DE10158761A1

DE10158761A1 - Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder Geschwindigkeit eines Transportfahrzeuges

Info

Publication number: DE10158761A1
Application number: DE2001158761
Authority: DE
Inventors: Steffen Mueller; Michael Baier
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-12

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder Geschwindigkeit eines Transportfahrzeuges mit Homopolarantrieb vorgeschlagen, wobei das Transportfahrzeug (12) mit mindestens einem eine Wicklung aufweisenden Antriebssystem (4) versehen ist und längs eines Fahrweges (1) mit abwechselnd magnetisch wirksamen Abschnitten (2) und nicht magnetisch wirksamen Abschnitten bzw. Läuferluftspalten (3) fährt. Die durch Bewegung magnetischer und elektrischer Felder über den diskreten Fahrweg (1) induzierten magnetischen und elektrischen Signale, welche erkennen lassen, wann das Transportfahrzeug (12) mit seinem mindestens einen Antriebssystem (4) einen magnetisch wirksamen Abschnitt (2) überquert und wann es einen nicht magnetisch wirksamen Abschnitt bzw. Läuferluftspalt (3) überquert, werden für die Bestimmung der Position und der Geschwindigkeit des Transportfahrzeuges (9) genutzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder der Geschwindigkeit eines Transportfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei Transportsystemen auf Flughäfen, insbesondere zur Beförderung von Gepäck über längere Fahrweg-Distanzen (größer als 200 m) verwendet werden.

Transportsysteme, die einzelne Transportgüter fördern, insbesondere auch Gepäckstücke auf Flughäfen, können auf einzelnen Transportfahrzeugen, beispielsweise Magnetschwebefahrzeugen mit Homopolarantrieb basieren. Diese Transportfahrzeuge werden von einem Steuerungssystem gelenkt. Um eine effiziente Steuerung durchzuführen, ist es nötig, die Position und die Geschwindigkeit der einzelnen Transportfahrzeuge zu möglichst vielen Zeitpunkten, vorzugsweise zu jedem beliebigen Zeitpunkt, zu kennen.

Zur Bestimmung der Position und der Geschwindigkeit eines Transportfahrzeuges innerhalb eines Fördersystems sind üblicherweise zusätzlich zu den Komponenten des Transportfahrzeuges und des Fahrweges, die für das Tragen und Befördern des Transportgutes benötigt werden, weitere Hilfsmittel notwendig.

Für die Bestimmung der Position des Transportfahrzeuges sind folgende Hilfsmittel möglich:

- Optische Sensoren, wie Lichtschranken, Laserstrahlerfassung und Infrarotsensoren oder ähnliche;
- Elektrische/magnetische Sensoren, wie Schalter, Taster und Global Positioning System oder ähnliche;
- Mechanische/pneumatische bzw. hydraulische Sensoren, wie Taster und Schalter oder ähnliche.

Für die Bestimmung der Geschwindigkeit des Transportfahrzeuges sind folgende Hilfsmittel möglich:

- Tachometer/Drehzahlgeber;
- Winkelsensoren;
- Sensorik am Fahrwegrand;
- Sensorik auf dem Transportfahrzeug zur Weg/Zeiterfassung über Markierungen am Fahrweg.

Problematisch an den vorstehend erwähnten Hilfsmitteln zur Bestimmung der Position und der Geschwindigkeit des Transportfahrzeuges sind dabei die folgenden Aspekte:
Die Genauigkeit der Positionsbestimmung mit Lichtschranken hängt von der Anzahl der installierten Lichtschranken am Fahrwegrand ab. Je dichter die einzelnen Lichtschranken beieinander liegen, desto genauer läßt sich die Position bestimmen. Insbesondere bei einem langen Fahrweg erfordert dies aber eine sehr hohe Anzahl von Lichtschranken, was sich nachteilig auf den Gesamtpreis der Förderanlage, die Störanfälligkeit und die Aufwendungen für die Wartung des Fördersystems auswirkt. Die gleichen Nachteile sind auch für Schalter und Taster jedweder Bauart und Ausführung zutreffend, wobei sich bei Einsatz pneumatischer bzw. hydraulischer Mittel der zusätzliche Nachteil ergibt, daß gegebenenfalls zusätzlich ein Pneumatik- bzw. Hydrauliksystem implementiert werden muß.

