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Mémoire descriptif déposé à l'appui de la demande de brevet d'invention pour : "PROCEDE ET APPAREIL DE CHARGEMENT DE WAGONS DE CHEMIN DE FER" formée par : la société dite : MANGOOD CORPORATION à 676 North St. Clair
Chicago, Illinois 60611
U. S. A.
Priorité : USA, no. 415 164 déposé le 7 septembre 1982 au nom de
J. R. Caldicott, cédé à Mangood Corporation Inventeur : M. Jack Richard CALDICOTT, 163 Kelsey Court,
Barrington, Illinois 60010, USA
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0Procédé et appareil de chargement de wagons de chemin de fer
La présente invention concerne un procédé et un appareil de chargement de wagons de chemin de fer attelés les uns aux autres et en mouvement.
Au cours des dernières années, le besoin de charger les wagons de chemin de fer à leur capacité de transport optimale s'est fait de plus en plus sentir. L'escalade des frais d'entretien des chemins de fer ont incité les chemins de fer à adopter une position beaucoup plus dure quant à la surcharge, souvent jusqu'au point de refuser de tracter des wagons surchargés, ou d'imposer des pénalités financières appréciables. En même temps, les prix du fret sont fréquemment basés sur des charges minimales. En d'autres termes, le fret est facturé à la capacité du wagon ou à la quantité réelle transportée, suivant celui des deux chiffres qui est le plus grand. Par conséquent, des wagons souschargés ont pour résultat le paiement du fret pour du produit qui n'est pas réellement transporté.
Par conséquent, il est essentiel de charger les wagons de chemin de fer à l'intérieur de limites très étroites pour ne pas avoir à payer des pénalités financières.
Il y a de nombreux facteurs qui influent sur la précision avec laquelle les wagons de chemin de fer peuvent être pesés tandis qu'ils sont attelés et en mouvement. Ces facteurs comprennent le transfert de poids par les dispositifs d'attelage qui relient deux wagons entre eux, les temps de réponse de l'installation de pesage et de commande, et la répétabilité, la précision des bascules de pesage (statique et dynamique), le poids du produit qui s'accumule sur les bascules par suite d'un versement, la quantité de produit qui arrive encore dans le wagon après que l'arrêt du chargement ait été déclenché par fermeture d'une porte de chargement, la répétabilité du temps de réponse de la porte de chargement, l'uniformité de la densité du produit, l'uniformité du débit du produit pour une ouverture donnée de la porte de chargement,
et le temps disponible pour le
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chargement.
C'est un objectif de la présente invention de procurer un appareil et un procédé de pesage améliorés.
Selon la présente invention, il est procuré un procédé de chargement de wagons de chemin de fer attelés les uns aux autres et en mouvement, qui consiste : à choisir un wagon de chemin de fer à charger ; à obtenir, préalablement au chargement, le poids composite du bogie avant du wagon de chemin de fer choisi et du bogie arrière du wagon de chemin de fer qui précède immédiatement le wagon choisi ; à obtenir, préalablement au chargement, le poids composite du bogie arrière du wagon de chemin de fer choisi et du bogie avant du wagon qui se trouve immédiatement derrière le wagon choisi ; à choisir un poids net prédéterminé voulu de la charge ;
et à charger le wagon de chemin de fer choisi, tandis qu'il est en mouvement, jusqu'à ce que soit atteint un poids composite total qui est sensiblement égal auxdits poids composites plus ledit poids net prédéterminé de la charge.
L'invention procure également un appareil permettant de charger les wagons de chemin de fer attelés les uns aux autres et en mouvement, comprenant un moyen de sélection d'un wagon de chemin de fer à charger, un moyen permettant d'obtenir le poids composite à vide du bogie avant du wagon de chemin de fer choisi et du bogie arrière du wagon de chemin de fer qui précède immédiatement le wagon de chemin de fer choisi ; un moyen permettant d'obtenir le poids composite à vide du bogie arrière du wagon de chemin de fer choisi et du bogie avant du wagon de chemin de fer qui se trouve immédiatement derrière le wagon de chemin de fer choisi ; un moyen permettant d'obtenir le poids composite dynamique total tandis que le wagon est chargé ; un moyen permettant de choisir un poids net prédéterminé de la charge ;
et un moyen permettant de charger le wagon de chemin de fer choisi, tandis qu'il est en mouvement, jusqu'à ce que soit atteint un poids composite dynamique total qui est sensiblement égal auxdits poids composites à vide plus
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ledit poids net prédéterminé de la charge.
