CN111164033B

CN111164033B - 列车装载系统

Info

Publication number: CN111164033B
Application number: CN201880042270.5A
Authority: CN
Inventors: 安德鲁·亚瑟·舒克; 汉娜·戈尔丁; 翁宗耀
Original assignee: Technological Resources Pty Ltd
Current assignee: Technological Resources Pty Ltd
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2021-08-27
Anticipated expiration: 2038-05-16
Also published as: CN111164033A; WO2018209385A1; RU2019139998A3; RU2758169C2; RU2019139998A; CA3063545A1; AU2018271139A1; BR112019024062B1; AU2018271139B2; BR112019024062A2

Abstract

公开了一种用于将物料装载到列车车厢上的列车装载系统。该系统包括回收器和缓冲仓，该回收器被布置成以回收速率从物料台回收用于装在到列车上的物料，该缓冲仓被布置成接收来自回收器的物料并将物料供应到在缓冲仓下方行驶的列车车厢。缓冲仓包括夹具，该夹具具有可控制的微调位置，以修改物料从缓冲仓的流出速率，从而修改物料到列车上的列车装载速率，该夹具微调位置取决于列车速度，使得列车速度的增加引起夹具微调位置的增大，从而导致列车装载速率的增加，而列车速度的降低引起夹具微调位置的减小，从而导致列车装载速率的降低。该系统还包括前馈部件和反馈部件，该前馈部件被布置成基于回收速率确定前馈列车速度，该前馈列车速度用于设置列车速度，该反馈部件被设置成基于缓冲仓中的物料量修改前馈列车速度。缓冲仓中的物料量保持在某一料位上，使得避免了由于缓冲仓中的物料料位而导致回收器停止或列车停止。

Description

列车装载系统

发明领域

本发明涉及一种用于在采矿作业中将开采的物料装载到列车上的列车装载系统。

发明背景

已知，为采矿作业(诸如，矿区)提供了列车装载设施，该列车装载设施被布置成便于列车装卸操作员将物料装载到专用的物料运输列车上。

通常，矿石由输送机从回收器运载到缓冲仓，并且当列车在缓冲仓下连续移动时，矿石流出缓冲仓并进入列车车厢。矿石从缓冲仓流出的速率通过打开和关闭夹具壳(clamshell)来控制。

出于成本原因，非常不希望在料台完工之前停止回收器或在装载期间停止列车。为了确保列车装载不被中断，希望将缓冲仓料位保持成接近限定料位，因为空仓将需要列车停止，而满仓将需要回收器停止。然而，来自回收器的速率或矿石流量是高度可变的，并且因此缓冲仓填充速率和仓料位也是可变的。

当每节车厢经过缓冲仓下方时，夹具必须根据车厢相对于夹具的位置在正确的时间打开和关闭，并且其中，该夹具处于正确的打开位置(“微调(trim)”)。夹具的微调设置决定了打开夹具时矿石流经夹具的速率，并且因此微调设置必须根据列车速度来设置。为了调节仓料位，操作员通过手动实时远程调整列车速度和夹具微调来调整矿石从缓冲仓流出的速率。

然而，这种用于管理列车装载的布置是麻烦的、低效的并且容易出错的。

发明概述

应当理解，在本说明书中，采矿作业是指在资源开采环境或这种过程的一部分中与开采、处理、加工和/或运输大宗商品相关联的任何作业或设施，例如矿区、铁路设施、港口设施和相关基础设施。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于将物料装载到列车车厢上的列车装载系统，该系统包括：

回收器，其被布置成以回收速率从物料台回收用于装载到列车上的物料；

缓冲仓，其被布置成接收来自回收器的物料并将物料供应到在缓冲仓下方行驶的列车车厢，缓冲仓包括夹具，该夹具具有能够被控制的微调位置，以修改物料从缓冲仓的流出速率，从而修改物料到列车上的列车装载速率，夹具微调位置取决于列车速度，使得列车速度的增加引起夹具微调位置的增大，从而导致列车装载速率的增加，并且列车速度的降低引起夹具微调位置的减小，从而导致列车装载速率的降低；

前馈部件，其被布置成基于回收速率确定前馈列车速度，该前馈列车速度用于设置列车速度；以及

反馈部件，其被布置成基于缓冲仓中的物料量来修改前馈列车速度；

由此，缓冲仓中的物料量保持在某一料位，该料位避免了由于缓冲仓中的物料料位而导致回收器停止或列车停止。

在实施例中，前馈部件被设置成根据回收速率和列车速度之间的以下关系来确定前馈列车速度：

Reclaim rate＝P*Speed

其中，Speed是列车速度，Reclaim rate是回收器的回收速率，以及P是比例常数。

在实施例中，前馈部件包括至少一个滤波器，该滤波器被设置成例如使用至少一个低通滤波器来过滤回收速率。

在实施例中，前馈部件包括初始化部件，该初始化部件被设置为初始化前馈部件，以在列车装载系统从手动模式切换到自动模式时确保无扰传送。初始化部件可以被设置成利用基于前一个列车速度值确定的初始化回收速率值来初始化前馈部件。

