用于在矿中驾驶多辆采矿车辆的方法以及运输系统.pdf

本发明涉及用于在矿内驾驶采矿车辆的方法和运输系统。多辆采矿车辆(1a至1d)被相继地布置且以编队(13)在工作区(18a、18b)之间驾驶。编队内的主车辆(1a)手动驾驶，且从车辆(1b至1d)跟随主车辆，而不提供机械连接。在工作区内，因为这些单个车辆每个都被分开地驾驶，因此将编队解散。当已经完成在工作区内所分配的任务时，将这些车辆再组合为编队，以驾驶到下一个工作区。

1.  一种在矿内驾驶采矿车辆的方法，所述方法包括以下步骤：
将采矿车辆(1)组合为编队(13)，所述编队(13)包括相继的多辆采矿车辆(1a至1d)，而车辆之间没有机械连接；
通过在每个车辆(1a至1d)内提供的控制装置，驾驶编队内的每辆采矿车辆(1a至1d)；
将编队(13)内的采矿车辆的一辆指定为主车辆(1a)且将编队内的其余采矿车辆指定为从车辆(1b至1d)；
由操作者(10)控制，手动地驾驶编队(13)内的主车辆(1a)；
基于主车辆(13a)所行经的路线，自动地控制编队(13)内的从车辆(1b至1d)；和
监测两辆相继的车辆(1)之间的距离(14)，且调节车辆的行驶速度，以防止碰撞，
其特征在于：
在至少第一工作区和第二工作区之间，根据如下的工作循环驾驶编队(13)：
将车辆(1a至1d)装载上岩石材料；
将采矿车辆(1a至1d)在第一工作区(18a)内组合为编队(13)，并且将编队(13)驾驶到第二工作区(18b)
将编队(13)在第二工作区(18b)内解散；
在第二工作区(18b)内分开地驾驶每辆单个采矿车辆(1a至1d)，以将岩石材料卸载在卸载位置(20)处；
卸载后，将采矿车辆(1a至1d)组合为编队(13)；
将编队(13)驾驶到第一工作区(18a)；
在第一工作区(18a)内将编队(13)解组；和
在第一工作区(18)内分开地驾驶每辆单个采矿车辆(1a至1d)到装载位置(21)处，以装载岩石材料。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在至少一个工作区(18a、18b)内，至少在解散编队(13)时和/或在进行任务时和/或在将采矿车辆(1a至1d)重新组合为编队(13)时，由人驾驶每辆采矿车辆(1a至1d)。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在编队(13)内以随机次序将采矿车辆(1a至1d)布置在编队(13)内。

4.  根据以上所述的权利要求的任一项所述的方法，其特征在于：
由多个具有翻斗(2)、用于运输岩石材料的运输车辆(1)形成编队(13)；
在位于第二工作区(18b)内的装载位置(21)处，将岩石材料装载到运输车辆的翻斗(2)内；
在第一工作区(18a)内，逐一地将每辆运输车辆倒车到卸载位置(20)，并且将岩石材料从翻斗(2)倾卸下来；和
在装载位置(21)和卸载位置(20)之间基本上连续地驾驶编队(13)。

5.  一种用于矿的运输系统，包括：
包括多个相继地布置的且在之间无机械连接的采矿车辆(1a至1b)的至少一个编队(13)；
在每辆采矿车辆(1a至1b)内的、由操作者(10)和采矿车辆的控制单元(6)控制的、用于独立地驾驶车辆的控制装置；
用于所述运输系统的至少一个控制单元(8)；
控制单元(6、8)之间的至少一个数据通讯链接(15)；和
其中作为编队(13)内的第一车辆，提供主车辆(1a)，该主车辆(1a)布置为由操作者(10)控制而手动地驾驶；并且
进一步，其中在主车辆(1a)后面的从车辆(1b至1d)布置为自动地且由控制单元(6)控制地跟随主车辆(1a)所行经的路线；
运输系统至少包括第一工作区(18a)和第二工作区(18b)以及两个工作区之间的路线(24)，
其特征在于：
采矿车辆(1a至1d)布置为在位于第二工作区(18b)的装载位置(21)和位于第一工作区(18a)的卸载位置(20)之间以编队(13)驾驶；和
为装载和卸载岩石材料，每辆单个采矿车辆(1a至1d)布置为在工作区(18a、18b)内分开地驾驶，独立于编队内其余采矿车辆。

6.  根据权利要求5所述的运输系统，其特征在于：采矿车辆(1)以随机次序布置在编队(13)内。

7.  根据权利要求5或6所述的运输系统，其特征在于：
每辆采矿车辆(1a至1d)包括用于由人驾驶车辆的控制站(9)；
编队内的主车辆(1a)布置为由人驾驶；和
在工作区内的采矿车辆(1a至1b)布置为由主车辆(1a)的操作者来人工驾驶。

