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Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren und eine Steuereinrichtung zum automatischen Entladen von mit Schüttgut beladenen Transportbehältern in Entladebereichen einer Entladeanlage.
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Entladeanlagen für Schüttgut, bei denen genannte Steuerungsverfahren und Steuereinrichtungen zum Einsatz kommen, sind beispielsweise aus der
DE 39 21 405 C2 oder der
WO 2009/120 917 A2 bekannt. Zum Transport des Schüttguts, wie beispielsweise Kohle, Sand oder Erdmassen, werden insbesondere Schüttgutwaggons der Eisenbahn verwendet. Beispielsweise kommen Loren zum Einsatz, die durch Beschüttung von oben befüllt werden und für eine Entladung nach unten über Entladeklappen ausgestaltet sind. Anstatt Loren-Güterwaggons können die Transportbehälter alternativ auch als Anhänger von LKWs ausgestaltet sein.
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In der Entladeanlage wird das Schüttgut von den Transportbehältern in darunterliegende Gruben, sogenannte Bunker, abgegeben. Dabei fällt das Schüttgut nach Öffnen der Entladeklappen in die Bunker, die beispielsweise als Betongruben ausgeführt sind. Von dort wird das Schüttgut beispielsweise mithilfe von automatischen Schaufelradbaggern oder Förderbändern weiter transportiert. Beim Entladen des Schüttguts können im Bunker der Entladeanlage eine unregelmäßige Verteilung des Schüttgut-Volumens und verschiedene Schüttgutanhäufungen entstehen. Punktuelle Überladungen des Bunkers würden zu Schüttgut auf der Fahrstrecke und zu Problemen beim Verfahren der Transportbehälter führen und sind daher zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungsverfahren und eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit denen eine Entladung von Schüttgut in einer Entladeanlage optimiert und eine Überladung vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Steuerungsverfahren zum automatischen Entladen von mit Schüttgut beladenen Transportbehältern in für das Entladen vorgesehenen Entladebereichen einer Entladeanlage, bei dem wenigstens ein Füllstand-Parameter ermittelt wird, der für einen Füllstand des Schüttguts in wenigstens einem der Entladebereiche repräsentativ ist, bei dem unter Berücksichtigung wenigstens dieses Füllstand-Parameters wenigstens einer der Entladebereiche ermittelt wird und bei dem wenigstens ein Entladesignal ausgegeben wird, das das automatische Entladen des jeweiligen Transportbehälters in dem ermittelten Entladebereich auslöst.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Steuereinrichtung zum automatischen Entladen von mit Schüttgut beladenen Transportbehältern in für das Entladen vorgesehenen Entladebereichen einer Entladeanlage, mit wenigstens einer Füllstand-Sensoreinrichtung, die wenigstens einen für einen Füllstand des Schüttguts in wenigstens einem der Entladebereiche repräsentativen Füllstand-Parameter ermittelt, und mit wenigstens einer Operationseinrichtung, die unter Berücksichtigung wenigstens des Füllstand-Parameters wenigstens einen der Entladebereiche ermittelt und wenigstens ein das automatische Entladen des jeweiligen Transportbehälters in dem ermittelten Entladebereich auslösendes Entladesignal ausgibt.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass das Schüttgut in einem Entladebereich der Entladeanlage automatisch abgeladen werden kann, der noch Aufnahmekapazität hat und so die Entladeanlage gleichmäßig befüllt nicht überladen wird. So kann eine optimale Ausnutzung der Entladeanlage erreicht werden. Bei der Ermittlung des geeigneten Entladebereichs können neben dem Füllstand-Parameter selbstverständlich auch weitere Kriterien eine Rolle spielen, wie beispielsweise der nächstgelegene oder am weitesten entfernte freie Entladebereich. Die vorgeschlagene Lösung kann vollautomatisch betrieben werden, so dass die personellen Aufwendungen gering sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausgestaltungen weiterentwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind.
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So kann bei dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren wenigstens ein Positionssignal, das für die Position wenigstens eines der Transportbehälter repräsentativ ist, ermittelt werden und es kann das Entladesignal wenigstens unter Berücksichtigung dieses Positionssignals erzeugt und/oder ausgegeben werden. Dies hat den Vorteil, dass die Position des Transportbehälters bekannt ist und somit die Entladung des Transportbehälters über dem ausgewählten Entladebereich durch das Entladesignal ausgelöst werden kann. Der Transportbehälter kann während des Entladens in Fahrt bleiben, so dass ein besonders zügiges Entladen möglich ist. Durch das Positionssignal und der ständig bekannten Position des Transportbehälters kann dieser auch bei relativ hoher Fahrtgeschwindigkeit noch zielsicher im vorgesehenen Entladebereich entladen werden.