Die Positionsbestimmung mittels elektrischer/magnetischer Sensorik oder mittels des Global Positioning Systems erfordert zusätzlich eine aufwendige Elektronik. Die Bestimmung der Geschwindigkeit über Tachometer/Drehzahlgeber oder Winkelsensoren ist nur bei einem Fördersystem mit rollenden Transportfahrzeugen möglich und scheidet deshalb bei Fördersystemen aus, bei denen die Transportfahrzeuge als Magnetschwebefahrzeuge ausgebildet sind.

Installation von Sensorik am Fahrwegrand zur Bestimmung der Geschwindigkeit ist aufwendig und teuer und wirkt sich daher nachteilig auf den Gesamtpreis der Anlage, die Störanfälligkeit und die Aufwendungen für die laufende Wartung des Systems aus.

Sensorik auf dem Transportfahrzeug zur Weg/Zeiterfassung über Markierungen (Geber/Sender) am Fahrweg erfordert ebenfalls zusätzliche aufwendige Elektronik. Weiterhin müssen die Geber/Sender am Fahrweg regelmäßig gewartet, überprüft und gegebenenfalls ersetzt werden. Bei langen Fahrwegen erfordert dies eine sehr hohe Anzahl von Gebern/Sendern, was sich nachteilig auf den Gesamtpreis der Anlage auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, kostengünstiges, wartungsarmes und nicht störanfälliges Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder der Geschwindigkeit eines Transportfahrzeuges der eingangs genannten Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß konstruktive Besonderheiten des Homopolarantriebes in geschickter Art und Weise für das Verfahren zur Bestimmung der Position und Geschwindigkeit des Transportfahrzeuges genutzt werden. Es werden Position und Geschwindigkeit des Transportfahrzeuges bestimmt, ohne auf zusätzliche Komponenten, die nicht zum Tragen und Fördern des Transportgutes dienen, angewiesen zu sein. Für die Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung kann vielmehr auf Bauteile und Funktionen zurückgegriffen werden, die für den Antrieb des Transportfahrzeuges benötigt werden.