用于在矿中驾驶多辆采矿车辆的方法以及运输系统
技术领域
本发明涉及在矿中驾驶采矿车辆的方法，这种方法包括：将采矿车辆组合为编队，编队包括相继的多辆采矿车辆而在之间无机械连接；通过在每辆车辆内提供的控制装置，驾驶编队内的每辆采矿车辆；将编队内的采矿车辆的一辆指定为主车辆，且将编队内的其余采矿车辆指定为从车辆；由操作者手动控制地驾驶编队内的主车辆；基于主车辆所行经的路线，自动地控制编队内的从车辆；和监测两辆相继的车辆之间的距离，并且调节车辆的行驶速度，以防止碰撞。
本发明还涉及用于矿的运输系统，包括：包括多个相继地布置的且在之间无机械连接的采矿车辆的至少一个编队；在每辆采矿车辆内的、由操作者和采矿车辆的控制单元控制的、用于独立地驾驶车辆的控制装置；至少一个用于运输系统的控制单元；至少一个在控制单元之间的数据通讯链接；和其中作为在编队内的第一车辆提供的主车辆，该主车辆布置为由操作者手动控制地驾驶；和进一步地，其中在主车辆后面的从车辆布置为自动地且由控制单元控制地跟随主车辆所行经的路线；这种运输系统包括至少第一工作区和第二工作区以及两个工作区之间的路线。
背景技术
多辆车辆可以通过以编队驾驶它们而从一个位置被转移到另一个位置，即如以包括多个相继的车辆的队列。如果编队仅使用一条路线来回行驶，则必需能改变编队的行驶方向。在这样的情况中，必需提供转向位置，其中编队可以转向，以改变其行驶方向。或者，在编队内的每辆车辆必需可在两个方向上行驶。例如在地下矿井内挖掘这样的转向位置产生了相当大的额外成本。此外，双向车辆比单向车辆更复杂和昂贵。考虑到前述的这些限制，以编队内驾驶难于应用于矿上。
发明内容
本发明的目的是提供一种新颖的和改进的以编队驾驶采矿车辆的方法，和一种新颖的和改进的用于矿的运输系统。
根据本发明的方法的特征在于：在至少第一工作区和第二工作区之间，根据如下的工作循环驾驶编队：将车辆装载上岩石材料；将采矿车辆在第一工作区内组合为编队，且将编队驾驶到第二工作区；将编队在第二工作区内解散；在第二工作区内分开地驾驶每辆单个采矿车辆，以将岩石材料卸载在卸载位置处；卸载后，将采矿车辆组合为编队；将编队驾驶到第一工作区；在第一工作区内将编队解散；和在第一工作区内，在装载位置处分开地驾驶每辆单个采矿车辆，以装载岩石材料。
根据本发明的系统的特征在于：将采矿车辆布置为以编队在位于第二工作区内的装载位置和位于第一工作区内的卸载位置之间驾驶；且为了装载和卸载岩石材料，每辆单个采矿车辆均布置为在工作区内分开地驾驶，独立于编队内的其余采矿车辆。
本发明的构思在于：将多辆采矿车辆相继地布置并以编队沿在矿内提供的路线在两个或多个工作区之间驾驶。在工作区内，编队被解散，使得每辆采矿车辆大体上与编队内的其余采矿车辆独立地驾驶。当在工作区内所有必需的驾驶和任务都已经完成后，采矿车辆可以再次组合为编队且驾驶到下一个工作区。
本发明的优点在于：相对地简单地在工作区之间布置采矿车辆以编队运送。进一步地，因为编队在工作区内解散，且每辆采矿车辆分开地在工作区内移动，所以在工作区内控制和管理采矿车辆也不特别困难。另外，根据本发明的运输系统不需要在矿内进行任何固定的改变，所以这种系统简单且可以快速地投入使用。
本发明的实施例的构思在于：在至少一个工作区内以编队方式驾驶矿山车辆。在这样的情况中，驾驶编队内的主车辆的操作者，或是替代性地是，在工作区内工作的一个或多个操作者通过从在采矿车辆内提供的控制站来控制采矿车辆，而将编队解散，并且执行分配给采矿车辆的任务。最后，操作者进一步地将采矿车辆相继地布置且组合为编队。当采矿车辆在工作区内由人工驾驶时，不需要用于控制车辆的复杂的控制系统或固定的基础设施。此外，这也允许其他车辆且甚至人员在工作区内移动，这是因为采矿车辆受到操作者控制。
本发明的实施例的构思在于：编队内的采矿车辆以随机的次序相继地布置。在此情况中，车辆变得在工作区内更灵活地且更容易地操作。
本发明的实施例的构思在于：编队包括两辆或多辆具有不同构造的采矿车辆。编队内的采矿车辆可以例如在类型、特性和尺寸上不同。因此，不同的已有的采矿车辆也可以非常自由地包括在编队内。
