(57)【要約】原料の貯蔵所で作動する機械の衝突防止システムが開示される。機械は、貯蔵所において画定された通路を可動であり、各機械は、垂直軸の周りで回転することができる機械供給及び／又は材料回収ブームを含む。システムは、各ブーム（５）の周りに前記ブームと共に移動するエンベロープを画定する手段を含み、各エンベロープは、ブームの排他領域の境界を形成する。また、システムは、排他領域の境界の交差部分を検出する手段と、機械の衝突を防止するために検出された境界に応答する手段とを含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料貯蔵所で作動し、前記原料貯蔵所に画定された通路で可動であり、各々が垂直軸線の周りで回転されることができる材料供給及び／又は材料回収ブームを含む機械のための衝突防止保護システムであって、
（ａ）各ブームの周りに前記ブームと共に移動しブームの排他領域の境界を形成するエンベロープを画定する手段と、
（ｂ）前記排他領域の境界の交差部分を検出する手段と、
（ｃ）前記機械の衝突を防止するために前記検出された境界の交差部分に応答する手段とを有する衝突防止保護システム。
【請求項２】
各ブームの前記エンベロープは、前記ブームの長手方向軸線に関して定義される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記エンベロープは、矩形の形状をしている請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記エンベロープは、該エンベロープ及び前記ブームの前記長手方向の軸線がＸ−Ｙ平面に投射されるとき、矩形の形状である請求項１から３までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記エンベロープの長い辺は、前記ブームの長手方向の軸線から等間隔である請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記エンベロープの短い辺は、前記ブームの両端から等間隔である請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
各ブームの前記エンベロープは、前記機械のスリューの速度及び／又は長手方向の速度に応答し、前記機械速度が増大すると拡大し、減少すると収縮する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記エンベロープは、前記ブームと共に移動するときエンベロープをつくるベクトル計算によって定義される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記ブームの排他領域の境界の公差部分を検出するための手段は、前記エンベロープの所定の空間内の位置を定義する手段及び前記エンベロープが交差するかどうかを手段を決定する手段を含む請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記エンベロープの所定の空間内の位置を定義する手段は、各機械上の、前記ブームのスリュー角度を測定するセンサーと、前記機械の定義された軌道に沿って前記機械の長い走行を測定するセンサーとを含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
各機械の定義された通路は、前記貯蔵所のレール軌道である請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
各ブームの周りに複数のエンベロープを含み、前記エンベロープは、最も内側のエンベロープ及び連続して外側に間隔を置いたエンベロープを含む請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
検出された境界の交差部分に対応する手段は、各々の複数のエンベロープについて異なるように応答する請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
ブームの周りに３つのエンベロープがあり、検出された境界交差部分に対応する手段が、
（ａ）最も外側のエンベロープへの侵入（すなわち、交差があるとき）制御室の作業者用操作台にメッセージを開始し、
（ｂ）中間のエンベロープへの侵入があったとき、侵入している機械の運動が停止され、
（ｃ）最も内側のエンベロープへの侵入があるとき、双方の機械の動きが不能となる請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
