一种火车集装箱运输焦炭智能卸车系统和方法与流程

本发明涉及焦炭运输领域，具体为一种火车集装箱运输焦炭智能卸车系统和方法。

背景技术：

焦炭是重要的工业原材料，现有的焦炭长途运输方式主要包括火车牵引敞口式车厢或者集装箱运输，这两种运输方式均存在一些缺陷；敞口式车厢运输方式在卸车过程中，通常采用人工操作行车抓斗机将焦炭从车箱内抓取再落地，落地过程中扬尘大，环保不达标；集装箱运输方式在卸车过程中，主要通过人工操作行车将集装箱吊到卸车点进行卸料。虽然集装箱运输方式较敞口式车厢运输方式的环保效果大大提升，但是在卸车的每个环节，均须通过人工操作，即需要人工确认集装箱所在位置，人工控制行车抓取集装箱，人工操作卸车平台，卸车过程虽然达到了环保卸料的要求，但是存在人工卸车效率低、易出错、易发生操作人员人身伤害等问题，因此，急需一种火车集装箱运输焦炭智能卸车系统和方法来解决这个问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种火车集装箱运输焦炭智能卸车系统和方法，以解决火车集装箱运输焦炭卸车时效率较低的问题。

请参阅图1，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种火车集装箱运输焦炭智能卸车系统，包括轨道、若干个料仓、装有集装箱的火车、推拉火车在铁轨上移动的牵引装置、若干个吊起和放下集装箱的智能起重机装置和若干组将集装箱内的货物分别倾倒至若干个料仓内的翻车平台装置；

牵引装置的一端活动安装有用于连接和松开火车的挂钩，轨道两端分别固定安装有导向轮组，轨道的一侧固定安装有动力装置，牵引装置的两端分别固定连接有钢丝绳，两根钢丝绳的另一端分别经过轨道两端的导向轮组与动力装置传动连接；

智能起重机装置包括起重机和安装在其下方的吊具，起重机的移动范围包括整条轨道的正上方和翻车平台装置的正上方，吊具的移动范围包括由起重机到集装箱上端所在平面之间升降；

翻车平台装置位于料仓的一侧，包括翻车平台和液压缸，翻车平台的下端设有固定板，固定板两侧分别固设有连接柱和支撑柱，翻车平台与连接柱上端转动连接，与支撑柱不连接，翻车平台的中部位于连接柱与支撑柱上端之间，液压缸的一端与固定板转动连接，另一端与翻车平台下端面转动连接，连接处位于连接柱接近支撑柱的一侧；

轨道两侧安装有若干组光电开关，包括零点接近开关和检测光电限位，其中零点接近开关位于轨道供火车出入的一端，检测光电限位位于距离轨道供火车出入的一端最远的翻车平台装置的一侧。

优选的，动力装置包括电机，电机的一侧安装有编码器并与其通过钢丝和传动轮传动连接，其传动比等于牵引装置与动力装置通过钢丝绳和导向轮组传动的传动比。

优选的，牵引装置的一端安装有挂钩机构，挂钩机构包括驱动杆、电动推杆、连杆、锁闭杆和挂钩，电动推杆的一端与牵引装置转动连接，另一端与驱动杆的一端转动连接，驱动杆的另一端与连杆固定连接，且驱动杆与连杆连接的一端均与牵引装置上的固定柱转动连接，连杆另一端的下方吊装有锁闭杆，挂钩吊装在锁闭杆的下端，挂钩接近牵引装置的一端在竖直方向上与其滑动连接。

优选的，起重机为桥式起重机，吊具的两侧均活动安装有检测臂，检测臂的活动范围包括从吊具的两侧至集装箱下端所在平面之间升降，检测臂接近起重机的一侧安装有精确定位接近开关，当精确定位接近开关碰撞到集装箱时使起重机停止移动，吊具的四角均安装有抓取光电开关，四角的抓取光电开关围成的形状与集装箱上端面相同。

优选的，翻车平台装置还包括安装在支撑柱上部一侧的落箱接近开关和安装在连接柱中部远离支撑柱一侧的卸料完成接近开关，集装箱一侧设有箱门，且上端与箱体铰接，箱体下部安装有锁门机构。