在实施例中，该系统包括重量计，该重量计被设置成测量来自回收器的回收速率。

在实施例中，反馈部件被设置成基于缓冲仓中的物料量和目标仓料位之间的差值来修改前馈列车速度，目标仓料位指示缓冲仓中限定的物料量，其中，缓冲仓中的物料量和目标仓料位之间的正差值导致反馈部件正向地修改前馈列车速度，从而提高列车装载速率并减少缓冲仓中的物料量，而缓冲仓中的物料量和目标仓料位之间的负差值导致反馈部件负向地修改前馈列车速度，从而减小装载速率并增加缓冲仓中的物料量。

该系统可以包括仓料位传感器，该仓料位传感器被设置成提供指示缓冲仓中物料量的信息。

在实施例中，反馈部件被设置成产生仓料位误差值，该仓料位误差值指示缓冲仓中的物料量和目标仓料位之间的差值，并且反馈部件包括离散比例积分控制器，该离散比例积分控制器被设置成基于仓料位误差值产生列车速度误差，该列车速度误差被应用于前馈列车速度以修改前馈列车速度。

在实施例中，离散比例积分控制器被设置成根据以下等式操作：

CntrllrOut＝Sat(CntrllrOut_i-1)+Kp(error-error_i-1)+Ki(t-t_i-1)error (4)

其中

CntrllrOut_i-1是由反馈控制器54上一次计算的控制器输出，该控制器输出对应于反馈列车速度误差值，该反馈列车速度误差值与由前馈控制器52确定的前馈值相结合；

error是通过从所测量的仓料位82中减去目标仓料位80而算得的仓料位误差；

error_i-1是由反馈控制器54上一次计算的前一个仓料位误差；

t是时间[s]；

t_i-1是自反馈控制器54上一次计算以来的时间；

Kp是比例项＝0.0032[千米/(吨·小时]]；以及

Ki是积分项＝1.5873*10^-5[(秒·千米)/吨·小时]。

在实施例中，该系统被设置成应用饱和度，使得对列车速度的修改量是受到限制的。

在实施例中，该系统被设置成应用反馈乘法器，使得对列车速度的修改量是受到限制的。反馈乘法器可以是大约15％。

在实施例中，用于设置列车速度的前馈列车速度对每节列车车厢应用于列车一次，例如在缓冲仓下的相邻车厢之间的每次转换时。

在实施例中，该系统被设置成在回收器在物料台之间转换之前增加缓冲仓中的物料量。

在实施例中，该系统被设置成在回收器在物料台之间转换之前，通过降低列车的速度从而降低来自缓冲仓的装载速率，来增加缓冲仓中的物料量。

在实施例中，该系统被设置成在回收器在物料台之间转换之前，通过增加目标仓料位，从而负向地增加缓冲仓中的物料量和目标仓料位之间的差值，降低列车的速度并降低来自缓冲仓的装载速率，来增加缓冲仓中的物料量。

在实施例中，该系统被设置成在回收器在物料台之间转换之前在基于物料台中剩余的物料量的时间增加缓冲仓中的物料量。

在实施例中，该系统被设置成基于物料台类型来增加目标仓料位。

在实施例中，该系统被设置成根据以下等式来确定夹具微调位置：

Base Trim＝Current Trim-F(Current Speed)

其中，F(Current Speed)是使用用x表示的当前的列车速度的列车速度的函数，由下式给出：

F(x)＝k₁x²+k₂x

其中，k₁和k₂是基于实际装卸数据的分析的常数；

以及

New Trim＝Base Trim+F(New Speed)

其中，F(New Speed)是使用由列车速度控制器计算的新列车速度x的函数F(x)。

在实施例中，该系统被设置成使得列车速度的增加延迟一节车厢。

在实施例中，该系统被设置成使得列车速度的降低被立即应用于车厢。

根据本发明的第二方面，提供了在采矿作业中将物料装载到列车车厢的方法，该方法包括：

以回收速率从物料台回收用于装载到列车上的物料；

在缓冲仓中接收来自回收器的物料，并将来自缓冲仓的物料供应到在缓冲仓下方行驶的列车车厢，缓冲仓包括夹具，该夹具具有可控制的微调位置，以修改物料从缓冲仓的流出速率，从而修改物料到列车上的列车装载速率，夹具微调位置取决于列车速度，使得列车速度的增加引起夹具调整器位置的增大，从而导致列车装载速率的增加，而列车速度的降低引起夹具调整器位置的降低，从而导致列车装载速率的降低；

