一种铁路龙门吊集装箱货场的列车定位方法与流程

本发明属于铁路集装箱技术，具体涉及一种铁路龙门吊集装箱货场的列车定位方法。

背景技术

在铁路集装箱货场一般是由司机人工手动操作龙门吊，进货的时候将列车上的集装箱卸到货场或者集卡上，出货的时候将列车或者集卡上的集装箱装载到列车上。跟一般的港口集装箱堆场不同的是，龙门吊需要对列车装卸作业。如果要做龙门吊自动控制，就必须知道列车上集装箱的位置，但是每次列车进场的位置不固定是任意停靠，所以需要对列车上的集装箱进行定位处理。

技术实现要素：

为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种铁路龙门吊集装箱货场的列车定位方法，可以对进入铁路龙门吊集装箱货场的列车进行定位。

为了解决上述技术问题本发明的所采用的技术方案为：

一种铁路龙门吊集装箱货场的列车定位方法，包括：

步骤1，在列车进入堆场后，龙门吊上的激光扫描仪实时进行扫描，获取列车与龙门吊的状态关系，状态关系包括：列车已经过龙门吊，列车未经过龙门吊，列车在龙门吊下方；

步骤2，指派堆场上的一台龙门吊搜索列车的车头或车尾，在找到车头或车尾后，计算出车头或车尾的坐标，再根据列车进场时读取的rfid信息，获取列车所有车厢的换长，计算出每节车厢的长度后，确定每节车厢在堆场坐标系中的坐标位置。当作业管理系统发出作业指令后，根据作业信息，再进一步确定目标车厢的坐标；

步骤3，根据初定位找到目标车厢的坐标，指派靠近目标车厢的龙门吊向目标位置运行，当龙门吊设备的中心与目标车厢的距离小于预设限值时，通过龙门吊上的扫描仪获取龙门吊中心与目标车厢的中心位置，以及龙门吊中心与前后箱位的中心位置的距离，控制器依据距离获取龙门吊停车终点位置。

较佳地，步骤1，2具体包括：

步骤11，人工判断列车进入货场行走的铁轨信息；

步骤12，远程控制服务器将列车进入的信息发送至列车进入的铁轨上的各个龙门吊上的激光扫描仪控制器；

步骤13，各个激光扫描仪控制器控制激光扫描仪开启，扫描仪开启后返回开启信号至远程控制服务器；

步骤14，通过激光扫描仪获取列车状态，列车状态包括：已经过龙门吊、未经过龙门吊或列车停在龙门吊下方，激光扫描仪通过控制器将所示列车的状态实时发送至远程控制服务器；

步骤15，远程控制服务器根据每台龙门吊发送的状态信息判定选择堆场上的一台龙门吊，控制龙门吊向前或向后行走，在行走的过程中，由龙门吊上的激光扫描仪搜索列车的头部或者尾部，一旦确认找到列车的头部或尾部，龙门吊停止行走；

步骤16，龙门吊上的激光扫描仪将车头或者车尾的位置信息发送给远程控制服务器，结合列车车厢数量和换长计算出列车在堆场坐标系中的位置。

较佳地，步骤14，通过激光扫描仪获取列车状态的方法包括：

若扫描点的y坐标有变化，且最终变为低位置的点，则表示列车已经经过了龙门吊；

若扫描点的y坐标没有变化，则表示列车未经过龙门吊；

若扫描点的y坐标有变化，且最终是变为高位置或部分高位置的点，列车停在龙门吊下方。

较佳地，步骤15，远程控制服务器根据每台龙门吊发送的状态信息判定选择那一台龙门吊去寻找车头或车尾的方法包括；

若列车为经过龙门吊rmg1，则龙门吊rmg1向列车运行方向反向运行，搜索列车头部；

若列车停止在龙门吊rmg1下方，未经过龙门吊rmg2，则龙门吊rmg1向列车运行方向同向运行，龙门吊rmg2向列车运行方向反向运行，任一台龙门吊搜索到列车头部时，两台龙门吊停止运行；

若列车经过了龙门吊rmg1，未经过龙门吊rmg2，则龙门吊rmg1向列车运行方向同向运行，搜索列车头部，龙门吊rmg2向列车运行方向反向运行，搜索列车尾部，任一台龙门吊搜索到列车头部或尾部时，两台龙门吊停止运行；

若列车经过了龙门吊rmg1，并停在龙门吊rmg2下方，则龙门吊rmg1向列车运行方向同向运行，龙门吊rmg2向列车运行方向反向运行，共同搜索列车尾部，任一台龙门吊搜索到列车尾部时，两台龙门吊停止运行；