検出された境界交差部分への応答手段は、イベント（ｂ）及び（ｃ）が生じたとき作業者用操作台への適切なメッセージを開始する請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
検出された境界交差部分に対応する手段は、互いに離れる交差部分に含まれる機械を移動するための手段を含む請求項１から１５までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
互いに離れた境界交差部分に含まれる機械を移動する手段は、機械のブームの間の最小距離を決定する手段を含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
各ブームは、釣り合い重りを含み、前記ブームは、ブーム部分及び釣り合い重り部分を含み、前記システムは、前記ブーム部分の周りにエンベロープを画定する手段及び各ブームの釣り合い重り部分の周りに他のエンベロープを画定する手段を含み、前記エンベロープは、前記ブーム部分及び前記ブームの釣り合い重り部分の排他領域を形成する請求項１から１７までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１９】
各釣り合い重り部分の周りに複数のエンベロープを含み、前記エンベロープは、内側のエンベロープ及び連続して外側に向かって間隔を置くエンベロープを含む請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一例として石炭貯蔵所のような原料貯蔵所で作動する機械の衝突防止保護装置に関する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明の目的は、貯蔵所の正常動作の中断を最小限にし、機械と機械の衝突を防止し、貯蔵所の作業のためのスペースを最大限使用可能にするための衝突防止保護装置を提供することである。
原料の貯蔵所に関して、機械間の衝突は、典型的に、材料を供給し、貯蔵所から原料を回収するためにこのような貯蔵所で作動する、スタッカー（積み上げ機）及びスタッカー／リクレーマー（回収機）を含む機械と機械との衝突である。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
典型的に、これらの機械は、貯蔵所に配設したレール軌道上に画定された通路を走行する。典型的にネットワーク（網状連絡構成）は、一連の平行な軌道を含む。機械は、典型的に（ｉ）本体と、（ｉｉ）原料の供給及び／又は回収端部を有し、本体から伸びているブーム（桁部材）とを有する。ブームは、典型的には、原料供給及び／又は回収端部と反対側のブームの端部に釣り合い重りとを含む。ブームは、典型的には、垂直軸線の周りで３６０°回転することができ、ブームの原料供給及び／又は回収端部の高さを変更するために昇降することができるように本体に取り付けられている。
【０００４】
スペース内のブームの場所は、以降、ブームのスリュー角度及びラフ角度及びレール軌道のような画定された通路上の機械の位置に関して説明される。
機械のブームの用語の「スリュー（ｓｌｅｗ）角度」は、ｘ−ｙ平面における名目軸に関するブームの角度を意味することを理解すべきである。１つの適当な軸線は、機械の前進運動の方向のレール軌道軸である。
【０００５】
機械のブームの用語の「ラフ」角度は、水平方向に対するブームの角度を意味することを理解すべきである。
【０００６】
本発明によれば、原料貯蔵所で作動し、前記原料貯蔵所に画定された通路内を可動であり、各々が垂直軸線の周りで回転することができ、材料供給及び／又は材料回収ブームを含む機械のための衝突防止保護システムであって、
（ａ）前記ブームと共に移動し各ブームの周りにブームのための排他領域の境界を形成するエンベロープ（包絡面）を画定する手段と、
（ｂ）前記排他領域の境界の交差部分を検出する手段と、
（ｃ）前記機械の衝突を防止するために前記検出された境界の交差部分に応答する手段とを有する衝突防止保護システムが提供される。
各ブームの前記エンベロープは、前記ブームの長手方向軸線に関して定義される。ブームの長手方向軸線は、エンベロープを形成するために基準線を形成する。
【０００７】
好ましくは、前記エンベロープは、矩形の形状をしている。
好ましくは、エンベロープは、前記ブームの該エンベロープ及び前記ブームの前記長手方向の軸線がＸ−Ｙ平面に投射されるとき、矩形の形状である。
要するに、エンベロープがブームの長手方向軸線に関してｘ−ｙ平面に描かれ、軸線がｘ−ｙ平面に投射された平面図として現れるとき、矩形の形状をしている。
