CN111532313B - 一种装车站列车远程自动调度指挥系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装车站列车远程自动调度指挥系统和方法，包括：安装在装车站的控速区进口处的远端测速单元，远端测速单元与中央处理单元连接，中央处理单元与安装在装车区内的近端测速单元连接；中央处理单元设有车速计算装置以及物料参数数据库、车厢参数数据库，中央处理单元还与设置在列车中的列车客户单元、安装在装车站物料输入链上的堆积参数测量单元连接。本发明通过建立一套完整的车辆和物料当前状态的检测，快速的检定各项影响装车质量的要素，根据这些要素制定列车通过装车站的车速并直观有效地传达给列车司机，据此对列车进行调度，以达到与装车站动作紧密配合的目的。实现了操作人员只需监控无需实际操作的装车完全自动化。

Description

一种装车站列车远程自动调度指挥系统和方法

技术领域

本发明涉及一种装车站列车远程自动调度指挥系统和方法，是一种自动化设备的智能化控制系统和方法，是一种提高装车站自动程度的控制系统和方法。

背景技术

现有的自动化铁路快速定量装车站已经将列车装载散装货物的过程自动化，解决了大量快速定量装载散装货物的问题。然而，在列车快速定量装车的过程中还有一些环节需要人为干预，也就是说现有的装车站还没有达到“只需监控无需操作”的地步，即没有达到操作人员只需值守监控装车过程，如无意外整个装车过程无需任何人工的操作。现有的快速定量装车站的人工干预过程主要体现在放入溜槽和适度开启卸料闸门等动作上。如果没有任何附加条件，在列车经过装车站时自动的放下溜槽并开启闸门放料，应该能够达到无需人工干预的自动化状态。但在实际中，有许多约束条件，如：列车每节车厢都要求尽量装满并避免偏载，货物顶端超过车厢帮板高度的货物应形成规整的堆积，以及充分利用车厢的装载能力等要求，使快速定量装车还不能达到完全的自动化。

由于每次装载各种散装物料品种的粒径大小和干湿程度等因素不同，以及列车速度、车厢长度、容积及载重等因素的差异，使得满足上述约束条件的每次装车过程都需要装车站操作人员根据经验调整闸门的开度和放下溜槽的时间点，以及溜槽在放料过程中的抬起程度等要素，才能达到满意的装车要求。最常见的情况是：同一品种和批次的产品装载一列火车的时候(整列列车车厢型号相同或近似)，操作人员在第一、二节车厢装载时进行实验，得到需要把控的各个装车要素，在之后的车厢装车过程中，根据第一、二节车厢获得的经验就可以达到装车满载且均匀的效果。

目前，已经有人开始讨论如何进行智能化装车，即：装车站在列车到了之前根据散装物料的品质和列车的各个要素事先制定装车方案，装车方案包括：溜槽放下的时间点、闸门开度、溜槽中放料过程中的动作调整等要素，当列车到来之后根据制定的计划进行装车，不需要任何试验的情况下，就可以达到满意的装车效果。

根据上述设想，列车车速和位置的有效控制是实现智能化装车的关键。如何根据装车要求和列车的当前位置控制列车通过装车站的车速是一个需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种装车站列车远程自动调度指挥系统和方法。所述的系统和方法通过建立一套测量堆积角和堆密度的装置对待装物料进行快速检测，并利用这些参数计算最高车速，在列车通过控速区时对车速进行调整，以符装车要求，实现装车的完全自动化。

本发明的目的是这样实现的：一种装车站列车远程自动调度指挥系统，包括：安装在装车站的控速区进口处的远端测速单元，所述的远端测速单元与中央处理单元连接，所述的中央处理单元与安装在装车区内的近端测速单元连接；所述的中央处理单元设有车速计算装置以及物料参数数据库、车厢参数数据库，所述的中央处理单元还与设置在列车中的列车客户单元、安装在装车站物料输入链上的堆积参数测量单元连接。

