1.本发明属于铁路货运技术领域，具体地说，是涉及一种装车楼自动装车方法及装车楼。
背景技术：
2.装车楼是一种对散堆装货物进行快速、定量装车的机械设备，具有计量精准、装车均衡、速度快、效率高等优点。由于采用了静态称重方式，其理论称重误差可以控制在千分之一左右，大大超过了以往使用的铁路轨道衡等动态计量方式。
3.装车楼一般包括钢结构塔架、顶部皮带层、缓冲仓层、定量仓层和地面设备层组成，其中钢结构塔架横跨于铁路之上。通过顶部皮带层输送来的物料暂时存放在缓冲仓，当火车需要装车时，通过缓冲仓下方的闸板将物料下放到定量仓内部，在定量仓四个支撑点下方各设置有称重传感器，用于计量下放到定量仓的物料重量，达到装车重量后，关闭缓冲仓闸板，将计量过的物料下放到火车车厢，完成装车作业，同时，将每次装车称重的物料重量存储于装车楼系统的数据库中，以便生成最终的装车数据表。
4.现有的装车流程为，装车楼的操作人员操作循环承重的按钮，对需要装入火车车厢的物料进行称重；当一节车厢开始通过地面设备层的溜槽下方时，按下循环承重按钮，打开定量仓下方的闸板，将经过计量的物料放入溜槽；打开溜槽上流量闸板，将物料装入车厢；在装车的过程中根据装车经验不断调整流量闸板的开合度，同时观察定量仓剩余物料的重量，在确保物料装入车厢的均匀度的同时，需要保证在车厢完全通过溜槽下方时能够将所有的物料装入其内部，在车厢完全通过溜槽下方时，需要将流量闸板的开度开至最大，以确保所有物料都装入车厢内；在下节车厢进入溜槽下方前，将流量闸板关闭至合适位置。这就要求该操作人员在整列火车的装车作业中必须保持较高的精力集中，每一节车厢装车作业都需要其不停地观察车厢内的物料是否均匀，同时还要兼顾观察定量仓内部物料的重量，根据操作经验不断调整流量闸板的开合度，使物料均匀装入车厢内。在不断调整流量闸板的同时，每一节车装车前都要按下循环承重的按钮，对下一节火车需要装入的物料进行称重。所以，装车楼的操作人员不仅需要有较高的操作水平和操作经验，且对其的容错率要求较高，作业时间较长，作业负荷重。
技术实现要素：
5.本发明提供一种装车楼自动装车方法及装车楼，通过自动识别火车车厢的装车位置，并根据识别的装车位置自动控制装车时刻及溜槽流量，提高装车效率及质量，降低操作人员劳动强度，提高作业安全性。
6.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：一种装车楼自动装车方法，包括：分别设定关闸位置、开闸位置、放料位置，其为相对溜槽沿行车方向依次设定的不同位置；设定火车车厢内物料的高度阈值；
自动实时获取所述火车车厢的前车帮的位置与所述开闸位置、所述放料位置的相对位置关系；当所述前车帮位于所述开闸位置在行车方向上的前方、所述放料位置在所述行车方向上的后方时，控制流量闸板打开；当所述前车帮位于所述放料位置在所述行车方向上的前方时控制定量仓闸板打开，实施放料；自动实时获取所述火车车厢的后车帮的位置与所述关闸位置、所述开闸位置的相对位置关系；当所述后车帮位于所述关闸位置在所述行车方向上的前方、所述开闸位置在所述行车方向上的后方时，控制所述流量闸板关闭；自动实时获取所述火车车厢内的物料高度并比较所述物料高度与所述高度阈值；当所述物料高度大于所述高度阈值的上限值时，控制所述流量闸板缩小开度；当所述物料高度小于所述高度阈值的下限值时，控制所述流量闸板增加开度。
7.在一些实施例中，装车楼自动装车方法还包括：设定放料辅助位置，其在所述行车方向上位于所述放料位置的前方；获取所述前车帮的位置与所述放料位置、所述放料辅助位置的相对位置关系；当所述前车帮位于所述放料位置在行车方向上的前方、所述放料辅助位置在所述行车方向上的后方时，控制所述定量仓闸板打开，实施放料。
8.在一些实施例中，放料过程中实时检测所述定量仓内的物料的重量，得出放料速度；根据剩余物料与所述放料速度计算剩余放料用时；根据所述火车车厢的车速、车厢长度及行驶时间得出剩余行车时间；比较所述剩余放料用时与所述剩余行车时间；当所述剩余放料用时大于所述剩余行车时间时，控制所述流量闸板的开度增大；当所述放料用时小于所述剩余行车时间时，控制所述流量闸板的开度缩小。
9.在一些实施例中，装车楼自动装车方法还包括：在控制所述流量闸板关闭前控制所述流量闸板最大开度打开。
