用于控制救援交通工具的铰链式旋转台梯子的方法.pdf

一种用于控制救援交通工具的铰链式旋转台梯子的方法。本发明涉及用于控制救援交通工具(10)的铰链式旋转台梯子(12)的方法，其中梯子(12)包括多个可伸缩延伸梯子部分(14)，可伸缩延伸梯子部分(14)包括借助于第一枢转驱动器而围绕水平第一枢转轴(28)可枢转的顶端梯子部分(18)。梯子还包括笼状物(22)，笼状物(22)连接到顶端梯子部分(18)的自由端以借助于第二枢转驱动器围绕第二枢转轴(30)枢转。梯子(12)借助于第三枢转驱动器可枢转地安装到交通工具(10)的顶部上的基座部分(16)以围绕第三枢转轴(32)提升或下降。该方法提供了控制第一枢转驱动器使得顶端梯子部分(18)的绝对倾斜角(α)在梯子(12)围绕第三枢转轴(32)的提升或下降运动期间保持恒定的步骤。

权利要求书
1.  一种用于控制救援交通工具(10)的铰链式旋转台梯子(12)的 方法，所述梯子(12)包括笼状物(22)和多个可伸缩延伸梯子部分(14)， 所述多个可伸缩延伸梯子部分(14)包括顶端梯子部分(18)，所述顶端 梯子部分(18)连接到剩余梯子部分(20)以借助于第一枢转驱动器围绕 水平第一枢转轴(28)枢转，所述笼状物(22)连接到所述顶端梯子部分 (18)的自由端以借助于第二枢转驱动器围绕第二枢转轴(30)枢转，
所述梯子(12)借助于第三枢转驱动器枢转地安装到所述交通工具 (10)的顶部上的基座部分(16)以围绕第三枢转轴(32)提升或下降， 所述第二枢转轴(30)和所述第三枢转轴(32)平行于所述第一枢转轴(28)，
其特征在于：控制所述第一枢转驱动器使得所述顶端梯子部分(18) 的绝对倾斜角(α)在所述梯子(12)围绕所述第三枢转轴(32)提升 或下降运动期间保持恒定。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制所述第二枢转驱 动器使得所述笼状物(22)的绝对方位在所述梯子(12)围绕所述第三枢 转轴(32)提升或下降运动期间保持恒定。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述顶端梯子部 分(18)的所述绝对倾斜角(α)是根据用户输入指令从多个不同的绝 对倾斜角(α)选择的。

4.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述多个不同的绝对 倾斜角(α)包括以下角中的至少一个：所述顶端梯子部分(18)的最 大向下倾斜角、所述顶端梯子部分(18)的最大提升角、和其中所述 顶端梯子部分(18)保持在水平位置的水平角。

5.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：根据产生 的提升或下降指令，通过在相应的方向操作所述第三枢转驱动器来提升或 下降所述梯子(12)，同时在相反的方向操作所述第一枢转驱动器。

6.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述顶端 梯子部分(18)的位置借助于传感器来监视。

7.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：在所述梯 子(12)围绕所述第三枢转轴(32)的提升或下降运动结束时，所述顶端 梯子部分(18)和/或所述笼状物(22)的绝对位置被调整。

8.  一种救援交通工具(10)的铰链式旋转台梯子(12)，所述梯子(12) 包括笼状物(22)、控制设备和多个可伸缩延伸梯子部分(14)，所述多个 可伸缩延伸梯子部分(14)包括顶端梯子部分(18)，所述顶端梯子部分 (18)连接到剩余梯子部分(20)以借助于第一枢转驱动器围绕水平第一 枢转轴(28)枢转，所述笼状物(22)连接到所述顶端梯子部分(18)的 自由端以借助于第二枢转驱动器围绕第二枢转轴(30)枢转，
所述梯子(12)借助于第三枢转驱动器枢转地安装到所述交通工具 (10)的顶部上的基座部分(16)以围绕第三枢转轴(32)提升或下降， 所述第二枢转轴(30)和所述第三枢转轴(32)平行于所述第一枢转轴(28)，
所述控制设备用于控制所述梯子(12)的运动，所述控制设备包括用 于产生分别用于操作所述第一枢转驱动器、所述第二枢转驱动器和所述第 三枢转驱动器的控制指令的装置，
其特征在于：所述控制设备设置成控制所述第一枢转驱动器使得所述 顶端梯子部分(18)的绝对倾斜角(α)在所述梯子(12)围绕所述第 三枢转轴(32)提升或下降运动期间保持恒定。