进一步的，所述的远端测速单元和近端测速单元的测速装置是光栅或激光雷达。

进一步的，所述的远端测速单元和近端测速单元的测速装置是卫星定位测地型动态接收机。

进一步的，所述的远端测速单元和近端测速单元还设有车厢型号识别装置。

进一步的，所述的列车客户单元是安装在车载PC中的客户端，或安装在手机中的客户端，或为能够对讲、显示车速和声光报警的车速显示装置。

进一步的，所述的堆积参数测量单元包括：样品获取装置、样品仓、样品测量平台、称重传感器、堆积物外形检测传感器、清理装置和堆积检测处理器。

进一步的，所述的中央处理单元还与防偏载检测单元连接，所述的防偏载监测单元包括：安装在轨道上的多个位置传感器和质心传感器，以及防偏载处理器。

一种使用上述系统的装车站列车远程自动调度指挥方法，所述方法的步骤如下：

步骤1，发起装车：装车站收到装车计划指令，并接收待装车物料品种信息和待装车列车参数信息，启动装车站列车远程自动调度指挥系统，与待装列车建立无线通信联系；

步骤2，判断待装列车位置：中央处理单元向远端测速单元发出待装列车当前状态的请求，远端测速单元监测并判断列车是否进入控速区，如果监测到列车已经进入控速区则将列车当前位置和当前车速数据发送至中央处理单元，同时发送获取的列车型号；

步骤3，获取参数：中央控制单元根据获得的车厢型号在车厢参数数据库是寻找对应车厢的形状尺寸，根据获得的物料型号在物料参数数据库中寻找与物料型号对应的物料粒径参数，并发起当前物料的堆积参数测量；

步骤4，物料参数检测：堆积参数测量单元根据中央处理单元的测量指令在当前物料的运输链中随机抽取物料样品，并在样品平台上堆积圆锥形物料堆，堆积物外形检测传感器对圆锥形物料堆进行外形尺寸的检测，同时称重传感器对圆锥形物料堆进行称重，堆积检测处理器利用圆锥形物料堆的外形尺寸和重量计算出当前输送物料的堆积角和堆密度；

步骤5，计算装车参数：车速计算单元根据车厢的尺寸参数、溜槽宽度、堆密度、闸门开度计算溜槽放下位置和计算列车装车最大行进速度，并将溜槽放下位置通知装车站上位机；

步骤6，调整车速：中央处理单元通过无线方式将车速计算结果发送至列车客户端，列车根据要求在控速区对列车的行进速度进行调整，达到装车的要求；

步骤7，装车：近端测速单元精确测量车厢进入的位置，当达到溜槽放下的位置放下溜槽开启定量仓闸，并按要求控制闸门开度进行装车；装载过程中防偏载监测单元对装载过程进行监测是否有偏载现象，如果有偏载现象，则对溜槽位置和闸阀开度进行调整；本步骤不断循环从第一节车厢至最后一节车厢不断进行装车作业；

步骤8，结束：经过步骤7的不断循环，中央处理单元根据发起装车指令中的整个列车的车厢节数监测到最后一节车厢的装车完毕，则结束本次装车过程。

进一步的，所述的溜槽放下位置的计算方法，所述的溜槽放下位置用车厢前缘到溜槽放下位置时的溜槽中心线l_b表达，所述的l_b计算公式如下：

Bl_b ²－Al_b+(V－D－Ch)＝0

其中：

B＝tgθ*W_t

C＝L_t W_t

h为物料高出车厢的高度；V为车厢满载的物料体积；θ为堆积角；L_t为车厢净长度；H_t为车厢净高度；W_t为车厢净宽度；W_c为溜槽的宽度。

进一步的，所述的计算列车装车最大行进速度的计算方法：

列车装车最大行进速度v_max的计算公式：

其中：Q为溜槽给料速度；m_d为堆密度。

本发明产生的有益效果是：本发明通过建立一套完整的车辆和物料当前状态的检测，快速的检定各项影响装车质量的要素，根据这些要素制定列车通过装车站的车速并直观有效地传达给列车司机，据此对列车进行调度，以达到与装车站动作紧密配合的目的。实现了操作人员只需监控无需实际操作的装车完全自动化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述的系统原理框图；

图2是本发明的实施例一所述系统构成示意图；

图3是本发明的实施例八所述方法的流程图；

图4是本发明的实施例九所述方法的公式字母含义示意图(货物堆积形状主视图)；

图5是本发明的实施例九所述方法的公式字母含义示意图(货物堆积形状俯视图)；

图6是本发明的实施例十所述方法的装车阶段一的物料体积示意图；

图7是本发明的实施例十所述方法的装车阶段一的物料体积公式符号示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种装车站列车远程自动调度指挥系统，如图1、2所示。本实施例包括：安装在装车站1的控速区2进口处的远端测速单元3，所述的远端测速单元与中央处理单元4连接，所述的中央处理单元与安装在装车区5内的近端测速单元6连接；所述的中央处理单元设有车速计算装置7以及物料参数数据库8、车厢参数数据库9，所述的中央处理单元还与设置在列车10中的列车客户单元11、安装在装车站物料输入链上的堆积参数测量单元12连接。

