一种非连续累计散粮的动态连续装车站和方法与流程

本发明涉及一种非连续累计散粮的动态连续装车站和方法，是一种自动化机械运输设备和方法，是一种用于列车自动化装载散装货物的设备和方法。

背景技术：

在港口散粮铁路运输系统中，大宗粮食主要由港口粮食专用车通过铁路运输方式，火车定量连续装车站是关键的技术设备。散装粮食的火车车厢是一种比较特殊的车厢，这种被称为粮食漏斗车的火车车厢为快速卸车的需要，在底部设有四个卸粮口，为配合这四个卸料口，车厢设计成四个类似漏斗形状四个区域，也就是说将车厢被设计为四个区域，这四个区域可以用挡板隔开，也可以不同挡板隔开，只是在车厢底部接近卸料口的位置才显现出分开的结构特点。为适应这种底部带有四个卸料口的粮食专用车厢的自动化装车，现有的自动化粮食装车系统通常采用四个溜管的静态装车方式，即在装车车厢进入装车位之后需要停稳并处于静止状态，这时装车系统有四个溜管同时下落到车厢中的四个区域中，之后同时向车厢卸料，达到装车量后，四个溜管同时收起，然后列车启动，让下一个车厢到达装车位，停稳后进行下一个装车循环。

这种装车方式单就装车时间来说，由于有四个溜管同时装车，装车的速度很快，问题在于列车是一种本身质量较大的物体，惯性很大，准确平稳的停车不是一件容易的事情，这对于列车的司机提出了较高的要求。一旦列车运行超过装车位，列车就必须倒车回去，每次进退倒车都要考虑列车惯性所造成的错位，因此，对于一个不熟练的列车司机，可能对每一个车厢都需要一两次进退校准，这就会花费大量辅助时间。即便是一个熟练的列车司机，一列火车的装车也可能会有一两次的进退校准。无论如何，每装一个车厢需要一个启动停止，时间成本耗费巨大，这本身就是一个很大的问题，因此，如何这种停车-启动的装车形式，实现散粮的动态连续装车，提高装车的效率是一个需要解决的问题。

另外，现有的四个溜管同时装车的装车系统，由于需要同时四个溜管卸料，需要较大的称重仓才能满足四个溜管同时卸料的需要，因此，现有的粮食自动装车系统的称量仓仓容要达到火车车厢的1.2倍，设备结构尺寸相对较大，使设备制造成本大幅度提高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种非连续累计散粮的动态连续装车站和方法。所述的装车站和装车方法实现了对大宗散粮进行连续、快速、准确的称量和全过程的自动化控制，使列车低速连续运行通过装车站进行连续装车作用，取消了每个车厢启动停止的工艺环节，大大提高了装车效率。

本发明的目的是这样实现的：一种非连续累计散粮的动态连续装车站，包括：钢结构架，其特征在于，所述钢结构架从上到下依次设置带有开度传感器的散粮称注入闸门、容量小于单个车厢装车量1/3的散粮称，容量小于单个车厢装车量3/4的缓冲漏斗、装车溜管；所述的散粮称底部设有散粮称卸料闸门，所述的缓冲漏斗底部设有带有开度传感器的缓冲漏斗闸门；所述的钢结构架上设有车厢型号识别传感器和车速传感器，所述的散粮称设有称重传感器，所述装车溜管上设有溜管位置监测传感器；所述的散粮称注入闸门及其开度传感器、散粮称卸料闸门、缓冲漏斗闸门及其开度传感器、称重传感器、车厢型号识别传感器、车速传感器、溜管位置监测传感器与控制器电连接。

进一步的，所述的散粮称注入闸门上方还设有缓冲仓和物料输送装置。

进一步的，所述的散粮称注入闸门上方为大型粮库的出料口。

进一步的，所述的溜管是上下伸缩的伸缩溜管。

进一步的，所述的控制器设有装载信息汇总模块、报表生成模块、打印模块。

一种使用上述系统的非连续累计散粮的动态连续装车方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，获取列车车厢静态信息：获取包括列车各节车厢型号、位置、形状、装载量，以及各节车厢间隔距离在内的相关参数，将相关参数输入所述控制器中，完成列车各个车厢参数的接收与储存；

步骤2，获取列车车厢动态信息：通过车厢型号识别传感器获取当前列车运行车速和当前车厢型号，并根据位置和车厢型号得到当前车厢的装载量；

步骤3，计算当前车厢的装载量：根据当前车厢的装载量，设定所述散粮称四次称重的平均装载量，再根据当前装车车厢四个区域大小调整各个区域的计划装载量；

步骤4，第一次称重：按照计算得到的当前车厢第一区域的称重量开启散粮称注入闸门，将散粮注入散粮称中，期间通过散粮称注入闸门的开度传感器调整注入量注入速度，直到达到第一区域的计划散粮量，关闭散粮称注入闸门，之后开启散粮称卸料闸门将第一次称重后的散粮卸入缓冲漏斗中；