在上述方案中优选的，锁门机构包括关门顶杆、支撑座、开门顶杆、连杆、锁门钩和与锁门钩对应的锁门环，其中支撑座与集装箱固定连接且其上安装有传动件，传动件的中部与其转动连接，传动件的一端与关门顶杆的上端转动连接，另一端与连杆的下端转动连接，传动件与支撑座和连杆的连接处之间与开门顶杆的上端转动连接，锁门钩固定安装在连杆的一侧，锁门环固定安装在箱门上，集装箱上位于连杆的上部和下部处分别固设有导向套，连杆与导向套滑动连接，且锁门钩位于两导向套之间，关门顶杆和开门顶杆的中部均设有与集装箱固定连接的推杆导向管；翻车平台一侧的下端安装有开门液压缸和关门液压缸，开门液压缸的活塞杆上端与开门顶杆的下端固定连接，关门液压缸的活塞杆上端与关门顶杆的下端固定连接。

优选的，料仓的上端安装有除尘室且二者连通，除尘室内设有除尘管道，除尘室接近翻车平台装置的一侧开口，用于集装箱内的货物倾倒入料仓。

本发明提供的另一技术方案，一种火车集装箱运输焦炭智能卸车方法，包括以下步骤：机车头将装有集装箱的火车牵引至轨道处后脱钩开走，牵引装置的挂钩与火车连接并将其第一节集装箱牵引至零点接近开关位置处；起重机移动至第一节集装箱上方，将吊具下放至集装箱上端处，起重机带动吊具调整位置至吊具四角位于集装箱四角正上方，下放吊具抓取集装箱；起重机升起吊具和集装箱，送至最近的翻车平台装置上，液压缸推动翻车平台一侧抬起，同时打开集装箱另一侧的箱门，从而将货物倾倒进料仓，卸料完成后翻车平台复原并关闭箱门；起重机带动吊具通过相反路径将集装箱送回火车，完成第一节集装箱卸车，牵引装置的挂钩与火车脱开。

优选的，火车装有10个等距分布的集装箱，翻车平台装置沿轨道依次设置有4个，其中第一与第二个以及第三与第四个翻车平台装置间距和相邻集装箱间距相同，第二与第三个翻车平台装置的间距和第一与第四集装箱间距相同，方法在完成第一节集装箱卸车后还包括：牵引装置将火车第二节集装箱牵引至检测光电限位位置处，起重机将第二节、第三节、第六节和第七节集装箱分别送至4个翻车平台装置处卸料，四节集装箱送回火车后，牵引装置将火车第四节集装箱牵引至检测光电限位位置处，起重机将第四节、第五节、第八节和第九节集装箱分别送至4个翻车平台装置处卸料，四节集装箱送回火车后，牵引装置将火车第十节集装箱牵引至零点接近开关位置处，用与第一节相同的方法将第十节集装箱卸料后送回火车，完成全部集装箱卸车。

优选的，上述系统还包括处理器和存储器，存储器中保存有程序，存储器记录起重机抓取集装箱的位置和将其放在翻车平台装置上的位置，处理器执行存储器中保存的程序时实现本发明提供的上述方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该火车集装箱运输焦炭智能卸车系统和方法，可以缩短原有人员操作起重机对位集装箱的时间、集装箱对位翻车平台的时间，提高了起重机对位集装箱和集装箱对位翻车平台的精准度，极大程度上缩短了生产运行所需时间，提高了生产效率，另外，还大大减少了因人工不精准对位导致的焦炭浪费。