若列车经过了龙门吊rmg1，且经过了龙门吊rmg2，则龙门吊rmg2向列车运行方向同向运行，搜索列车尾部，若龙门吊rmg2搜索到列车尾部时，龙门吊rmg2停止运行；

其中，从铁轨进场端往后各龙门吊依次排列为龙门吊rmg1、龙门吊rmg2……龙门吊rmgn，n为铁轨上龙门吊总数。

较佳地，在列车多次进车的情况下：

第一列列车完成定位后，记录第一列列车车尾的坐标x；

远程控制服务器控制距离坐标x最近的一台龙门吊行走到坐标x所在位置，并有该龙门吊对第一列列车车尾进行监控；

若第二列列车进场后未与第一列列车连接，按照步骤1至步骤3方法对第二列列车进行定位；

若第二列列车进场后与第一列列车连接，则将各列列车视为一整列，重新步骤1至步骤3方法对整列列车进行定位。

较佳地，步骤3中的预设限值为3至5米。

本发明的有益效果在于：

本发明为实现铁路集装箱货场的龙门吊的自动控制提供了一个重要数据，在需要对列车车厢上的集装箱进行抓放箱作业时，通过本方法获取作业箱的位置，为龙门吊的自动定位提供基础。而铁路集装箱货场的自动化作业，能大大提供工作效率，减轻司机的劳动强度。

附图说明

图1为本发明实施例的龙门吊、铁轨及列车的设置方式示意图；

图2为本发明实施例的列车未经过龙门吊rmg1的位置示意图；

图3为本发明实施例的列车停放在龙门吊rmg1下方，未经过龙门吊rmg2的位置示意图；

图4为本发明实施例的列车经过了龙门吊rmg1，没有经过龙门吊rmg2的位置示意图；

图5为本发明实施例的列车经过了龙门吊rmg1，停在龙门吊rmg2下方的位置示意图；

图6为本发明实施例的列车经过了龙门吊rmg1和龙门吊rmg2的位置示意图；

图7为本发明实施例在多次进车多情况下的位置示意图；

图8为本发明实施例精确定位结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

列车在进场前，货场的中控室会得到通知，此时开启列车定位系统。一列列车进场后，作业一段时间，还可能有第二列列车进场。第二列列车有可能跟第一列列车相连接，也有可能不连接。如果连接上的话，就会把第一列列车推动，第一列列车之前已测定的位置就会发列车生改变，此时需要对两列列车重新定位。

在入场的地方安装rfid读卡器，列车车厢底部一般已安装有rfid发射器，rfid发射器里存储该节车厢的车型和换长。在列车经过rfid读卡器的时候，就可以获取这些数据，然后发送给远程控制服务器，由于车厢间还存在间隙，所以可以计算出列车的大致长度，以及每节车厢的大致位置坐标。

一般一个货场会有1-3台龙门吊，分布在轨道上。在每台龙门吊上安装激光扫描仪，激光扫描仪的扫描面与地面正切于轨道中心线，可以扫描计算出列车车厢的轮廓坐标。

在列车入场停车后，远程控制服务器发指令指派一台龙门吊会去寻找列车车头或车尾。如果列车车头或车尾不在该台龙门吊的工作范围内，则由另一台龙门吊去寻找。寻找到列车车头或车尾后，就可以确定每节车厢的位置。在堆场需要作业时，远程控制服务器分配作业指令并解析成龙门吊的运行指令，并把目标作业位置发送给离目标作业位置最近的一台龙门吊，这台龙门吊在接收到目标箱的坐标后，再运行到目标位置的上方，利用激光扫描仪扫描确定最终的停车位置，龙门吊停车后，吊具会在目标箱的正上方，可以进行放箱和抓箱的自动作业。

一种铁路龙门吊集装箱货场的列车定位方法，包括：

步骤1，初定位，确定列车所进入的铁轨，用堆场上的龙门吊上的激光扫描仪获取列车状态，列车状态包括：已经过龙门吊、未经过龙门吊或列车停在龙门吊下方；并将列车头部或尾部的位置信息结合列车车厢数量，获取龙门吊在坐标系中的位置；具体包括：

步骤11，人工判断列车进入货场行走的铁轨信息；操作员通过人工获取方式得到列车进场信息后，在操作界面上手动选择列车从哪条铁轨进场。该信息通过界面传给远程控制服务器；

步骤12，远程控制服务器将列车进入的信息发送至列车进入的铁轨上的各个龙门吊上的激光扫描仪控制器，各个激光扫描仪控制器控制激光扫描仪的控制云台转到预置位，控制云台到位后返回开启信号至远程控制服务器；远程控制服务器给每台龙门吊上的激光扫描控制器发送置位信息，控制器控制云台转到预置位，云台到位后反馈开启信号给远程控制服务器。

