the control device in order to be able to control the trolley operation accordingly depending on this comparison.
  • the distance between position x 2 and position x max of obstacle 13 d is determined. This distance ⁇ s is then evaluated and it is checked whether it is still large enough to continue driving at the current speed or whether a speed reduction is required. If the distance ⁇ s falls below a parameterizable minimum value, that is, if the object space limit x 2 is sufficiently close to the obstacle limit x ma ⁇ , the speed is reduced, which is dependent on the actual distance ⁇ s. This is continuously monitored as described, so that with increasing approach - without the object being raised and the object space boundary no longer being able to collide with the position x max - an increasing deceleration to zero is achieved. Accordingly, work is being done on the stroke.
  • the distance between the lower level of the object space at z 2 and the height position z m ⁇ n , defined here by the obstacle 13 b, is determined continuously.
  • this distance ⁇ s is still sufficiently large that the current lowering speed can be maintained. If not, there is a corresponding reduction up to a maximum of standstill.
  • FIG. 3 shows a situation similar to FIG. 2, but here two moving objects 12 ⁇ (corresponding to object 12 from FIG. 2) and 12 are provided.
  • Object 12 ⁇ can be, for example, a gantry trolley or the like that can be moved on a second boom, or equally an object that can be lowered downwards, for example a container located on the spreader of a gantry trolley, etc.
  • the corresponding braking position and path-specific braking position data are calculated for both object 12 and object 12.
  • the two objects move in opposite directions to one another, as represented by the arrows F.
  • the control means determines the distance between the positions m i n (which describes the x braking position of the object 12) and x max (which defines the braking position of the object 12 ⁇ ).
  • the control intervention described below then takes place depending on the distance determination.
  • any movements of the hoist are taken into account when forming the object space.
  • the object space is preferably only calculated in the direction of travel and / or lifting direction if the undercarriage moves at all or the container is lowered.
  • the calculation of the braking position data or the braking distances B F and B H is based on the assumption of a normal braking process, that is, a normal braking deceleration.
  • the braking distance is calculated as follows:
  • the deflection a 3 is proportional to the speed in the calculation as follows:
  • A a + a 4 .
  • the control device can also take into account a safety path when determining the braking position data.
  • This safety route can be selected depending on the current speed.
  • FIG. 5 there is a maximum object space as shown in FIG. 5, in which the different spatial sections are shown separately.
  • the object space Oi is shown, which results from the braking distances actually calculated in the direction of travel and stroke and, if appropriate, a respective safety path.
  • the object space 0 2 represents the pendulum space resulting in the direction of travel, while the object space 0 3 represents the pendulum space resulting in the opposite direction to the direction of travel.
  • FIG. 6 shows, in the form of a schematic diagram, the elements on the crane side which are relevant for carrying out the method according to the invention and which are essentially arranged in control device 10 or are assigned to it.
  • a computing element 14 is provided, which on the one hand is given dynamic data D d which essentially comprise parameters relevant to movement such as speed, deceleration etc.
  • dynamic data D d which essentially comprise parameters relevant to movement such as speed, deceleration etc.
  • static data D s are given, which on the one hand contain geometrical dimensions of the object, on the other hand, obstacle-related data, namely the x and z position data of a standing obstacle. If there are two moving objects, then the dynamic data of both objects are received, possibly plus additional static data of fixed obstacles.
  • the arithmetic unit 14 calculates the one hand the relevant braking distances, on the other hand from the relevant maximum and minimum movement and stopping distances for the cats or hoists x max, in or z max and z m i n. A selection of which of the parameters x max or x mn (and correspondingly for z) is relevant to the direction of travel is then made via a travel direction selector 15. The path difference ⁇ s is then determined in the subtractor 16. A limit controller 17 is now used to check whether a speed reduction is necessary based on the ⁇ s determined.
  • the speed setpoint V s0 n is set accordingly on the basis of the maximum permissible speed calculated by the limiting controller 17 relative to the detected distance ⁇ s via a limiter 19.
  • the following table shows an example of what such a setpoint limitation can look like.
  • Corresponding calculations are also carried out in the computing device 11. However, other deceleration values are used there, since an emergency stop braking is used as the basis for the braking distance calculation.
  • the distance ⁇ s is determined, which is inevitably greater than the distance ⁇ s that the control device calculates.
  • the computing device now uses the determined distance ⁇ s to determine the maximum permissible speed in relation to the greater distance in comparison to the distance of the control device 10. It now shows that the speed setpoint specified by the control device 10 is greater than the maximum speed that the computing device 11 has determined, there is inevitably an error in the control device 10. The computing device 11 thus serves to monitor the functioning of the control device 10.
  • the method according to the invention allows collision-free control of the movement operation of the object both in the manual as well as in semi-automatic or automatic trolley operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

Verfahren zum Steuern des Betriebs wenigstens einer längs einer Fahrbahn (5) verfahrbaren Katze (6) mit einem Fahrwerk und einem Hubwerk zum Bewegen eines Objekts (9) bestehend aus einem Lastaufnahmemittel (8) ohne oder mit einer aufgenommenen Last, wobei das Fahr- und das Hubwerk über eine Steuerungseinrichtung (10) gesteuert werden, insbesondere eines Containerkrans mit einer längs eines Auslegers verfahrbaren Katze mit einem einen Container aufnehmenden Spreader, wobei das sich bewegende Objekt kontinuierlich fahrweg- und/oder hubwegspezifische Bremspositionsdaten ermittelt und kontinuierlich mit Positionsdaten eines Hindernisses verglichen werden, wobei die Steuerung des Fahrwerks und/oder des Hubwerks in Abhängigkeit des Vergleichs erfolgt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Steuern des Betriebs wenigstens einer längs einer Fahrbahn verfahrbaren Katze mit einem Fahrwerk und einem Hubwerk
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Betriebs wenigstens einer längs einer Fahrbahn verfahrbaren Katze mit einem Fahrwerk und einem Hubwerk zum Bewegen eines Objekts bestehend aus einem Lastaufnahmemittel ohne oder mit einer aufgenommenen Last, wobei das Fahr- und das Hubwerk über eine Steuerungseinrichtung gesteuert werden, insbesondere eines Containerkrans mit einer längs eines Auslegers verfahrbaren Katze mit einem einen Container aufnehmenden Spreader.
