WO1999032859A1 - Verladeanlage zum beladen eines transportmittels mit schüttgut - Google Patents

Verladeanlage zum beladen eines transportmittels mit schüttgut Download PDF

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WO1999032859A1
WO1999032859A1 PCT/DE1998/003598 DE9803598W WO9932859A1 WO 1999032859 A1 WO1999032859 A1 WO 1999032859A1 DE 9803598 W DE9803598 W DE 9803598W WO 9932859 A1 WO9932859 A1 WO 9932859A1
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loading
transport container
transport
loading system
bulk material
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PCT/DE1998/003598
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Inventor
Thomas Rehahn
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G13/00—Weighing apparatus with automatic feed or discharge for weighing-out batches of material
    • G01G13/02—Means for automatically loading weigh pans or other receptacles, e.g. disposable containers, under control of the weighing mechanism
    • G01G13/022—Material feeding devices
    • G01G13/024—Material feeding devices by gravity

Definitions

  • Loading system for loading a means of transport with bulk goods
  • the invention relates to a loading system for loading a means of transport having at least one transport container, in particular a train or a truck, with bulk material, the loading system having a loading device for pouring the bulk material into the transport container.
  • Loading systems are an important part of modern bulk handling systems. These loading systems can be used for loading bulk or bulk goods on wagons or trucks.
  • Loading systems are from DE 33 32 274 AI and DE-OS 27 04 726 and the article "Weighing systems with computer-controlled functional sequence" by K.Homilius, INDUSTRIE-ELEKTRIK + ELEKTRONIK, 12th year, 1967, p.498 to 500,
  • the disadvantage of such a loading system is, inter alia, that such loading systems are very expensive and complex to design, and it is very complex to arrange a scale under a means of transport if at the same time means for Spilled bulk goods are also transported away, and in this way only very imprecise filling of the transport means can be carried out.
  • the DD 240 877 AI discloses a loading device for the independent loading of conveyor wagon trains, the wagons of which are loaded from a loading chute, to which the material to be conveyed is fed by a continuous conveyor that can be switched off, in particular for coal trains whose e-locomotives are equipped with a train repositioning.
  • a fill level monitoring is provided, so that this solution is also particularly complex.
  • DE 44 03 893 AI discloses a loading device for filling cargo containers with a crop stream, in particular for harvesting machines, with at least one optical and / or acoustic range finder on an ejection tube for measuring the cargo container and for measuring the fill level of the contents the loading container is arranged. It has been shown that such solutions are unsuitable for determining the fill level in a means of transport due to contamination and dust generation.
  • a loading direction is known from DD 215 992 AI, in which the material flow in a transport container is controlled as a function of the incoming mass flow.
  • a time delay device is provided. This method is particularly disadvantageous in that the inflow of material transport containers is not regulated, but only controlled. Since the actual fill level in the transport container is not monitored, such a loading device is not suitable for loading transport means in an optimal manner.
  • the computing device instructs
  • the computing device is designed to automatically control both the loading device and the means of transport.
  • the loading device and the means of transport are advantageously controlled in a coordinated manner. In this way, the filling of the transport containers can be achieved in a particularly quick and precise manner. In addition, operating personnel are saved on the loading level.
  • the computing device is designed to automatically control the means of transport as a function of information about the quantity of bulk material poured out by the loading device.
  • the loading system has a transport container position sensor for determining the position of the transport container to be spilled.
  • the transport container position sensor is designed as an ultrasound or laser scanner or as an axle counter.
  • the loading system has a transport container prefilling sensor for determining or measuring the loading state of the transport container to be spilled before it is loaded.
  • the loading system has a volume flow sensor for measuring the amount of bulk material fed to the loading device, in particular its mass flow or volume flow.
  • the transport container prefilling sensor and / or the volume flow sensor is designed as a laser or ultrasound scanner, in particular as a 3-D laser scanner.
  • FIG 3 shows a loading system with an exemplary hardware configuration for a computing device for controlling the loading system.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a loading system according to the invention.
  • This has a computing device 1 and a loading device 9 designed as a chute.
  • the wagons 3, 4, 5, 6 of a train are loaded with bulk material 10 by means of the loading device 9.
  • Reference number 7 denotes an electric locomotive.
  • the electric locomotive 7 is supplied with electrical energy via a contact wire 12.
  • the contact wire 12 is connected via a converter 8, which acts as an inverter or rectifier can be formed, supplied with electrical energy.
  • the converter 8 is electrically connected to an electrical energy generator (not shown) or an energy supply network (not shown).
  • the bulk material 10 is fed to the loading device 9 designed as a chute by means of a conveyor belt 11.
