用于在顶部开口的运输工具中压紧材料的系统和方法

申请号 CN200980156281.7 申请日 2009-12-29 公开(公告)号 CN102307800A 公开(公告)日 2012-01-04
申请人 皇冠产品服务有限公司; 发明人 C·W·奈奎斯特; M·D·斯蒂芬; Z·J·伦纳; M·A·麦柯迪;
摘要 一种压紧系统压紧在 铁 轨上滚动的顶部开口的铁路无盖车辆中的颗粒物质。该压紧系统包含邻近铁轨的压紧站以及扫描系统,当无盖车辆沿铁轨朝着压紧站移动时该扫描系统扫描无盖车辆。扫描系统将无盖车辆的数据传送至 电子 控制系统。压紧站具有至少一个压紧构件,例如盘结构或滚筒,其被配置为 接触 无盖车辆中的颗粒物质的上表面。电子控制系统控制压紧站,使得压紧构件与无盖车辆中的颗粒物质的上表面 啮合 并向其施加 力 ,以便压缩无盖车辆中的颗粒物质。也示出一种用于压紧无盖车辆中的颗粒物质的方法。
权利要求

1.一种压紧在轨上滚动的顶部开口的铁路无盖车辆中的颗粒物质的压紧系统,所述压紧系统包含:
邻近所述铁轨的压紧站;
扫描系统,其在所述无盖车辆沿所述铁轨朝着所述压紧站移动时,扫描每个所述无盖车辆,所述扫描系统传送每个无盖车辆的数据至电子控制系统;以及
所述压紧站具有至少一个压紧构件,所述压紧构件被配置成接触每个所述无盖车辆中的所述颗粒物质的上表面;
所述电子控制系统控制所述压紧站,使得所述压紧构件与所述每个无盖车辆中的所述颗粒物质的所述上表面啮合,并向所述上表面施加,以便压缩所述每个无盖车辆中的所述颗粒物质。
2.根据权利要求1所述的压紧系统,其中所述颗粒物质是
3.根据权利要求1所述的压紧系统,其中所述扫描站包括激光或超声检测系统,其检测每个所述无盖车辆何时穿过所述铁轨上的位置
4.根据权利要求1所述的压紧系统,其中所述扫描站包括RFID读取器,其询问每个所述无盖车辆上的各RFID标签,并且被传送至所述控制系统的所述数据包括从RFID标签询问得到的RFID数据,所述控制系统使用所述RFID数据访问数据库,并且从中获得铁路车辆数据,所述铁路车辆数据被用来控制所述压紧站的运行,以便当所述无盖车辆移动通过所述铁轨上的所述压紧站时越过所述无盖车辆的前壁。
5.根据权利要求1所述的压紧系统,其中所述压紧站包含在所述铁轨一侧的至少一个柱子结构,其将所述压紧构件支撑在所述铁轨上方,用于在上部位置和下部位置之间的往复的大致垂直的运动,其中在所述上部位置中,所述压紧构件足够高以允许牵引所述车辆的火车头以及所述无盖车辆的前壁和后壁在其下穿过,并且在所述下部位置中,所述压紧构件啮合所述颗粒物质的所述上部表面并且压紧所述颗粒物质。
6.根据权利要求1所述的压紧系统,其中所述压紧构件包括可与所述颗粒物质啮合的大致平坦的盘或滚筒,所述滚筒或盘可操作地与振动系统关联,当所述压紧构件压紧所述颗粒物质时所述振动系统向所述盘或滚筒施加振动。
7.根据权利要求6所述的压紧系统,其中所述压紧站包括多个进一步压紧装置,其每个都可与所述颗粒物质的上部表面啮合。
8.根据权利要求7所述的压紧系统,其中所述压紧构件以及压紧装置每个都为盘结构,所述盘结构连续地相对于所述铁轨被支撑,使得所述盘结构的第一个盘结构将所述颗粒物质压紧至第一高度,所述盘结构的第二个盘结构将所述颗粒物质压紧至比所述第一高度低的第二高度,并且所述盘结构的第三个盘结构将所述颗粒物质压紧至比所述第二高度低的第三高度。
9.根据权利要求8所述的压紧系统,其中所述盘结构被枢轴地支撑在所述压紧站的框架上,并且所述框架被支撑以便所述压紧站的大致垂直的往复运动。
10.根据权利要求1所述的压紧系统,其中从所述压紧构件施加在所述颗粒物质上的力在2至50磅/平方英寸(psi)的范围内。
11.根据权利要求1所述的压紧系统,其中从所述压紧构件施加在所述颗粒物质上的力在7至19磅/平方英寸的范围内。
12.根据权利要求1所述的压紧系统,其中从所述压紧构件施加在所述颗粒物质上的力为大约8psi。
13.根据权利要求1所述的压紧系统,其中所述控制系统包括计算机或可编程逻辑控制器
14.一种用于压紧铁路无盖车辆中的颗粒物质的方法,所述方法包含:
扫描所述无盖车辆,并且从中产生对应于所述无盖车辆的尺寸或者标识的数据,可根据所述标识确定所述车辆的尺寸;
从所述扫描站接收所述数据;以及
使用来自所述扫描站的所述数据控制压紧站的运行,从而执行以下步骤:
当所述无盖车辆的前壁在所述压紧站的压紧构件下穿过时,提升所述压紧构件至高于所述无盖车辆的所述前壁的顶部高度的高度;
降低所述压紧构件,以便接触所述颗粒物质的上部表面,并且从而当所述无盖车辆的敞口内部在所述压紧构件下穿过时,向所述颗粒物质施加压紧力;以及
当所述无盖车辆的后壁在所述压紧构件下穿过时,提升所述压紧构件至高于所述无盖车辆的所述后壁的顶部高度的高度。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述扫描包括激光或超声扫描。
16.根据权利要求14所述的方法,其中所述扫描包括所述无盖车辆上的RFID标签的询问,并且所述数据为从所述RFID标签获得的标识数据。
17.根据权利要求14所述的方法,其中所述压紧站的运行的控制使用计算机或可编程逻辑控制器。
18.根据权利要求14所述的方法,其中所述压紧力在2至50磅/平方英寸(psi)的范围内。
19.根据权利要求14所述的方法,其中在施加所述压紧力时振动所述压紧构件。
20.根据权利要求14所述的方法,其中所述压紧构件是被枢轴地支撑在垂直可移动的框架上的盘,并且在所述提升步骤中,所述框架被提升,并且所述盘被向上转动,并且在所述降低步骤中,所述框架被降低并且所述盘被向下枢轴转动。
21.一种压紧站,其包含:
一种支撑结构,其支撑压紧构件,该压紧构件横向越过并高于一对铁轨延伸,所述一对铁轨被配置为运送铁路车辆;
所述压紧构件被支撑以便在上部位置和下部位置之间往复垂直运动;
所述上部位置使得火车头和无盖车辆的前壁和后壁能够在所述压紧构件下在所述铁轨上通过;以及
所述下部位置使得当所述无盖车辆的货物空间处于所述压紧构件之下时,处于所述下部位置中的所述压紧构件与具有顶部开口的货物空间的经填充的无盖车辆中的颗粒物质的表面啮合并向其施加向下的压紧力;以及
所述压紧构件的横向尺寸足够小使得所述压紧构件配合到所述无盖车辆的所述货物空间中。
22.根据权利要求21所述的压紧站,其中所述压紧构件包括振动系统,所述振动系统引起所述压紧构件至少在与所述无盖车辆中的所述颗粒物质接触时振动。
