Система и способ материально-технического обеспечения с управлением местоположением
Группа изобретений относится к области эксплуатации саморазгружающихся грузовых вагонов. В системе и способе используется установленное на транспортном средстве (ТС) средство контроля местоположения ТС при осуществлении операций материально-технического обеспечения, таких как погрузка материала в ТС и разгрузка материала из него. Средство контроля местоположения ТС может базироваться на глобальной системе позиционирования, при этом контролируется линейное перемещение ТС, в частности перемещение железнодорожного вагона по железнодорожному полотну. Входящее в состав данного средства контроля электронно-вычислительное устройство соединено с установленными на ТС компонентами, служащими для осуществления функций материально-технического обеспечения и управления ими. Группа изобретений позволяет снизить затраты на операции материально-технического обеспечения и повысить их эффективность. 5 н. и 1 з.п. ф-лы. 5 ил.
Настоящее изобретение в целом относится к области материально-технического обеспечения, более точно, к базирующемуся на глобальной системе местоопределения системе управления материально-техническим обеспечением с использованием транспортного средства.
Область управления материально-техническим обеспечением относительно широка и включает в себя широкий спектр систем слежения за операциями материально-технического обеспечения различными видами материалов, управления ими и информирования о них. Важными видами материально-технического обеспечения являются, например, погрузочно-разгрузочные операции, осуществляемые в области транспортировки.
Первостепенной задачей многих систем управления материально-техническим обеспечением является их автоматизация. В результате широкого применения аппаратных и программных средств ЭВМ в области материально-технического обеспечения была достигнута относительно высокая степень его автоматизации. Так существуют компьютеризованные системы управления погрузочно-разгрузочными операциями.
Недавним существенным достижением в области управления перемещением транспортных средств стала глобальная система местоопределения. Системы управления перемещением транспортных средств на базе глобальной системы местоопределения широко используются, в частности, в области коммерческих перевозок. Известные из техники на данный момент системы обеспечивают информацию о местоположении с относительно высокой степенью точности. С помощью существующего на сегодняшний день промышленно производимого оборудования координаты глобального местоположения могут быть получены с точностью до нескольких сантиметров.
В настоящем изобретении способность существующего оборудования глобальных систем местоопределения использована применительно к области управления материально-техническим обеспечением, более точно, к погрузочно-разгрузочным операциям. До настоящего времени из техники не были известны базирующиеся на глобальной системе местоопределения система и способ материально-технического обеспечения, обладающие преимуществами и отличительными признаками настоящего изобретения.
Согласно практическому осуществлению настоящего изобретения предложена система материально-технического обеспечения с использованием транспортного средства, такого как железнодорожный вагон. Согласно раскрытому варианту осуществления система материально-технического обеспечения включает в себя подсистему управления местоположением, установленную на транспортном средстве, подсистему исполнительного гидравлического устройства, механизм выгрузки балласта и глобальную систему местоопределения. Подсистема управления местоположением включает в себя микропроцессор, обрабатывающий данные о местоположении (например, координаты глобального местоположения) транспортного средства применительно к конкретным операциям материально-технического обеспечения, таким как погрузка и разгрузка. Для расшифровки сигналов, поступающих от микропроцессора, и направления их в соответствующие компоненты подсистемы исполнительного устройства с целью приведения ее в действие предусмотрен управляющий интерфейс. Согласно показанному варианту осуществления изобретения на базе балластного вагона двери вагона-хоппера открываются и закрываются, чтобы поток балласта направлялся из хоппера на железнодорожное полотно. При практическом осуществлении способа согласно настоящему изобретению глобальную систему местоопределения используют для определения местоположения транспортного средства. Операцию материально-технического обеспечения осуществляют в заранее определенном месте.