9.  根据权利要求8所述的铰链式旋转台梯子，其特征在于：所述控 制设备设置成保持所述笼状物(22)的绝对方位在所述梯子(12)围绕所 述第三枢转轴(32)提升或下降运动期间恒定。

10.  根据权利要求8或9所述的铰链式旋转台梯子，其特征在于：所 述顶端梯子部分(18)的多个不同的绝对倾斜角(α)存储在所述控制 设备内，能够根据用户输入指令从所述控制设备选择一个绝对倾斜角 (α)。

11.  根据权利要求10所述的铰链式旋转台梯子，其特征在于：所述 多个不同的绝对倾斜角(α)包括以下角中的至少一个：所述顶端梯子 部分(18)的最大向下倾斜角、所述顶端梯子部分(18)的最大提升 角、和其中所述顶端梯子部分(18)保持在水平位置的水平角。

12.  根据权利要求8到11中任一项所述的铰链式旋转台梯子，其特 征在于：所述控制设备被设置成根据接收的提升或下降输入指令分别产生 用于在一个方向操作所述第三枢转驱动器以提升或下降所述梯子(12)的 控制指令和产生用于在相反的方向操作所述第一枢转驱动器的控制指令。

13.  根据权利要求8到12中任一项所述的铰链式旋转台梯子，其特 征在于：传感器用于监视所述顶端梯子部分(18)的位置。

14.  根据权利要求8到13中任一项所述的铰链式旋转台梯子，其特 征在于：所述控制设备设置成在所述梯子(12)围绕所述第三枢转轴(32) 提升或下降运动结束时调整所述顶端梯子部分(18)和/或所述笼状物(22) 的绝对位置。