23.根据权利要求21所述的压紧站,其中所述支撑结构包含至少一对柱子结构,每一个柱子位于铁轨的各侧上,以及在其间被支撑在所述铁轨上的框架,所述压紧构件为被支撑在垂直可移动的框架结构上并可与所述垂直可移动的框架结构运动的盘结构。
24.根据权利要求23所述的压紧站,其中所述盘结构包括横向中心盘和一对凸缘,所述凸缘的每个都从所述中心盘的各自侧缘向下倾斜且横向向外延伸,所述中心盘和所述凸缘都啮合所述颗粒物质并压紧所述颗粒材料,以便具有由所述中心盘和所述凸缘限定的冠形形状。
25.根据权利要求24所述的压紧站,其中所述框架进一步支撑第二盘结构,该第二盘结构具有中心盘以及倾斜向下延伸的两个横向凸缘,所述第二盘结构向前关于所述第一盘结构的无盖车辆接触所述颗粒物质,并且将所述颗粒物质压缩至比所述第一盘结构产生的冠形形状更低的高度。
26.根据权利要求24所述的压紧站,其中所述盘结构具有与所述框架枢轴地连接的向后部分,所述盘结构在所述下部位置中向下枢轴转动。
27.根据权利要求21所述的压紧站,其中所述压紧构件为滚筒。
28.根据权利要求21所述的压紧站,其中所述支撑结构具有位于其上的喷洒装置,其在所述颗粒物质的压紧之后喷洒减少飞尘的流体到所述颗粒物质上。
29.根据权利要求21所述的压紧站,其中所述压紧构件的运动通过电子控制器控制,所述电子控制器包含计算机或可编程逻辑控制器。

说明书全文

用于在顶部开口的运输工具中压紧材料的系统和方法

[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求2009年6月24日提交的序列号为61/269,503以及2008年12月29日提交的序列号为61/203,935的美国临时申请的权益。

技术领域

[0003] 本发明涉及颗粒材料例如或砂砾的运输领域,并且更具体地,涉及在顶部开口的无盖(gondola)路车辆中运输颗粒材料例如煤的过程和方法。

背景技术

[0004] 由分散部分和小颗粒物质组成的煤和其他材料货物,例如铁或其他金属矿石、泥土、砂砾或沙子以及其他产品,通常在顶部开口的无盖车辆中运输,该无盖车辆联接在延长的铁路车辆中并且由火车头牵引。倾卸系统(Tippling system)或漏斗式滑槽(hopper chute)以正被运输的材料填充无盖车辆,并且当其抵达目的地时,系统通常通过转动车辆来倾卸材料从而卸载无盖车辆。
[0005] 以下材料的运输中遇到的问题在于,无盖车辆运动时,空气流有时以50或60mph甚至更高的速度在其上通过,这些材料例如由岩石形式的颗粒或在该材料开采或由其他装置提取期间击碎的更小的颗粒组成的煤或矿石。这在无盖车辆的顶部产生,其扰乱正在被运输的分散材料块中的较小颗粒。轻易地足以举起货物装载中的较小或者甚至较大的颗粒,所以这些颗粒被带出无盖车辆。
[0006] 已被提升出车辆外的颗粒落在地面上,并且这引起大量材料留在铁路轨道旁边,尤其在最初装载区域附近。在煤的运输中,已确定在每次运输单个无盖车辆时,可损失数百磅煤。该损失,乘以列车中多达一百个无盖车辆,并且乘以每天使用的很多列车,意味着大量的材料完全损失在运输中。
[0007] 已提出很多用于遮盖或封闭无盖车辆的系统,特别是在无盖车辆的顶部提供盖子的系统。然而,当装载无盖车辆时,上述系统使操作变复杂,因为当装载无盖车辆时,人工操作者常常必须接近盖子并将其打开,并且然后在装载之后,人工操作者必须闭合该无盖车辆的盖子。尤其是当考虑在用于运输讨论的颗粒材料的列车中通常包括多少个无盖车辆时,该过程需要不希望有的大量劳动。
[0008] 类似地,使用另外的遮盖物,例如覆盖在煤或其他颗粒材料的顶部上的防布(tarp)或织物,需要人工操作者实施,再次使装载操作复杂化。

发明内容

[0009] 因此,本发明的目的是提供用于有效地最小化或降低顶部开口的无盖车辆中颗粒材料损失的系统和方法。
[0010] 根据本发明的一方面,压紧系统(compacting system)压紧在铁轨上滚动的顶部开口的铁路无盖车辆中的颗粒物质。压紧系统包含邻近铁轨的压紧站和扫描系统,扫描系统在无盖车辆沿铁轨朝着压紧站运动时扫描每个无盖车辆。扫描系统将每个无盖车辆的数据传送至电子控制系统。压紧站具有至少一个压紧构件,例如板结构或滚筒(roller),其被配置为接触无盖车辆中的颗粒物质的上部表面。电子控制系统控制压紧站,使得压紧构件啮合无盖车辆中的颗粒物质的上部表面并向其施加力,以便压缩无盖车辆中的颗粒物质。
[0011] 根据本发明的一方面,用于压紧铁路无盖车辆中的颗粒物质的方法包含:扫描无盖车辆并从中产生对应于无盖车辆的尺寸或根据其可以确定车辆尺寸的标识(identification)的数据,以及从扫描站接收数据;并且使用来自扫描站的数据控制压紧站的操作。控制压紧器站,从而执行以下步骤:当前壁在压紧站的压紧构件下穿过时,将压紧站的压紧构件提至高于无盖车辆的前壁的顶部高度的高度;降低压紧构件以便当无盖车辆的敞口内部在压紧构件下穿过时,接触颗粒物质的上部表面,并且向颗粒物质施加压紧力;以及当后壁在压紧站的压紧构件下穿过,将压紧构件提至高于无盖车辆的后壁的顶部高度的高度。
[0012] 根据本发明的另一方面,压紧站包含支撑压紧构件的支撑结构,该压紧构件横向穿过并且高于被配置为运载铁路车辆的一对铁轨延伸。压紧构件被支撑以便在上部位置与下部位置之间做往复垂直运动。上部位置使得无盖车辆的前壁和后壁能够在压紧构件之下的铁轨上穿过。下部位置使得当无盖车辆货物空间处于压紧构件下时,下部位置中的压紧构件啮合具有顶部开口的货物空间的装满的无盖车辆中的颗粒物质的表面,并且向其施加向下的压紧力。压紧构件的横向尺寸足够小,使得压紧构件配合到无盖车辆的货物空间中。
[0013] 根据本发明的另一方面,提供用在火车调车场(railroad yard)中的系统,通过该系统,能够在一组铁路铁轨上拉顶部开口的无盖车辆的列车。铁路铁轨在倾卸或装载装置下延伸,当无盖车辆在该倾卸或装载装置之下穿过时,该倾卸或装载装置以煤或其他颗粒材料填充每个无盖车辆。
[0014] 在填充装置下穿过后,铁路车辆继续前进,直到其抵达该系统的第一扫描站,在该第一扫描站扫描铁路车辆以确定其尺寸。这可通过如下步骤来完成:用横穿铁路铁轨的激光束系统检测铁路车辆的存在,并且然后激活扫描器,扫描器询问铁路车辆上的RFID标签。该RFID标签由行业标准规定,并且这些标签包含或链接定义关联该标签的无盖车辆的尺寸及其操作的其他方面的数据。