【０００８】
好ましくは、前記エンベロープの長い辺は、前記ブームの長手方向の軸線から等間隔である。
好ましくは、前記エンベロープの短い辺は、前記ブームの両端から等間隔である。
好ましくは、各ブームの前記エンベロープは、前記機械のスリューの速度及び／又は長い走行速度に応答し、前記機械速度が増大すると拡大し、減少すると収縮する。
【０００９】
好ましくは、前記エンベロープは、前記ブームと共に移動するときエンベロープをつくるベクトル計算によって定まる。
好ましくは、前記ブームの排他領域の境界の公差部分を検出するための手段は、前記エンベロープの所定の空間内の位置を定義する手段及び前記エンベロープが交差するかどうかを決定する手段を含む。
【００１０】
好ましくは、前記エンベロープの空間内の位置を定義する手段は、各機械上の、前記ブームのスリュー角度を測定するセンサーと、前記機械の定義された軌道に沿って前記機械の長い走行を測定するセンサーとを含む。
典型的には、各機械のスルー角度センサーは、機械のスルーリングに取り付けられている。
【００１１】
典型的には、各機械の定義された通路は、前記貯蔵所のレール軌道である。
好ましくは、長い走行センサーは、機械のホイール取付センサーである。
好ましくは、前記衝突防止システムは各ブームの周りに複数のエンベロープを含み、前記エンベロープは、最も内側のエンベロープ及び連続して外側に間隔を置いたエンベロープを含む。
【００１２】
好ましくは、検出された境界の交差部分に対応する手段は、各々の複数のエンベロープの各々について異なるように応答する。
好ましくは、ブームの周りに３つのエンベロープがあり、検出された境界交差部分に対応する手段が、
（ａ）最も外側のエンベロープへの侵入（すなわち、交差）があるとき制御室の作業者用操作台にメッセージを開始し、
（ｂ）中間のエンベロープへの侵入があったとき、侵入している機械の運動が停止され、
（ｃ）最も内側のエンベロープへの侵入があるとき、双方の機械の動きが不能となる。
【００１３】
好ましくは、検出された境界交差部分への応答手段は、イベント（ｂ）及び（ｃ）が生じたとき作業者用操作台への適切なメッセージを開始する。
好ましくは、検出された境界交差部分に対応する手段は、互いに離れる交差部分に含まれる機械を移動するための手段を含む。これに関して、「機械を移動する」という表現は、機械の一方又は双方のブームを移動することを含む。
【００１４】
好ましくは、互いに離れた境界交差部分に含まれる機械を移動する手段は、機械のブームの間の最小距離を決定する手段を含む。
好ましくは、各ブームは、釣り合い重りを含み、前記ブームは、ブーム部分及び釣り合い重り部分を含む。
【００１５】
好ましくは、前記衝突防止システムは、前記ブーム部分の周りにエンベロープを画定する手段及び各ブームの釣り合い重り部分の周りに他のエンベロープを画定する手段を含み、前記エンベロープは、前記ブーム部分及び前記ブームの釣り合い重り部分の排他領域を形成する。
好ましくは、前記衝突防止システムは各釣り合い重り部分の周りに複数のエンベロープを含み、前記エンベロープは、内側のエンベロープ及び連続して外側に向かって間隔を置くエンベロープを含む。
【実施例】
【００１６】
本発明を添付図面を参照して一例として説明する。
図１は、典型的な石炭貯蔵所の一例を示す。
図１は、２つのスタッカー／リクレーマーＳＲ１及びＳＲ０によって石炭貯蔵所に石炭が供給され、そこから石炭が回収され、スタッカーＳＫ１によって貯蔵所に石炭が供給されることを示しており、各スタッカー／リクレーマーおよびスタッカーは、符号３によって示される平行な軌道網に沿って移動する。
【００１７】
機械ＳＲ１、ＳＲ０及びＳＫ１の各々は、本体（図示せず）を含み、この本体は、軌道３に係合し、機械を軌道に沿って前後に移動するように構成されている。
また、機械ＳＲ１、ＳＲ０及びＳＫ１の各々は、本体に取り付けられたブーム５を含む。各ブーム５は、石炭供給及び／又は回収端部７及びブームの他端に釣り合い重り９を含む。
【００１８】
さらに詳細には、各ブーム５は、ブーム部分２１と釣り合い重り部分２３とを含む。各ブーム５は、機械の垂直軸線の周りで回転され、水平方向に対して昇降されることができる。
軌道３及び機械ＳＲ１、ＳＲ０及びＳＫ１の配置は、貯蔵所の全体領域に石炭を供給し回収可能にすることを図１から理解することができる。
【００１９】
図２は、機械Ａ及びＢと識別した隣接する機械の間の関係を図面の形態で示している。