2、该火车集装箱运输焦炭智能卸车系统和方法，可以实现全自动控制，降低人工成本，并且避免了工作中人员安全事故的发生。

附图说明

图1为本发明的结构示意图的省略画法，图中翻车平台装置表示为两种工作状态，为便于观察，图中位置关系为俯视表示，结构为主视表示；

图2为本发明的牵引装置的一种实施方式的主视结构示意图；

图3为图2中a处的放大图；

图4为图2所示实施方式的俯视结构示意图；

图5为翻车平台装置的一种实施方式的主视结构示意图；

图6为图5中b处的放大图；

图7为吊具的一种实施方式的侧视结构示意图；

图8为除尘室与料仓的一种实施方式的侧视结构示意图；

图9为本发明卸车方法的一种实施方式流程示意图。

图中：1-集装箱、2-零点接近开关、3-检测光电限位、4-牵引装置、5-翻车平台装置、6-除尘室、7-起重机、8-吊具、9-料仓、10-抓取光电开关、11精确定位接近开关、12-检测臂、13-导向轮组、14-动力装置、16-编码器、17-钢丝绳、18-翻车平台、19-液压缸、20-落箱接近开关、21-卸料完成接近开关、22-开门液压缸、23-关门液压缸、24-推杆导向管、25-关门顶杆、26-支撑座、27-开门顶杆、28-连杆、29-锁门钩、30-驱动杆、31-电动推杆、32-连杆、33-锁闭杆。

具体实施方式

一种火车集装箱运输焦炭智能卸车系统，包括轨道、若干个料仓9、装有集装箱1的火车、推拉火车在铁轨上移动的牵引装置4、若干个吊起和放下集装箱1的智能起重机装置和若干组将集装箱1内的货物分别倾倒至若干个料仓9内的翻车平台装置5；轨道两侧安装有若干组光电开关，包括零点接近开关2和检测光电限位3，其中零点接近开关2位于轨道供火车出入的一端，检测光电限位3位于距离轨道供火车出入的一端最远的翻车平台装置5的一侧；途中还标出了其他的光电开关，并且可以按需设置更多，用于定位火车移动至什么位置，它们的作用原理是火车阻断光电对射通路发出触发信号；

请参阅图2，牵引装置4的一端活动安装有用于连接和松开火车的挂钩，轨道两端分别固定安装有导向轮组13，轨道的一侧固定安装有动力装置14，牵引装置4的两端分别固定连接有钢丝绳17，两根钢丝绳17的另一端分别经过轨道两端的导向轮组13与动力装置14传动连接；如图4所示，动力装置14可以采用电机、减速箱、传动轴等组成的常见机构，电机的一侧安装有编码器16并与其通过钢丝和传动轮传动连接，其传动比等于牵引装置4与动力装置14通过钢丝绳17和导向轮组13传动的传动比，钢丝绳17的位移带动牵引装置4在轨道上移动，同时编码器16能够获得位移量；请参阅图3，在一种较优的实施方式中，牵引装置4的一端安装有挂钩机构，挂钩机构包括驱动杆30、电动推杆31、连杆32、锁闭杆33和挂钩，电动推杆31的一端与牵引装置4转动连接，另一端与驱动杆30的一端转动连接，驱动杆30的另一端与连杆32固定连接，且驱动杆30与连杆32连接的一端均与牵引装置4上的固定柱转动连接，连杆32另一端的下方吊装有锁闭杆33，挂钩吊装在锁闭杆33的下端，挂钩接近牵引装置4的一端在竖直方向上与其滑动连接；电动推杆31推动驱动杆30带动连杆32向上转动，同时带动锁闭杆33向上提起挂钩，从而实现与火车连接和脱开；

请参阅图7，智能起重机装置包括起重机7和安装在其下方的吊具8，起重机7的移动范围包括整条轨道的正上方和翻车平台装置5的正上方，吊具8的移动范围包括由起重机7到集装箱1上端所在平面之间升降；在一种较优的实施方式中，起重机7为桥式起重机，吊具8的两侧均活动安装有检测臂12，检测臂12的活动范围包括从吊具8的两侧至集装箱下端所在平面之间升降，检测臂12接近起重机7的一侧安装有精确定位接近开关11，当精确定位接近开关11碰撞到集装箱1时使起重机7停止移动，吊具8的四角均安装有抓取光电开关10，四角的抓取光电开关10围成的形状与集装箱1上端面相同；当四角的抓取光电开关10同时定位到集装箱1的四角时，证明吊具8精确位于其正上方，可以抓取；另外还可以在起重机7的轨道梁上设置多处条形码，用于定位起重机7；