[0015] 然后,经扫描的RFID标签被传送至计算机系统,计算机系统控制系统的随后的压紧站。压紧站沿铁路铁轨设置在铁路车辆的前方更远处。铁路车辆每个都抵达该压紧站,其也使用发射横穿铁路轨道的激光的激光系统从而当铁路车辆移动时检测铁路车辆的存在以及速度。压紧系统包括压紧设备(compaction apparatus),压紧设备由液压系统支撑在铁路车辆之上以便上下垂直运动,该液压系统能够将压紧系统升高或降低至指定或预定的高度。
[0016] 在正常的操作中,铁路车辆抵达压紧站,并且由激光装置检测,然后控制该系统的计算机系统引起压紧装置提升至越过(clear)无盖车辆的前端的某一点,并且然后降至接触颗粒材料的某一点。
[0017] 根据一个实施例,压紧系统具有用于密封或压紧路面的常用类型的振动滚筒。该压紧滚筒啮合无盖车辆中的颗粒材料,并且在其上施以足以压紧材料的足够的力,以便其不被大量吹出无盖车辆。
[0018] 根据另一实施例,在压紧系统中提供多个压紧站。每个压紧站都包括大致平坦的部分,后者可大致垂直移动或转动,以便压紧站可以被移动远离颗粒材料或者向下移动从而与其啮合,并且清理铁路车辆内的材料的表面。每个压紧站都具有这样的振动装置,即其产生振动,从而向装在下面的颗粒施压,并且将其压紧。第一压紧站将颗粒向下压紧至第一高度,而第二压紧站将其压至比第一高度低的第二高度。优选地,第三压紧站将颗粒甚至进一步向下压紧。压紧后,颗粒应大致处于铁路车辆的两侧的顶弦(top chord)水平高度处。
[0019] 在此也公开一种压紧颗粒材料的方法,其中煤被装载到无盖车辆中,并且然后随着无盖车辆移动,车辆在这样的可垂直移动的滚筒系统下穿过,该系统向下压在煤的上部表面上,并且将其压紧在无盖车辆中,或者车辆在处于压紧车辆中的颗粒的一个或更多振动板压紧站下穿过。
[0020] 可替换的应用具有手动操作系统,从而降低扫描和/或自动化的成本和复杂性。
[0021] 根据说明书,本发明的其他目的和优点将变得明显。附图说明
[0022] 图1示出煤滑槽装载系统,其装载正被连续拉过煤场的无盖车辆。
[0023] 图2是示出无盖车辆通过读取器站和压紧站的随后工序的示意图。
[0024] 图3是示出扫描站的示意性细节图。
[0025] 图4是示出压紧站的从铁路车辆后面的透视图。
[0026] 图5示出从压紧站的列车的前面位置的视图;
[0027] 图6是图4的部分剖面图,其示出压紧系统中的滚筒的内部位置。
[0028] 图7是具有压紧系统的计算机操作的示意图。
[0029] 图8是由计算机控制的整个系统的操作流程图
[0030] 图9是根据本发明的用于滚筒的支撑类型的放大细节图。
[0031] 图10是示出滚筒和支撑的连接详细视图,在该支撑上允许滚筒转动。
[0032] 图11是附接至压紧系统的支撑结构的滚筒的进一步详细视图。
[0033] 图12是支撑滚筒的支撑结构的俯视图。
[0034] 图13是图12所示的部分的仰视图。
[0035] 图14示出也被称为压紧站的压紧系统的替换设计的透视图。
[0036] 图15示出图14中的压紧站的部分剖面图。
[0037] 图16是根据本发明的压紧系统的替换实施例的透视图。
[0038] 图17是支撑压紧系统的替换实施例的液压系统的框架的透视图。
[0039] 图18是图16的压紧系统的透视图,其也示出具有以虚图示出的外部支撑上部结构的替换实施例的三个清理站。
[0040] 图19是示出替换实施例的压紧系统的三个站的侧视图。
[0041] 图20替换实施例的压紧系统中的第一站一侧的详细示意图。
[0042] 图21包含替换实施例的压紧系统的三个站中每一个站的透视图。
[0043] 图22是替换实施例的压紧系统的第二站的详细透视图。

具体实施方式

[0044] 如图1最佳示出,列车3由一系列连续连接的顶部开口的无盖车辆5组成,其被火车头(未示出)以相对低的速度沿一对铁路铁轨牵引。当车辆以相当低的速度被牵引穿过煤或其他颗粒材料装载区域时,倾卸或装载滑槽4将颗粒材料6装进顶部开口的无盖车辆5的内部,并且将每个填至无盖车辆的顶部,或者达到其运行货物高度的顶部。可使用标准的现有技术装填系统,或者可改良该装填系统,从而最优化无盖车辆中的材料沉积以便压紧和清理。为了确保本发明的益处,特别优选的是煤,其具有1至3.5英寸直径范围的颗粒尺寸,更优选1.5至2.0英寸或者2.0至3.0英寸的直径范围。
[0045] 如图2最佳示出,装填无盖车辆5之后,车辆继续向煤或其他颗粒材料压紧系统前进。列车3的车辆5沿铁轨在以A示出的向前方向前进。
[0046] 参考图3,在沿铁轨的一点上,车辆穿过扫描站7。扫描站包括两个横向间隔的柱子8,每侧铁轨上有一个。大致以9示出的激光传感器包含激光发射器10,激光发射器10被支撑在一个柱子上,并且发射横穿铁轨的激光束到激光接收器和发射器13。
[0047] 该激光接收器13检测车辆5之间何时已出现间隔,其指示新的车辆正在移进柱子8的扫描区域。然后,激光位置传感器13引起RFID读取器11扫描包含在关联的铁路车辆
5中的RFID标签,铁路车辆5在那个时间点通过激光传感器9。该激光RFID标签包含这样的数据,即该数据由激光接收器和发射器发射至关联压紧和压型(profiling)系统15的计算机系统,压紧和压型系统15具有能够接收数据的计算机系统。RFID数据包含关于铁路车辆的行业标准化的数据,其指示行业中相关的许多预先设定的标准信息块,例如车辆的尺寸以及其负荷的其他方面,以及用于铁路车辆5的其他起源数据(provenance data)。
[0048] 通过扫描器站7之后,车辆5继续以低速(大约1mph)朝着压紧站15前进,压紧站15为压型以及任选地为液体喷雾塔(liquid spray tower),其约束无盖车辆5的煤或颗粒材料6的顶部表面,以便限制在无盖车辆5运输期间较小颗粒的损失。
[0049] 当无盖车辆抵达压型或压紧站15时,车辆的速度及其高度由例如出现在扫描站7中的激光系统这样的系统检测。然后,关联横向间隔柱子14的液压系统将压紧站15的上部部分17移至高于无盖车辆5的前壁18,并且然后在前壁18穿过后降至无盖车辆的内部中,以便压紧单元17压缩无盖车辆5中的颗粒材料的表面。可任选地,也可施加液体喷雾,液体从邻近外壳19中的化学槽(chemical tank)供应。外壳19也容纳这样的计算机系统,即该计算机系统控制系统的整体操作,包括压紧顶部单元或集装架(palette)17的定位
