CN1008269B - 计算机控制的泻装系统 - Google Patents

Abstract

一计算机控制系统，用于通过一泻装斜槽调整流入列车车厢中的煤。当车厢总重达到由间隔设置的磅秤所确定的预定重量时，计算机通过流量闸门而切断煤流。由计算机指示出车厢前、后转向架承载的重量之差并控制液压缸的操作上、下调整泻装斜槽的倾斜度，以便为同一车厢或不同高度的车厢提供顶部表面均匀的装载。通过为计算机提供输入的光电管电路，对每节车厢高度及前、后端进行检测。由于当煤块到达斜槽的底部前缘高度时，该前缘切断了煤流，所以泻装斜槽的位置调整了车厢中煤的高度。

Description

本发明一般地涉及将流动的松散材料装进有轨车的车厢中，尤其是涉及可以用这样的一种装料法，即顺着每节有轨车的长度，将材料均匀分配装入车内。

用于装载象煤块之类的松散材料的泻装系统，在采矿运输领域得到了广泛应用。用现代化泻装系统，可以在整列有轨车以恒定的速度向前移动中，实现快速装载。这种改进大大提高了松散材料的运输效率。

成功的泻装系统之一，见于1983年2月8日颁发给卡罗尔H拉特（CarrouH    Ladt）的美国专利4，372，730号。在这个系统中，以一种很有效的方法，由枢轴转动泻装斜槽将煤送入有轨车。由一名熟练的操作者，可控制煤的泻装使之基本均匀的装入有轨车的支承转向架之间。在靠近斜槽下端装备一个弯刀形闸门，通过它可更有效的控制煤块。这一系统可在列车以约每小时0.5哩的恒定速度行进中快速装煤而无溢出。

一项在有轨车连续向前移动中给列车装载的类似设备，见于1981年8月18日发表的美国专利4，284，380号。在这一系统中，由操作者控制包括从储料仓将煤送往料斗的输送机速度的关键操作。根据操作者的熟练程度，可手动改变输送机的速度和给料斜槽的倾斜度，以致使驶经泻料站台的列车可以达到大体均匀的装载。由于输送机对斜槽的供料容量所限，“380号专利中所述的列车移动速度，仅及专利”730所述采用料斗供料型泻装系统的速度的一半。 此外，只是借助于连续运转的输送机来控制将煤装入车内的流量，而有轨车上方的斜槽则只起将煤引入车内的作用。因此，当输送机上的流量不均时（如有时发生的）装车的流量便有变化，这就造成装料不均。致使为设法把车装匀而给操作员增添麻烦。输送机的速度抑或斜槽的倾斜度，必须及时调整，以使流量平稳。

如上所述，必须要使操作者进行连续监视的先有技术的系统，在很大程度上减少了它们的成本效果。根据在工业中作出的分析，认为有必要装备一套用来将松散材料装入有轨车的计算机控制系统。为了在该领域为人们所接受，这种计算机控制系统应该能利用现有的运输装备硬件，而且可对不同大小的车辆作自动分配装载。

本发明的主要目的之一，是提供用于一种自动操作现有的泻装斜槽装置以便将松散材料均匀分配和份量准确地装进每辆车内的控制系统和方法。

本发明的另一目的，是提供计算机控制的泻装系统，该系统利用现成的控制装置，以价廉和有效的方法与现有的枢轴斜槽泻装系统相连接。

本发明还有另一目的，即提供用于将煤块类松散材料装进在行驶的有轨车中的计算机控制系统，该系统能保证每次装车均匀而毋须操作者在列车移动中进行干预。

本发明的又一目的，是提供计算机控制系统和方法，其中可使斜槽升起和下降，以调整车内装料高度，为继之而来的类似型号和尺寸的车辆作必要的调整以改变装料的分配量。

本发明的又一目的，是提供的计算机辅助装置和方法，它们用来适当的升起和降低斜槽，以便通过改变斜槽的泻出端在车中的位置， 而使材料从斜槽均匀流出，使装载面均匀平整，从而在车厢前后部后间适当地分配装载。

本发明的另一些目的，优越和新颖的特点。一部分将于这份说明书的后面述及，一部分可通过对本发明的详述的考察或对本发明的实践，本技术领域的熟练工作人员将会非常清楚地了解本发明。