本实施例所述的系统关键在于建立一个检测——计算——检测——调整的系统，使整个装车过程建立在科学计算的基础上，而不是仅仅凭借个人的经验。本实施例的前提是最大限度的利用车厢的载重能力，在这个前提下实现完全的自动化装车，如果无需将车厢完全装满，本实施例所述系统也能够将物料平均分配，均匀的装载在车厢中，避免发生前后不均匀的偏载，实现均匀装载，使整个装载过程完全自动化。

本实施例将进入装车站的轨道分为依次衔接的控速区和装载区，如图2所示。控速区距离较长，至少应当包含列车的长度。列车在控速区中行驶时接收指挥系统的指令进行列车车速调整，直至达到车速要求，因此，控速区的长度需满足车速调整所要求的距离。装车区则是装车站的卸料区，在这一区域完成卸料装车。

远端测速单元设置在控速区的前端，即控速区的入口处。远端测速单元担负着监控列车是否进入控速区和对进入控速区的列车进行检测的功能。远端测试单元监测车速的传感器可以是激光雷达或光栅测速，也可以使用卫星精确定位的测地型接收系统。卫星定位的测地系统可以精确到厘米级别的精度，在很大范围内测量地面的静止或移动质点，由于其精确的授时，能够获得质点的高精度移动速度，特别适合在控速区这样大范围的速度监测，在整个控速区实现边检测边调整的反馈型调控。但这种测量需要购买高精度卫星定位服务，定位设备也比较昂贵。激光雷达和光栅测速的精度也很高，但测量范围有限，只能在整个控速区有选择的位置安装多个传感器，也可以实现边检测边调整的反馈型速度调控。

近端测试单元设置在装车站的卸料区，主要功能是对正在装车的列车车速进行监控，是否达到装车的速度要求。由于装车区相对较短，因此，近端测速单元适应使用激光雷达光栅测速。

中央处理单元是具有数字计算和存储的电子装置，可以是工业PC或其他类型的处理器，如嵌入式系统芯片及其附加的装置。中央处理单元与装车站的控制系统连接，接收和执行装车站控制系统的指令。

中央处理单元中设有物料参数数据库和车厢参数数据库，这两个数据库储存装车站能够装载的各种物料的参数，而车厢参数数据库主要储存各种型号的车厢的尺寸。这些参数可以从公开的数据中获取，也可以通过在装车过程中实际获得的数据储存得到。

堆积参数测量单元主要测量物料的堆积角和堆密度这两个参数。各种品种和批次的物料的堆积角和堆密度由于粒径大小和湿度不同而不同。一般情况下堆积角和堆密度能够从物料参数中查到，但查到的数据通常是这种物料干燥情况下的堆积角和堆密度，查到的数据与实际数据相差较大。即便是同一批次的物料，由于某种原因发生了湿度变化，堆积角与堆密度也发生了变化，因此装车时不能用查出的数据，必须当时进行在线测量。因此，本实施例所述系统专门设置了堆积参数测量单元，对待装物料进行在线检测。

堆积参数检测单元在进入缓冲仓的物料运输链上截取部分物料作为样本进行检测。由于是在线检测，强调的是现实性和快速。在运输链上直接获取样品可以达到现实性，而快速则要求检测装置必须能够在很短的时间内出结果，现有的堆积角和容积检测设备检测的速度较慢，必须有快速的检测才能达到要求。

列车客户单元是设置在列车上与中央处理单元进行无线通讯的设备，可以是安装在列车上专门显示车速甚至能够自动控制列车速度的设备，也可以简单的是设置在列车司机手机上的APP。列车客户单元的作用是接收中央处理单元的车速指令，并通过声光电等形式显示车速指令，甚至直接控制列车车速达到车速指令的要求。