[0050] 参考图4,压紧系统顶部单元17被支撑在左柱子20和右柱子21上。压紧单元17具有被支撑在液压系统上的框架结构,该液压系统支撑水平定位的横向延伸的滚筒23在框架上转动。滚筒23为密封和压缩道路表面常用的转动振动滚筒。该滚筒23例如可由位于美国新泽西州阿弗内尔的BRADCO公司以型号为VRS 84出售的路面压路机产品改制。这是24英寸直径的滚筒,其宽度为84英寸,并且提供以每分钟2600次振动提供10,000磅的冲击力(impulse force)。该振动由具有偏移重量的附加装置产生,后者通过转动达或液压而被驱动,液压泵由加压液压流体驱动。该振动装置固定地固定于支撑滚筒23的框架,并且当滚筒在煤上滚动时,振动通过刚性框架传送至滚筒23从而在滚筒中产生振动。可替换地或另外,可通过滚筒23的圆柱形主体内的偏心转动机构提供振动,其由滚筒以更高的rpm驱动。适合本发明使用的一种振动装置由Allied Construction Products,LLC公司出售,其型号为2300“HO-PAC”振动压路机。
[0051] 如图6所示,滚筒23被支撑在液压机支腿31和33上,以便可通过经计算机系统控制的液压向上和向下运动,该计算机系统操作整个压紧或处理。配置该液压系统,使得在默认的“断开”状态中,将滚筒23举起,使其接近顶部单元17,从而滚筒23足够高以越过任何铁路车辆的最高的允许间隙轮廓(clearance profile)的顶部,从而在滚筒23处于上方位置的情况下,任何铁路车辆都能够通过滚筒。因此,如果系统被关闭或缺乏动力,液压就举起单元17,并且没有以下可能,即头部17撞击正在被推动经过压紧站15的车辆。
[0052] 在压紧操作中,压紧站15中的传感器,例如与扫描站7中相同的激光位置传感器,检测车辆抵达压紧站15。响应于该检测,计算机系统引起头部17中的液压支腿31和33将滚筒23举起至高于无盖车辆的前壁18。举起的高度可为可能的全部高度,但是优选由计算机控制系统基于从车辆RFID标签的扫描接收的数据确定,该标签提供车辆5的前壁18的高度尺寸数据。在铁路车辆5向前移动足够的距离以便前壁18向前穿过滚筒23之后,滚筒23降至颗粒材料前部,该颗粒材料常常在车辆的中间隆起,具有向下和向前倾斜的倾斜表面。滚筒23啮合颗粒材料装载的该向前的倾斜表面部分,并且然后沿煤或颗粒材料的顶部滚动,将其压紧,并且清理该表面,使得其顶部表面平坦或接近平坦,对应于圆柱形滚筒23的形状。车辆5向前移动,并且滚筒23压紧材料6,朝着车辆5的后壁24滚动。当计算机系统基于来自RFID数据的车辆长度以及车辆被检测的速度,或者基于一些其他检测系统,确定车辆正接近后壁24处于离滚筒23的预定阈值限制距离内的点时,系统引起液压举起滚筒23,使得当后壁24在其下穿过而越过后壁24。然后,滚筒23被继续举起,直到其越过下一车辆5的前壁18。
[0053] 在一个实施例中,滚筒23的直径为24英寸而宽为84英寸。滚筒的总表面积为2 2
6333平方英寸(in),大约25%的表面积(即大约1583in)与煤接触。滚筒23其自身的重量为2250磅。向下施加在滚筒23上以实现适当的压紧的力在2000-30,000磅冲击力的范围内,并且优选为接近10,000磅(大约9,800磅)的冲击力,引起从滚筒23到煤上的总向下的力大约为12,300磅。冲击力基本上是这样两个力的组合,即来自液压系统的压在滚筒上的最大向下力,与来自振动以最大力用于其振动循环的最大力的组合。来自滚筒的施加在煤上的压强在2至50磅/平方英寸(psi)的范围内,并且优选在7至19磅/平方英
2
寸的范围内,并且最优选为大约8psi(即12,300磅/1583in =7.77psi)。最大的psi应不超过50psi。
[0054] 当车辆5在滚筒23下穿过时,该力可以不变或在车辆的长度上改变。当该力可变时,集装架17朝着无盖车辆的前部以最大的力向下压在滚筒23上,并且当滚筒23朝着车辆的后部穿过时该力变小,以便形成更符合空气动力学的外形并避免溢出。
[0055] 另外的任选特征是在煤上喷撒表面活性剂或除顶剂(topping agent),尽管原始设计不包括液体表面活性剂选项。参考图5和图6,集装架17可包括喷嘴系统,其在无盖车辆5中的颗粒材料6的上部表面上喷洒表面活性剂或除顶剂。该除顶剂也帮助防止车辆5中正在运输的特别非常小的材料颗粒飞走。适合用作除顶剂流体的一种试剂是Zinkan Enterprises公司以DT50名称销售的产品,其为用于煤应用的水聚合体分散剂,该公司地址为俄亥俄州温斯堡北Case Parkway1919号,44087。
[0056] 通过与歧管28连接的一排喷嘴30施加除顶剂,该歧管分配来自外壳19中的流体供应的除顶剂流体。为了确保液体喷雾被有效地提供并且/从而降低风的影响,喷嘴30位于顶部单元17的整流装置32之后,并且进一步提供橡胶材料的风挡块(wind block)25。在图5中切除的该风挡块25足够低地延伸,从而当无盖车辆在顶部单元集装架17下穿过时,接近无盖车辆的表面越过。
[0057] 除了供应除顶剂或表面活性剂,也提供液压管路29,其引起来自外壳19的液压流体到达液压圆筒31、33,液压圆筒31、33推动滚筒23向下移动,啮合被压紧材料。
[0058] 图7中示意性示出计算机化的控制系统。外壳19中或其他位置与压紧单元15通信的基于PC的计算机系统35通过USB控制系统37向驱动器装置39发送电子控制命令。该驱动器装置39控制压紧器滚筒23和位于41处的两个液压支腿的定位系统两者的运行,该液压支腿为图6中的液压支腿31和33。在系统开始时,驱动器39开启第一继电器43,第一继电器43开始液压动力单元45的产生动力的运行。液压动力单元提供驱动振动滚筒
23和液压支腿系统41(支腿31和33)两者的加压液压流体。驱动器39也控制另一个继电器44,继电器44开启47,以便允许液压流体流向振动滚筒系统23,驱动该系统并提供振动所需的能量。该振动对于滚筒来说是用于其基于道路的操作的标准振动。优选地,该振动为每分钟500次振动(vpm)至5000vpm之间。对于压紧煤特别优选的是大约2600vpm的振动。
[0059] 驱动器39也开启控制电磁阀51的继电器49,电磁阀51选择性地允许液压流体流向定位系统的液压支腿系统41(包含支腿31和33),引起滚筒23下降。继电器49也选择性地关闭电磁阀51,在该情况下,支腿31和33到达默认位置,即滚筒被提起。该继电器49由PC35通过驱动器39控制,使得滚筒23被提得足够高,从而当无盖车辆5在其下穿过时,越过该车俩的前壁18。然后,在铁路车辆移近柱子20和21之后,由另外的基于激光的检测系统触发继电器49,从而下降并啮合无盖车辆5中的颗粒材料。在铁路车辆经过压紧站15的通道的结尾处,流至液压支腿的液压流体再次被继电器49和电磁阀51关闭,使得液压支腿31和33引起滚筒23升至其静止位置,越过无盖车辆5之上,以便也越过无盖车辆5的后壁。滚筒23保持在该提升位置,直到其越过下一个铁路车辆的前壁18从而抵达压紧站。