Dans une forme de réalisation, la position du wagon de chemin de fer choisi et des deux wagons qui le précède et le suive immédiatement, par rapport à au moins une bascule de pesage, est détectée. Le chargement du wagon de chemin de fer choisi est déclenché au moment où le wagon de chemin de fer choisi se trouve en un emplacement prédéterminé. Un signal est émis au moment où il est détecté que le wagon de chemin de fer choisi se trouve dans cet emplacement prédéterminé, pour déclencher le chargement.
Des moyens sont prévus pour mettre en mémoire des données représentant les poids composites au moment où le wagon de chemin de fer choisi est vide. Les poids composites dynamiques au cours du chargement du wagon sont détectés.
Des moyens sont prévus pour calculer un poids-cible comprenant les poids composites à vide plus un poids net choisi de la charge, et pour mettre en mémoire des données représentant ce poids-cible. Le poids composite dynamique est comparé aux données concernant le poids-cible. Un signal de fin de chargement est émis au moment où le poids composite dynamique est sensiblement égal au poids-cible.
Des moyens sont éventuellement prévus pour déterminer le poids net de la charge et pour régler le moyen de calcul du poids-cible en réponse au moyen de détermination du poids net.
Des formes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrites, à titre d'exemple, avec référence aux dessins ci-joints, sur lesquels :
La Figure 1 est un schéma simplifié représentant un procédé et un appareil de chargement de wagons de chemin de fer qui sont attelés les uns aux autres et en mouvement, conformément à ra présente invention ;
La Figure 2 est un schéma d'une installation de chargement et de pesage au moment où il est détecté que les wagons de chemin de fer considérés se trouvent en un premier emplacement ;
La Figure 3 est un schéma semblable à celui de la
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Figure 2, mais sur lequel les wagons de chemin de fer occupent une position plus avancée ;
La Figure 4 est un schéma semblable à celui de la Figure 3, mais sur lequel les wagons de chemin de fer occupent une position plus avancée et à un moment où le chargement du wagon de chemin de fer choisi a commencé
La Figure 5 est un schéma semblable à celui de la Figure 4, mais sur lequel les wagons de chemin de fer se trouvent dans une position encore plus avancée ;
La Figure 6 est un schéma semblable à celui de la Figure 5, mais sur lequel les wagons de chemin de fer se trouvent dans une position encore plus avancée ;
La Figure 7 est un schéma simplifié d'une installation de chargement construite conformément aux principes de la présente invention : et
La Figure 8 est un schéma d'une autre forme de réalisation d'une installation de pesage de wagons de chemin de fer également construite conformément à l'invention.
La Figure 1 représente schématiquement un train sans sa locomotive, ce train comprenant un premier, un deuxième et un troisième wagons de marchandises 10,12 et 14, qui sont destinés à transporter du charbon. Les wagons 10, 12 et 14 sont attelés entre eux de la manière classique et se déplacent vers la droite dans le sens de la flèche de la Figure 1. Le wagon 10 a un bogie avant 16 et un bogie arrière 18, le wagon 12 a un bogie avant 20 et un bogie arrière 22, et le wagon 14 a un bogie avant 24 et un bogie arrière 26.
A mesure que le train se déplace de gauche à droite, les wagons passent sur un pont-bascule WB. Ce pontbascule est surmonté par une goulotte 28 dans laquelle du charbon passe lorsqu'une porte de chargement (non représentée) est ouverte. Sur la Figure 1, le wagon 10 est représenté hachuré, ce qui représente un wagon de marchandises chargé.
Un certain nombre de photodétecteurs sont disposés sur des poteaux en des endroits stratégiques le long de la voie et du pont-bascule, et comprennent des cellules photo-électriques
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30 et 32 permettant de détecter, de manière connue, la position des wagons de chemin de fer en mouvement. Mais on peut éventuellement utiliser d'autres moyens permettant de détecter la position des wagons du train, par exemple des interrupteurs de voie placés en des points stratégiques, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3. 374.844. 0n peut éventuellement utiliser de tels interrupteurs de voie pour déterminer le type des wagons, le nombre des essieux et la position des essieux.
Toujours en référence à la Figure 1, le poids agissant sur le pont-bascule WB est transmis par des transducteurs et les lignes 34 et 36 à un instrument de pesage 38. Cet instrument de pesage 38 comprend éventuellement un convertisseur analogique-numérique destiné à fournir des impulsions dont le nombre est proportionnel au poids détecté. Un signal de sortie de l'instrument de pesage 38 est envoyé, par la ligne 40, à une mémoire 42. Les données représentant certains poids au moment où le train se trouve en un point particulier, sont mises en mémoire dans la mémoire 42, ainsi que cela sera expliqué ci-dessous.