本发明的这些目的和优点，可根据在附加的权利要求中详细指出的装置及其组合，而实现和获取。

用计算机控制的泻装斜槽系统，能较大量的将类似煤块的松散材料直接流进移动中的有轨车内，并能达到大体均匀地把煤分装进车厢的两个转向架之间的目的。为使装载达到预定的重量，并同时在每节车厢的前、后部之间均匀分配重量，装备有一种为材料称重的称量装置，使装进每辆车的材料足以达到预定的重量;有一个泻装斜槽，用来收纳材料，并大体均匀地将这些材料装进以恒定的速度向前移动的车内;有为确定每节车的上料高度的调整装置;有用于在列车运行中比较每节车厢的前、后部材料重量的计算机装置;以及为改变调整装置的校正装置，以便在必要时依次为每一节类似的车载作适当的均匀的分配。

按照本发明，每节车中的装料高度可利用调整装置加以调节，该调整装置包括往下伸进每辆车中的泻装斜槽的泻出端。泻出端的后瓣在装料过程中限制斜槽中超量的材料，并由本发明的计算机控制器确定斜槽处于一适当位置，装料大致均匀地沿车厢的长度进行。校正装置包括一个用于斜槽的可动台座和一个液压缸，该液压缸用于升起斜槽使负载移向车厢的前部，或反之，降低斜槽使负载移向车的后部。

更为可取的，通过独立支撑车厢的前、后转向架的磅秤而依次对 每一车厢进行称重。计算机控制器根据来自前后轮的载重信号与所要求的标准或预定重量（例如100吨）相比较，然后启动校正装置对继之而来的列车中的类似车厢作大体均匀的装载。

更为可取的，为指示每辆车在泻装站上的位置和检测每辆车的高度而设置了光电管阵列。

为调整流量斜槽，计算机控制器将斜槽升起使负载的分配向前移动，而降低斜槽使负载的分配向后移动。这和先有技术（例如专利380中描述的作法）正相反，在该项先有技术中，斜槽降低是为减少流动材料的摩擦和增加供料率，反之亦然。

为了将预定重量的材料均匀分配装入有轨车，根据本发明的相应方法的步骤包括：

1）以预定重量称取足够装载每一车厢的物料;

2）沿着车的长度方向将材料通过泻装斜槽均匀地导入车中;

3）在泻装过程中调整材料的高度;

4）比较每辆车的前部和后部的装料重量;

5）校正调整步骤以便能大体均匀依次地为随之而来的同类型车辆进行泻装。

根据本发明的最佳实施方案，校正是以调整增加材料的流量来进行的。通过提升或降下泻装斜槽以便分别增加每辆车的前部的装料量或者增加每辆车后部的装料量，便可对材料泻装进行调整。

对于列车中的大部分几乎相同的车厢而言，最佳的泻装斜槽位置是存贮在计算机控制器的存贮器中的。根据另一方面，当材料泻装达到预定重量或到了车厢的末端时，无论哪种情况先发生，便截断了材料的泻装流量。

图1是根据本发明的用于均匀地为有轨车装料的泻装斜槽系统的侧视图（局部剖截以表明装料）;

图1A是沿图1的1A-1A线截得的剖面图，它示出了通过泻装斜槽的泻出端前缘对装入车内煤的高度所进行的调整而且使装料后车内的煤块顶部是均匀平缓的;

图2是本发明方法一系列展示图的第一张，提高泻装斜槽以便相邻车厢的两端通过;

图3是第二张，示出了泻装斜槽开始降下到顺次而来的下一节车厢中的位置上;

图4是第三张，示出了当泻装斜槽处于降低的供料位置时，流量闸门开启材料泻装到车厢的前部;

图5是最后一张，它示出了随着材料在整个车厢的长度上被均匀分布地装入而完成了装料操作，而且泻装斜槽开始升起;

图6A和图6B示出了利用先有技术的技术和设备不适当地泻装的装料车厢;也就是说，在图6A中车厢前转向架超载而在图6B中车厢后转向架超载。

图6C示出的是根据本发明的原理对两个支撑转向架均匀地分配合适地泻装材料的装料车厢。

图7是一示意图，表明了本发明的整个基本控制和称重系统;而且

图8是用来执行本发明操作的一种方法的计算机软件流程图。

现在，参考附图，尤其是图1对本发明最佳实施方案进行更为详细的描述。参考数字10表示总的泻装系统，该系统包括用来和采矿、处理以及松散材料装卸设备（图中未示出）相连接，並接受流动 材料（例如煤）的料斗11。该料斗将煤块送入带有枢轴的吊架（该吊架有一枢轴铰链13）的流量调整斜槽12。一液压马达（例如一相当大的液压缸14），它具有与泻装斜槽12的上部相连的活塞杆。当液压缸工作时，斜槽12将根据列车车厢R，R′和R″提升和下降，这将在下面予以详述。