中央处理单元还可以连接防偏载单元。防偏载检测单元的作用是监测车厢装载货物的过程中是否装载均匀。由于装车溜槽位于铁轨的正中，卸料是也对准车厢的纵向中轴线(沿车厢运动方向的中轴线)，因此一般情况下不会出现左右偏载，通常的偏载发生在前后装载不均匀。这是由于在一节车厢装载的前半段物料卸载的数量不够均匀，或多或少，结果在装载的后半段只好增加或减少卸货量，结果造成了不均匀。由于本实施例所述的指挥系统在装车之前已经计算好了如何装车均匀的溜槽位置和闸门开度，但装车过程是复杂的，由于某些不确定因素的干扰，有可能出现偏载现象，因此，可以设置了防偏载监测单元，对装车过程进行监测，一旦出现偏载现象，即进行溜槽和闸门开度微调，避免出现偏载。

在远端测试单元和近端测试单元上还可以设置车厢型号识别装置，用以对车厢型号进行识别。这样，对于车厢型号不一致的列车，也能够通过型号识别达到全自动装车的效果。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一多少的远端测速单元和近端测速单元的细化。本实施例所述的远端测速单元和近端测速单元的测速装置是光栅或激光雷达。

光栅和激光雷达是安装在铁轨一侧或两侧的装置，当车厢通过时，将车厢的瞬间速度记录下来。光栅测试是利用光栅和光电发射接收设备进行车速检测。而激光雷达则采用对物体扫描的形式，对物体的移动进行多普勒检测，实现测试。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于远端测速单元和近端测速单元的细化。本实施例所述的远端测速单元和近端测速单元的测速装置是卫星定位测地型动态接收机。

卫星定位测地型动态接收机是一种高精度卫星定位系统，通过专门设置的地标能够将定位精度精确至厘米(十毫米)，加上精密的授时，能够达到很高精度的速度测量。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于远端测速单元和近端测速单元的细化。本实施例所述的远端测速单元和近端测速单元还设有车厢型号识别装置。

型号识别可以采用成熟的视频识别技术，或者采用车厢自带无线识别的电子标签。通过电子标签中所存储的各类车厢属性，直接获取车厢的型号和车厢尺寸。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于列车客户单元的细化。本实施例所述的列车客户单元是安装在车载PC中的客户端，或安装在手机中的客户端，或为能够对讲、显示车速和声光报警的车速显示装置。

列车客户单元主要用于传达中央处理单元所计算的车速指令。因此可以有多种无线传输方案。可以通过无线通信网，如手机等，也可以通过在控速区设置局域网的方式进行无线通讯，或者直接用短距离无线通讯模块进行直通通讯。

车速指令的显示和执行，可以通过在手机上安装APP的方式显示车速和对讲。也可以在车载电脑上设置通讯终端与中央处理单元联系，其显示和对讲则利用车载电脑进行。使用车载电脑的好处在于可以直接将中央处理器发出的指令用于车速控制，这样的车速控制更加精确。或者设置专门的装置实现在显示车速指令的同时，利用声光电的告警指示，提醒列车司机调整车速。

实施例六：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于堆积参数测量单元的细化。本实施例所述的堆积参数测量单元包括：样品获取装置、样品仓、样品测量平台、称重传感器、堆积物外形检测传感器、清理装置和堆积检测处理器。

本实施例采用平板而不是容器承载被测量的样品，使用非接触式测量堆积物的外廓，能够快速的计算出堆积物的体积，以此测量出堆积物的密度。由于采用平板测量，将堆密度和堆积角的两个测量合二为一，简化了测量过程，加快了测量速度。

样品取样装置可以在皮带机的输出，物料落入缓冲仓时截取部分物料，放入样品仓中，当需要测量时，样品仓的闸门打开物料自由落下到样品测量台上。样品测量台为平板形，物料逐渐堆积在平板上形成圆锥形物料堆，当物料堆达到一定高度时(高度与粒径有关)，停止放料，对物料堆使用无接触的外形测量，这种无接触的外形测量可以是摄影或激光雷达扫描，通过对物料堆外形的测量得到物料的体积和堆积角，同时在样品测量台下面设有称重传感器，对物料堆进行称重，将体积与重量相除就可以得到物料堆的堆密度。

实施例七：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于中央处理单元的细化。本实施例所述的中央处理单元还与防偏载检测单元13连接，见图1所示。所述的防偏载监测单元包括：安装在轨道上的多个位置传感器和质心传感器，以及防偏载处理器。

