Sicherheitsüberwachungssystem für Brückenkrane nach GB/T 28264
Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem für Brückenkrane nach GB/T 28264 – Normeninterpretation und Systemarchitektur. Das Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem (SMMS) ist die zentrale technische Maßnahme zur Gewährleistung des sicheren Betriebs von Brücken- und Portalkranen. Konstruktion, Ausstattung und Inspektion müssen strikt der nationalen Norm GB/T 28264 „Krane – Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem" entsprechen.
Das Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem (SMMS) für Brückenkrane ist die zentrale technische Einrichtung zur Sicherstellung des sicheren Betriebs von Brücken- und Portalkranen. Planung, Konfiguration und Prüfung unterliegen verbindlich der nationalen Norm GB/T 28264 „Krane – Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem". Dieser Beitrag erläutert systematisch Anwendungsbereich, technische Anforderungen, Funktionsumfang und Prüfregeln der Norm und gibt anhand praktischer Projekterfahrung Empfehlungen zur Systemarchitektur und Geräteauswahl – eine vollständige technische Referenz für Konstruktionsabteilungen und Betreiber von Krananlagen.
Anwendungsbereich und Klasseneinteilung der Norm GB/T 28264
Die Norm GB/T 28264 wurde 2017 veröffentlicht und ersetzt die Fassung von 2012. Sie gilt für Sicherheitsüberwachungs- und Managementsysteme an Brückenkranen, Portalkranen, Turmkranen, Mobilkranen sowie weiteren Hebezeugen. Die Norm unterteilt die Überwachungssysteme anhand von Tragfähigkeit und Gefährdungspotenzial in die Klassen A und B. Klasse A gilt für Anwendungen mit umfassender Überwachungspflicht, darunter Brücken- und Portalkrane mit einer Nenntragfähigkeit ab 10 t sowie Gießkrane ab 5 t Nenntragfähigkeit. Gefordert werden hier die Erfassung von mindestens sieben Sicherheitsparametern: Tragfähigkeit, Hubhöhe/Lastabsenkungshöhe, Verfahrweg, Fahrgeschwindigkeit von Hebe- und Katzmechanismus, Bremsenzustand der einzelnen Antriebe, Türbegrenzungsschalter sowie Wind- und Rutschsicherung. Zusätzlich müssen Alarm-, Aufzeichnungs- und Fernübertragungsfunktionen vorhanden sein. Klasse B gilt für Hebezeuge mit einer Nenntragfähigkeit unter 10 t und verlangt die Überwachung von mindestens drei Sicherheitsparametern: Tragfähigkeit, Hubhöhe/Lastabsenkungshöhe und Bremsenzustand der Antriebe. Beide Klassen müssen über einen akustischen und optischen Alarm verfügen, der bei Überschreitung der eingestellten Schwellwerte automatisch ausgelöst wird; die Alarme werden am Überwachungsrechner angezeigt und protokolliert.
