СИСТЕМА ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СОСТАВА

1. Система для загрузки железнодорожного состава для погрузки материала в вагоны железнодорожного состава, содержащая
промежуточный бункер, выполненный с возможностью приема материала и подачи материала в вагоны железнодорожного состава, который движется относительно промежуточного бункера, причем подачей материала из промежуточного бункера можно управлять, не допуская или разрешая подачу материала из промежуточного бункера и тем самым контролируя объем материала, загружаемого в вагон железнодорожного состава; и
по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта, выполненное с возможностью получения по меньшей мере одного измеренного значения уровня свободного борта, обозначающего передний и/или задний уровень свободного борта вагона;
систему, выполненную с возможностью определения значения ошибки массы вагона, представляющего собой ошибку между значением массы вагона, обозначающим массу материала в вагоне, и определенным заданным значением массы вагона, и с возможностью использования значения ошибки массы вагона для получения по меньшей мере одного заданного значения уровня свободного борта, обозначающего требуемые значения переднего и заднего уровней свободного борта; и
систему, выполненную с возможностью определения по меньшей мере одного значения ошибки уровня свободного борта, обозначающего ошибку между измеренным значением уровня свободного борта и заданным значением уровня свободного борта, и с возможностью управления временем осуществления подачи материала из промежуточного бункера на основе значения ошибки уровня свободного борта, чтобы контролировать массу и объем материала, загружаемого в вагон.
2. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 1, отличающаяся тем, что значение массы вагона обозначает массу вагона после того, как вагон был загружен материалом.
3. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 2, отличающаяся тем, что система содержит устройство для взвешивания, выполненное с возможностью получения значения массы вагона после того, как вагон был загружен материалом.
4. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 1, отличающаяся тем, что содержит блок оценки массы, причем значение массы вагона обозначает оценочную массу вагона до или после того, как вагон загружен материалом из промежуточного бункера.
5. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере один датчик обнаружения вагона, выполненный с возможностью обнаружения наличия вагона и определения исходного местоположения железнодорожного состава, используемого для определения местоположения вагона относительно промежуточного бункера при перемещении вагона относительно промежуточного бункера, при этом система управляет временем осуществления подачи материала из промежуточного бункера в соответствии с определенным положением вагона относительно промежуточного бункера.
6. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 5, отличающаяся тем, что по меньшей мере один датчик обнаружения вагона содержит первый датчик обнаружения вагона, выполненный с возможностью обнаружения наличия вагона и определения первого исходного местоположения железнодорожного состава до промежуточного бункера, причем первое исходное местоположение железнодорожного состава может использоваться для определения положения переднего ползунка, обозначающего положение вагона относительно первого исходного местоположения железнодорожного состава, при этом система управляет временем начала подачи руды в соответствии с определенным положением переднего ползунка.
7. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 6, отличающаяся тем, что по меньшей мере один датчик обнаружения вагона содержит второй датчик обнаружения вагона, выполненный с возможностью обнаружения наличия вагона и определения второго исходного местоположения железнодорожного состава после промежуточного бункера, причем второе исходное местоположение железнодорожного состава может использоваться для определения положения заднего ползунка, обозначающего положение вагона относительно второго исходного местоположения железнодорожного состава, при этом система управляет временем прекращения подачи руды в соответствии с определенным положением заднего ползунка.
8. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 7, отличающаяся тем, что первый и/или второй датчик обнаружения вагона содержит фотоэлемент.
9. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта содержит устройство измерения переднего уровня свободного борта, выполненное с возможностью получения значения переднего уровня свободного борта, обозначающего передний уровень свободного борта вагона.
10. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта содержит устройство измерения заднего уровня свободного борта, выполненное с возможностью получения значения заднего уровня свободного борта, обозначающего задний уровень свободного борта вагона.
11. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта расположено в месте, удаленном по меньшей мере на один вагон от промежуточного бункера.
12. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта содержит по меньшей мере одно лазерное измерительное устройство.
13. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта выполнено с возможностью получения необработанного значения уровня свободного борта, и при этом система содержит по меньшей мере один фильтр, выполненный с возможностью фильтрации необработанного значения уровня свободного борта для получения отфильтрованного значения уровня свободного борта.
14. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 13, отличающаяся тем, что по меньшей мере один фильтр представляет собой фильтр нижних частот.
15. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 14, отличающаяся тем, что по меньшей мере один фильтр представляет собой дискретный фильтр, выполненный с возможностью реализации следующего алгоритма фильтра
,
i
где F – новое отфильтрованное измеренное значение уровня свободного борта;
i-1
F – предыдущее отфильтрованное измеренное значение уровня свободного борта;
i
L – необработанный измерительный сигнал, полученный от лазера, и f – постоянная фильтра.
16. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что система содержит регулятор перегрузки, выполненный с возможностью прекращения подачи материала из промежуточного бункера, если значение массы вагона превышает определенное значение.
17. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 16, отличающаяся тем, что, если регулятор перегрузки вызвал прекращение подачи материала из промежуточного бункера, система выполнена с возможностью использования нового отфильтрованного измеренного значения заднего уровня свободного борта, если новое отфильтрованное измеренное значение уровня свободного борта ниже заданного значения уровня свободного борта, и с возможностью использования предыдущего отфильтрованного измеренного значения заднего уровня свободного борта, если новое измеренное значение уровня свободного борта выше заданного значения уровня свободного борта.
18. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно заданное значение уровня свободного борта включает заданное значение переднего уровня свободного борта, связанное с измеренным значением переднего уровня свободного борта, и заданное значение заднего уровня свободного борта, связанное с измеренным значением заднего уровня свободного борта, при этом заданное значение переднего уровня свободного борта по существу является одинаковым с заданным значением заднего уровня свободного борта.
19. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что система содержит регулятор массы, выполненный с возможностью использования значения ошибки массы вагона для получения по меньшей мере одного заданного значения уровня свободного борта.
20. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 19, отличающаяся тем, что регулятор массы представляет собой дискретный регулятор.
21. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 20, отличающаяся тем, что регулятор массы подразумевает пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор.
22. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 21, отличающаяся тем, что пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор выполнен в форме регулятора скорости.
23. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из пп. 20–22, отличающаяся тем, что регулятор массы выполнен с возможностью реализации следующего алгоритма
,
i
где m – новое значение выходного сигнала регулятора, соответствующее новому заданному значению уровня свободного борта;
i-1
m – предыдущее значение выходного сигнала регулятора;
c
K – общий коэффициент усиления регулятора;
i
K – интегральный коэффициент усиления;
i
e – постоянная величина ошибки между заданным значением текущей массы и текущей массой вагона, и
i-1
e – предыдущее значение ошибки между предыдущим заданным значением массы и предыдущей массой вагона.
24. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что система выполнена с возможностью определения максимального и минимального значений для заданного значения уровня свободного борта.
25. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что система содержит по меньшей мере один регулятор уровня свободного борта, выполненный с возможностью управления временем осуществления подачи материала из промежуточного бункера посредством управления положением переднего и/или заднего ползунка на основе по меньшей мере одного значения ошибки уровня свободного борта.
26. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 25, отличающаяся тем, что система содержит регулятор переднего уровня свободного борта и регулятор заднего уровня свободного борта, причем регулятор переднего уровня свободного борта выполнен с возможностью использования значения ошибки переднего уровня свободного борта, обозначающего ошибку между измеренным значением переднего уровня свободного борта и заданным значением уровня свободного борта, для управления временем начала подачи материала из промежуточного бункера на основе значения ошибки переднего уровня свободного борта, и регулятор заднего уровня свободного борта выполнен с возможностью использования значения ошибки заднего уровня свободного борта, обозначающего ошибку между измеренным значением заднего уровня свободного борта и заданным значением уровня свободного борта, для управления временем прекращения подачи материала из промежуточного бункера на основе значения ошибки заднего уровня свободного борта.
27. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 25 или п. 26, отличающаяся тем, что один или каждый регулятор уровня свободного борта представляет собой дискретный регулятор.
28. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 27, отличающаяся тем, что один или каждый регулятор уровня свободного борта подразумевает пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор.
29. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 28, отличающаяся тем, что пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор выполнен в форме регулятора скорости.
30. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 29, отличающаяся тем, что ПИД-регулятор представляет собой ПИД-гамма-регулятор.
31. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 27, отличающаяся тем, что один или каждый регулятор уровня свободного борта подразумевает пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор.
32. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из пп. 25–31, отличающаяся тем, что один или каждый регулятор уровня свободного борта выполнен с возможностью реализации следующего алгоритма
,
i
где m  – новое значение выходного сигнала регулятора, то есть новое положение ползунка, мм;
i-1
m – текущее положение ползунка;
i-2
m – предыдущее положение ползунка;
i
e – новая ошибка уровня свободного борта, мм;
i-1
e – текущая ошибка уровня свободного борта, мм;
i-2
e – предыдущая ошибка уровня свободного борта, мм;
p
K – пропорциональный коэффициент усиления;
i
K – интегральный коэффициент усиления;
b – параметр управления Kd/гамма;
a – параметр управления exp(-1/гамма).
33. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в начале загрузки железнодорожного состава и до получения по меньшей мере одного измеренного значения уровня свободного борта, обозначающего передний и/или задний уровень свободного борта вагона, система выполнена с возможностью установки заданного значения инициализации уровня свободного борта, при этом заданное значение инициализации уровня свободного борта используется до тех пор, пока не будет получено хотя бы одно измеренное значение уровня свободного борта.
34. Система для загрузки железнодорожного состава по п. 33, отличающаяся тем, что система выполнена таким образом, что когда после инициализации получаются измеренные значения переднего и заднего уровней свободного борта, заданное значение уровня свободного борта определяется на основе значений переднего и заднего уровней свободного борта.
35. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что система выполнена с возможностью регулировки заднего ползунка в ответ на регулировку переднего ползунка, чтобы компенсировать изменение заднего уровня свободного борта, вызванное изменением положения переднего ползунка.
36. Система для загрузки железнодорожного состава по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что система выполнена с возможностью облегчения ручной регулировки оператором времени осуществления подачи материала из промежуточного бункера.
37. Способ загрузки материала в вагоны железнодорожного состава при горнодобывающих работах, при этом способ включает
прием материала для погрузки в вагоны в промежуточный бункер;
подачу материала в вагоны железнодорожного состава при перемещении железнодорожного состава относительно промежуточного бункера, при этом подачей материала из промежуточного бункера можно управлять, не допуская или разрешая подачу материала из промежуточного бункера и тем самым контролируя объем материала, загружаемого в вагон железнодорожного состава;
получение по меньшей мере одного измеренного значения уровня свободного борта, обозначающего передний и/или задний уровень свободного борта вагона;
определение значения ошибки массы вагона, представляющего собой ошибку между значением массы вагона, обозначающим массу материала в вагоне, и определенным заданным значением массы вагона;
использование значения ошибки массы вагона для получения по меньшей мере одного заданного значения уровня свободного борта, обозначающего требуемые значения переднего и заднего уровней свободного борта;
определение по меньшей мере одного значения ошибки уровня свободного борта, обозначающего ошибку между измеренным значением уровня свободного борта и заданным значением уровня свободного борта; и
управление временем осуществления подачи материала из промежуточного бункера на основе значения ошибки уровня свободного борта, чтобы контролировать массу и объем материала, загружаемого в вагон.
38. Способ по п. 37, отличающийся тем, что значение массы вагона обозначает массу вагона после того, как вагон был загружен материалом.
39. Способ по п. 38, отличающийся тем, что включает получение значения массы вагона после того, как вагон был загружен материалом, с использованием устройства для взвешивания.
40. Способ по п. 37, отличающийся тем, что значение массы вагона обозначает оценочную массу вагона до или после того, как вагон загружен материалом из промежуточного бункера.
41. Способ по любому из пп. 37–40, отличающийся тем, что включает обнаружение наличия вагона и определение исходного местоположения железнодорожного состава, используемого для определения положения вагона относительно промежуточного бункера при перемещении вагона относительно промежуточного бункера, и управление временем осуществления подачи материала из промежуточного бункера в соответствии с определенным положением вагона относительно промежуточного бункера.