步骤5，第二次称重并开始卸料：按照计算得到的当前车厢第二区域的称重量开启散粮称注入闸门，将散粮注入散粮称中，期间通过散粮称注入闸门的开度传感器调整注入量注入速度，直到达到第二区域的计划散粮量，关闭散粮称注入闸门，之后开启散粮称卸料闸门将第二次称重后的散粮卸入缓冲漏斗中；在第二次称重过程中，放下溜管，开启缓冲漏斗闸门，将缓冲漏斗中的散粮通过溜管倾泻至车厢中；

步骤6，第三次称重：按照计算得到的当前车厢第三区域的称重量开启散粮称注入闸门，将散粮注入散粮称中，期间通过散粮称注入闸门的开度传感器调整注入量注入速度，直到达到第三区域的计划散粮量，关闭散粮称注入闸门，之后开启散粮称卸料闸门将第三次称重后的散粮卸入缓冲漏斗中；在第三次称重过程中，缓冲漏斗闸门继续开启，将缓冲漏斗中的散粮通过溜管倾泻至车厢中；

步骤7，第四次称重：按照计算得到的当前车厢第四区域的称重量开启散粮称注入闸门，将散粮注入散粮称中，期间通过散粮称注入闸门的开度传感器调整注入量注入速度，直到达到第四区域的计划散粮量，关闭散粮称注入闸门，之后开启散粮称卸料闸门将第四次称重后的散粮卸入缓冲漏斗中，第四次称量散粮后，回到步骤3，准备下一个车厢的装车量；在第四次称重过程中，缓冲漏斗闸门继续开启，将缓冲漏斗中的散粮通过溜管倾泻至车厢中；

步骤8，装车完成：缓冲漏斗中的散粮全部倾泻完成，关闭缓冲料斗闸门，升起溜槽，完成当前车厢第四区域装车，回到步骤5，准备开始下一节车厢的装车；整个卸料过程中，溜管位置监测传感器不断检测车厢底部或物料堆面与溜管唇部的距离，控制器根据溜管位置监测传感器检测的距离调整溜管的升降，使溜管唇部与车厢底部或物料堆面维持适当的距离。这里所述的适当距离大约在0.5-2.5米之间，根据不同的粮食品种和可能产生的粉尘确定；

整个列车装车完成后，控制器汇总装车信息，打印清单并生成报表；

上述8个步骤的装车过程为单节车厢的装车过程，连续不断的循环形成整列列车的装车过程，装车期间列车一直向前运行，无需停止，整个数据获取、运算、装车过程连续进行。

本发明的优点和有益效果是：本发明采用较小的称重仓，进行多次称重、连续装载的方式完成单节车厢物料的额定装载，整个装车过程，列车连续运行不停车，在四次定量称重的同时保证动态连续装车，实现了集称量、运输、仓储、结算一体化。本发明采用容积较小的散粮称，进行多次称重、连续装载的方式完成单节车厢物料的额定装载，整个装车过程，列车连续运行不停车，在四次定量称重的同时保证动态连续装车，实现了集称量、运输、仓储、结算一体化。本发明由于散粮称和缓冲料斗的体积较小使整个装车站的高度明显降低，大大节约了钢结构架的建造成本，还能够与大型粮库衔接形成仓储、定量装车、运输一体化。本发明还能够实现不同散粮车型的混装作业、故障急停跳车、监控功能、自动录入装载信息、自动称量、自动装车、自动清单打印、自动生成完善的报表功能，减轻了劳动强度，大大提高了散粮的装载效率，同时也避免了粮食装载不匀而引起的偏载情况。

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是本发明实施例一所述系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一所述系统的原理框图；

图3是本发明实施例四所述方法的流程图；

图4是本发明实施例四所述方法的散粮称、缓冲漏斗和溜管的运行时序图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种非连续累计散粮的动态连续装车站，如图1、2所示。本实施例包括：钢结构架1，所述钢结构架从上到下依次设置带有开度传感器的散粮称注入闸门2、容量小于单个车厢装车量1/3的散粮称3，容量小于单个车厢装车量3/4的缓冲漏斗4、装车溜管5。所述的散粮称底部设有散粮称卸料闸门301，所述的缓冲漏斗底部设有带有开度传感器的缓冲漏斗闸门401。所述的钢结构架上设有车厢型号识别传感器101和车速传感器102，所述的散粮称设有称重传感器302，所述装车溜管上设有溜管位置监测传感器501，如图1所示。所述的散粮称注入闸门及其开度传感器、散粮称卸料闸门、缓冲漏斗闸门及其开度传感器、称重传感器、车厢型号识别传感器、车速传感器、溜管及其溜管位置监测传感器与控制器电连接，如图2所示。