В число главных целей и преимуществ настоящего изобретения входят: создание системы материально-технического обеспечением и способа управления материально-техническим обеспечением; создание системы и способа, в которых используется система определения глобального местоположения; создание системы и способа, применимых к различным транспортным средствам; создание системы и способа, применимых в области погрузочно-разгрузочных операций; создание системы и способа, применимых для управления выгрузкой балласта из железнодорожных вагонов; создание системы и способа, в которых перемещение транспортного средства может использоваться в целях определения его местоположения; создание системы и способа, применимых в различных системах местоопределения; создание системы и способа, в которых могут использоваться промышленно производимые глобальные системы местоопределения; создание системы и способа, в которых может использоваться вычислительное устройство, установленное на транспортном средстве с целью управления материально-техническим обеспечением; создание системы и способа, способных снизить затраты труда на операции материально-технического обеспечения; создание такой системы и способа, которые могут быть установлены на уже эксплуатируемые транспортные средства; создание такой системы и способа, которые могут быть установлены на новые транспортные средства; создание такой системы и способа, которые могут применяться в сочетании с различными средствами управления выгрузкой в процессе операций разгрузки; создание системы и способа, оснащенных средством хранения данных и средствами запоминания данных для их использования в связи с операциями материально-технического обеспечения; и создание системы и способа, отличающихся экономичностью и эффективностью.
Прочие цели и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из последующего описания со ссылкой на приложенные чертежи, на которых в качестве примеров проиллюстрированы некоторые варианты осуществления данного изобретения.
Чертежи являются неотъемлемой частью данного описания и иллюстрируют собой примерные варианты осуществления настоящего изобретения, а также его различные цели и отличительные признаки.
На Фиг.1 схематически изображена система материально-технического обеспечения с управлением местоположением на базе глобальной системы местоопределения, установленная на железнодорожном вагоне и предназначенная для управления осуществляемыми на нем операциями погрузки и разгрузки.
На Фиг.2 схематически изображена исполнительная гидравлическая система разгрузочного люка хоппера, установленная на железнодорожном вагоне, и подсистема управления местоположением;
На Фиг.3 изображен вид в перспективе железнодорожного вагона с механизмом выгрузки балласта, управляемым системой и способом материально-технического обеспечения;
На Фиг.4 изображен увеличенный фрагментарный вид снизу в перспективе механизма выгрузки балласта, в частности, разгрузочного люка хоппера;
На Фиг.5 схематически изображена система материально-технического обеспечения, представляющая собой первый модифицированный вариант осуществления настоящего изобретения с дополнительной подсистемой управления местоположением.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
I. Введение и условия эксплуатации
Далее будут раскрыты подробные варианты осуществления настоящего изобретения, которые, тем не менее, являются лишь примерами изобретения, которое может быть осуществлено различными способами. Таким образом, раскрытые ниже конкретные структурные и функциональные особенности должны рассматриваться не как ограничивающие, а как основание для притязаний и типичный пример для специалистов в данной области техники того, как различным образом использовать настоящее изобретение буквально в любой соответствующим образом детализированной конструкции.
В соответствии с чертежами позицией 2 в целом обозначена система материально-технического обеспечения, представляющая собой осуществление настоящего изобретения. Такая система показана установленной на железнодорожном вагоне 4 с целью управления операциями разгрузки, осуществляемыми на нем, что не накладывает каких-либо ограничений на характер применения такой системы.
Система 2 материально-технического обеспечения в целом включает в себя глобальную систему 6 местоопределения, бортовую подсистему 8 управления местоположением, исполнительную гидравлическую подсистему 10 и механизм 12 выгрузки балласта.
II. Глобальная система местоопределения
Показанная на Фиг.1 глобальная система 6 местоопределения включает в себя группу спутников 14, состоящую из множества отдельных спутников, местоположения которых непрерывно контролируется. Спутники передают сигналы, в том числе данные о местоположении, которые могут быть приняты различными входящими в глобальную систему местоопределения станциями 16, расположенными в фиксированных положениях, и приемными устройствами сигналов глобальной системы местоопределения, такими как установленное на транспортном средстве приемное устройство 18, обычно являющимися мобильными. В настоящем изобретении могут быть использованы различные иные конфигурации и конструкции глобальной системы местоопределения. Различные станции 16 глобальной системы местоопределения принимают сигналы от группы спутников 14 и передают их на мобильные приемные устройства сигналов глобальной системы местоопределения.