防偏载检测单元在装车区的轨道上设置位置传感器和质心传感器测量装车过程中的车厢质心变化，见图2，以此判断是否发生偏载。

本实施例的工作原理是，通过位置传感器和质心传感器对车厢内正在装车的物料分布进行实时检测，将检测的结果与预先存储的理想质心分布曲线作对比，以做出调整卸料溜槽和卸料闸门的控制决策，之后通过控制卸料溜槽的提升高度或卸料闸门的开口大小，实现对物料堆积位置和物料流量的控制，达到防止偏载的装车效果。

防偏载检测需根据车厢的尺寸大小以及特点进行防止偏载的计算，为此先根据车厢型号找到该种车厢的长、宽、高尺寸，并根据这个尺寸计算出物料装满过程中的理想质心分布曲线。装载过程中根据位置传感器和质心传感器的所检测的瞬间位置和质心，与理想质心分布曲线的对应理想位置和理想质心进行比较，如果出现偏差则通过微调溜槽抬起的位置或定量仓卸料闸门的开度，减小甚至消除偏差。

位置传感器以检测车厢在运动中的位置为主，以便通过对车厢位置的检测而确定正在进入车厢的物料在车厢的什么位置，并根据物料进入车厢的位置确定当前的卸料是否接近理想的卸料位置，即装车是否均匀。由于是陆路车辆的位置，因此有许多种方式确定运动中车辆的位置，如采用多普勒雷达测量物体位置，或者在轨道上设置应变传感器以确定轮子在轨道上的位置，或者通过识别车厢上重复出现的标志物而确定位置等方式。

质心主要以物质的重量体现，因此检测之间可以使用称重传感器。由于假设散装物料是均匀的颗粒，因此可以认为物料堆积的形心与质心重合，因此可以采用应变传感器结合称重传感器实时检测质心的位置，或者采用超声波传感器检测堆积物的形状，也能够起到检测形心的作用。

实施例八：

本实施例是一种使用上述实施例所述系统的装车站列车远程自动调度指挥方法，流程如图3所示。本实施例关键在于对待装载的物料进行在线检测，并根据检测结果和待装车车厢的尺寸进行车速计算，装载过程中对已经装载的车厢进行偏载检测，如果发现有偏载即对车速进行微调，最大限度的装满车厢的前提下，实现完全的自动化装车，整个装车过程完全实现了自动化，操作人员只需监控，无需实际操作。

所述方法的具体步骤如下：

步骤1，发起装车：装车站收到装车计划指令，并接收待装车物料品种信息和待装车列车参数信息，启动装车站列车远程自动调度指挥系统，与待装列车建立无线通信联系。

装车站收到装车指令，同时收到待装车物料的品种信息，包括：本次装车一共有多少吨物料，装载多少节车厢，每节车厢装载多少，物料的型号等信息。同时还收到本次待装车列车的各种参数信息。对于本列车指挥系统，所关心的主要是物料的型号和列车车厢的尺寸等几个相关的参数。这些相关参数作为基本的计算已知数，将在之后的计算中得到应用。

收到装车指令，则装车站列车远程自动调度指挥系统启动，将各个单元开启，开始监测列车的动向，向待装列车发送建立通讯的请求，设在待装列车上的列车客户单元收到请求后予以回应，使列车与装车站上的指挥系统连接成功，列车发送位置、车速等相关信息。

步骤2，判断待装列车是否进入控速区：中央处理单元向远端测速单元发出待装列车当前状态的请求，远端测速单元监测并判断列车是否进入控速区，如果监测到列车已经进入控速区则将列车当前位置和当前车速数据发送至中央处理单元，同时发送获取的列车型号。

列车进入控速区，即进入了指挥系统的控制区。在控速区指挥系统要对列车的行进速度进行调整，在进入装车区之前将车速调整到符合装车要求的速度，这期间指挥系统要对所有与装车时的车速有关的参数进行检测和计算。

车厢的型号是一个十分重要的指标，型号中蕴含这车厢的尺寸大小、容积等内容。通常情况下，装车指令中应当包含有车厢的这些信息，但防止出现意外，在列车进入控速区时对每节车厢的型号进行识别，之后与装车指令中的车厢型号进行对比最终确认。

步骤3，获取参数：中央控制单元根据获得的车厢型号在车厢参数数据库是寻找对应车厢的形状尺寸，根据获得的物料型号在物料参数数据库中寻找与物料型号对应的物料粒径参数，并发起当前物料的堆积参数测量。

