集装箱装卸设备控制器布置的制作方法

本公开涉及用于在预定区域中操作的集装箱装卸设备(containerhandlingequipment)的通信布置，并且涉及在预定区域内操作的至少两个集装箱装卸设备之间的通信方法。本公开还涉及集装箱装卸设备控制器布置、短che控制器布置。

背景技术：

港口设施的操作员在使成本和环境影响最小化的同时努力优化集装箱运输的每个方面。一个相对新的优化提议是显著降低大型集装箱船的服务速度，由此同样显著减少燃料消耗。为了补偿航行期间的一些时间损失，拥有者和操作员现在迫切需要集装箱装卸设施或集装箱码头以操作得甚至更快。

使用船到岸起重机的集装箱装卸能力或集装箱码头的性能通常受到集装箱装卸设备的操作的限制，所述集装箱装卸设备在本文中也称为首字母缩写che或复数形式的ches，并且其例如为门式起重机(gantrycrane)或其他起重机类型。集装箱的高效和有效分配、堆叠和移动变得越来越重要，同时应当避免错位。对速度的需求增加导致了在相同操作区域中工作的集装箱装卸设备的密度更大，或者换句话说，不同的che在相同区域中工作。集装箱装卸复杂性增加或不可预见的事件的可能导致以下情况，其中可用的che的负载不均匀分布，使得一些che空闲，而其他che仍然有许多任务要执行。

ep2775429a1公开了一种用于在至少两个自主堆垛起重机之间调度工作顺序的方法。接收针对起重机的多个工作指令并确定这些工作指令的优先级。每个起重机中的控制器可彼此操作以确定工作指令的优先级。关于哪个工作指令要被哪个起重机执行的确定也可以以分布式控制方式在起重机自身之间进行。

仍然需要提高che在操作区域的效率和有效性。

技术实现要素：

根据权利要求1的特征的che控制器布置满足该目的。在从属权利要求、说明书和附图中描述了本发明的其他实施例。

公开了一种通信布置或通信系统，以使得多个集装箱装卸设备或che能够在堆场(yard)环境中自主地操作。这种堆场环境包括其中必须移动大量集装箱状结构并且进行物流操作的所有环境，包括但不限于港口堆场、铁路堆场或机场。术语che或复数形式的ches对应于集装箱装卸设备，其包括各种类型的起重机，像例如门式起重机或船到岸起重机以及其他类型的设备(像叉式升降机，升降车等)。为简单起见，在某些情况下，表达“起重机”可以被用于这种设备，并且应当理解，本公开适于所有类型的集装箱装卸设备。

在这点上，术语自主地是指除了操作系统向che提供作业列表之外，在没有来自外部控制层或终端操作系统的干扰的情况下，由多个che对作业的实际执行。虽然在常规解决方案中，操作员手动控制che的特定移动以执行作业，但是本公开提出多个che彼此通信以便在执行其作业时避免干扰。此外，多个che能够共享作业，简单地说，一个che执行起初由终端操作系统给予另一che的作业。因此，特定操作区域中的每个che可以执行其相应的自己的作业并且当可能时也执行共享工作。作业共享发生在che内的通信控制器层上，并且不受外部实例的干扰或触发。在这种情况下，表达“外部实例”可以指任何物流系统。作为结果，当在某些区域中操作时，che实现更均匀的工作负载分配。

在这点上，术语“作业”表示命令che将集装箱从操作区域中的确定的给定集装箱点(所谓的源位置)移动到目的地点(目的地位置)。目的地点可以是该区域中的另一集装箱点，但也可以是轨道或火车车厢等。这可能需要将che移动到源位置、升降集装箱、移动到目的地位置并再次将集装箱释放到所述位置。

在不受手动操作员、终端操作系统或任何其他外部实例的干扰的情况下触发che之间的通信。这种自主行为使得che不仅能够“知道”在操作区域中工作的每个其他che的位置，而且即使当与更高层或外部实例的通信暂时离线时也能够执行作业和共享作业。协作逻辑和行为独立于che的数量或类型，并且仅在操作区域内的装卸设备之间的通信失败的情况下，手动操作员可以采取行动。

che控制器布置，特别是针对che的che控制器布置包括执行控制器，其与che的一个或多个引擎可操作地连接并且被配置为控制che的移动，并且che控制器布置还包括通信控制器，其具有用于至少存储要由所述che执行的作业的存储器，所述通信控制器还包括：第一接口，其用于从外部实例并且特别是从终端操作系统检索与要由所述che执行的多个作业相关的指令，以及第二接口，其用于与至少一个第二che通信。che控制器布置还可以包括执行控制器和通信控制器之间的控制接口，其用于响应于对所述作业的执行而向执行控制器提供指令，并且第二接口适于响应于所述至少一个第二che的相应请求而转发多个作业中的至少一个作业。

第一che可以执行其自己的工作，并且如果可能的话，与至少一个第二che共享工作。che的通信控制器是相同的，意味着它们在相同的层级操作。第二接口可以适于响应于第二che的相应请求而转发作业。因此，第一che不是简单地将作业分配给第二che，而是仅根据来自第二che的相应请求转发作业。这种作业共享可以在不受外部实例干扰的情况下进行，并且作为作业共享的结果，che可以实现当在某个区域中操作时更均匀的工作负载分配。

第一che不能强制第二che执行所转发的作业。第二che可以适于例如基于预先给定的标准自己决定其是否接受该作业。第二che的通信控制器可以适于发送相应的确认消息。在接收到确认消息时，第一che的通信控制器可以从其存储器中删除该作业和/或向外部实例传达该作业已被转发到第二che。

第二che可以适于基于某个预先给定的标准(例如当存储在第二che的存储器中的作业的数量下降到预定量以下时)发送针对作业的相应请求。

执行控制器可以被布置在che上或内。对于通信控制器也是如此，其也可以并入与执行控制器相同的设备/单元中。然而，通信控制器也可以与执行控制器局部地分离，并通过使用协议通过控制接口与其通信。通信控制器也可以被布置在距che一定距离处或者至少在che外部，例如在单独的单元中。通信控制器可以例如位于che和外部实例之间。因此，通信控制器可以被视为附加组件，其是单独的部件或设备。这具有以下优点：由制造商提供的che不必被改变或修改。

附图说明

从如附图中所示的示例实施例的以下更具体的描述，前述各个方面和细节以及益处和优点将变得显而易见，在附图中，相同的附图标记贯穿不同的视图指代相同的部分。附图不一定按比例，而是将重点放在示出示例实施例上。

图1示出了包括船到岸起重机的港口设施的示意剖视图；

图2公开了门式起重机的实施例的一些细节；

图3示出了以多个行和列的集装箱点构造的港口或铁路设施中的示意性操作区域；

图3a示出了适合于使用门式起重机将集装箱从一个点移动到另一点的方法步骤的说明性实施例；

图4公开了具有多个子块的另一说明性操作区域，其中多个che正在操作；

图5示出了图4的子块中的一个的详细视图；

图6示出了堆叠的集装箱及其在根据图4的实施例的子块中的一个中的位置的实施例；

图7示出了执行门架列车(gantrytrain)的集装箱移动作业的示例性方法步骤；

图8示出了主过程的实施例，所述主过程示出了由che中的不同模块执行的各种步骤；

图9示出了在上面的主过程中执行的一个或多个步骤的更详细视图；

图10示出了在上面的主过程中执行的其他方面的更详细视图；

图11示出了根据所提出的原理的che中的不同控制器和外部实例之间的信号流程图；

图12示出了根据所提出的原理的che的控制布置的实施例。

具体实施方式

在下文中将参考附图更充分地描述本公开的各方面。然而，本文公开的装置和方法可以以许多不同的形式实现，并且不应该被解释为限于这里阐述的方面。在不偏离本公开的精神的情况下，可以以不同方式组合实施例中的特征。附图中相同的数字始终表示相同的元件。

这里使用的术语仅用于描述本公开的特定方面，并且不旨在限制本发明。如这里所使用的，除非上下文另有明确的相反指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。在下文中，将根据上述含义使用表达“作业”。

在所提出的原理的一个方面中，集装箱装卸设备或che控制器布置包括执行控制器和通信控制器。执行控制器与che的一个或多个引擎或其他子系统可操作地连接，并且被配置为控制che的移动。执行控制器经由控制接口耦合到通信控制器。通信控制器包括用于存储要由che执行的作业的存储器，并且还包括第一接口和第二接口。经由第一接口，通信控制器被配置为从外部实例并且特别是从终端操作系统检索与要由所述che执行的多个作业相关的指令。通信控制器利用第二接口与至少第二che通信，以响应于所述至少一个第二che的相应请求，转发多个作业中的至少一个作业。经由控制器接口，通信控制器适于响应于所述作业的执行而向执行控制器提供指令。