本发明的实施例的构思在于：在一个工作区内，编队内的所有采矿车辆被分配大体上类似的任务，例如装载或卸载。
本发明的实施例的构思在于，编队包括多辆提供有翻斗的、用于运输岩石材料的运输车辆。在装载位置处，岩石材料被装载到每辆运输车辆的翻斗内，此后将运输车辆组合为编队，并且将编队驾驶到具有卸载位置的工作区。每辆采矿车辆可以分开地通过倒车驾驶车辆而到达卸载位置，且然后将岩石材料从翻斗内倾卸下来。在此情况中，每辆运输车辆都装配有后倾式翻斗，其结构比侧倾式翻斗的结构更简单。
本发明的实施例的构思在于：编队内的每辆采矿车辆装配有一个或多个读取设备，用以观察车辆的环境。读取设备可以例如是激光扫描仪。读取设备可以用于建立路线周围的地面形状，例如坑道的坑壁轮廓。每辆采矿车辆可以将由读取设备获得的轮廓信息传输到运输系统的控制系统，控制系统基于轮廓信息而可以确定编队内的每辆采矿车辆的位置。控制系统可以进一步执行碰撞检查，且基于碰撞检查来调节从车辆的速度，使得从车辆不会相互碰撞或不会与主车辆碰撞。用于观察环境的例如激光扫描仪的读取设备也可以在碰撞检查中使用。
附图说明
本发明的一些实施例在附图中更详细地描述，其中：
图1示意性地示出了可以用于通过相继地布置多辆车辆而组成编队的采矿车辆，
图2示意性地示出了包括采矿车辆的编队，
图3示意性地示出了根据本发明的用于矿的运输系统，和
图4示意性地示出了用于在工作区内操作编队内的采矿车辆的一些可能。
为简化起见，附图以简化方式示出了本发明的一些实施例。在附图中，类似的附图标记指示的是类似的元件。
具体实施方式
图1示出了采矿车辆1，在此例中，该采矿车辆1是装配有翻斗2的运输车辆，该翻斗2可以构造为使得例如岩石块的岩石材料3能被装载到翻斗内。翻斗2可以相对于运输车辆1的底盘4铰接起来，使得翻斗2可以在采矿车辆1的后面翻倾。这样的采矿车辆1具有一个主行驶方向A，但是，当然它可以在相反方向B上短距离倒车。采矿车辆1可以提供有导航系统，通过该导航系统，可以确定采矿车辆在矿内的位置。导航系统可以包括一个或多个读取设备5，例如激光扫描仪。导航系统还可以包括陀螺仪和其他用于测量位置和方向的测量设备。而且，采矿车辆1可以包括控制单元6，且进一步地包括数据通讯单元7，以实现控制单元6与运输系统的控制单元8的通讯。采矿车辆1还提供有控制站9，例如控制室或控制台，以使得能手动驾驶车辆。控制站9提供有用于控制采矿车辆1的所有必需的控制元件。因此，采矿车辆1可以替代性地以由操作者10人工控制，或以远程控制方式，通过发送到控制单元6的控制指令来被控制。第三种可能在于：采矿车辆1完全自动地驾驶，借助其自己的控制单元6或借助其自己的控制单元6和运输系统的控制单元8的协作来驾驶。
为了自动驾驶，运输系统的控制单元8可以提供有电子地图，该电子地图具有存储于其中的矿内的坑道、可驾驶路线和沿驾驶路线的坑壁的表面形状11。提供在采矿车辆1内的读取设备5可以读取岩石壁的表面。控制单元6或8可以将测量到的表面形状信息与定义在电子地图内的表面形状信息进行对比，这使得能确定采矿车辆1在矿内的精确位置，且因此能够修正在基于航位推测法定位中所产生的误差。这样的一种布置不要求矿提供有固定的基础设施。然而，矿可以在预先确定的位置处提供有标志物12，基于该标志物12可以确定采矿车辆1的位置。在控制单元6、8内执行的位置确定可以在自动驾驶和由操作者执行的手动驾驶内采用。