粮食专用车厢01（如图1所示）与普通货车车厢不同，车厢从顶部装粮，卸粮时车辆停在带有接粮坑的专用线上，打开车厢底部漏斗状出粮口，散装粮食依靠自重自行流出，由于车厢内部设为斜面或曲线状，粮食能够基本自行卸空，粮食专用车厢一般有四个出粮口，可以缩短卸粮时间，性能更好。四个出粮口将车厢分成四个部分，由于底部出粮口的形状和车相壁的斜度不同，四部分的体积并不完全相同，装粮食时，若按照传统的火车快速定量装车站采用单仓一次计量，则无法保证车厢四部分粮食均匀装载，会导致偏载情况的发生，同时一次计量会导致称重仓的体积相对较大，无法满足粮食火车发放系统的结构要求。因此有必要针对散粮装车的特殊需求，研究新的装车方法。

本实施例的解决方案是，提出一种多次计量、非连续累计动态连续装车的工艺及动态配仓技术，非连续累计散粮动态连续装车站是一种集称量、运输、仓储、结算于一体的计量器具，采用plc、人机界面和现场总线技术，对大宗散装物料进行连续、快速、准确的称量和全过程的自动化控制，减少了工艺环节，减轻了劳动强度，大大提高了装车效率。

非连续累计散粮动态连续装车站采用小型称重仓，一节车厢四次称量，四次装载，大大减少了称重仓的体积，在溜管上方加装等量散粮缓冲漏斗且可保证连续装车，节约了装车时间，提高了装车效率。系统主要由缓冲仓、模块化小型散粮称、等量散粮缓冲漏斗及装车溜管等组成，满足不同型号的粮食专用车的动态连续定量装车。散粮车厢运行到位后，装车站根据车型、粮食品种、容重、载重量等有关参数，计算装车伸缩管下探高度，伸缩管自动下降至设定高度后开启闸门开始装粮作业，装车过程中车辆无须停留。四次称量将货物分为四份，相当于将物料分散平均的倾向在车厢中，这样还能够有效的避免偏载，得到一个附加的好处。

散粮称的容积定为小于单个车厢装车量1/3，其中所述的单个车厢的装车量为现有最大型的粮食漏斗车的容量。例如，现有最大型的粮食漏斗车的容量为70吨，因此可以按照70吨的容量计算。同理，缓冲料斗的容量小于单个车厢装车量3/4也是根据这一原理设置。

由于粮食流动性较好，因此，散粮称可以采用方形或圆形桶体，底部设有漏斗形的出料口，由于称量量较小（不到20吨的容量），其高度也较低。

缓冲漏斗顾名思义为漏斗形状，以方便散粮的滑落。

散粮称上方的散粮输入装置02（见图1）可以有两种形式：可以设置缓冲仓，通过缓冲仓想散粮称注入散粮，缓冲仓顶部可以设置皮带机，通过皮带机将散粮输入缓冲仓。也可以不设置缓冲仓，而是将散粮称的进口处与大型粮库的底部卸料口衔接，直接从粮库中获取散粮，这样本实施例就成为粮库与运输列车之间的一个称量和自动装车的环节。

由于本实施例所述的系统中的散粮称、缓冲漏斗、溜管的总体高度较低，完全可以这一系统安装在已经建成的大型散装粮库的下方，与铁轨上的列车形成一个完整的散粮仓储--定量自动装车--运输的自动化散粮存储运输系统。

所述的溜管是伸缩式溜管，也可以使用摆动型溜槽，以适应不同散粮的装车。

控制器可以是工业pc或其他能够进行数字处理、运算和存储的电子设备。控制器通过收集各个传感器所获取的各种信息。控制器通过液压和plc等装置对各个闸门、溜管的伸缩进行控制。