作业共享功能提供控制器能够以独立和自主的方式在不同che之间平衡工作负载，而不受更高层或实例的干扰，特别是不受tos的干扰。执行控制器和通信控制器之间的分离关于以手动、半自主和完全自主的方式处理作业提供了很大的灵活性。通过将通信控制器应用于已经存在的结构，可以改善已经存在的che。通信和指令流允许在混合环境中工作，其中手动操作的和自主的che在相同区域中操作。

为了提高che的可靠性和可用性，第一接口和第二接口可以被配置为利用不同的通信协议。用于与其他che通信的通信协议可以特别稳健以抵抗任何类型的干扰或通信中断。通信格式和结构可以简单而稳健。

作业共享功能使得che能够在预定区域内平衡其工作。为了确保更均匀的工作分配，通信控制器可以被配置为经由第二接口从至少一个第二che请求要执行的作业。因此，作业仅在请求时共享，或者换句话说，通信控制器评估其当前作业状态，并仅在空闲时请求作业。在这点上，通信控制器统一地应付和处理作业，并且通信控制器在执行之前将经由第一接口或第二接口检索的每个作业存储在其存储器中。

当共享作业时，通信控制器可以评估可用作业并选择适合的作业。在一个方面中，通信控制器被配置为响应于至少一个第二che的位置而选择多个作业中的至少一个作业。这种选择还可以基于响应于che与至少一个作业的位置之间的距离或上述的组合来进行。如集装箱类型、che类型等的各种其他参数可以被考虑用于评估。

为了避免che之间的碰撞或其他潜在的危险情况，并且还在执行作业时提高速度和效率，通信控制器可以被配置为在进入或离开预定区域时将其位置转发到至少一个第二che。这种位置信息还可以以特定间隔或在预定区域内的特定位置处定期地发送。通信控制器可以包括存储器，其用于存储由所述至少一个第二che提供的位置信息。

在这点上，通信控制器所耦合到的并且存储了关于要执行的作业的信息的存储器适于存储进一步信息，诸如堆场图(yardmap)(逻辑上的(tos位置)和物理上的(实际坐标或标记值)两者)。通信控制器和执行控制器被配置为有权对其进行访问以读取执行作业和避免潜在的冲突所必需的信息。可以由通信控制器经由第一接口不时地更新信息。此外，通信或执行控制器可以将与集装箱位置相关的信息存储在这种存储器中。与终端操作系统或外部物流的同步可以检测可能的装卸错误并避免意外丢失集装箱。

当执行作业时，通信控制器可以向执行控制器提供相应的信息。鉴于上述情况，其中多于一个che在预定区域中操作，通信控制器可以被配置为基于所述至少一个第二che的位置信息向执行控制器提供指令。考虑到在相同预定区域内操作的其他che的位置的指令大大降低了潜在危险情况(例如两个che相互靠近)的风险。

另一方面涉及对现有che的改进。在一个方面中，che包括被耦合到通信控制器的第三接口，其中通信控制器被配置为向手动操作员提供各种信息。这种信息可以例如包括要执行的一个或多个作业或其部分。操作员的che在预定区域中的位置以及其他che在预定区域中的位置。在常规的手动系统中，操作员控制che的移动。因此，在一个方面中，通信控制器被配置为经由第三接口检索来自手动操作员的输入的与che的移动相关的输入。可以经由控制接口处理输入并将其转发到执行控制器。在另一方面中，che包括多个传感器和其他子系统，其被配置为提供关于che或其部分的绝对位置或相对位置的信息。例如，这种部件可包括提升机(hoist)、台车(trolley)，扭锁位置、门架位置、先前部件的速度等。多个传感器和子系统被耦合到执行控制器。由传感器提供的信息可以由执行控制器用于控制移动，但也可以由通信控制器使用。例如，传感器提供的位置信息可以由通信控制器传送到在相同区域中操作的其他che。

执行控制器与可编程逻辑控制器、可编程逻辑继电器或被配置为控制che的元件的移动的其他设备(这些可包括che的门架、che的台车、che的提升机和/或锁定元件(特别是扭锁元件))可操作地连接。

优选地，描述了针对che或至少两个che的通信布置，其中所述che或所述至少两个che被配置为在包括以多个行和列布置的多个集装箱点的区域上操作。集装箱点的另一组织也是可能的，并且取决于可用的空间、堆场或港口结构等。在任何情况下，集装箱点以限定的模式组织，其允许che/ches定位和识别多个点中的特定点。

所提出的通信布置可以包括第一通信模块和第二通信模块，特别是对于每个che。第一通信模块被配置为从终端操作系统检索要由所述che在所述堆场上执行的多个作业，所述作业包括移动集装箱和识别多个集装箱点的集装箱点的指令。第二通信模块被配置为与在所述操作区域中操作的至少第二che通信，与所述至少一个第二che的所述通信自主于来自第一通信模块的接收和/或手动触发，并且至少包括向所述至少一个第二che发送指示所述che在该区域中的位置的消息。此外，第二通信模块被配置为自主地将作业共享消息发送到至少一个第二che，所述作业共享消息指示要由至少一个第二che执行的作业，所述作业是多个作业中的作业。

因此，两个通信模块用于不同的任务。虽然第一模块适于与外部实例，特别是终端操作系统通信，但第二模块负责并适于在相同限定区域中操作的集装箱装卸设备之间的通信。作业共享功能使得che能够以独立和自主的方式在它们之间平衡工作负载，而不受更高层或实例的干扰，特别是不受tos的干扰。工作负载平衡导致了che之间更均匀的工作分配、较少的空闲时间和更高的能力利用率。在一个方面中，第二通信模块被配置为发送指示特定类型的che的作业共享消息。特别是在不同类型的che正在操作的环境中，这种方法将防止che正从事不适合它的作业。

由于如上述提到的工作拆分，外部实例不再需要知道关于操作区域的一区段或整个区域本身的当前情况(即，哪些行、列或点当前被占用)。冲突防止在che之间被自主地处理。由于作业共享功能，可以在che之间的操作区域内处理不均匀的分配或作业执行的延迟。换句话说，che之间的通信以及与更高层和外部控制实例的通信是分开的并且彼此独立。

所提出的解决方案不仅减少了要从外部实例发送到每个单独che的数据量，还缓解了外部实例调整作业列表或控制作业的执行以避免潜在的冲突或抵触。这些方面由che自主地利用第二通信模块来处理。

在又一个方面中，第一通信模块和第二通信模块以不同的通信协议、不同的通信标准、不同的频率或其组合操作。例如，可以使用有线通信来实现由第一模块进行的通信，而使用无线通信链路实现限定的操作区域中的che之间的通信，反之亦然。可替选地，可以使用不同频率上的两种不同的无线通信标准。由第一模块和第二模块进行的通信之间的这种分离允许che继续以离线模式(即当与外部实例的通信暂时离线时)工作。另一方面，在某个区域中的che之间的通信失败的情况下，除了che本身或che采取的其他措施之外，可以通知外部实例。在这点上，适合为第二通信模块选择简单但稳健的通信协议或标准。

根据通信协议(但不仅仅如此)，第二通信模块被配置为从相同操作区域中的任何其他che请求令牌(token)。令牌是在发送实际消息之前对后续通信的请求。令牌请求在操作区域中的所有其他che之间广播。这种令牌请求可以防止来自两个或更多个che的发送发生冲突，这是因为仅允许具有令牌的通信模块发送进一步的发送。基于令牌的通信可以以通信协议诸如基于令牌环的通信而实施。可替选地，che之间的通信可以是时间双工的，即该区域中的每个che的第二通信模块被配置为仅在特定的周期时隙处发送消息(和/或确认)。在这种情况下，当che进入或离开操作区域时，需要关于可用和占用时隙的同步。

令牌可以在任何情况下在实际消息之前或者基于对操作区域中的至少一个位置的评估而被发送，其在执行多个作业的后续作业时或者当要作出对其他che的请求时将被占用。仅在特定情况下广播令牌请求在通信中引入了某种形式的优先级并且指示出对于即将到来的发送的更高级别的重要性。

在由第二模块发送的消息中指示的位置可以包括所述che即将或已经进入所述位置处的操作区域的指示。这种消息类似于握手过程，其中che通知特定操作区域中的所有其他che。可替选地或另外地，第二通信模块被配置为，在所述che通过一行或指示出所述che当前正在工作的位置的同时，发送指示出所述che的当前位置的消息。此外，作业执行可能需要在某个时间段内阻挡特定集装箱点或区域以便能够及时执行作业。因此，第二通信模块可以被配置为发送请求在某个时间段内位置不被占用的消息。

