BR112017009318B1

BR112017009318B1 - Sistema e método de carregamento de material em vagões de um trem

Info

Publication number: BR112017009318B1
Application number: BR112017009318-9A
Authority: BR
Inventors: Jonathon Zeelenberg; Andrew Arthur Shook; Shane Mackay; Stuart Dudfield; Hamish Macintosh
Original assignee: Technological Resources Pty. Limited
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2022-11-08
Also published as: CA2966648C; WO2016070236A1; AU2015342731B2; CA2966648A1; AU2015342731A1; BR112017009318A2

Abstract

Trata-se de um sistema de carregamento de trem para carregar material em vagões de um trem. O sistema compreende uma calha de material disposta sobre uma trajetória de percurso de vagão que os vagões a serem carregados com material percorrem durante o carregamento, e um transportador de movimento giratório disposto para entregar o material à calha de material, sendo que o transportador de movimento giratório é giratório de modo controlável em uma direção perpendicular à direção de percurso do material no transportador de movimento giratório. A calha de material é disposta de modo que a direção de entrega do material a partir da calha de material dependa da localização de giro do transportador de movimento giratório em relação à calha de material. O sistema também inclui um dispositivo de medição de massa disposto para produzir um valor de massa que indica a massa do material que percorre o transportador de movimento giratório, e um estimador de massa disposto para produzir uma estimativa de massa de vagão da massa do material entregue a cada vagão conforme o vagão percorre a calha por baixo, sendo que a estimativa de massa de vagão é baseada no valor de massa, na posição de giro do transportador de movimento giratório em relação à calha e na posição do vagão em relação à calha. O sistema é disposto para comunicar a estimativa de massa de vagão a um operador, e para prever a massa final de material em um vagão em vista de um giro imediato do transportador de movimento giratório de uma primeira posição em que o material é entregue ao vagão para uma segunda posição em que o material é entregue a um vagão adjacente.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de carregamento de trem para carregamento de material minerado em uma operação de mineração em um trem.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] É conhecido fornecer uma operação de mineração, tal como um sítio de mineração com uma instalação de carregamento de trem disposta para facilitar o carregamento de material em trens de transporte de material exclusivos por operadores de abastecimento de trem.

[0003] Tipicamente, os vagões de tais trens têm um limite de massa de sobrecarga associado que, por razões de segurança, não deve ser excedido, e os operadores de abastecimento de trem são tipicamente responsáveis por garantir que a massa de cada vagão de trem esteja abaixo do limite de sobrecarga.

[0004] Entretanto, a tarefa de garantir que cada massa de vagão esteja abaixo do limite de massa de sobrecarga não é simples visto que o material tende a ser carregado nos vagões em alta velocidade e a densidade do material carregado nos vagões é variável. Além disso, cada vagão é tipicamente pesado após o vagão se afastar do fluxo de material, por exemplo, em 4 comprimentos de vagão de distância. Como uma consequência, a massa de material em um vagão pode variar significativamente e uma situação de sobrecarga de vagão pode não ser detectada até que diversos vagões a mais tenham sido preenchidos.

[0005] Quando uma sobrecarga de massa de vagão for detectada, é necessário parar o processo de carregamento de trem a fim de que o material em excesso no vagão possa ser removido, mas isso provoca atrasos indevidos.

[0006] A fim de reduzir a probabilidade de paragens durante o processo de carregamento de trem, os operadores tendem a carregar os vagões de trem de forma conservadora e, embora a probabilidade de paragens de trem ser muito reduzida como resultado, uma consequência é que pelo menos parte dos vagões de trem esteja carregada significativamente abaixo do limite de sobrecarga de massa, e isso equivale a uma perda significativa de produção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] Será compreendido que no presente relatório descritivo uma operação de mineração significa qualquer operação ou instalação associada a extração, manuseio, processamento e/ou transporte de mercadorias a granel em um ambiente de extração de recurso ou parte de tal processo, por exemplo, sítios de mineração, instalações ferroviárias, instalações portuárias e infraestrutura associada.

[0008] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um sistema de carregamento de trem para o carregamento de material em vagões de um trem, sendo que o sistema compreende:

[0009] uma calha de material disposta sobre uma trajetória de percurso de vagão que os vagões a serem carregado com material percorrem durante o carregamento;

[0010] um transportador de movimento giratório disposto para entregar material à calha de material, sendo que o transportador de movimento giratório é giratório de modo controlável em uma direção perpendicular à direção de percurso de material no transportador de movimento giratório;

[0011] em que a calha de material é disposta de modo que a direção de entrega de material da calha de material dependa da localização de giro do transportador de movimento giratório em relação à calha de material;

[0012] um dispositivo de medição de massa disposto para produzir um valor de massa que indica a massa de material que percorre o transportador de movimento giratório; e

[0013] um estimador de massa disposto para produzir uma estimativa de massa de vagão da massa de material entregue a cada vagão conforme o vagão percorre a calha por baixo, sendo que a estimativa de massa de vagão é baseada no valor de massa, na posição de giro do transportador de movimento giratório em relação à calha e na posição do vagão em relação à calha;

[0014] em que o sistema é disposto para comunicar a estimativa de massa de vagão a um operador; e

[0015] em que o sistema é disposto para prever a massa final de material em um vagão em vista do giro imediato do transportador de movimento giratório de uma primeira posição em que o material é entregue ao vagão para uma segunda posição em que o material é entregue a um vagão adjacente.

[0016] Em uma modalidade, o sistema é disposto para produzir uma pluralidade de valores de massa consecutivos, em que cada valor de massa indica uma massa de material em uma porção de comprimento definido do transportador de movimento giratório.

[0017] Em uma modalidade, o sistema é disposto para determinar os valores de massa consecutivos que correspondem ao material adicionado a um vagão, e o sistema inclui um acumulador de massa disposto para adicionar os valores de massa consecutivos determinados uns aos outros de modo a produzir uma estimativa da massa de material adicionada ao vagão.

[0018] Em uma modalidade, o dispositivo de medição de massa é disposto a uma distância definida a partir de uma extremidade do transportador de movimento giratório adjacente à calha, em que o sistema é disposto para aplicar um atraso que depende da distância definida para cada valor de massa produzido pelo estimador de massa, e para usar os valores de massa atrasados para estimar a massa de material adicionada ao vagão.

[0019] Em uma modalidade, o dispositivo de medição de massa compreende uma balança dinâmica.

[0020] Em uma modalidade, a calha inclui uma primeira porção de calha e uma segunda porção de calha, e o sistema é disposto para determinar, a partir de uma massa de material recebida na calha, a razão de massa que é entregue à primeira e à segunda porções de calha e, portanto, as proporções de massa entregues a cada vagão disposto sob a calha.

[0021] Em uma modalidade, o sistema é disposto para determinar uma estimativa do tempo até a entrega de todo o material fornecido pelo transportador de movimento giratório ser alterada entre uma dentre a primeira e a segunda porções de calha e a outra dentre a primeira e a segunda porções de calha conforme o transportador de movimento giratório gira entre a primeira e a segunda porções de calha, para usar a estimativa de tempo para determinar a quantidade de material residual que será adicionada a uma dentre a primeira e a segunda porções de calha antes de o transportador de movimento giratório girar para a outra dentre a primeira e a segunda porções de calha, e para adicionar a quantidade determinada de material residual à estimativa de massa de vagão para produzir uma estimativa de massa de vagão de giro de transportador previsto.

[0022] A estimativa de tempo até a entrega de todo o material fornecido pelo transportador de movimento giratório ser alterada entre um dentre a primeira e a segunda porções de calha e a outra dentre a primeira e a segunda porções de calha conforme o transportador de movimento giratório gira entre a primeira e a segunda porções de calha é baseada no tempo até o transportador de movimento giratório girar para uma posição localizada entre a primeira e a segunda porções de calha.

[0023] Em uma modalidade, o sistema é disposto para exibir a massa final prevista de material em um vagão em vista do giro imediato do transportador de movimento giratório.

[0024] Em uma modalidade, o sistema é disposto para prever a massa final de material em um vagão em vista da parada imediata do transportador de movimento giratório.