说明书用于控制救援交通工具的铰链式旋转台梯子的方法
本发明涉及用于控制救援交通工具的铰链式旋转台梯子 (articulated turntable ladder)的方法，且涉及包括控制设备的相应的 铰链式旋转台梯子。
铰链式旋转台梯子是很常见的，如消防车或其它救援交通工具上 的救援梯子。这样的梯子包括可相对于彼此延伸或收缩以延伸或缩短 梯子的总长度以使梯子适应不同的救援高度的多个梯子部分或段。在 梯子的末端安装有由例如消防员的救援人员进入的笼状物(cage)。
这种现代的旋转台梯子包括在它们的末端处的顶端梯子部分(tip  ladder part)，顶端梯子部分连接到剩余梯子部分以借助于枢转驱动器 围绕水平轴枢转，使得承载笼状物的顶端梯子部分可通过操作枢转驱 动器而在向上或向下方向铰接。通过该铰接运动，存在用于放置笼状 物的较高的自由度。例如，通过向下倾斜顶端梯子部分可以将笼状物 放置在低的位置以到达地板下的救援位置。梯子也枢转地安装到交通 工具顶部上的基座部分以借助于另一个枢转驱动器围绕另一个枢转轴 提升或下降。笼状物本身可以借助于又一个枢转驱动器相对于顶端梯 子部分枢转。在下文的描述中，用于相对于剩余梯子部分枢转顶端梯 子部分的轴将被称为第一枢转轴，第一枢转轴设置有第一枢转驱动器， 而笼状物与顶端梯子部分之间的枢转轴将被称为第二枢转轴，第二枢 转轴设置有第二枢转驱动器，而梯子也可以在底部处围绕设置有第三 枢转驱动器的第三枢转轴提升或下降。第二枢转轴和第三枢转轴平行 于第一枢转轴，第一枢转轴至少在交通工具位于平坦地面上的情况下 水平地延伸到地面。对于本发明，尤其在交通工具轻微倾斜的救援情 况下，与第一枢转轴的水平位置的偏差是可接受的。如公知的，基座 部分也可以围绕垂直枢转轴转动。
虽然提供可以相对于剩余梯子部分铰接的顶端梯子部分在放置笼 状物时给出了大的自由度，但是尤其在视野和能见度不佳和在狭窄空 间的救援情况下，尤其当救援交通工具位于狭窄的街道或小巷时，梯 子的控制变得非常复杂。为了将笼状物引导到期望的轨迹上，第一枢 转驱动器、第二枢转驱动器和第三枢转驱动器必须同时操作。例如， 如果梯子在其基座部分处被提升，则必须通过在相反的方向操作第二 枢转驱动器到相同的程度而补偿围绕第三枢转轴的提升运动来保持笼 状物的绝对方位。
此外，控制顶端梯子部分的绝对位置变得至少同等重要。为了实 现具有非常小的救援高度的梯子的最低可能的外展(outreach)，顶端 梯子部分应该在其最大向下倾斜位置向下铰接。然而，该倾斜运动由 笼状物可以仍然保持在其中笼状物地板是水平放置的位置中的位置限 制。换言之，顶端梯子部分的最大倾斜角也取决于笼状物的位置。如 果梯子也在相同时间提升，则顶端梯子部分仅仅可以进一步下降。很 明显这导致非常复杂的运动模式。
此外，存在其中梯子的外展需要被不同地控制的其它情况。例如， 存在其中梯子的外展应该保持在最大值的救援情况。在另一种情况下， 梯子应该被控制以到达其最大救援高度。由于不同梯子部分的大的自 由度，所以梯子的手动控制是困难的且要求高的。
因此本发明的目的是方便以上类型的铰链式旋转台梯子的操作， 特别是方便对应于具有小的救援高度的最小外展、最大外展和最大救 援高度的梯子的操作。
该目标通过包括权利要求1的特征的方法和通过包括权利要求8 的特征的铰链式旋转台梯子实现。
根据本发明的方法，在顶端梯子部分与剩余梯子部分之间的第一 枢转轴处的第一枢转驱动器通过控制设备控制，使得顶端梯子部分的 绝对倾斜角在梯子围绕第三枢转轴提升或下降运动期间自动地保持恒 定。这意味着，如果操作者输入指令以通过使梯子围绕第三枢转轴枢 转来提升梯子(包括所有的梯子段)，则顶端梯子部分的倾斜角被补偿 使得其绝对倾斜角保持恒定。换言之，如果梯子因此提升到一定程度， 则在梯子末端处的顶端梯子部分被下降到用于补偿的相同的程度，以 保持顶端梯子部分的绝对空间方位。