翻车平台装置5位于料仓9的一侧，包括翻车平台18和液压缸19，翻车平台18的下端设有固定板，固定板两侧分别固设有连接柱和支撑柱，翻车平台18与连接柱上端转动连接，与支撑柱不连接，翻车平台18的中部位于连接柱与支撑柱上端之间，液压缸19的一端与固定板转动连接，另一端与翻车平台18下端面转动连接，连接处位于连接柱接近支撑柱的一侧；请参阅图5和图6，进一步地，翻车平台装置5还包括安装在支撑柱上部一侧的落箱接近开关20和安装在连接柱中部远离支撑柱一侧的卸料完成接近开关21，集装箱1一侧设有箱门，且上端与箱体铰接，箱体下部安装有锁门机构，优选的，锁门机构包括关门顶杆25、支撑座26、开门顶杆27、连杆28、锁门钩29和与锁门钩29对应的锁门环，其中支撑座26与集装箱1固定连接且其上安装有传动件，传动件的中部与其转动连接，传动件的一端与关门顶杆25的上端转动连接，另一端与连杆28的下端转动连接，传动件与支撑座26和连杆28的连接处之间与开门顶杆27的上端转动连接，锁门钩29固定安装在连杆28的一侧，锁门环固定安装在箱门上，集装箱1上位于连杆28的上部和下部处分别固设有导向套，连杆28与导向套滑动连接，且锁门钩29位于两导向套之间，关门顶杆25和开门顶杆27的中部均设有与集装箱1固定连接的推杆导向管24；翻车平台18一侧的下端安装有开门液压缸22和关门液压缸23，开门液压缸22的活塞杆上端与开门顶杆27的下端固定连接，关门液压缸23的活塞杆上端与关门顶杆25的下端固定连接；落箱接近开关20检测集装箱1下落到翻车平台18后，液压缸19推动翻车平台18倾斜，同时开门顶杆27推动传动件令连杆28带动锁门钩29向上离开锁门环，在重力作用下，箱门打开，焦炭向料仓9内倒出，当卸料完成接近开关21检测到翻车平台18，表示倾斜到位，等待焦炭倒完后液压缸19逐渐收回，翻车平台18恢复水平，在重力作用下，箱门关闭，落箱接近开关20再次检测集装箱1证明恢复到位，关门顶杆25推动传动件令连杆28带动锁门钩29向下插入锁门环完成锁门；

如图8所示，料仓9的上端还可以安装有除尘室6且二者连通，除尘室6内设有除尘管道，除尘室6接近翻车平台装置5的一侧开口，用于集装箱1内的货物倾倒入料仓9；落箱接近开关20检测集装箱1下落到翻车平台18后，除尘管道电动阀门开启，收集卸焦炭过程中的粉尘，接近开关20检测到集装箱吊离翻车平台后电动阀门关闭。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种火车集装箱运输焦炭智能卸车方法，包括以下步骤：机车头将装有集装箱的火车牵引至轨道处后脱钩开走，牵引装置的挂钩与火车连接并将其第一节集装箱牵引至零点接近开关位置处；起重机移动至第一节集装箱上方，将吊具下放至集装箱上端处，起重机带动吊具调整位置至吊具四角位于集装箱四角正上方，下放吊具抓取集装箱；起重机升起吊具和集装箱，送至最近的翻车平台装置上，液压缸推动翻车平台一侧抬起，同时打开集装箱另一侧的箱门，从而将货物倾倒进料仓，卸料完成后翻车平台复原并关闭箱门；起重机带动吊具通过相反路径将集装箱送回火车，完成第一节集装箱卸车，牵引装置的挂钩与火车脱开。

进一步地，火车装有10个等距分布的集装箱，翻车平台装置沿轨道依次设置有4个，其中第一与第二个以及第三与第四个翻车平台装置间距和相邻集装箱间距相同，第二与第三个翻车平台装置的间距和第一与第四集装箱间距相同，方法在完成第一节集装箱卸车后还包括：牵引装置将火车第二节集装箱牵引至检测光电限位位置处，起重机将第二节、第三节、第六节和第七节集装箱分别送至4个翻车平台装置处卸料，四节集装箱送回火车后，牵引装置将火车第四节集装箱牵引至检测光电限位位置处，起重机将第四节、第五节、第八节和第九节集装箱分别送至4个翻车平台装置处卸料，四节集装箱送回火车后，牵引装置将火车第十节集装箱牵引至零点接近开关位置处，用与第一节相同的方法将第十节集装箱卸料后送回火车，完成全部集装箱卸车，完成后还可令牵引装置将火车推回至零点接近开关位置处再脱开挂钩。