[0025] Em uma modalidade, o sistema é disposto para determinar uma estimativa do comprimento de transportador de movimento giratório que continuará a avançar após a parada imediata do transportador de movimento giratório, para usar a estimativa de comprimento para determinar a quantidade de material residual que será adicionada à calha antes de o transportador de movimento giratório parar e para adicionar a quantidade determinada de material residual à estimativa de massa de vagão para produzir uma estimativa de massa de vagão de parada de transportador prevista.

[0026] Em uma modalidade, o sistema é disposto para exibir a massa final prevista de material em um vagão em vista da parada imediata do transportador de movimento giratório.

[0027] Em uma modalidade, o sistema é disposto para exibir uma estimativa de massa de vagão graficamente, por exemplo, como um retângulo de comprimento crescente conforme a estimativa de massa de vagão aumenta. Em uma modalidade, a tela inclui um marcador de ponto de ajuste que indica uma massa de vagão alvo adjacente à estimativa de massa de vagão gráfica.

[0028] Em uma modalidade, o sistema é disposto para codificar por cores a estimativa de massa de vagão gráfica de modo que a altura do retângulo em relação ao marcador de ponto de ajuste seja representada por cores. A codificação por cores pode ser disposta de modo que o retângulo seja mostrado em uma primeira cor se a massa de vagão atual for maior que uma tolerância definida acima do alvo de massa de vagão, o retângulo seja mostrado em uma segunda cor se a massa de vagão atual estiver dentro de uma tolerância definida acima e abaixo do alvo de massa de vagão e o retângulo seja mostrado em uma terceira cor se a massa de vagão atual for menor que uma tolerância definida abaixo do alvo de massa de vagão.

[0029] Em uma modalidade, o sistema é disposto para exibir um temporizador de giro que indica a quantidade de tempo disponível até que o transportador de movimento giratório deva começar a girar a fim de que a massa final prevista de material em um vagão seja substancialmente igual a uma massa de vagão alvo.

[0030] Em uma modalidade, o temporizador de giro inclui uma representação gráfica da quantidade de tempo disponível até que o transportador de movimento giratório deva começar a girar.

[0031] Em uma modalidade, o temporizador de giro inclui uma representação numérica da quantidade de tempo disponível até que o transportador de movimento giratório deva começar a girar.

[0032] Em uma modalidade, o temporizador de giro inclui um indicador de parada de transportador que indica o tempo que o transportador deve ser parado a fim de que a massa final prevista de material em um vagão seja substancialmente igual a uma massa de vagão alvo.

[0033] Em uma modalidade, o sistema é disposto para exibir o temporizador de giro quando a estimativa de massa de vagão estiver dentro de um peso definido da massa de vagão alvo, tal como dentro de 15 toneladas métricas da massa de vagão alvo.

[0034] Em uma modalidade, o sistema é disposto para fixar a velocidade do transportador de movimento giratório quando o valor de massa de vagão estimado alcançar um valor estimado definido.

[0035] Em uma modalidade, o sistema compreende um controlador de sobrecarga disposto para monitorar a estimativa de massa de vagão de parada de transportador prevista conforme o vagão é carregado com material e para parar automaticamente o transportador de movimento giratório quando a estimativa de massa de vagão de parada de transportador prevista alcançar uma massa de vagão de sobrecarga definida.

[0036] Em uma modalidade, o sistema inclui pelo menos um sensor de posição de trem disposto para determinar a localização de um trem em relação ao sistema de carregamento de trem e, portanto, as localizações de vagões do trem em relação à calha.

[0037] Em uma modalidade, o sistema inclui um pesador de vagão disposto para medir a massa de um vagão carregado, e o sistema é disposto para exibir valores de massa de vagão medidos na tela.

[0038] Em uma modalidade, o sistema inclui valores de massa de tara de vagão armazenados, sendo que cada valor de massa de tara indica o peso de tara de um vagão específico, e o sistema é disposto para determinar o peso real de material carregado nos vagões com o uso dos valores de massa de vagão medidos e dos respectivos valores de massa de tara de vagão.

[0039] Em uma modalidade, o sistema é disposto para usar os valores de massa de vagão medidos e os valores de massa de vagão previstos correspondentes para produzir um valor de correção de erro, sendo que o valor de correção de erro é usado pelo estimador de massa para aprimorar a precisão da estimativa de massa de vagão produzida pelo estimador de massa.

[0040] Em uma modalidade, o sistema é disposto para calcular um valor de variabilidade que indica a variabilidade dos valores de massa de vagão medidos. O valor de variabilidade pode ser um valor de desvio padrão.

[0041] Em uma modalidade, o sistema é disposto para usar um valor de probabilidade desejado que indica a probabilidade de ocorrência de uma sobrecarga de vagão e o valor de variabilidade para calcular uma massa de ponto de ajuste alvo que indica uma massa de vagão alvo.

[0042] Em uma modalidade, o sistema é disposto para exibir a massa de ponto de ajuste alvo na tela.

[0043] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um método de carregamento de material em vagões de um trem em uma operação de mineração, sendo que o método compreende:

[0044] fornecer uma calha de material disposta sobre uma trajetória de percurso de vagão que os vagões a serem carregados com material percorrem durante o carregamento;

[0045] entregar material à calha de material em um transportador de movimento giratório, sendo que o transportador de movimento giratório é giratório de modo controlável em uma direção perpendicular à direção de percurso de material no transportador de movimento giratório;

[0046] controlar a localização de entrega de material à calha controlando-se a localização de giro do transportador de movimento giratório em relação à calha de material;

[0047] produzir um valor de massa que indica a massa de material que percorre o transportador de movimento giratório;

[0048] produzir uma estimativa de massa de vagão da massa de material entregue a cada vagão conforme o vagão percorre a calha por baixo, sendo que a estimativa de massa de vagão é baseada no valor de massa, na posição de giro do transportador de movimento giratório em relação à calha e na posição do vagão em relação à calha;

[0049] comunicar a estimativa de massa de vagão a um operador; e

[0050] prever a massa final de material em um vagão em vista do giro imediato do transportador de movimento giratório de uma primeira posição em que o material é entregue ao vagão para uma segunda posição em que o material é entregue a um vagão adjacente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0051] A presente invenção será agora descrita, a título de exemplo somente, em referência aos desenhos anexos, em que:

[0052] A Figura 1 é uma representação em perspectiva diagramática de um sistema de carregamento de trem de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0053] A Figura 2 é uma representação diagramática do sistema de carregamento de trem mostrado na Figura 1, com o sistema de carregamento de trem mostrado a partir de um primeiro lado;

[0054] A Figura 3 é uma representação diagramática do sistema de carregamento de trem mostrado na Figura 1, com o sistema de carregamento de trem mostrado a partir de um segundo lado;

[0055] A Figura 4 é uma representação diagramática do sistema de carregamento de trem mostrado na Figura 3, com o sistema de carregamento de trem mostrado durante o uso;

[0056] A Figura 5 é uma plotagem que ilustra a relação entre a posição de um dispositivo de controle de velocidade de transportador de movimento giratório e a velocidade do transportador de movimento giratório;

[0057] A Figura 6 é um diagrama de blocos de componentes de um sistema de carregamento de trem, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0058] A Figura 7 é um diagrama de blocos que ilustra componentes funcionais implantados pelo sistema de carregamento de trem mostrado na Figura 6;

[0059] A Figura 8 mostra uma plotagem de massa de vagão atual estimada durante o carregamento de vagão e massa de vagão final prevista após o transportador girar ou o transportador de movimento giratório parar;

[0060] A Figura 9 é um diagrama esquemático de uma tela de operador que mostra estimativas de massa de vagão diagramaticamente e um temporizador de giro;

[0061] A Figura 10 é um diagrama de blocos de um estimador de massa de vagão dos componentes funcionais mostrados na Figura 7;

[0062] A Figura 11 é uma plotagem que ilustra a relação entre a posição de giro do transportador de movimento giratório e a porcentagem de material de minério direcionado a uma primeira porção de calha de uma calha do sistema de carregamento de trem;

[0063] A Figura 12 mostra plotagens de massa de vagão adicionada a um vagão após a parada imediata de transportador de movimento giratório ou giro imediato de transportador em relação à velocidade de transportador de movimento giratório; e

[0064] A Figura 13 é um fluxograma que ilustra um método de carregamento de um trem, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DE UMA MODALIDADE DA INVENÇÃO

[0065] Uma modalidade de um sistema de carregamento de trem será agora descrita em referência às operações de mineração na forma de sítios de mineração, embora compreenda-se que outras operações de mineração em que as operações de carregamento de trem ocorrem sejam previstas.