针对其配置第二模块的一些通信具有指示性质。其他通信可以指示请求。第二模块可以被配置为向至少一个第二che发送消息，其指示对所述至少一个第二che的请求以执行在所述消息中指定的特定任务或者确认由所述che提供的特定信息。所述任务可以包括但不限于释放特定区域或集装箱点、让开路、不阻挡某个集装箱点或堆场区域、远离某个位置等。在某些方面，还适合于发送确认，特别是作为对请求消息或重要信息的响应，握手消息。这种确认使得请求第二通信模块能够确保已经检索到消息。

另一方面如已经指出的那样涉及作业共享功能。如前所述，术语作业是对che的命令以将集装箱从确定的位置移动到作业中给定的另一位置。因此，作业应当包含至少关于集装箱的源和目的地的信息以及集装箱的识别。后者是适合的，这是因为源和目的地的组合可以在作业列表中使用多于一个。进一步的集装箱识别允许即使在集装箱被意外地错放时也跟踪和识别操作区域内的集装箱。

当外部实例提供了要执行的多个作业并且che内的控制模块以预定顺序执行这些作业(自主地或由手动操作员使用)时，可能发生操作区域中的che没有作业并因此空闲。在这种情况下建议的是，可以在不需要外部实例指示的情况下，利用第二通信模块在che自身之间自主地共享作业。换句话说，这个或每个che和/或至少一个che或每个che的第二通信模块可以被配置为基于可用性和需要而彼此共享要执行的作业。在一个方面中，第二通信模块被配置为将作业共享消息发送到相同操作区域内的另一che，所述作业共享消息指示要由至少一个第二che执行的作业，所述作业是多个作业中的一个作业。第二通信模块可以被配置为响应于请求共享从至少一个第二che检索到的作业的消息而发送这种作业共享消息。因此，仅在请求时(即如果che的第二通信模块指示对于承接作业的可用性)才发送用于作业共享的消息。在请求时启动作业共享大大提高了能力利用率并减少了che的空闲时间。第二通信模块可以可替选地指示第一通信模块从外部实例(例如从终端操作系统)请求新的作业列表。

在这点上，表达“作业共享消息”不是严格意义上执行某个作业的请求，即，在本公开的意义上，che不能通过发送这种作业共享消息来强制另一che执行某个作业。相反，是否执行作业的决定是在接收方做出的。从这个角度来看，作业共享消息指示可用的作业。可替选地，可以根据从另一che请求共享作业而发送作业共享消息。在两种情况下，该消息可以包括关于要执行的作业的充分信息，因此che可以决定是否接受作业提供。

可以基于各种标准来选择要共享的作业。例如，它可以只是要执行的作业列表中的下一个作业。可替选地，第二通信模块被配置为基于选择标准选择所述作业，所述选择标准减轻了移动通过或占用要由所述che和至少一个第二che中的一个使用的集装箱点的概率。例如，仅共享具有在che当前正工作的区域之外的源和目的地的作业。在又一替代方案中，第二通信模块被配置为基于至少一个其他che的位置来选择所述作业。这种选择标准减少了che随后相互阻挡的问题，并且因此不会显著提高作业的执行速度。在成功接收到作业共享消息后，应当将确认发送到共享了作业的通信模块。确认使得第二通信模块能够发起对其自身作业列表的共享作业的移除。成功完成共享作业后，相应的共享作业在作业列表中被标记为已完成。该列表可以被存储在第一和/或第二通信模块中和/或控制模块中。第一通信模块还可以被配置为将共享作业的成功完成发送回外部实例。

在che之间的通信故障或临时功率下降而致使部分功率损失的情况下，che中的配置模块或控制模块中的至少一个被配置为，基于响应于与所述至少一个第二che的通信故障而启动对所述che向预定位置的移动。这避免了由于che引起的冲突。

被分配到相同操作区域的che可以在逻辑上被组合在一个工作组中。在一个方面中，外部实例可以为工作组而不是为每个单独的che提供多个作业。作为结果，哪个che将执行多个作业中的特定作业的决定由ches独立于外部实例做出。

另一方面涉及在确定区域中操作的至少两个che之间的通信方法，其中该区域优选地以行和列构造。该方法包括从终端操作系统检索消息，所述消息包括要由至少两个che中的第一个执行的多个作业。多个作业可以在包括其优先级或必须执行它们的顺序的列表中被构造。根据所提出的原理的方法包括从至少两个che的第二che检索作业共享请求消息，并通过向第二che发送包括要共享的作业的消息来确认所述作业共享请求。

在另一方面，该方法还包括由第一che向所述至少两个che中的第二che发送包括操作区域中的第一che的位置的消息。所述消息的发送是自主发送的，并且独立于来自终端操作系统和来自任何其他外部实例或来自手动触发的检索到的消息。该方法还包括响应于所发送的消息从至少两个che的第二che接收确认。

che之间的通信使能区域内的至少两个che的自主行为和作业执行而没有外部干扰。che可以在相同的操作区域或其两个区段中独立于与终端操作系统的任何通信(除了作业列表的接收之外)而操作。作为结果，che之间的通信以及与更高层和外部控制实例的通信是分离的。这种分离也可以通过针对接收和传送作业列表以及che之间的通信使用不同的通信协议、标准或系统来实现。例如，使用第一通信协议检索来自终端操作系统的消息，并且第一che和第二che之间的消息和确认由不同于第一通信协议的第二通信协议利用。

在一些协议中，che之间的通信以以下这种方式构造，即每个che获得其中它可以发送消息的某个时隙。该方法被基于tdd或时分双工的通信协议使用。在这种情况下，至少两个che必须在某一点处同步它们的时隙以避免通信冲突或消息丢失。可替选地或另外地，在将消息发送到请求要被共享的作业的所述che之前，可以广播对后续发送或令牌的请求。这种广播到达相同操作区域中的所有che。去请求这种令牌可以在没有固定的预定时隙的通信中使用。令牌请求广播向所有che指示出某个消息将要被发送并且可以用于将它们设置为某种“收听”或接收模式。可以响应于关于操作区域中的至少一个位置的评估来广播令牌请求，其将在执行多个作业的后续作业时被占用。作为结果，如果后续不间断的作业执行受到威胁，则广播令牌请求。这向其他che指示后续消息的某种重要性。这在某些方面有助于在发送消息之前从每个che检索对这种令牌请求的确认。这确保了相同区域中的所有che都处于收听模式并已确认了请求。

发送到该区域中的其他che的消息可以具有各种内容。例如，一些消息可以是指示类型，即例如向其他che指示至少两个che的第一che当前正在工作的位置或者che正在经过的当前集装箱点位置。一些特定的重要指示消息是至少两个che中的第一个将要或已经进入操作区域的位置。由于操作区域内的所有che都能够自主工作，因此需要所谓的握手过程，以确保相同区域内的所有che都知晓新che进入操作区域或现有che离开。因此，每个che也应该确认这种握手消息，从而也通知发送的che关于操作区域中的所有其他现有che。

其他消息具有请求性质，这些消息包括但不限于在某个时间段内发送离开某个位置或不占用某个位置的请求。作业共享请求也属于这种类型的消息。一般来说，发送的消息可以是从至少两个che的第一che到至少两个che的第二che的执行特定任务的请求消息。适合于将所述请求的确认发送到至少两个che的第一che。

其他方面涉及将作业共享消息发送到至少两个che的第二che，所述作业共享消息包括要由所述第二che执行的作业，所述作业是要由至少两个che的第一个che执行的多个作业中的作业。操作区域中的che能够独立于外部实例或手动触发而彼此共享作业。可以在接收到共享作业的相应请求时发送作业共享消息。这种方法给出了较高的灵活性，这是因为只有能够接受作业的che才会发送作业共享请求，总体上导致了工作的更均匀分配以及每个che的更少空闲时间。接收作业共享请求消息的che可以基于其开放作业列表和各种其他标准以自主方式决定应该提供哪个作业(如果有的话)用于共享。这种标准例如可以包括请求共享作业的che的位置。对作业的选择还可以基于移动通过或占用要由che之一使用的集装箱点的概率。可以以减轻对区域中的其它che的当前工作流的影响的方式来选择作业。

收到作业共享消息后，应当确认该消息，以避免两个che在相同作业上操作。如果未确认作业共享消息，则共享作业的che可以假定作业尚未被接受或消息未被正确检索。自主作业处理的好处还使得终端操作系统或另一外部实例能够简单地等待成功完成作业，而不需要来自特定che的这种消息。作为结果，可以通过实际执行作业的che将在作业共享消息中指示成功执行作业的消息发送到外部实例。

在下文中，所呈现的各种实施例针对集装箱装卸设备使用不同类型的che示例。应当理解，所公开的原理适用于操作区域中的所有类型的集装箱装卸设备，其可以以半自主或完全自主的方式工作。