流量调整斜槽12包括泻出端20，如图1所示，该泻装端降下到有轨车的车厢R′之中。泻装流量前缘21确定了斜槽12的泻装开口。当煤块存在于泻装开口处时，流量前缘21沿长度方向以及横方向（图1A已指出）使材料的上部表面平缓。还将认识到，斜槽12在车厢装满材料以及一旦最前端装满材料时（见图4），过量的材料便会回流到泻出端20中从而逐渐阻止泻装材料的流动并限制了示出的车厢R′中煤的高度。参看图1，还可清楚的了解到，在煤的中心部位比较均匀平缓的顶部表面两侧，是两个比较均匀平缓的顶部表面S₁和S₂部分，该两部分与中心部分成45度角。由煤的自然流出口流出的煤还提供了比较平缓的最后部分的顶部表面S₃，该表面与中心部分实际上也成45度角。因此该装置可为整个车厢提供均匀的侧向和末端泻装。

如参考数字25指出的，一弯刀形闸门可转动地装在斜槽12的泻出端20上。工作液压缸26安装在斜槽上以便在整个过程的适当时刻开放和关闭闸门25。光电管阵列27设置在轨道附近以便检测车厢的高度，与之相邻设置的第二光电管阵列28用来检测车厢末端。尤其是，车厢高度检测器包括三个垂直排列的光电管。当为低车厢时（例如车厢R′），低处的光电管被激励工作;中等高度的车厢（例如车厢R）遮挡了下面两个光电管;而高车厢（例如车厢R″） 则遮挡住全部三个光电管，以致于确定出不同的车身高度。而光电管阵列28的两个光电管是水平设置的，前一个光电管用来检测车厢前部而后面的光电管对车厢后部进行检测。

有轨车的每节车厢都由前、后转向架30、31分别支撑着。每一转向架一般都包括一对轮轴和在轮轴的每个末端上的轮子（该轮子用来和轨道相接合）。最佳实施例的一个方面是应用了需要三个磅秤站台A、B、C（见图7）的耦合运动（CouPled-in-motion）称重。磅秤A′、B′、C′分别与相应的每个站台A、B、C相连。这些磅秤连到设备D，该设备D对这些重量信号进行处理并将这些信号输入计算机控制器35。光电管阵列27、28与控制器35相连（见图7）并提供指示车厢高度的信号以及车厢出现在泻装站（见图2～5）的信号。计算机控制器35包括与电磁阀42相连的导线40、41，该电磁阀通过供应导管43从液压源44将液压供给用于闸门25的液压缸26。与此相似，液压供给导管通过由导线47、48操作的电磁阀46为液压缸14供料。

因此，根据以上所述，可以看到本发明计算机控制的对有轨车泻装的系统的基本操作。空车厢R（图3）的前转向架30通过磅秤站台A而其重量信号被送至综合磅秤装置D，该装置D将这一信号保留在存贮器中直至车厢R的后部转向架通过该同一磅秤平台A（图5和7）。然后，总皮重或空载重被存入设备D的存贮器中以备今后使用。

当车厢R接近站台B时，光电管阵列27确定车厢的高度（见图5）并当车厢前部通过斜槽12时（车厢R′已到达使斜槽降下的位置），光电管阵列28的前部光电管被车厢遮挡住而且斜槽12降下（图3）。当达到最低位置时（图4），闸门25开启，煤或其它松 散材料便装入车厢的前部。

列车连续前行而车厢R′被均匀装满。前部转向架30′在磅秤站台C上（见图1、5和图7）。在这时，车厢R′的后部转向架31′位于磅秤站台B上而且以由磅秤和计算机控制器35所确定的预定重量对车厢进行泻装，该预定重量通常为100吨。流量闸门25关闭而且斜槽12升起到车厢之上（见图2）。在此时，如上所述，车厢R″的后部转向架31″和车厢R′的前部转向架30′都在站台C上。后部转向架31′和空车厢R的前部转向架30共用磅秤站台B。把先前称过重量的车厢R″后部转向架的已知重量和空车厢R的前部转向架30的已知重量在综合磅秤装置D中从站台C和B的总重量中分别被减去。然后，这便提供了装料后车厢R′的毛重。如果从装置D中记录的该毛重中再减去车厢R′的皮重，则可知道车厢R′中装载的煤的净重。相继而来的每辆车厢都用与此相似的方法进行称重并计算其重量。