| Vergleichsmerkmal | AStufe(≥10t) | BStufe(<10t) |
|---|---|---|
| anwendbare Tragfähigkeit | ≥10tBrückePortalkran | <10tHebezeuge |
| ErfassungParameter | ≥7Vergleichsmerkmal | ≥3Vergleichsmerkmal |
| TragfähigkeitErfassung | Serienausstattung | Serienausstattung |
| Hubhöhe | Serienausstattung | Serienausstattung |
| Verfahrweg | Serienausstattung | Optional nicht verfügbar |
| Fahrgeschwindigkeit | Serienausstattung | Optional nicht verfügbar |
| BremseStatus | Serienausstattung | Serienausstattung |
| TürbegrenzungsschalterStatus | Serienausstattung | Optional nicht verfügbar |
| Fernübertragung | Serienausstattung | Sonderausstattung |
| Datenspeicherung | ≥1Monate | ≥1Monate |
Systemarchitektur des Sicherheitsüberwachungssystems
Traglastbegrenzung und Überlastschutz
Der Traglastbegrenzer ist das kritischste Teilsystem im Sicherheitsüberwachungssystem des Brückenkrans; seine Funktion und Leistungsfähigkeit bestimmen maßgeblich den Überlastschutz des Krans. Gemäß GB/T 28264 — Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem muss der Traglastbegrenzer bei Erreichen von 90 % der Nenntragfähigkeit ein Voralarmsignal auslösen (akustischer und optischer Alarm, gelbe Kontrollleuchte). Bei 100 % der Nenntragfähigkeit wird ein Dauerwarnsignal ausgegeben (akustischer und optischer Alarm, rote Kontrollleuchte). Bei 110 % der Nenntragfähigkeit wird die Antriebsleistung des Hubwerks in Heberichtung automatisch abgeschaltet und ein Notfallalarm ausgelöst. Die Kraftsensoren sind in der Regel unterhalb der Lagerböcke des festen Rollenblocks oder unterhalb des Trommellagergehäuses des Hubwerks montiert. Es kommen resistiv arbeitende Dehnungsmessstreifen-Kraftsensoren mit einer Messgenauigkeit von mindestens ±5 % zum Einsatz. Das Sensorsignal wird über einen Messumformer verstärkt und an den Analogeingang der SPS-Steuerung übergeben. Die SPS vergleicht den Messwert mit dem Kalibrierwert und ermittelt daraus die aktuelle Tragfähigkeit. Bei Doppelmotor-Hubwerken werden die Signale der einzelnen Hubstränge summiert und gemeinsam ausgewertet. Nach einem Überlastschutz-Eingriff muss das System manuell zurückgesetzt werden, bevor der Normalbetrieb wieder aufgenommen werden kann.
Überwachung von Hubhöhe und Fahrwegen
Die Hubhöhenüberwachung verhindert das Auffahren des Anschlagmittels oder der Last auf die obere Endlage. Bei Erreichen eines Abstands von 200 mm zur oberen Endschalterposition wird eine Geschwindigkeitsreduzierung angefordert; beim weiteren Anheben bis zur Endschalterposition wird die Hebeleistung automatisch abgeschaltet und ein Alarm ausgelöst. Als Höhenencoder wird vorzugsweise ein Multiturn-Absolutwertgeber eingesetzt, der an der Trommelwelle des Hubwerks montiert ist. Die Spreizerhöhe wird über die Anzahl der Trommelumdrehungen berechnet: H = n × π × D (n = Trommelumdrehungen, D = Trommeldurchmesser). Die Auflösung des Encoders beträgt mindestens 4096 ppr. Für die Fahrwegerfassung von Laufkatze und Kranbrücke kommen Inkrementalgeber in Verbindung mit mechanischen Endschaltern oder berührungslose Gray-Code-Bus-Positionierungssysteme zum Einsatz. An den Endpositionen von Katz- und Kranbrückenfahrt sind Endschalter (in der Regel bidirektional) installiert. Bei einem Abstand von 2 m zum Prellbock am Schienenende wird eine Geschwindigkeitsreduzierung angefordert; bei 1 m Abstand wird die Antriebsleistung in dieser Richtung automatisch abgeschaltet. Die Wegdaten werden außerdem für den Kollisionsschutz verwendet: Unterschreitet der Abstand zu einem benachbarten Brückenkran auf derselben Kranbahn den voreingestellten Sicherheitsabstand, wird ein Annäherungswarnsignal ausgegeben.
