全自動汽車裝車系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

摘要：為了提高當前國內(nèi)汽車裝車系統(tǒng)的自動化水平，解決人工操作速度慢、容易超偏載等常見缺陷，著重從煤礦運輸環(huán)節(jié)入手，重點研究實現(xiàn)全自動汽車裝車的關(guān)鍵問題，如遠程數(shù)據(jù)終端（RDT）、RFID識別器、溜槽自動升降等，通過引入現(xiàn)代電子技術(shù)、檢測技術(shù)和計算機信息處理技術(shù)，制定相應的解決方案。仿真試驗和現(xiàn)場應用表明，系統(tǒng)具有較強的適用性，無論對于舊裝車系統(tǒng)的改造還是新裝車系統(tǒng)的開發(fā)，實現(xiàn)全自動裝車系統(tǒng)均是可行的。

關(guān)鍵詞：遠程數(shù)據(jù)終端、識別器、溜槽自動升降、裝車系統(tǒng)。

汽車快速裝車系統(tǒng)是一種將散裝物料按規(guī)定的質(zhì)量快速連續(xù)的稱量并裝入汽車車廂的系統(tǒng)，具有一次稱量、一次裝載、速度快、精度高等特點。當前在大型煤礦、非煤礦山等企業(yè)使用已經(jīng)非常廣泛，但由于受檢測技術(shù)的影響，我國現(xiàn)有裝車系統(tǒng)至今沒有一家實現(xiàn)全自動控制。某些環(huán)節(jié)仍然停留在手動、半自動裝車的水平。通常因為人工操作的失誤造成撒煤、超偏載現(xiàn)象，嚴重的還引起列車掉道，直接影響到外運的時間和安全。隨著電子技術(shù)、檢測技術(shù)、光電技術(shù)、信息技術(shù)及鐵路裝備的高速發(fā)展，使得實現(xiàn)全自動裝車系統(tǒng)并向無人值守發(fā)展成為可能。

1.系統(tǒng)設(shè)計原則

全自動汽車裝車系統(tǒng)是在原有半自動汽車裝車系統(tǒng)基礎(chǔ)上，融入新技術(shù)新設(shè)備，主要對溜槽檢測、汽車定位檢測部分環(huán)節(jié)進行完善提高，使整個系統(tǒng)實現(xiàn)所有工藝過程全部自動化，其工藝應達到以下基本原則與要求。

1.1.操作簡單，無人值守。現(xiàn)場通過傳感器檢測來控制溜槽的裝車，通過視頻監(jiān)控來檢測系統(tǒng)的裝車過程。

1.2.工藝成熟、技術(shù)先進。全自動汽車裝車的工藝與原半自動裝車系統(tǒng)相同，根據(jù)汽車遠程數(shù)據(jù)終端（RDT）向PLC內(nèi)預設(shè)噸位，通過液壓閘門和溜槽控制，向行進中的列車車廂快速卸料，實現(xiàn)連續(xù)、快速、準確裝車。通過控制室即可完成整個裝車線的連續(xù)化生產(chǎn)控制，逐步減少現(xiàn)場操作人員，最終達到“一人一線”的自動化控制水平。

1.3.全過程連續(xù)，全自動和手動兩種裝車模式。整個裝車過程從產(chǎn)品倉到汽車車廂形成閉環(huán)控制，系統(tǒng)連續(xù)自動完成所有裝車作業(yè)。手動運行模式應該被代表性的主要用于測試模式，在系統(tǒng)災難性損壞或者不常用的卡車/拖車情況下，它也可以被操作員用于裝車。

2.關(guān)鍵技術(shù)和主要研究內(nèi)容

2.1.遠程數(shù)據(jù)終端（RDT）

當射頻識別或條碼卡不能進行識別的情況下，或者司機需要額外的信息的情況下，RDT可以使得卡車司機通過使用條碼卡或者顯示器/鍵盤與裝車系統(tǒng)控制/數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行接口連接。

該裝置安裝在卡車裝車系統(tǒng)下面，便于司機不用離開卡車就能進行與系統(tǒng)進行接口。司機將卡車開到裝車站下面，卡車的RFID標簽被識別。萬一卡車的RFID標簽沒有被識別，卡車司機會通過條碼卡輸入卡車ID或者通過數(shù)字鍵盤手動輸入。當司機將卡車開到裝車站下面的時候，定位卡車前面的第二個紅綠燈變紅。這一步系統(tǒng)識別卡車并且它的配料量在計算機數(shù)據(jù)庫中能查閱到。

2.2.汽車定位

裝車系統(tǒng)中安裝照片眼傳感器，被安裝在裝車結(jié)構(gòu)中裝載區(qū)有一個照片眼傳感器。這些裝置能在裝車前確定卡車的位置。當裝車循環(huán)完成之前，卡車開走后，系統(tǒng)自動連鎖關(guān)閉閘門和提起溜槽。裝載區(qū)的兩個額外的照片眼用于控制溜槽延伸到卡車的頂端。裝載區(qū)有一個“拉索”拉繩式開關(guān)，司機可以用它來控制系統(tǒng)卸料閘門的開/閉。當卡車處于正確的裝車位置并且交通燈顯示后，司機手伸出卡車窗外，拽下拉繩，（拉繩開關(guān)運行著需要裝載的不同尺寸的卡車的整個區(qū)域的長度），這樣可以告知系統(tǒng)裝車溜槽可以降低了。裝車溜槽會一直降低直到照片眼感應到卡車的頂部。當溜槽停止降低，卸料閘門自動打開開始裝車。如果在裝車過程中產(chǎn)生問題，系統(tǒng)將允許司機再次拽下拉線，系統(tǒng)立即關(guān)閉閘板，阻斷來自稱重倉的料流，自動提起裝車溜槽。系統(tǒng)包含轉(zhuǎn)碼智能通過RFID 識別器。RFID識別器安裝在每裝載區(qū)的入口。當帶有RFID標簽的卡車進入裝載區(qū)的時候，RFID識別器從RFID標簽中讀出卡車的身份（ID）并且從數(shù)據(jù)庫中查閱出卡車的預進入信息。如果因為某些原因沒有讀出信息或者卡車RFID標簽遺失，可以通過條碼卡輸入卡車號碼或者手動通過RDT鍵盤輸入。

2.3.溜槽自動升降

裝載區(qū)裝有卡車定位和卸料溜槽高度傳感器系統(tǒng)，每個裝載區(qū)的兩個額外的照片眼用于控制溜槽延伸到卡車的頂端。裝車溜槽上配有照片眼系統(tǒng)，它可以進行監(jiān)控和當溜槽到達卡車上方合適的高度后停止。溜槽的伸縮運動由重型液壓缸完成，由雙向液壓閥控制，帶有疊加式出口節(jié)流流量控制閥，所有的歧管安裝在液壓動力裝置上。如果發(fā)生斷電，失效保護液壓閥會將溜槽提到完全提起的位置。當稱重倉空的時候，溜槽會自動收回。

2.4.自動配料和稱重技術(shù)

裝車自動配料與稱量技術(shù)主要控制緩沖倉4片對開液壓閘門按額定質(zhì)量，在盡可能短的時間往定量倉中準確配料與稱量的過程，它直接決定了裝車的精度高低。該環(huán)節(jié)控制對象主要包括緩沖倉閘門、定量倉稱重傳感器和顯示儀表。

對稱重倉進行40噸配料的時間是12-15秒，每一輛卡車的平均裝載時間是70-100秒，（取決于卡車的類型、卡車司機的經(jīng)驗、卡車司機輸入RDT中信息量和回收系統(tǒng)保持緩沖倉中最少100噸物料的能力）。卸料時間遠小于配料時間。利用裝載的時間久可以進行下一輛車的配料，前提是兩輛車的載重一樣。

3.結(jié)語

實踐表明，全自動汽車裝車技術(shù)有多種不同的工藝形式，還可從其他很多途徑廣為探索。相對而言，國內(nèi)車型、列車編組比國外更復雜，不同車型混編的情況占大多數(shù)，因而給全自動裝車系統(tǒng)的開發(fā)難度較大，本文從實際出發(fā)，重點對車號識別、車位判別和溜槽升降位移控制進行研究和開發(fā)，并將三者有機結(jié)合起來，在鐵路裝車系統(tǒng)中實現(xiàn)全自動，在技術(shù)、經(jīng)濟、實用性及使用效果等方面均有明顯優(yōu)勢。它在鐵路裝車工業(yè)化生產(chǎn)中的實際應用，必將有利于生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率的提高，促進礦山工業(yè)自動化技術(shù)水平的全面提高。

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