Die Deutsche Bahn beabsichtigt die Einführung einer automatischen Zugkupplung (Z-AK) für Güterwagen. Diese ermöglicht allerdings nur das automatische Einkuppeln der Wagen, andere Funktionsstellungen müssen weiterhin an der Wagenseite manuell durchgeführt werden. Durch die Z-AK wird zwar die für die Zugbildung benötigte Zeit deutlich reduziert, es ist jedoch erforderlich, während des Rangiervorganges am fahrenden Zug (3 m/s) die Z-AK zu entriegeln. Um diese Automatisierungslücke zu schließen, wurde ein neuartiges Handhabungsgerät (Kupplungsroboter) entwickelt, welches das automatische Trennen von Güterwagen ermöglicht. Über ein Gleis können mit Hilfe einer Fördereinrichtung Güterwagen mit Geschwindigkeiten von bis zu 3,3 m/s verfahren werden. Neben dem Gleis befindet sich der dreiachsige Kupplungsroboter. Eine Linearachse, die parallel zum Rangiergleis verläuft, dient zur Annäherung und Verfolgung der zu betätigenden Trennstelle. Auf dem Schlitten dieser Fahrachse sind eine weitere Linear- und Schwenkachse für die Manipulation des Griffes installiert. Mit Hilfe eines Multisensorsystems wird die für die Handhabung benötigte Griffposition bestimmt (induktiver Näherungsschalter, Doppler-Radarsensor, Kamerasystem, Echtzeit-Bildverarbeitung). Die Steuerung des Kupplungsroboters besteht aus einem mikrocontrollerbasierten Parallelrechnersystem. Dieses bereitet die vom Multisensorsystem gelieferten Daten auf und berechnet die Stellsignale für die Antriebe. Durch die parallele Rechnerstruktur kann eine sehr kleine Abtastzeit realisiert und bei Fehlfunktion eines Teilsystems können geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um die Anlage zu schützen. Am Beispiel der Fahrachse wird die Vorgehensweise erläutert (Modellbildung, Entwurf eines strukturvariablen Reglers). Durch das strukturvariable Regelungskonzept können die benötigten Verfahrstrecken des Roboters deutlich reduziert werden.


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