Zustandsüberwachung von Bremsen und Türbegrenzungsschaltern
Die Bremsenüberwachung erfasst in Echtzeit den Öffnungs- und Schließzustand der Hubwerksbremse. Öffnet die Bremse unerwartet bei stillstehendem Motor (Bremsversagen) oder schließt sie während des Motorbetriebs unerwartet (Bremsfehlfunktion), wird sofort ein Alarm ausgelöst und der Vorfall protokolliert. Die Bremsenzustandssensoren sind am Bremshebel oder am Stößel montiert und arbeiten als Mikroschalter oder induktive Näherungsschalter. Die Öffnerkontakte sind in Reihe in den Sicherheitskreis geschaltet; jede unvollständige Öffnungs- oder Schließstellung einer Bremse löst eine Sicherheitsabschaltung aus. Die Überwachung der Türbegrenzungsschalter erfordert Verriegelungsschalter an den Zugängen zum Laufsteg und zum Führerhaus des Krans. Bei geöffneter Tür wird die Kranbewegung abgeschaltet und ein Alarm ausgelöst, um Personen am Betreten des Gefahrenbereichs während des Kranbetriebs zu hindern. Bei Außenkranen ist der Windmesser an der höchsten, unverdeckten Stelle des Krans zu montieren. Überschreitet die Windgeschwindigkeit den zulässigen Arbeitsbereich (üblicherweise Stärke 6–7, ca. 13,8–17,1 m/s), wird ein Alarm ausgelöst und die Wind- und Rutschsicherung automatisch aktiviert.
Datenaufzeichnung und Fernübertragung
Das Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem muss über Datenaufzeichnungs- und Exportfunktionen verfügen. Zu den erfassten Daten gehören Tragfähigkeit, Hubhöhe, Fahrwege, Fahrgeschwindigkeiten der einzelnen Antriebe, kumulierte Betriebszeiten der einzelnen Antriebe, Alarmeinträge (Alarmtyp, Zeitpunkt, Wiederherstellungszeitpunkt) sowie Bedienprotokolle (Bedienpersonal, Bedienzeiträume). Als Speichermedium werden Industrie-SD-Karten oder Solid-State-Laufwerke mit einer Kapazität von mindestens 32 GB empfohlen; ein USB-Export ist vorgesehen. Die Fernübertragung erfolgt über Ethernet oder 4G/5G-Mobilfunkmodule und überträgt die Sicherheitsüberwachungsdaten in Echtzeit an eine Fernplattform. Als Übertragungsprotokolle werden MQTT oder OPC UA empfohlen. Die Übertragung umfasst mindestens Alarmeinträge, aktuelle Werte der sicherheitsrelevanten Parameter und den Gerätestatus. Die Fernplattform muss in der Lage sein, Überwachungsdaten mehrerer Krane zu empfangen und den Betriebsstatus sowie die Alarmstatistik der einzelnen Anlagen grafisch darzustellen.
Prüfung und Abnahme
Die Prüfung des Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystems erfolgt gemäß Anhang A und Anhang B der Norm GB/T 28264 und gliedert sich in Werksabnahme und Vor-Ort-Abnahme. Die Werksabnahme wird im Herstellerwerk durchgeführt und umfasst Funktionstests aller Sensoren, Alarmfunktionstests, Prüfung der Steuerausgänge, Datenerfassungstests und Kommunikationstests. Die Vor-Ort-Abnahme erfolgt an der Krananlage am Aufstellungsort und umfasst die Überprüfung der Einbaupositionen, der Verdrahtung, den Systemfunktionstest, die Kalibrierung der Alarmschwellen sowie den Fernkommunikationstest. Nach erfolgreicher Prüfung wird ein Prüfbericht erstellt, der die Systemkonfiguration, die Sensorkalibrierungsprotokolle, die Funktionstestprotokolle und das Prüfergebnis enthält. Für in Betrieb befindliche Krane ist das Sicherheitsüberwachungssystem mindestens einmal jährlich einer regelmäßigen Inspektion zu unterziehen. Diese wird von einer zugelassenen Prüfstelle gemäß der Regel TSG Q7015 „Regeln für die regelmäßige Inspektion von Hebezeugen" durchgeführt. Schwerpunkte der Inspektion sind der Betriebszustand aller Sensoren, die Zuverlässigkeit der Alarmfunktionen, die Vollständigkeit der Datenaufzeichnung sowie die Wirksamkeit der Stromversorgungsschutzfunktionen.