  • the loading system also has a volume flow sensor 13, a transport container position sensor 16 and a transport container prefilling sensor 17.
  • the volume flow sensor 13 is used to measure the amount of bulk material 10 that is fed to the loading device 9 on the conveyor belt 11.
  • the volume flow sensor 13 can also be designed as a mass flow sensor. The quantity of the bulk material therefore denotes the volume or the mass of the bulk material.
  • the wagons 3, 4, 5 and 6 have transport containers into which the bulk material 10 is poured.
  • the position of the wagon 6 to be filled, and thus the position of the transport container arranged on the wagon 6, is determined by means of the transport container position sensor 16.
  • the transport container position sensor 16 can be designed as an ultrasound or laser sensor or as an axle counter. The design as an ultrasound or laser sensor is particularly advantageous since in this way the transport container position sensor 16 can be used simultaneously for the detection and monitoring of possible overfilling of the transport container. It is detected by means of the transport container position sensor 16 whether bulk goods fall next to the transport container.
  • the transport container pre-filling sensor 17 is used to determine the amount of bulk material that is in the transport container before loading.
  • the transport container pre-filling sensor 17 is advantageously designed as an ultrasound or as a laser scanner. If the transport container pre-filling sensor 17 is designed as a two-dimensional ultrasound or laser Scanner, it is particularly advantageous to allow the scanning beam of the Ul ⁇ traschall- or laser scanner transversely to the direction of running of the train.
  • a particularly advantageous embodiment of the transport container prefilling sensor 17 is its design as a three-dimensional laser scanner.
  • the loading device 9, the converter 8, the volume flow sensor 13, the transport container position sensor 16, the transport container prefilling sensor 17, a light signal and a start position sensor 15 are connected to the computing device 1 via a data line 2.
  • data line 2 is designed as a bus system. The data line can be replaced by individual connections.
  • the start position sensor 15 detects whether it has reached a suitable position for starting the automatic loading. This is indicated to a train driver by a traffic light signal 14.
  • the speed of the train is controlled by the computing device 1 by means of the converter 8. This is done, for example, by setting the tension in the contact wire 12 by means of the converter 8.
  • the wagons 3, 4, 5, 6 are pulled through by the locomotive 7 under the loading device 9.
  • the loading process begins.
  • the train is controlled in such a way that, when the loading process has already started, the wagon 6 has reached the filling position precisely when bulk material is being poured out with the loading device 9.
  • the loading device 9 has a front end 9a and a rear end 9b. If, for example, the front end 9a is located above a space between two wagons, the bulk material is poured into one or the following wagon by means of the rear end 9b.
  • FIG. 2 shows the functional structure of such a loading system in an exemplary embodiment.
  • This has a filling model 20 and a train repositioning model 21.
  • a manipulated variable S B for a loading device is dependent on values, in particular measured values, on the position M ver of the wagons to be loaded in the train set, the loading state M.
  • the use of such a filling model 20 is particularly suitable for enabling automatic filling of transport means.
  • such a filling model 20 enables a particularly precise filling of a means of transport.
  • a train recovery model 21 is provided, in particular additionally.
  • the train displacement model 21 determines values for the quantity Z M of the bulk material emerging from the loading device.
  • the train repeater model 21 determines manipulated variables S z for the movement of a train to be filled.
  • the train is modeled by train repositioning model 21.
  • this train model takes compression or expansion of the train into account when braking or accelerating.
  • Corresponding parameters are supplied to the train diversion model 21 as parameters P B for the train diversion model 21.
  • Input variables of the train behavior tion model 21 are also the volume or the volume speed M vo i of the loading device, the speed M vB of the conveyor belt and the position M ver of a train in the train bulk material.
  • Reference numeral 23 in FIG. 2 denotes the loading process of a train.
  • Reference numeral 22 denotes an optionally provided fuse. If the fuse 22 is not provided, the manipulated variables S B for the loading device and S z for the train act directly on the loading process 23. Optionally, the fuse 22 is supplied with a value calculated by the filling model 22 for the loading state Z B of the transport container. If the fuse 22 does not determine any safety-critical states, it takes over the value for the manipulated variable S z determined by the train repeater model 21 for the train and passes it on to the loading process 23 as the manipulated variable S 2 for the train.
  • Critical states are detected by the fuse 22 as a function of the manipulated variable S B for the loading device, the value Z B for the loading state and / or a measured value M Pos for the position of the wagon to be loaded. If the fuse 22 determines a critical filling state of the transport container, for example an (impending) overfilling, for example by evaluating the value of the loading state Z B or on the basis of the measurement signal from a transport container position sensor 16 designed as a scanner, as shown in FIG. 1, the fuse 22 determines a new one Control variable S z for the train. This new manipulated variable S! Accelerates the train.