图1以侧视示意图示出了港口设施的一个区段，其包括沿码头110停靠的集装箱船100。该船载有多个堆叠的集装箱50，这些集装箱50由船到岸起重机1a卸载。虽然在示意图中仅示出了一个船到岸che，但是取决于其长度和大小，可以使用两个或更多个彼此相邻工作的这种che来卸载集装箱船100。每个船到岸起重机被配置为通过使用附接到支柱20的下端的转向架(bogies)60沿着与码头110齐平的轨道(未示出)移动。转向架60使得起重机能够沿着集装箱船100移动，使得其到达集装箱船100上的每个集装箱站点。在使用两个或更多个船到岸起重机的情况下，每个起重机的支柱20可以彼此交错，即沿着不同的轨道移动。这种支柱交错使得起重机能够部分地通过，直到台车起重机臂2彼此靠近为止。船到岸起重机还包括用于抓取、提升和释放集装箱50的台车8和提升机9。为此目的，台车起重机臂2延伸超过集装箱船100。如下面进一步解释的，提升机9抓取并锁定集装箱50并将其提升离开船。然后将集装箱50输送到支柱20另一侧的码头110上的临时存储和释放区域3，以进行进一步处理。在这种堆场设施中，可以操作多个另外的不同类型的起重机，包括但不限于堆场起重机或悬臂起重机。这些起重机中的一些可以是固定的，而其他起重机能够例如在预定的轨道上移动或者在轮胎的支撑下自由移动。

图2示出了门式起重机并且特别是台车和提升机的更详细的示意图。门式起重机的门架部分在此未示出。台车8通过轮子81可移动地布置在台车起重机臂2的轨道上。提升机9将吊具(spreader)11耦合到台车8并且实现吊具11的垂直移动。吊具11包括安装在吊具的所有四个角上的四个扭锁12，以用于抓取并保持集装箱。扭锁12成对地耦合到电机13，以用于分别锁定和解锁扭锁。两个扭锁接触器被以90°的偏差部署在每个电机中，以控制和识别各个扭锁的状态。每个扭锁接触器被分配给相应的扭锁并识别其位置(锁定/解锁)和状态变化本身。此外，吊具包括四个着陆销接触器(landingpincontactor)，其被安装在靠近扭锁的吊具的底部。接触器被布置为使得当吊具接触集装箱时检测集装箱的顶表面。销接触器14可以包括接近度传感器，当吊具朝向集装箱下降时，其检测顶表面和吊具之间的距离。这不仅使得销接触器能够提供指示接触/不接触的数字信号，而且还能够提供吊具11和集装箱50之间的更精确的距离测量结果。可替选地，着陆销接触器包括提供逻辑值的更简单的接触传感器。

图3a示出了如图2所示的门式起重机的提升、移动和释放过程的处理流程。在步骤s1中，通过将台车8和提升机9移动到待拾取的集装箱上方的位置来启动拾取移动。在步骤s2中，降低吊具11，直到内部编码器或着陆销接触器14指示吊具正在接近集装箱的顶表面为止。因此减小了吊具的下降速度，直到着陆销接触器14接触集装箱50的顶表面为止。取决于引脚接触器14的实施方式，这种检测可以包括“关闭”或“打开”的单个逻辑信号，但也可以包括模拟信号，其例如指示吊具的底表面和集装箱的顶表面之间的距离或集装箱施加的压力。

在任何情况下，如步骤s4所示，所有四个着陆销接触器14必须指示“关闭”——吊具已“接触”集装箱。如果没有提供这种检测，即只有2个或3个着陆销接触器保持在指示不接触的“关闭”处，则再次提升吊具并执行另一次尝试。在步骤s6中预定次数的不成功尝试之后，在步骤s7中取消降低过程。

在销接触器指示成功降低的情况下，该过程通过启动电机13以旋扭锁12抓取集装箱50而继续步骤s5。在电动机启动后的预定时间内，电动机内的扭锁接触器应当改变到相应扭锁的锁定位置，指示出通过所述扭锁抓取集装箱。步骤s6检测所有4个扭锁接触器是否在预定时间之后检测到这种锁定位置。如果不是这种情况，则通过打开扭锁12并在步骤s5中重复锁定和抓取过程而使过程继续s6。在进行了预定次数的不成功尝试之后，该过程结束于步骤s7，或者如果在步骤s6中成功，则继续s8。

在s8的提升和移动过程期间，着陆销接触器的状态变为“打开”状态，作为指示符以确保集装箱已被提升。同时，扭锁接触器的状态保持锁定和不变。提升机和台车将集装箱移动到目标位置并再次降低集装箱。在步骤s9中降低集装箱时，4个着陆销连接器保持在打开位置状态以指示并确保集装箱继续被降低。扭锁暂时保持在锁定位置。根据一些编码器信息，在集装箱(或吊具)关闭到着陆区域的同时，吊具与集装箱的降低速度下降。在着陆时，四个着陆销接触器将在步骤s10中将其状态从打开改变为关闭，指示出集装箱稳固地落地。如果着陆销接触器14中的一个或多个与其他接触销接触器不匹配，则在步骤s11中再次提升集装箱并进行另一次尝试。仅当所有四个着陆销接触器指示“关闭”时(对应于集装箱的着陆)，执行步骤s12，解锁锁定装置12并释放集装箱。在确认解锁扭锁之后，提升机向上移动并远离释放的集装箱，并且过程在步骤s13结束。

为了改进对着陆销接触器14的检测，维持了吊具11的底部和集装箱50的顶表面之间的小空间。这种空间允许扭锁更快地进入集装箱顶部处的抓取孔并且更快地执行锁定和解锁操作。该空间还使得着陆销接触器能够识别提升的开始和降低过程的结束。

可以使用处理各种移动的手动操作员手动地执行上述过程。扭锁、台车和提升机上的传感器向操作员呈现信息以确保正确操作。可替选地，可以使用各种控制器，其处理来自传感器的定位信息以自主地操作起重机并且在下面更详细地解释。

图3示出了操作区域的示例，从集装箱船卸载或被卸载到集装箱船的集装箱被临时存储在其中。关于港口设施，这种操作区域也可称为堆场(yard)。在铁路设施或机场中存在用于集装箱装卸的类似的区域。取决于大小，操作区域被构造成区段，并且还被组织成行和列，每个的交叉点表示一个集装箱点。集装箱点本身的图案可以变化。虽然图3示出了规则的矩形状图案(其中集装箱点以规则的列和行布置)，但是该图案可以遵循港口上的可用空间或其他限制。每个集装箱点的位置由行号和列号给出，并且其图案对于che通信或执行模块是已知的。

该示例中的操作区域是单个区段，并且包括六行1)至6)和五列a)至e)，其中每个集装箱点可以包括标准20英尺或40英尺集装箱大小。20英尺集装箱的尺寸是大约20英尺×8英尺×8英尺6英寸(对应于1teu)。

此外，在该示例中，集装箱点彼此远离，以使得能够将其他大小的集装箱放置在这些点上。在替代实施例中，操作区域可以具有更多行和列，例如操作区域可以包括多达90行和20列。如下面更详细说明的，这些较大的区域可以分成较小的区段。集装箱点通常彼此邻近，其间没有标称空间。这些类型的区域通常用于标准集装箱，其中大小是预定的并且不需要空气循环。集装箱之间的空间需要更多空间，但在放置不同大小的集装箱时提供更高的灵活性，并且可适用于冷藏集装箱或需要通风的其他类型的集装箱。

图4示出了操作区域3的示例，其包括彼此相邻布置的多个区段31至34。每个区段包括分别被布置在行和列的交叉点处的多个集装箱点。安全空间35被布置在操作区域3的每个区段31至34之间。在相应的端部区段处设置基部区域36。根据本公开的一些方面，区域3由三个门式起重机100a、100b和100c操作和支撑。

每个起重机经由有线或无线通信与终端操作系统tos通信。tos基于多个参数向每个起重机提供要执行的作业列表。为此目的，操作区域3在其区段中被分成四个部分地重叠的操作区段a1至a4。每个起重机被分配给这些操作区域中的至少一个。在本示例中，起重机100a被分配给区段a1、起重机100c被分配给操作区段a4并且起重机100b被分配给两个区段，即a2和a3。由tos提供给每个起重机的作业列表优选地包含位于起重机所分配到的相应区段中的作业。例如，起重机100a的作业列表包含其源和目的地位于操作区域a1中的作业。通过tos为起重机100b和100c提供类似的作业列表。虽然tos可以以降低冲突风险的方式将要执行的作业分配给每个起重机，但是可能发生其中源或目的地位于操作区段的重叠部分之一中的情况。例如，起重机100a的作业包含在区段32中的目的地，但仍然在操作区段32上。取决于起重机100b的作业执行，可能发生起重机100a的作业的目的地位置被起重机100b占用的情况。作为结果，要么第一起重机100a必须等待例如在区域35中，直到第二起重机完成(至少)其当前作业为止，要么第二起重机100b必须让路。