基于回收速率确定前馈列车速度，该前馈列车速度用于设置列车速度；以及

基于缓冲仓中的物料量修改前馈列车速度；

由此，缓冲仓中的物料量保持在某一料位，使得避免了由于缓冲仓中的物料料位而导致回收器停止或列车停止。

附图简述

现在，将参考附图仅通过示例来描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的列车装载系统的示意性透视图表示；

图2是图1中所示的列车装载系统的控制部件的框图；

图3是图示了图1和图2中所示的列车装载系统的列车速度控制器的功能部件的示意图；

图4示出了说明列车速度和列车装载速率之间关系的曲线图，以及说明图1至图3中所示列车装载系统中列车速度和列车装载时间之间关系的曲线图；

图5示出了说明测量的回收速率和过滤后的回收速率的曲线图；以及

图6示出了说明缓冲仓目标料位和测量的缓冲仓料位之间关系的曲线图、说明了缓冲仓目标料位和测量的缓冲仓料位之间误差的曲线图、以及说明了饱和控制器输出和反馈响应信号的曲线图。

发明的实施例的描述

现在将参照矿区形式的采矿作业来描述列车装载系统的实施例，尽管应当理解，也可以设想列车装载操作可以在其他采矿作业中出现。

在图1中示意性地示出了示例列车装载系统10。

列车装载系统10包括回收器12和输送机14，该回收器12从物料台回收物料(在本例中为矿石)，该输送机14被布置成将回收的矿石输送到缓冲仓16。测量从回收器12流出的矿石的速率，在这个示例中是通过重量计18测量的，该重量计18通常设置成与缓冲仓16距离100-500m。在列车装载期间，随着列车在缓冲仓16下方沿箭头24的方向连续移动，矿石流出缓冲仓16并流入列车20的车厢22。矿石从缓冲仓16流出的速率通过打开和关闭夹具壳(未示出)来控制。

期望将缓冲仓16中的矿石量保持在限定的部分满的料位处，因为空仓将需要列车停止，并且填充过满的仓将需要回收器12停止。出于成本原因，这两种情况都是非常不理想的。

图2图示了列车装载系统10的控制部件30。使用控制部件30，可以将仓料位保持在足以避免空仓或满仓情况并从而避免回收器或列车停止事件的部分满的料位处。

控制部件30包括：回收器流速测量装置(在本例中为重量计18)，其被设置成测量矿石从回收器12流出的速率；仓料位传感器34，其被设置成测量缓冲仓16中的矿石料位；目标仓值35，其限定期望的缓冲仓料位16；以及列车速度控制器36，其基于所测量的回收器流速、目标仓料位35和所测量的缓冲仓料位来确定调整后的列车速度38和调整后的夹具微调位置40。

矿石被装载到列车20的车厢22中的速率从根本上受到回收器流速的限制，因为回收器流速决定了缓冲仓16被填充的速率，并因此决定了为了使缓冲仓16保持期望的填充料位而所需的矿石从缓冲仓16流出的速率。如果列车装载速率始终高于回收速率，仓将会被清空。如果列车装载速率始终低于回收速率，仓将被填满。列车装载速率由矿石流出速率限定，并且矿石流出速率可以通过调整列车20的速度来控制，因为列车速度直接决定了为了适当填充列车20的车厢22所需的夹具位置。

如图4中的曲线图58所示，装载速率曲线60表示列车20的车厢22的装载速率与列车速度成正比，并且装载时间曲线62表示车厢22的装载时间也与列车速度直接成比例。

虽然装载速率实际上由缓冲仓16的夹具位置限定，但是车厢22的装载速率可以被认为与列车速度成正比，因为更快的列车速度需要更快的流速，并且因此，为了填满列车车厢需要更开放的夹具位置。

以下等式代表装载速率(矿石从缓冲仓流出的速率)和列车速度之间的关系。

Rate Out＝P*Speed (1)

其中，Speed是列车速度，Rate Out是当列车以Speed行驶时，为了达到满的车厢所需的车厢装载速率，以及P是比例常数。

比例常数P可以如下计算。

如果假设列车20的车厢22满载时容纳120吨，并且车厢22的长度为10米，那么为了填满车厢22，必须以12吨/米装载到车厢22中。如果车厢22的速度为0.8千米/小时(0.222米/秒)，则所需的装载速率给出为12吨/米×0.222米/秒＝2.667吨/秒。这给出了2.667/0.8＝3.3吨·小时/秒·千米的比例常数P。

使用这种关系，列车速度控制器36能够设置适合于当前回收器流速的“前馈”列车速度，因为如果仓料位保持恒定，可以假设回收器流速也与列车速度成正比。

Reclaim rate＝P*Speed (2)