Katzen als Lasttransportmittel kommen weitläufig zum Einsatz, wenn eine Last bewegt werden muss. Als Beispiel ist ein Containerkran zu nennen, der beispielsweise zum Be- und Entladen eines Schiffes dient. Bei einem solchen Containerkran ist die Katze längs eines das Schiff übergreifenden Auslegers quer zur Schiffslängsachse verfahrbar, wozu ein Fahrwerk vorgesehen ist. An der Katze hängt über Hubseile ein über ein Hubwerk höhenbeweglicher Spreader, der zum Greifen eines Containers dient. Insbesondere bei derart großen Kränen sitzt der Kranführer in einem mit der Katze bewegbaren Führerhaus und steuert den Fahr- und Hubbetrieb von Hand. Der Spreader gegebenenfalls mit aufgenommenen Container hängt vertikal unter der Kabine. Auf dem Fahr- und Hubweg sind mitunter mehrere Hindernisse, an die in der Regel der Spreader oder der Container stoßen kann, weshalb der Kranführer extreme Sorgfalt hinsichtlich des Fahr- und Hubbetriebs zur Vermeidung etwaiger Kollisionen mit Hindernissen walten lassen muss. Mitunter jedoch kommt es zu Kollisionen mit teilweise beträchtlichen Schäden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine Kollisionsvermeidung ermöglicht. Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der erfindungsgemäßen Art vorgesehen, dass für das sich bewegende Objekt kontinuierlich fahrweg- und/oder hubwegspezifische Bremspositionsdaten ermittelt und kontinuierlich mit Positionsdaten eines Hindernisses verglichen werden, wobei die Steuerung des Fahrwerks und/oder der Hubwerks in Abhängigkeit des Vergleichs erfolgt.
Erfindungsgemäß erfolgt eine kontinuierliche automatische, von der Steuerungseinrichtung durchgeführte Kollisionsüberwachung auf Basis spezifischer Bremspositionsdaten, die die Steuerungseinrichtung errechnet. Die Bremspositionsdaten geben die Position an, in der das sich bewegende Objekt bei einer normalen Abbremsung des Fahrwerks und/oder des Hubwerks zum Stillstand kommen würde. Die Bremspositionsdaten bilden quasi einen virtuellen rechnerischen Objektraum um das eigentliche Objekt, sie vergrößern es quasi virtuell. Anhand dieser Bremspositionsdaten beziehungsweise dieses Objektraums wird nun ermittelt, ob eine Kollision mit einem Hindernis, dessen Positionsdaten der Steuerungseinrichtung ebenfalls bekannt sind, wahrscheinlich ist, oder ob noch ein hinreichender Abstand zwischen beiden gegeben ist. Die Positionsdaten umfassen die Positionskoordinaten in Fahrtrichtung sowie die Höhenkoordinaten, also wie hoch die Unterseite des Containers oder des Spreaders momentan ist. Es erfolgt also mit besonderem Vorteil eine kontinuierliche dynamikbezogene Kollisionsüberwachung auf Basis eines angenommenen momentan eingeleiteten normalen BremsVorgangs, in Abhängigkeit welcher die Steuerung des Fahrwerks und/oder des Hubwerks erfolgt.
Der Kranfahrer wird also im manuellen Betrieb entlastet, als die Steuerungseinrichtung bei Erkennen einer sich anbahnenden Kollision in die Steuerung eingreifen kann, wenn dies der Kranführer nicht selbst erkennt oder vornimmt. Auch in einem halbautomatischen oder automatischen Katzfahr- und -Hubbetrieb ist ein entsprechender Steuerungsbetrieb auf Basis der erfindungsgemäßen Kollisionsüberwachung möglich. Die Positionsdaten, bezüglich welcher die Bremspositionsdaten beziehungsweise die virtuellen Objektraumdaten verglichen werden, können die eines stehenden Hindernisses, beispielsweise eines Aufbaus auf einem Schiff oder ein vorhandener Container oder Containerstapel sein. Zum anderen können die Positionsdaten fahrweg- und/oder hubwegspezifische Bremspositionsdaten eines zweiten sich bewegenden Objekts oder Gegenstands sein. Vor allem bei großen Containerkränen kommen häufig zwei Katzen zum Einsatz, zum einen die Hauptkatze, die den Be- und Entladebetrieb des Schiffs vornimmt, und eine sogenannte Portalkatze, die die von der Hauptkatze auf eine Laschplattform am Kran abgestellten Container aufnimmt und zu einem Transportmittel wie beispielsweise einem LKW, einem Bahnwaggon oder einem fahrerlosen Fahrzeug etc. vornimmt. Die Portalkatze ist ebenfalls längs eines Auslegers verfahrbar. Sie bildet ihrerseits einen sich bewegenden Gegenstand, mit dem im Extremfall der Spreader oder der Container der Hauptkatze kollidieren kann. Die Bremspositionsdaten dieses zweiten Objekts oder Gegenstands werden ebenfalls auf Basis der dynamischen Objektdaten wie der momentanen Objektgeschwindigkeit beziehungsweise -beschleunigung, dem Gewicht etc. ermittelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, durch eine kontinuierliche Situationskontrolle bereits hinreichend frühzeitig eine etwaige Problemsituation erkennen zu können. Um dies zu ermöglichen kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Vergleichs der anhand der Positionsdaten bestimmbare Abstand zwischen der Bremsposition des sich bewegenden Objekts und der Hindernisposition des stehenden Hindernisses oder zwischen den beiden Bremspositionen zweier sich bewegender Objekte oder Gegenstände ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit des Abstands die Geschwindigkeit des Fahr- und/oder des Hubwerks gesteuert wird. Dabei kann beginnend ab einem vorgebbaren Abstand die Geschwindigkeit mit abnehmendem Abstand verringert werden. Es erfolgt also eine kontinuierliche Abstandsüberprüfung zwischen relevanten Objektpositionen. Er- gibt diese Abstandsüberprüfung, dass beispielsweise ein vorgegebener Mindestabstand unterschritten wurde, so wird die Geschwindigkeit zurückgenommen, so dass sichergestellt ist, dass aufgrund der Geschwindigkeitsreduktion der sich damit ändernde Bremspunkt wiederum hinreichend weit von dem Hindernis gleich welcher Art beabstandet ist und eine Kollision trotz weitgehender Annäherung aufgrund des Steuerungseingriffs vermieden wird. Mit zunehmender Annäherung erfolgt eine immer stärkere Abbremsung bis maximal zum Stillstand, sofern nicht beispielsweise seitens des Kranführers steuernd eingegriffen und beispielsweise der Spreader nach oben gehoben wird, so dass er ohne Kollisionsgefahr über das Hindernis geführt werden kann. Die Geschwindigkeit wird zweckmäßigerweise nicht linear, insbesondere proportional zur Wurzel des Abstands verringert, so dass sich die Geschwindigkeit konstant verringert.