[0060] 液压动力以及作为结果的压紧力可保持不变,或者随着车辆5继续前进而由继电器逐渐降低,而滚筒23滚动并以较小的力将无盖车辆5中的材料朝着车辆5的后部压缩。
[0061] 参考图8,流程图示出该系统过程的逻辑。铁路车辆最初在扫描站7执行的扫描步骤53中被扫描。然后,在步骤55中,从铁路车辆RFID标签扫描得到的数据被发送至控制计算机系统。然后,接收计算机系统根据该数据确定扫描是否已得到精确的信息,或者数据是否已出现错误或失误(corruption)。如果该扫描为具有失误数据或不可靠数据的不合格扫描,则在步骤57中,滚筒23就被留在升高的默认位置,并且不向液压支腿31、33施加液压压力。另外,执行步骤59,记录关于扫描问题的日志,用于未来可能的维护或矫正措施。如果该扫描良好,则在步骤61中该过程开始压紧活动。在步骤63中,基于铁路车辆的高度通过驱动器定位滚筒23。另外,在存储步骤65中,在计算机可存取存储器中记录数据,记录从扫描得到的铁路车辆数据。
[0062] 滚筒23被配置用于当前应用,从而提供如已提到的至少2,000并且优选至少20,000磅/平方英寸的向下的力。该力由液压支腿提供,例如图6中的支腿31和33,并且可在两者之间支撑COTS街道铺面滚筒。也可使用支撑滚筒23的其他结构,并且可制作滚筒自身,而不简单地从现货供应产品取得。
[0063] 图9中示出用于支撑制作的滚筒的一种可替换结构。滚筒23其自身由具有顶部连接结构67的设备支撑,该顶部连接结构连接至用于施加向下的力的液压系统,例如顶部单元或集装架17中穿过铁轨延伸的横梁,其在每一端由各自的一个液压支腿31和33支撑。该连接结构67与向下延伸的支撑结构69连接,支撑结构69连接至撑板框架构件71。该框架构件包括许多向上延伸的加固片73,其使结构坚硬而不过度增加其重量,过度增加重量将在提升滚筒方面存在困难。
[0064] 参考图10,其示出在滚筒23的末端处框架71的连接。框架71包括末端轮轴支撑部分75。该部分75具有其中的轴承毂77,轴承毂77延伸通过孔体79,从而啮合固定装置81,固定装置81附接至圆柱形滚筒23的平坦末端部分83。末端部分75在每一侧都一样,左右侧相互镜像。轴承结构81是一种非常坚固的设计,并且额定为至少10,000磅的负载重量。将轴承毂80的外部部分固定至框架71的末端部分75的轴承螺丝额定至少为170,000KSI。末端结构75被焊接至框架71的剩余部分,从而确保对于滚筒23的可靠结构支撑。
[0065] 图11示出制作的圆筒的构造细节。该实施例中的圆筒为24英寸标准的40管,而内壁厚度为5/8英寸。其在两端被固定至圆形连接器末端盘87。这些中的每个都被固定至各自的轴承系统,并且然后被支撑在框架71上。
[0066] 图12和图13中示出框架的结构细节。如图12所示,框架71在其两端用末端部分75固定。肋73从框架71的顶部向上延伸,并且加固该结构,使得可通过该梁结构施加相当大的向下的力。在末端件75上有相应的片76,在此处它们可额外地支撑这样的负荷,即该负荷从液压支腿传递通过支撑结构67和69,并且然后通过框架71,经轴承到达滚筒23并且到达正在压紧的颗粒材料。
[0067] 参考图13,框架71的下面86没有肋,而是整个结构梁的平坦凸缘86。另外,末端部分75的梁具有角撑板部分87,提供角撑板部分87以加强因此带给滚筒23的负荷。
[0068] 参考图14,其示出压紧站的替换实施例。该替换实施例具有支撑在四个柱子92上的集装架结构91,形成列车或车辆能够在铁轨(未示出)上被牵引通过的拱形结构。
[0069] 参考图15,在上部集装架91的外部整流装置93下面,在每个柱子92上都以四个液压支腿95的形式提供可移动系统。当这些液压支腿处于默认的“上方”位置时,提起集装架91,从而越过穿过其下的任何车辆或火车头。当被供应液压流体时,如上关于较早的实施例所述,液压支腿95向下推动集装架91。
[0070] 在集装架91内,以97示意性示出的框架结构支撑中心水平延伸的滚筒98以及两个倾斜的侧清理滚筒99。这些滚筒98和99一起工作,类似第一实施例的水平滚筒23,除了当被向下压时,其提供无盖车辆5中颗粒材料的隆起或冠形堆积,其在煤运输中通常出现,因为煤漏斗不能完全一致地将煤倾泻到无盖车辆中。圆筒也可通过未示出的系统独立运动,从而引起例如中心圆筒滚筒98下降更深至无盖车辆5中,从而在无盖车辆5中的冠形材料的面向前的倾斜表面上滚过。
[0071] 另外,支撑圆筒98和99的框架97可通过两个液压圆筒101和103移动,用于在支撑铁轨100上的向前和向后的往复运动。对于这些圆筒98、99的默认位置是被牵引通过压紧站的车辆的相对后部的位置。当液压动力单元向这些另外的两个圆筒101和103提供液压流体时,其导致框架97及其滚筒98、99向前以大约3或4mph的速度在引导铁轨100的短长度上移动。
[0072] 滚筒的振动由如第一实施例中的系统提供,其中在附接至框架97的液压泵上的偏心负载转动装置通过液压流体驱动,以便以适当的速度转动,从而产生上述振动。振动继续前进通过框架到达压紧装置的一个或多个滚筒。可替换地或另外,可使用包含偏心转动负载的振动装置,其在(多个)滚筒的圆柱形主体内以相对高速转动。
[0073] 由于车辆大约以1mph的速度移动,这意味着滚筒98和99能够向前比车辆移动得更快。这允许使用液压滚筒98和99来压缩无盖车辆中冠形材料的面向下、向后的斜坡,并且将整个车辆向下压紧至后壁后,比车辆移动更快地向前返回,以便压紧铁路车辆后端处的向后向下的倾斜表面。当完成该向前运动时,框架97和滚筒98以及99返回至引导铁轨100上的往复运动的后端。
[0074] 图15中示出的两个另外的液压圆筒的结构还可以有利地应用到支撑单个滚筒的结构,例如图6所示的实施例中的滚筒23,其中滚筒基本横向延伸穿过车辆的整个内部。在该情况下,操作与关于图15所述的三滚筒系统一样,除了省略对角放置的滚筒。然后,当车辆向前移动时,单个滚筒能够向后在煤上滚动,并且在车辆中的煤的后部斜坡上向前向上滚动,其通过框架比正在被牵引的车辆向前移动得更快来实现。
[0075] 另外,也可在整流装置93内提供喷雾嘴系统105,从而在颗粒材料上喷洒一些表面活性剂或保持液体。
[0076] 参考图16,其示出压紧系统111的可替换实施例。该系统基本上通过与上述实施例一样的计算机化系统操作,其中用RFID读取器扫描接近的铁路车辆,并且来自该读取器的数据被传送至计算机系统,计算机系统控制压紧平台113中的液压装置的运动。
[0077] 类似上述实施例,压紧系统111被支撑在铁轨每侧上的塔形结构115上,顶部开口的无盖车辆在装载颗粒货物(最普通的是煤)后在铁轨上移动。塔形结构115在其上部端支撑框架117,框架117为水平布置框架,其被支撑用于通过两个液压圆筒119的运行而向上和向下移动。通过拱形支撑上部结构121额外加固框架117,拱形支撑上部结构121被固定在框架117之上,使得支撑结构121和117形成一体结构,其能够承受由压紧系统111与压紧系统在其上操作的铁路车辆之间的压紧和交互作用产生的负载。
[0078] 液压圆筒119被配置为响应计算机控制而提升结构117和121,以及大致以123示出的三个压紧器或清理器站,后者依靠结构117和121。框架117的默认位置在液压流体中没有压力的情况下被升高以便完全越过火车头或无盖车辆或在其下穿过的其他任何铁路车辆。在计算机控制下适合向圆筒119提供液压流体,从而引起框架117下降到高于无盖车辆的操作距离。计算机系统安排提升的时间,使得在该提升条件下,无盖车辆5的壁或火车头(未示出)或其他铁路车辆可自由地在压紧站下穿过。一旦越过铁路车辆的前壁,计算机就激活液压装置119,其将结构117和121以及清理站123向下推动,使得站123能够在适当时啮合并压紧无盖车辆5中的煤。计算机类似地提起框架117和清理站123,从而当无盖车辆5在塔形结构113下穿过时越过无盖车辆5的后壁。
[0079] 参考图17,框架117被支撑在液压圆筒119上以便往复垂直运动。液压圆筒119由计算机系统控制,从而避免清理器站123和煤之间的接触,除非清理适当。框架其自身由大概正方形构造的外部横杆125以及两个横向的横梁127和129构造,横梁127和129限定框架117中的三个间隔,相应的一个清理站延伸通过其每一个间隔。
[0080] 不锈钢液压管道的液压管路131从固定的液压歧管161到达圆筒119。液压歧管161具有许多出口,其由计算机系统独立操作,从而允许或中断液压流体流动通过管路131流至各自圆筒119,从而选择性地提起或降低整个框架117。歧管161的其他出口由柔性材料的管路连接至压紧站139、141和143的单独的液压圆筒结构133、135和137,从而选择性地将其升高或降低以便压紧煤。歧管161被连接至计算机系统并被计算机系统控制,计算机系统控制清理/压紧器系统的运行,并且能够选择性地控制框架117的垂直运动,并且控制单独的圆筒133、135和137中的每一个,从而按照计算机系统的引导而相互独立运动。
当被计算机致动时,歧管引导液压流体到选择的一个圆筒或多个圆筒,并且它们向框架或清理站施加向下的力,以便使其向下移动从而清理和压紧无盖车辆中的煤或颗粒材料。
[0081] 液压圆筒优选美国新泽西州Lambertville的Lehigh Fluid Power公司制造的现货供应产品。用于提升框架的两个液压圆筒119优选每个都为6英寸孔、60英寸行程(stroke)的液压圆筒。控制每个清理站133、135和137的独立运动的液压圆筒每个都优选为具有6英寸孔以及12英寸行程的液压圆筒。
[0082] 参考图18,支撑结构121(以虚图示出)被有效固定至每个液压圆筒结构133、135和137的上部末端。这些液压圆筒结构每一个都包括各自的刚性安装的梁,该梁从上部结构向下延伸,并且枢轴地与各自的液压圆筒连接,每一个液压圆筒都在其下部末端枢轴地连接至大致以139示出的清理站Ⅰ、大致以141示出的清理站Ⅱ以及大致以143示出的清理站Ⅲ中的各清理站。这些清理站中的每一个都关联各自的液压圆筒133、135和137,并且响应于其增压而可独立移动。
[0083] 第一清理或压紧站139被纵向支撑在框架117的第一横梁127和后部梁147之间。清理站139通过隔离振动连接结构149而被支撑并固定至后部梁147,该隔离振动连接结构
149类似振动隔离发动机支架(mount)。连接结构149通过螺栓固定至梁147,该螺栓延伸通过大致以151示出的弹性体减震垫或圆环。这对横向间隔的弹性体垫防止振动从清理站
139传递至横梁147。类似地,第二清理站141位于框架117的横梁127和129之间,并且通过类似于振动隔离系统149的振动隔离安装结构153固定,隔离安装结构153被固定至横梁127。连接和支撑结构153包括螺栓,螺栓通过在安装结构153和横梁127之间的一对弹性体垫或圆环155将清理站固定至横梁127,该弹性体垫或圆环155防止振动在两者之间通过。最后,第三清理站143纵向位于框架117的横梁129和最后端的横梁159之间。第三清理站143被支撑在被固定至横梁129的振动隔离连接结构157上,其也包括如其他两个连接结构151和155中的两个弹性体振动隔离垫158。
[0084] 参考图19,其中之一被示出的无盖车辆5装有煤或其他货物,并且在行进方向A上前进通过压紧系统111。在图19的示意图中示出压紧系统的结构处于提起状态。在该示意图中,可见三个不同清理站139、141、143的相对运行高度。清理站Ⅰ(139)具有最高的相对位置,并且其首先以最小的压紧状态接触无盖车辆中的煤或颗粒物质。
[0085] 清理站Ⅱ稍微更低,并且激活该清理站141的液压圆筒结构135包括被附接至加固框架121的向下延伸的延伸梁163,引起结构135的圆筒的延伸行程将清理站Ⅱ(141)压至更低的距离。振动隔离连接153也包括从框架117的水平高度向下延伸的延伸梁,从而将清理站Ⅱ支撑在较低的高度。
[0086] 站Ⅲ具有甚至更长的延伸支撑165,其固定地固定至加固结构121,并且从那里固定地向下延伸,从而提供一较低高度,液压圆筒137从该高度将站Ⅲ向下压。连接结构157也具有延伸梁,其从框架向下突出,从而提供站Ⅲ的较低运行高度。
[0087] 参考图20,站Ⅰ包含液压圆筒结构133,液压圆筒结构133固定至支撑结构121上的向下延伸的支架支撑梁160。液压圆筒133的上部末端被枢轴地固定至支撑梁165,并且下部末端被枢轴地固定至外壳167。外壳167包括两个纵向间隔的垂直壁169和171,垂直壁169和171从加固的上部固定结构173向下延伸,上部固定结构173包含在垂直壁169和171之间延伸的水平壁,从而形成盒形或槽形结构,而加固角撑板附接在内部,从而加强该结构。另外,结构173具有附接至其上部表面的加固结构,而垂直凸缘枢轴地与圆筒133连接。
