一种铁路敞车装载集装箱防偏载微机测量系统和方法与流程

本发明属于装载领域，尤其涉及一种集装箱装载对中防偏载系统。

背景技术：

龙门吊和正面吊在铁路货场中用于集装箱的装载和卸载，龙门吊和正面吊将集装箱吊起并且将集装箱移动到铁路敞车上。铁路敞车是铁路运输中的主型车辆，由于集装箱的尺寸大，在龙门吊和正面吊装载集装箱的作业中，要将集装箱放置在敞车中线上，不能出现较大的偏载，保证行车安全。

现有集装箱装载对中系统采用卫星定位方法，该方法存在测量精度无法满足集装箱装车定位需求，并且在有防雨棚等遮蔽设施的装车现场无法使用的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种铁路敞车装载集装箱防偏载微机测量系统，以解决现有装置存在的测量精度不能满足需求的问题。

本发明的另一个目的是提供一种铁路敞车装载集装箱防偏载微机测量方法。

本发明技术方案如下：一种铁路敞车装载集装箱防偏载微机测量系统，包括移动探测源距离测量装置、单片机、显示屏、语音播报模块，移动探测源距离测量装置与单片机连接，单片机还与显示屏、语音播报模块连接；移动探测源距离测量装置安装在集装箱吊具的侧端。

作为本发明的进一步改进，所述移动探测源距离测量装置为两台，安装在集装箱吊具的一侧两端。

或者所述移动探测源距离测量装置为三台，两台安装在集装箱吊具一侧两端，一台设在集装箱吊具另一侧。提高可靠性。

作为本发明的进一步改进，所述移动探测源距离测量装置由窄波束障碍传感器、位移传感器、平移机构组成，平移机构包括机架滑轨、传动部件、平移驱动电机，平移驱动电机设在集装箱吊具的侧端，传动部件位于机架滑轨内，平移驱动电机连接传动部件，窄波束障碍传感器设在传动部件上，位移传感器与平移驱动电机的驱动轴同轴连接。

作为本发明的进一步改进，所述移动探测源距离测量装置由窄波束障碍传感器、角度传感器、摆动机构组成，摆动机构包括转轴、摆臂、摆动驱动电机，摆动驱动电机设在集装箱吊具的侧端，摆动驱动电机连接摆臂，摆臂的活动端设有窄波束障碍传感器，角度传感器与摆动驱动电机的转轴同轴连接。

作为本发明的进一步改进，所述窄波束障碍传感器采用超声波、红外线、激光、雷达中的一种。

一种铁路敞车装载集装箱防偏载微机测量系统进行测量的方法，包括接触距离测量、数据通信、数据解算、动画显示、实时语音提示、数据存储步骤，具体过程如下：通过安装在集装箱吊具一侧两端的两台移动探测源距离测量装置自动测量出集装箱边沿和铁路敞车边墙之间的距离数据；单片机得到该距离数据后解算出集装箱在铁路敞车内的实际位置，并通过显示屏动画模拟显示；单片机中存储有集装箱在铁路敞车内的标准位置设定值，当测量值与设定值出现偏差时，语音播报模块进行语音提示，协助操作人员正确放置集装箱；

在集装箱装载完成，集装箱吊具脱钩的时刻，单片机进行数据存储。便于回溯检查。

本发明采用非接触测量方式，传感器直接安装在集装箱吊具上，是独立的系统。本发明具备数据存储功能，便于回溯检查。

移动探测源距离测量装置是本发明的核心部分：探头发射垂直向下的探测波，并由平移或摆动机构驱动，用以寻找铁路敞车边墙的回波，从而解算出集装箱吊具端头离铁路敞车边墙的距离数据；处理器接收测量子系统数据得到吊具和铁路敞车边墙的实时距离数据，并结合提前存储的标准值得到偏差值，处理后通过显示屏动画模拟显示，同时语音播报模块进行语音提示，协助操作人员正确放置集装箱。

单片机接收两台移动探测源距离测量装置的数据后，解算出吊具和铁路敞车边墙的实时距离数据，并结合提前存储的标准值得到偏差值，处理后的数据通过显示屏动画模拟显示，同时语音播报模块进行语音提示。在集装箱装载完成，集装箱吊具脱钩的时刻，单片机进行数据存储，便于回溯检查。

本发明基于探头平移或摆动方式寻找铁路敞车边墙，从而解算出集装箱与敞车边墙距离数据，辅助完成集装箱装载过程，防止偏载，一人独立就可完成作业，整个过程均自动进行，无需人工观察测量。节约人力资源，提高装车效率，保障铁路行车安全。应用于龙门吊和正面吊在铁路敞车上装载集装箱的过程中，吊具在敞车上装卸和移动集装箱，对龙门吊或正面吊的吊具进行位置测量，测量精度可达+/-5mm。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图；