Wenngleich die Ermittlung der Bremspositionsdaten unter Annahme eines normalen BremsVorgangs, also unter Annahme einer normalen Verzögerung (im Vergleich zu einem Not-Halt, wo mit sehr großer Bremsverzögerung gearbeitet wird) bereits einen beachtlichen Sicherheitsanteil hinsichtlich der Positionsund Abstandsermittlung beinhaltet, sieht eine zweckmäßige Erfindungsausgestaltung vor, die Bremspositionsdaten unter Berücksichtigung eines Sicherheitswegs zu ermitteln. Das heißt, es wird im Rahmen der Positionsdatenermittlung ein Sicherheitsweg mit eingerechnet, der letztlich additiv zur aufgrund der Ist-Parameter sich rein rechnerisch ergebenden Bremsposition hinzutritt. Ergibt beispielsweise die Positionsdatenermittlung, dass der bei einem normalen Abbremsen momentan gegebene Bremsweg aus der momentanen Position sechs Meter beträgt, so kann auf diesen Bremsweg ein Sicherheitsweg hinzugerechnet werden, wobei die Gesamtwegstrecke dann das Brems- positionsdatum definiert. Wenngleich der Sicherheitsweg stets konstant und damit unabhängig vom Ist-Betrieb sein kann, hat es sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, wenn der Sicherheitsweg in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Objekts in Fahr- und/oder Hubrichtung bestimmt wird. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass der Sicherheitsweg um so größer sein muss, um so schneller das Objekt in Fahr- und/oder Hubrichtung bewegt wird. Dabei kann der Sicherheitsweg ausgehend von einem maximalen Sicherheitsweg bezogen auf eine maximale Geschwindigkeit des Objekts in Fahr- und/oder Hubrichtung mit abnehmender Geschwindigkeit abnehmen, vorzugsweise proportional. Das heißt, bei 100 % Geschwindigkeit beträgt der beispielsweise parametrierbare Sicherheitsweg 100 %, ist also maximal. Bei 50 % der Maximalgeschwindigkeit beträgt auch der Sicherheitsweg nur noch 50 %.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit des Kollisionsüberwa- chungsverfahrens kann vorgesehen sein, die fahrwegspezifischen Bremspositionsdaten unter Berücksichtigung eines möglichen Pendelwegs des Objekts zu ermitteln. Wie beschrieben hängt der Spreader gegebenenfalls samt Container über mehrere, in der Regel acht Hubseile an der Katze. Infolgedessen kann der Spreader/Container pendeln, was insgesamt den kollisionsbegründenden Objektraum vergrößert und erfindungsgemäß bei der Bremspositionsdatenermittlung ebenfalls berücksichtigt wird. Dabei kann sowohl ein in Bewegungsrichtung gerichteter bremsbedingter als auch der entgegen der Bewegungsrichtung gerichtete anfahrtsbedingte Pendelweg berücksichtigt werden.
Insgesamt kann sich also der virtuelle Objektraum aus drei Anteile zusammensetzen, nämlich einmal dem sich rein rechnerisch ergebenden Objektraum, zuzüglich dem sicherheitswegbe- dingten Objektraum, zuzüglich dem pendelbedingten Objektraum.
Zur Vereinfachung der der Datenermittlung zugrundeliegenden Berechnungen ist es zweckmäßig, die Form des Objekts sowie der Hindernisse als rechteckig anzunehmen und die Daten ausgehend von dieser Rechteckform zu ermitteln. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet wie beschrieben sowohl im manuellen als auch im (halb-) automatischen Betrieb der Krananlage ein beachtliches Maß an Kollisionssicherheit. Um diese Sicherheit im Hinblick auf etwaige Überwachungsfehler seitens der Störungseinrichtung noch weiter zu verbessern kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in einer parallel zur Steuerungseinrichtung arbeitenden Recheneinrichtung die fahrweg- und/oder hubwegspezifischen Bremspositionsdaten, jedoch unter der Annahme einer maximalen Bremsverzögerung des Fahr- und/oder des Hubwerks ermittelt und mit Positionsdaten eines Hindernisses verglichen werden, wobei in Abhängigkeit des Vergleichs die maximal zulässige Geschwindigkeit des Objekts in Fahr- und/oder Hubrichtung ermittelt und mit der aktuellen Ist-Geschwindigkeit verglichen wird, wobei bei einer Überschreitung der maximal zulässigen Geschwindigkeit durch die Ist-Geschwindigkeit die Recheneinrichtung eine Notbremsung einleitet. Wie beschrieben erfolgt die Positionsdatenermittlung seitens der Steuerungseinrichtung unter Annahme einer normalen Bremsverzögerung. Dem gegenüber arbeitet die ü- berwachende Recheneinrichtung unter der Annahme einer Notbremsung, also einer deutlich stärkeren Bremsverzögerung, wie sie einem Not-Stopp zugrunde liegt. Das heißt, hierbei wird auch unter Berücksichtigung eines etwaigen Sicherheitsweges sowie der möglichen Pendelung in der Regel ein deutlich kürzerer Bremsweg für ein und dasselbe Objekt im Vergleich zur Datenberechnung der Steuerungseinrichtung ermittelt. Anschließend wird nun der Abstand zum nächsten Hindernis sei es in Fahrweg- und/oder in Hubwegrichtung ermittelt und in der Recheneinrichtung die bei dem errechneten Abstand zulässige Geschwindigkeit ermittelt. Diese ist - wenn die Steuerungseinrichtung richtig arbeitet - in der Regel bei hinreichend großem Abstand zum Hindernis gleich dem Sollwert, den die Steuerungseinrichtung vorgibt. Mit zunehmender Annäherung müsste, da die Steuerungseinrichtung einen längeren Bremsweg errechnet, der Soll-Geschwindigkeitswert reduziert werden, da der Abstand der steuerungsseitig errechneten Bremspositionsdaten zum Hindernis stets kleiner als der der recheneinrich- tungsseitig erfassten Daten ist. Ergibt aber nun der Vergleich der recheneinrichtungsseitig errechneten Geschwindigkeit mit der aktuellen Ist-Geschwindigkeit, dass die Ist- Geschwindigkeit größer ist, so ist zwangsläufig ein Fehler seitens der Steuereinrichtung gegeben, da der Istwert höchstens gleich oder kleiner sein darf. In einem solchen Fall greift die Recheneinrichtung ein und leitet eine Notbremsung ein.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Krananlage, insbesondere einen Containerkran, mit wenigstens einer längs einer Fahrbahn verfahrbaren Katze mit einem Fahrwerk und einem Hubwerk zum Bewegen eines Objekts, bestehend aus einem Lastaufnahmemittel ohne oder mit einer aufgenommenen Last, wobei das Fahr- und das Hubwerk über eine Steuerungseinrichtung gesteuert werden. Die erfindungsgemäße Krananlage zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungseinrichtung für ein kollisionsfreie Bewegung des Objekts zum Steuern des Fahr- und/oder Hubwerks in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen kontinuierlich ermittelten fahrweg- und/oder hubwegspezifischen Bremspositionsdaten des Objekts und Positionsdaten eines Hindernisses ausgebildet ist.