III. Бортовая подсистема управления местоположением
Бортовая подсистема 8 управления местоположением, проиллюстрированная на Фиг.2, установлена на железнодорожном вагоне и включает в себя установленное на транспортном средстве приемное устройство 18 сигналов глобальной системы местоопределения, принимающее сигналы данных местоположения (например, координаты, установленные с помощью глобальной системы местоопределения) как от группы спутников 14, так и различных станций 16 системы глобального местоопределения. Установленное на транспортном средстве приемное устройство 18 может включать в себя любое число соответствующих промышленно производимых мобильных приемных устройств. Установленное на транспортном средстве приемное устройство 18 соединено с управляющим интерфейсом/вычислительным устройством 20 на базе микропроцессора, принимающим сигналы данных местоположения от установленного на транспортном средстве приемного устройства 18, обрабатывающим их и передающим сигналы управления в исполнительную подсистему 10. Управляющий интерфейс 20 может включать в себя любой соответствующий микропроцессор и предпочтительно может быть запрограммирован на хранение данных, касающихся операций материально-технического обеспечения, в ответ на сигналы глобальной системы местоопределения.
Управляющий интерфейс 20 включает в себя декодирующее устройство 21, входы которого соединены с микропроцессором и принимают сигналы команд, поступающие на специальные узлы 32 поршень-цилиндр исполнительной подсистемы 10. Выход декодирующего устройства 21 представляет собой вход в группу 26 реле, включающую в себя множество реле, соединенных с соответствующими компонентами исполнительной гидравлической подсистемы 10. Подсистема 8 управления местоположением соединена с соответствующим бортовым источником 22 питания, для зарядки или замены которого может использоваться панель 24 солнечной батареи из фотоэлектрических преобразователей
IV. Исполнительная гидравлическая подсистема
Показанная на Фиг.2 исполнительная гидравлическая подсистема 10 включает в себя множество соленоидов 28, каждый из которых соединен с соответствующим реле группы 26 реле и приводится в действие таким реле. Каждый соленоид 28 управляет соответствующим гидравлическим клапаном 30. Соленоиды 28 перемещают клапаны 30 между выдвинутым и втянутым положениями, за счет чего текучая среда под давлением поступает в узлы 32 поршень-цилиндр, перемещая их в выдвинутое и втянутое положения, соответственно. Узлы 32 поршень-цилиндр могут представлять собой двухходовые гидравлические узлы, пневматические узлы или любые другие подходящие исполнительные механизмы. Резервуар 34 с текучей средой соединен с клапанами 30 посредством соответствующего насоса 36 с приводным двигателем и устройства 38 регулировки давления.
V. Механизм выгрузки балласта
Механизм 12 выгрузки балласта включает в себя четыре разгрузочных люка 40 хоппера, установленных снизу железнодорожного вагона 4 по два с каждой стороны. Через разгрузочные люки 40 хоппера содержимое железнодорожного вагона выгружается в боковом направлении и направляется внутрь (т.е. по направлению к центру железнодорожного полотна 5) или наружу (т.е. по направлению к краям железнодорожного полотна 5). Конструкция и функция разгрузочных люков 40 хоппера раскрыты в патенте США 5657700, выданном на имя Баундса и включенном в настоящий патент в качестве ссылочного материала. Как показано на Фиг.4, каждый разгрузочный люк хоппера приводится в действие соответствующим узлом 32 поршень-цилиндр, за счет чего поток балласта из вагона направляется избирательно.
VI. Способ работы
В ходе практического осуществления настоящего изобретения бортовая подсистема 8 управления местоположением заранее запрограммирована различными данными о параметрах работы системы 2 материально-технического обеспечения. Например, операции выгрузка балласта, осуществляемые механизмом 12 выгрузки балласта, могут быть запрограммированы таким образом, чтобы они происходили в определенных местах. Таким образом, для того, чтобы балласт мог быть использован на определенном участке железнодорожного полотна 5, его координаты вводят в глобальную систему местоопределения и программируют подсистему 8 управления местоположением на открывание разгрузочных люков 40 хоппера в нужных направлениях и на заданные промежутки времени. Сигналы глобальной системы местоопределения, полученные подсистемой 8 управления местоположением, способны обеспечивать относительно точную информацию о местоположении железнодорожного вагона 4.