Les cellules photo-électriques 30 et 32 qui détectent la position des wagons de chemin de fer envoient un signal, par la ligne 44, à un détecteur 46 de la position des wagons. Ce détecteur de position des wagons envoie un signal, par la ligne 48, à une logique de commande destinée à envoyer un signal, par la ligne 52, à diverses opérations de commande.
Un signal de sortie de la mémoire 42 est envoyé, par la ligne 54, à un calculateur 56 du poids-cible. Le signal de sortie de l'instrument de pesage 38 est envoyé, par la ligne 40 et la ligne 58, à un comparateur 60, et le signal de sortie du calculateur 56 du poids-cible est envoyé, par la ligne ze au comparateur 60. Le signal de sortie du comparateur 60 est envoyé, par la ligne 64, à une commande 66 de porte de chargement qui envoie un signal, par la ligne 68, à la porte de chargement de la goulotte 28. Le signal de sortie de la mémoire 42 est également envoyé, par la ligne 70, à un calculateur 72 du poids net chargé, dont le signal
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de sortie est envoyé, par la ligne 74, à un dispositif 76 de réglage du poids-cible, dont la sortie est envoyée, par la ligne 78, au calculateur 56 du poids-cible.
Des signaux de logique de commande sont envoyés, par la ligne 52, à l'instrument de pesage 38 par l'intermédiaire de la ligne 80, à la commande 66 de la porte de chargement par l'intermédiaire de la ligne 82, à la mémoire 42 par l'intermédiaire de la ligne 84, au calculateur 72 de chargement du poids net par l'intermédiaire de la ligne 86, et à la commande 66 de la porte de chargement par l'intermédiaire de la ligne 88.
Le fonctionnement de l'installation de la Figure 1 est le suivant :
Supposons que le wagon 12 est le wagon choisi à charger. La cellule photo-électrique 30 détecte le moment où le wagon 10 est passé et où le wagon 12 se rapproche, et envoie alors un signal, par la ligne 44, au détecteur 46 de position des wagons. Le détecteur 46 de position des wagons a ainsi détecté que le wagon 12 est en place sous la goulotte 28 pour commencer le chargement, et que le bogie arrière 18 du wagon 10, le bogie avant 20 et le bogie arrière 22 du wagon 12, et le bogie avant 24 du wagon 14, se trouvent sur le pont-bascule WB.
Un signal est alors renvoyé à la logique de commande 50 pour qu'elle émette un signal sur la ligne 52 et ordonne à l'instrument de pesage 38 de mettre en mémoire dans la mémoire 42 un poids composite"à vide"des bogies 20 et 22 du wagon vide 12, du bogie 18 du wagon chargé immédiatement prédédent 10, et du bogie 24 du wagon vide 14 immédiatement suivant.
Supposons que l'on veuille charger 100 tonnes de charbon dans le wagon 12 et que le poids composite"à vide" décrit ci-dessus soit de 30 tonnes. L'opérateur aura donc chargé dans l'ordinateur des données indiquant que l'on veut charger 100 tonnes de charbon dans le wagon choisi. Le calculateur 56 du poids-cible met alors en mémoire un poidscible qui est égal au poids composite"à vide" (30 tonnes) plus le poids net voulu de la charge (100 tonnes), soit un poids-cible de 130 tonnes. Un signal est alors envoyé, par
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la ligne 88, à la commande 66 de la porte de chargement pour déclencher le chargement du wagon choisi 12. A mesure que le wagon choisi 12 est chargé, le poids composite dynamique est détecté par l'instrument de pesage 38, et le poids dynamique est transmis par la ligne 58 au comparateur 60.
Le poidscible est également transmis (par la ligne 62) au comparateur 60. Au moment où les données correspondant au poids composite dynamique sur la ligne 58 correspondent aux données concernant le poids-cible sur la ligne 62, le comparateur 60 envoie un signal par la ligne 64 à la commande 66 de la porte de chargement, ce qui a pour effet de fermer la porte de chargement 68.
Après un bref délai permettant au produit de se tasser dans le wagon, le poids composite total du bogie 18, des bogies 20 et 22 du wagon chargé 12, et du bogie 24 du wagon vide 14, est mesuré par l'instrument de pesage 38 et est transmis, par la ligne 58, au calculateur 72 du poids net chargé. Le poids composite"à vide"est envoyé de la mémoire 42, par la ligne 70, au calculateur 72 du poids net chargé et est soustrait du poids composite total, avec pour résultat le poids net de la charge, qui représente la différence entre le poids composite total et le poids composite"à vide".