機械ＳＲ１、ＳＲ０及びＳＫ１の隣接する機械の移動通路が交差し、その結果、機械が衝突する場合がある多数の可能な状況があることが図１及び図２を参照することによって明らかである。
【００２０】
図３は、いくつかの可能な衝突のシナリオを示している。
上述したように、本発明の目的は、このような衝突を防止すると同時に貯蔵所の作業のために使用可能なスペースを最大限にすることができる衝突防止保護装置を提供することである。
後者のスペースを最大限にするという点は、貯蔵所の「デッド」領域全体をなくすことができない場合には、貯蔵所の「デッド」領域を最小限にするということも関連している。
【００２１】
本発明の好ましいシステムは、（ｉ）機械ＳＲ１及びＳＫ１のブーム５；（ｉｉ）機械ＳＲ１のブーム５と機械ＳＫ１の釣り合い重り９のブーム；（ｉｉｉ）機械ＳＲ１の釣り合い重り９と機械ＳＫ１のブーム５；（ｉｖ）機械ＳＲ０及びＳＫ１のブーム５；（ｖ）機械ＳＲ０のブーム５と機械ＳＫ１の釣り合い重り；及び（ｖｉ）機械ＳＲ０の釣り合い重りとＳＫ１のブーム５との間の衝突を避けるように構成されている。
【００２２】
設備に関して、好ましいシステムは、（ｉ）各機械上のＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、（ｉｉ）機械ＰＬＣ及び「ハブ」ＰＬＣの各々の間の相互通信及び（ｉｉｉ）ＰＬＣプロセッサ内のコンパイルされた実行可能なプログラムを実行することによって機械間の衝突防止ロジックの大部分を行うシステムＰＬＣを含む。
【００２３】
上述したように、好ましいシステムは、各ブーム５のブーム部分２１の周りに少なくとも１つの矩形のエンベロープ及び各ブーム５の釣り合い重り部分２３の周りに少なくとも１つの矩形のエンベロープをつくることに基づいており、エンベロープは、ブーム５のブーム部分２１及び釣り合い重り部分２３の排他領域の境界を形成する。
【００２４】
図４は、エンベロープすなわち、排他領域を示しており、ブーム５のブーム部分２１に３つのエンベロープ（領域１，２及び３を画定する）があり、ブーム５の釣り合い重り部分２３に３つのエンベロープがある状況における機械を図示している。各エンベロープは、軸線がＸ−Ｙ平面に投射され、ブーム５の長手方向の軸線に関してＸＹ平面（ページの平面）にエンベロープが引かれたとき矩形の形状である。
【００２５】
機械の３つのエンベロープの大きさを決めるために関連する要因は、
・機械用の正常な停止距離−典型的には、制御システム待ち時間、走行停止距離、及びスリュー停止距離に関連する停止遅延を計算に入れる。
・機械の異常な停止距離−制御システム通信障害、電力障害時の延長された走行停止距離、電力障害時の延長されたスリュー停止距離に関連した停止遅延を計算に入れる。
・機械走行位置における可能な最大限の不正確性を含む。
【００２６】
図５は、各ブーム５のブーム部分２１のための単一のエンベロープ１３及び各ブーム５の釣り合い重りのための単一のエンベロープ１５がある状況において図面に示された２つの機械におけるエンベロープ、すなわち、排他領域を示す。
【００２７】
また、上述したように、好ましいシステムは、（ｉ）隣接する機械の排他領域の境界の交差部分を検出すること、（ｉｉ）衝突を避けるために検出された交差部分に応答することに基づいている。
【００２８】
好ましいシステムは、次の座標系を使用する。
・原点（０，０）が画成される。
・Ｘ軸は、機械の走行軌道３に平行である。
・前方（北）への走行は、正と定義される。
・Ｙ軸は、機械走行軌道３に直角である。
・西の方向は、Ｙ軸上で正と定義される。
・システムに転移されるデータのすべては、０．１メートル及び０．１°の基本の測定単位を有する。
【００２９】
隣接する機械の排他領域の境界の交差部分を検出するために、好ましいシステムは、所定の空間にエンベロープを配置し、エンベロープが交差するかどうかを連続的に決定する。
所定の空間にエンベロープを配置する手段は、ブーム５のスリュー角度及び機械の長い走行を測定するために各機械上にセンサー（図示せず）を含む。
【００３０】
各矩形のエンベロープは、次のようなコーナー（隅部）によって定義される。
（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ３）、（Ｘ４、Ｙ４）
衝突の検出は、１つの機械のエンベロープを定義する線のいずれかが隣接する機械のエンベロープを画定する線と交差するかどうかを決定することによって達成される。
【００３１】
１つの機械の与えられたエンベロープが他の機械の他の与えられたエンベロープと交差するかどうかを決定するために、好ましいシステムは次の段階を実行する。