虽然这种解决方案的耗时因素，但它需要提高起重机操作员之间的意识和通信以避免在这种快速移动的环境中发生碰撞。在不久的将来，在港口或铁路设施上操作的起重机可能变得越来越自主并且在不需要手动操作员干扰的情况下执行作业。作为结果，逻辑和决策过程从操作员转移到起重机逻辑或从tos转移到起重机逻辑中，以使得起重机能够独立地执行某些作业。

本公开提出了围绕港口设施环境中的自主或半自主起重机的交互和通信的多个方面。由于每个港口设施环境不同，应理解的是，所呈现的方面可以以不同方式组合或修改，并且不限于所公开的示例性实施例。

返回参考图4，每个区段31至34包括被表示为311、321、331和341的特殊位置。在这些位置处，门式起重机定位并确认其位置并将其位置传送给其他起重机，如下面进一步说明的。在该示例中，特殊位置在操作区域的相应物理区段31至34的中间，并且不一定在操作区段a1至a4中。

每个区段还包括多个(取决于实施虚拟)标记37，其使得每个门式起重机100a至100c能够再次确认其在操作区域中的确切位置。作为特殊位置311、321、331和341的标记37相似地可以包括地面上的简单彩色线，其可以通过相机或视觉传感器检测，还可以包括其他元件，像例如光栅、感应或磁屏障等。通过或到达标记37中的一个或特殊位置指示出门式起重机在该区域中的确切位置。在适合的实施例中，每个区段31至34上的集装箱点与那些标记物对齐。在替代实施例中，标记37通过关于门式起重机从众所周知的位置移动的距离的信息获得。这种信息可以通过布置在图1中所示的门架电机60处的速率或速度传感器获得，或者通过编码器使用编码步骤和门架轮的大小之间或者编码步骤和电机60的匝数之间的已知比率获得。为了定位标记之间的位置，门式起重机可以使用与上述相同的原理。在一个实施例中，当起重机经过特殊位置311、321、331和341中的一个时，进行起重机之间的位置的传送。可替选地，起重机之间关于它们相应位置的传送可以多次发生，并且特别是在标记37中的每个处。图5示出了操作区域的第31区段的更详细视图。在门式起重机移动将起重机重新定位在行中时，台车移动可以选择相应的列来识别特定的集装箱点。为此目的，限定了特殊位置312，台车基于所述特殊位置312确认其位置。同样，对于行，每个区段的列由对应的标记指示。标记位置由特殊位置312与集装箱点大小的定义之间的相对距离以及集装箱点之间的距离限定。其使用距离测量技术获得，像例如解码用于移动台车的电机步骤。可以针对行和列方向定义多个附加标记，直到适当的位置定位的分辨率为止。

图6示出了由提升机执行的操作区域的区段内的集装箱的堆叠。类似于行和列，存在预定位置313，其指示集装箱可放置在其上的表面的水平。称为第1层的最低水平或层级是地面本身。该实施例中的最大层由最顶部集装箱的顶表面给出，在该顶表面上不能放置其他集装箱。吊具朝向某层的距离或吊具的位置本身由提升机的缆绳控制。在该实施例中，层由集装箱的顶表面给出，使得提升机能够将集装箱堆叠在彼此上。在图6的示例中提升最顶部集装箱的指令导致将提升机移动到相应的列和行位置，并且然后将吊具降低到由包括集装箱高度的相应层给出的水平。当降低或提升集装箱时，可以使用其他水平标记(未示出)来选择性地调节速度。通过这种方法，可以避免在降低或提升集装箱时对相邻集装箱的意外损坏。

由行和列定义的集装箱点连同水平指示表示三维坐标系统，其提供门式起重机的源(在哪里检索集装箱)或目的地位置。该区域内每个个体集装箱点的占用都保存在数据库中。除了与集装箱点的占用相关的简单信息之外，还保存完整的集装箱细节信息(即内容、重量，递送信息等)。数据库至少耦合到tos或形成其一部分。这些信息中的一些，特别是与装卸集装箱相关的所有信息也可以被本地地存储在che中的相应文件或本地数据库中。然后由tos更新这种文件或本地数据库。

图7示出了由门式起重机执行作业的一般过程，其基本上包括将集装箱从源位置移动到目的地位置的步骤。从图4开始，门式起重机被定位在基部位置上，该基部位置在基部区域36的左端部或右端区段上或者在安全空间35中的一个中。在步骤571中，如果提升机已经不在这种位置，则提升机向上移动。提升机的顶部位置避免意外碰撞到操作区域内的堆叠集装箱中。在步骤572中，门式起重机沿着该区域的区段移动，直到它到达指定的源行为止。在门式起重机到达行位置的同时或之后，台车被移动到指定的列位置。然后在步骤574中(使用图4中的层的定义)将吊具降低到对应于包括集装箱的预期高度的相应层的水平。在确认吊具已到达待提升的集装箱的顶表面之后，如图2所示，该方法继续步骤575，在步骤576中锁定集装箱并将其提升。再次，吊具被移动到顶部位置以防止提升的集装箱与操作区域中的相邻集装箱碰撞。在步骤577中，起重机移动到目的地行，并且台车移动到目的地列。然后在步骤579中降低吊具，直到其达到对应于目的地层和集装箱高度的水平为止。到那时，提升的集装箱的底表面接触顶表面。当确认集装箱牢固地放置在地面或另一集装箱上时(对应于图3a中的步骤10)，在步骤580中将集装箱解锁并且该过程结束。

虽然图7的过程以单个起重机正常地工作，但如果两个或更多起重机在相同操作区域中工作，则存在碰撞的风险。当第一起重机执行需要其移动到第二起重机占用的空间或位于第二起重机之外的空间的作业而使得第一起重机必须通过第二起重机时，会发生这种风险。返回参考图4，总共三个起重机100a至100c在该区域及其区段中工作。当起重机100a正执行需要起重机100a将集装箱从第一子块移动到第三子块的作业，而同时起重机100b正在第二子块中重新布置多个集装箱时，存在潜在碰撞情况的示例。在将起重机分配到操作区段a1至a4中的一个或多个的情况下，可以发生如上所述的类似情况。

为了避免在半自主或完全自主的环境中发生碰撞的目的，起重机彼此通信。这种通信可以是有线通信或无线通信。在一个方面中，起重机之间的通信利用与用于与tos通信的通信链路或通信协议不同的通信链路或通信协议。这种方法使得起重机能够建立和维持通信，以及即使在与tos的通信故障或不可靠时也继续执行工作。起重机之间的通信是稳健的、简单的并且对错误不敏感，以确保即使在变化和/或恶劣条件下也能进行通信。为了避免通信冲突，通信可以基于tdd系统，其中每个起重机具有用于通信的专用时隙。可替选地，通信是基于令牌的，其中通信以更加分级地结构化，并且某些消息只有如果起重机请求并随后检索令牌时才能发送。

che之间的通信在不受像例如tos的其他顶层系统的干扰的情况下发生。如图4所示，三个不同的起重机或che正占用操作区域3。为了确保有效和避免冲突的作业性能，che，或更特别地，其相应的通信模块使用某些命令彼此通信，命令中的每个通知其他che关于特定状态或某些请求。这些命令仅包括请求发送和确认发送，其中消息的性质由发送的第一个字母区分，即对于请求是“s”并且对于确认是“a”。它们可以包括以下中的至少一个，但不限于它们中的，也不限于所提到的那些：

-令牌广播

根据要使用的通信协议，某个操作区域中的门式che不会定期相互通信，而是仅在需要时才进行通信。为了避免通信冲突，即消息在相同频率上同时发送，因此引入了所谓的令牌，并且che只能在其具有令牌时才能发送请求。要检索令牌，che通过广播像如下的简单消息来请求令牌：

srt#<cheid>

当前具有令牌的che可以通过确认请求来释放令牌，像例如

art#<cheid><status>，其中status指示释放或不释放令牌。

该区域内的其他che可以发送相同的确认。令牌释放消息还可以被其他che使用以通过che请求令牌来为后续请求消息做好准备，并且因此可以支持有效的通信。在广播令牌请求并且在预定时间量内没有检索到响应的情况下，重复该请求多次。在连续失败时，通信被认为是有故障的并且联系手动操作员或创建报告。

-握手

每当che改变其区段位置，即进入或离开操作区域(或其操作区段中的一个)时，它可以向在所述区域中工作的所有其他che发送握手消息。在che正在加入该区域或其区段或离开该区段的情况下，与其他che共享确切位置。这种消息可以具有以下逻辑格式：

shs#<blockid>#<cheid>#<status>#<position>。

其他的che通过发送像下面的确认消息来确认接收：

ahs#<blockid>#<cheid>#<position>

在上面的响应中，che确认接收到重新发送blockid以及改变其位置的che的位置。重发可以充当发送是有序的并且在发送期间没有发生错误的确认。

在替代响应中，其他che可以确认接收到消息并且还发送其相应的位置，像例如

ahs#<blockid>#<cheid>#<position>#<cheid2>#<positionofcheid2>

虽然上述消息可以简化握手通信并减少要针对握手发送的消息量，但它在信息或请求消息与纯确认消息之间进行混合。使用握手确保了指定操作区域中的所有che彼此知晓。在复位的情况下，例如由于电源故障，适合于对该区域中的所有che重复握手序列。