车厢参数数据库存储了各种车厢的长宽高数据，一旦车厢型号确定，就可以从数据库中找到相应车厢的长、宽、高数据。物料参数数据库则存储了各种散装物料产品的粒径数据，得到散装物料的产品型号后，就可以根据型号在物料参数数据库中找到对应的物料粒径数据，根据粒径数据可以计算出堆积多大的物料堆才能获得准备的堆积角和堆密度。

步骤4，物料参数检测：堆积参数测量单元根据中央处理单元的测量指令在当前物料的运输链中随机抽取物料样品，并在样品平台上堆积圆锥形物料堆，堆积物外形检测传感器对圆锥形物料堆进行外形尺寸的检测，同时称重传感器对圆锥形物料堆进行称重，堆积检测处理器利用圆锥形物料堆的外形尺寸和重量计算出当前输送物料的堆积角和堆密度。

本步骤为了简化测量和计算堆积角和堆密度，将两种测量归纳在一个测量过程中，相互利用测量结果，达到了简化的目的。通常的堆密度测量均利用体积固定的容器，将被测物放在容器中称重，利用已知的容器体积与重量相除得到堆密度。而测量堆积角则需要堆积出圆锥体方能得到堆积角。如果沿用传统的测量方法，容器中充满物料后还要在容器充满的物料上堆出冒尖的圆锥体，测量堆积角之后再将冒尖的圆锥体刮平，对刮平后的容器进行称重，才能得到堆密度，整个过程繁复麻烦。本步骤利用堆积物外形检测传感器能够精确的测量圆锥形堆积物的外廓形状尺寸，快速的计算出圆锥形堆积物的体积，将圆锥形堆积物的体积与称重称出的圆锥形堆积物的重量相除，就可以直接获得物料的堆密度了。这样测量的堆密度还排除了物料在容器中对容器壁的作用力和反作用力，使堆密度测量更加精确。

步骤5，计算装车参数：车速计算单元根据车厢的尺寸参数、溜槽宽度、堆密度、闸门开度计算溜槽放下位置和计算列车装车最大行进速度，并将溜槽放下位置通知装车站上位机。

计算的前提是将物料堆积高于车厢挡板的高度，将车厢装载能力最大化。这种状态一般出现在装载散装煤炭的情况，由于煤炭的比重较小，为了提高运力，装运煤炭的列车车厢都将煤炭装载超出车厢帮板之上，要取得这样的装车效果就需要精确的计算，严格的控制才能达到满意的效果。

计算溜槽放下位置：本步骤先设定车厢装满后最上层超出车厢帮板的部分是一个棱台，根据这一假定对棱台的体积进行计算，得到装车开始时溜槽中心到车厢前缘的位置l_b，与物料堆积高出车厢帮板的高度h的关系式，由于h是根据整个列车的装载量等因素事先确定的已知数，因此可以计算得到l_b，已知l_b则在装车时监测车厢前缘的位置，当车厢前缘与溜槽中心的位置为l_b时，即到达溜槽放入车厢开始放料的位置(溜槽放下位置)。

计算列车装车行进速度：装车溜槽放入车厢的第一阶段装车十分重要，通过第一阶段装车车速的计算即可以得到装车的最大限速。

步骤6，调整车速：中央处理单元通过无线方式将车速计算结构发送至列车客户端，列车根据要求在控速区对列车的行进速度进行调整，达到装车的要求。

中央处理单元以无线方式将车速参数通知列车客户单元，如果列车客户端是手机则通过移动通信网将车速数据传输到列车司机的手机上。如果客户端安装在车载电脑，则通过网络将数据发送到车载电脑上，车载电脑可以直接用于对车速进行自动调整。如果客户端是专用的设备，则可以通过数字显示、报警灯音响等方式通知列车司机调整车速。

步骤7，装车：近端测速单元精确测量车厢进入的位置，当达到溜槽放下的位置放下溜槽开启定量仓闸，并按要求控制闸门开度进行装车；装载过程中防偏载监测单元对装载过程进行监测是否有偏载现象，如果有偏载现象，则对溜槽位置和闸阀开度进行调整；本步骤不断循环从第一节车厢至最后一节车厢不断进行装车作业。

当一节车厢进入装载区时，近端测速单元将首先识别车厢的型号并与中央处理单元中的本次装车型号进行对比，以确定是否为当前装车车厢，同时将车厢前端设置为装车零点，以零点为起始点记录车厢的位移S，当达到溜槽放下的位置点l_b时放下溜槽卸料。