步骤13，远程控制服务器接收到开启信号后，发送指令至各个龙门吊上的龙门吊控制器开启激光扫描仪；远程控制服务器得到控制器反馈信号后发送指令给每台龙门吊上plc，plc控制程序开启激光扫描仪电源，开始扫描各个扫描仪所在龙门吊下方的铁轨；

步骤14，通过激光扫描仪获取列车状态，列车状态包括：已经过龙门吊、未经过龙门吊或列车停在龙门吊下方，激光扫描仪通过控制器将所示列车的状态实时发送至远程控制服务器。通过激光扫描仪获取列车状态的方法包括：

若扫描点的y坐标有变化，且最终变为低位置的点，则表示列车已经经过了龙门吊

若扫描点的y坐标没有变化，则表示列车未经过龙门吊；

若扫描点的y坐标有变化，且最终是变为高位置或部分高位置的点，列车停在龙门吊下方。

步骤15，远程控制服务器根据每台龙门吊发送的状态信息判定选择堆场上的一台龙门吊，控制龙门吊向前或向后行走，在行走的过程中，由龙门吊上的激光扫描仪搜索列车的头部或者尾部，一旦确认找到列车的头部或尾部，龙门吊停止行走。

步骤16，龙门吊上的激光扫描仪将车头或者车尾的位置信息发送给远程控制服务器，结合列车车厢数量和换长计算出列车在堆场坐标系中的位置。

步骤2，获取龙门吊启动和运行方向命令，控制龙门吊找到列车的车头或车尾；在单次进车的情况下；

若列车为经过龙门吊rmg1，则龙门吊rmg1向列车运行方向反向运行，搜索列车头部；

若列车停止在龙门吊rmg1下方，未经过龙门吊rmg2，则龙门吊rmg1向列车运行方向同向运行，龙门吊rmg2向列车运行方向反向运行，任一台龙门吊搜索到列车头部时，两台龙门吊停止运行；

若列车经过了龙门吊rmg1，未经过龙门吊rmg2，则龙门吊rmg1向列车运行方向同向运行，搜索列车头部，龙门吊rmg2向列车运行方向反向运行，搜索列车尾部，任一台龙门吊搜索到列车头部或尾部时，两台龙门吊停止运行；

若列车经过了龙门吊rmg1，并停在龙门吊rmg2下方，则龙门吊rmg1向列车运行方向同向运行，龙门吊rmg2向列车运行方向反向运行，共同搜索列车尾部，任一台龙门吊搜索到列车尾部时，两台龙门吊停止运行；

若列车经过了龙门吊rmg1，且经过了龙门吊rmg2，则龙门吊rmg2向列车运行方向同向运行，搜索列车尾部，若龙门吊rmg2搜索到列车尾部时，龙门吊rmg2停止运行；

其中，从铁轨进场端往后各龙门吊依次排列为龙门吊rmg1、龙门吊rmg2…...龙门吊rmgn，n为铁轨上龙门吊总数。

步骤3，龙门吊对所示列车进行精确定位，根据初定位找到目标车厢中心的坐标，靠近目标车厢的龙门吊向目标厢位置运行，当龙门吊设备的中心与目标厢的距离小于预设限值时，通过龙门吊上的扫描仪获取龙门吊中心与目标车厢的中心位置，以及龙门吊中心与前后箱位的中心位置的距离；发送给plc，作为plc的停车终点位置。预设限值为3至5米，本实施例中设定为4米。

在多次进车的情况下：

第一列列车完成定位后，记录第一列列车车尾的坐标x；

远程控制服务器控制距离坐标x最近的一台龙门吊行走到坐标x所在位置，并有该龙门吊对第一列列车车尾进行监控；

若第二列列车进场后未与第一列列车连接，按照步骤1至步骤3方法对第二列列车进行定位；

若第二列列车进场后与第一列列车连接，则将各列列车视为一整列，重新步骤1至步骤3方法对整列列车进行定位。

下面结合附图和具体应用对本发明实施例的具体方案进行说明

现场工况

列车在进场前，会通知控制中心进场消息，由司机选择列车进入的列车道，并开启扫描仪云台和扫描仪电源，扫描仪开始工作，等待列车进场。列车进场过程中，龙门吊禁止作业。

列车进场后，在轨道任意位置停车等待作业。作业过程中列车在轨道上的位置不发生改变。

若第一列列车未离开货场，又有列车进入时，后续进入的列车车头可能挂接在前列车厢的尾部，也可能不与之挂接。若挂接上，由于列车头的推动作用，两列列车都会发生位置变化。

列车定位方案

列车进场后，先由初定位获取每节车厢在龙门吊大车坐标系中的坐标位置；在接到作业指令后，目标箱位进入扫描仪扫描范围内，再由精定位获取大车设备中心距目标箱位中心的距离，指引大车运行。