Die im Rahmen des Vergleichs berücksichtigten Positionsdaten können dabei die eines stehenden Hindernisses oder die gleichzeitig ermittelten fahrweg- und/oder hubwegspezifischen Bremspositionsdaten eines zweiten sich bewegenden Objekts o- der Gegenstands sein. Die Steuerungseinrichtung selbst kann zum Ermitteln der Bremspositionsdaten anhand statischer, die Geometrie des Objekts oder des Gegenstands beschreibender Daten und anhand dynamischer, die Momentanbewegung des Objekts oder des Gegenstands beschreibender Daten ausgebildet sein. Man geht hier primär von rechteckigen Abmessungen sowohl des Spreaders als auch des Containers oder aber beispielsweise einer zweiten sich bewegenden Katze etc. aus, die dynamischen Daten umfassen beispielsweise die Ist-Geschwindigkeit oder die Bremswege (Verzögerung) etc. Zur Ermittlung des Abstands zwischen der Bremsposition und der Hindernisposition oder zwischen den beiden Bremspositionen kann erfindungsgemäß die Steuerungseinrichtung ein Subtrahierglied aufweisen und zum Steuern der Geschwindigkeit des Fahr- und/oder des Hubwerks in Abhängigkeit des ermittelten Abstands ausgebildet sein. Hierzu ist zweckmäßigerweise ein Begrenzungsregler vorgesehen, über den der Geschwindigkeitssollwert für das Fahr- und/oder das Hubwerk begrenzt werden kann. Dabei kann der Wegbegrenzungsregel den Sollwert, mit abnehmendem Abstand, bei maximaler Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bremsmoments verringern. Nimmt also der Abstand ab, wird entsprechend der Geschwindigkeits-Sollwert und damit die Geschwindigkeit konstant reduziert, so dass ein langsames Abbremsen mit zunehmender Annäherung einsetzt. Zweckmäßigerweise wird der Sollwert und damit die Geschwindigkeit nichtlinear, insbesondere proportional zur Wurzel des Abstands verringert.
Zur Erhöhung der Sicherheit kann die Steuerungseinrichtung zum Ermitteln der Bremspositionsdaten unter Berücksichtigung eines vorzugsweise additiv zu berücksichtigenden Sicherheitswegs ausgebildet sein, wobei der Sicherheitsweg zweckmäßigerweise in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Objekts in Fahr- und/oder Hubrichtung bestimmt werden kann. Auch kann ein sich in Abhängigkeit der Ist-Geschwindigkeit des Objekts in Fahrt- und/oder Hubrichtung ändernder Sicherheitsweg seitens der Steuerungseinrichtung berücksichtigt werden.
Weiterhin kann die Steuerungseinrichtung zum Ermitteln der fahrwegspezifischen Bremspositionsdaten unter Berücksichtigung eines möglichen Pendelwegs des Objekts sowohl in Bewegungsrichtung beim Bremsen als auch entgegen der Bewegungsrichtung beim Anfahren ausgebildet sein. Weiterhin kann eine der Überwachung der Funktion der Steuerungseinrichtung dienende Recheneinrichtung vorgesehen sein, die ihrerseits die fahrweg- und/oder hubwegspezifischen Bremspositionsdaten des Objekts jedoch unter der Annahme einer maximalen oder zumin- dest gegenüber der normalen deutlich erhöhten Bremsverzögerung des Fahr- und/oder Hubwerks ermittelt und ihrerseits einen Vergleich mit Hindernispositionsdaten vornimmt, wobei anhand des hierbei ermittelten Abstands die bezogen auf diesen Abstand maximal zulässige Geschwindigkeit des Objekts in Fahr- und/oder Hubrichtung ermittelt und mit der von der Steuerungseinrichtung vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit verglichen wird. Ist die Soll-Geschwindigkeit größer als die maximal zulässige Geschwindigkeit, wie sie die Recheneinrichtung ermittelt hat, so führt diese eine Notbremsung durch, da dann eine Fehlfunktion der Steuerungseinrichtung vorliegt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Krananlage,
Fig. 2 eine Prinzipskizze zur Darstellung des Steuerungs- beziehungsweise KollisionsüberwachungsVerfahrens mit feststehenden Hindernissen,
Fig. 3 eine Prinzipskizze zur Darstellung des Ablaufs mit zwei sich bewegenden Objekten,
Fig. 4 eine Prinzipskizze zur Darstellung der Erfassung des Pendelwegs,
Fig. 5 eine Prinzipskizze zur Darstellung des rechnerisch vergrößerten, virtuellen Objektraums,
Fig. 6 eine Prinzipskizze der zur erfindungsgemäßen Steuerung relevanten Elemente der Krananlage, und
Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung der abstandsabhängigen Geschwindigkeitsänderung. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Krananlage 1, die im gezeigten Beispiel zum Be- und Entladen eines Schiffs 2 dient. Die Krananlage ist längs eines Kais 3 parallel zum Schiff 2 verfahrbar. Am Krangestell 4 ist ein das Schiff übergreifender Ausleger 5 vorgesehen, an dem eine wie durch den Doppelpfeil A angedeutete Katze 6 über ein nicht näher gezeigtes Fahrwerk horizontal verfahrbar ist. An der Katze 6 hängt über Hubseile 7 ein Spreader 8, mit dem ein Container 9 gegriffen werden kann. Über ein nicht gezeigtes, an den Hubseilen 7 angreifendes Hubwerk kann der Spreader 8 nach oben oder unten bewegt werden, wie durch den Doppelpfeil B angedeutet ist.
Gezeigt ist ferner eine Steuerungseinrichtung 10, die den Betrieb der gesamten Krananlage 1, damit also auch den Betrieb der Katze beziehungsweise des Fahrwerks sowie des Hubwerks steuert. Hierzu erfolgt wie durch den Doppelpfeil C dargestellt ein bidirektionaler Datenaustausch mit entsprechenden Betriebselementen an der Krananlage. Ferner ist eine Recheneinrichtung 11 vorgesehen, die der Überwachung der Steuerungseinrichtung 10 im Rahmen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. Diese kommuniziert, wie durch den Doppelpfeil D angedeutet ist, ebenfalls bidirektional mit der Steuerungseinrichtung 10 sowie mit relevanten Betriebselementen der Krananlage, wie durch den Doppelpfeil E dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt eine Situation, wie sie sich während des Be- o- der Entladebetriebs ergeben kann. Gezeigt ist ein Objekt 12, beispielsweise der Spreader 8 mit aufgenommenem Container 9. Dieses als rechteckig angenommene Objekt 12 bewegt sich aufgrund des Fahrwerkbetriebs in Richtung des Pfeils F und aufgrund des Hubwerksbetriebs in Richtung des Pfeils G. Gezeigt sind ferner verschiedene Hindernisse 13 a, 13 b, 13 c, 13 d, 13 e und 13 f, mit denen das Objekt 12 gegebenenfalls kollidieren kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist hinsichtlich der Objektbewegung in Katzfahrrichtung das Hindernis 13 d als höchstes Hindernis relevant, während hinsichtlich der Hubbewegung das Hindernis 13 b das nächstliegend relevante ist .