装置D提供了车厢R′前部轮轴和后部轮轴的称重信号，它们是由前述步骤所确定的。计算机控制器35可以是任何的可编程控制器商品，例如可以是Modicon584控制器商品。

在程序步骤50处，对两轮轴的重量进行比较。如果车厢内是均匀装载的（轮轴重量此时相等），则给出不改变泻装状态的信号，控制器35的操作立即转向步骤51，而且不必采取其他行动;即不对斜槽12的运动进行控制（见图6C）。

另一方面，如果前、后转向架30′，31′的重量不等，则程序将立即转向斜槽控制和重量分配步骤52。如人所知，当任何一种因素发生变化时，（例如，列车的车速变化，煤块的级别、大小、密 度和/或结构的变化，以及煤的灰分和含水量和/或例如湿度和温度一类的环境条件的变化），都能导致装载不均匀。如果前转向架30′轻（在图6B中夸大的示出），则将在步骤53处给出信号以便提起斜槽12使负载物朝车厢R′的前部移动。对车厢前部较轻而增加的泻装量被记录下来，而且将1吋、2吋或3吋加到校正后的高度并将其送入存贮器54，它为依次而来的下一辆同类型尺寸的车厢指出了新的斜槽位置。

与此相似，如果在步骤50处的比较表示车厢前部重（见图6A），则程序转到步骤60，在该处，指示需要降下斜槽以便朝车厢R′的后部移动负载物。根据差值指出的量值，将重量斜槽位置的指令送到存贮器54。

装置D还通过控制器35对电磁阀42实施控制，该电磁阀用来操作弯刀形闸门25的液压缸26。一旦装置D确定了全部预定重量已被加到车厢R′，步骤65就接收肯定的信号以便触发关闭闸门标志66。通过在线40、41上的信号触发电磁阀42。与此同时，步骤67为依次而来的下一车厢R重置控制器35。

如步骤70指出（见图8），在车厢R′处于应在位置准备接收斜槽12时，光电管阵列28指示计算机控制器35，并且当斜槽12的泻出端20降下到车厢R′时，转入标志71处的流量闸门25开启。斜槽12保持在应有位置上，而且闸门25一直开启直到达到预定重量（如在步骤65处确定的那样），或者后部的光电管阵列不被遮挡住（见图5），无论哪种情况首先发生从标志72而来的信号使斜槽12被提升起来;电磁阀42提供操作。再强调一次，如果标志65处的满足预定重量预先没有操作电磁阀42，则当到达车厢末 端时，电磁阀46将被操作以便关闭闸阀25并切断煤流，以保证在泻装的最后阶段无煤溢出。

光电管阵列27将信号送到控制器35中步骤80处，这些信号指出了车厢高度到底是低、中等还是高。在下一步骤81处，对存贮器54进行检索和置初值以便为指定的车厢高度提供合适的斜槽位置。然后，在斜槽控制和重量分配步骤52处，如果确实需要变化，就将提供给依次而来的同样高度的下一车厢的变化量设置一合适的量值。

总而言之，可以看到使用本发明的控制系统而获得的许多利益和优点。磅秤装置A、B、C称量出通过泻装斜槽12装入列车每节车厢中的材料重量。泻装斜槽12包括一调整前缘21以确使沿着被泻装的车厢R′的全长有一合适的装料高度，而且因之平衡前、后转向架30，31上的负载。

有利的是，过量的煤阻塞在泻出端20里，从而确保在车厢装满时正好是恒定供给。这样就自动防止在先有技术中如些普遍存在的泻装，只有操作员的快速反应和熟练操作才能防止不足或超量泻装。其结果是装料的顶部表面S～S₃只有很小或没有变化或者起伏。而根据先有技术程序在装料表面部不可避免存在着起伏或变化。

具有程序化步骤的计算机控制器35可以将每节车厢的前部和后部所装材料的重量加以比较，然后，为存贮器54提供一反馈信号以使为同样类型的下一节车厢改变斜槽的位置。所以，如果被泻装煤的密度、级别和/或构造;煤的湿度和/或灰分;环境湿度和/或环境湿度或在任何时候其他参数变化，则对依次而来的下一节车厢（及每节顺次而来的车厢）做一适当调整以便确保整个列车能有实际相等的 装载。