-移动通信

如图4所示，每个子块中的多个标记37与集装箱点对齐。门式che使用这些标记来识别其在子块中的位置。此外，标记可以用作触发器以将位置更新到在该区域中工作的所有其他che，使得所有其他che能够计算它们相对于发送其位置的che的距离或位置。与之前的握手方案一样，其他che确认收到该消息。例如，更新这些标记处的门架位置的格式可以包括以下格式：

sgp#<cheid>#<positionindex>

并且相应的确认可能看起来像

agp#<cheid>#<positionindex>

虽然发送门式che执行某个作业所处的门架位置，但是可其以适合于向所有che通知像这样的移动。当che移动通过某个位置时，例如通过某个标记，它可以向其他che通知以下消息：

scp#<cheid>#<cheid>

-空间通信

为了实现有效的工作过程和快速的工作表现，che还可以相互通知其相应的移动的目标，以便为下一个作业保留一定的工作空间。这可以使得其他che能够调整实际移动以避免它们必须相互通过的情况。发送目标位置允许门式che在不受其他che的干扰的情况下将集装箱递送到其目的地。例如对应于图4中的标记37中的一个的目标位置被其他che确认。消息可以包括以下结构：

stp#<cheid>#<targetposition>

atp#<cheid>#<targetposition>

作为目标保留的补充或替代，门式che可以请求释放或共享当前由另一che占用的操作区域中的某个区域。在要执行的作业具有以下子块处的目的地的情况下，这种通信是有用的，该目的地可能需要另一che移动到与正在请求的che的交换区域以完成其作业。由于che在操作区域中的位置彼此已知，因此只有在目的地被另一che占用或阻挡时才可以发送这种消息。因此，可以将消息指向当前占用或阻挡目的地的特定的che或者一般地指向该区域中的所有che。然后每个che必须为自己决定它是否受到请求的影响，并且如果是，则是否能够释放所请求的区域。这种请求消息的格式可能看起来像

srs#<cheid>#<targetposition>

并且确认消息可以具有以下格式：

ars#<respondingcheid>#<status>#<currentposition>

其中如果占用或阻挡所请求空间的che当前正在工作，则状态为否定。在这种情况下，正在请求的che必须等待预定的时间量，并且然后重复其请求。

-作业共享通信

终端操作系统tos以要执行的预定顺序创建作业列表并将其提供给每个che。根据情况，这些列表可以包括不同的长度或复杂度，使得操作区域中的che可以在其他che仍在执行作业的同时以其作业列表完成。刚刚变得空闲的che现在可以向tos返回报告所有作业完成并请求新的作业列表。作为替代方案，che可以从也在操作区域工作的其他che请求共享它们相应的列表中的作业。在新的作业列表依赖于先前作业的成功完成的情况下，作业共享的概念是有用的。当所有的che都在以操作方式工作时，特别是当che以工作组组织并且这种工作组中的一个che尚未完成其列表时，这种方法可以提高整体执行速度。空闲che可以向该区域中的其他che发送共享作业的请求，其中positionindex是其在该区域中的位置

sjsj#<cheid>#<positionindex>

收到这种请求后，具有可用的开放式作业的che确定共享作业的可用性。评估取决于下面进一步解释的各种标准，并且会导致没有作业可用的确认消息：

ajs#<cheid>#<status>

其中状态等于“无作业”。空闲的che可以在预定的时间量之后或者在连续的故障报告回到tos之后重复其请求消息。在作业可用的情况下，发送确认连同相应的作业信息：

ajs#<cheid>#<status>#<positionindex>#<containerid>#<sourceposition>#<destinationposition>

在接收到上述消息时，请求作业共享的che将消息中的作业添加到其作业列表并执行其中的指令。为了确保检索到这种作业共享消息，适合于由首先请求作业共享的che重新确认对作业共享消息的接收。只有那时，发送作业共享消息的che才能从其自己的作业列表中移除现在共享作业，这是因为否则作业可能会丢失并且不会被执行，从而导致以后的不期望的延迟。

适合于根据请求发送作业共享消息，并且不作为初始消息。请求和响应方法减少了与作业共享相关的che之间的通信，并确保只有空闲且能够承担作业的che才能请求作业共享。

图8示出了根据所提出的原理使用两个通信模块在操作区域中操作的两个或更多个che的主流程图的处理流程。所示出的主过程描述了che如何与外部系统一起工作以检索其作业并在存储器中串入作业列表之后控制对作业的执行。在与外部实例的通信故障或者che(暂时)离线的情况下，其可以继续执行作业。主过程进一步描述了如何将作业从离线同步到在线，并在相同区域中工作的同时与其他che共享作业。

主过程被构造成多个逻辑泳道，其中在该示例中，在通道l3和l5中的步骤和评估被实施在不同的硬件中。通道l3中的步骤和评估由通信控制器执行，其包括第一通信模块和第二通信模块，以用于与通道l5上的tos或通道l2中的操作区域中的其他che通信(智能小区通信)。在这点上，表达小区是指操作区域中的che。该过程本身是循环的，并且可以由其他外部过程停止或触发，其中一些外部过程在本文中命名为ep1至ep3。

现在更详细地解释通道中的各个步骤和评估点。从顶部循环和起始点开始，通信控制器在d1中等待预定的时间量，并且然后在d2中评估它是否正在工作和执行作业。如果是这种情况，循环重新开始。如果不是，则通信控制器评估是否已在该区域的该特定区段中进行了握手程序，或者是否已在该区域本身中进行了握手程序。根据评估结果，通信控制器通过向附近的所有che发送相应的消息来开始执行如上所述的小区握手过程p1。当che进入(或离开)相应的操作区域时，也从外部过程ep1开始相同的过程p1。

在完成握手过程之后或者如果d3的评估指示已经发生握手，则主过程继续评估步骤p2和d4，即监视通信连接。如果che在线并且与外部实例连接，则ec状态检查在p3中由通信控制器发送到设备控制网络物流通道上的外部实例(表示为物流)。如果步骤d4中的评估是否定的，则在d5中评估出超时之后继续该过程以指示步骤p4中的离线模式。离线模式启动以离线处理作业p5，包括继续致力于他们自己的作业列表或请求共享作业。

为此目的，所示出的主过程中的通信控制器启动以在步骤p6中向该区域中的所有其他che发送请求令牌消息。在p7中智能小区通信(立即、在一段时间之后或在一些重复令牌请求之后)确认请求，从而使得通信控制器在步骤p8中首先识别并保留p8中所需的空间，并且随后在p9中通过发送对应的请求信息以保留某些位置来更新保留目标位置。在步骤p10在智能小区通信通道内中确认并确收该请求。在确认保留的空间之后，通信控制器可以开始将相应的作业信息发送到执行控制器。直到这时，决策制定和评估是在che的通信功能中进行的。

该作业由执行控制器检索，执行控制器转而在步骤p13中执行作业执行。在作业执行期间，执行控制器不仅控制和监视门式che的各种功能，例如，门架、提升机和台车移动，但也确保经由通信控制器将相应的适当信息发送到操作区域中的其他che。多个外部进程ep3正在支持作业执行。在执行作业期间无法维持或建立与其他che的通信的情况下，通信控制器向执行控制器通知这种事件，并且执行控制器中断执行直到事件被解决为止。执行控制器在d6中最终评估作业是否已成功完成。如果不是这种情况，则执行控制器向通信控制器报告r1故障报告，并随后向物流通道中的实例报告。在成功完成的情况下，分别在步骤p14和p15中向通信控制器发送相应的肯定状态信号并由通信控制器进行检索。然后，通信控制器将作业完成作为报告r2转发到物流通道，并且主过程在步骤p16中返回到作业列表之后终止。

现在返回参照步骤d4和p3。在发送设备控制状态检查后，物流通道内的较高实例响应ec状态并也发送数据(p17)。该消息由通信控制器检索并在步骤d7中评估响应id是否匹配。如果评估返回指示没有匹配的否定状态，则通信控制器提交指示错误数据的错误报告，并且重复整个循环。如果匹配响应id，则将在d8中评估消息大小。在消息大小不超过某个缓冲区大小的情况下，假设该消息包含作业列表，然后在步骤p18中将该作业列表存储到内部非易失性存储器中。在步骤p19中同步存储的数据并获取要处理的作业。在获取作业之后，主过程继续如上所述的步骤p6。