Zu dem Objekt 12 werden nun seitens der Steuerungseinrichtung 10 Bremspositionsdaten errechnet, das heißt die Steuerungseinrichtung 10 ermittelt die Bremswege sowohl in Katzfahr- richtung F als auch in Hubrichtung G. Es wird ein virtueller Objektraum in diesen beiden Richtungen um das Objekt errechnet, so dass dieses quasi virtuell vergrößert wird. Im gezeigten Beispiel hat das „Gesamtobjekt" die in Fahrtrichtung gesehene Breite xl - x2 und in Hubrichtung gesehene Höhe zl - z2. Die Objektvergrößerung erfolgt durch die errechneten Bremswege BF in Fahrtrichtung und BH in Hubrichtung. Seitens der Steuerungseinrichtung erfolgt nun eine kontinuierliche Überwachung, wie die "neuen" Objektgrenzen bezüglich der bekannten und in einem geeigneten Speicher der Steuerungseinrichtung hinterlegten Positionsdaten der Hindernisse liegen, um in Abhängigkeit dieses Vergleichs den Katzbetrieb entsprechend steuern zu können.
Bezogen auf die Katzfahrrichtung F wird hierbei der Abstand zwischen der Position x2 und der Position xmax des Hindernisses 13 d ermittelt. Dieser Abstand Δs wird anschließend ausgewertet und dabei überprüft, ob er noch hinreichend groß ist, um mit der momentanen Geschwindigkeit weiter zufahren, oder ob eine Geschwindigkeitsreduktion erforderlich ist. Unterschreitet der Abstand Δs einen parametrierbaren Mindestwert, das heißt, ist die Objektraumgrenze x2 hinreichend nah an der Hindernisgrenze xmaχ, so erfolgt eine Geschwindigkeitsreduktion, wobei diese abhängig vom Ist-Abstand Δs ist. Dies wird wie beschrieben kontinuierlich kontrolliert, so dass mit zunehmender Annäherung - ohne dass das Objekt angehoben wird und die Objektraumgrenze nicht mehr mit der Position xmax kollidieren kann - eine zunehmende Abbremsung bis auf Null erreicht wird. Entsprechend wird bezüglich des Hubweges gearbeitet. Auch hier wird kontinuierlich der Abstand zwischen der unteren E- bene des Objektraums bei z2 zur Höhenposition zmιn, hier definiert durch das Hindernis 13 b ermittelt. Auch hier wird ständig überprüft, ob dieser Abstand Δs noch hinreichend groß ist, dass die momentane Absenkgeschwindigkeit beibehalten werden kann. Falls nicht, erfolgt auch hier eine entsprechende Verringerung bis maximal zum Stillstand.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Situation wie Fig. 2, jedoch sind hier zwei sich bewegende Objekte 12 λ (entsprechend dem Objekt 12 aus Fig. 2) und 12 vorgesehen. Bei Objekt 12 ΛΛkann es sich beispielsweise um eine an einem zweiten Ausleger verfahrbare Portalkatze oder dergleichen handeln, gleichermaßen auch um ein nach unten absenkbares Objekt, z.B. einen am Spreader einer Portalkatze befindlichen Container etc.
Auch hier werden die entsprechenden fahrweg- und hubwegspezifischen Bremspositionsdaten sowohl für das Objekt 12 als auch das Objekt 12 errechnet. Ersichtlich bewegen sich die beiden Objekte entgegengesetzt zueinander, wie durch die Pfeile F dargestellt ist. Die Steuerungseinrichtung ermittelt nun den Abstand zwischen den Positionen min (die die x- Bremsposition des Objekts 12 beschreibt) und xmax (die die Bremsposition des Objekts 12 Λ definiert). Abhängig von der Abstandsermittlung erfolgt dann der nachfolgend noch beschriebene Steuerungseingriff. Ersichtlich werden auch hier etwaige Bewegungen des Hubwerks bei der Bildung des Objektraums berücksichtigt. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass der Objektraum vorzugsweise nur dann in Fahrtrichtung und/oder Hubrichtung berechnet wird, wenn sich das Fahrwerk überhaupt bewegt beziehungsweise der Container gesenkt wird. Bewegt sich beispielsweise die Katze, ohne dass der Spreader oder Container abgesenkt wird, so ergibt sich kein Bremsweg in Hubrichtung, weshalb der Objektraum nur in Fahrtrichtung vergrößert wird. Entsprechendes gilt umgekehrt, wenn die Katze steht und der Container lediglich abgesenkt wird. Der Berechnung der Bremspositionsdaten beziehungsweise der Bremswege BF und BH liegt jeweils die Annahme eines normalen Bremsvorgangs, also einer normalen Bremsverzögerung zugrunde. Der Bremsweg errechnet sich wie folgt:
1 v2
B = — — mit a = vmax/tb . Dabei gilt :
2 a
B = Bremsweg v = aktuelle Geschwindigkeit a = Bremsverzögerung max = maximale Geschwindigkeit des Antriebs t = Bremszeit
Neben dem reinen sich hieraus ergebenden Bremsweg ergibt sich jedoch ein zusätzlicher Bremsweg aufgrund eines etwaigen Pendeins des Objekts, sofern es sich bei diesem um den Spreader gegebenenfalls mit Container handelt. Die Ermittlung des Pendelwegs ergibt sich aus Fig. 4. Aus der aktuellen Lage des Spreaders zur Katze und der aktuellen Geschwindigkeit des Spreaders (beziehungsweise der Katze) wird die maximale Auslage wie folgt hinreichend genau berechnet:
Figure imgf000015_0001
ai = aktuelle Auslenkung des Pendels a2 = maximale Auslenkung des Pendels
L = aktuelle Pendellänge vi = aktuelle Geschwindigkeit g = Erdbeschleunigung (für kleine Pendelwinkel)
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass sich die Katze in Richtung des Pfeils F in Fig. 4 bewegt, so dass das Objekt 12 hinter der Katze hereilt. Da beim Abbremsen der Katze noch eine zusätzliche Auslenkung des Pendels in entgegengesetzte Richtung entsteht, muss dies ebenfalls berücksichtigt werden. Die Winkelauslenkung, also der Winkel, den die Hubseile zur Vertikalen einnehmen, berechnet sich zu:
α = 2*arctan (a/g) , mit
α = Winkelauslenkung a = Verzögerung der Katze g = Erdbeschleunigung
Die tatsächliche Auslenkung infolge des Bremsens der Katze ergibt sich dann zu:
a3 = L*tan α.