[0066] Um sistema de carregamento de trem exemplificativo 10 é mostrado diagramaticamente na Figura 1 e conceitualmente nas Figuras 2 a 4.

[0067] O sistema de carregamento de trem 10 é disposto para carregar um trem 12 com material, nesse exemplo minério derivado de um ou mais sítios de mineração.

[0068] Cada trem 12 inclui uma pluralidade de vagões 14 e pelo menos uma, e tipicamente 3 locomotivas (não mostradas). O minério a ser disposto nos vagões 14 é transportado para o sistema de carregamento de trem 10 com o uso de transportadores de entrega 16 que transportam o material para um silo vibratório 18.

[0069] O silo vibratório 18 entrega o minério a um transportador alimentador 20 que fornece minério para um transportador de movimento giratório 22 disposto para pivotar sob controle de operador em torno de uma disposição de pivotação 24. O transportador de movimento giratório 22 fornece minério para uma calha 26 que direciona o minério para os vagões 14 dispostos sob a calha 26.

[0070] Nesse exemplo, a disposição de pivotação 24 inclui uma plataforma 28 dotada de rodas 30 que percorrem em canais arqueados 32, sendo que a plataforma 28 sustenta uma primeira extremidade 34 do transportador de movimento giratório 22. Uma porção média 36 do transportador de movimento giratório 22 repousa em um primeiro trole 38 disposto para facilitar a moção giratória do transportador de movimento giratório 22, e uma segunda extremidade 40 do transportador de movimento giratório 22 repousa em um segundo trole 42 também disposto para facilitar a moção giratória do transportador de movimento giratório 22. O movimento do primeiro e segundo troles 38, 42 e, portanto, o movimento giratório do transportador de movimento giratório 22 é controlado nesse exemplo com o uso de cilindros hidráulicos 44.

[0071] A segunda extremidade 40 do transportador de movimento giratório 22 é montada acima de uma via ferroviária 46 sobre uma armação de sustentação 48 de modo que o minério que percorre o transportador de movimento giratório 22 possa ser direcionado pelo transportador de movimento giratório 22 para vagões 14 de um trem que percorre sobre a via ferroviária 46 abaixo da armação de sustentação 48.

[0072] Conforme melhor mostrado na Figura 2, uma balança dinâmica 50 é fornecida para pesar o minério no transportador de movimento giratório 22 conforme o minério é transportado no transportador de movimento giratório 22 para a calha 26. Nesse exemplo, a balança dinâmica 50 produz um valor de massa que indica a taxa de fluxo de massa de minério que passa através da balança dinâmica 50. Nesse exemplo, a balança dinâmica 50 é disposta a 8,1 m da segunda extremidade 40 do transportador de movimento giratório 20.

[0073] Com o uso do valor de massa produzido pela balança dinâmica 50 e da velocidade do transportador de movimento giratório 22, o sistema de carregamento de trem 10 calcula uma sequência de valores de massa estimados que indica a massa de material que é carregada na calha 26.

[0074] Além disso, com o uso da sequência de valores de massa, de informações que indicam a localização dos vagões de trem 14 em relação à calha 26 e da posição do transportador de movimento giratório 22 em relação à calha 26, o sistema de carregamento de trem 10 calcula uma estimativa da massa de minério que é carregada em cada vagão 14.

[0075] Conforme melhor mostrado na Figura 3, um trem 12 que chega no sistema de carregamento de trem 10 percorre ao longo da via ferroviária 46 de modo que os vagões 14 do trem 52 passem sob a calha 26 e, dessa forma, recebam o minério através da calha 26 a partir do transportador de movimento giratório 22.

[0076] A calha 26 inclui a primeira e a segunda porções de calha 54, 56 e um suporte transversal 58. Controlando-se a posição da segunda extremidade 40 do transportador de movimento giratório 22 e a velocidade do transportador de movimento giratório 22, é possível que um operador controle a quantidade de minério direcionada à primeira e à segunda porções de calha 54, 56 conforme o trem se move lentamente através do sistema de carregamento de trem 10 na direção da seta 60. Dessa forma, o operador tem capacidade para preencher continuamente os vagões 14 sem parar o transportador de movimento giratório 22 através de movimento apropriado da segunda extremidade 40 do transportador de movimento giratório 22.

[0077] Por exemplo, como mostrado nas Figuras 3 e 4, conforme o trem 12 chega no sistema de carregamento de trem 10, um primeiro vagão 14a se move para uma posição sob a primeira porção de calha 54. Em reposta, o operador posiciona a segunda extremidade 40 do transportador de movimento giratório 22 de modo que a segunda extremidade 40 esteja disposta sobre a primeira porção de calha 54. Como uma consequência, todo o minério do transportador de movimento giratório 22 é direcionado para a primeira porção de calha 54 e, portanto, para o primeiro vagão 14a disposto sob a primeira porção de calha 54.

[0078] À medida que o trem 12 se move na direção da seta 60, o operador move a segunda extremidade 40 do transportador de movimento giratório 22 de modo a distribuir o minério no vagão 14a e, em um momento apropriado, gira o transportador de movimento giratório 22 entre a primeira e a segunda porções de calha 54, 56 de modo a controlar a quantidade de minério carregada em um vagão, manter a quantidade de minério menor ou igual a um peso alvo de minério e começar a carregar o minério em um segundo vagão adjacente 14b.

[0079] O operador controla a posição do transportador de movimento giratório 22 dessa forma com base na experiência passada e nas massas anteriores de vagão medidas pelo pesador de vagão. Caso massas anteriores de vagão tenham sido relativamente altas e, especialmente, caso uma quantidade significativa de sobrecargas tenha ocorrido, a tendência do operador é ser cuidados e preencher os vagões a um nível relativamente baixo. Tipicamente, um pesador de vagão é fornecido pelo menos 4 vagões à frente para pesar cada vagão carregado 14.

[0080] Conforme mostrado nas Figuras 3 e 4, o sistema de carregamento de trem 10 também inclui sensores de posição de trem 59 dispostos para fornecer informações de direção que indicam a direção de percurso do trem 12 e informações de localização que indicam a posição do trem 12 em relação ao sistema de carregamento de trem 10 e, portanto, as posições dos vagões 14 em relação à calha 26.

[0081] Nesse exemplo, a velocidade do transportador de movimento giratório 22 é controlável com o transportador alimentador 20 com o uso de um dispositivo de controle de velocidade de transportador de movimento giratório 68 de modo que a velocidade do transportador alimentador 20 corresponda à velocidade do transportador de movimento giratório 22 e a velocidade de ambos transportadores seja controlada ao mesmo tempo por um operador. O dispositivo de controle de velocidade de transportador de movimento giratório 68 pode, por exemplo, inclui um manche. O transportador de movimento giratório 22 é disposto para iniciar antes do transportador alimentador 20, embora isso crie um intervalo de minério no início.

[0082] Nesse exemplo, a posição de giro do transportador de movimento giratório 22 em relação à calha 26 é controlada por um operador com o uso de um dispositivo de controle de giro 70 que pode, por exemplo, incluir um manche.

[0083] A Figura 5 mostra a relação entre a posição 69 de um dispositivo de controle de velocidade de transportador de movimento giratório 68 e a velocidade 71 do transportador de movimento giratório 22. Nesse exemplo, a velocidade mínima do transportador de movimento giratório é de 3,4 m/s e a velocidade não aumenta até que o manche seja ajustado para uma posição que corresponde a cerca de 50% do alcance de movimento do manche. A velocidade máxima de transportador de movimento giratório nesse exemplo é de 5 m/s.

[0084] Em referência à Figura 6, um diagrama de blocos que ilustra componentes 60 do sistema de carregamento de trem 10 é mostrado. Os componentes de sistema de carregamento de trem 60 incluem uma unidade de controle 62 para controlar e coordenar operações no sistema de carregamento de trem 10, e uma tela 64 para exibir informações de carregamento de trem para um operador durante uma operação de carregamento de trem.