42. Способ по п. 41, отличающийся тем, что включает использование первого датчика обнаружения вагона для обнаружения наличия вагона и определения первого исходного местоположения железнодорожного состава до промежуточного бункера, причем первое исходное местоположение железнодорожного состава может использоваться для определения положения переднего ползунка, обозначающего положение вагона относительно первого исходного местоположения железнодорожного состава, и управления временем начала подачи руды в соответствии с определенным положением переднего ползунка.
43. Способ по п. 42, отличающийся тем, что включает использование второго датчика обнаружения вагона, выполненного с возможностью обнаружения наличия вагона и определения второго исходного местоположения железнодорожного состава после промежуточного бункера, причем второе исходное местоположение железнодорожного состава может использоваться для определения положения заднего ползунка, обозначающего положение вагона относительно второго исходного местоположения железнодорожного состава, и управления временем прекращения подачи руды в соответствии с определенным положением заднего ползунка.
44. Способ по п. 43, отличающийся тем, что первый и/или второй датчик обнаружения вагона содержит фотоэлемент.
45. Способ по любому из пп. 37–44, отличающийся тем, что включает использование устройства измерения переднего уровня свободного борта для получения значения переднего уровня свободного борта, обозначающего передний уровень свободного борта вагона.
46. Способ по любому из пп. 37–45, отличающийся тем, что включает использование устройства измерения заднего уровня свободного борта для получения значения заднего уровня свободного борта, обозначающего задний уровень свободного борта вагона.
47. Способ по любому из пп. 37–46, отличающийся тем, что включает получение необработанного значения уровня свободного борта и фильтрацию необработанного значения уровня свободного борта для получения отфильтрованного значения уровня свободного борта.
48. Способ по п. 47, отличающийся тем, что фильтрация включает использование фильтра нижних частот.
49. Способ по п. 48, отличающийся тем, что фильтр нижних частот представляет собой дискретный фильтр, выполненный с возможностью реализации следующего алгоритма фильтра
,
i
где F – новое отфильтрованное измеренное значение уровня свободного борта;
i-1
F – предыдущее отфильтрованное измеренное значение уровня свободного борта;
i
L – необработанный измерительный сигнал, полученный от лазера, и
f – постоянная фильтра.
50.Способ по любому из пп. 37–49, отличающийся тем, что включает инициирование прекращения подачи материала из промежуточного бункера, если значение массы вагона превышает определенное значение.
51. Способ по п. 50, отличающийся тем, что, если подача материала из промежуточного бункера прекращается, то используется новое отфильтрованное измеренное значение заднего уровня свободного борта, если новое отфильтрованное измеренное значение уровня свободного борта ниже заданного значения уровня свободного борта, и используется предыдущее отфильтрованное измеренное значение заднего уровня свободного борта, если новое измеренное значение уровня свободного борта выше заданного значения уровня свободного борта.
52. Способ по любому из пп. 37–51, отличающийся тем, что по меньшей мере одно заданное значение уровня свободного борта включает заданное значение переднего уровня свободного борта, связанное с измеренным значением переднего уровня свободного борта, и заданное значение заднего уровня свободного борта, связанное с измеренным значением заднего уровня свободного борта, при этом заданное значение переднего уровня свободного борта по существу является одинаковым с заданным значением заднего уровня свободного борта.
53. Способ по любому из пп. 37–52, отличающийся тем, что содержит регулятор массы, выполненный с возможностью использования значения ошибки массы вагона для получения по меньшей мере одного заданного значения уровня свободного борта.
54. Способ по п. 53, отличающийся тем, что регулятор массы представляет собой дискретный регулятор.
55. Способ по п. 53, отличающийся тем, что регулятор массы подразумевает пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор.
56. Способ по п. 55, отличающийся тем, что пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор выполнен в форме регулятора скорости.