Die Auslenkung a3 geht der Geschwindigkeit proportional in die Rechnung wie folgt ein:
a4 = (v/vmax)*a3, mit
a = bremsbedingte, geschwindigkeitsbezogene Auslenkung, v = aktuelle Geschwindigkeit vmax = maximale Geschwindigkeit der Katze.
Damit ergibt sich die gesamte zu erwartende Auslenkung aufgrund des Anfahrens und Bremsens zu
A = a + a4.
Zusätzlich zu dem reinen rechnerischen Bremsweg sowie dem Pendelweg kann seitens der Steuerungseinrichtung noch ein Sicherheitsweg bei der Bestimmung der Bremspositionsdaten berücksichtigt werden. Dieser Sicherheitsweg kann abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit gewählt werden. Insgesamt ergibt sich ein maximaler Objektraum wie er in Fig. 5 gezeigt ist, in dem die unterschiedlichen Raumabschnitte gesondert dargestellt sind. Gezeigt ist der Objektraum Oi, der sich aus den tatsächlich errechneten Bremswegen in Fahrt- und Hubrichtung sowie gegebenenfalls einem jeweiligen Sicherheitsweg ergibt. Der Objektraum 02 stellt den sich in Fahrtrichtung ergebenden Pendelraum dar, während der Objektraum 03 den sich beim Anfahren entgegen der Fahrtrichtung ergebenden Pendelraum darstellt.
Fig. 6 zeigt in Form einer Prinzipskizze die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens relevanten kranseitigen Elemente, die im Wesentlichen in der Steuerungseinrichtung 10 angeordnet beziehungsweise dieser zugeordnet sind. Zum einen ist ein Rechenglied 14 vorgesehen, dem zum einen dynamische Daten Dd gegeben werden, die im Wesentlichen bewegungsrelevante Parameter wie Geschwindigkeit, Verzögerung etc. umfassen. Ferner werden statische Daten Ds gegeben, die zum einen beispielsweise geometrische Abmessungen des Objekts zum Inhalt haben, zum anderen hindernisbezogene Daten, nämlich die x- und z-Positionsdaten eines stehenden Hindernisses. Sind zwei bewegte Objekte vorhanden, so gehen die dynamischen Daten beider Objekte ein, gegebenenfalls zuzüglich weiterer statischer Daten feststehender Hindernisse.
Das Rechenglied 14 errechnet zum einen die relevanten Bremswege, zum anderen daraus die relevanten maximalen und minimalen Bewegungs- und Bremswege für die Katzen beziehungsweise Hubwerke xmax, in beziehungsweise zmax und zmin. Über einen Fahrtrichtungswähler 15 erfolgt dann die Auswahl, welcher der Parameter xmax oder xmn (und entsprechend für z) fahrtrich- tungsbezogen relevant ist. Im Subtrahierglied 16 erfolgt dann die Ermittlung der Wegdifferenz Δs . In einen Begrenzungsregler 17 wird nun überprüft, ob bezogen auf das ermittelte Δs eine Geschwindigkeitsreduktion erforderlich ist. Zum Reduzieren der Geschwindigkeit über eine Begrenzung des Sollwerts, der im gezeigten Beispiel über den Meisterschalter 18 im Kranführerhaus vorgegeben wird, wird anhand der vom Begrenzungsregler 17 berechneten maximalen zulässigen Geschwindigkeit zum erfassten Abstand Δs über einen Begrenzer 19 der Geschwindigkeitssollwert Vs0n entsprechend eingestellt. Die nachfolgende Tabelle zeigt ein Beispiel, wie eine solche Sollwertbegrenzung aussehen kann.
Tabelle
Figure imgf000018_0001
Angegeben ist jeweils der ermittelte Abstand Δs zwischen beispielsweise xraax und xmin- Vsoιι gibt jeweils die Prozentzahl an, die Vsoιι im Verhältnis zu Vmax, also der maximal möglichen Geschwindigkeit des Fahrwerks oder des Hubwerks beträgt.
Beträgt der gemessene Abstand Δs beispielsweise acht Meter, so beträgt Vson = 100 % Vmax. Bei einer Abnahme von Δs auf fünf Meter erfolgt eine geringfügige Geschwindigkeitsreduzierung auf 95 % Vmax. Mit zunehmender Annäherung erfolgt eine (bezüglich der Zeit) konstante Geschwindigkeitsreduzierung, bis zum Halt.
Die Nichtlinearität dieser Geschwindigkeitsreduktion ergibt sich aus Fig. 7, in der längs der Abszisse der Abstand Δs und der längs der Ordinate die Soll-Geschwindigkeit Vsoιι in Prozent bezogen auf Vmax aufgetragen ist. Die gezeigte Kurve beschreibt den Verlauf einer Wurzelfunktion, die sich aus folgender Berechnung ergibt: Δs = at2, mit t2 = v2/a a = Verzögerung = const .
Hieraus ergibt sich:
Δs = ^ v2/a und weiter
Figure imgf000019_0001
das heißt, es erfolgt eine nichtlineare Geschwindigkeitsreduktion proportional zur As . Sobald der Abstand Δs kleiner als ein parametrierbarer Mindestabstand Δs λ ist, erfolgt die Rücknahme der Geschwindigkeit und damit die Begrenzung des Sollwerts Vsoιι.
Entsprechende Berechnungen erfolgen auch in der Recheneinrichtung 11. Jedoch wird dort mit anderen Verzögerungswerten gerechnet, da dort eine Notstopp-Bremsung der Bremswegberechnung zugrunde gelegt wird. Anhand der berechneten Bremspositionsdaten, die aufgrund der angenommenen stärkeren Abbrem- sung anders sind als die seitens der Steuerungseinrichtung 10 ermittelten Bremspositionsdaten, wird der Abstand Δs ermittelt, der zwangsläufig größer ist als der Abstand Δs, den die Steuerungseinrichtung errechnet. Die Recheneinrichtung ermittelt nun mit dem ermittelten Abstand Δs die maximal zulässige Geschwindigkeit bezogen auf den größeren Abstand im Vergleich zum Abstand der Steuerungseinrichtung 10. Ergibt nun ein Vergleich, dass der von der Steuerungseinrichtung 10 vorgegebene Geschwindigkeitssollwert größer ist als die maximale Geschwindigkeit, die die Recheneinrichtung 11 ermittelt hat, so liegt zwangsläufig ein Fehler der Steuerungseinrichtung 10 vor. Die Recheneinrichtung 11 dient also zum Überwachen der Funktionsweise der Steuerungseinrichtung 10.