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Um die Entladeposition bzw. den Entladezeitpunkt des Transportbehälters besser vorausberechnen zu können, kann wenigstens ein Geschwindigkeits-Parameter ermittelt werden, der für die Geschwindigkeit wenigstens eines der Transportbehälter repräsentativ ist, und es kann das Entladesignal unter Berücksichtigung dieses Parameters erzeugt und/oder ausgegeben werden. Durch den Geschwindigkeits-Parameter kann die Entladeposition bzw. der Entladezeitpunkt des Transportbehälters besonders gut vorherbestimmt werden, so dass die Entladung des Transportbehälters im geplanten Entladebereich auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten möglich ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann aus ermittelten Füllstand-Parametern wenigstens eine Füllstandkurve erstellt werden. Dabei kann die Füllstandkurve sowohl eine Linie oder ein 2D- oder 3D-Modell sein, wodurch jeweils die Höhe der Schüttgutoberfläche in den Entladebereichen der Entladeanlage dargestellt wird. Durch die Füllstandkurve, die beispielsweise auch durch Interpolation zwischen Füllstand-Parametern gebildet werden kann, liegt für alle möglichen Entladebereiche eine Füllstandhöhe vor.
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Um eine einfache Entladung des Transportbehälters zu gewährleisten, können die Entladebereiche entlang einer Transportrichtung, in der der Transportbehälter bewegbar ist, angeordnet sein. Die Transportrichtung verläuft dabei beispielsweise entlang einer Fahrstrecke des Transportbehälters, die z. B. die Gleise für einen Zug sein kann. Alternativ können in der Entladeanlage auch mehrere Gleise parallel über einen Bunker verlaufen, denen Waggons oder ganze Züge über Weichen zugewiesen werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann unter Berücksichtigung wenigstens des Füllstand-Parameters wenigstens ein Abfördersignal ausgegeben werden, das von zumindest einem der Entladebereiche einen Schüttgutabtransport auslöst. Dies hat den Vorteil, dass der Schüttgutabtransport bedarfsweise gesteuert wird und dadurch Gerätschaften effizient eingesetzt werden können. Abförderanlagen, wie beispielsweise automatische Bagger oder Förderbänder können so optimal eingesetzt werden.
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Um die Entladebereiche bis an ihre zulässige Obergrenze befüllen zu können, kann das Entladesignal eine Angabe zur geplanten Entlademenge des Schüttguts enthalten. So kann beispielsweise ein Transportbehälter nur teilentladen werden, wenn die Aufnahmekapazität des Entladebereichs nicht für eine komplette Entladung reicht. Darüber hinaus kann das Entladesignal natürlich auch noch weitere Angaben enthalten. Ferner kann beim Ermitteln des Entladebereichs wenigstens eine im Transportbehälter befindliche Schüttgut-Menge berücksichtigt werden. So kann bei unterschiedlichen Transportbehälter-Größen oder Transportbehälter-Befüllungen ein geeigneter Entladebereich ausgewählt werden.
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Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gut auszunutzen, können die Transportbehälter als schienengebundene Güterwaggons ausgebildet sein. Weiterhin kann beispielsweise der schienengebundene Güterwaggon mehrere nebeneinander angeordnete Transportbehälter aufweisen, die über separate Entladeluken entladen werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung kann die Füllstand-Sensoreinrichtung wenigstens einen Radarsensor, einen Lasersensor, eine Kamera und/oder eine Lichtschranke umfassen. So können die Füllstand-Parameter auch kontaktlos ermittelt werden, was besonders einfach ist. Alternativ können selbstverständlich auch kontaktbasierte Sensoren, wie beispielsweise Taster, eingesetzt werden.
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Um Teile von Entladebereichen erfassen zu können, für die kein Füllstand-Parameter vorliegt, kann die Steuereinrichtung aus Füllstand-Parametern wenigstens eine Füllstandkurve erstellen. Die Füllstandkurve kann dabei sowohl eine Linie oder auch ein 2D- oder 3D-Modell sein, das den Oberflächenverlauf des Schüttguts in der Entladeanlage darstellt.