[0085] A unidade de controle 62 pode incluir memória e armazenamento de dados associados 63 necessários para armazenar dados e/ou programas utilizáveis pela unidade de controle 62 para implantar a funcionalidade desejada. Nesse exemplo, a unidade de controle 62 é disposta para armazenar valores de massa de vagão produzidos pelo pesador de vagão 66, e calcular um valor de variabilidade de massa que indica a variabilidade dos valores de massa de vagão medidos, nesse exemplo na forma de um desvio padrão dos valores de massa de vagão medidos; para calcular valores atuais de massa estimados para cada vagão 14 baseados na balança dinâmica de transportador 50, na velocidade de transportador, nas posições dos vagões 14 em relação à calha 26 e na posição de giro do transportador de movimento giratório 22 em relação à calha 26; para calcular e/ou armazenar um ponto de ajuste alvo que indica uma massa de vagão alvo sugerida; para calcular valores de massa previstos para cada vagão 14 baseados na parada imediata de transportador de movimento giratório e no giro imediato do transportador de movimento giratório 22; para calcular quando um operador deve começar a girar o transportador de movimento giratório ou deve parar o transportador de movimento giratório 22 a fim de alcançar uma massa de vagão final próxima à massa de vagão alvo; e para controlar a exibição de informações de carregamento de trem na tela 64.

[0086] O ponto de ajuste alvo pode ser definido por um usuário ou pode ser calculado, por exemplo, de modo que o ponto de ajuste alvo indique uma massa de vagão alvo sugerida que um operador de carregamento de trem deve visar a fim de manter uma probabilidade de sobrecarga a um nível definido, por exemplo, 0,01, enquanto alcança uma massa de vagão relativamente alta.

[0087] Os componentes funcionais 80 implantados pelo sistema de carregamento de trem, nesse exemplo com o uso da unidade de controle 62, são mostrados na Figura 7. Os componentes funcionais 80 incluem um estimador de massa de vagão 82 disposto para calcular o valor atual de massa estimado para cada vagão 14 durante o carregamento baseado na balança dinâmica de transportador 50, nos sensores de posição de trem 59 e nas posição do transportador de movimento giratório 22 de acordo com o controle de giro de operador 70; um previsor de massa de vagão 84 disposto para calcular o valor final de massa estimado para cada vagão 14 baseado no giro imediato do transportador de movimento giratório 22 por um operador, e o valor final de massa estimado com base na parada imediata de transportador de movimento giratório; um estimador de ponto de ajuste alvo 86 disposto para calcular um ponto de ajuste alvo que indica uma massa média de vagão sugerida que um operador de carregamento de trem deve visar a fim de manter uma probabilidade de sobrecarga a um nível definido; e um plotador de dados 88 disposto para controlar a exibição das informações de carregamento de trem na tela 64.

[0088] Os componentes funcionais 80 também incluem uma calculadora de tempo de giro/parada de transportador 91 disposta para calcular quando o operador deve começar a girar o transportador de movimento giratório 22 ou deve parar o transportador de movimento giratório 22 a fim de que o peso de massa de vagão final esteja ou esteja próxima da massa de vagão alvo. A calculadora de tempo de giro/parada de transportador 91 também calcula informações de temporizador de giro que indicam uma contagem regressiva que representa a quantidade de tempo até que o operador deva começar a girar.

[0089] A contagem regressiva de giro e as informações que indicam quando o operador deve parar o transportador de movimento giratório 22 a fim de obter a massa de vagão alvo são mostradas para o operador na tela 64.

[0090] Será entendido que a variabilidade dos valores reais de massa de vagão medidos, nesse exemplo representada pelo desvio padrão, tem um efeito significativo na probabilidade de ocorrência de uma sobrecarga. Isso se deve a um grande desvio padrão corresponder a uma maior variação de valores de massa de vagão e, portanto, para um dado valor médio de massa de vagão, mais valores de massa de vagão acima do nível de massa de sobrecarga. Portanto, para os valores de massa de vagão que têm um desvio padrão relativamente grande, a massa média de vagão desejada, que é a massa de vagão alvo, deve ser reduzida a fim de que a quantidade provável de valores de massa de vagão acima da massa de sobrecarga seja mantida relativamente baixa, e para valores de massa de vagão que têm um desvio padrão relativamente pequeno, a massa média de vagão desejada, que é a massa de vagão alvo, deve ser aumentada a fim de que um nível mais ideal de material seja carregado em um vagão enquanto ainda mantém a quantidade provável de valores de massa de vagão acima da massa de sobrecarga relativamente baixa. Consequentemente, selecionando-se apropriadamente a massa de vagão alvo em vista do desvio padrão de valores de massa de vagão recentes, a massa de material carreada em um trem pode ser aumentada sem afetar indevidamente a probabilidade de o trem ficar sobrecarregado.

[0091] As massas de vagão ferroviário tendem a se aproximar de uma distribuição normal e, como tal, uma probabilidade de 1% de exceder um valor definido ocorre em um valor igual ao valor médio dos valores de massa mais 2,33a, em que a é o desvio padrão dos valores de massa. Consequentemente, para valores de massa que têm alta variabilidade, a massa média de vagão ferroviário deve ser menor para valores de massa que têm baixa variabilidade, a fim de manter a mesma probabilidade de 1% de sobrecarga. Calculando-se o desvio padrão dos valores de massa de vagão medidos, e definindo-se uma probabilidade desejada que corresponde a uma massa de sobrecarga definida, pode ser calculado um valor médio de massa que é apropriado para uso como o valor de massa alvo.

[0092] Os componentes funcionais 80 também incluem um controlador de sobrecarga 90, nesse exemplo também implanto pela unidade de controle 62. Entretanto, como uma alternativa, será compreendido que o controlador de sobrecarga 90 pode ser implantado por um componente separado da unidade de controle 62.

[0093] Na Figura 8, um gráfico 92 que inclui valores de massa de vagão atual estimados 94, e valores de massa de vagão final previstos após o transportador girar 96 ou o transportador de movimento giratório parar 98 é mostrado, e essas informações são exibidas para um operador durante uma operação de carregamento de vagão. O gráfico 92 representa valores de massa de vagão atual estimados 94 e valores de massa de vagão final previstos 96, 98 quando a velocidade de transportador de movimento giratório for de cerca de 5 m/s.

[0094] O gráfico 92 também mostra uma plotagem de posição de giro 100 que indica a posição de giro do transportador de movimento giratório 22 e a relação entre a posição do transportador de movimento giratório 22 e a massa de vagão final prevista após o transportador girar.

[0095] Será entendido que as plotagens de valores de massa final previstos 96, 98 estão 4 vagões à frente dos valores reais de massa de vagão medidos pelo pesador de vagão 66.

[0096] Com o uso do gráfico 92, um operador tem capacidade para determinar quando começar a girar o transportador de movimento giratório 22 a fim de transferir a entrega de minério para um vagão adjacente 14 do trem 12 enquanto alcança uma massa de vagão final prevista para um vagão anterior 14 que está próximo da massa alvo definida.

[0097] Além de exibir para um operador a massa de vagão atual estimada 94 e valores de massa de vagão final previstos 96, 98, as massas reais de vagão determinadas pelo pesador de vagão 66 também podem ser exibidas de modo que o operador seja dotado de uma indicação da precisão do estimador de massa de vagão 82 e do previsor de massa de vagão 84.

[0098] Em uma modalidade alternativa, os valores de massa de vagão estimados 94 são exibidos para um operador diagramaticamente e um indicador visual é mostrado para o operador para indicar para o operador quando começar a girar o transportador de movimento giratório 22 ou parar o transportador de movimento giratório 22 a fim de obter uma massa final de vagão prevista em ou próxima da massa de vagão alvo.

[0099] Uma exibição exemplificativa exibida para um operador durante uma operação de carregamento de vagão é mostrada na Figura 9.