实施例二：

本实施例是实施一的改进，是实施例一关于散粮输入装置的细化。本实施例所述的散粮称注入闸门上方还设有缓冲仓和物料输送装置。

本实施例类似于传统的装车站，即在定量仓（本实施例为散粮称）上方设置缓冲仓，以储存大量散粮，以便装车，而缓冲仓中的散粮来自于皮带机，将地面的散粮输送进入缓冲仓。

在本实施例中，散粮称注入闸门即为缓冲仓的出料闸门。

实施例三：

本实施例是上述实施的改进，是上述实施例关于散粮输入装置的细化。本实施例所述的散粮称注入闸门上方为大型粮库的出料口。

大型粮库是一种有十几层楼高的圆筒形并排构筑物，散粮从顶部进入粮库，底部为出料口，出料口下方为敷设轨道的散粮列车通道，本实施例的则安装在粮库出料口下方，实现自动称量和连续装车。

所述的散粮称注入闸门可以安装在粮库出料口上，对出料口直接进行控制。

实施例四：

本实施例是上述实施的改进，是上述实施例关于溜管的细化。本实施例所述的溜管是上下伸缩的伸缩溜管。

伸缩溜管的优势在于物料下落的速度快，对于散粮这种流动性好的物料，使用伸缩式的溜管可以加快物料装车。

实施例五：

本实施例是上述实施的改进，是上述实施例关于控制器的细化。本实施例所述的控制器设有装载信息汇总模块、报表生成模块、打印模块。

装车数据的汇总和报表是十分重要的装车记录，对于自动化装车站这种十分商业化的自动化机械设备尤为重要。

实施例六：

本实施例利用上述实施例所述系统的非连续累计散粮的动态连续装车方法，所述方法的流程图如图3所示。

本实施例解决粮食漏斗车连续装车的方案是：

采用非连续累计散粮动态连续装车方法，即采用多次计量、累计称重的方式完成单节车厢物料的额定称量，在定重的同时保证动态连续装车。形成一套适用于港口粮食专用车的散粮动态装车非连续累计快速定量装车方法。

所述方法能够满足各种散粮车型，包括但不限于以下车型：载重量60吨的l18车型、载重量69吨的l70车型，载重量60吨的l17k型（可非连续作业）散装粮食专用车等。可实现不同车型混装作业、故障急停跳车、监控功能、自动录入装载信息、自动称量、自动装车、自动清单打印、自动生成完善的报表功能。

本实施例所述方法的具体步骤如下，流程图如图3所示：

步骤1，获取列车车厢静态信息：获取包括列车各节车厢型号、位置、形状、装载量，以及各节车厢间隔距离在内的相关参数，将相关参数输入所述控制器中，完成列车各个车厢参数的接收与储存。

漏斗形粮食车厢的特点是，四个区域的大小有一些差距，因此，需要各个区域的差距调整各个区域的装载量，而不是平均分配各个区域的装载量。

步骤2，获取列车车厢动态信息：通过车厢型号识别传感器获取当前列车运行车速和当前车厢型号，并根据位置和车厢型号得到当前车厢的装载量。

这里的位置信息主要是当前车厢在整个列车中的排行，通过识别进入装车位的车厢的型号和排行可以判断出当前进入装车位的车厢是否与计划装车的车厢一致，如果一致则说明是正确的，如果不一致则跳过当前车厢，等这节车厢通过后，装载下一节车厢。这一判别的目的在于避免装载错误的车厢，以致造成装载量过大或过小。

步骤3，计算当前车厢的装载量：根据当前车厢的装载量，设定所述散粮称四次称重的平均装载量，再根据当前装车车厢四个区域大小调整各个区域的计划装载量。

根据粮食漏斗车的特点，本实施例将一节车厢的装车量分四次进行称量，尽管车厢四个区域的装车量有一些差异，但大体上是一致的，因此，首先计算四个区域装载的平均数，也就是计算每次称量大约需要称多少，这样才不会盲目的称重。之后根据已知的车厢型号，获取车厢的容量等各个参数，再根据各个区域的大小不同，确定每个区域的精确装车量。

步骤4，第一次称重：按照计算得到的当前车厢第一区域的称重量开启散粮称注入闸门，将散粮注入散粮称中，期间通过散粮称注入闸门的开度传感器调整注入量注入速度，直到达到第一区域的计划散粮量，关闭散粮称注入闸门，之后开启散粮称卸料闸门将第一次称重后的散粮卸入缓冲漏斗中。

这时待装车的车厢还没有达到装车位，溜管还没有放下。称重过程是称重传感器监控注入散粮称中数量，一旦达到称重量，即停止注入散粮。注入散粮达到计划量的时候，停止向散粮称注入散粮的同时开启散粮称卸料闸门，将散粮称中的散粮倾泻到缓冲漏斗中。