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Weiterhin kann die Steuereinrichtung wenigstens eine Positions-Sensoreinrichtung aufweisen, die wenigstens ein für die Position des Transportbehälters repräsentatives Positionssignal ermittelt und an die Operationseinrichtung überträgt, und es kann die Operationseinrichtung das Entladesignal wenigstens unter Berücksichtigung dieses Positionssignals erzeugen und/oder ausgeben. Dies hat den Vorteil, dass die Position des Transportbehälters innerhalb der Steuereinrichtung bekannt ist und so eine geplante Entladung auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten möglich ist.
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Um das Abfördern des Schüttguts optimal zu steuern, kann die Steuereinrichtung wenigstens eine Abfördereinrichtung umfassen, die ausgelöst durch ein wenigstens den Füllstand-Parameter berücksichtigendes Abfördersignal das Schüttgut von zumindest einem der Entladebereiche abtransportiert.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Entladeanlage zum automatischen Entladen von mit Schüttgut beladenen Transportbehältern in Entladebereichen einer Entladeanlage, die wenigstens eine Steuereinrichtung in einer der zuvor genannten Ausführungsformen enthält. Dadurch können punktuelle und auch generelle Überladungen der Entladeanlage vermieden werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beispielhafte Ausführungsform in den beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladeanlage;
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2 eine schematische Darstellung der Schüttgutverteilung in der Entladeanlage aus 1.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beispielhafte Ausführungsform der 1 und 2 beschrieben. Für gleiche Komponenten werden dabei gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Eine erfindungsgemäße Entladeanlage 1 umfasst einen Bunker 2, eine Fahrstrecke 3 und eine Steuereinrichtung 4. Die Entladeanlage 1 ist zum automatischen Entladen von Transportbehältern 5 ausgestaltet, die mit Schüttgut 6 beladen sind. Die Transportbehälter 5 sind bei der beispielhaften Ausführungsform in den 1 und 2 Güterwaggons eine Zuges, der von einer Lokomotive 6 in einer Transportrichtung 7 entlang der Fahrstrecke 3 bewegt wird. Die Fahrstrecke 3 ist dabei als Gleis mit zwei parallelen Schienen ausgebildet.
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In der Entladeanlage 1 wird das von den Transportbehältern 5 geladene Schüttgut 6, beispielsweise Kohle, Sand oder Erz, in den unter der Fahrstrecke 3 angeordneten Bunker 2 geschüttet. Dabei wird das automatische Entladen der Transportbehälter 5 von der Steuereinrichtung 4 gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens gesteuert, das im Folgenden noch genauer beschrieben wird.
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Der Bunker 2 der Entladeanlage 1 ist zum Aufnehmen und Speichern des Schüttguts 6 ausgebildet. Wie in 2 dargestellt, ist der Bunker 2 entlang der Transportrichtung 7 unterschiedlich hoch mit Schüttgut 6 befüllt. Der Füllstand des Schüttguts 6 ist in 2 mit F bezeichnet, wobei F0 einen Bereich ohne Schüttgut 6, also einen leeren Bereich, bezeichnet. FL bezeichnet ein lokales Maximum und FMax die allgemeine maximale zulässige Füllhöhe im Bunker 2.
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Die Steuereinrichtung 4 umfasst eine Füllstand-Sensoreinrichtung 9 und eine Operationseinrichtung 10.
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Jeder Transportbehälter 5 weist bei der beispielhaften Ausführungsform in 1 zwei Entladeaktoren 11 auf, beispielsweise mit Schiebern versehene Entladeöffnungen, die ein Entladen des Schüttguts 6 bewirken können. Selbstverständlich können die Transportbehälter 5 auch eine andere Anzahl von Entladeaktoren 11 aufweisen. Die Entladeaktoren 11 lösen jeweils die Schüttgutentladung aus, wenn sie durch ein Entladesignal 12 angesteuert und aktiviert werden.
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Der Bunker 2 der Entladeanlage 1 kann in mehrere nebeneinander und entlang der Fahrtrichtung 7 angeordnete Entladebereiche (13.1, 13.2, 13.3, ..., 13.14) unterteilt werden. Die in 1 vorgenommene Unterteilung ist hierbei lediglich als beispielhaft anzusehen. Es sind selbstverständlich unterschiedliche Einteilungen der Entladebereiche 13 möglich.