在测试过程中，对于七种不同的列车，利用已知的列车速度来确定缓冲仓16的输出速率。缓冲仓料位在列车装载期间使用仓输出速率和输入回收速率之间的差值来近似。一致发现，比例常数P为3.25时与所测量的仓料位是最准确的，而不是使用上述等式(1)确定的比例常数P为3.3。

列车速度控制器36被设置成基于上面的等式(2)中限定的回收器流速和列车速度之间的关系产生前馈列车速度值。

确定所测量的回收速率所需的列车速度涉及在最小化速度干扰和保持稳定仓料位之间的平衡。

如果进入缓冲仓16的流速不完全等于流出缓冲仓16的流速，则在控制器确定的列车速度的小误差可能会随着时间累积，并导致不期望的仓料位。因此，为了将仓料位保持在期望的料位，通过确定应用于前馈确定的列车速度的列车速度误差来提供对确定的列车速度的直接反馈。通过确定所测量的仓料位和目标仓料位35之间的误差来计算列车速度误差。

因此，使用列车速度控制器36的两个部件来实现列车速度的自动化：前馈控制部件，其使用由上述等式(2)限定的列车速度/回收速率关系来确定前馈列车速度；以及反馈控制部件，其使用列车速度误差来调整所确定的前馈列车速度，该列车速度误差是使用所测量的仓料位和目标仓料位35之间确定的误差来计算的。

参考图3，更详细地示出了列车速度控制器36的功能部件50。

列车速度控制器部件50包括前馈控制器52和反馈控制器54，它们一起产生用于设置列车速度的列车速度输出56。前馈控制器52和反馈控制器54被设置成计算每个列车车厢22的相应的前馈列车速度值和列车速度误差值。

前馈控制器52从重量计18接收所测量的回收速率64。然而，由于所测量的回收速率值是高度可变的，所以使用至少一个低通滤波器66来过滤所测量的回收速率。在本例中，使用了两个增益为1的240s级联低通滤波器，它们由以下等式定义。

其中，K₁＝K₂＝1，以及r₁＝r₂＝240s.

列车速度计算器68使用过滤后的回收速率值基于上述等式(2)来计算前馈列车速度值。

图5示出了示例性回收速率曲线130，其包括所测量的回收速率曲线132和过滤后的回收速率曲线134。过滤后的回收速率为所测量的回收速率提供了时间平均值，因此所测量的回收速率的高可变性不会传递给用于设置列车速度的前馈列车速度值。

前馈控制器52还包括初始化部件，该初始化部件包括延迟部件70和初始化回收速率计算器72。初始化部件的目的是初始化前馈控制器52，并在列车装载系统10从手动模式切换到自动模式时确保无扰传送。

当系统切换到自动模式时，低通滤波器66就被初始化以初始化回收速率值，该初始化回收速率值是基于前一个最近测量的列车速度值使用等式(2)计算的。这由延迟部件70表示。

例如，在由图5中的曲线图表示的示例中，系统10在400秒时处于手动模式，并且在401秒时被置于自动模式。在切换到自动模式之前，在400秒时，所测量的列车速度为0.75千米/小时。基于该列车速度的值，使用等式(2)计算初始化回收速率值为0.75x3.25＝2.4375吨/秒。

反馈控制器54接收目标仓料位35的值(目标仓料位35表示避免空仓或过满仓情况的期望的仓料位)和所测量的当前仓料位82的值。目标仓料位35和所测量的当前仓料位82的值由仓料位误差计算器84进行比较，以便获得仓料位误差值。离散比例积分控制器使用仓料位误差值来修改前馈列车速度，从而也将仓料位变更为更接近目标仓料位的值(因为列车装载速率也将随着列车速度的变化而变化)。

反馈控制器54的离散比例积分控制器根据以下等式操作。

CntrllrOut＝Sat(CntrllrOut_i-1)+Kp(error-error_i-1)+Ki(t-t_i-1)error (4)

其中

error_i-1是由反馈控制器54上一次计算的前一个仓料位误差；

t是时间[s]；

t_i-1是自反馈控制器54上一次计算以来的时间；

Kp是比例项＝0.0032[千米/(吨·小时)]；以及

Ki是积分项＝1.5873*10^-5[(秒·千米)/吨·小时]。

如图3所示，反馈控制器54包括加法器86，加法器86将对应于上述等式(4)的项Ki(t-t_i-1)error的时间相关误差部件88的输出、对应于上述等式(4)的项Kp(error-error_i-1)的误差差值部件90的输出以及由反馈控制器54上一次计算的对应于上述等式(4)的项Sat(CntrllrOut_i-1)的饱和控制器输出相加在一起。