  • the fuse 22 determines that this acceleration is not sufficient, or that the train does not react to the new manipulated variable Sz for the train, for example by evaluating the measured value for the wagon position M Pos , then it gives a new manipulated variable S ' B for the loading device out.
  • the use of such a fuse 22 represents a particularly advantageous embodiment of the loading system according to the invention.
  • the loading system has conveyor belts 50, 51, 52 with which bulk goods are transported to a loading device.
  • the loading device has, as an alternative to the chute according to FIG. 1, a reversing conveyor belt 62 and a portal 61.
  • the portal 61 can be moved back and forth as indicated by the double arrow 63.
  • the conveyor belts 52 and 62 are designed as reversing conveyor belts.
  • the conveyor belts 51, 52, 62 have drives 54, 55, 56 and incremental encoders 57, 58, 59 for speed measurement. Instead of the incremental encoders 57, 58, 59, other speed sensors can be used.
  • the conveyor belts 51, 52, 62 are regulated and controlled by means of the drives 54, 55, 56 and the incremental encoders 57, 58, 59, which are connected via a data line 64 to a programmable logic controller 33.
  • the control and regulation is implemented on the programmable logic controller 33.
  • the portal 61 is regulated by means of the programmable logic controller 33.
  • a portal drive, indicated by the double arrow 63, and an encoder 60 are provided for this purpose.
  • a volume flow sensor 13, a light signal 14, a hard position sensor 15, a transport container position sensor 16 and a transport container prefilling sensor 17 are provided. Furthermore, an additional volume flow sensor 38 is provided, which is provided at the beginning of a conveyor belt system indicated by the conveyor belt 50, for example following a dismantling device. Adaptations 34, 35, 36, 37 are also provided for the volume flow sensors 38, 13 and the transport container prefilling sensor and for the transport container position sensor.
  • a programming device 32 can be provided for programming the programmable logic controller 33.
  • the programmable logic controller 33 is connected to a converter (not shown) via a data line 44. Furthermore, the programmable logic controller 33 is connected to a PC 30 via a data line 70.
  • the PC 30 a printer 31 is assigned.
  • the filling model 20 and the fuse 22 according to FIG. 2 are implemented on the programmable logic controller 33.
  • the train displacement model 21 according to FIG. 2 is implemented on the PC 30.
  • the programmable controller 33 is designed as a Simatic S7.
  • the PC 30 is arranged on the waiting / cabin level 80.
  • the programmable logic controller 33 is arranged on the E-house level 81, ie on the level with the electrical energy supplies.
  • the filling model 20 and in particular the train repositioning model 21 are fed to it.
  • additional measured values from the process 23, in particular a measured value for the position M Pos of the train are fed to it.
  • the train recovery model is particularly adapted to the process on-line.
  • an initial learning phase is provided.
  • the loading process is controlled by an operator.
  • the models, in particular the filling model 20 and the train repositioning model 21, are developed from the actions of the operator.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verladeanlage zum Beladen eines Transportmittels (3-6), insbesondere eines Zuges oder eines LKWs, mit Schüttgut (10), wobei die Verladeanlage eine Beladevorrichtung zum Schütten des Schüttguts in den Transportbehälter aufweist. Die Verladeanlage weist eine Recheneinrichtung zur automatischen Steuerung der Beladevorrichtung (9) und des Transportmittels auf, wobei auf der Recheneinrichtung (1) ein Modell des Transportmittels implementiert ist.

Description

Beschreibung
Verladeanlage zum Beladen eines Transportmittels mit Schüttgut
Die Erfindung betrifft eine Verladeanlage zum Beladen eines zumindest einen Transportbehälter aufweisenden Transportmittels, insbesondere eines Zuges oder eines LKWs, mit Schüttgut, wobei die Verladeanlage eine Beladevorrichtung zum Schütten des Schüttguts in den Transportbehälter aufweist.
Wichtiger Bestandteil moderner Massengutumschlagsanlagen sind Verladeanlagen. Diese Verladeanlagen können zum Verladen von Massengütern oder Schüttgütern auf Waggons oder LKW verwendet werden.