进一步地，上述系统还包括处理器和存储器，存储器中保存有程序，存储器记录起重机抓取集装箱的位置和将其放在翻车平台装置上的位置，处理器执行存储器中保存的程序时实现本发明提供的上述方法；在一种较优的实施方式中，采用plc控制器存储程序并模式控制实现上述方法，plc控制器包括其控制系统，具体来说，plc向各设备及装置发出指令，执行上述方法，零点接近开关2、检测光电限位3、抓取光电开关10、精确定位接近开关11、落箱接近开关20、卸料完成接近开关21等光电开关将检测到的信号传递给plc控制系统，再反馈给装置和设备做出相应的动作；其中：编码器16可计算零点接近开关2与检测光电限位3的间距，再由火车相关参数计算出各集装箱大致位置并由plc记录；起重机7根据plc记录的各集装箱的所在位置，走行至集装箱1上方，下放吊具8至集装箱顶部上方一定位置，吊具一侧的检测臂12下放，起重机7向该检测臂12另一侧移动吊具8，当检测臂12上安装的接近开关11检测到集装箱时，plc控制吊具停止移动，检测臂12收回，实现了准确对位集装箱，再次移动吊具8,吊具8四角安装的抓取光电开关10将检测集装箱的信号传至plc，下放吊具8，抓取集装箱1，系统通过plc准确记录此集装箱所在位置；翻车平台装置的位置也可预先记录在plc控制系统中。

除plc外，也可采用其他相似手段，例如dcs系统、计算机程序等，这里采用plc仅作示意。

请参阅图9，本发明的一个较优的实施例，应用于某钢铁企业炼焦总厂，图中从左至右分别为翻车平台装置a、b、c、d，以及1#到10#集装箱，按以下顺序自动卸车：

1)每个火车上可放置两个集装箱，两个集装箱箱门位于一节火车中部，翻车平台为a、b、c、d，分布情况如图1所示。火车停于集装车卸车间内，plc通过牵引装置控制集装箱火车移动至自动运行的起点，牵引装置运行将1#集装箱对于d翻车平台，起重机将1#集装箱吊至d翻车平台，待集装箱卸完焦炭、回吊至原火车位置后，牵引装置将2#集装箱对至a翻车平台。

2)起重机完成a翻车平台卸2#集装箱、b翻车平台卸3#集装箱、c翻车平台卸6#集装箱、d翻车平台卸7#集装箱，待上述4个集装车回吊至原火车位置后，牵引装置将4#集装箱对至a翻车平台。

3)起重机完成a翻车平台卸4#集装箱、b翻车平台卸5#集装箱、c翻车平台卸8#集装箱、d翻车平台卸9#集装箱，待上述4个集装车回吊至原火车位置后，牵引装置将10#集装箱对至d翻车平台，完成d翻车平台卸10#集装箱后，集装箱卸车完成。

在此实施例中，plc的监控系统还可切换手动和自动控制模式，通过触屏按键操作，优选的，plc可以采用西门子s7-300型号等；

按上述方法进行自动卸车，进一步提高了火车集装箱运输焦炭系统的高效和智能化水平，通过该技术的使用，卸车操作过程中缩短原有人员操作起重机对位集装箱的时间、集装箱对位翻车平台的时间，建立全流程的自动化运行，同时提高了起重机对位集装箱和集装箱对位翻车平台的精准度，极大程度上缩短了生产运行所需时间，提高了生产效率；另外，在调往炼铁总厂的焦炭实现了集装箱运输过程中发现，同样的焦炭调运量，集装箱运输方式与敞口车皮运输方式相比，高炉矿槽槽下外排的焦丁、焦粉量明显下降，高炉可利用焦炭量得到明显提升。

以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。