[00100] A Figura 9 mostra representações esquemáticas 101a, 101b, 101c, 101d de vagões ferroviários 14, e uma representação esquemática 102 da calha 26 com um ícone triangular 103 que representa o suporte transversal 58 da calha 26 e um ícone quadrado 104 que representa o transportador de movimento giratório 22. Cada representação 101 de um vagão ferroviário 14 inclui um primeiro marcador 105 que indica uma massa de vagão definida, nesse exemplo 100 toneladas métricas, e um marcador de ponto de ajuste 106 que indica a massa de vagão alvo definida, nesse exemplo 116 toneladas métricas. Cada representação 101 de um vagão ferroviário 14 também inclui um indicador de massa atual, nesse exemplo na forma de uma caixa colorida 107, cuja altura representa a massa atual estimada no vagão relevante 14. Por exemplo, no exemplo mostrado na Figura 9, um primeiro vagão 14a mostrado pela representação 101a tem uma massa de vagão estimada ligeiramente acima da massa de vagão alvo; um segundo vagão 14b mostrado pela representação 101b tem uma massa de vagão estimada entre 100 toneladas métricas e a massa de vagão alvo; e o terceiro e o quarto vagões 14c, 14d mostrados pelas representações 101c e 101d ainda não receberam material e, então contêm zero toneladas métricas de material.

[00101] Será entendido que o ícone quadrado 104 que representa o transportador de movimento giratório 22 é mostrado acima do segundo vagão 14b indicado pela representação 101b visto que o segundo vagão 14b está atualmente sendo preenchido pelo transportador de movimento giratório.

[00102] Os indicadores de massa atual 107 podem ser mostrados de modo diferente, por exemplo, codificados por cor, dependendo de a massa estimada atual de material em um vagão ser maior que uma tolerância definida acima da massa de vagão alvo, estar dentro de uma tolerância definida acima e abaixo da massa de vagão alvo ou de a massa estimada de material em um vagão ser menor que uma tolerância definida abaixo da massa de vagão alvo. Cada indicador de massa atual 107 também pode incluir uma massa numérica de vagão estimada 108 e um número de vagão 109.

[00103] Nesse exemplo, a tela também mostra um seletor de massa alvo 111 que é controlável por um operador para definir a massa alvo de um vagão.

[00104] Nesse exemplo, a tela também mostra um temporizador de giro 113 que dota um usuário com assistência em relação a quando começar a girar o transportador de movimento giratório 22 longe do vagão que atualmente recebe o material. O temporizador de giro 113 dota o operador com uma contagem regressiva numérica 115 e visual 117 para o começo de giro e, nesse exemplo, o temporizador de giro representa as 15 toneladas métricas finais a serem carregadas em um vagão a fim de que o vagão alcance a massa de vagão alvo.

[00105] Nesse exemplo, portanto, a contagem regressiva numérica 115 conta de forma decrescente de 15 até zero, e uma linha de marcador 119 da contagem regressiva visual se move continuamente em direção a uma linha zero 121.

[00106] O temporizador de giro 113 também inclui um indicador de parada de transportador 123 que representa o último momento que o transportador pode ser parado a fim de manter a massa de vagão abaixo da sobrecarga. Consequentemente, caso não seja possível girar o transportador de movimento giratório, então, a fim de impedir a sobrecarga, o transportador de movimento giratório 22 deve ser parado antes da linha de marcador 119 alcançar o indicador de parada de transportador 123.

[00107] Nessa modalidade, o sistema é disposto para exibir o temporizador de giro 113 somente quando a massa atual de vagão estimada estiver dentro de 15 toneladas métricas da massa de vagão alvo.

[00108] Durante o uso, um operador usa o temporizador de giro 113 para determinar quando começar a girar o transportador de movimento giratório 22 ou quanto parar o transportador de movimento giratório 22. Em qualquer situação, espera-se que a massa de vagão final esteja próxima da massa de vagão alvo.

[00109] O temporizador de giro 113 pode ser disposto para altera a aparência dependendo da posição relativa da linha de marcador 119, por exemplo, de modo que o indicador de contagem regressiva visual 117 seja mostrado em uma primeira cor, tal como azul, quando a linha de marcador 119 estiver acima do indicador de parada de transportador 123, o indicador de contagem regressiva visual 117 seja mostrado em uma segunda cor, tal como amarelo, quando a linha de marcador 119 estiver dentro do indicador de parada de transportador 123 mas acima de uma posição que corresponde a cerca de 0,5 toneladas métricas restante até o começo sugerido de giro, e o indicador de contagem regressiva visual 117 seja mostrado em uma terceira cor, tal como verde, quando a linha de marcador 119 passa de uma posição que corresponde a cerca de 0,5 toneladas métricas restante até o começo sugerido de giro.

[00110] Os componentes funcionais 110 do estimador de massa de vagão 82 são mostrados na Figura 10.

[00111] Nesse exemplo, os componentes funcionais 110 incluem um modelo de transportador 112 disposto para calcular um valor de massa que indica a massa que é adicionada à calha 26 para uma porção de comprimento definido do transportador de movimento giratório 22. Dessa forma, o peso de minério que percorre o transportador de movimento giratório 22 é discretizado pelo comprimento de transportador e uma estimativa pode ser obtida para o peso de minério que é adicionado à calha 26 para cada uma das porções discretas do transportador de movimento giratório 22. Para esse propósito, o modelo de transportador 112 usa dados de taxa de fluxo de massa 114 fornecidos pela balança dinâmica 50 e a velocidade 116 do transportador de movimento giratório 22. A porção de comprimento definido do transportador de movimento giratório 22 é baseada em um período de tempo definido (dt) da seguinte forma: beltAdvance = dt x velocidade

[00112] em que “beltAdvance” é a porção de comprimento definido do transportador de movimento giratório e a “velocidade” é a velocidade do transportador de movimento giratório.

[00113] Uma estimativa para a massa de minério na porção de comprimento definido do transportador de movimento giratório 22 é dada por: tonnesPastWeigher = dt * flowRate(tps) * flowGain

[00114] em que “tonnesPastWeigher” é a estimativa para a massa de minério em um “beltAdvance” de porção de comprimento definido do transportador de movimento giratório, “flowRate(tps)” é a taxa de fluxo de massa fornecida pela balança dinâmica 50 e “flowGain” é um multiplicador de correção de erro discutido em mais detalhes abaixo.

[00115] Com o uso do “tonnesPastWeigher” estimado para a massa de minério em uma porção de comprimento definido do transportador de movimento giratório 22, do comprimento do transportador de movimento giratório 22 entre a balança dinâmica 50 e a segunda extremidade 40 do transportador de movimento giratório 22 acima da calha 26, do “beltAdvance” de porção de comprimento definido do transportador de movimento giratório e da velocidade do transportador de movimento giratório, o modelo de transportador 122 calcula uma estimativa para a massa de minério direcionada para a calha 22 aplicando-se de modo eficaz um atraso nas estimativas de massa discretizada calculadas à medida que o minério passa através da balança dinâmica 50.

[00116] Os componentes funcionais 110 também incluem um modelo de calha 118 disposto para calcular as proporções relativas da estimativa de massa calculada que são fornecidas para a primeira e a segunda porções de calha 54, 56 baseadas na posição de giro atual 120 do transportador de movimento giratório 22 em relação à calha 26.

[00117] A localização do transportador de movimento giratório 22 em relação à calha 26 é definida como uma porcentagem de posição de giro de modo que a porcentagem de posição de giro abaixo da qual todo o minério é direcionado para a segunda porção de calha 56 seja “SLEW_RIGHT_LIMIT”, e a porcentagem de posição de giro acima da qual todo o minério é direcionado para a primeira porção de calha 54 seja “SLEW_LEFT_LIMIT”.

[00118] A estimativa de massa de minério é atribuída proporcionalmente à primeira e à segunda porções de calha 54, 56 de acordo com: razão = slewPosition - SLEW RIGHT LIMIT SLEW_LEFT_LIMIT - SLEW_RIGHT_LIMIT

[00119] em que “razão” é a proporção entre a estimativa de massa de minério atribuído e a primeira porção de calha 54, e “slewPosition” é a porcentagem de posição de giro atual.

[00120] Nesse exemplo, o SLEW_RIGHT_LIMIT é de 34% e o SLEW_LEFT_LIMIT é de 59%, embora compreenda-se que outros valores de porcentagem de giro são previstos.

[00121] Uma plotagem 109 que ilustra a relação entre porcentagem de posição de giro e porcentagem de massa direcionada para a primeira porção de calha 54 é mostrada na Figura 11.