Verladeanlagen sind aus der DE 33 32 274 AI und der DE-OS 27 04 726 sowie dem Artikel „Wägeanlagen mit rechnergesteuertem Funktionsablauf" von K.Homilius, INDUSTRIE-ELEKTRIK + ELEKTRONIK, 12. Jahrg., 1967, S.498 bis 500, bekannt. Dabei wird der Füllzustand durch Wiegen des Transportmittels ermittelt. Nachteil einer derartigen Verladeanlage ist u.a., daß derartige Verladeanlagen sehr teuer und aufwendig in ihrer Gestaltung sind. Dabei ist es sehr aufwendig, eine Waage un- ter einem Transportmittel anzuordnen, wenn gleichzeitig Mittel zum Abtransport verschütteten Schüttguts vorgesehen sind. Außerdem läßt sich auf diese Weise nur ein sehr unpräzises Befüllen des Transportmittels durchführen.
Die DD 240 877 AI offenbart eine Verladeeinrichtung zum selbständigen Beladen von Förderwaggonzügen, deren Waggons aus einer Beladeschurre beladen werden, der das Fördergut von einem abschaltbaren Stetigförderer aufgegeben wird, insbesondere für Kohlezüge deren E-Lokomotiven mit einer Zugverholung ausgerüstet sind. Dabei ist zusätzlich zu einer Waage eine Füllstandsüberwachung vorgesehen, so daß auch diese Lösung besonders aufwendig ist. Aus der DE 44 03 893 AI ist eine Verladeeinrichtung zum Be- füllen von Ladebehältern mit einem Gutstrom, insbesondere für Erntemaschinen, bekannt, wobei an einem Auswurfrohr mindestens ein optischer und/oder akustischer Entfernungsmesser zur Vermessung des Ladebehälters und zur Messung von Füllstandshöhen des Füllguts auf dem Ladebehälter angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, daß derartige Lösungen aufgrund von Verschmutzung und Staubentwicklung ungeeignet sind, die Füllhöhe in einem Transportmittel zu bestimmen.
Gemäß Verladeeinrichtungen, wie sie in der US-PS 4,460,308 sowie der DE 196 00 971 Cl offenbart sind, wird Schüttgut zum Beladen eines Transportmittels in Bunkern zwischengelagert, so daß die entsprechende Füllmenge für einen Transportbehäl- ter durch die Beladung einzelner oder mehrerer Bunker festgelegt wird. Eine derartige Verladeeinrichtung ist jedoch durch die Bunker sehr aufwendig und teuer. Zudem ist eine flexible Beladung, insbesondere bei unterschiedlichen Transportmitteltypen und zum Beladen bereits vorgeladener Transportmittel, nicht möglich.
Aus der DD 215 992 AI ist eine Verladerichtung bekannt, bei der der Materialstrom in einem Transportbehälter in Abhängigkeit des zulaufenden Massenstroms gesteuert wird. Dabei ist eine Zeitverzögerungseinrichtung vorgesehen. An diesem Verfahren ist besonders nachteilig, daß der Zustrom von Materialtransportbehältern nicht geregelt, sondern lediglich gesteuert wird. Da der tatsächliche Füllstand im Transportbehälter nicht überwacht wird, ist eine derartige Verladeein- richtung nicht geeignet, Transportmittel in optimaler Weise zu beladen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verladeanlage eingangs erwähnter Art anzugeben, die es ermöglicht, die Betriebskosten gegenüber bekannten Verladeanlagen zu senken. Außerdem ist es wünschenswert, eine besonders schnelle und/oder optimale Be- füllung der Transportbehälter zu erreichen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verladeanlage gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine Verladeanlage zum Beladen eines zumindest einen Transportbehälter aufweisenden Transportmittels, insbesondere eines Zuges oder eines LKWs, mit Schütt- gut, wobei die Verladeanlage eine Beladevorrichtung zum Schütten des Schüttguts in den Transportbehälter aufweist, und wobei die Verladeanlage zumindest eine Recheneinrichtung zur automatischen Steuerung der Beladevorrichtung in Abhängigkeit der von der Beladevorrichtung ausgeschüttete Menge an Schüttgut aufweist. Die Recheneinrichtung weist dabei ein
Füllmodell zur Berechnung des Füllzustandes des Transportbehälters auf. Eine derartige Verladeanlage ermöglicht es, Bedienpersonal für eine Verladeanlage eingangs erwähnter Art, insbesondere auf der Verladeebene, einzusparen. Da Verladean- lagen der eingangs erwähnten Art im allgemeinen im Dreischichtenbetrieb laufen, führt dieses zu einem deutlichen Kostenvorteil. Außerdem wird eine besonders präzise Beladung des Transportmittels erreicht.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Recheneinrichtung sowohl die Beladevorrichtung als auch das Transportmittel automatisch steuernd ausgebildet. Dabei werden die Beladevorrichtung und das Transportmittel vorteilhafterweise abgestimmt aufeinander gesteuert. Auf diese Weise läßt sich die Befüllung der Transportbehälter in besonders schneller und präziser Weise erreichen. Zudem wird Bedienpersonal auf der Beladeebene eingespart.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Rechen- einrichtung das Transportmittel in Abhängigkeit von Informationen über die von der Beladevorrichtung ausgeschüttete Menge an Schüttgut automatisch steuernd ausgebildet.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Verla- deanlage einen Transportbehälterpositionssensor zur Bestimmung der Position des zu beschüttenden Transportbehälters auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Transportbehälterpositionssensor als Ultraschall- oder Laserscanner oder als Achszähler ausgebildet.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Verladeanlage einen Transportbehältervorfüllsensor zur Bestimmung bzw. zur Messung des Beladezustands des zu beschüttenden Transportbehälters vor seiner Beladung auf.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Verladeanlage einen Volumenstromsensor zum Messen der Menge des der Beladevorrichtung zugeführten Schüttguts, insbesondere dessen Massenstrom oder Volumenstrom, auf.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Transportbehältervorfüllsensor und/oder der Volumenstromsensor als Laser- oder Ultraschallscanner, insbesondere als 3 D-Laserscanner, ausgebildet. Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und aus den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:
FIG 1 eine Verladeanlage,
FIG 2 den funktionalen Aufbau einer modellgestützten Ver- ladeanlage,
FIG 3 eine Verladeanlage mit einer beispielhaften Hardware-Konfiguration für eine Recheneinrichtung zur Steuerung der Verladeanlage.
FIG 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Verladeanlage. Dieses weist eine Recheneinrichtung 1 sowie eine als Schurre ausgebildete Beladevorrichtung 9 auf. Mittels der Beladevorrichtung 9 werden die Waggons 3, 4, 5, 6 eines Zuges mit Schüttgut 10 beladen. Bezugszeichen 7 be- zeichnet eine E-Lok. Die E-Lok 7 wird über einen Fahrdraht 12 mit elektrischer Energie versorgt. Der Fahrdraht 12 wird über einen Umrichter 8, der als Wechselrichter oder Gleichrichter ausgebildet sein kann, mit elektrischer Energie versorgt. Der Umrichter 8 ist mit einem nicht gezeigten Erzeuger elektrischer Energie oder einem nicht gezeigten Energieversorgungsnetz elektrisch verbunden. Das Schüttgut 10 wird der als Schurre ausgebildeten Beladevorrichtung 9 mittels eines Förderbandes 11 zugeführt.
Die Verladeanlage weist ferner einen Volumenstromsensor 13, einen Transportbehälterpositionssensor 16 sowie einen Trans- portbehältervorfüllsensor 17 auf. Mittels des Volumenstromsensors 13 wird die Menge des Schüttguts 10 gemessen, das der Beladevorrichtung 9 auf dem Förderband 11 zugeführt wird. Der Volumenstromsensor 13 kann in alternativer Ausgestaltung auch als Massenstromsensor ausgebildet sein. Die Menge des Schütt- guts bezeichnet also das Volumen oder die Masse des Schüttguts.
Die Waggons 3, 4, 5 und 6 weisen Transportbehälter auf, in die das Schüttgut 10 geschüttet wird. Mittels des Transport- behälterpositionssensors 16 wird die Position des zu befüllenden Waggons 6, und damit die Position des am Waggon 6 angeordneten Transportbehälters bestimmt. Der Transportbehälterpositionssensor 16 kann als Ultraschall- oder Lasersensor oder als Achszähler ausgebildet sein. Die Ausbildung als Ul- traschall- oder Lasersensor ist besonders vorteilhaft, da auf diese Weise der Transportbehälterpositionssensor 16 gleichzeitig zur Detektion und Überwachung von möglicher Überfüllung des Transportbehälters verwendet werden kann. Dabei wird mittels des Transportbehälterpositionssensors 16 erfaßt, ob Schüttgut neben den Transportbehälter fällt.
Der Transportbehältervorfüllsensor 17 dient der Ermittlung der Menge von Schüttgut, das sich vor dem Beladen im Transportbehälter befindet. Der Transportbehältervorfüllsensor 17 ist vorteilhafterweise als Ultraschall- oder als Laserscanner ausgebildet. Bei einer Ausbildung des Transportbehältervor- füllsensors 17 als zweidimensionaler Ultraschall- oder Laser- Scanner ist es besonders vorteilhaft, den Scanstrahl des Ul¬ traschall- oder Laserscanners quer zur Fahrtrichtung des Zuges laufen zu lassen. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Transportbehältervorfüllsensors 17 stellt seine Ausbil- düng als dreidimensionaler Laserscanner dar.