为了解释和叙述之目的，前面说明了本发明的最佳实施方案。但这并不意图只将本发明穷尽于或局限于所述情况，显而易见，根据上述技术，能够对其进行多种修改和变型。为了清楚地解释本发明的原理和它的实际应用，因此而使本技术领域的其他熟练工作人员能够以各种实施方案和各种适用于特殊用途的变型实施本发明，我们选用了该实施方案并对其进行了描述。例如，图示的控制系统的最佳实施方案是与耦合运动（CouPled-in-motion）称重系统相结合的，可清楚的看到，根据本发明最广义的方面，可将此概念应用于批量称重。在使用架空称重料斗的常用批料称重设备中，信号送到程序步骤50，指示在批料料斗留下多余的超重材料，或者将材料加至预定重量，然后，在步骤52处，触发斜槽控制。斜槽12应提升以便将负载物向前移动（超量的煤留在批料料斗中），或将斜槽移向后部，当车厢装满前进行全部泻装。所以，本发明的范围将只受到附加权利要求的限制。

Claims (13)

1、用来将预定重量的流动松散材料泻装到具有数节车厢连续行驶通过泻装站台的列车的设备，其特征在于包括：

一个磅秤装置，在装车操作时它支撑车厢的前部和后部，在装车前和装车过程中对车厢的前部和后部进行称重；

一个位于泻装站台处的可移动泻装斜槽，它将流动松散材料导入车厢；

装于斜槽上的用于调整车厢中的松散材料的高度的整平装置；

用于上下移动斜槽的调整装置；

与调整装置和磅秤装置相连的计算机装置，它在列车移动时比较每节车厢的前部和后部的重量，当磅秤装置称出一个预定重量数时，使泻装停止，它还控制调整装置以确定斜槽在下一个大小一样的车厢中的位置，以便完成对其进行的均匀泻装操作。

2、权利要求1所述的设备，其特征在于所述的整平装置包括泻装斜槽上的泻出端和一位于泻出端上的前缘，用于在横向和纵向整平松散材料的上表面。

3、权利要求2的泻装设备，其特征为所述的校正装置包括用于所述斜槽的拆卸的吊架以及马达装置，用来提升所述斜槽以便将负载物移向车厢前部和降下斜槽将负载物移向车厢的后部。

4、权利要求3的泻装设备，其特征为所述的拆卸的吊架包括一枢轴以使斜槽可绕绞链旋轴。

5、权利要求4的泻装设备，其特征为所述马达装置包括与斜槽一侧相连的液压缸。

6、用来将预定重量的流动松散材料（例如煤）泻装到有数节车厢连续行驶通过泻装站台的列车的设备，其特征在于包括：

一磅秤装置，用来依次为每节车的前部和后部称重;

一位于泻装台处的泻装斜槽，用来将材料大体均匀地装入每节车厢之中;

用来调整装入每节车厢中的材料高度的装置，该装置又包括调整斜槽高度的装置，

计算机装置，用来对每节车厢前、后部的重量信号进行比较;以及用来校准所述调整装置以使相继而来的相同车厢的装载大体均匀的装置;

7、权利要求6的泻装设备，其特征为所述泻装斜槽包括泻出端以及位于泻出端上的前缘，以便在横向和纵向整平材料的上表面。

8、权利要求6的泻装设备，其特征为所述的计算机装置包括用于指示在泻装站台处被装入材料的每节车厢的位置的检测装置。

9、权利要求6的泻装设备，其特征为所述的计算机装置包括用来确定每节车厢高度的检测装置。

10、权利要求9的泻装设备，其特征为所述的检测装置是光电管阵列。

11、用于将例如煤的预定重量松散材料泻装到通过泻装站台的列车车厢中的方法，其特征在于包括以下步骤：

通过位于泻装站台处的泻装斜槽沿每节车厢长度均匀地供料，所述斜槽有一个泻出端;

在泻装操作过程中，对装入每节车厢的材料进行整平操作;

在火车行驶时比较每节车厢前、后部的重量;

调整顺序而来的车厢中泻料斜槽的泻出端的垂直位置，以便能大体均匀地为相继而来的每节相同车厢的前部和后部装料;

12、权利要求11的方法，其特征为，还提供了在存贮器中存储用于列车中最近一次的相同车厢的斜槽位置的步骤。

13、权利要求11的泻装方法，其特征为响应于达到预定重量或到达车厢末端（无论哪种情况首先发生）而终止对每节车厢进行泻装的步骤。

Images