10.在一些实施例中，装车楼自动装车方法还包括：对所述前车帮、所述后车帮及所述物料高度的识别均通过机器深度学习算法训练实现；获取所述前车帮的位置与所述开闸位置、所述放料位置的相对位置关系、获取所述后车帮的位置与所述关闸位置、所述开闸位置的相对位置关系、获取所述火车车厢内的所述物料高度均通过机器深度学习训练对摄像机拍摄视频流进行识别并实时判断。
11.在一些实施例中，装车楼自动装车方法还包括：设定车型与额定载重对应的车型数据库；通过车型识别装置对即将装车的所述火车车厢的车型进行识别，并在所述车型数据库查找对应的车型的所述额定载重，对所述定量仓的配重进行自动配置。
12.在一些实施例中，装车楼自动装车方法还包括：输入经认定的禁用车号，形成禁用车号数据库；通过车号识别装置对即将装车的所述火车车厢的车号进行识别，并比对所述禁用车号数据库；当所述车号为所述禁用车号时，所述车号对应的定量仓的配重自动配置为0。
13.在一些实施例中，在打开缓冲仓闸板向所述定量仓放料时，对所述定量仓内的物
料重量进行实时测量；且在接近配置的所述额定载重时，缩小所述缓冲仓闸板开度，且重复关闭、打开所述缓冲仓闸板，根据所述缓冲仓闸板关闭时的物料重量判断是否达到所述额定载重。
14.一种使用上述的装车楼自动装车方法进行装车的装车楼，其包括：plc，其设定有关闸位置、开闸位置、放料位置、高度阈值；第一摄像机，其对应火车车厢进入装车楼位置设置，与所述plc通信连接，拍摄第一视频流传输给所述plc；所述plc通过机器深度学习算法判断所述第一视频流的每一帧内的前车帮的位置，并判断所述前车帮的位置与所述开闸位置及所述放料位置的相对位置关系；当所述前车帮处于所述开闸位置和所述放料位置之间时控制流量闸板打开；第二摄像机，其对应火车车厢进入装车楼位置设置，与所述plc通信连接，拍摄第二视频流传输给所述plc；所述plc通过机器深度学习算法判断所述第二视频流的每一帧内的前车帮的位置，并判断所述前车帮的位置与所述放料位置的相对位置关系；当所述前车帮处于所述放料位置在行车方向上的前方时，控制定量仓闸板打开；第三摄像机，其对应所述火车车厢离开所述装车楼的位置设置，与所述plc通信连接，拍摄第三视频流传输给所述plc；所述plc通过机器深度学习算法判断所述第三视频流的每一帧内的后车帮的位置，并判断所述后车帮的位置与所述关闸位置、所述开闸位置的相对位置关系；当所述后车帮处于所述关闸位置和所述开闸位置之间时控制所述流量闸板关闭；第四摄像机，其对应拍摄所述火车车厢内设置，与所述plc通信连接，拍摄第四视频流传输给所述plc；所述plc通过机器深度学习算法判断所述第四视频流的每一帧内的物料高度，并将物料高度与所述高度阈值进行比较，并根据比较结果控制所述流量闸板的开度。
15.在一些实施例中，装车楼还包括车型识别装置、车号识别装置；在所述plc中设置车型与相对应额定载重的车型数据库，包括现在使用的各车型代码，并对应保存其规定的额定载重；所述车型识别装置为照相机，其与所述plc通信连接，用于对所述火车车厢的车型标志位置进行多次拍照并将获取的第一照片传输给所述plc；所述plc对所述第一照片进行图像识别提取车型代码，并根据所述车型代码及所述车型数据库配置定量仓内需要装入的物料重量；所述车号识别装置为照相机，其与所述plc通信连接，用于对所述火车车厢的车号标志位置进行多次拍照并将获取的第二照片传输给所述plc；所述plc对所述第二照片进行图像识别提取车号，并将所述车号与输入的禁用车号进行比对；当所述车号为所述禁用车号时，所述plc控制所述定量仓的配重为0。
16.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的一种装车楼自动装车方法及装车楼通过设定开闸位置、放料位置、关闸位置及高度阈值，并通过获取火车车厢的前车帮的位置及后车帮的位置，并自动判断前车帮与开闸位置、放料位置的相对位置关系、后车帮与关闸位置、开闸位置的相对位置关系进行流量闸板、定量仓闸板的自动控制，包括流量闸板的打开及关闭、定量仓闸板的打开及流量仓闸板的开度控制，实现根据火车车厢行进位置自动控制装料及根据车厢内的装料高度自动控流量闸板的开度，调整车厢内物料的