Insgesamt lässt das erfindungsgemäße Verfahren ein kollisionsfreies Steuern des Bewegungsbetriebs des Objekts sowohl im manuellen als auch im halbautomatischen oder automatischen Katzbetrieb zu.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern des Betriebs wenigstens einer längs einer Fahrbahn verfahrbaren Katze mit einem Fahrwerk und einem Hubwerk zum Bewegen eines Objekts bestehend aus einem Lastaufnahmemittel ohne oder mit einer aufgenommenen Last, wobei das Fahr- und das Hubwerk ü- ber eine Steuerungseinrichtung gesteuert werden, insbesondere eines Containerkrans mit einer längs eines Auslegers verfahrbaren Katze mit einem einen Container aufnehmenden Spreader, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für das sich bewegende Objekt kontinuierlich fahrweg- und/oder hubwegspezifische Bremspositionsdaten ermittelt und kontinuierlich mit Positionsdaten eines Hindernisses verglichen werden, wobei die Steuerung des Fahrwerks und/oder des Hubwerks in Abhängigkeit des Vergleichs erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Positionsdaten die eines stehenden Hindernisses sind, oder dass die Positionsdaten fahrweg- und/oder hubwegspezifische Bremspositionsdaten eines zweiten sich bewegenden Objekts o- der Gegenstands sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Rahmen des Vergleichs der anhand der Positionsdaten bestimmbare Abstand zwischen der Bremsposition und der Hindernisposition oder zwischen den beiden Bremspositionen ermittelt wird, und in Abhängigkeit des Abstands die Geschwindigkeit des Fahr- und/oder des Hubwerks gesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass beginnend ab einem vorgebbaren Abstand die Geschwindigkeit mit abnehmendem Abstand verringert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Geschwindigkeit nichtlinear, insbesondere proportional zur Wurzel des Abstands verringert wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bremspositionsdaten unter Berücksichtigung eines Sicherheitswegs ermittelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sicherheitsweg in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Objekts in Fahr- und/oder Hubrichtung bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sicherheitsweg ausgehend von einem maximalen Sicherheitsweg bezogen auf eine maximale Geschwindigkeit des Objekts in Fahrt- und/oder Hubrichtung mit abnehmender Geschwindigkeit abnimmt, vorzugsweise proportional abnimmt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die fahrwegspezifischen Bremspositionsdaten unter Berücksichtigung eines möglichen Pendelwegs des Objekts ermittelt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sowohl ein in Bewegungsrichtung gerichteter bremsbedingter als auch der entgegen der Bewegungsrichtung gerichteter anfahrtsbedingter Pendelweg berücksichtigt wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dass die Form des Objekts sowie der Hindernisse als recht- eckig angenommen und die Daten ausgehend von der Rechteckform ermittelt werden.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in einer parallel zur Steuerungseinrichtung arbeitenden Recheneinrichtung die fahrweg- und/oder hubwegspezifischen Bremspositionsdaten, jedoch unter der Annahme einer maximalen Bremsverzögerung des Fahr- und/oder des Hubwerks ermittelt und mit Positionsdaten eines Hindernisses verglichen werden, wobei in Abhängigkeit des Vergleichs die maximal zulässige Geschwindigkeit des Objekts in Fahr- und/oder Hubrichtung ermittelt und mit der aktuellen Ist-Geschwindigkeit verglichen wird, wobei bei einer Überschreitung der maximalen zulässigen Geschwindigkeit durch die Ist-Geschwindigkeit die Recheneinrichtung eine Notbremsung einleitet.
13. Krananlage, insbesondere Containerkran, mit wenigstens einer längs einer Fahrbahn verfahrbaren Katze mit einem Fahrwerk und einem Hubwerk zum Bewegen eines Objekts bestehend aus einem Lastaufnahmemittel ohne oder mit einer aufgenommenen Last, wobei das Fahr- und das Hubwerk über eine Steuerungseinrichtung gesteuert werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuerungseinrichtung (10) für eine kollisionsfreie Bewegung des Objekts (12, 12', 12'') zum Steuern des Fahr- und/oder des Hubwerks in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen kontinuierlich ermittelten fahrweg- und/oder hubwegspezifischen Bremspositionsdaten des Objekts (12, 12', 12'') und Positionsdaten (13a - f) eines Hindernisses ausgebildet ist.
14. Krananlage nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die im Rahmen des Vergleichs berücksichtigten Positionsdaten die eines stehenden Hindernisses (13a - f) sind, o- der dass die Positionsdaten von der Steuerungseinrichtung (10) gleichzeitig ermittelte fahrweg- und/oder hubwegspezifische Bremspositionsdaten eines zweiten sich bewegenden Objekts (12'') oder Gegenstands sind.
15. Krananlage nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuerungseinrichtung (10) zum Ermitteln der Bremspositionsdaten anhand statischer, die Geometrie des Objekts (12, 12', 12'') oder des Gegenstands beschreibender Daten und anhand dynamischer, die Momentanbewegung des Objekts (12, 12', 12'') oder des Gegenstands beschreibender Daten ausgebildet ist.
16. Krananlage nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuerungseinrichtung (10) ein Subtrahierglied (16) zum Ermitteln des anhand der Positionsdaten bestimmbaren Abstands zwischen der Bremsposition und der Hindernisposition oder zwischen den beiden Bremspositionen aufweist und zum Steuern der Geschwindigkeit des Fahr- und/oder des Hubwerks in Abhängigkeit des ermittelten Abstands (Δs) ausgebildet ist.
17. Krananlage nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Begrenzungsregler (17) zum Begrenzen des Geschwindigkeits-Sollwerts für das Fahrwerk und/oder das Hubwerk zur Steuerung der Geschwindigkeit vorgesehen ist.
18. Krananlage nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Begrenzungsregler (17) den Sollwert (vsoιι) mit abnehmendem Abstand (Δs) bei maximaler Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bremsmoments verringert.
19. Krananlage nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sollwert (vsoιι) und damit die Geschwindigkeit nichtlinear, insbesondere proportional zur Wurzel des Abstands (Δs) verringert wird.
20. Krananlage nach einem der Ansprüche 13 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuerungseinrichtung (10) zum Ermitteln der Bremspositionsdaten unter Berücksichtigung eines Sicherheitswegs ausgebildet ist.
21. Krananlage nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuerungseinrichtung (10) den Sicherheitsweg in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Objekts in Fahr- und/oder Hubrichtung bestimmt.
22. Krananlage nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuerungseinrichtung (10) den Sicherheitsweg ausgehend von einem maximalen Sicherheitsweg bezogen auf eine maximale Geschwindigkeit des Objekts (12, 12', 12'') in Fahrt- und/oder Hubrichtung mit abnehmender Geschwindigkeit erniedrigt, vorzugsweise proportional erniedrigt.
