全自动汽车装车系统的设计与开发

全自动汽车装车系统的设计与开发

摘要：为了提高当前国内汽车装车系统的自动化水平，解决人工操作速度慢、容易超偏载等常见缺陷，着重从煤矿运输环节入手，重点研究实现全自动汽车装车的关键问题，如远程数据终端（RDT）、RFID识别器、溜槽自动升降等，通过引入现代电子技术、检测技术和计算机信息处理技术，制定相应的解决方案。仿真试验和现场应用表明，系统具有较强的适用性，无论对于旧装车系统的改造还是新装车系统的开发，实现全自动装车系统均是可行的。

关键词：远程数据终端、识别器、溜槽自动升降、装车系统。

汽车快速装车系统是一种将散装物料按规定的质量快速连续的称量并装入汽车车厢的系统，具有一次称量、一次装载、速度快、精度高等特点。当前在大型煤矿、非煤矿山等企业使用已经非常广泛，但由于受检测技术的影响，我国现有装车系统至今没有一家实现全自动控制。某些环节仍然停留在手动、半自动装车的水平。通常因为人工操作的失误造成撒煤、超偏载现象，严重的还引起列车掉道，直接影响到外运的时间和安全。随着电子技术、检测技术、光电技术、信息技术及铁路装备的高速发展，使得实现全自动装车系统并向无人值守发展成为可能。

1.系统设计原则

全自动汽车装车系统是在原有半自动汽车装车系统基础上，融入新技术新设备，主要对溜槽检测、汽车定位检测部分环节进行完善提高，使整个系统实现所有工艺过程全部自动化，其工艺应达到以下基本原则与要求。

1.1.操作简单，无人值守。现场通过传感器检测来控制溜槽的装车，通过视频监控来检测系统的装车过程。

1.2.工艺成熟、技术先进。全自动汽车装车的工艺与原半自动装车系统相同，根据汽车远程数据终端（RDT）向PLC内预设吨位，通过液压闸门和溜槽控制，向行进中的列车车厢快速卸料，实现连续、快速、准确装车。通过控制室即可完成整个装车线的连续化生产控制，逐步减少现场操作人员，最终达到“一人一线”的自动化控制水平。

1.3.全过程连续，全自动和手动两种装车模式。整个装车过程从产品仓到汽车车厢形成闭环控制，系统连续自动完成所有装车作业。手动运行模式应该被代表性的主要用于测试模式，在系统灾难性损坏或者不常用的卡车/拖车情况下，它也可以被操作员用于装车。

2.关键技术和主要研究内容

2.1.远程数据终端（RDT）

当射频识别或条码卡不能进行识别的情况下，或者司机需要额外的信息的情况下，RDT可以使得卡车司机通过使用条码卡或者显示器/键盘与装车系统控制/数据采集系统进行接口连接。

该装置安装在卡车装车系统下面，便于司机不用离开卡车就能进行与系统进行接口。司机将卡车开到装车站下面，卡车的RFID标签被识别。万一卡车的RFID标签没有被识别，卡车司机会通过条码卡输入卡车ID或者通过数字键盘手动输入。当司机将卡车开到装车站下面的时候，定位卡车前面的第二个红绿灯变红。这一步系统识别卡车并且它的配料量在计算机数据库中能查阅到。

2.2.汽车定位

装车系统中安装照片眼传感器，被安装在装车结构中装载区有一个照片眼传感器。这些装置能在装车前确定卡车的位置。当装车循环完成之前，卡车开走后，系统自动连锁关闭闸门和提起溜槽。装载区的两个额外的照片眼用于控制溜槽延伸到卡车的顶端。装载区有一个“拉索”拉绳式开关，司机可以用它来控制系统卸料闸门的开/闭。当卡车处于正确的装车位置并且交通灯显示后，司机手伸出卡车窗外，拽下拉绳，（拉绳开关运行着需要装载的不同尺寸的卡车的整个区域的长度），这样可以告知系统装车溜槽可以降低了。装车溜槽会一直降低直到照片眼感应到卡车的顶部。当溜槽停止降低，卸料闸门自动打开开始装车。如果在装车过程中产生问题，系统将允许司机再次拽下拉线，系统立即关闭闸板，阻断来自称重仓的料流，自动提起装车溜槽。系统包含转码智能通过RFID 识别器。RFID识别器安装在每装载区的入口。当带有RFID标签的卡车进入装载区的时候，RFID识别器从RFID标签中读出卡车的身份（ID）并且从数据库中查阅出卡车的预进入信息。如果因为某些原因没有读出信息或者卡车RFID标签遗失，可以通过条码卡输入卡车号码或者手动通过RDT键盘输入。

2.3.溜槽自动升降

装载区装有卡车定位和卸料溜槽高度传感器系统，每个装载区的两个额外的照片眼用于控制溜槽延伸到卡车的顶端。装车溜槽上配有照片眼系统，它可以进行监控和当溜槽到达卡车上方合适的高度后停止。溜槽的伸缩运动由重型液压缸完成，由双向液压阀控制，带有叠加式出口节流流量控制阀，所有的歧管安装在液压动力装置上。如果发生断电，失效保护液压阀会将溜槽提到完全提起的位置。当称重仓空的时候，溜槽会自动收回。

2.4.自动配料和称重技术

装车自动配料与称量技术主要控制缓冲仓4片对开液压闸门按额定质量，在尽可能短的时间往定量仓中准确配料与称量的过程，它直接决定了装车的精度高低。该环节控制对象主要包括缓冲仓闸门、定量仓称重传感器和显示仪表。

对称重仓进行40吨配料的时间是12-15秒，每一辆卡车的平均装载时间是

70-100秒，（取决于卡车的类型、卡车司机的经验、卡车司机输入RDT中信息量和回收系统保持缓冲仓中最少100吨物料的能力）。卸料时间远小于配料时间。利用装载的时间久可以进行下一辆车的配料，前提是两辆车的载重一样。

3.结语

实践表明，全自动汽车装车技术有多种不同的工艺形式，还可从其他很多途径广为探索。相对而言，国内车型、列车编组比国外更复杂，不同车型混编的情况占大多数，因而给全自动装车系统的开发难度较大，本文从实际出发，重点对车号识别、车位判别和溜槽升降位移控制进行研究和开发，并将三者有机结合起来，在铁路装车系统中实现全自动，在技术、经济、实用性及使用效果等方面均有明显优势。它在铁路装车工业化生产中的实际应用，必将有利于生产安全和生产效率的提高，促进矿山工业自动化技术水平的全面提高。

参考文献：

[1]郭欣.中国煤炭科工集团有限公司天地科技股份有限公司，北京100013 全自动矿山铁路装车系统的设计与开发

[2]刘豹.现代控制理论[M].北京：机械工业出版社，2006：112 - 135.

[3]席启明.煤矿快速定量装车站液压系统设计[J].液压和气动，2008 （1）：1 - 3.