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Die Füllstand-Sensoreinrichtung 9 ermittelt in der beispielhaften Ausführungsform der 1 einen Füllstand-Parameter 14 für jeden Entladebereich 13.1 bis 13.14. Der Füllstand-Parameter 14 ist dabei für einen lokalen Füllstand F des Schüttguts in dem Entladebereich 13.1 bis 13.14 repräsentativ. Die Füllstand-Sensoreinrichtung 9 umfasst bei der beispielhaften Ausführungsform in 1 zwei Kameras 15, die hier an beiden Seiten des Bunkers 2 so angeordnet sind, dass sie gemeinsam die Füllstände F aller Entladebereiche 13 erfassen können. Alternativ zu den Kameras 9 können beispielsweise auch bekannte Laser-Mess-Systeme, Radarsysteme oder Lichtschranken zum Einsatz kommen, die den Füllstand F des Schüttguts 6 in den Entladebereichen 13 erfassen können. Die Füllstand-Sensoreinrichtung 9 ermittelt aus den Signalen der Kamera für jeden Entladebereich 13.1 bis 13.14 wenigstens einen Füllstand-Parameter 14.1 bis 14.14. Die Füllstände F1 bis F14 sind – wie in 1 dargestellt – üblicherweise in den Entladebereichen 13.1 bis 13.14 unterschiedlich. Die Füllstand-Parameter 14.1 bis 14.14 werden von der Füllstand-Sensoreinrichtung 9 an die Operationseinrichtung 10 übermittelt.
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Die Operationseinrichtung 10 errechnet aus den Füllstand-Parametern 14.1 bis 14.14 eine Füllstandkurve 16. Dabei können Bereiche, für die kein Füllstand-Parameter 14 vorliegt, interpoliert werden. Die Füllstandkurve 16 stellt den Verlauf der Füllstände F in der Entladeanlage 1 entlang der Transportrichtung 7 dar. Die Operationseinrichtung 10 ermittelt unter Berücksichtigung der Füllstand-Parameter 14.1 bis 14.14 solche Entladebereiche 13, die das Schüttgut 6 eines Transportbehälters 5 aufnehmen können und somit für die Entladung eines Transportbehälters 5 infrage kommen. Falls mehrere Entladebereiche 13 ermittelt worden sind, die das Schüttgut 6 eines Transportbehälters 5 aufnehmen können, wird ein Entladebereich 13 von der Operationseinrichtung 10 ausgewählt. Diese Auswahl wird beispielsweise von der Entfernung des jeweiligen Transportbehälters 5 zum entsprechenden Entladebereich 13 in der Transportrichtung 7 abhängig gemacht. So kann beispielsweise der nächstgelegene Entladebereich 13 für die Entladung ausgewählt werden. Alternativ kann selbstverständlich auch der am weitesten entfernte Entladebereich 13 ausgewählt werden. Falls kein Entladebereich 13 ermittelt werden kann, weil alle Entladebereiche 13 bereits den Füllstand FMax oder eine zu geringe Aufnahmekapazität aufweisen, findet keine Entladung statt.
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Nachdem die Operationseinrichtung 10 einen Entladebereich 13 ermittelt hat, gibt sie das Entladesignal 12 an den jeweiligen Transportbehälter 5 aus. Am Transportbehälter 5 löst das Entladesignal 12 den entsprechenden Entladeaktor 11 bzw. die Entladeaktoren 11 aus. Dadurch wird der entsprechende Transportbehälter 5 entladen und das Schüttgut 6 fällt im vorgesehenen Entladebereich 13.1 bis 13.14 in den Bunker 9.
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Das Entladesignal 12 kann mittels drahtloser Kommunikationstechnik, wie beispielsweise WLAN, von der Operationseinrichtung 10 an die Entladeaktoren 11 übermittelt werden. Eine aufwendige feste Verkabelung kann dadurch vermieden werden. Die Ermittlung des vorgesehenen Entladebereichs 13 für einen bestimmten Transportbehälter 5 durch die Operationseinrichtung 10 kann sowohl stationär in einer stationären Verarbeitungseinrichtung 17 oder mobil in einer mobilen Verarbeitungseinheit 18 erfolgen. Im ersten Fall berechnet die stationäre Verarbeitungseinheit 17 den Entladebereich 13 und sendet das Entladesignal 12 an die Aktoren 11. Im zweiten Fall berechnet die stationäre Verarbeitungseinheit 17 die Füllstandskurve 16 und übermittelt diese an die mobile Verarbeitungseinheit 18. Die mobile Verarbeitungseinheit 18 ermittelt anschließend den Entladebereich 13 für das Entladen des jeweiligen Transportbehälters 5 und sendet das Entladesignal 12 an die Entladeaktoren 11.