23. Krananlage nach einem der Ansprüche 13 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Steuerungseinrichtung (10) zum Ermitteln der fahrwegspezifischen Bremspositionsdaten unter Berücksichtigung eines möglichen Pendelwegs des Objekts (12, 12', 12'') ausgebildet ist.
24. Krananlage nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuerungseinrichtung (10) zum Ermitteln und Berücksichtigen eines in Bewegungsrichtung gerichteten bremsbedingten als auch eines entgegen der Bewegungsrichtung gerichteten anfahrtsbedingten Pendelwegs ausgebildet ist.
25. Krananlage nach einem der Ansprüche 13 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine parallel zur Steuerungsein- richtung (10) arbeitenden Recheneinrichtung (11) vorgesehen ist, die die fahrweg- und/oder hubwegspezifischen Bremspositionsdaten unter der Annahme einer maximalen Bremsverzögerung des Fahr- und/oder des Hubwerks ermittelt und mit Positionsdaten eines Hindernisses (12', 12'', 13a - f) vergleicht, die in Abhängigkeit des Vergleichs die maximal zulässige Geschwindigkeit des Objekts (12, 12, 12'') in Fahr- und/oder Hubrichtung ermittelt und mit der vorgegebenen Soll- Geschwindigkeit verglicht, und die bei einer Überschreitung der maximalen zulässigen Geschwindigkeit durch die Soll- Geschwindigkeit eine Notbremsung einleitet.
PCT/DE2003/002442 2002-07-25 2003-07-21 Verfahren zum steuern des betriebs einer katze Ceased WO2004016540A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2003250309A AU2003250309A1 (en) 2002-07-25 2003-07-21 Method for controlling the operation of a trolley

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10233874.4 2002-07-25
DE2002133874 DE10233874A1 (de) 2002-07-25 2002-07-25 Verfahren zum Steuern des Betriebs wenigstens einer längs einer Fahrbahn verfahrbaren Katze mit einem Fahrwerk und einem Hubwerk

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004016540A1 true WO2004016540A1 (de) 2004-02-26

Family

ID=30774934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2003/002442 Ceased WO2004016540A1 (de) 2002-07-25 2003-07-21 Verfahren zum steuern des betriebs einer katze

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003250309A1 (de)
DE (1) DE10233874A1 (de)
WO (1) WO2004016540A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10333276A1 (de) * 2003-07-22 2005-02-17 Elektro-Mechanik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Krananlagen
US7831333B2 (en) 2006-03-14 2010-11-09 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Method for the automatic transfer of a load hanging at a load rope of a crane or excavator with a load oscillation damping and a trajectory planner
EP1834920B1 (de) * 2006-03-15 2010-01-20 Liebherr-Werk Nenzing GmbH Verfahren zum automatischen Umschlagen von einer Last eines Kranes mit Lastpendelungsdämpfung und Bahnplaner
CN119191096A (zh) * 2024-11-05 2024-12-27 燕山大学 一种起重机吊钩目标运动轨迹控制系统及其控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0382231A1 (de) * 1989-02-09 1990-08-16 Man Ghh Logistics Gmbh Verfahren und Anordnung zur Begrenzung des Bewegungsbereichs eines Krans
DE4403898A1 (de) * 1993-02-14 1994-08-18 Alexander Lepek Hebezeug
US5634565A (en) * 1994-01-24 1997-06-03 Sollac Method for anticollision method and apparatus for cranes movable on a common path

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4405525C2 (de) * 1994-02-22 1997-01-23 Siemens Ag Kran mit einem Fahrantrieb zum horizontalen Verfahren einer an einem Seil hängenden Last
DE29818025U1 (de) * 1998-10-09 1999-02-04 Noell Stahl- und Maschinenbau GmbH, 97080 Würzburg Vorrichtung zum Personen- und Kollisionsschutz an Krananlagen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0382231A1 (de) * 1989-02-09 1990-08-16 Man Ghh Logistics Gmbh Verfahren und Anordnung zur Begrenzung des Bewegungsbereichs eines Krans
DE4403898A1 (de) * 1993-02-14 1994-08-18 Alexander Lepek Hebezeug
US5634565A (en) * 1994-01-24 1997-06-03 Sollac Method for anticollision method and apparatus for cranes movable on a common path

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003250309A1 (en) 2004-03-03
DE10233874A1 (de) 2004-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2289834B1 (de) Kran
EP2674384B1 (de) Verfahren zur Überwachung der Kransicherheit sowie Kran
EP3634901B1 (de) Automatisch geführtes portalhubgerät für container und verfahren zum betrieb eines solchen portalhubgeräts
EP1894882A2 (de) Sicherungs- und Steuerungsverfahren für Krane
EP2686265B1 (de) Vorrichtung zum laden mit teleskopierbarer ladeeinrichtung
DE102018010151A1 (de) Verfahren zur Höhenregulierung eines Seitenschilds einer Bodenfräsmaschine und Bodenfräsmaschine
DE102005012004A1 (de) Flurförderzeug mit erhöhter statischer/quasistatischer und dynamischer Kippstabilität
WO2004016541A1 (de) Krananlage, insbesondere containerkran
EP3689807A1 (de) Kollisionsfreie wegführung einer an einem seil hängenden last
DE102012011726B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Krans mit Überwachungseinheit sowie Kran
DE202013101202U1 (de) Standsicherheitskontrolleinrichtung sowie Nutzfahrzeug
WO2018046267A1 (de) Betriebsverfahren für eine krananlage, insbesondere für einen containerkran
EP4186847B1 (de) Trajektorienplanung mit flexibler umplanungsfunktionalität - geänderter endpunkt
EP4186848B1 (de) Trajektorienplanung mit flexibler umplanungsfunktionalität - hindernis
EP1371603B1 (de) Verfahren zum Steuern mindestens einer Bewegung eines Flurförderzeugs
WO2004016540A1 (de) Verfahren zum steuern des betriebs einer katze
DE102016115703A1 (de) Flurförderzeug sowie Verfahren zur Steuerung eines Flurförderzeugs
EP4590617A1 (de) Verfahren zum betreiben einer aufzugsanlage
DE884314C (de) Fahrstapler
EP4223944B1 (de) System zur kollisionsvermeidung zwischen einer ladeeinrichtung und einem lastfahrzeug
EP3456584B1 (de) Lastentransportfahrzeug und verfahren zum betreiben desselben
DE102021123505A1 (de) Transportfahrzeug
WO2019162165A1 (de) Kollisionsverhinderung für eine führungseinrichtung einer aufzugsanlage
WO2010037443A1 (de) Lageranordnung
DE102020206550A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP