用于给货车车厢装载散料的装载系统和方法

摘要

本发明涉及用于给火车的至少一节货车车厢(1)装载散料的装载系统，该装载系统包括：用于计量散料的能够关闭的排出口(51)，该排出口配置于散料贮存器的分配装置(5)，其中，货车车厢(5)在排出口(51)下方能够在轨道(6)上移动；以及配置有具有分析装置(3)的至少一个测量装置(2)，以便检测车轮负荷、车轴负荷、转向架负荷和/或货车车厢(1)的总重量。根据本发明，对于每条所述轨道(6)，测量装置(2)包括在火车的行驶方向上前后配置的至少两个测量部(21、22、21a、22a)，其中，所述测量部中的至少一个测量部(21、21a)位于排出口(51)的下方，或者位于通过排出口(51)下落的散料的作用区域中。

说明书

技术领域

本发明涉及根据方案1的前序部分的用于给火车的货车车厢装载散料的 装载系统，以及用于给火车的货车车厢装载散料的方法。

背景技术

在现有技术中已知用于给机车(具体地，货运火车的车厢)装载散料的 装载系统。典型地，具有货车车厢的火车在散料容器的排出口下方或者分配 装置或装载滑槽的排出口下方行驶。那里，操作人员打开用于使排出口打开 或关闭的活板或滑块，从而散料归因于重力而落入货车车厢的载货空间内。 在装载过程中，一方面，不应当超过货车车厢的允许总重量或允许车轴负荷， 但是另一方面，应当充分地利用货车车厢的负荷能力。尽管如此，货车车厢 经常被不均匀地装载，或者低于允许总重量或超过允许总重量。

从EP1607726B1中已知一种用于确定在轨道上的物体施加的力的传感 器的配置，其中，传感器形成测量区域，进而能够借助于分析装置构成来自 该测量区域的两个虚拟子部或两个测量子部。在该设计中，借助于分析装置 使虚拟测量子部的信号以如下方式组合：能够表示正在轨道上移动的物体施 加的力。

另外，从EP0367570A2中已知一种用于货车车厢的装载系统，其中，用 于空的货车车厢的称重装置设置在第一装载装置的前方，用于被部分装载的 货车车厢的称重装置设置在第一装载装置的后方。在已经对被部分装载的货 车车厢称重之后，计算单元确定空的货车车厢与被部分装载的货车车厢之间 的差，然后，基于储存的控制值，确定对于货车车厢的最优装填仍必须添加 的散料量。接下来，使用该信息，通过称重料斗和第二装载装置额外地分配 不足的散料量。

因为该装载系统要求基础建设，所以该系统相应为资源密集型的，并且 还要求装载过程必须分两个阶段执行。因此，本发明的目的在于改善用于散 料的装载系统。根据本发明的装载系统的目的在于最优地利用各节独立货车 车厢的容量，以及将装载过程的时间缩短至最少。

发明内容

通过具有方案1的特征的装载系统，以及具有方案10的特征的用于使货 车车厢的装载最优化的方法来实现该目的。有利的改善是从属方案的主题并 且包括在说明书中。

本发明提供一种用于最优化地给火车的至少一节货车车厢装载散料的 装载系统。散料从散料贮存器(优选地为散料容器或料斗)的分配装置中取 出，该分配装置的出口处具有用于分配散料的能够关闭和调整的排出口。典 型地，设置有用于关闭和调整排出口的活板或滑块，该活板或滑块能够由操 作人员手动地操作或借助于电致动器操作。排出口的下方为轨道，货车车厢 能够在轨道上移动，使得从排出口下落的散料到达货车车厢的装载开口中。 设置有具有分析装置的至少一个测量装置，以便确定车轮负荷、车轴负荷或 转向架负荷和/或货车车厢的总重量，对于每条轨道，该至少一个测量装置包 括在火车的行驶方向上前后配置的至少两个测量部。这些测量部中的至少一 个测量部位于排出口的下方，或者位于通过排出口下落的散料的作用区域 中。在有利的方式中，测量部彼此之间具有限定的距离。为了实现最优化的 装载过程，在装载过程结束时货车车厢的实际总重量与期望值或最大允许值 对应，在根据本发明的装载系统中不重要的是：货车车厢在装载过程中是否 以匀速行驶，货车车厢在装载过程中是否会暂时停止，或者甚至货车车厢是 否会沿相反方向后滚。这些影响能够借助于测量部感应，并且能够由分析单 元处理。

这里，能够将各种设计的实施方式用于测量部。首先，能够使用传统的 轨道衡(railroadtrackscale)或地磅，该轨道衡或地磅包括由重量传感器支 撑的平台，并且轨道进而与该平台紧固。在该设计中，为了精确地感应作用 于轨道衡的力，并且为了避免该力分流(forceshunt)，典型地，轨道断缝(rail break)设置在由轨道衡限定的测量部的前后方。在上下文中，重量传感器本 质上被理解为意味着所有传感器、力传感器和压力传感器，其中，对电(电 压)信号的分析使作用于该传感器的力得以确定。为了确定压缩力、拉伸力 和/或剪切力，必须根据力的方向来确定重量传感器的类型和安装，以满足不 同的要求。

相应地，诸如在这里引用的EP1121573B1中描述的如下配置也能够用作 测量装置或测量部：限定测量部的开始和结束的多个称重轨枕与一个轨道断 缝组合的配置或者多个称重轨枕与一个横向力传感器组合的配置。与使用称 重轨枕的、传感器位于轨道的下方或位于轨枕主体中的测量部的实施方式相 比，测量部还能够为：传感器直接位于轨道上或位于轨腰中。

此外，还可以考虑将诸如同样在这里引用的WO2012045422A1中公开的 杆秤(weighbeam)、采用轨道形式的杆秤以及特殊的杆秤或测量轨道 (measuringrail)用作测量部的另一实施方式。

然而，所列举的可能实施方式并非是穷尽的。尽管如此，对于实现最优 装载过程重要的是，测量部以及自测量部接收的输出信号进而能够被彼此独 立地分析。以这种方式，能够准确地确定相关位置处的货车车厢的负荷，并 且能够将检测到的负荷准确地分配至货车车厢的单独的车轮或车轴。其背后 的思想在于，确定待被装载的货车车厢的各位置处的当前装载状态是否是借 助于“随着车辆行驶的虚拟测量部”直接测量的，还是由单独的测量部推测 内推/外推的。以这种方式产生位置(x轴)和装载(y轴)曲线。

根据本发明的装载系统的一个有利实施方式额外地提供如下：至少两个 测量部为虚拟测量部的子部。对于这些测量部，仅考虑了如下实施方式：在 该实施方式中，测量部或子部的开始和结束由传感器限定。在上下文中，传 感器在虚拟测量部中的配置允许模拟彼此分离的多个测量部，并且因此对位 于每对传感器之间的轨道部分进行分析，而不受相邻货车车厢的车轮的负荷 的力分流的影响/失真的影响。

基于分析单元中储存火车的每节单独的货车车厢的货车车厢类型、转向 架间距和车轴间距以及皮重和允许总重量的信息这一前提，能够使用借助于 如下输出信号获得的实际值建立相关位置处的可应用的目标值与确定的实 际值之间的比较：来自测量部的传感器关于装载系统中的由该测量部限定的 位置处的车轮负荷、车轴负荷、转向架负荷或货车车厢的总重量的输出信号。 当比较总重量的目标值与实际值时，对于排出口的可能的操作者清楚地是， 因为当前的体积流量对实现最优装载来说是不够的，则必须打开排出口，或 者反之亦然。通过比较目标值与实际值，或者还通过简单的可视或可听信号， 能够向操作者清楚地表明该信号。

根据本发明的装载系统的一个有利实施方式提供如下：两个测量部中的 第一测量部位于通过排出口下落的散料的作用区域的上游。能够利用第一测 量部来确定货车车厢的皮重。如果皮重由于存在沉淀物等而大于储存的理论 皮重，则能够在装载过程中考虑该事实。

根据装载系统的另一实施方式，测量装置的另外的测量部能够位于通过 排出口下落的散料的作用区域的下游。这确保了能够在装载过程结束之后精 确地确定总重量。

根据本发明的装载系统的改善提供如下：另外配置用于控制或调整能够 关闭的排出口的控制单元。相应地，分析装置的输出信号用作控制单元的输 入信号。因此，借助于控制单元，根据装载的目标/实际比较导出被控制的变 量，并且将活板或滑块的控制机构设定成活动的，以使排出口打开或关闭。

如果在一列火车中使用不同类型的车厢，还有利的是，在装载系统中， 测量部的上游设置有用于检测和识别轨道机车类型的装置。这里能够使用的 系统包括轨道机车识别系统(所谓的标签读取器(tagreader))、挡光板、照 相机、车轴计算系统和轨道衡，借助于轨道机车识别系统、挡光板、照相机、 车轴计算系统和轨道衡，能够确定货车车厢的车轴间距和皮重。

为了实现前述目的，还提供一种用于最优化地给火车的至少一节货车车 厢装载散料的方法，其中，散料从散料贮存器通过能够关闭的排出口向货车 车厢传送。在该方法中，首先使货车车厢移动至测量装置的区域中，测量装 置包括分析装置以及在火车的行驶方向上前后配置的至少两个测量部。这 里，测量装置的测量部被配置为，使得这些测量部中的至少一个测量部位于 排出口的下方，或者位于通过排出口下落的散料的作用区域中。

然后，借助于分析装置来执行对测量部的输出信号的分析，以便确定在 装载过程中施加的车轮负荷、车轴负荷、转向架负荷或货车车厢的总重量。 接下来，确定装载过程的至少一时间点t1时或测量装置的至少一个位置x1处 的车轮负荷、车轴负荷、转向架负荷或货车车厢的总重量的实际值。能够在 任意期望位置处或任意期望时间点重复该过程。借助于随后对车轮负荷、车 轴负荷、转向架负荷或货车车厢的总重量的目标值与确定的实际值进行比 较，然后能够确定是否必须改变装载过程，或者是否以给出的排出口的尺寸 继续装载过程。最后，显示或输出用于根据目标/实际比较调整排出口的信号。 利用该显示，进而在装载过程中给予排出口的可能的操作者机会来影响当前 正在进行的过程。

然而，有利地，自动地根据车轮负荷、车轴负荷、转向架负荷或货车车 厢的总重量的目标/实际比较控制排出口的调整。以这种方式，能够对装载过 程进行闭环控制。

根据本发明的用于最优化给货车车厢装载散料的方法的改善额外地提 供如下规划或推测：能够在货车车厢的测量装置上的至少一个任意位置x1 处，或者在装载过程中的至少一个任意时间点t1确定并且显示或输出货车车 厢在装载过程结束时的期望的总重量和/或期望的质量分布。

利用根据本发明的装载系统和根据本发明的方法所实现的相比于现有 技术的系统的重要优点包括：即使在进行装载过程时，也能够借助于施加于 测量装置的负荷的确定的实际值，进行排出口的尺寸的改变和正在装载的材 料的改变，以便实现正在被装载的货车车厢的最优总重量。因而，能够使装 载方法和装载过程最优化。即使在散料密度波动或同一装载系统中具有不同 散料的情况下，也能够采用本发明，而无需对该方法或该装置进行任何调整。

附图说明

以下基于示例性实施方式来详细地描述本发明。

图1相应地示出根据本发明的装载系统的示意图。

图2同样以示意图的方式示出根据本发明的具有变型的测量部的另一装 载系统。

图3示出用于说明装载过程的线形图，其中将货车车厢的总重量的实际 值的曲线与货车车厢的总重量的最优曲线进行比较。

具体实施方式

图1示意性示出的根据本发明的装载系统包括例如煤或铁矿石的散料的 贮存器的分配装置5，借助于分配装置5能够将散料连续地输送至火车的开口 的货车车厢1中。然而，出于说明的目的，图1中仅示出了火车的两节货车车 厢1，而未示出相关联的火车头。用位于车厢的高度处的箭头来表示火车或 货车车厢1的行驶方向。通常，用于运输散料的货车车厢为开口的、无顶的 货车车厢。相应地，优选地，从上方进行散料的装载或装填。所示的货车车 厢1具有行走装置(runninggear)，该行走装置具有四个车轴11、12、13、14， 其中在各种情况下，两个车轴11、12位于前转向架(truck)上，两个车轴13、 14位于后转向架上。然而，由于能够将所有车轮、车轴和转向架考虑在内， 所以货车车厢的车轴或转向架的数量对本发明来说是无关紧要的。

货车车厢1能够在轨道6上行驶至分配装置5的区域中。通常，散料储存 在散料容器或料斗中，该散料容器或料斗在其出口或下端处具有装载滑槽。 通常，散料容器位于平台(plateform)或基础(substructure)(未示出)上， 因为其净高而适于火车的通过。

分配装置5、散料容器或装载滑槽具有用于按容积分配散料的能够关闭 的排出口51，散料归因于重力通过分配装置5、散料容器或装载滑槽下落。 为了关闭排出口51，可以设置如下活板(flap)或滑块：该活板或滑块能够 以能够改变和调整排出口51的尺寸的方式机械地移动。相应地，能够关闭的 排出口51在货车车厢1的装载过程中打开，一旦装载结束能够关闭的排出口 51就关闭，此时排出口51下方的货车车厢发生改变。

在图1所示的示例性实施方式中，轨道6的高度处配置有用于感应货车车 厢1的车轮负荷、车轴负荷、转向架负荷或总重量的测量装置2。传统上，将 供轨道6安装的标准轨枕相应地设置为轨道6的支撑点7。对于每根铁轨/轨段 (stretchoftrack)，所示的测量装置2包括连续的四个测量部23、22、21、24， 测量部23、22、21、24被配置成彼此间隔开距离y。在本情况中，测量部23、 22、21、24之间的距离被选择为使得，该距离与转向架的两个车轴11、12的 车轴间距对应。所示的测量部23、22、21、24能够包括例如标准轨道，在测 量部的开始处和结束处，该标准轨道的轨腰(railweb)处安装有预制的传感 器。优选地，将这里所使用的传感器通过螺钉或销钉的形式或者通过所谓的 测量眼(measuringeye)的形式相对于轨道的长度方向横向地插入在轨腰的 中性轴(neutralaxis)中设置的孔中，并且固定。在不受同一轨道6上的相邻 车轮的干扰影响的情况下，能够非常准确地分析作用于测量部23、22、21、 24的、由单独的车轮的负荷产生的测量信号。借助于分析装置3，进而通过 测量信号确定了测量装置2上的多个限定位置处的货车车厢1的车轮负荷、车 轴负荷、转向架负荷或总重量。

如果火车沿特定的行驶方向行驶，则测量部23能够首先感应到空载的货 车车厢1的车轴11。在空载状态下继续行驶期间，车轴11继而到达测量部22， 而车轴12同时位于测量部23上，等等。

这意味着，在装载过程中，无论车是行驶、后滚或是静止，能够借助于 测量装置2确定货车车厢1的皮重以及货车车厢1的部分装载状态和在装载过 程结束之后的货车车厢1的总重量。

在本示例中，额外地设置有用于控制能够关闭的排出口51的控制单元。 控制单元与分析装置3以如下方式连接：分析装置3的输出信号用作控制单元 4的输入信号。

如从图3能够明显地看到，能够以曲线图的形式表示通过测量装置2和分 析装置3确定的信号。在图的x轴8上绘出了装载系统的位置a和b，在y轴9上 绘出了货车车厢的质量(以t计)。相应地，示出了在装载系统的特定位置处 或在装载过程中的特定时间点的货车车厢1的总重量的实际值101。在货车车 厢1的所有确定的值的表示中，总重量的值的稳定上升通常是由打开的排出 口引起的。

由于各货车车厢类型的最优总重量100的值以及最优装载过程的值类似 地储存在分析装置3中，所以对于每个位置，均能够确定和显示这两个值之 间的差102。对于每个位置，通过这两个值的比较，能够向控制单元4发送相 应的信号。基于相关位置处的总重量的实际值101是在最优总重量100之上还 是之下，减小或增大能够关闭的排出口51的开口量。

从图3能够明显地看到，例如，在装载位置b处，实际值101与最优总重 量100已经存在偏差，并且该偏差持续至装载过程结束。在其中一个示例性 实施方式中使用根据本发明的装载系统的情况下，在该曲线的情况下已经自 动地操作能够关闭的排出口51，以便早在位置b处增加装载量。

图2示出了根据本发明的装载系统的另一实施方式。与图1中的第一示例 性实施方式相比，这里采用使用地磅的测量部23a、22a、21a、24a。测量部 23a、22a、21a、24a包括由重量传感器支撑的平台或混凝土板，平台或混凝 土板进而与轨道6紧固。然而，通过这些测量部23a、22a、21a、24a获得的信 号的使用和分析是以与前述变型例相同的方式进行的。

附图标记说明

1货车车厢

11、12、13、14货车车厢的车轴

2测量装置

21、21a测量部

22、22a测量部

23、23a测量部

24、24a测量部

3分析装置

4控制单元

5散料贮存器的分配装置

51能够关闭的排出口

6轨道

7支撑点、轨枕

8x轴：货车车厢在装载系统的测量装置上的位置

9y轴：质量(以t计)

100货车车厢的最优总重量

101货车车厢的总重量的实际值

102货车车厢的总重量的最优值与实际值之间的差