如果期望操作具有最低可能的外展和小的救援高度的梯子，则操 作者可以相应地通过选择相应的模式来控制铰链式旋转台梯子。顶端 梯子部分然后将被铰接到其最大向下倾斜角。在该位置，操作者可以 将整个梯子提升或下降到任何期望的救援高度，同时顶端梯子部分的 绝对倾斜角仍然保持恒定。换言之，因为根据本发明的方法提供了在 一旦选定顶端梯子部分的绝对倾斜角时的自动补偿，故不再需要在以 复杂运动放置笼状物期间手动地补偿顶端梯子部分的角位置。
根据相同的操作原理，操作者可以选择模式以放置具有最大外展 的梯子。在这种情况下，顶端梯子部分的绝对倾斜角对应于其在地面 上的水平位置。该位置将在梯子的任何提升或下降运动中被保持。作 为第三示例，如果需要保持最大救援高度，则顶端梯子部分将在任何 时间以其最大提升角度来放置。
根据本发明的一个优选实施例，第二枢转驱动器被控制使得笼状 物的绝对方位在梯子围绕第三枢转轴提升或下降运动期间保持恒定。
更优选地，顶端梯子部分的绝对倾斜角根据用户输入指令从多个 不同的绝对倾斜角中选出。这些倾斜角对应于如上所述的梯子操作的 不同模式，即，最低外展、最大外展或最大救援高度。
根据本发明的另一个优选实施例，多个不同的绝对倾斜角包括以 下角中的至少一个：顶端梯子部分的最大向下倾斜角、顶端梯子部分 的最大提升角、和其中顶端梯子部分保持在水平位置的水平角。
优选地，根据产生的提升或下降的指令，通过在相应的方向操作 第三枢转驱动器来提升或下降梯子，同时在相反的方向操作第一枢转 驱动器。
更优选地，顶端梯子部分的位置通过传感器监视。这提供了在第 三枢转驱动器相对于第一枢转驱动器的补偿运动之后、或在第三枢转 驱动器相对于第一枢转驱动器的补偿运动期间控制梯子部分的末端位 置的选择。
进一步优选的是，在梯子围绕第三枢转轴的提升或下降运动结束 时，顶端梯子部分和/或笼状物的绝对方位被调整。这可以在传感器的 帮助下执行如上所述的控制顶端梯子部分和/或笼状物的位置。
本发明还涉及救援交通工具的铰链式旋转台梯子，包括：多个可 伸缩延伸梯子部分，其包括顶端梯子部分，顶端梯子部分连接到剩余 梯子部分以通过第一枢转驱动器围绕水平第一枢转轴枢转；和笼状物， 其连接到顶端梯子部分的自由端以通过第二枢转驱动器围绕第二枢转 轴枢转，所述梯子借助于第三枢转驱动器枢转地安装到交通工具的顶 部上的基座部分以围绕第三枢转轴提升或下降，所述第二枢转轴和所 述第三枢转轴平行于所述第一枢转轴；和控制设备，其用于控制梯子 的运动，包括用于分别产生用于操作第一枢转驱动器、第二枢转驱动 器和第三枢转驱动器的控制指令的装置，其中控制设备设置成控制第 一枢转驱动器使得顶端梯子部分的绝对倾斜角在梯子围绕第三枢转轴 提升或下降运动期间保持恒定。
优选地，控制设备设置成保持笼状物的绝对方位在梯子围绕第三 枢转轴的提升或下降运动期间是恒定的。
更优选地，顶端梯子部分的多个不同的绝对倾斜角存储在控制设 备内，根据用户输入指令从控制设备可选择一个绝对倾斜角。
更优选地，多个不同的绝对倾斜角包括以下角中的至少一个：顶 端梯子部分的最大向下倾斜角、顶端梯子部分的最大提升角、和其中 顶端梯子部分保持在水平位置中的水平角。
根据优选的实施例，控制设备设置成根据接收的提升或下降输入 指令分别产生用于在一个方向操作第三枢转驱动器以提升或下降梯子 的控制指令和产生用于在相反方向操作第一枢转驱动器的控制指令。