Da keine zusätzlichen Bauteile zur Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung angeschafft und installiert werden müssen, ergeben sich Kostenvorteile. Weitere Kostenvorteile ergeben sich, weil keine zusätzlichen Bauteile zur Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung gewartet werden müssen. Die Störanfälligkeit steigt zumeist mit der Anzahl der Komponenten eines technischen Systems. Da keine zusätzlichen Bauteile zur Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung benötigt werden, ist auch nur eine sehr geringe Störanfälligkeit des vorgeschlagenen Verfahrens gegeben.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausgestaltung eines Schnellfördersystems für Transportgüter, insbesondere Gepäckstücke, auf der Basis der Magnetschwebetechnologie.
Fig. 2 den prinzipiellen konstruktiven Aufbau eines Homopolarantriebes,
In Fig. 2 ist der prinzipielle konstruktive Aufbau eines Homopolarantriebes dargestellt. Es ist ein Fahrweg 1 zu erkennen, welcher gleichzeitig das Sekundärsystem des Homopolarantriebes darstellt. Der Fahrweg 1 setzt sich aus abwechselnd und in gleichen Abständen nacheinander folgenden magnetisch wirksamen Abschnitten 2 und nicht magnetisch wirksamen Abschnitten bzw. Läuferluftspalte 3 zusammen. Der Fahrweg 1 kann beispielsweise aus Beton ausgebildet sein, der in festgelegten Abschnitten mit Eisenblech bestimmter Breite belegt ist, um derart die Abschnittsfolge 2/3 zu realisieren. Es ist auch möglich, den Fahrweg 1 aus Eisenblechen zu fertigen, welche in regelmäßigen Abständen Aussparungen definierter Breite aufweisen.
Der Fahrweg 1 dient zur Führung eines Antriebssystems 4, welches gleichzeitig das Primärsystem des Homopolarantriebes darstellt. Das Antriebssystem 4 setzt sich zusammen aus einem hufeisenförmig um den Fahrweg 1 greifenden Joch 5 aus magnetisch wirksamen Material, welches einen Wicklungsträger 6 mit Nuten 7 aufweist, wobei in letztere eine Drehstromwicklung eingelegt ist. Die für den Homopolarantrieb benötigten Permanentmagnete 9 schließen sich an den Wicklungsträger 6 an.
In Fig. 1 ist eine Ausgestaltung eines Schnellfördersystems für Transportgüter, insbesondere Gepäckstücke, auf der Basis der Magnetschwebetechnologie dargestellt. Es ist ein Transportfahrzeug 12 zu erkennen, welches mit Transportgütern beladen wird und welches in seinem Bodenbereich mit mehreren Antriebssystemen 4 verbunden ist. Diese Antriebssysteme 4 gleiten über den Fahrweg 1, welcher über Lager 10 am Erdboden befestigt ist. Eine über dem Fahrweg 1 montierte Abdeckung 11 stellt den vorgeschriebenen Personenschutz vor schnell bewegten Gegenständen sicher.
Über ein im Antriebssystem 4 erzeugtes magnetisches Wanderfeld werden im Zusammenwirken mit dem Fahrweg 1 Kräfte erzeugt, deren Resultierende das Transportfahrzeug 12 in die gewünschte Bewegungsrichtung beschleunigen. Während des Betriebes des Transportfahrzeuges 12 bildet sich ein Luftspalt 8 zwischen Fahrweg 1 und Antriebssystem 4 aus. Durch die Bewegung magnetischer und elektrischer Felder über den diskreten Fahrweg 1 werden magnetische und elektrische Signale induziert, welche erkennen lassen, wann das Transportfahrzeug 12 mit seinem Antriebssystem 4 bzw. mit seinen Antriebssystemen 4 einen magnetisch wirksamen Abschnitt 2 überquert und wann es einen nicht magnetisch wirksamen Abschnitt bzw. Läuferluftspalt 3 überquert. Diese induzierten Signale können daher für die Bestimmung der Position und der Geschwindigkeit des Transportfahrzeuges 9 genutzt werden.
Die auf die magnetischen/elektrischen Felder reagierende und die elektrischen Signale erzeugende Sensorik befindet sich auf dem Transportfahrzeug 12. Es können beispielsweise Wirbelstromsensoren oder Induktivitätssensoren bzw. ähnliche magnetisch/elektrisch sensible Sensoren eingesetzt werden. Alternativ können optische Sensoren (Laser-/Lichtstrahl) verwendet werden, um derart die Bewegung des Transportfahrzeuges 12 längs der Abschnitte 2 und 3 zu verfolgen. Die Verarbeitung der Sensorsignale erfolgt vorzugsweise auf dem Transportfahrzeug 12 unter Einsatz eines Fahrzeugrechners, welcher mit einem Streckenrechner (Verkehrsrechner) kommuniziert, welcher wiederum mit einem Zentralrechner kommuniziert. Durch den Einsatz dezentraler Rechner ergibt sich vorteilhaft eine Reduzierung des Umfangs der Datenkommunikation mit dem Zentralrechner. Alternativ kann die Signalverarbeitung auch mittels des Streckenrechners oder mittels des Zentralrechners erfolgen. Die Signalübertragung vorn Transportfahrzeug 12 zum Streckenrechner bzw. Zentralrechner erfolgt vorzugsweise induktiv über die Stromversorgungsleitung oder alternativ hierzu über Funk.
Zur Bestimmung der Position wird einem bestimmten magnetisch wirksamen Abschnitt 2 oder einem bestimmten nicht magnetisch wirksamen Abschnitt (Läuferluftspalt) 3 eine Anfangsposition hinsichtlich des Fahrweges 1 zugewiesen. Während der Fahrt des Transportfahrzeuges wird die Anzahl der überquerten magnetisch wirksamen Abschnitte 2 und/oder die Anzahl der überquerten nicht magnetisch wirksamen Abschnitte 3 ermittelt. Über die Kenntnis der Abstände zwischen den magnetisch wirksamen Abschnitten 2 bzw. zwischen den nicht magnetisch wirksamen Abschnitten 3 ergibt sich die Position des Transportfahrzeuges relativ zur Anfangsposition.
Zweckmäßig existieren mehrere definierte Orte längs des Fahrweges 1, an denen die Position eines Transportfahrzeuges 12 abgeglichen werden kann.
Die Geschwindigkeit wird über die Beziehung