VII. Первый модифицированный вариант осуществления системы и способа материально-технического обеспечения
Позицией 102 в целом обозначена система 102 материально-технического обеспечения, представляющая собой первый модифицированный вариант осуществления настоящего изобретения и включающая в себя базирующуюся на линейном перемещении подсистему 104 управления местоположением. Подсистема 104 управления местоположением может включать в себя любое подходящее средство измерения длины перемещения транспортного средства, такого как железнодорожный вагон 4 и/или определения его местоположения на железнодорожном полотне 5 или каком-либо ином пути.
Подсистема 104 управления местоположением включает в себя вычислительное устройство 106, сопряженное с дополнительным устройством 108 определения приблизительного местоположения, устанавливающим указатели 110 приблизительного местоположения. Например, указатели 110 приблизительного местоположения могут быть расположены вдоль железнодорожного полотна 5. Если железнодорожный вагон будет находиться поблизости от соответствующего указателя 110 приблизительного местоположения, устройство 108 определения приблизительного местоположения направит сигнал в электронно-вычислительное устройство 106. Подсистема 104 управления местоположением может также включать в себя подходящее устройство измерения линейных расстояний для измерения пройденного расстояния. Например, на железнодорожном вагоне 4 может быть установлено кодирующее устройство/счетчик 112 для измерения пройденных вагоном расстояний или для подсчета числа оборотов колеса 14 железнодорожного вагона. Кодирующее устройство/счетчик 112 может быть соединен с устройством 116 преобразования пройденного расстояния, направляющим сигналы, отображающие пройденные расстояния, в электронно-вычислительное устройство 106. Электронно-вычислительное устройство 106 может быть сопряжено с гидравлической исполнительной подсистемой 10, например, описанной выше.
Несмотря на то, что выше были проиллюстрированы и описаны некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, оно не должно быть ограничено конкретными формами или устройством описанных и проиллюстрированных элементов.
1. Система материально-технического обеспечения вагона-хоппера для перевозки по железнодорожному пути, погрузки и разгрузки сыпучего материала, имеющая
a) подсистему контроля местоположения, установленную на вагоне и включающую
1) приемное устройство глобальной системы позиционирования,
2) ЭВМ, оборудованную электронной памятью для хранения данных, соответствующих местоположениям вагона, отображенным координатами глобальной системы позиционирования, и снабженную программой команд о разгрузке материала в зависимости от местоположения вагона, отображенного названными координатами глобальной системы позиционирования,
3) соединенный с ЭВМ декодер, воспринимающий из названной ЭВМ входные команды о погрузке материала и выдающий выходные сигналы управления с дискретными адресами;
b) подсистему гидропривода, включающую
1) множество узлов поршень - цилиндр, установленных на названном вагоне,
2) множество гидрораспределителей с электромагнитным управлением, каждый из которых связан с потоком рабочей жидкости с возможностью регулирования поступления потока рабочей жидкости в соответствующий узел поршень - цилиндр, соединен с названным декодером и находится в соответствии с дискретным адресом декодера,
3) насос с приводным двигателем, соединенный с названным гидрораспределителем посредством рабочей жидкости, и
4) резервуар для рабочей жидкости, соединенный посредством рабочей жидкости с названным насосом с приводным двигателем и названным гидрораспределителем,
c) источник электропитания, установленный на названном вагоне и соединенный с названной подсистемой контроля местоположения и с названным насосом с приводным двигателем, и
d) механизм разгрузки, установленный на названном вагоне и включающий множество разгрузочных люков хоппера, каждый из которых установлен на названном вагоне с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями при помощи соответствующего узла поршень - цилиндр.
2. Система материально-технического обеспечения по п.1, включающая панель солнечной батареи из фотоэлектрических преобразователей, установленную на вагоне и электрически соединенную с источником электропитания.
3. Способ материально-технического обеспечения вагона-хоппера, в ходе осуществления которого
a) на транспортном средстве устанавливают приемное устройство глобальной системы позиционирования,
b) загружают сыпучий материал в названное транспортное средство,
c) программируют бортовую ЭВМ командами о разгрузке материала и координатами местоположения в глобальной системе позиционирования, в котором должна произойти названная операция разгрузки,
d) принимают сигналы глобальной системы позиционирования при помощи названного приемного устройства глобальной системы позиционирования,
e) сравнивают названные координаты местоположения в глобальной системе позиционирования, принятые названным приемным устройством глобальной системы позиционирования, с названными координатами местоположения в глобальной системе позиционирования, соответствующими положению, в котором должна произойти названная операция разгрузки, и
f) выгружают названный материал из названного транспортного средства в ответ на принятый названным приемным устройством глобальной системы позиционирования сигнал глобальной системы позиционирования, который соответствует названным координатам местоположения в глобальной системе позиционирования, связанным с положением названной операции разгрузки.