[00122] Os componentes funcionais 110 também incluem um acumulador de massa de vagão 122 disposto para armazenar um arranjo de valores de estimativa de massa que indica as respectivas estimativas de massa discretizada para as porções de comprimento definido consecutivas do transportador de movimento giratório 22. O acumulador de massa de vagão 122 também é disposto para calcular valores de massa cumulativos para cada um dos vagões 14 com o uso dos valores de massa proporcionais fornecidos pelo modelo de calha 118, das localizações dos vagões 14 determinadas com o uso dos sensores de localização de vagão 59 e do peso de tara dos vagões 14.

[00123] Nesse exemplo, a fim de aprimorar a precisão das estimativas de massa de vagão, os pesos de tara dos vagões 14 são obtidos a partir de um banco de dados de peso de tara 124 que armazena pesos de tara para cada vagão individual 14. Alternativamente, um peso de tara de referência, tal como 21,5 toneladas métricas, pode ser usado para cada vagão 14.

[00124] Os componentes funcionais 110 também incluem um previsor de massa de vagão 126 disposto para prever a massa final de minério em um vagão 14 no evento de giro imediato 128 do transportador de movimento giratório 22, e para prever a massa final de minério em um vagão 14 baseada na parada imediata 130 do transportador de movimento giratório 22. As previsões de massa final são usadas para auxiliar o operador na decisão de quando começar a girar o transportador de movimento giratório 22 a fim de manter o peso completo do vagão 14 tão próximo quanto possível do peso alvo e, por exemplo, através do controlador de sobrecarga 90 determinar quando provocar a parada imediata do transportador de movimento giratório 22 a fim de evitar a sobrecarga de vagão.

[00125] A previsão de massa final baseada no giro imediato 128 do transportador de movimento giratório 22 exige uma velocidade constante de transportador de movimento giratório e uma velocidade constante de giro. Após o começo de giro, para um vagão 14 que recebe minério, o tempo que resta até que o minério não seja mais entregue ao vagão 14 é dado por: Tempo restante t(s) = distância de giro a partir do centro Velocidade de giro

[00126] em que a “ distância de giro a partir do centro” é a diferença de porcentagem de posição de giro a partir do centro (que corresponde a uma porcentagem de giro de 50%); isto é, 50% - a porcentagem de posição de giro atual.

[00127] Nesse exemplo, a velocidade de giro é definida como 15% por segundo.

[00128] Será entendido que, para esse cálculo, assume-se, para simplicidade, que para uma porcentagem de giro menor que 50%, todo o minério flui para a segunda calha 56, e para uma porcentagem de giro maior que 50%, todo o minério flui para a primeira calha 54.

[00129] O comprimento de avanço de esteira durante esse tempo é dado por: d = t * velocidade de esteira atual

[00130] A fim de fornecer uma estimativa para a massa final no vagão após o giro, o previsor de massa de vagão 126 adiciona a estimativa atual para a massa de minério em um vagão 14 às estimativas de massa discretizada calculadas de minério ainda no transportador de movimento giratório 22 e que será entregue ao vagão 14 pelo transportador de movimento giratório 22 no período de tempo t calculado. Caso a distância de avanço de esteira d seja mais longa que a distância entre a balança dinâmica 50 e a segunda extremidade do transportador de movimento giratório 22, o previsor de massa de vagão 126 adiciona peso extra ao valor estimado de massa final baseado na diferença entre d e a distância entre a balança dinâmica 50 e a segunda extremidade do transportador de movimento giratório 22 com o uso da taxa de fluxo de toneladas métricas/m atual na balança dinâmica 50.

[00131] A previsão de massa final baseada na parada imediata 130 do transportador de movimento giratório 22 é calculada primeiro determinando-se o comprimento de avanço de transportador de movimento giratório d durante o tempo até o transportador de movimento giratório 22 parar: d = v2/2a + Lv

[00132] em que v é a velocidade de transportador de movimento giratório atual, a é a desaceleração do transportador de movimento giratório 22 (assumida nesse exemplo como sendo de 1,3 m/s2) e L é uma constante que representa um atraso entre um comando de parada de transportador e resposta de motor de transportador (assumida como sendo 1 s).

[00133] A previsão de massa final é, então, calculada com base no valor calculado para o comprimento de avanço de transportador de movimento giratório d com o uso da metodologia discutida acima em relação à previsão de massa final após o giro imediato.

[00134] O valor de massa atual 94 e os valores finais de massa após o giro imediato 96 e após a parada de transportador imediata 98 são mostrados na tela 64, por exemplo, em uma forma conforme mostrado na Figura 9.

[00135] Será entendido que as informações exibidas para o operador possibilitam que um operador tome uma decisão informada a respeito de quando começar a girar o transportador de movimento giratório 22 ou quando parar o transportador de movimento giratório 22 a fim de alcançar uma massa de vagão final que esteja próxima da massa de vagão alvo.

[00136] Também será entendido que o valor de massa final exibido após a parada de transportador imediata 98 pode ser usado pelo controlador de sobrecarga 90 para parar automaticamente o transportador de movimento giratório quando for provável que uma sobrecarga de vagão ocorra.

[00137] Um erro está tipicamente presente entre a massa real de vagão medida pelo pesador de vagão 66 e a massa de vagão final prevista calculada pelo previsor de massa de vagão 126 baseada nas medições produzidas pela balança dinâmica 50. A fim de minimizar isso, a diferença entre valores de massa de vagão recentemente estimados e valores de massa de vagão medidos 132 é calculada por um módulo de correção de balança dinâmica 134 que recebe os valores de massa de vagão medidos 132 e os valores previstos produzidos pelo previsor de massa de vagão 126 e fornece um valor de correção de massa para o modelo de transportador 112.

[00138] O erro é dado por: erro = (trackscaleTonnes[j-n:j] - massEstimatorTonnes[j-n:j])/n

[00139] e weightometerGain = 1 + Ki * erro

[00140] em que j é o último número de vagão pesado pelas escalas de via, n é o número de vagões a ser usado para a integração (por exemplo, 10) e Ki é o termo integral para controle (por exemplo, Ki = 0,003).

[00141] O controlador de sobrecarga 90 é disposto para substituir o controle de operador fazendo automaticamente com que o transportador de movimento giratório 22 pare quando uma condição de sobrecarga for prevista.

[00142] No presente exemplo, o controlador de sobrecarga 90 tem três pontos de ajuste.

[00143] Um primeiro ponto de ajuste “ponto de ajuste de desaceleração de transportador” define o valor de massa de vagão estimado no qual a velocidade do transportador é ajustada para uma velocidade fixa de transportador que não pode ser modificada pelo operador. Isso é necessário devido à previsão de massa de vagão por giro 128 e à previsão de massa de vagão por parada de transportador 130 serem dependentes de uma velocidade constante de transportador de movimento giratório.

[00144] Um segundo ponto de ajuste “ponto de ajuste alvo” define a massa de vagão alvo a ser carregada em cada vagão.

[00145] Um terceiro ponto de ajuste “ponto de ajuste de controlador de sobrecarga” define o limite superior de massa de vagão permitida em um vagão. Quando a massa final prevista em um vagão for estimada para alcançar o ponto de ajuste de controlador de sobrecarga, o controlador de sobrecarga 90 desativa o transportador de movimento giratório 22.

[00146] A precisão do estimador de massa de vagão 82 determinará quão perto o ponto de ajuste de controlador de sobrecarga pode estar do peso de vagão máximo permissível. Para um estimador de massa com um erro de desvio padrão de 1,5 toneladas métricas e um peso de vagão máximo permissível de 123 toneladas métricas, o ponto de ajuste de controlador de sobrecarga precisaria ser ajustado em um valor de cerca de 119,5 toneladas métricas a fim de alcançar uma taxa de sobrecarga de cerca 1%, em que o controlador de sobrecarga é disparado.

[00147] Será entendido que fornecendo-se um controlador de sobrecarga 90 disposto para intervir caso espere-se que um vagão seja sobrecarregado, efetivamente a distribuição normal de massas de vagão carregadas centralizadas ao redor da massa de vagão alvo é inclinada em direção a massas de vagão mais altas enquanto fornece uma probabilidade muito baixa de ocorrência de um vagão sobrecarregado. Em outras palavras, o fornecimento de um controlador de sobrecarga tem o efeito de aumentar automaticamente a massa de vagão alvo caso o controlador de sobrecarga seja bem-sucedido visto que impedir sobrecargas de vagão ocorram tem o efeito de fazer com que o desvio padrão reduza.