步骤5，第二次称重并开始卸料：按照计算得到的当前车厢第二区域的称重量开启散粮称注入闸门，将散粮注入散粮称中，期间通过散粮称注入闸门的开度传感器调整注入量注入速度，直到达到第二区域的计划散粮量，关闭散粮称注入闸门，之后开启散粮称卸料闸门将第二次称重后的散粮卸入缓冲漏斗中；在第二次称重过程中，放下溜管，开启缓冲漏斗闸门，将缓冲漏斗中的散粮通过溜管倾泻至车厢中。

本步骤开始时，车厢已经接近装车位，当称量过程（注入散粮的过程）进行至接近一半时车厢进入装车位，这时就要放下溜管并开启缓冲料斗闸门，开始将缓冲料斗的散粮倾泻到车厢中。

步骤6，第三次称重：按照计算得到的当前车厢第三区域的称重量开启散粮称注入闸门，将散粮注入散粮称中，期间通过散粮称注入闸门的开度传感器调整注入量注入速度，直到达到第三区域的计划散粮量，关闭散粮称注入闸门，之后开启散粮称卸料闸门将第三次称重后的散粮卸入缓冲漏斗中。在第三次称重过程中，缓冲漏斗闸门继续开启，将缓冲漏斗中的散粮通过溜管倾泻至车厢中。

本步骤在为第三次称量物料，整个称量过程中缓冲漏斗一直在卸料，并不停止。

步骤7，第四次称重：按照计算得到的当前车厢第四区域的称重量开启散粮称注入闸门，将散粮注入散粮称中，期间通过散粮称注入闸门的开度传感器调整注入量注入速度，直到达到第四区域的计划散粮量，关闭散粮称注入闸门，之后开启散粮称卸料闸门将第四次称重后的散粮卸入缓冲漏斗中，第四次称量散粮后，回到步骤3，准备下一个车厢的装车量；在第四次称重过程中，缓冲漏斗闸门继续开启，将缓冲漏斗中的散粮通过溜管倾泻至车厢中。

本步骤为当前车厢的最后一个区域的称重过程，这个区域的装载量称量结束后，就要回到步骤4称量下一节车厢第一区域的装载量，这时缓冲料斗中还有当前车厢中的散粮，并继续向当前车厢中倾泻。

步骤8，装车完成：缓冲漏斗中的散粮全部倾泻完成，关闭缓冲料斗闸门，升起溜槽，完成当前车厢第四区域装车，回到步骤5，准备开始下一节车厢的装车。

整个卸料过程中，溜管位置监测传感器不断检测车厢底部或物料堆面与溜管唇部的距离，控制器根据溜管位置监测传感器检测的距离调整溜管的升降，使溜管唇部与车厢底部或物料堆面维持适当的距离。

这里所述的适当距离大约在0.5-2.5米之间，根据不同的粮食品种和可能产生的粉尘确定。

整个列车装车完成后，控制器汇总装车信息，打印清单并生成报表。

上述8个步骤的装车过程为单节车厢的装车过程，这一过程连续不断的循环形成整列列车的装车过程，装车期间列车一直向前运行，无需停止，整个数据获取、运算、装车过程连续进行。

散粮装车运行过程，由控制器统一控制，对应每节车厢分别进行4次称重、4次装载，散粮称、缓冲料斗、溜管的动作时序图，如图4所示，其中，第一行的c11-c14代表第一节车厢的散粮称运行时序，c21-c24代表第二节车厢的散粮称运行时序，cn1-cn4代表最后一节车厢的散粮称运行时序，中间用省略号代表其他车厢的散粮称运行时序。第二、三行分别代表缓冲料斗和溜管的动作时序。

从图4中可以看到，缓冲料斗卸料的过程滞后散粮称第一加第二一半时间的称重过程，利用这之后的时间，散粮称分为四次进行称量，不但满足了粮食漏斗车分为四个区域装车的特点，还避免了装车可能的偏载，而最大的优势在于，由于分为4次称量，可以使用容积较小的散粮称和缓冲料斗，使装车站总体高度大大降低。装车站总体高度降低所产生的优势在于，可将装车站直接连接在现有粮库的下方，使装车站与粮库形成储粮、称量、装车一体化，减少了中间将储粮仓与装车站之间的皮带输送等中间环节，降低了装车成本。

当列车由不同型号的车厢编组时，不同型号车厢间车厢高度发生变化时，控制器将根据不同型号的车厢对各个分区的装载量进行调控，在装车时根据车厢形状控制溜管的升降，实时调整装车溜管的下探高度，使装车溜管的出口最大限度的接近车厢进料口，以匹配不同类型车厢的高度，实现散粮车运行途中的连续装车。

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（比如整体结构形式、各种闸门和仓室的形式、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。