１．検証すべき１つの衝突エンベロープの１つのコーナーに（ｘ０、ｙ０）を設定する。
２．検証すべき他の衝突エンベロープのコーナーに（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４）を設定する。これらの点は、点（ｘ１、ｙ１）がブームの先端又は釣り合い重りの端部の左（すなわち、反時計回り）になるように時計回りの方向で矩形の境界を横断することによって得られる連続的な順序で定義される。
【００３２】
３．（ｘ１、ｙ１）から（ｘ０、ｙ０）までの距離が（シータ＋１８０°）から（シータ＋２７０°）の範囲内であり、（ｘ３、ｙ３）から（ｘ０、ｙ０）の角度が、シータから（シータ＋９０°）の範囲である場合は、（点ｘ０、ｙ０）は、境界内に包囲される。
４．段階１ないし３は、双方のエンベロープの各点について繰り返される。
【００３３】
（図４に示すような領域１、２及び３を定義するような）ブーム５のブーム部分２１の３つのエンベロープ及びブーム５の釣り合い重り部分２３の３つのエンベロープを備えた好ましいシステムにおいて、
・領域１の矩形部分の交差部分は、「警告機能」を提供する。
・領域２の矩形部分の交差部分は、システムが双方の機械の侵入方向への走行及びスリューを不能にする。
【００３４】
・領域３の矩形部分の交差部分は、システムが双方の機械の全ての方向への走行、スリュー及びラフを不能にする。
検出された交差部分に応答するために、好ましいシステムは、隣接する機械の間の最小限の距離を決定し、機械上で選択された点の間の角度を計算する。
好ましいシステムは、機械の許容可能なスリューと走行運動を評価し、機械を交差状況から離れるように動かすための計算された角度を使用し、それに従って機械を移動する。
【００３５】
エンベロープの寸法は、機械が衝突を避けるように大きさを決定され、衝突を避けるために要求の変化に伴って動的に変化し、例えば、必要な制動距離について変えることができる。
例示として上述したような本発明について本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多数の変形が行われ得る。
【００３６】
例えば、上述した好ましいシステムは、機械のラフ角度を計算していない。しかしながら、本発明は、機械のラフ角度を考慮するシステムに及ぶことに留意すべきである。
【００３７】
他の例において、本発明は、特に、（ｉ）各ブームの周りにブームと共に移動するエンベロープを画定する手段と、（ｉｉ）排他領域の境界の交差点を検出する手段と、（ｉｉｉ）上述したような機械の衝突を防止するための検出された境界交差部分に応答する手段とには制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】典型的な石炭貯蔵所の平面図である。
【図２】図１に示す場所で作動する隣接した機械を概略に示す平面図である。
【図３】一連の可能な衝突及び空隙領域を示す図１の場所の平面図である。
【図４】図１に示す場所で作動する１つの機械の平面図であり、機械のブーム部分及び釣り合い重り部分の各々の周りの３つの排他領域を示す図面である。
【図５】図１に示す場所で作動する２つの隣接した機械の平面図であり、機械が（ｉ）１つの機械のブーム部分と（ｉｉ）他の機械の釣り合い重り部分の排他領域の交差境界に配置されたとき、機械のブーム部分及び各ブームの釣り合い重り部分の各々の周りでの単一の除他領域を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，２，３  エンベロープ
５  ブーム
９  釣り合い重り
【図４】
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【国際公開パンフレット】
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2004522668.tif 000011
2004522668.tif 000012
2004522668.tif 000013
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2004522668.tif 000020
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2004522668.tif 000022
2004522668.tif 000023
【国際調査報告】
2004522668.tif 000024
2004522668.tif 000025
2004522668.tif 000026