[00148] Também será entendido que o fornecimento de um controlador de sobrecarga 90 fornece uma alta probabilidade de o sistema de carregamento de trem falhar bem em que as sobrecargas de vagão sejam impedidas de ocorrer mesmo se a decisão tomada pelo operador em relação a quando começar a girar o transportador de movimento giratório 22 esteja incorreta, visto que em uma situação de sobrecarga o transportador de movimento giratório 20 será desativado pelo controlador de sobrecarga 90 antes de uma sobrecarga de vagão realmente ocorrer.

[00149] Também será entendido que embora massas reais de vagão não sejam conhecidas até 4 vagões depois, fornecendo-se e exibindo- se massas de vagão estimadas, podem ser comunicadas para o operador informações de carregamento úteis que podem ser usadas pelo operador ao tomar decisões em relação ao carregamento de vagões subsequentes. As informações de carregamento exibidas e, em particular, o controlador de sobrecarga 90 são particularmente úteis para carregar os primeiros 4 vagões, visto que nenhum histórico de dados de massa real está disponível.

[00150] Pelo menos a unidade de controle 62 pode ser implantada com o uso de hardware apropriado, por exemplo, uma arquitetura de tipo de computação pessoal ou o uso de um controlador de lógica programável (PLC).

[00151] Será compreendido que a temporização de desativação do transportador de movimento giratório 22 é relacionada à velocidade do transportador de movimento giratório 22 em que quanto mais rápida a velocidade de transportador de movimento giratório, mais cedo a ativação automática de parada de transportador de movimento giratório precisa ser a fim de impedir que a massa de vagão final exceda o ponto de ajuste de controlador de sobrecarga. De modo semelhante, o aumento da velocidade de transportador também tem a consequência de o operador ser exigido a começar a girar o transportador antecipadamente a fim de não exceder a massa de vagão alvo.

[00152] A Figura 12 mostra plotagens da quantidade de massa adicionada a um vagão após a parada imediata de transportador de movimento giratório 130 ou giro imediato de transportador 132 em relação à velocidade de transportador de movimento giratório. Com a velocidade de transportador de movimento giratório a 5 m/s, o controlador de sobrecarga 90 precisaria desativar o transportador de movimento giratório 22 quando a massa estimada atual estiver 9 toneladas métricas abaixo do ponto de ajuste de controlador de sobrecarga. Entretanto, isso é significativamente mais precoce do que quando o operador precisa começar a girar o transportador de movimento giratório 22 a fim de não exceder a massa de vagão alvo, e é provável que ocorram problemas como resultado. Por exemplo, visto que o transportador de movimento giratório 22 já teria começado a desacelerar quando o operador começa a girar o transportador de movimento giratório 22, a massa de vagão final após o giro seria menor que a massa de vagão final prevista e o vagão estaria subcarregado. Além disso, o transportador de movimento giratório 22 teria parado desnecessariamente, provocando um intervalo de minério no início para o próximo vagão.

[00153] Conforme pode ser observado na Figura 12, em velocidades mais lentas, os problemas acima são muito menos pronunciados, visto que a diferença entre a massa adicionada a um vagão 14 após a parada ou giro de transportador do transportador de movimento giratório 22 é muito menor.

[00154] A fim de minimizar o disparo excessivo do controlador de sobrecarga 90, o ponto de ajuste alvo deve ser ajustado para um valor menor que o ponto de ajuste de controlador de sobrecarga menos a quantidade de toneladas métricas adicionais que são entregues por parada imediata de transportador de movimento giratório. Por exemplo, em uma velocidade de transportador de movimento giratório de 3,4 m/s, a quantidade de toneladas métricas adicionais adicionadas em resposta à parada imediata de transportador é de cerca de 4,5 toneladas métricas, e para um ponto de ajuste de controlador de sobrecarga de 119,5 toneladas métricas, o ponto de ajuste alvo seria ajustado em cerca de 115 toneladas métricas.

[00155] Aprimoramentos adicionais seriam alcançados reduzindo-se a velocidade de transportador de movimento giratório, por exemplo, para cerca de 2 m/s, que provocaria um aumento no ponto de ajuste alvo para cerca de 117 toneladas métricas.

[00156] Alternativamente, o controlador de sobrecarga pode ser disposto para não parar o transportador de movimento giratório caso a massa final prevista após o giro imediato seja menor que o ponto de ajuste de controlador de sobrecarga.

[00157] Um fluxograma 140 que ilustras as etapas 142 a 156 de um método exemplificativo de carregamento de um trem é mostrado na Figura 13.

[00158] Durante o uso, quando um trem 12 chega 142 na instalação de carregamento de trem, o trem 12 é provocado a se mover lentamente em relação ao sistema de carregamento de trem 10 de modo que o minério possa ser carregado de modo controlável para os vagões 14 do trem 12.

[00159] Conforme os vagões chegam embaixo da calha 26, o operador monitora os vagões 14 e controla manualmente 144 a velocidade do transportador de movimento giratório 22 e a posição do transportador de movimento giratório a fim de carregar um primeiro vagão 14 do trem 12. O sistema calcula e exibe valores de estimativa de massa de vagão 146, e quando a massa de vagão estimada alcança um ponto de ajuste de desaceleração de transportador, o sistema 10 fixa a velocidade 148 do transportador de movimento giratório 22. Quando as toneladas métricas restantes para carregar no vagão a fim de que o vagão alcance a massa de vagão alvo for de 15 toneladas métricas, o sistema exibe o temporizador de giro 150, 152. O operador observa 154 a massa atual estimada exibida do vagão e o temporizador de giro na tela, e caso o temporizador de giro alcance zero 160, o operador instiga o giro 162 do transportador de movimento giratório 22. Caso a previsão de massa final no vagão em vista da parada imediata de transportador alcance 156 o ponto de ajuste de controlador de sobrecarga, então, o controlador de sobrecarga 90 instiga 158 a parada imediata de transportador. Esse processo continua para cada vagão 14 do trem 12.

[00160] Quando os vagões alcançam o pesador de vagão 28, a massa real de material nos vagões é medida e armazenada, e um valor de variabilidade, nesse exemplo um desvio padrão, pode ser calculado com base nos valores de massa de vagão medidos e nos valores de massa previstos de vagão. O valor de variabilidade pode ser usado com um valor definido de probabilidade de sobrecarga para calcular ponto de ajuste de massa alvo que indica uma massa média de vagão sugerida que um operador de carregamento de trem deve visar.

[00161] Modificações e variações que serão evidentes aos indivíduos versados na técnica são consideradas como estando dentro do escopo da presente invenção.

Claims

1. Sistema de carregamento de trem (10) para o carregamento de material em vagões de um trem (12), o sistema (10) compreendendo: uma calha de material (26) disposta sobre uma trajetória de percurso de vagão na qual os vagões (14) a serem carregados com material percorrem durante o carregamento; um transportador de movimento giratório (22) disposto para entregar material à calha de material (26), o transportador de movimento giratório (22) sendo giratório de modo controlável em relação à calha de material (26); a calha de material (26) disposta de modo que a direção de entrega de material da calha de material (26) seja dependente da localização de giro do transportador de movimento giratório (22) em relação à calha de material (26); e um dispositivo de medição de massa (50) disposto para produzir um valor de massa que indica a massa do material que percorre o transportador de movimento giratório (22); caracterizado por: um estimador de massa (82) disposto para produzir uma estimativa de massa de vagão da massa de material acumulada entregue a cada vagão (14) conforme o vagão percorre por baixo da calha (26), a estimativa de massa de vagão é baseada no valor de massa, na posição de giro do transportador de movimento giratório (22) em relação à calha (26) e na posição do vagão (14) em relação à calha (26); em que o sistema (10) é disposto para comunicar a estimativa de massa de vagão a um operador; e em que o sistema (10) é disposto para prever a massa final de material em um vagão em vista do giro imediato do transportador de movimento giratório (22) a partir de uma primeira posição na qual o material é entregue ao vagão (14) para uma segunda posição na qual o material é entregue a um vagão (14) adjacente.

2. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema é disposto para produzir uma pluralidade de valores de massa consecutivos, cada valor de massa indicando uma massa de material em uma porção de comprimento definido do transportador de movimento giratório (22).

3. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sistema é disposto para determinar os valores de massa consecutivos que correspondem ao material adicionado em um vagão (14), e o sistema inclui um acumulador de massa (122) disposto para adicionar os valores de massa consecutivos determinados juntos de modo a produzir a estimativa da massa acumulada de material adicionada ao vagão (14).

4. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição de massa (50) é disposto a uma distância definida a partir de uma extremidade do transportador de movimento giratório (22) adjacente à calha (26), e o sistema é disposto para aplicar um atraso que depende da distância definida para cada valor de massa produzido pelo estimador de massa, e para usar os valores de massa atrasados para estimar a massa acumulada de material adicionada ao vagão (14).

5. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a calha (26) inclui uma primeira porção de calha (54) e uma segunda porção de calha (56), e o sistema é disposto para determinar, a partir de uma massa de material recebida na calha (26), a razão de massa que é entregue à primeira e à segunda porções de calha (54, 56) e, portanto, as proporções de massa entregues a cada vagão (14) disposto sob a calha (26).

6. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sistema é disposto para determinar uma estimativa do tempo para a entrega de todo o material fornecido pelo transportador de movimento giratório (22) ser alterada entre uma dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) e a outra dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) conforme o transportador de movimento giratório (22) gira entre a primeira e a segunda porções de calha (54,56), para usar a estimativa de tempo para determinar a quantidade de material residual que será adicionada a uma dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) antes do transportador de movimento giratório (22) girar para a outra dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56), e para adicionar a quantidade determinada de material residual à estimativa de massa de vagão para produzir uma estimativa de massa de vagão de giro de transportador previsto.

7. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a estimativa de tempo até a entrega de todo o material fornecido pelo transportador de movimento giratório (22) ser alterada entre uma dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) e a outra dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) conforme o transportador de movimento giratório (22) gira entre a primeira e a segunda porções de calha (51, 56) é baseada no tempo até o transportador de movimento giratório (22) girar para uma posição localizada entre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56).

8. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema é disposto para prever a massa final de material em um vagão (14) em vista da parada imediata do transportador de movimento giratório (22).

9. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sistema é disposto para determinar uma estimativa do comprimento do transportador de movimento giratório (22) que continuará a avançar após a parada imediata do transportador de movimento giratório (22), para usar a estimativa de comprimento para determinar a quantidade de material residual que será adicionada à calha (26) antes do transportador de movimento giratório (22) parar, e para adicionar a quantidade determinada de material residual à estimativa de massa de vagão para produzir uma estimativa de massa de vagão de parada de transportador prevista.

10. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema é disposto para exibir um temporizador de giro (113) que indica a quantidade de tempo disponível até que o transportador de movimento giratório (22) possa começar a girar a fim de que uma massa final prevista de material em um vagão (14) seja substancialmente igual a uma massa de vagão alvo.

11. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o temporizador de giro (113) inclui um indicador de parada de transportador (123) que indica o momento em que o transportador (22) deve ser parado a fim de que a massa final prevista de material em um vagão (14) seja substancialmente igual a uma massa de vagão alvo.

12. Sistema de carregamento de trem, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema é disposto para fixar a velocidade do transportador de movimento giratório (22) quando o valor de massa de vagão estimado alcançar um valor estimado definido.

13. Sistema de carregamento de trem (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema inclui pelo menos um sensor de posição de trem (59) disposto para determinar a localização de um trem (12) em relação ao sistema de carregamento de trem (10) e, portanto, as localizações de vagões (14) do trem (12) em relação à calha (26).

14. Método de carregamento de material em vagões (14) de um trem (12) em uma operação de mineração, o método compreendendo: proporcionar uma calha de material (26) disposta sobre uma trajetória de percurso de vagão ao longo da qual os vagões (14) a serem carregados com material percorrem durante o carregamento; entregar material à calha de material (26) em um transportador de movimento giratório (22), o transportador de movimento giratório (22) sendo giratório de modo controlável em relação à calha de material (26); e controlar a localização de entrega de material para a calha (26) controlando a localização de giro do transportador de movimento giratório (22) em relação à calha de material (26); produzir um valor de massa que indica a massa de material que percorre o transportador de movimento giratório (22); caracterizado por: produzir uma estimativa de massa de vagão da massa de material acumulada entregue em cada vagão (14) conforme o vagão percorre a calha (26) por baixo, a estimativa de massa de vagão baseada no valor de massa, na posição de giro do transportador de movimento giratório (22) em relação à calha (26) e na posição do vagão (14) em relação à calha (26); comunicar a estimativa de massa de vagão a um operador; e prever a massa final de material em um vagão (14) em vista do giro imediato do transportador de movimento giratório (22) a partir de uma primeira posição na qual o material é entregue ao vagão (14) para uma segunda posição na qual o material é entregue a um vagão (14) adjacente.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende produzir uma pluralidade de valores de massa consecutivos, cada valor de massa indica uma massa de material em uma porção de comprimento definido do transportador de movimento giratório (22).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende determinar os valores de massa consecutivos que correspondem ao material adicionado a um vagão (14), e adicionar os valores de massa consecutivos determinados juntos de modo a produzir a estimativa da massa de material acumulada adicionada ao vagão (14).

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende proporcionar um dispositivo de medição de massa (50) disposto para produzir um valor de massa que indica a massa de material que percorre o transportador de movimento giratório (22), dispor o dispositivo de medição de massa (50) a uma distância definida a partir de uma extremidade do transportador de movimento giratório (22) adjacente à calha, aplicar um atraso que depende da distância definida a cada valor de massa produzido pelo estimador de massa, e usar os valores de massa atrasados para estimar a massa de material acumulada adicionada ao vagão (14).

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado pelo fato de que a calha (26) inclui uma primeira porção de calha (54) e uma segunda porção de calha (56), e o método compreende determinar, a partir de uma massa de material recebida na calha (26), a razão de massa que é entregue à primeira e à segunda porções de calha (54, 56) e, portanto, as proporções de massa entregues em cada vagão (14) disposto sob a calha (26).

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende determinar uma estimativa do tempo até a entrega de todo o material fornecido pelo transportador de movimento giratório (22) ser alterada entre uma dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) e a outra dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) conforme o transportador de movimento giratório (22) gira entre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56), usar a estimativa de tempo para determinar a quantidade de material residual que será adicionada a uma dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) antes do transportador de movimento giratório (22) girar para a outra dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56), e adicionar a quantidade determinada de material residual à estimativa de massa de vagão para produzir uma estimativa de massa de vagão de giro de transportador prevista.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a estimativa de tempo até a entrega de todo o material fornecido pelo transportador de movimento giratório (22) ser alterada entre uma dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) e a outra dentre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) conforme o transportador de movimento giratório (22) gira entre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56) é baseada no tempo até o transportador de movimento giratório (22) girar para uma posição localizada entre a primeira e a segunda porções de calha (54, 56).

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 20, caracterizado pelo fato de que compreende prever a massa final de material em um vagão em vista da parada imediata do transportador de movimento giratório (22).

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende determinar uma estimativa do comprimento do transportador de movimento giratório (22) que continuará a avançar após a parada imediata do transportador de movimento giratório (22), usar a estimativa de comprimento para determinar a quantidade de material residual que será adicionada à calha (26) antes do transportador de movimento giratório (22) parar, e adicionar a quantidade determinada de material residual à estimativa de massa de vagão para produzir uma estimativa de massa de vagão de parada de transportador prevista.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 22, caracterizado pelo fato de que compreende exibir um temporizador de giro (113) que indica a quantidade de tempo disponível até que o transportador de movimento giratório (22) possa começar a girar a fim de que uma massa final prevista de material em um vagão (14) seja substancialmente igual a uma massa de vagão alvo.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o temporizador de giro (113) inclui um indicador de parada de transportador (123) que indica o momento em que o transportador (23) deve ser parado a fim de que a massa final prevista de material em um vagão (14) seja substancialmente igual a uma massa de vagão alvo.

25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 24, caracterizado pelo fato de que compreende fixar a velocidade do transportador de movimento giratório (22) quando o valor de massa de vagão estimado alcançar um valor estimado definido.

26. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 25, caracterizado pelo fato de que compreende usar pelo menos um sensor de posição de trem (59) para determinar a localização de um trem (12) em relação ao método e, portanto, as localizações de vagões (14) do trem (12) em relação à calha (26).