装车质量，且实现装车的全自动化，解放工作人员，提高装车效率、装车质量，且提高装车安全性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明所提出的一种装车楼自动装车方法的一种实施例的控制流程示意图;图2是本发明所提出的一种装车楼自动装车方法的一种实施例的控制流程示意图;图3是本发明所提出的一种装车楼自动装车方法的一种实施例的控制流程示意图。
具体实施方式
19.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中至始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
20.装车楼包括钢结构塔架、顶部皮带、缓冲仓、定量仓和地面设备，其中钢结构塔架横跨于铁路之上。缓冲仓、定量仓及地面设备均设置在钢结构塔架上；顶部皮带与缓冲仓连接，用于将待装物料输送至缓冲仓缓存。定量仓用于对装入火车车厢的物料进行称重，使装入火车车厢的物料的重量符合火车车厢的额定载重的要求。
21.当火车车厢需要装车时，通过缓冲仓下方的缓冲仓闸板将物料下放到定量仓内；在定量仓的支撑点下方设置有称重传感器，用于计量下放到定量仓的物料重量；当定量仓内的物料重量达到装车重量后，关闭缓冲仓闸板；地面设备包括放料溜槽，其位于定量仓下方，一端与定量仓连接，另一端设置有流量闸板，位于火车车厢上方，用于向火车车厢内放料。
22.当火车车厢移动至定量仓下方时，打开流量闸板及定量仓闸板，将计量过的定量仓内的物料下放到火车车厢内，完成装车作业。
23.参照图1、图2、图3，本发明的一种装车楼自动装车方法，包括以下步骤。
24.分别设定关闸位置、开闸位置、放料位置，其为相对溜槽沿行车方向依次设定的不同位置；即，关闸位置、开闸位置、放料位置位于溜槽附近，且在行车方向上依次分布，各位置可为设定的虚拟的位置或实际的位置，用于判断火车车厢是否进入作业区及离开作业区。
25.设定火车车厢内物料的高度阈值；由于火车车厢的装车过程是动态的一次性流水装车的过程，即在火车车厢沿其长度方向行走的过程中溜槽为经过的火车车厢一次性放料，所以需要通过对装过的位置的物料高度进行检测，用于作为调整后面装车作业的参考。高度阈值为符合火车车厢装车要求的物料高度的范围，与实际的物料高度进行比较用于判断装车的均匀性是否满足装车要求。
26.在火车车厢装车的过程中，自动实时获取火车车厢的前车帮的位置与开闸位置、放料位置的相对位置关系；当前车帮位于开闸位置在行车方向上的前方、放料位置在行车方向上的后方时，控制流量闸板打开，准备放料；当前车帮位于放料位置在行车方向上的前方时，控制定量仓闸板打开，实施放料。
27.在放料的过程中，自动实时获取火车车厢的后车帮的位置与关闸位置、开闸位置的相对位置关系；当后车帮位于关闸位置在行车方向上的前方、开闸位置在行车方向上的后方时，控制流量闸板关闭。
28.在放料的过程中，自动实时获取火车车厢内的物料高度并比较物料高度与高度阈值；当物料高度大于高度阈值的上限值时，控制流量闸板缩小开度；当物料高度小于高度阈值的下限值时，控制流量闸板增加开度。
29.参照图1、图2、图3，本发明的一种使用上述的装车楼自动装车方法进行装车的装车楼包括plc、第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机、第四摄像机。
30.plc设定有关闸位置、开闸位置、放料位置、高度阈值。
31.第一摄像机对应火车车厢进入装车楼位置设置，与plc通信连接，拍摄第一视频流传输给plc；plc通过机器深度学习算法判断第一视频流的每一帧内的前车帮的位置，并判断前车帮的位置与设定的开闸位置及放料位置的相对位置关系；当前车帮处于开闸位置和放料位置之间时控制流量闸板打开，准备放料。
32.第二摄像机对应火车车厢进入装车楼位置设置，与plc通信连接，拍摄第二视频流传输给plc；plc通过机器深度学习算法判断第二视频流的每一帧内的前车帮的位置，并判断前车帮的位置与设定的放料位置的相对位置关系；当前车帮处于放料位置在行车方向上的前方时，控制定量仓闸板打开，实施放料。