4. Система материально-технического обеспечения для управления выгрузкой балласта на выбранных участках железной дороги, включающая
железнодорожный вагон, имеющий хоппер для балласта и по меньшей мере один разгрузочный люк хоппера, соединенный с названным хоппером и способный открываться и закрываться для выгрузки балласта из названною хоппера,
привод, соединенный с названным разгрузочным люком хоппера и способный открывать и закрывать названный разгрузочный люк хоппера,
приемное устройство глобальной системы позиционирования, соединенное с названным вагоном и способное принимать сигналы координат глобальной системы позиционирования, поступающие от группы спутников глобальной системы позиционирования, и генерировать сигнал местоположения, отображающий местоположение названного вагона,
подсистему контроля местоположения, соединенную с названным приемным устройством глобальной системы позиционирования и названным приводом и выполненную с возможностью хранения данных, полученных от названного приемного устройства глобальной системы позиционирования и отображающих местоположение названного выбранного участка названной железной дороги, на котором требуется применить балласт, и
названное приемное устройство глобальной системы позиционирования. передающее информацию, касающуюся местоположения железнодорожного вагона, подсистеме контроля местоположения и обеспечивающее использование информации о местоположении в глобальной системе позиционирования и приведение в действие названной подсистемой контроля местоположения названного привода, который открывает названный разгрузочный люк хоппера в начале названного участка названной железной дороги и удерживает названный разгрузочный люк хоппера открытым на протяжении названного выбранного участка в процессе движения названного железнодорожного вагона лишь на протяжении заданного промежутка времени.
5. Система материально-технического обеспечения для управления выгрузкой балласта на выбранных участках железной дороги, включающая
железнодорожный вагон, имеющий хоппер для балласта и два разгрузочных люка хоппера, соединенных с названным хоппером и способных открываться и закрываться для выгрузки балласта из названного хоппера,
два привода, соединенных с соответствующими разгрузочными люками хоппера и способные открывать и закрывать названные разгрузочные люки хоппера,
приемное устройство глобальной системы позиционирования, соединенное с названным вагоном и способное принимать сигналы координат глобальной системы позиционирования, поступающие как от группы спутников глобальной системы позиционирования, так и иной глобальной системы позиционирования, а также генерировать сигнал местоположения, отображающий местоположение названного вагона,
подсистему контроля местоположения, соединенную с названным приемным устройством глобальной системы позиционирования и названными приводами и выполненную с возможностью хранения данных, отображающих местоположение названного выбранного участка названной железной дороги, на котором требуется применить балласт, и
названное приемное устройство глобальной системы позиционирования, воспринимающее информацию от группы спутников названной глобальной системы позиционирования и иной глобальной системы позиционирования, передающее информацию, касающуюся местоположения железнодорожного вагона, подсистеме контроля местоположения и обеспечивающее использование информации о местоположении в глобальной системе позиционирования и приведение в действие названной подсистемой контроля местоположения названных приводов, которые открывают названный разгрузочный люк хоппера в начале названного участка названной железной дороги и удерживают названный разгрузочный люк хоппера открытым на протяжении названного выбранного участка в процессе движения названного железнодорожного вагона лишь на протяжении заданного промежутка времени.
6. Способ управления выгрузкой балласта из железнодорожного вагона, движущегося по рельсам с выбранной протяженностью, в ходе осуществления которого
определяют местоположение железнодорожного вагона при помощи установленного на вагоне приемного устройства глобальной системы позиционирования, которое принимает сигналы координат, поступающие от группы спутников глобальной системы позиционирования,
перемещают вагон по рельсам,
разгружают балласт из вагона по достижении начала выбранного участка железной дороги, определенного названным приемным устройством глобальной системы позиционирования, продолжают выгрузку балласта из вагона по мере его движения по названному выбранному участку и завершают выгрузку балласта из вагона по достижении выбранною участка, определенного названным приемным устройством глобальной системы позиционирования.