误差差值部件90包括误差延迟部件94、误差变化计算器96和比例项常数Kp 98，误差变化计算器96对当前的仓料位误差和先前由误差计算器84计算的仓料位误差进行差分，比例项常数Kp 98应用于由误差变化计算器96计算的计算后的仓料位误差差值。

加法器86的输出被反馈饱和部件100饱和，以避免积分饱卷，反馈饱和部件100界定最小饱和反馈值为-0.85千米/小时和最大饱和反馈值为0.85千米/小时。

反馈控制器54通过将反馈常数102应用于饱和反馈值来控制饱和反馈值对列车速度输出56的影响程度。在该例中，反馈常数102被设置为15％，并且因此最大速度变化是：+/-0.85×0.15＝+/-0.13千米/小时。

由前馈控制器52产生的列车速度误差值在加法器104处被加到由列车速度计算器68产生的前馈列车速度值上，以便对前馈列车速度值提供一定程度的误差校正，并且导致被速度饱和部件106饱和，速度饱和部件106界定最小饱和速度值为0.45千米/小时和最大饱和速度值为0.85千米/小时。

然后，由量化部件108将0.05的滞后和0.025的量化应用于由速度饱和部件106产生的速度饱和值。

在滞后和量化之后，产生的列车速度输出56的输出用于设置列车速度。

在本实施例中，列车速度控制器36使用可编程逻辑控制器(PLC)来实现，尽管可以理解，也可以设想其他实现方式。

速度变化是连续计算的，但是在本实施例中，对每节车厢仅应用于列车一次，在本实施例中，应用在缓冲仓16下方的车厢22之间的转换处。

使用上述方法，基于当前的回收速率以及当前所测量的仓料位和目标仓料位之间的误差，在回收料台中物料的过程中连续控制列车速度。

然而，应当理解，在装载过程中，回收速率有一些中断是不可避免的，例如，当回收器在完工的物料台和新的物料台之间移动时。

料台的更换使回收器12停止3-15分钟，而出于效率和成本的原因，非常不希望停止列车以与回收器匹配。

为了避免缓冲仓16在车厢22装满之前由于料台之间的转换(这将需要停止列车20)而变空的情况，期望降低列车20的速度并根据列车速度修改夹具位置，使得列车被较慢地填充，且仓料位更慢地降低。通过干预和增加目标仓料位，列车速度将由列车控制系统10的反馈控制器54自动降低，从而降低矿石流出速率。因此，为了使缓冲仓16为即将到来的料台变更(料台变更将导致缓冲仓填充速率降低)做好准备，可以在转换料台之前提高目标仓料位，以使得缓冲仓16中的物料量增加，从而补偿将来的料台变更(在料台变更中较少的物料通过回收器12和输送机14输送到缓冲仓16)。

参考图6，示出了表示反馈控制器54的操作的曲线图140。曲线图140包括：目标仓料位曲线142，其表示由列车速度控制器36设置的目标仓料位；所测量的仓料位曲线144，其表示缓冲仓16中物料的实际料位；仓料位误差曲线146，其表示由反馈控制器54的误差计算器84输出的仓料位误差，即实际仓料位和目标仓料位之间的差值；饱和控制器输出曲线148，其表示由反馈控制器的反馈饱和部件100产生的饱和输出；以及列车速度误差曲线150，其表示由反馈控制器54产生并被列车速度控制器36用来调整列车速度的列车速度误差值。

如目标仓料位曲线142所示，目标仓料位在料台变更之前增加，这导致仓料位误差立即在幅度上(负向地)增加，如仓料位误差曲线146所示。仓料位误差的负增加导致系统假定缓冲仓正在清空，这导致列车速度输出56处的列车速度值降低，装载速率降低，同时缓冲仓16中的物料料位增加，如所测量的仓料位曲线144的区段152处所示。当发生料台变更并且随后降低的回收速率的影响到达缓冲仓16时，缓冲仓中的物料料位将降低，如所测量的仓料位曲线144的区段154处所示。在料台转换已经发生并且随后增加的回收速率的影响到达缓冲仓16之后，即使目标仓料位已经降低，缓冲仓中的物料料位仍然会增加，如所测量的仓料位曲线144的区段156处所示，因为当前的仓料位和目标仓料位之间的差值仍然是负的。如所测量的仓料位曲线144的区段158处所示，在回收料台期间，仓料位通过列车速度控制器36保持接近目标仓料位。

如饱和控制器输出曲线148和列车速度误差值曲线150所示，列车速度误差值在大约0.13千米/小时的最大列车速度增加值和大约0.13千米/小时的最大列车速度减少值之间移动，这取决于当前的仓料位分别是高于还是低于目标仓料位。

速度变化是连续计算的，但每节车厢应用一次。因此，将目标仓料位增加到高于当前的仓料位的料位会导致每节车厢的列车速度降低到0.13千米/小时的最大降低，这导致缓冲仓中的物料料位增加，为料台变更做准备，从而降低缓冲仓在料台变更期间将被清空的可能性，缓冲仓被清空将迫使列车20停止。