[0088] 液压振动器174被支撑在被固定至压紧盘181并从压紧盘181向上突出的两个凸缘之间。这些凸缘由振动隔离连接通过两对气动隔振器175和177固定至壁169和171。凸缘将液压振动器174联结至在其较低末端处的轮廓表面结构179,被固定至轮廓表面结构179。振动器174由加压液压流体驱动,并且向压紧表面传递振动,如以下将进一步讨论的。
[0089] 轮廓表面压紧结构179包括第一盘部分181,其在图20中大致水平,第一盘部分181与向上倾斜的盘部分183连接,盘部分183从盘181的前缘部分向前并且倾斜向上延伸。盘183的前端由枢轴连接185固定,枢轴连接185允许绕设备的横向水平转动轴的转动。枢轴连接185将压紧清理表面结构179结合至连接结构149,连接结构149通过气动隔振器151连接至框架117的前梁125。当液压圆筒133延伸或收缩,降低或提升液压振动压紧器174和关联的站Ⅰ的压紧部分时,枢轴185允许表面压紧结构179绕转动轴转动。
[0090] 站Ⅱ和站Ⅲ被类似配置以便上下运动,每个都具有各自的液压振动压紧器174,液压振动压紧器174通过类似图20中所示的气动隔振器系统而被支撑在前壁169和后壁和171之间。该大概结构在图19中可见,其中站Ⅱ的振动组件187和站Ⅲ的振动组件189被示为被固定地固定至其各自的清理表面结构191和193。
[0091] 如图21中最佳示出,站Ⅰ包含清理结构179,该清理结构179绕转动连接185被枢轴地固定至具有两个气动隔振器151的振动隔离连接149,该两个气动隔振器151防止气动振动器174产生的振动到达整个压紧系统111内。清理表面结构179包含与向上倾斜的初始啮合盘183结合的第一盘181,初始啮合盘183以相对于水平大约30度角向上成角,并且从盘181的前缘向前延伸。倾斜盘183和水平盘181一起组成站Ⅰ的横向中心部分,并且这在无盖车辆中的颗粒材料或煤的堆积的顶部提供平面压紧。
[0092] 清理表面结构179也包括倾斜延伸的侧盘195,其从盘183的横向侧倾斜向下和横向延伸,与盘183成45度的角度。从盘195的横向末端的结构宽度稍微比无盖车辆中的货物空间的内部宽度小一些。倾斜延伸盘197与水平盘181整体形成,并从其横向侧向下倾斜延伸,与盘181成45度角。这些盘197的较低末端在无盖车辆的内部空间的宽度附近,并且每个盘197都装备有硬橡胶翼板199,硬橡胶翼板199允许清理表面结构179在没有金属与金属的接触的情况下接触无盖车辆的侧铁轨的上弦,金属与金属的接触可能对清理表面或铁路车辆中的任一个造成损害,并且硬橡胶翼板199还允许部分封闭装进车辆5中的煤,从而防止压紧期间煤块从车辆落出。盘195和197通过从其上部表面向上延伸的肋加固。
[0093] 施加至煤用于压紧的力类似第一实施例中施加至煤的力。振动器装置174可为关于滚筒实施例所述的离心负载液压马达。振动器压紧器174提供优选大约40Hz或2400次振动/分钟的振动,虽然也可有效使用其他的振动速度。
[0094] 振动器174通过成对的四个气动隔振器175和177隔离,其中一对在前面,处于振动器和壁169之间,而另一对处于振动器174和后壁171之间,以便基本仅通过被固定至清理表面结构179的盘181并从其向上突出的前和后凸缘传递振动。就振动传送进枢轴支撑185来说,该振动也被连接器149和框架125之间的气动隔离器151隔离在枢轴清理表面
179中。
[0095] 通过液压圆筒133施加至顶壁和支撑结构173的向下的力以及系统的总重量为大约3,000磅的连续向下力,并且当与振动结合时,引起周期振动力,其具有大约24,000磅的最大冲击力,即结合最大总力27,000。这些力的水平可按适合给定的应用而被调节。来自压紧站的煤上的压强在2至50磅/平方英寸(psi)的范围内,并且优选为7至19磅/平方英寸的范围,并且最优选为大约8psi。最大的psi不应超过50psi。在站Ⅰ、站Ⅱ和站Ⅲ中的每个站上施加类似的振动、力和压强。
[0096] 站Ⅰ开始无盖车辆中的材料冠部的压紧过程。当无盖车辆5向前滚动时,第一接触是与在盘183处的负载颗粒接触,其啮合煤和在其下侧的面向下的啮合表面以及侧翼195的表面,并且开始将其向下楔压,在煤上滑动,直到其抵达盘181下并在其侧翼197下的连续表面,其中煤被压紧至最终高度,并且第一站Ⅰ穿过车辆5的后部到后面的煤。当无盖车辆的前壁201在第一清理站Ⅰ下穿过时,就立即施加该初始压紧。振动和向下的力将颗粒材料压缩至盘181的后缘水平,其高于铁路车辆5的顶侧弦203大约10英寸。倾斜横向盘195和197也在煤上产生清理的压紧冠,并且橡胶翼板199防止煤或颗粒物从铁路车辆掉落。在该压紧期间,盘181优选接近水平,但是可由于枢轴185和煤的高度而成角度。
[0097] 再次参考图21,站Ⅱ包含外壳中的振动器174,其基本与站Ⅰ的振动器外壳具有相同的结构。该外壳包含顶壁和加固结构173,加固结构173在其下部端枢轴地与液压圆筒135啮合,并且与前壁169和后壁171形成大致槽形的角撑板结构,而前壁169和后壁171支撑其中在垂直凸缘之间的振动器174,该垂直凸缘从压紧表面结构的顶部向上突出,该压紧表面结构通过另两对气动隔振器177和175被拴接在与壁169和171的振动隔离连接中,由此从液压和外部外壳隔离振动器174和振动压紧表面。
[0098] 站Ⅱ的振动器174被固定地固定至清理表面结构205,当其在煤上滑过时,清理表面结构205的一组面向下成角度的表面与煤啮合并将煤压紧。结构207包括平坦的中间盘207和对角向上延伸的成角度的表面盘209,表面盘209从盘207的前缘整体向上延伸至枢轴连接211,枢轴连接211将清理表面结构固定至被连接至振动隔离连接153的延伸梁。连接结构153通过一对气动隔振器213被固定至框架117的横梁127,使得清理表面结构205的振动不传给框架117。
[0099] 清理表面结构205也包括两个向下成角度并且横向延伸的清理表面侧盘215,清理表面侧盘215的每一个都在各自的橡胶翼板217中终止,从而允许与无盖车辆5的上弦203紧密接触,从而防止进行压紧时损失颗粒物质,并且还允许橡胶翼板217和顶弦之间的无损接触。另外,站Ⅱ具有两个向下倾斜的延伸盘219,其每个都从水平盘207的横向外缘向下并向外突出。盘219已固定至其外部较低末端或末端木板(trencher)221。这些木板
221一起刮这些表面219下的颗粒材料,以便将其稍微横向向内移动,并且在煤材料冠部的每一侧都产生空间,其允许穿过站2之后,在煤堆积的顶部和铁路车辆5的侧壁的内部之间在每侧上都有一至两英寸或更大的空间。通常,所有站的金属表面都比无盖车辆内部的横向宽度更窄,而橡胶翼板被配置成至少部分在无盖车辆的侧壁的顶弦之上。