在消息大小超过缓冲区的情况下返回到d8。然后，该过程继续处理响应设备控制状态，并在d9中评估通信控制器在d7中检索的响应是否是作业列表。如果响应不是作业列表，则该过程在进入下一个阶段后结束。否则，该过程继续在d10中进行随后评估，以确定列表中的作业此时是否可执行。如果是这种情况，则在步骤p18中作业被存储在非易失性存储器中。作业列表还可以包含将来需要执行但尚不可用的作业。然后评估变为否定。

如果d10中的评估是否定的，则认为che是空闲的并且通信控制器可以启动作业共享请求。为此目的，主过程继续步骤p21，其中通信模块向在相同区域中操作的所有其他che发送作业共享请求。如前所述，这种作业共享消息可以在请求令牌广播之后。其他che接收作业共享请求并评估共享作业的可能性。这种评估不仅包括识别要共享的潜在作业(例如，其相应作业列表中的下一个可用作业)，还计算可用的最佳作业。

由其他che中的一个进行的这种计算考虑了其相应作业列表中的下一个即将到来的作业，以确定在其自己的工作区段之外和请求作业共享的che附近是否存在任何作业。如果存在可用作业，则计算其当前位置与要共享的作业中陈述的位置之间的距离，以确定共享作业时发生冲突的可能性。在这点上，可以计算从其当前位置到起始位置或到目的地位置的距离。适合于计算以评估两个位置以确定潜在的冲突。可以针对每个可用作业进行上面的计算，并且然后选择具有最小影响的作业。可替选地，仅在距离或其指示的值达到某个阈值时才选择作业。例如，仅选择具有距请求作业共享的che小于一定距离的源的作业，并且然后针对这些作业计算该距离以识别出最适合的一个。这些计算确保了仅共享(或提供)这些作业，这在执行相应作业时不会生成位置冲突。此外，仅选择接近请求作业的che附近的作业来共享，从而降低che与在相同区域中操作的另一che冲突的风险。

一旦在步骤p22中完成评估，另一che就在步骤p23中响应并且要么指示没有作业可用要么发送相应的作业信息。消息被确认和评估。如果在步骤p23中没有任何che确认作业，则通信控制器启动che移动到p24中的基部位置或初始工作区域以防止死锁并避免挡住另一che的路或占用位置。表达“基部位置”可以对应于操作区域中的特定位置，即转移点等。可替选地，基部位置可以对应于由che执行的最后一个作业的位置。然后che将移动到这种位置并等待直到路径空闲为止。在工作范围未知的情况下，由于它可能只对外部实例可用，因此需要返回基点。如果已发送作业，则在步骤p25中提取作业，并且通信控制器继续请求令牌，如前面的步骤p6所述。

图9示出了与步骤p5相关的一些其他方面以及图8中所示出的主过程的离线作业的过程。如关于图8所讨论的，通信控制器确定外部实例的可用性，特别是tos或提供了至少一个要执行的作业列表的任何其他实例的可用性。这种评估在此缩写为参考d91。在门式che在线并且可以建立通信的情况下，该过程如关于图8所描述的那样继续。如果通信是不可用的，则通信控制器假定门式che离线，并且然后继续在d91中进行评估，以检查是否存在可用的作业。如果不是这种情况，则该过程再次退出并在主过程中继续，即请求作业共享或将门式che返回到安全位置。如果其内部作业列表中仍存在作业可用，则该过程继续步骤p91以从作业列表中获取作业。该部分对应于在p19、ep2、p6等中采取的任务，其中从作业列表中取出作业，并且向其他che通知对目的地和/或源位置的保留。执行根据主过程的步骤p13完成。通信控制器向执行控制器通知源和目的地的门架、台车和提升机的位置。执行控制器负责监视当前位置并执行相应的作业。如前所述，与操作区域中的其他che的通信确保了路径不被阻挡并且避免了冲突。在完成作业(成功与否)之后，分别在步骤p93和p94中从执行控制器转发相应的消息和由通信控制器接收。由于未建立与tos的通信或物流通道的其他功能，并且che正在离线操作，因此通信控制器将关于已完成的作业的信息存储在非易失性存储器中并将作业从要执行的作业列表中移除。一旦重新建立通信，通信控制器就可以将完成的作业的列表转发到tos或任何其他实例，并且因此使外部实例保持最新。对作业的执行继续，直到作业列表中的所有作业完成为止。

即使当与设施架构的更高级别中的tos或其他系统的通信仅暂时可用时，上面的方法也使得该区域中的che能够继续操作。作为结果，显著改善了对物流操作的容错性。

在这点上，图10示出了与同步和获取作业相关的另一过程。当重新建立通信时，在步骤p19中根据图8中的主过程启动同步和获取作业。因此，在che中的通信控制器与物流通道中的tos或其他外部实例之间交换关于完成的作业的信息。在第一评估步骤d100中，通信控制器评估是否存在任何尚未报告的完全完成的作业。只有在这种情况下，才确定是否建立了通信，即che是否在线。在随后的步骤p101中，如果与d102中的tos作业列表提供的对应的作业存在匹配，则读取并评估被标记为已完成的第一作业。当已完成的作业在在线作业列表中没有匹配的作业时，将由tos创建错误报告。否则，通信控制器向物流层中的tos发送确认作业消息。虽然在上面的示例中只读取了一个已完成的作业，但实际上可以在循环中重复同步，直到标记为已完成的所有作业都被发送到tos为止。完成的作业列表然后应当为空。

图12示出了其中门式起重机中的不同组件互连的逻辑图。起重机的功能组件可分为作为plc逻辑的三个主要部分，其被配置为控制和驱动起重机中的不同机械部件。plc逻辑plc1控制起重机的门架部分，plc逻辑plc2负责控制台车和提升机，并且最后该示例中的plc3控制并监视扭锁系统抓取集装箱。plc控制器、传感器等被耦合到执行控制器，执行控制器可以被视为根据本提议的中心元件中的一个。执行控制器处理来自和去到不同plc单元的所有信号。其控制门式起重机的移动。为此目的，执行控制器被耦合到多个传感器以将其位置定位在操作区域内并计算到其目标的距离和方向。执行控制器经由第一接口耦合到通信控制器，以从所述控制器接收高级指令。该示例性实施例中的接口被实施为标准串行接口，简化了执行控制器和通信控制器之间的耦合。在这点上，可以重新使用已经存在的接口，因为可以标准化从通信控制器到执行控制器的指令。

通信控制器负责与所有较高和外部实例进行通信，并且负责组织和控制作业列表。其包含未示出的非易失性存储器，其中存储了要执行的作业的一个或多个列表以及已完成作业的一个或多个列表。除了作业信息之外，存储器还用于存储操作区域的逻辑映射以及其相应集装箱块的位置标记。通信控制器以及执行控制器能够从存储器中检索这种信息，以便识别集装箱的源或目的地位置。连同(通过gps或本地标记获得的)关于当前位置的信息，控制器可以“知道”它们关于操作区域中的特定定位或位置在何处。存储器中的其他信息可以与集装箱特定特性(像集装箱容量、重量、递送或源信息时间步骤等)相关。获得这些信息，在操作区域中工作时更新它们并将这些信息与外部物流系统/tos同步可以减少在che的手动操作期间可发生的装卸错误。

通信控制器能够评估通信链路和质量。控制器被配置为经由第一接口与较高实例通信，例如与终端操作系统通信。这种通信使用预定协议，例如像wlan的无线协议。可以使用普通电信协议或电信网络在tos和相应起重机的通信控制器之间建立通信。与tos的通信与工作区域中的物流操作相关，其特别是需要执行的作业指令及其相应顺序。当从执行控制器检索相应信息时，报告回成功执行的作业。

通信控制器还包括到hmi的作为人机接口的第二接口，例如监视屏幕和操作员终端等。通信控制器经由第二接口向起重机的操作员提供不同的和/或可选择的信息。该信息包括例如作业描述以及起重机、门架、提升机、台车和扭锁的状态。hmi还可以向操作员呈现包括集装箱点或其他地标的操作区域的虚拟地图，以在取向上支持他。此外，hmi被配置为接受操作员输入并将该输入转发到通信控制器。

通信控制器还被耦合到无线电链路接口，以与相同操作区域中的其他门式起重机或集装箱装卸设备通信。经由此接口进行的通信不同于与tos的通信。例如，不同的通信协议和/或硬件被用于与相同操作区域中的其他起重机通信。如果集装箱装卸设备之间的通信过于频繁地故障或者故障时间过长，则集装箱装卸设备将停止操作，以避免设备发生碰撞和损坏。因此，选择经由无线电链路间隔的通信特别易于克服所有类型的设备或环境引起的干扰，以确保与其他集装箱装卸设备的通信是稳健的。