更优选地，根据本发明的铰链式旋转台梯子包括用于监视顶端梯 子部分的位置的传感器。
优选地，控制设备设置成在梯子围绕第三枢转轴提升或下降运动 结束时调整顶端梯子部分和/或笼状物的绝对位置。
参考如下附图在下文更加详细地描述本发明的实施例的优选的示 例。
图1至3是在操作中的根据本发明的包括铰链式旋转台梯子的救 援交通工具的示意图，每个附图指的是不同的操作模式。
图1中的救援交通工具10在顶部装配有铰链式旋转台梯子12。 该铰链式旋转台梯子(在下文中为简单起见，也称为“梯子”12)包 括多个可伸缩延伸梯子部分14，多个可伸缩延伸梯子部分14被铰接 到交通工具10的顶部上的基座部分16，使得梯子12可以被提升或下 降。尽管所有的梯子部分14可滑动地彼此连接使得它们可以延伸或收 缩，但是顶端梯子部分18连接到剩余梯子部分20以围绕连接顶端梯 子部分18和剩余梯子部分20的枢转轴铰接或枢转。笼状物22安装在 顶端梯子部分18的自由端处(在图1的左侧上)，以围绕另一个枢转 轴枢转。还应该注意的是，基座部分16可以在交通工具10的顶部上 围绕垂直转动轴转动。
该铰链式旋转台梯子12具有用于放置笼状物22的大的自由度， 因为基座部分16的垂直转动轴根据提升或下降梯子部分14的选择使 梯子部分14从彼此可伸缩地延伸或收缩、相对于剩余梯子部分20铰 接顶端梯子部分18，同时保持笼状物22的绝对方位使得其底部24保 持在地面26上的恒定水平位置中。在本文描述的所有示例中，地面 26是平坦的水平面。
在下文中，顶端梯子部分18和剩余梯子部分20之间的枢转轴被 指定为第一枢转轴28，将笼状物22连接到顶端梯子部分18的枢转轴 被指定为第二枢转轴30，并且用于在基座部分18处提升或下降梯子 12的枢转轴被指定为第三枢转轴32。第一枢转轴28是水平的，而第 二枢转轴30和第三枢转轴32也是水平的并且平行于第一枢转轴28。 每个枢转轴28、30、32装配有相应的枢转驱动器，即，用于第一枢转 轴28的第一枢转驱动器、用于第二枢转轴30的第二枢转驱动器、和 用于第三枢转轴32的第三枢转驱动器。在附图中没有示出枢转驱动 器。通过操作这些枢转驱动器中的一个枢转驱动器，由相应的枢转轴 连接的两个元件相对于彼此铰接，即两个元件改变它们的角位置。例 如，通过操作第三枢转驱动器，梯子12相对于交通工具10提升或下 降使得梯子部分14相对于水平地面26改变它们的角位置。以同样的 方式，操作第一枢转驱动器改变顶端梯子部分18与剩余梯子部分20 之间的角度。第二枢转驱动器主要用于保持笼状物22的方位，如上所 述的，以补偿顶端梯子部分18的绝对倾斜角的改变。第一枢转驱动器、 第二枢转驱动器和第三枢转驱动器由产生控制指令的控制设备控制。
图1中的梯子12的较低的位置表示梯子12作为其最低可能的外 展处于地板下的救援高度的位置，其中剩余梯子部分20(除了顶端梯 子部分18之外)水平地放置。在这种情况下，顶端梯子部分18向下 铰接，具有相对于水平面(即地面26)的大约45度的倾斜角α。在很 多救援情况下，具有小的救援高度的梯子12的非常低的外展是期望 的。代替由在基座部分16处的操作者手动控制用于所有的自由枢转轴 28、30、32的枢转驱动器，如从本领域现状已知的，根据本发明的铰 链式旋转台梯子12提供用于在梯子12的所有运动期间以确定的操作 模式保持顶端梯子部分18的绝对倾斜角α恒定。例如，如果操作者选 择指定的操作模式，例如，如图1中示出的梯子的最低外展模式，则 顶端梯子部分18被自动地驱动以保持如示出的绝对倾斜角α，并且在 梯子的所有另外的运动期间保持该倾斜角α。每个倾斜角α对应于一个 可选择的模式并且预存储在控制设备的存储器中。