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Die Steuereinrichtung 4 weist weiterhin eine Positions-Sensoreinrichtung 19 auf. Die Positions-Sensoreinrichtung 19 erfasst die aktuelle Position für jeden Transportbehälter 5 und ermittelt für jeden Transportbehälter 5 ein für dessen Position repräsentatives Positionssignal 20, das sie an die Operationseinrichtung 10 überträgt. Die Operationseinrichtung 10 berücksichtigt dieses Positionssignal 20, wenn sie das Entladesignal 12 erzeugt und/oder ausgibt. Das Entladesignal 12 kann dabei eine Information enthalten, wann oder wo die Entladeaktoren 11 betätigt werden sollen und der Transportbehälter 5 entladen werden soll. Das Entladesignal 12 wird also vor dem Auslösen des Aktors 11 gesendet. Alternativ kann das Entladesignal 12 von der Operationseinrichtung 10 auch zum richtigen Zeitpunkt bzw. am richtigen Ort ausgegeben werden.
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Die Steuereinrichtung 4 in der beispielhaften Ausführungsform in 1 umfasst weiterhin eine Geschwindigkeits-Sensoreinrichtung 21, die die Geschwindigkeit der Transportbehälter 5 erfasst und einen für diese Geschwindigkeit repräsentativen Geschwindigkeits-Parameter 22 an die Operationseinrichtung 10 übermittelt. Die Operationseinrichtung 10 berücksichtigt diesen Geschwindigkeits-Parameter 22 bei der Erzeugung bzw. der Ausgabe des Entladesignals 12, ähnlich wie bei dem Positionssignal 20.
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Um die Abförderung von im Bunker 2 befindlichem Schüttgut 6 zu steuern, weist die Steuereinrichtung 4 auch eine Abfördereinrichtung 23 auf. Mit der Abfördereinrichtung 23 kann Schüttgut 6 aus dem Bunker 2 abtransportiert werden. Wenn ein Füllstand-Parameter F1 bis F14 einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, kann die Operationseinrichtung 10 ein Abfördersignal 24 erzeugen und an die Abfördereinrichtung 23 übermitteln. Ausgelöst durch das Abfördersignal 24 transportiert die Abfördereinrichtung 23 Schüttgut 6 aus dem Bunker 2 ab. Dabei kann die Abfördereinrichtung 23 so ausgebildet sein, dass Schüttgut 6 nur in vorbestimmten Entladebereichen 13.1 bis 13.14 abtransportiert wird, die den Schwellwert überstiegen haben. In der beispielhaften Ausführungsform in 1 ist die Abfördereinrichtung 23 beispielhaft als eine schematische Förderanlage mit mehreren Einzelabschnitten dargestellt. Alternativ kann das Schüttgut 6 natürlich auch über einen Schaufelradbagger oder ähnliches abtransportiert werden, der Schüttgut 6 in vorgesehenen Entladebereichen 13 abfördert.
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Um die Kapazität des Bunkers 2 optimal auszunutzen, erhält die Operationseinrichtung 10 in der beispielhaften Ausführungsform in 1 vor dem Entladen der Transportbehälter 5 eine Information zu der Schüttgut-Menge 25, die sich in jedem Transportbehälter 5 befindet. Wenn die Transportbehälter 5 immer mit gleicher Schüttgut-Menge 25 beladen sind, kann auf diese Information selbstverständlich auch verzichtet werden. Die Operationseinrichtung 10 berücksichtigt die Schüttgut-Menge 25 bei der Ermittlung des für die Entladung des Transportbehälters 5 vorgesehenen Entladebereichs 13.1 bis 13.14. Zusätzlich kann das von der Operationseinrichtung 10 ausgegebene Entladesignal 12 eine Angabe zur Entlademenge des Schüttguts enthalten, die der spezielle Transportbehälter 5 in den vorbestimmten Entladebereich 13 entladen soll. So kann beispielsweise eine Teilentladung eines Transportbehälters 5 in einem ersten Entladebereich 13 stattfinden und eine weitere Teilentladung in einem anderen Entladebereich 13. Dies ist sinnvoll, wenn die Aufnahmekapazität eines Entladebereichs 13 nicht für die komplette Schüttgutmenge 25 eines Transportbehälters 5 ausreicht. Hierbei muss eine dosierte Teilentladung mit dem Entladeaktor 11 des Transportbehälters 5 möglich sein.
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Um die Entladung der Transportbehälter 5 zu optimieren, kann es von Vorteil sein, eine Geschwindigkeitsvorgabe von der Operationseinrichtung 10 an die Lokomotive 8 auszugeben. Alternativ kann für die Entladeanlage 1 eine festgelegte Entladegeschwindigkeit gelten. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Lokomotive 8 durch die Steuereinrichtung 4 fernzusteuern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3921405 C2 [0002]
- WO 2009/120917 A2 [0002]