所示出的图中的通信控制器优选地使用两个不同的无线通信链路以硬件实现，从而与操作区域中的tos和其他装卸设备建立通信。虽然这里未示出，但是通信控制器可以包括两个或更多个不同的独立通信模块，其被耦合到相应的接口。用于hmi的接口是有线的，因为操作员终端和屏幕可以被安装在起重机上。hmi也可以被安装在起重机外部，使得操作员能够控制起重机从靠近该区域的不同站点的移动。中央处理器、asic或其他专用硬件控制接口和执行控制器之间的不同模块和结构通信。

现在将更详细地解释不同的操作模式。在对起重机的手动操作中，操作员经由相应的输入(例如，开关、操纵杆等)控制起重机的移动。通信控制器经由hmi向操作员提供要执行的作业的信息，以及该区域中起重机和其他集装箱装卸设备的位置。该信息使得操作员能够决定他应当如何执行该作业。操作员的任何输入都经由hmi发送到通信控制器。通信控制器将输入转发到执行控制器，其转而控制plc单元和起重机的移动。

执行控制器计算起重机执行作业所需的移动步骤，并将其定义为基准。在由操作员手动执行作业期间，执行控制器记录与所定义的基准相比较而言的所有操作员移动。这种功能提供了有价值的信息，其可以被用于操作员培训或机器学习过程。对作业的成功执行由通信控制器自主发送到tos，或者再次由操作员触发。

在半自主操作模式中，通信控制器处理由tos提供的作业并引导手动操作员执行过程。为此目的，通信控制器考虑到关于工作区域的具体情况而以分离的步骤来将要执行的作业呈现给操作员。这些分离的步骤例如包括对操作员的指令或引导，以将起重机的门架“移动”到特定位置，然后移动台车等。指令的顺序可以根据在相同操作区域中工作的其他起重机的位置、相应区域的集装箱状况等而改变。仍然呈现给操作员随后引导他以通信控制器给出的确定的顺序执行任务。与其中操作员完全控制起重机的各个部件的移动的手动模式相比，在该半自主模式中可以更加限制性地处理访问或移动选项，并且由通信控制器对其进行控制。

当执行控制器提供关于该区域中的起重机部件的定位和位置的反馈回到通信控制器时，通信控制器知晓该位置并且可以相应地调整呈现给操作员的引导。与该区域中的其他装卸设备的通信避免了碰撞或潜在的危险情况。

在自主模式下，通信控制器在不受手动操作员的干扰的情况下完全控制对作业的执行。在这种情况下，hmi可以被移除或仅仅重复用于控制信息。不需要关于起重机的移动的输入。出于安全和安全性原因，hmi仍然可以接受紧急停止，立即关闭起重机的移动。要执行的作业由通信控制器处理，并且提取源和目的地。由通信控制器评估任何所需的移动，并与关于其他集装箱装卸设备的位置的信息对齐，以识别最有效的路径。如前所述的通信控制器寻求来自操作区域中的其他起重机和集装箱装卸设备的许可，并在该区域中保留必要的空间。当路径被清除并且作业的至少部分可以被执行时，通信控制器自主地将必要的高级信息发送到执行控制器。发送的信息不包含要移动起重机的哪个部分的具体指令，而是包含高级信息，诸如将起重机移动到该区域中的特定位置的指令。执行控制器将这些高级指令转换为到起重机的各个部分的特定plc命令。在移动期间，传感器信息被中继回执行控制器。这种传感器信息包括速度或当前位置等。执行控制器将经处理的位置和/或速度信息反馈回通信控制器，以便使得通信控制器能够将位置更新到其他集装箱装卸设备。当成功执行高级指令时，执行控制器报告回来。

在上面的示例中，通信控制器向执行控制器提供位置指令，并将其执行留给控制器。执行控制器知晓当前位置并相应地计算到指示位置的距离。加速、移动和减速在不受通信控制器干扰的情况下由执行控制器执行。在替代版本中，通信控制器执行起重机的当前位置与目标位置之间的计算，并指示执行控制器执行特定任务，像在某个方向上移动某个时间段。这可能是适合的，如果自主模式下的通信控制器以与手动操作模式中由hmi生成的指令信号相同的格式指示执行控制器的话。

在常规操作的集装箱设备中，执行控制器可以经由接口直接耦合到hmi，以从操作员检索对应的移动指令。执行控制器和通信控制器之间在功能方面的分离现在在操作方面提供了更大的灵活性。实施生成相同类型信号的通信控制器允许针对所有三种操作模式重新使用现有的集装箱装卸设备，并且因此允许从手动操作的集装箱设备到自主操作的设备的缓慢过渡。由于通信控制器与相同操作区域中的其他che接触，因此可以混合使用手动、半自主和全自主起重机。

在所有三种操作模式中，通信控制器被配置为如上所述的从相同工作区域中的另一che请求作业共享。从手动操作员或执行控制器的角度来看，无论操作模式如何，来自tos或来自另一起重机的作业之间没有区别。

图11示出了另一信号流程图，以示出通信控制器和执行控制器之间的角色分割以及各个控制器中的信号和信息处理。一些单独的信号流对应于图8的主过程图中的过程步骤p20。首先在通信控制器和tos之间检查che当前状态。然后，通信控制器要么继续与tos通信要么与相同操作区域中的其他装卸设备通信。这还包括当装卸设备新进入操作区域时的握手程序，其中其他装卸设备已经激活。在这点上，通信控制器还在握手过程之后通知tos其可用性以承担新的作业(“发送可用消息”)。所有这些与物流操作或组织任务相关的通信都由通信控制器处理。在从tos或从操作区域中的其他che中的一个检索到作业列表作为共享作业之后。通信控制器在将作业存储在其非易失性存储器中之后，调度作业、生成工作指令并将工作指令发送到执行控制器。当完成工作指令时，执行控制器返回报告以接收新指令。当整个作业完成时，确认被反馈到通信控制器。通信控制器将此信息返回给tos，并且然后返回到作业列表以执行下一个作业。

实施例和变体的其他示例列于以下项中。

1、一种che控制器布置，包括：

-执行控制器，其与所述che的一个或多个引擎可操作地连接，并且被配置为控制所述che的移动；

-通信控制器，其具有用于至少存储要由所述che执行的作业的存储器，所述通信控制器还包括：

ο第一接口，其用于从外部实例并且特别是从终端操作系统检索与要由所述che执行的多个作业相关的指令，以及

ο第二接口，其用于与至少一个第二che通信，以响应于所述至少一个第二che的相应请求而转发所述多个作业中的至少一个作业；

-所述执行控制器和所述通信控制器之间的控制接口，其用于响应于对所述作业的执行而向所述执行控制器提供指令。

2、根据项1所述的che控制器布置，其中，所述第一接口被配置为利用与所述第二接口利用的通信协议不同的通信协议。

3、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述通信控制器被配置为经由所述第二接口从所述至少一个第二che请求要执行的作业。

4、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述通信控制器被配置为存储经由所述第一接口和/或所述第二接口检索到的至少一个作业。

5、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述通信控制器被配置为响应于所述至少一个第二che的位置而选择所述多个作业中的所述至少一个作业。

6、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述通信控制器被配置为响应于所述che与所述至少一个作业的位置之间的距离而选择所述多个作业中的所述至少一个作业。

7、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述通信控制器被配置为在进入或离开预定区域时将其位置转发到所述至少一个第二起重机。

8、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述通信控制器包括存储器，其用于存储由所述至少一个第二che提供的位置信息。

9、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述通信控制器被配置为基于所述至少一个第二che的位置信息向所述执行控制器提供指令。

10、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述通信控制器被配置为，经由所述第一接口向所述外部实例并且特别地向所述终端操作系统发送与要执行的作业的完成相关的信息。

11、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，还包括第三接口，其被耦合到所述通信控制器，其中，所述通信控制器被配置为向手动操作员提供与以下中的至少一个相关的信息：

-要执行的作业；

-所述che在预定区域中的位置；

-至少一个第二che在预定区域中的位置。

12、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述通信控制器被配置为经由第三接口检索与所述che的移动相关的手动操作员的输入，并且经由控制接口将这种输入转发到所述执行控制器。

13、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，包括多个传感器，其被耦合到所述执行控制器，所述多个传感器被配置为提供关于所述che或其部件的绝对位置或相对位置的信息。

14、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述执行控制器与可编程逻辑控制器可操作地连接，所述可编程逻辑控制器被配置为控制以下中的至少一个的移动：

-che的门架

-所述che的台车

-所述che的提升机

-锁定元件，特别是扭锁元件。

15、根据前述项中任一项所述的che控制器布置，其中，所述执行控制器被配置为向所述通信控制器提供定位或位置信息。

在附图和说明书中，已经公开了示例性实施例。然而，可以对这些实施例进行许多变化和修改。因此，虽然采用了特定术语，但它们仅用于一般性和描述性意义而不是用于限制的目的，实施例的范围由所附权利要求限定。