在装载过程中还要根据防偏载监测对装载情况进行监测和评估，以确定是否有偏载发生，如果有偏载，则对当前装车的过程进行溜槽和闸门开度调整，避免发生偏载。

溜槽相对与车厢两侧的位置是固定的，因此左右一般不发生偏载，偏载一般发生在前后偏载，这是因为当整节车厢的装载量是一定的，一般前半部分装载的比较紧凑，也就是说装载的比较多，而后半部分则装载得比较少。为此需要在装载过程中进行不断监测，使落入车厢货物尽可能均匀分布在车厢中。

本步骤是一节车厢的装车过程描述，其余各个车厢的装车过程相同，从第一节至最后一节车厢不断循环，直至将整列车的所有车厢装满。

步骤8，结束：经过步骤7的不断循环，中央处理单元根据发起装车指令中的整个列车的车厢节数监测到最后一节车厢的装车完毕，则结束本次装车过程。

从第一节车厢装车至最后一节车厢装车，每次都要精确的确定溜槽的位置，并精确的开启定量仓的闸门，对一节节的车厢进行装载，并不断的对溜槽和闸门开度进行微调，实现货物的满载和均匀装载。

实施例九：

本实施例是实施例八的改进，是实施例八关于溜槽放下位置计算方法的细化。本实施例所述的溜槽放下位置的计算方法，所述的溜槽放下位置用车厢前缘到溜槽放下位置时的溜槽中心线l_b表达，所述的l_b计算公式如下：

Bl_b ²－Al_b+(V－D－Ch)＝0

其中：

B＝tgθ*W_t

C＝L_t W_t

符号意义如图4、5所示：h为物料高出车厢的高度；V为车厢满载的物料体积；θ为堆积角；L_t为车厢净长度；H_t为车厢净高度，图4中用细单点划线表示车厢；W_t为车厢净宽度；W_c为溜槽的宽度，图5中用粗双点划线表示溜槽出口的位置，用十字中心线表示溜槽出口中心的位置。

物料的装载体现可以认为是两个四棱形棱台和一个长方体的组合，体积为：

V＝V₁+V₂+V₃+V₄+V₅ (1)

V₁为物料堆上部前半段倾斜部分的体积；V₂为物料堆上部中间段平整部分的体积；V₃为物料堆上部后半段倾斜部分的体积；V₄为物料堆V₁、V₂、V₃下方一层四棱台部分的体积；V₅为物料堆V₄下方一层长方体的体积，如图4所示。

由式(1)-(5)可得：

得到：

其中：

B＝tgθ*W_t

C＝L_t W_t

h是事先确定的高度，满载体积也是确定的，因此，可以通过：

Bl_b ²－Al_b+(V－D－Ch)＝0 (8)

解方程得到l_b。

实施例十：

本实施例是实施例八的改进，是实施例八关于计算列车装车最大行进速度的计算方法的细化。本实施例所述的计算列车装车最大行进速度的计算方法：

列车装车最大行进速度v_max的计算公式：

如图6所示，其中：V₀卸料阶段一的物料101体积；为Q为溜槽102给料速度；m_d为堆密度。

由于车厢103的形状制约，物料在车厢内的堆积起来的速度则会根据卸料位置的不同而有所不同。车厢可以根据堆积速度的变化划分成几个区间。将车厢的最前端作为物料装车点的0点。把装车溜槽的中线由0点移动到S1位置定为阶段一，此时物料没有阻碍得卸进车厢内，前端堆积出来的形状即是预设的堆积形态，此时车厢内物料装载速度等于物料从称重仓闸门流出的速度。如图6所示。

第一阶段物料体积与位移S为线性关系。第一阶段结束时位移

此时物料体积V₀计算过程如下：

V₀＝2V₁+V₆+V₇ (9)