Die Beladevorrichtung 9, der Umrichter 8, der Volumenstromsensor 13, der Transportbehälterpositionssensor 16, der Transportbehältervorfüllsensor 17, ein Lichtsignal sowie ein Startpositionssensor 15 sind datentechnisch über eine Datenleitung 2 mit der Recheneinrichtung 1 verbunden. Die Datenleitung 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Bussystem ausgebildet. Die Datenleitung kann durch Einzelverbindungen ersetzt werden.
Im folgenden werden die Abläufe beim Befüllen eines Zuges mittels des Verladeanlages kurz erläutert: Läuft ein Zug in die Verladeanlage ein, so wird mittels des Startpositionssensors 15 detektiert, ob er eine geeignete Position zum Start der automatischen Beladung erreicht hat. Dies wird einem den Zug fahrenden Lokführer durch ein Ampelsignal 14 angezeigt. Nach Beginn der automatischen Beladung des Zuges wird die Geschwindigkeit des Zuges von der Recheneinrichtung 1 mittels des Umrichters 8 gesteuert. Dies erfolgt z.B. durch Einstel- lung der Spannung im Fahrdraht 12 mittels des Umrichters 8. Die Waggons 3, 4, 5, 6 werden von der Lokomotive 7 unter der Beladevorrichtung 9 durchgezogen. Erreicht der erste Waggon 6, der befüllt werden soll, die Füllposition, was durch den Transportbehälterpositionssensor 16 detektiert wird, so be- ginnt der Beladevorgang. In alternativer Ausgestaltung dazu wird der Zug so gesteuert, daß bei bereits angelaufenem Beladevorgang der Waggon 6 die Befüllposition genau dann erreicht hat, wenn Schüttgut mit der Beladevorrichtung 9 ausgeschüttet wird. Zum Überbrücken der Zwischenräume zwischen den Waggons 3, 4, 5 und 6 weist die Beladevorrichtung 9 ein vorderes Ende 9a und ein hinteres Ende 9b auf. Befindet sich z.B. das vordere Ende 9a über einem Zwischenraum zwischen zwei Waggons, so wird mittels des hinteren Endes 9b das Schüttgut in einen bzw. den folgenden Waggon geschüttet.
Es ist besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße Verladean- läge als modellgestützte Verladeanlage auszuführen. FIG 2 zeigt den funktionalen Aufbau einer derartigen Verladeanlage in beispielhafter Ausgestaltung. Diese weist ein Füllmodell 20 sowie ein Zugverholungsmodell 21 auf. Mittels des Füllmodells 20 wird eine Stellgröße SB für eine Beladevorrichtung, wie sie z.B. mit Bezugszeichen 9 in FIG 1 bezeichnet ist, in Abhängigkeit von Werten, insbesondere Meßwerten, über die Position Mver des zu beladenden Waggons im Zugverband, des Bela- dezustands MBeι des zu beladenden Waggons vor der Beladung, seine Position MPos und in Abhängigkeit der Position MPBei der Beladevorrichtung sowie in Abhängigkeit eines Werts für die Menge ZM des aus der Beladevorrichtung austretenden Schüttguts und von Parametern PF für das Füllmodell 20. Der Einsatz eines derartigen Füllmodells 20 ist besonders geeignet, eine automatische Befüllung von Transportmitteln zu ermöglichen. Ferner ermöglicht ein derartiges Füllmodell 20 ein besonders präzises Befüllen eines Transportmittels.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist, insbesondere zusätzlich, ein Zugverholungsmodell 21 vorgese- hen. Mittels des Zugverholungs odells 21 werden vorteilhafterweise Transportmittel, Beladevorrichtungen sowie Zuführeinrichtungen für Schüttgut modelliert. Das Zugverholungsmodell 21 ermittelt Werte für die Menge ZM des aus der Beladevorrichtung austretenden Schüttguts. In besonders vorteilhaf- ter Ausgestaltung der Erfindung ermittelt das Zugverholungsmodell 21 Stellgrößen Sz für die Bewegung eines zu befüllenden Zuges. Dazu wird der Zug durch das Zugverholungsmodell 21 modelliert. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung berücksichtigt dieses Zugmodell Stauchung bzw. Dehnung des Zuges beim Bremsen bzw. Beschleunigen. Entsprechende Parameter werden dem Zugverholungsmodell 21 als Parameter PB für das Zugverholungsmodell 21 zugeführt. Eingangsgrößen des Zugverho- lungsmodells 21 sind außerdem das Volumen bzw. die Volumengeschwindigkeit Mvoi des der Beladevorrichtung, die Geschwindigkeit MvB des Förderbandes sowie die Position Mver eines Zuges im Zugverband zugeführten Schüttguts.