例如，如果第三枢转驱动器被操作以在基座部分16处提升梯子 12并且增加剩余梯子部分20的倾斜角β，则第一枢转驱动器被操作以 减少在第一枢转轴28处的在顶端梯子部分18与剩余梯子部分20之间 的角度γ，以补偿倾斜角β的该增加且保持顶端梯子部分18的绝对倾斜 角α恒定。这通过控制在枢转轴28处的第一枢转驱动器的操作的控制 设备自动地执行，使得角度α在梯子12围绕第三枢转轴32提升或下降运 动期间是恒定的。在该运动期间，第二枢转驱动器也被操作使得笼状 物22的绝对方位保持恒定。
图1中示出的最低外展的模式仅仅是可以由操作者选择的不同的 可能的模式中的一种。一旦模式被选定，则顶端梯子部分18的绝对倾 斜角α由控制设备调整，并且在救援情况下在进一步放置笼状物22期 间，操作者仅仅需要控制梯子12的整体倾斜角，即在基座部分16处手 动地控制围绕第三枢转轴32的铰接以围绕基座部分16的垂直轴转动梯 子12和使梯子部分14从彼此抽出或收缩。没有必要手动调整顶端梯子 部分18的绝对倾斜角α。这简化了梯子12的操作。在实践中，根据 通过操作者产生的提升或下降输入指令，通过在相应的方向操作第三 枢转驱动器来提升或下降梯子12，同时在相反的方向操作第一枢转驱 动器以执行该运动的补偿以保持绝对倾斜角α。
通过同时操作第一枢转驱动器和第三枢转驱动器，该补偿可以通 过借助于测量顶端梯子部分18的倾斜的传感器监视顶端梯子部分18 的位置而被补充。如果存在与期望的倾斜角的偏差，则传感器为控制 设备给出相应的校正信号，使得可以相应地操作第一枢转驱动器以执 行该校正并且保持如所需的绝对倾斜角α。换言之，存在关于本倾斜角 的反馈。在一个实施例中，在梯子12围绕第三枢转轴32提升或下降 运动结束时顶端梯子部分18和/或笼状物22的绝对位置被调整。
图2示出了处于对应于顶端梯子部分18的不同的绝对倾斜角α的 不同的操作模式中的已经结合图1在上面描述的铰链式旋转台梯子 12。在图2中，顶端梯子部分18保持在水平位置，即绝对倾斜角α＝0。 示出了梯子12相对于基座部分16的两个不同的提升角，对应于倾斜 角β1和β2，其中β2>β1。为了在这些位置中的每个位置保持α＝0，在 β2的位置中的角度γ2，即剩余梯子部分20与顶端梯子部分18之间的角 度，必须小于在其中β1的情况下的角度γ1。如上所述，可以通过操作者 选择具有顶端梯子部分18的绝对倾斜角α的相应的模式。图2中的模 式对应于梯子12的最大外展，其中顶端梯子部分18在水平位置，其中 α＝0，这在一些救援情况下可能是需要的。还应当注意的是，在剩余 梯子部分20全部收缩并且顶端梯子部分18保持水平的情况下，与其 中剩余梯子部分20中的至少一些被抽出从而使重心从交通工具10侧 向地偏移的情况相比，包括梯子12的救援交通工具10的重心仍然靠 近基座部分16。这是为什么选择图2中示出的模式可能是期望的一个 原因。保持顶端梯子部分18在其水平位置以如结合图1描述的相同的 方式执行，即通过借助于控制设备控制第一枢转驱动器28来补偿梯子 12围绕第三枢转轴32的提升或下降运动，使得无需进行顶端梯子部 分18的绝对倾斜角α的手动调整。
可以由操作者选择的第三模式在表示梯子12的最大可能救援高 度的图3中示出。在该位置中，顶端梯子部分18的倾斜角α是最大的。 伴随顶端梯子部分18运动到该最大提升位置，当操作者选择最大救援 高度的模式时，剩余梯子部分20的倾斜角β也可以自动运动到其最大位 置。在梯子12的任何进一步的运动期间，顶端梯子部分18的最大倾斜 角α自动保持恒定。