57. Способ по любому из пп. 53–56, отличающийся тем, что регулятор массы выполнен с возможностью реализации следующего алгоритма
,
i
где m – новое значение выходного сигнала регулятора, соответствующее новому заданному значению уровня свободного борта;
i-1
m – предыдущее значение выходного сигнала регулятора;
c
K – общий коэффициент усиления регулятора;
i
K – интегральный коэффициент усиления;
i
e – постоянная величина ошибки между заданным значением текущей массы и текущей массой вагона, и
i-1
e – предыдущее значение ошибки между предыдущим заданным значением массы и предыдущей массой вагона.
58. Способ по любому из пп. 37–57, отличающийся тем, что включает определение максимального и минимального значений для заданного значения уровня свободного борта.
59. Способ по любому из пп. 37–58, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один регулятор уровня свободного борта, выполненный с возможностью управления временем осуществления подачи материала из промежуточного бункера посредством управления положением переднего и/или заднего ползунка на основе по меньшей мере одного значения ошибки уровня свободного борта.
60. Способ по п. 59, отличающийся тем, что включает обеспечение регулятора переднего уровня свободного борта и регулятора заднего уровня свободного борта, причем регулятор переднего уровня свободного борта выполнен с возможностью использования значения ошибки переднего уровня свободного борта, обозначающего ошибку между измеренным значением переднего уровня свободного борта и заданным значением уровня свободного борта, для управления временем начала подачи материала из промежуточного бункера на основе значения ошибки переднего уровня свободного борта, и регулятор заднего уровня свободного борта выполнен с возможностью использования значения ошибки заднего уровня свободного борта, обозначающего ошибку между измеренным значением заднего уровня свободного борта и заданным значением уровня свободного борта, для управления временем прекращения подачи материала из промежуточного бункера на основе значения ошибки заднего уровня свободного борта.
61. Способ по п. 59 или 60, отличающийся тем, что один или каждый регулятор уровня свободного борта представляет собой дискретный регулятор.
62. Способ по п. 61, отличающийся тем, что один или каждый регулятор уровня свободного борта подразумевает пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор.
63. Способ по п. 62, отличающийся тем, что пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор выполнен в форме регулятора скорости.
64. Способ по п. 63, отличающийся тем, что ПИД-регулятор представляет собой ПИД-гамма-регулятор.
65. Способ по п. 61, отличающийся тем, что один или каждый регулятор уровня свободного борта подразумевает пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор.
66. Способ по любому из пп. 59–65, отличающийся тем, что один или каждый регулятор уровня свободного борта выполнен с возможностью реализации следующего алгоритма
,
i
где m  – новое значение выходного сигнала регулятора, то есть новое положение ползунка, мм;
i-1
m – текущее положение ползунка;
i-2
m – предыдущее положение ползунка;
i
e – новая ошибка уровня свободного борта, мм;
i-1
e – текущая ошибка уровня свободного борта, мм;
i-2
e – предыдущая ошибка уровня свободного борта, мм;
p
K – пропорциональный коэффициент усиления;
i
K – интегральный коэффициент усиления;
b – параметр управления Kd/гамма;
a – параметр управления exp(-1/гамма).
67. Способ по любому из пп. 37–66, отличающийся тем, что устанавливается заданное значение инициализации уровня свободного борта в начале загрузки железнодорожного состава и до получения по меньшей мере одного измеренного значения уровня свободного борта, обозначающего передний и/или задний уровень свободного борта вагона, при этом заданное значение инициализации уровня свободного борта используется до тех пор, пока не будет получено по меньшей мере одно измеренное значение уровня свободного борта.
68. Способ по п. 67, отличающийся тем, что включает определение заданного значения уровня свободного борта на основе значений переднего и заднего уровней свободного борта, когда после инициализации получены измеренные значения переднего и заднего уровней свободного борта.
69. Способ по любому из пп. 37–68, отличающийся тем, что включает регулировку заднего ползунка в ответ на регулировку переднего ползунка, чтобы компенсировать изменение заднего уровня свободного борта, вызванное изменением положения переднего ползунка.
70. Способ по любому из пп. 37–69, отличающийся тем, что он включает упрощенную ручную регулировку оператором времени осуществления подачи материала из промежуточного бункера.