Bezugszeichen 23 in FIG 2 bezeichnet den Beladeprozeß eines Zuges. Bezugszeichen 22 bezeichnet eine optional vorgesehene Sicherung. Ist die Sicherung 22 nicht vorgesehen, so wirken die Stellgrößen SB für die Beladevorrichtung und Sz für den Zug direkt auf den Beladeprozeß 23. Optional wird der Sicherung 22 ein vom Füllmodell 22 berechneter Wert für den Bela- dezustand ZB des Transportbehälters zugeführt. Stellt die Sicherung 22 keine sicherheitskritischen Zustände fest, so übernimmt sie den vom Zugverholungsmodell 21 ermittelten Wert für die Stellgröße Sz für den Zug und gibt ihn als Stellgröße S2 für den Zug an den Beladeprozeß 23 weiter. Kritische Zustände werden von der Sicherung 22 in Abhängigkeit der Stellgröße SB für die Beladevorrichtung, dem Wert ZB für den Bela- dezustand und/oder einen Meßwert MPos für die Position des zu beladenden Waggons detektiert. Ermittelt die Sicherung 22 einen kritischen Füllzustand des Transportbehälters, z.B. einer (drohende) Überfüllung, z.B. durch Auswertung des Wertes des Beladezustands ZB oder aufgrund des Meßsignals eines als Scanner ausgebildeten Transportbehälterpositionssensors 16, wie ihn FIG 1 zeigt, so ermittelt die Sicherung 22 eine neue Stellgröße Sz für den Zug. Diese neue Stellgröße S!, bewirkt eine Beschleunigung des Zuges. Stellt die Sicherung 22 fest, daß diese Beschleunigung nicht ausreicht, oder daß der Zug nicht auf die neue Stellgröße Sz für den Zug reagiert, z.B. durch Auswertung des Meßwerts für die Waggonposition MPos, so gibt sie eine neue Stellgröße S'B für die Beladevorrichtung aus. Der Einsatz einer derartigen Sicherung 22 stellt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verladeanlage dar.
FIG 3 zeigt eine Verladeanlage mit einer beispielhaften Hardwarekonfiguration für eine Recheneinrichtung zur Steuerung der Verladeanlage. Die Verladeanlage weist Förderbänder 50, 51, 52 auf, mit denen Schüttgut zu einer Beladevorrichtung transportiert wird. Die Beladevorrichtung weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Alternative zur Schurre gemäß FIG 1 ein Reversierförderband 62 sowie ein Portal 61 auf. Das Portal 61 kann wie durch den Doppelpfeil 63 angedeutet vor- und zurückbewegt werden. Die Förderbänder 52 und 62 sind als Reversierförderbänder ausgebildet. Die Förderbänder 51, 52, 62 weisen Antriebe 54, 55, 56 sowie Inkrementalgeber 57, 58, 59 zur Drehzahlmessung auf. Anstelle der Inkrementalgeber 57, 58, 59 sind andere Drehzahlsensoren einsetzbar. Mittels der Antriebe 54, 55, 56 sowie der Inkrementalgeber 57, 58, 59, die über eine Datenleitung 64 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung 33 verbunden sind, werden die Förderbänder 51, 52, 62 geregelt und gesteuert. Die Steuerung und Regelung ist auf der speicherprogrammierbaren Steuerung 33 implementiert. Ferner wird mittels der speicherprogrammierbaren Steuerung 33 das Portal 61 geregelt. Dazu ist ein Portalantrieb, angedeutet durch den Doppelpfeil 63, sowie ein Geber 60 vorgesehen.