初定位的定位偏差范围：±300mm。

精定位的定位偏差范围：±50mm。

初定位流程

初定位方法按以下步骤进行：

1、操作员通过人工获取方式得到列车进场信息后，在操作界面上手动选择列车从哪条铁轨进场。该信息通过界面传给远程控制服务器。

2、远程控制服务器给每台龙门吊上的激光扫描控制器发送置位信息，控制器控制云台转到预置位，云台到位后反馈开启信号给远程控制服务器。

3、远程控制服务器得到控制器反馈信号后发送指令给每台龙门吊上plc,plc控制程序开启激光扫描仪电源，开始扫描。

4、每台龙门吊的扫描仪扫描下方铁轨，检测铁轨上列车的状态，该状态分为三种类型：列车已经经过了龙门吊、列车未经过龙门吊、列车停在龙门吊下面。扫描仪控制器将检测到的状态实时发送给远程控制服务器。

5、远程控制服务器根据每台龙门吊发送的状态信息判定用哪台龙门吊去找列车的头部或者尾部。

6、龙门吊找到列车的头部或者尾部后，将头部或者尾部的位置信息发送给远程控制服务器，远程控制服务器再结合rfid读取的列车车厢数量和换长计算列车在龙门吊大车坐标系中的位置，初定位完成。

判定列车经过的状态：

列车在经过扫描仪的时，根据扫描点的y坐标的变化，判断三种状态：

y坐标有变化，最终变为低位置的点：列车已经经过了龙门吊

y坐标没有变化：列车未经过龙门吊

y坐标有变化，最终是变为高位置或部分高位置的点：列车停在龙门吊下面。

单次进车的情况下，判定龙门吊启动和运行方向包括：

货场内有n台龙门吊，以货场入口往后依次排列为：rmg1、rmg2…...rmgn(见图1)。每台龙门吊由于工作区域的限制，可能会出现在所辖区域内搜索不到车头或车尾的情况。列车和货场内所有龙门吊的相对位置关系可以简化为两台龙门吊和列车的相对位置关系，下面针对可能出现的情况一一说明。

情况一：

当列车没有经过rmg1。(见图2)

策略：rmg1左行，去找列车头部。

情况二：

当列车停止rmg1下方，没有经过rmg2。(见图3)

策略：rmg1右行，rmg2左行，同时去找列车头部，任一台找到即可停车。

情况三：

当列车经过了rmg1，没有经过rmg2。(见图4)

策略：rmg1右行，去找列车尾部；rmg2左行，去找列车头部，任一台找到即可停车。

情况四：

当列车经过了rmg1，停在rmg2下面。(见图5)

策略：rmg1右行，rmg2左行，去找列车尾部，任一台找到即可停车。

情况五：

当列车经过了rmg1，rmg2。(见图6)

策略：rmg2右行，去找列车尾部。

在多次进车多情况下：

第一列列车完成定位后，车尾的坐标已知。在进入第二列列车后，需要判断第二列与第一列列车的连接情况。

策略：

第一列列车完成定位后，记录车尾的坐标x。当中控室操作员接收到有列车进场消息后，在操作台界面上点击预设按钮，远程控制服务器irc接收到按钮信号后命令离x最近的一台龙门吊行走到x位置，并开启扫描仪判定第二列列车是否与第一列列车挂钩连接。(见图7)

当第二列列车并未与第一列列车连接时，第一列列车的位置并没有发现变化，只需对后进入列车进行初定位，定位方法参照单次进车情况。当后进入列车与原有列车车厢连接时，可能会导致原有列车位置发生变化。此时将所有列车视为一整列，重新按照单次进车的算法进行定位。

判定是车头或是车尾的方法包括：

同样是判断扫描点的y坐标，从左往右，先小后大找到车头，先大后小找到车尾。

本实施例中数据交互接口

注：远程控制服务器在接收到状态值后，即可关闭对应的swtich，扫描仪控制器将这些状态值清零。

精定位流程:

在接到作业指令后，根据初定位找到目标车厢中心的坐标，附近的龙门吊开始往接近目标箱的方向运行。

当大车设备中心距目标车厢只有4m的距离时，扫描仪获取大车设备中心距目标车厢的中心位置以及车厢前后箱位的中心位置的距离，发送给plc，作为plc的停车终点位置。(图8)

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。