根据以下等式，通过监控当前的料台中的物料量来确定提高目标仓料位的时间点。

Time remaining＝Bench Remain Tonnes/(3.25*TrainSpeed) (6)

其中Time remaining是对当前料台被完全回收前剩余时间的估计，Bench RemainTonnes是当前的料台中剩余的物料量的吨数，以及TrainSpeed是当前的列车速度。

当Time remaining下降到低于限定的触发时间值时，列车速度控制器36使目标仓料位增加。

触发时间值和升高的目标仓料位的值可以根据料台类型来设置，例如，使得对于一些料台，目标仓料位比其他料台提前增加，并且增加到不同的升高的目标仓料位。例如，下面的表1示出了不同料台转换的示例性触发时间和目标仓料位。

料台变更	触发时间(分钟)	目标仓料位(吨)
			料台2至料台3	8	+250
料台3至料台4	15	+350
			料台4至料台2	3	+150

表1

降低目标仓料位的时间点由适当的现场人员决定，并且大致与料台更换后矿石重新开始流入缓冲仓的时间点一致。

在列车尾端时，如果缓冲仓16中当前的物料量足以完成装载，则列车速度应设置为恒定的参考速度，并且所有控制都被禁用。因此，除非操作员输入新的参考速度，否则列车装载将以恒定速率完成。如果没有禁用控制，则当缓冲仓清空时，列车会不必要地减速至最小速度。

对列车装卸夹具的微调的最佳控制是复杂的。然而，应当理解，随着列车速度的变化，微调要求也发生变化，使得随着列车速度的增加，微调也应该增加(即，夹具逐渐打开)，以允许响应于装载列车车厢22的可用时间的减少而增加流速。

列车装载系统10使用列车速度和微调之间的简单关系来确定微调设置，而不试图为诸如产品类型、物料流动特性或密度的变化提供自动控制。

当启用自动微调控制时，系统会计算对应于初始微调设置的“基础微调”。

Base Trim＝Current Trim-F(Current Speed) (7)

其中，F(Current Speed)是使用用x表示的当前的列车速度的列车速度的函数，如下：

F(x)＝k₁x²+k₂x (8)

其中，k₁和k₂是基于实际装卸数据分析的常数。

然后，列车装载系统10根据以下等式为由列车速度控制器36计算的列车速度的每个变化计算新的微调值。

New Trim＝Base Trim+F(New Speed) (9)

其中，F(New Speed)是以上使用由列车速度控制器36计算的用x表示的新列车速度的函数(8)。

然而，可以理解的是，操作员可以偶尔对基础微调进行调整，例如由于产品类型、物料流动特性或密度的变化而进行调整。

微调变化与列车速度变化同步，并应用于列车20的车厢22之间的转换。

列车车厢22的速度对列车20速度增加的响应根据车厢22在列车组中的位置而变化。然而，一般来说，可以假设车厢22将在装载一节车厢22所需的时间内达到列车的速度。因此，响应于列车速度增加的微调变化会延迟一节车厢。

列车车厢22的速度对列车20速度降低的响应更快且更一致，因为车厢具有用于使它们自身减速的制动器。因此，响应于列车速度降低的微调变化被立即应用。

等式(8)中的上述函数F(x)在本实施例中被实现为具有PLC代码的函数生成器的查找表，尽管应当理解，也可以设想其他变型。

应当理解，如果本文参考了任何现有技术出版物，这样的参考并不构成对该出版物在澳大利亚或任何其它国家形成本领域中的公知常识的一部分的承认。

在随后的权利要求和本发明的前面描述中，除非上下文由于表达的语言或必要的含义而要求，否则词语“包括(comprise)”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变型是以包含的意义被使用，即指定所述特征的存在，但不排除进一步特征的存在或添加于本发明的各种实施例中。

对于本领域技术人员来说显而易见的修改和变化被认为在本发明的范围内。

Claims

1.一种用于将物料装载到列车车厢上的列车装载系统，所述系统包括：

缓冲仓，其被布置成接收来自所述回收器的物料并将物料供应到在所述缓冲仓下方行驶的列车车厢，所述缓冲仓包括夹具，所述夹具具有能够被控制的微调位置，以修改物料从所述缓冲仓的流出速率，从而修改物料到列车上的列车装载速率，所述夹具的微调位置取决于列车速度，使得所述列车速度的增加引起所述夹具的微调位置的增大，从而导致所述列车装载速率的增加，并且所述列车速度的降低引起所述夹具的微调位置的减小，从而导致所述列车装载速率的降低；