如图7所示，其中：V₆为装车第一阶段完成时物料堆中部棱台的体积；V₇为装车第一阶段完成时物料堆下部棱台的体积；h₇为装车第一阶段完成时物料堆下部棱台的高。

由式(9)-(13)可得，当位移为

装车第一阶段列车最大车速v_max，这个车速就可以认为是车速的上限，而车速的下限则没有具体要求，因为考虑到快速装车的要求，车速在允许的范围内越大，装车速度越快。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案(比如装车站的形式、系统整体构成、步骤的先后顺序等)进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种装车站列车远程自动调度指挥方法，所述方法所使用的系统包括：安装在装车站的控速区进口处的远端测速单元，所述的远端测速单元与中央处理单元连接，所述的中央处理单元与安装在装车区内的近端测速单元连接；所述的中央处理单元设有车速计算装置以及物料参数数据库、车厢参数数据库，所述的中央处理单元还与设置在列车中的列车客户单元、安装在装车站物料输入链上的堆积参数测量单元连接，所述的远端测速单元和近端测速单元的测速装置是光栅或激光雷达，所述的远端测速单元和近端测速单元的测速装置是卫星定位测地型动态接收机，所述的远端测速单元和近端测速单元还设有车厢型号识别装置，所述的列车客户单元是安装在车载PC中的客户端，或安装在手机中的客户端，或为能够对讲、显示车速和声光报警的车速显示装置，所述的堆积参数测量单元包括：样品获取装置、样品仓、样品测量平台、称重传感器、堆积物外形检测传感器、清理装置和堆积检测处理器，所述的中央处理单元还与防偏载检测单元连接，所述的防偏载检测单元包括：安装在轨道上的多个位置传感器和质心传感器，以及防偏载处理器；

其特征在于，所述方法的步骤如下：

步骤1，发起装车：装车站收到装车计划指令，并接收待装车物料品种信息和待装车列车参数信息，启动装车站列车远程自动调度指挥系统，与待装列车建立无线通信联系；

步骤2，判断待装列车位置：中央处理单元向远端测速单元发出待装列车当前状态的请求，远端测速单元监测并判断列车是否进入控速区，如果监测到列车已经进入控速区则将列车当前位置和当前车速数据发送至中央处理单元，同时发送获取的车厢型号；

步骤3，获取参数：中央控制单元根据获得的车厢型号在车厢参数数据库中寻找对应车厢的形状尺寸，根据获得的物料型号在物料参数数据库中寻找与物料型号对应的物料粒径参数，并发起当前物料的堆积参数测量；

步骤4，物料参数检测：堆积参数测量单元根据中央处理单元的测量指令在当前物料的运输链中随机抽取物料样品，并在样品平台上堆积圆锥形物料堆，堆积物外形检测传感器对圆锥形物料堆进行外形尺寸的检测，同时称重传感器对圆锥形物料堆进行称重，堆积检测处理器利用圆锥形物料堆的外形尺寸和重量计算出当前输送物料的堆积角和堆密度；

步骤5，计算装车参数：车速计算单元根据车厢的尺寸参数、溜槽宽度、堆密度、闸门开度计算溜槽放下位置和计算列车装车最大行进速度，并将溜槽放下位置通知装车站上位机；

步骤6，调整车速：中央处理单元通过无线方式将车速计算结果发送至列车客户单元，列车根据要求在控速区对列车的行进速度进行调整，达到装车的要求；

步骤7，装车：近端测速单元精确测量车厢进入的位置，当达到溜槽放下的位置放下溜槽开启定量仓闸，并按要求控制闸门开度进行装车；装载过程中防偏载监测单元对装载过程进行监测是否有偏载现象，如果有偏载现象，则对溜槽位置和闸门开度进行调整；本步骤不断循环从第一节车厢至最后一节车厢不断进行装车作业；

步骤8，结束：经过步骤7的不断循环，中央处理单元根据发起装车指令中的整个列车的车厢节数监测到最后一节车厢的装车完毕，则结束本次装车过程。

2.根据权利要求1所述的装车站列车远程自动调度指挥方法，其特征在于，所述的溜槽放下位置的计算方法，所述的溜槽放下位置用车厢前缘到溜槽放下位置时的溜槽中心线的距离l_b表达，所述的l_b计算公式如下：

Bl_b ²－Al_b+(V－D－Ch)＝0

其中：

B＝tgθ*W_t

C＝L_tW_t

h为物料高出车厢的高度；V为车厢满载的物料体积；θ为堆积角；L_t 为车厢净长度；H_t为车厢净高度；W_t 为车厢净宽度；W_c 为溜槽的宽度。

3.根据权利要求2所述的装车站列车远程自动调度指挥方法，其特征在于，所述的计算列车装车最大行进速度的计算方法：

列车装车最大行进速度v_max的计算公式：

其中：Q为溜槽给料速度；m_d为堆密度。

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