图2示出了包括多辆采矿车辆1的编队13，在此例中四辆车辆1a至1d相继地布置。在编队13内的车辆之间未提供机械连接，而是车辆被驾驶为使得总是在两个相继的车辆之间保持预先确定的距离14。为了减轻速度调节，距离14可以包括一定范围，距离被大体上连续地保持在此范围内。在编队13内的第一车辆1a可以是由操作员10控制、手动驾驶或以远程操作方式驾驶的主车辆。编队13内的其余车辆1b至1d是跟随主车辆1a的从车辆。从车辆1b至1d通过在其内提供的控制单元6而被自动控制。通过通讯链接15，每辆采矿车辆的控制单元6可以与运输系统的控制单元8连接。当主车辆1a执行控制动作时，即进行转向运动、停止或改变其速度时，与此相关的信息通过数据通讯链接15被传输到控制单元8，控制单元8可以将控制指令转发到从车辆1b至1d的控制单元。控制指令可以包括主车辆在矿内于何处进行控制动作的位置信息，和控制动作是什么的信息。例如，如果有一块岩石在路线上且主车辆绕过它，则当从车辆逐一到达障碍物时，它们可以执行类似的转向运动。进一步可能的是：在从车辆1b至1d内提供的读取设备5用于监测前面车辆的控制动作。因为编队13可以在其他交通中驾驶且因为编队13包括无人驾驶的从车辆，所以运输系统必须提供有用于使编队紧急停止的安全系统。紧急消息等可以通过提供在车辆之间的数据通讯链接16进行传送，或者紧急消息可以通过使用数据通讯链接15而通过运输系统的控制单元18传输。
图3图示了编队13如何在矿17内运行，该矿17典型地是地下矿井。矿17可以提供有第一工作区18a和第二工作区18b，编队13在这两个工作区之间可以沿矿巷道19等驾驶。工作区18可以包括这样的位置，即编队13驾驶到这个位置处，以等待每辆采矿车辆1轮流在工作区18内进行分配给它的任务。在图中，箭头19描绘了在工作区18a内进行的工作循环。从驾驶到第一工作区18a的承受装载的编队13a中，一次一辆车辆，或者可以一次多辆车辆同时地驾驶到卸载位置20，在此处，采矿车辆1倾卸其装载物。从卸载位置20，采矿车辆1再次以相继的布置驾驶，使得卸空的车辆形成新的编队13b。采矿车辆1a至1d可以以原来的次序布置，或者次序可以是随机的。在次序中的第一车辆1a总是成为主车辆。接着，操作者10进入主车辆1a的控制站9且开始驾驶编队13朝向第二工作区18b。或者，切换为远程操作模式，且编队开始以远程控制方式被驾驶，例如从控制室，基于视频图片和测量数据来控制。
在第二工作区18b内，卸空的编队13a等待编队解散，即等待一次一辆车辆，或可以多辆车辆同时地将每辆采矿车辆1驾驶到装载位置21，在此处，将岩石材料装载到采矿车辆1的翻斗内，例如通过装载车辆22装载。从装载位置21，采矿车辆1以相继的布置驾驶，使得它们形成已装载的编队13a，该编队13a由操作者10控制，被驾驶到第一工作区18a，以便卸载。采矿车辆1可以在第一工作区18a和第二工作区18b之间连续地驾驶，在此例中，重复以上所述的阶段。当然，可以使用其他车辆代替运输车辆，但是当然地，在工作区18内执行的任务与装载和卸载不同。也可以的是，工作区18的数量多于两个，且采矿车辆不恒定地走相同的路线，而是编队13的路线可以在必需时改变。
图3进一步示出了相同的工作区18，在此图中工作区18b提供有多个标志物12(无线电航标或一些其他固定的基础设施)，它们使得运输系统能被完全自动地在工作区18b内控制。然而，在这样的情况中，工作区18b必须对系统中未包括的设备封闭。
图4示出了工作区18和位于其内的编队13b，编队13b被驾驶到位于卸载位置20附近的生产巷道23a处。或者，编队13b被解散，使得采矿车辆1驾驶到数个不同的生产巷道23b和23c，或驾驶到在路线24上提供的扩展部25等。每辆采矿车辆1a至1d与其他车辆相独立地驾驶到卸载位置20，被卸空，并且然后相继地驾驶到路线24上，以形成编队13a。当采矿车辆1驾驶到生产巷道23、扩展部25等处时，它们不会阻塞线路24上的交通。在这样的情况中，工作区18不必提供有用于编队13的额外挖掘的空间。
也可以的是：待形成的编队也可以包括与装配有翻斗的、用于运输岩石材料的运输车辆不同的其他采矿车辆。例如，编队可以包括数辆运输车辆和一个或多个钻岩装备。而且，可以的是：主车辆不提供有翻斗。
在一些情况中，在本申请中披露的特征可以按照所述那样使用，而与其他特征无关。另一方面，在本申请中披露的特征可以按照希望组合起来，以提供多种组合。
附图和相关描述仅意图用于表示本发明的构思。本发明的细节可以在权利要求的范围内变化。