前馈部件，其被布置成基于所述回收速率确定前馈列车速度，所述前馈列车速度用于设置所述列车速度；以及

反馈部件，其被布置成基于所述缓冲仓中的物料量来修改所述前馈列车速度；

由此，所述缓冲仓中的物料量保持在某一料位，使得避免了由于所述缓冲仓中的物料料位而导致所述回收器停止或所述列车停止。

2.根据权利要求1所述的列车装载系统，其中，所述前馈部件被设置成根据所述回收速率和所述列车速度之间的以下关系来确定前馈列车速度：

Reclaim rate＝P*Speed

其中，Speed是所述列车速度，Reclaim rate是所述回收器的所述回收速率，以及P是比例常数。

3.根据权利要求1所述的列车装载系统，其中，所述前馈部件包括至少一个滤波器，所述至少一个滤波器被设置成过滤所述回收速率。

4.根据权利要求2所述的列车装载系统，其中，所述前馈部件包括至少一个滤波器，所述至少一个滤波器被设置成过滤所述回收速率。

5.根据权利要求3所述的列车装载系统，其中，所述至少一个滤波器包括至少一个低通滤波器。

6.根据权利要求4所述的列车装载系统，其中，所述至少一个滤波器包括至少一个低通滤波器。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述前馈部件包括初始化部件，所述初始化部件被设置成初始化所述前馈部件，以在所述列车装载系统从手动模式切换到自动模式时确保无扰传送。

8.根据权利要求7所述的列车装载系统，其中，所述初始化部件被设置成利用基于前一个列车速度值确定的初始化回收速率值来初始化所述前馈部件。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统包括重量计，所述重量计被设置成测量所述回收器的所述回收速率。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述反馈部件被设置成基于所述缓冲仓中的物料量和目标仓料位之间的差值来修改所述前馈列车速度，所述目标仓料位指示所述缓冲仓中限定的物料量，其中，所述缓冲仓中的物料量和所述目标仓料位之间的正差值导致所述反馈部件正向地修改所述前馈列车速度，从而提高所述列车装载速率并减少所述缓冲仓中的物料量，而所述缓冲仓中的物料量和所述目标仓料位之间的负差值导致所述反馈部件负向地修改所述前馈列车速度，从而减小所述装载速率并增加所述缓冲仓中的物料量。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统包括仓料位传感器，所述仓料位传感器被设置成提供指示所述缓冲仓中物料量的信息。

12.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述反馈部件被设置成产生仓料位误差值，所述仓料位误差值指示所述缓冲仓中的物料量和目标仓料位之间的差值，并且所述反馈部件包括离散比例积分控制器，所述离散比例积分控制器被设置成基于所述仓料位误差值产生列车速度误差，所述列车速度误差被应用于所述前馈列车速度以修改所述前馈列车速度。

13.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成应用饱和度，使得对所述列车速度的修改量是受到限制的。

14.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成应用反馈乘法器，使得对所述列车速度的修改量是受到限制的。

15.根据权利要求14所述的列车装载系统，其中，所述反馈乘法器大约为15％。

16.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，用于设置所述列车速度的所述前馈列车速度对每节列车车厢应用于列车一次。

17.根据权利要求16所述的列车装载系统，其中，用于设置所述列车速度的所述前馈列车速度在所述缓冲仓下的相邻车厢之间的每次转换时应用于列车。

18.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成在所述回收器在物料台之间转换之前增加所述缓冲仓中的物料量。

19.根据权利要求18所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成在所述回收器在物料台之间转换之前，通过降低所述列车的速度从而降低自所述缓冲仓的所述装载速率，来增加所述缓冲仓中的物料量。

20.根据权利要求18所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成在所述回收器在物料台之间转换之前，通过增加目标仓料位，从而负向地增加所述缓冲仓中的物料量和所述目标仓料位之间的差值，降低所述列车的速度并降低自所述缓冲仓的所述装载速率来增加所述缓冲仓中的物料量。

21.根据权利要求18所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成在所述回收器在物料台之间转换之前在基于物料台中剩余的物料量的时间增加所述缓冲仓中的物料量。

22.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成基于物料台类型增加目标仓料位。

23.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成根据以下等式确定所述夹具的微调位置：

Base Trim＝Current Trim-F(Current Speed)

其中，F(Current Speed)是使用用x表示的当前的列车速度的所述列车速度的函数，由下式给出：

F(x)＝k₁x²+k₂x

其中，k₁和k₂是基于实际装卸数据的分析的常数；

以及

New Trim＝Base Trim+F(New Speed)

其中，F(New Speed)是使用由所述列车速度控制器计算的新列车速度x的函数F(x)。

24.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成使得列车速度的增加延迟一节车厢。

25.根据权利要求1-6中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成使得列车速度的降低被立即应用于车厢。