s = v.t

bestimmt. Hierbei ist s die zurückgelegte Wegstrecke, v die zu bestimmende Geschwindigkeit und t die Zeit. Es wird angenommen, daß die Geschwindigkeit v zwischen zwei magnetisch wirksamen Abschnitten 2 bzw. zwischen zwei nicht magnetisch wirksamen Abschnitten (Läuferluftspalten) 3 konstant ist. Dann ist der Weg s der bekannte Abstand zwischen zwei magnetisch wirksamen Abschnitten 2 bzw. zwischen zwei nicht magnetisch wirksamen Abschnitten (Läuferluftspalten) 3 und t ist die Zeit, während der sich das Transportfahrzeug 9 zwischen zwei magnetisch wirksamen Abschnitten 2 bzw. zwischen zwei nicht magnetisch wirksamen Abschnitten (Läuferluftspalten) 3 bewegt. Diese Zeit t wird aus den vorstehend erwähnten, durch den diskreten Fahrweg 1 induzierten Signalen ermittelt. Aus der Kenntnis über Weg s und Zeit t folgt dann unmittelbar die zu bestimmende Geschwindigkeit v.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder Geschwindigkeit eines Transportfahrzeuges mit Homopolarantrieb, wobei das Transportfahrzeug (12) mit mindestens einem eine Wicklung aufweisendem Antriebssystem (4) versehen ist und längs eines Fahrweges (1) mit abwechselnd magnetisch wirksamen Abschnitten (2) und nicht magnetisch wirksamen Abschnitten bzw. Läuferluftspalten (3) fährt, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Bewegung magnetischer und elektrischer Felder über den diskreten Fahrweg (1) induzierten magnetischen und elektrischen Signale, welche erkennen lassen, wann das Transportfahrzeug (12) mit seinem mindestens einen Antriebssystem (4) einen magnetisch wirksamen Abschnitt (2) überquert und wann es einen nicht magnetisch wirksamen Abschnitt bzw. Läuferluftspalt (3) überquert, für die Bestimmung der Position und/oder der Geschwindigkeit des Transportfahrzeuges (12) genutzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem bestimmten, magnetisch wirksamen Abschnitt (2) oder einem bestimmten, nicht magnetisch wirksamen Abschnitt bzw. Läuferluftspalt (3) eine Anfangsposition hinsichtlich des Fahrweges (1) zugewiesen wird, daß die Anzahl der überquerten magnetisch wirksamen Abschnitte (2) und/oder die Anzahl der überquerten nicht magnetisch wirksamen Abschnitte (3) während der Fahrt des Transportfahrzeuges (12) ermittelt wird und daß über die Kenntnis der Abstände zwischen den magnetisch wirksamen Abschnitten (2) bzw. zwischen den nicht magnetisch wirksamen Abschnitten (3) die Position des Transportfahrzeuges (12) relativ zur Anfangsposition bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere definierte Orte längs des Fahrweges (1) existieren, an denen die Position des Transportfahrzeuges (12) abgeglichen wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit v des Transportfahrzeuges (12) über die Beziehung
s = v.t
ermittelt wird, wobei
s die zurückgelegte Wegstrecke ist, insbesondere der bekannte Abstand zwischen zwei magnetisch wirksamen Abschnitten (2) bzw. zwischen zwei nicht magnetisch wirksamen Abschnitten bzw. Läuferluftspalten (3) des Fahrweges (1) und
t die Zeit ist, insbesondere die aus den durch den diskreten Fahrweg (1) induzierten Signalen ermittelte Zeit, während der sich das Transportfahrzeug (12) zwischen zwei magnetisch wirksamen Abschnitten (2) bzw. zwischen zwei nicht magnetisch wirksamen Abschnitten bzw. Läuferluftspalten (3) bewegt.