Dans la pratique, il y a généralement un peu de charbon qui est chargé après la fermeture de la goulotte. La quantité de charbon en trop peut varier légèrement. Le poids net réel de la charge est comparé au poids net voulu de la charge (100 tonnes), et un signal de données représentant la différence entre le poids net réel de la charge et le poids net voulu de la charge est envoyé, par la ligne 74, au dispositif 76 de réglage du poids-cible. Par exemple, si le poids net réel de la charge est de 100,5 tonnes au lieu du poids net voulu de 100 tonnes, un signal est envoyé sur la ligne 78 pour réduire légèrement le poids-cible du calculateur.
La Figure 1 représente une installation dans laquelle le pont-bascule a une taille qui lui permet de ne contrôler que les poids composites des bogies avant et
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arrière du wagon choisi à charger, du wagon arrière du wagon immédiatement précédent et du bogie avant du wagon immédiatement suivant. Pendant tout le temps que dure le chargement, seuls ces bogies se trouvent sur le pont-bascule WB. Cependant, il existe des cas où la taille des wagons de marchandises est moins uniforme et où il faut pourtant ne contrôler que le poids composite des bogies avant et arrière du wagon choisi, du bogie arrière du wagon immédiatement précédent et du bogie avant du wagon immédiatement suivant.
Les Figures 2 à 6 représentent une installation permettant de réaliser cette opération sans faire appel à un seul pontbascule de grande longueur.
Comme le montre la Figure 2, il est prévu une bascule de tare WB1, un premier pont-bascule séparé WB2 et un second pont-bascule séparé WB3. On voit sur la Figure 2 que le poids composite des bogies 18 et 20 est mesuré sur le pontbascule WB2 tandis que la tare du bogie 22 et la tare du bogie 24 sont mesurées sur la bascule WB1 tandis que le bogie en question roule sur la bascule WB1. Ainsi, au moment où le wagon de marchandises 12 se trouve dans la position représentée sur la Figure 3, dans laquelle le chargement est sur le point de commencer, le poids composite"à vide"du bogie 18 (du wagon chargé 10), les bogies 20 et 22 du wagon 12, et du bogie 24 du wagon 14, a été mesuré et est en mémoire dans la mémoire 42.
La position correcte du wagon 12 par rapport à la goulotte de chargement 28 a été détectée, et un signal de commande est envoyé, par la ligne 88, à la commande 66 de porte de chargement pour déclencher le chargement du wagon 12.
La Figure 4 montre comment le chargement du wagon 12 a commencé et que, au début du chargement, tous les essieux ne sont pas portés par une bascule. Cependant, comme le montre la Figure 5, une fois que le-chargement a été effectué dans une mesure appréciable, les bogies 18 et 20 sont portés par la bascule du pont-bascule WB3, et les bogies 22 et 24 sont portés par la bascule du pont-bascule WB2. De la sorte, le poids composite dynamique des bogies 18,20, 22,24, tandis que le wagon 12 est chargé, est mesuré avec précision, et un
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signal de données représentant ce poids composite dynamique est envoyé, par la ligne 58, au comparateur 60. Dès que ce poids composite dynamique est égal au poids-cible, il est émis un signal qui ferme la porte de chargement de la goulotte 28.
En choisissant judicieusement les distances entre la bascule de tare WB1 et les ponts-bascule WB2 et WB3, ainsi que leurs dimensions, il est possible d'utiliser l'installation pour charger des wagons de marchandises de dimensions variables, le poids composite étant mesuré avec précision. A titre d'exemple spécifique, encore que cela n'implique aucune limitation, la bascule de tare WB1 a 3,75 m de long, la distance entre la bascule de tare WB1 et le pont-bascule WB2 est de 3 m, les ponts-bascule WB2 et WB3 sont longs de 12 m chacun, et la distance entre les ponts-bascule WB2 et WB3 est de 3,9 m. Dans un autre exemple, les ponts-bascule WB2 et WB3 peuvent avoir chacun 13,5 m de long, et les distances respectives entre la bascule de tare et les ponts-bascule peuvent être de 3 m.
La Figure 7 représente une installation informatisée. Le signal analogique provenant de la bascule de tare WB1 est envoyé, par la ligne 94, à une installation 96 de pesage en mouvement, de préférence une installation de pesage en mouvement StreeterAmet Modèle 5300A, fabriquée par la Division StreeterAmet de Mangood Corp., Grayslake, Illinois 60030, USA.
Le signal analogique provenant du pont-bascule WB2 est envoyé, par la ligne 98, à un instrument de pesage 100, StreeterAmet Modèle 9000, et le signal analogique provenant du pont-bascule WB3 est envoyé, par la ligne 102, à un instrument de pesage 104, StreeterAmet Modèle 9000.