26.一种在采矿作业中将物料装载到列车车厢上的方法，所述方法包括：

通过回收器以回收速率从物料台回收用于装载到列车上的物料；

在缓冲仓中接收来自所述回收器的物料，并将来自所述缓冲仓的物料供应到在所述缓冲仓下方行驶的列车车厢，所述缓冲仓包括夹具，所述夹具具有能够被控制的微调位置，以修改物料从所述缓冲仓的流出速率，从而修改物料到列车上的列车装载速率，所述夹具的微调位置取决于列车速度，使得所述列车速度的增加引起所述夹具的微调位置的增大，从而导致所述列车装载速率的增加，而所述列车速度的降低引起所述夹具的微调位置的减小，从而导致所述列车装载速率的降低；

基于所述回收速率确定前馈列车速度，所述前馈列车速度用于设置所述列车速度；以及

通过反馈部件基于所述缓冲仓中的物料量修改所述前馈列车速度；由此，所述缓冲仓中的物料量保持在某一料位，使得避免了由于所述缓冲仓中的物料料位而导致所述回收器停止或所述列车停止。

27.根据权利要求26所述的方法，包括根据所述回收速率和所述列车速度之间的以下关系确定所述前馈列车速度：

Reclaim rate＝P*Speed

28.根据权利要求26所述的方法，其中，确定所述前馈列车速度包括过滤所述回收速率。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，确定所述前馈列车速度包括过滤所述回收速率。

30.根据权利要求28所述的方法，包括使用至少一个低通滤波器过滤所述回收速率。

31.根据权利要求29所述的方法，包括使用至少一个低通滤波器过滤所述回收速率。

32.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，包括初始化确定所述前馈列车速度的步骤，以在列车装载系统从手动模式切换到自动模式时确保无扰传送。

33.根据权利要求32所述的方法，包括利用基于前一个列车速度值确定的初始化回收速率值来初始化确定所述前馈列车速度的步骤。

34.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，包括使用重量计测量所述回收器的所述回收速率。

35.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，其中，修改所述前馈列车速度的步骤包括基于所述缓冲仓中的物料量和指示所述缓冲仓中限定的物料量的目标仓料位之间的差值来修改所述前馈列车速度，其中所述缓冲仓中的物料量和所述目标仓料位之间的正差值导致所述反馈部件正向地修改所述前馈列车速度，从而增加所述列车装载速率并减少所述缓冲仓中的物料量，而所述缓冲仓中的物料量和所述目标仓料位之间的负差值导致所述反馈部件负向地修改所述前馈列车速度，从而减小所述装载速率并增加所述缓冲仓中的物料量。

36.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，包括使用仓料位传感器确定所述缓冲仓中的物料量。

37.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，其中，修改所述前馈列车速度的步骤包括产生指示所述缓冲仓中的物料量和目标仓料位之间的差值的仓料位误差值，以及基于所述仓料位误差值产生列车速度误差，所述方法包括使用所述前馈列车速度来修改所述前馈列车速度。

38.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，包括应用饱和度，使得对所述列车速度的修改量是受到限制的。

39.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，包括应用反馈乘法器，使得对所述列车速度的修改量是受到限制的。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述反馈乘法器大约为15％。

41.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，其中，用于设置所述列车速度的所述前馈列车速度对每节列车车厢应用于列车一次。

42.根据权利要求41所述的方法，其中，用于设置所述列车速度的所述前馈列车速度在所述缓冲仓下的相邻车厢之间的每次转换时应用于列车。

43.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，包括在所述回收器在物料台之间转换之前增加所述缓冲仓中的物料量。

44.根据权利要求43所述的方法，包括在所述回收器在物料台之间转换之前，通过降低所述列车的速度从而降低自所述缓冲仓的所述装载速率来增加所述缓冲仓中的物料量。

45.根据权利要求43所述的方法，包括在所述回收器在物料台之间转换之前，通过增加目标仓料位，从而负向地增加所述缓冲仓中的物料量和所述目标仓料位之间的差值，降低所述列车的速度并降低自所述缓冲仓的所述装载速率来增加所述缓冲仓中的物料量。

46.根据权利要求43所述的方法，其中，包括在所述回收器在物料台之间转换之前在基于物料台中剩余的物料量的时间来增加所述缓冲仓中的物料量。

47.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，包括基于物料台类型增加目标仓料位。

48.根据权利要求26-31中任一项所述的方法，包括根据以下等式确定所述夹具的微调位置：

Base Trim＝Current Trim-F(Current Speed)

F(x)＝k₁x²+k₂x

其中，k₁和k₂是基于实际装卸数据的分析的常数；

以及

New Trim＝Base Trim+F(New Speed)

49.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，包括使列车速度的增加延迟一节车厢。

50.根据权利要求26至31中任一项所述的方法，包括立即将列车速度的降低应用于车厢。