图2为本发明中窄波束障碍传感器水平直线位移方式的原理图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明中窄波束障碍传感器水平面扇形圆弧移动方式原理图；

图5为图4的俯视图；

图6为本发明中移动探测源距离测量装置的安装位置示意图；

图7为图6的侧视图。

附图标记含义如下：1-移动探测源距离测量装置；2-单片机；3-显示屏；4-语音播报模块；5-窄波束障碍传感器；61-机架滑轨；62-传动部件；63-平移驱动电机；7-位移传感器；8-角度传感器；91-转轴；92-摆臂；93-摆动驱动电机；10-集装箱吊具；11-集装箱；12-铁路敞车；13-铁路敞车边墙。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

实施方式中元器件采用现有产品：单片机采用stc15f2k60s2系列单片机。语音播报模块采用sc8021b语音芯片构建。传动部件采用同步带、轮传动组件。

窄波束障碍传感器是探测源，窄波束障碍传感器采用超声波、红外线、也可采用相似功能的激光、雷达传感器。通过反射回波探测障碍物的传感器，其探测结果可输出开关量、数字量和模拟量。

显示屏采用触摸控制显示屏，触摸控制显示屏和语音播报模块安装于龙门吊和正面吊的驾驶室内。

移动探测源距离测量装置为两台，安装在集装箱吊具的一侧两端。移动探测源距离测量装置1也可以为三台，两台安装在集装箱吊具一侧两端，一台设在集装箱吊具另一侧。

图1示出了本发明系统的结构示意图，一种铁路敞车装载集装箱防偏载微机测量系统，包括移动探测源距离测量装置1、单片机2、显示屏3、语音播报模块4，移动探测源距离测量装置1与单片机2连接，单片机2还与显示屏3、语音播报模块4连接；移动探测源距离测量装置1安装在集装箱吊具10的侧端。

图6和图7示出了移动探测源距离测量装置1的安装位置示意图，两台移动探测源距离测量装置1安装在集装箱吊具10的一侧两端，采用平移或摆动方式探测到铁路敞车边墙13的回波，通过收到回波时刻的平移位移或摆动角度，解算出集装箱11和铁路敞车边墙13的距离。

一种铁路敞车装载集装箱防偏载微机测量系统进行测量的方法，包括接触距离测量、数据通信、数据解算、动画显示、实时语音提示、数据存储步骤，具体过程如下：通过安装在集装箱吊具一侧两端的两台移动探测源距离测量装置1自动测量出集装箱边沿和铁路敞车边墙之间的距离数据；单片机2得到该距离数据后解算出集装箱在铁路敞车内的实际位置，并通过显示屏3动画模拟显示；单片机2中存储有集装箱在铁路敞车内的标准位置设定值，当测量值与设定值出现偏差时，语音播报模块4进行语音提示，协助操作人员正确放置集装箱；在集装箱装载完成，集装箱吊具脱钩的时刻，单片机2进行数据存储。便于回溯检查。

实施例1-窄波束障碍传感器采用水平移动探测方式。

移动探测源距离测量装置1由窄波束障碍传感器5、位移传感器7、平移机构组成，平移机构包括机架滑轨61、传动部件62、平移驱动电机63，平移驱动电机63设在集装箱吊具10的侧端，传动部件62位于机架滑轨61内，平移驱动电机63连接传动部件62，窄波束障碍传感器5设在传动部件62上，位移传感器7与平移驱动电机63的驱动轴同轴连接。传动部件采用皮带和皮带轮带动。

图2和图3示出了窄波束障碍传感器5水平直线位移方式原理图，窄波束障碍传感器5由机架端头移动至铁路敞车边墙13上方，会输出跳变信号，此时刻位移传感器7的测量值就是集装箱11与铁路敞车边墙13的距离。

实施例2-窄波束障碍传感器采用水平面摆动探测方式。

移动探测源距离测量装置1由窄波束障碍传感器5、角度传感器8、摆动机构组成，摆动机构包括转轴91、摆臂92、摆动驱动电机93，摆动驱动电机93设在集装箱吊具10的侧端，摆动驱动电机93连接摆臂92，摆臂92的活动端设有窄波束障碍传感器5，角度传感器8与摆动驱动电机93的转轴91同轴连接。

图4和图5示出了窄波束障碍传感器5水平面扇形圆弧移动方式原理图；窄波束障碍传感器5围绕转轴91做水平面扇形圆弧摆动，当窄波束障碍传感器5经过铁路敞车边墙13上方时，会输出跳变信号，此时刻角度传感器8的测量值，结合摆臂92的长度可解算出集装箱11与铁路敞车边墙13的距离。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。