Wie im Ausführungsbeispiel gemäß FIG 1 sind ein Volumenstromsensor 13, ein Lichtsignal 14, ein Hartpositionssensor 15, ein Transportbehälterpositionssensor 16 sowie ein Transport- behältervorfüllsensor 17 vorgesehen. Ferner ist ein zusätzlicher Volumenstromsensor 38 vorgesehen, der am Anfang eines durch das Förderband 50 angedeuteten Förderbandsystems, z.B. im Anschluß an eine Abbauvorrichtung, vorgesehen ist. Ferner sind Anpassungen 34, 35, 36, 37 für die Volumenstromsensoren 38, 13 sowie den Transportbehältervorfüllsensor und für den Transportbehälterpositionssensor vorgesehen. Zur Programmierung der speicherprogrammierbaren Steuerung 33 kann ein Programmiergerät 32 vorgesehen werden. Die speicherprogrammierbare Steuerung 33 ist über eine Datenleitung 44 mit einem nicht gezeigten Umrichter verbunden. Ferner ist die speicherprogrammierbare Steuerung 33 über eine Datenleitung 70 mit einem PC 30 verbunden. Es kann vorgesehen werden, daß dem PC 30 ein Drucker 31 zugeordnet ist. In beispielhafter Ausgestaltung sind auf der speicherprogrammierbaren Steuerung 33 das Füllmodell 20 und die Sicherung 22 gemäß FIG 2 implementiert. Das Zugverholungsmodell 21 gemäß FIG 2 ist auf dem PC 30 implementiert. Aufgrund großer Anforderungen an die Zuverlässigkeit ist die speicherprogrammierbare Steuerung 33 als Simatic S7 ausgebildet. Der PC 30 ist auf der Warte-/ Kabinenebene 80 angeordnet. Die speicherprogrammierbare Steuerung 33 ist auf der E-Hausebene 81, d.h. auf der Ebene mit den elektrischen Energieversorgungen, angeordnet.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, das Füllmodell 20 und insbesondere das Zugverholungsmodell 21 zu adaptieren. Zur Adaption bzw. zum Training des Zugverholungsmodells 21 werden diesem zusätzliche Meßwerte aus dem Prozeß 23, insbesondere ein Meßwert für die Position MPos des Zuges, zugeführt. Auf diese Weise wird insbesondere das Zugverholungsmodell on line an den Prozeß adaptiert.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Initiallernphase vorgesehen. Dabei wird der Beladevorgang durch einen Bediener gesteuert. Aus den Handlungen des Bedieners werden die Modelle, insbesondere das Füllmodell 20 und das Zugverholungsmodell 21, entwickelt.

Claims

Patentansprüche
1. Verladeanlage zum Beladen eines zumindest einen Transportbehälter aufweisenden Transportmittels, insbesondere eines Zuges oder eines LKWs, mit Schüttgut (10), wobei die Verladeanlage eine Beladevorrichtung (9, 61, 62) zum Schütten des Schüttguts (10) in den Transportbehälter aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verladeanlage zumindest eine Recheneinrichtung (1) zur automatischen Steuerung der Beladevorrichtung (9, 61, 62) in Abhängigkeit der von der Beladevorrichtung (9, 61, 62) ausgeschüttete Menge an Schüttgut (10) aufweist, wobei die Recheneinrichtung (1) ein Füllmodell (20) zur Berechnung des Füllzustandes des Transportbehälters aufweist.
2. Verladeanlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Recheneinrichtung (1) zur automatischen Steuerung des
Transportmittels ausgebildet ist.
3. Verladeanlage nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Recheneinrichtung (1) das Transportmittel in Abhängigkeit von Information über die von der Beladevorrichtung (9, 61, 62) ausgeschüttete Menge an Schüttgut (10) automatisch steuernd ausgebildet ist.
4. Verladeanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Füllmodell (20) Sollwerte (SB) für die Bewegung der
Beladevorrichtung (9, 61, 62) in Abhängigkeit zumindest einer der Größen Position (MPos) des zu beschüttenden Transportbehälters und Beladezustand (MBeι) des zu beschüttenden Transportbehälters vor seiner Beladung berechnend ausgebildet ist.
5. Verladeanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Recheneinrichtung (1) ein Zugverholungsmodell (21) zur Berechnung von Stellgrößen (Sz) für die Bewegung des Transportmittels aufweist.
6. Verladeanlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Zugverholungsmodell (21) Werte (ZM) für die von der Beladevorrichtung (9, 61, 62) ausgeschüttete Menge an Schüttgut (10) berechnend ausgebildet ist.
7. Verladeanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie einen Transportbehälterpositionssensor (16) zur Messung der Position des zu beschüttenden Transportbehälters aufweist.
8. Verladeanlage nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Transportbehälterpositionssensor (16) als Ultra- schall- oder Laserscanner oder als Achszähler ausgebildet ist.
9. Verladeanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie einen Transportbehältervorfüllsensor (17) zur Messung des Beladezustands (Mbeι) des zu beschüttenden Transportbehälters vor seiner Beladung aufweist.
10. Verladeanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie einen Volumenstromsensor (13) zum Messen der Menge des Beladevorrichtung (9, 61, 62) zugeführten Schüttguts (10), insbesondere dessen Massenstrom oder Volumenstrom, aufweist.
11. Verladeanlage nach einem der Ansprüche 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Transportbehältervorfüllsensor (17) und/oder der Volumenstromsensor (13) als Laser- oder Ultraschallscanner, insbesondere als 3 D-Laserscanner, ausgebildet ist.
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