33.第三摄像机对应火车车厢离开装车楼的位置设置，与plc通信连接，拍摄第三视频流传输给plc；plc通过机器深度学习算法判断第三视频流的每一帧内的后车帮的位置，并判断后车帮的位置与关闸位置、开闸位置的相对位置关系；并当后车帮处于关闸位置与开闸位置之间时控制流量闸板关闭，结束放料。
34.第四摄像机，其对应拍摄火车车厢内设置，与plc通信连接，拍摄第四视频流传输给plc；plc通过机器深度学习算法判断第四视频流的每一帧内的物料高度，并将物料高度与高度阈值进行比较，并根据比较结果控制流量闸板的开度。
35.本发明的装车楼自动装车方法及装车楼通过设定开闸位置、放料位置、关闸位置及高度阈值，并通过获取火车车厢的前车帮的位置及后车帮的位置，并自动判断前车帮与开闸位置、放料位置的相对位置关系、后车帮与关闸位置、开闸位置的相对位置关系进行流量闸板、定量仓闸板的自动控制，包括流量闸板的打开及关闭、定量仓闸板的打开及流量仓闸板的开度控制，实现根据火车车厢行进位置自动控制装料及根据车厢内的装料高度自动控流量闸板的开度，调整车厢内物料的装车质量，且实现装车的全自动化，解放工作人员，提高装车效率、装车质量，且提高装车安全性。
36.根据本发明的一些实施例，参照图1、图2、图3，装车楼还包括缓冲仓闸板驱动装置、定量仓闸板驱动装置及流量闸板驱动装置，其分别与缓冲仓闸板、定量仓闸板、流量闸板连接，分别与pcl电连接，由plc控制打开、关闭及开度调节。
37.根据本发明的一些实施例，参照图1、图2、图3，装车楼上设置的第一摄像机、第二
摄像机、第三摄像机可共用一台摄像机或两台摄像机。
38.根据本发明的一些实施例，参照图1、图2、图3，装车楼自动装车方法还包括以下步骤。
39.设定放料辅助位置；放料辅助位置在行车方向上位于放料位置的前方。
40.实时获取前车帮的位置与放料位置、放料辅助位置的相对位置关系；当前车帮位于放料位置在行车方向上的前方、放料辅助位置在行车方向上的后方时，控制定量仓闸板打开，实施放料。
41.装车楼的实施例中plc设置有放料辅助位置，第二摄像机拍摄第二视频流传输给plc；plc根据第二视频流判断前车帮与放料位置及放料辅助位置的相对位置关系及使用上述的自动装车方法。
42.本实施例的装车楼自动装车方法及装车楼通过设置放料辅助位置使放料时刻的判断也是通过双边界进行，提高判断的准确性，提高装车的可靠性。
43.根据本发明的一些实施例，参照图1、图2、图3，放料过程中实时检测定量仓内的物料的重量，得出放料速度。根据剩余物料与放料速度计算剩余放料用时；根据火车车厢的车速、车厢长度及行驶时间得出剩余行车时间；比较剩余放料用时与剩余行车时间；当剩余放料用时大于剩余行车时间时，控制流量闸板的开度增大；当放料用时小于剩余行车时间时，控制流量闸板的开度缩小。
44.具体为，通过实施检测定量仓内的物料的重量，计算相邻检测时序之间重量差；根据重量差及时序差计算放料速度。实时检测的定量仓内的物料的重量即为定量仓内剩余物料重量；由定量仓内剩余物料重量及放料速度通过除法计算获得放料剩余用时。由火车行驶速度、火车车厢长度及已行驶时间计算火车车厢的剩余行车时间；即剩余的火车车厢的长度还需要多长时间驶出装车作业位。然后通过对放料剩余用时与剩余行车时间的比较结果调整流量闸板的开度。
45.本发明的装车楼的称重传感器与plc通信连接；plc配置为计算并比较放料剩余用时及剩余行车时间，实现使用上述的自动装车方法进行装车。
46.本实施例的装车楼自动装车方法及装车楼通过对放料剩余用时与剩余行车时间的比较结果调整流量闸板的开度，使剩余行车时间用完时，放料也同时完成，进一步增加放料作业的均匀性及可靠性，提高装车质量。
47.根据本发明的一些实施例，参照图1、图2、图3，装车楼自动装车方法还包括在检测到后车帮位于关闸位置与开闸位置之间控制流量闸板关闭前控制流量闸板最大开度打开。
48.本发明的装车楼配置有上述的自动装车方法。
49.本实施例的装车楼自动装车方法及装车楼在关闭流量闸板放料结束之前对其进行最大开度打开控制，确保溜槽内的物料全部放入对应的火车车厢，保证经过计量的定量仓内的物料全部放入对应的火车车厢，降低火车车厢内物料重量计数及火车车厢内实际物料重量的之间的误差。