Les signaux de sortie provenant de l'installation de pesage 96 et des instruments de pesage 100-et 104 sont respectivement transmis, par des lignes 106,108, 110, à un micro-ordinateur 112. Ce micro-ordinateur 112 est en liaison avec un terminal TRC d'opérateur 114 et avec une mémoire tampon d'entrée-sortie 116 qui envoie un signal, par la ligne 118, à la commande de porte et de goulotte et est en liaison avec le tableau de commande de l'opérateur par
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l'intermédiaire d'une ligne 120. Un signal de sortie du microordinateur 112 est envoyé, par une ligne 122, à une imprimante 124. Les données concernant les emplacements des wagons de chemin de fer sont envoyées au micro-ordinateur 112, par une ligne 126, en provenance des capteurs 128 de position à cellules photo-électriques.
En utilisant l'installation de la Figure 7, l'opérateur est en mesure de charger le poids net voulu de la charge dans le micro-ordinateur 112, et les données concernant le poids composite à vide, le poids composite dynamique, le poids composite total et le poids net de la charge sont envoyées à l'imprimante 124 par le micro-ordinateur 112. Le micro-ordinateur 112 contient également la mémoire et la logique de commande permettant de commander la porte de chargement conformément aux données de position des wagons qui sont envoyées au micro-ordinateur par la ligne 126, et conformément aux données de poids qui sont envoyées au microordinateur par les lignes 106,108 et 110.
La Figure 8 représente un autre type d'installation à ponts-bascule permettant de peser les wagons de chemin de fer en cours de chargement. Dans cette forme de réalisation, il y a un premier pont-bascule amont WB4, un pont-bascule adjacent WB5 et un pont-bascule aval adjacent WB6. Les pontsbascule WB4, WB5 et WB6 sont très rapprochés l'un de l'autre, mais ils peuvent être déconnectés électriquement l'un de l'autre lorsqu'on le souhaite. En d'autres termes, des interrupteurs peuvent être actionnés automatiquement ou manuellement pour déconnecter électriquement le pont-bascule WB4 des ponts-bascule WB5 et WB6, ou pour déconnecter le pont-bascule WB6 des ponts-bascule WB4 et WB5, etc.
L'installation de la Figure 8 fonctionne de la manière suivante. Au moment où le bogie 16 du wagon 10 passe sur le séparateur 130, qui sépare les ponts-bascule WB5 et WB6 d'une distance très courte, un interrupteur de voie est actionné pour déconnecter électriquement le pont-bascule WB6 de l'installation, et seuls les ponts-bascule WB4 et WB5 fournissent alors des données de poids à l'instrument de
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pesage 38 (Figure 1). On peut voir que le poids composite des bogies 18,20, 22 et 24 est déterminé au moyen des pontsbascule WB4 et WB5 au moment où le chargement commence. Dès que le bogie 24 passe sur le séparateur 132, un interrupteur de voie est actionné pour déconnecter le pont-bascule WB4 de l'installation, si bien que seul le pont-bascule WB5 déterminera le poids des bogies 18,20, 22 et 24.
Au moment où le bogie 18 déclenche l'interrupteur de voie sur le séparateur 130, le pont-bascule WB6 est à nouveau en état de fonctionnement avec le pont-bascule WB5, tandis que le pontbascule WB4 est en fait déconnecté électriquement.
Les interrupteurs de voie sont placés en des points stratégiques et les ponts-bascule sont commutés dans et hors de l'installation afin de fournir le poids composite des seuls bogies 18,20, 22 et 24, les ponts-bascule portant éventuellement d'autres bogies étant en fait déconnectés électriquement de l'installation de manière à ne pas transmettre des données de poids à l'instrument de pesage 38.
Du fait de l'utilisation du poids composite des deux bogies du wagon choisi en cours de chargement, du bogie arrière du wagon immédiatement précédent et du bogie avant du wagon immédiatement suivant, les erreurs de chargement qui sont dues à un transfert de poids par l'intermédiaire des dispositifs d'attelage des wagons sont pratiquement éliminées, et il est procuré une installation ayant sensiblement la même précision qu'une installation de chargement à trémies.
Bien que la forme de réalisation décrite et représentée à titre d'exemple concerne des wagons de chemin de fer attelés et en mouvement, le terme"wagon de chemin de fer", tel qu'il est utilisé ici, doit être compris comme englobant n'importe quel véhicule de transport de marchandises, que ce véhicule soit destiné à rouler sur une voie de chemin de fer ou sur une route.