[0100] 站Ⅱ的盘209的下面的煤啮合表面的对角向上斜面大约为30度,并且其在由站Ⅰ产生的压紧煤冠部上滑过,将其压紧,并在盘207的连续下表面下穿过,而盘207优选在运行期间接近水平。侧翼215和219发生类似的滑动压紧。煤被降低至由盘207的下表面的后缘限定的第二压紧高度。在站Ⅱ施加的力和振动与站Ⅰ的相同。站Ⅱ在煤上穿过后,材料的压缩优选降至高于无盖车辆5的顶部横杆大约5英寸。
[0101] 由于在无盖车辆装载之后但在任何压紧之前无盖车辆中的煤或颗粒材料可能的高隆起,站Ⅰ的侧盘195和197相对于中心盘181的向下的角度大约为45度。相反,在站Ⅱ中,由于该阶段煤的压紧增加以及无盖车辆5中的材料的冠部高度降低,横向翼盘215和219的向下角度相对于关联的盘209和207可能小至10度。
[0102] 站Ⅲ是压紧系统的最终压紧和清理站。站Ⅲ的清理系统包括被支撑在基本相同的外壳中的相同的振动器结构174,即前壁169和后壁171,以及两对隔振器175和177,隔振器175和177悬挂振动器174位于其间的被附接至压紧盘的一对凸缘。站3的清理表面223大致包含第一倾斜盘225和直接位于振动器174下并被固定至其的基本水平盘227。该结构可绕枢轴连接229枢轴转动,枢轴连接229连接至支撑梁231的较低端,支撑梁231从隔振连接结构157向下延伸,隔振连接结构157具有一对被固定至框架117处的横梁129的隔振器垫233,而隔振器垫233从中隔离振动器174的振动。
[0103] 另外,站Ⅲ包括在倾斜盘225的任一横向侧上的两个基本水平并稍微向下延伸盘235,以及由稍微向下延伸盘237在基本水平的盘227的任一侧上形成的最终结束表面(finishing surface)。这些盘237每个都在各自的橡胶翼板239中终止,橡胶翼板239沿铁路车辆5的顶弦跨过。在该压紧阶段,力和振动速度与第一和第二站中相同,现在煤被压缩至基本与无盖车辆5的顶弦平齐的高度,而至多在车辆的中间有轻微的隆起,其被反映在横向盘237的轻微角度中。在站Ⅲ施加的力和振动与站Ⅰ和站Ⅱ的相同。橡胶翼板239部分封闭车辆并且防止在最终清理过程期间未变成压缩的煤的松散煤掉出,其在无盖车辆中留下轻微隆起但紧密压缩的材料物质装载。
[0104] 橡胶翼板由硬橡胶或其他弹性材料制成,其能够接触铁路车辆5的顶部弦而不造成损伤。结构的剩余部分,即清理站1的清理表面179或站2的205和站3的223的所有表面盘都优选由不锈钢形成,并且通过从中向上突出的肋形物凸缘加固从而提供刚度以允许以伴随的力压紧其下的煤。
[0105] 本系统导致防护和清理工具,其防止煤从车辆掉落或留在无盖车辆的顶弦上,或者用于进入装备的机械部分中,即进入压紧系统的可移动表面中。
[0106] 本压紧系统的运行优选为完全自动化及由计算机控制的,并且框架117与相关的清理站的上下运动完全由计算机用从RFID扫描器得到的所需信息以及激光扫描器控制,激光扫描器实际上除了标签数据之外还检测车辆的接近和尺寸。本系统允许三个站独立使用,使得该过程能够尽可能有效地起作用。
[0107] 在操作中,基于例如根据RFID标签数据确定的车辆尺寸,将框架和清理站Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ提升至合理的高度,从而当无盖车辆接近时越过前壁。无盖车辆的前壁通过站Ⅰ,并且然后通过液压降低站Ⅰ以朝着车辆的前部接触煤。当前壁通过站Ⅱ时,降低清理站Ⅱ以接触已由站Ⅰ压紧的煤。当壁通过站Ⅲ时,站Ⅲ的液压系统降低站Ⅲ,从而完成已被站Ⅰ和Ⅱ压缩并清理的煤的压紧。然后当无盖车辆的后壁到达站Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ时,站Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ被提升,优选每个都被单独提升。然后,该过程对于下一铁路车辆重复。可替换地,框架117可被提升以在后壁之上越过所有的站Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。
[0108] 液压系统和清理站的位置调节煤的不同高度,并且以当前的装载速度起作用,这意味着在该替换实施例中,也可能连续而不停止地运行车辆,并且向煤提供有轮廓的、被压紧的上部表面,其将降低由于车辆的运动或者空气的通过而引起的煤的损失。
[0109] 以上实施例已被描述为使用激光系统在无盖车辆抵达压紧站时检测其接近和可能的尺寸。在煤装载系统的环境中,很可能空气中的灰尘引起可见度的限制,这可能影响激光或基于光的扫描和检测系统的运行。因此,可使用超声检测器代替在此描述的激光系统。
[0110] 上述实施例中的滚筒或盘的振动使用液压振动系统实现。可使用电振动系统代替上述液压系统。然后,电动振动器代替液压振动器,而提供电力的电缆代替将液压流体运载给液压振动器的管道。
[0111] 以上已描述控制压紧系统运行的基于PC的计算机系统。代替PC计算机,压紧器控制系统也可包括或基于PLC(可编程逻辑控制器),PLC控制托盘和液压圆筒的运动,其移动实施例的各种滚筒或盘,以便越过火车头或无盖车辆的壁,并且从而下降进入无盖车辆的内部空间,从而压缩煤或颗粒材料。PLC是一种被配置用于自动化的过程控制的电硬件系统,并且它通常包含微处理器和一些可存取存储器,该可存取存储器将加载到其中的软件储存在其中,这引起它适当地管理该过程,以及它还包括用于基于相关输入(例如,在由扫描器检测铁路车辆之间的间隔时产生的信号)调节进程的大量输入或通信端口。PLC类似PC,但是其内部编程专用于运动控制系统。PLC具有植入软件,植入软件使其更容易控制系统中的运动,而不需要PC系统所需的底层代码(underlying code)。PLC系统或组合的PLC/PC控制系统具有数据处理/计费(billing)以及压紧器系统的运动控制的能力,优选地是压紧过程和提升压紧设备以越过铁路车辆和火车头等等由PLC控制,而连接的PC系统被提供进程数据,用于系统管理、计费每车费用以及任何其他维护或更高水平的操作,例如已经压紧了多少个无盖车辆。
[0112] 本说明书中的术语应被视为描述而非限制术语,并且在不偏离本发明的精神的情况下,本领域技术人员通过该公开将能够做出其中的改变或更改。
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