50.根据本发明的一些实施例，参照图1、图2、图3，装车楼自动装车方法中对前车帮、后车帮及物料高度的识别均通过机器深度学习算法训练实现。
51.获取前车帮的位置与开闸位置、放料位置的相对位置关系、获取后车帮的位置与关闸位置、开闸位置的相对位置关系、获取火车车厢内的物料高度均通过机器深度学习训
练对摄像机拍摄视频流进行识别并实时判断。
52.具体为，通过对摄像机拍摄的设定好的前车帮与开闸位置、放料位置的位置关系的图片或者视频流进行定义，及对摄像机拍摄的设定好的后车帮与开闸位置、关闸位置的位置关系的图片或者视频流进行定义，使plc习得各满足控制条件的位置关系，并根据习得的控制条件对摄像机拍摄的图片或视频流进行识别及判断。
53.本发明的装车楼使用上述的自动装车方法。
54.本实施例的装车楼自动装车方法及装车楼使用机器深度学习算法，降低实现难度，提高判断精度。
55.根据本发明的一些实施例，参照图1、图2、图3，装车楼自动装车方法还包括以下步骤。
56.设定包括各车型与与之对应的额定载重的车型数据库。车型包括现有的火车车厢的车型。
57.通过车型识别装置对即将装车的火车车厢的车型进行识别，并在车型数据库查找对应的车型的额定载重，对定量仓的配重进行自动配置。
58.本发明的装车楼包括车型识别装置，其与plc通信连接，对车型进行识别；装车楼使用上述的自动装车方法。
59.本实施例的装车楼自动装车方法及装车楼通过设备自动识别车型，并自动根据车型配置定量仓的物料重量，提高称重效率及称重准确性。
60.根据本发明的一些实施例，参照图1、图2、图3，装车楼自动装车方法还包括以下步骤。
61.输入经认定的禁用车号，形成禁用车号数据库。
62.通过车号识别装置对即将装车的火车车厢的车号进行识别，并比对禁用车号数据库；当车号为禁用车号时，车号对应的定量仓的配重自动配置为0，保持定量仓闸板及流量闸板关闭或取消对定量仓闸板、流量闸板的控制。
63.本发明的装车楼包括车号识别装置，其与plc通信连接，对车号进行识别；装车楼使用上述的自动装车方法。
64.本实施例的装车楼自动装车方法及装车楼通过输入禁用车号形成禁用车号数据库及车号识别装置识别出装车作业中的各火车车厢的禁用车号，解决由于禁用车号通知较晚及分布较随意造成的分辨难度大及误作业后的再作业问题。降低作业难度及作业强度，提高作业效率及可靠性。
65.根据本发明的一些实施例，参照图1、图2、图3，车型识别装置为照相机，其与plc通信连接，用于对火车车厢的车型标志位置进行多次拍照并将获取的第一照片传输给plc；plc对第一照片进行图像识别提取车型代码，并根据车型代码及车型数据库配置定量仓内需要装入的物料重量。
66.车号识别装置为照相机，其与plc通信连接，用于对火车车厢的车号标志位置进行多次拍照并将获取的第二照片传输给plc；plc对第二照片进行图像识别提取车号，并将车号与输入的禁用车号进行比对；当车号为禁用车号时， plc控制定量仓的配重为0。
67.根据本发明的一些实施例，参照图1、图2、图3，在打开缓冲仓闸板向定量仓放料时，对定量仓内的物料重量进行实时测量。
68.且在定量仓内的物料重量接近配置的额定载重时，控制缩小缓冲仓闸板开度，且重复关闭缓冲仓闸板、打开缓冲仓闸板至上述小开度动作；根据缓冲仓闸板关闭时的物料重量判断是否达到额定载重。
69.本发明装车楼使用上述的自动装车方法。
70.本实施例的装车楼自动装车方法及装车楼通过静态称重得到的数据判断定量仓内计量的物料重量是否达标，更加准确，提高火车车厢内物料重量的准确性。
71.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
72.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
73.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
74.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
75.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。