DE19646180C2 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Schienenfahrzeuges in Hüttenwerken, insbesondere eines Möllerwagens - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Schienenfahrzeuges in Hüttenwerken, insbesondere eines Möllerwagens

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Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Ein­ richtung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Schienen­ fahrzeuges in Hüttenwerken, insbesondere eines Möllerwagens zur Beförderung von Möllerbehältern eines Hochofens.
In einem Hochofen insbesondere älterer Bauart werden im Schacht durch Einwurf von oben in der Regel in wechselnder Folge Schichten aus Koks und Erz mit Zuschlägen übereinander geschichtet, wobei ein Einwurf der Materialien von oben in den Hochofen nach Anheben des Gichtverschlusses erfolgt. Da­ bei ist es bekannt, sowohl die sogenannte Gichtkatze, d. h. den Aufzug für die befüllten bzw. entleerten Behälter für das Beschickungsmaterial, die sogenannten Möllerbehälter, wie auch den Wagen, der den jeweiligen Möllerbehälter zur Gicht­ katze fährt, über Steuerstände durch Personen handhaben zu lassen, die dabei den unwirtlichen Arbeitsbedingungen ausge­ setzt sind. Der Möllerwagen fährt mit dem Möllerbehälter da­ bei in unterschiedlicher Folge Hochbunker für Koks und Erz an, um den Möllerbehälter füllen zu lassen, fährt dann zur Gichtkatze, übernimmt dort in der Regel einen leeren Möller­ behälter bei der Abgabe eines gefüllten Möllerbehälters und fährt zu den Hochbunkern zurück, um den Möllerbehälter wieder füllen zu lassen.
Im folgenden wird auf einen Möllerwagen als Beispiel Bezug genommen, die Erfindung ist aber hierauf nicht beschränkt.
Bei einem Möllerwagen handelt es sich in der Regel um ein Fahrzeug mit einer sehr einfachen Antriebstechnik (Motor mit 400 V DC). In der Regel findet die Stromversorgung über einen Stromabnehmer von einer Oberleitung statt, so daß an sich an­ zustrebende moderne Antriebsregelungen mittels Stromrichter hier nicht einsetzbar sind. Ein besonderes Problem liegt in der Positionierung des Wagens, die somit nur über stufiges Schalten des Gleichstromantriebes erfolgen kann. Dabei muß der Wagen mit einer Geschwindigkeit von 3 m/s auf +-10 cm po­ sitionierbar sein, wobei alle Fremdeinschlüsse, wie Glatteis, Fettablagerungen auf den Schienen, unterschiedliches Rollver­ halten bei Temperaturänderungen u. dgl. zu berücksichtigen sind.
Im praktischen Einsatz variieren die Positionen zwischen 15 cm und ca. 20 m. Da in der Regel ein Möllerwagen zwei Kübel­ positionen besitzt und ein aufeinander folgender Wechsel zwi­ schen zwei Kübeln vorgenommen werden muß, müssen nicht nur die einzelnen Positionen vor einem Fördermittel oder unter­ halb eines Auswurfes eines Bunkerschachtes eingehalten wer­ den, sondern gleichzeitig vom System erkannt werden, welcher Kübel gerade aktuell sich auf dem Möllerwagen befindet.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der ein vollautomatischer Betrieb eines derartigen Fahrzeuges bei präziser Ansteuerung aller benötigten Positionen erreicht wird.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
  • - am Schienenfahrzeug wenigstens ein, vorzugsweise zwei, Distanzlaser zur Ermittlung aufeinander folgender Entfer­ nungen zu einem streckenseitigen Reflektor und eine Messwertauswertelektronik eingesetzt wird und wobei die Regelung der Fahrgeschwindigkeit durch Differenzbildung von zwei aufeinander folgenden Lasermesswerten vorgenommen wird,
  • - ein Lasermesswert als Altwert in einem Messwertspeicher bei der folgenden Erzeugung eines aktuellen Messwertes abgelegt wird, der im Messwertspeicher abgelegte Altwert von diesem Wert subtrahiert wird und das Ergebnis als Ist- Wert weiterverarbeitet wird und
  • - aus dem jeweils aktuellen Lasermesswert eine Ist-Entfer­ nung gebildet wird, aus einem anlagespezifischen Posi­ tionsabbild eine Soll-Entfernung vorgegeben wird und die Differenz zwischen Soll-Entfernung minus Ist-Entfernung als Abweichmaß von der Soll-Position zur Geschwindig­ keitskorrektur des Schienenfahrzeuges herangezogen wird.
Durch eine Distanzlasermessung der Entfernungen ist es mög­ lich, etwa alle 200 msec die Position des Fahrzeuges zu er­ mitteln, um auf diesen Werten auf Fahrgeschwindigkeit und ak­ tuelle Positionen des Fahrzeuges schließen zu können.
An dieser Stelle sei bemerkt, daß es elektronische Systeme zur Positionserkennung, z. B. im Rangierbetrieb, gibt, wie dies die DE 195 29 919 A1 beschreibt. Eine zeitoptimierte Fahrwerksregelung, z. B. eines Kranfahrwerkes bzw. eines Kat­ zenantriebes, beschreibt die DE 42 23 561 A1, während bei­ spielsweise die US 3 574 292 an einer Werkzeugmaschine die Position des Werkzeugschlittens mit Hilfe eines Laserentfer­ nungsmessers beschreibt.
Wie oben schon angegeben, besteht die Besonderheit der Steu­ erung eines Möllerwagens nicht nur in der Notwendigkeit, un­ terschiedliche Positionen im Gelände des Hochofens anfahren zu müssen, sondern auch in der wechselnden Positionierung des ersten oder des zweiten, sich jeweils auf dem Fahrzeug befin­ denden Möllerkübels.
Um eine weitere Optimierung zu erreichen, ist in Ausgestal­ tung der Erfindung vorgesehen, daß eine Zweipunktregelung über den Vergleich eines Ist-Geschwindigkeitswertes mit einem Soll-Geschwindigkeitswert vorgenommen wird nach der Maßgabe Soll-Geschwindigkeit minus Ist-Geschwindigkeit < 0 = Fahren des Fahrzeuges.
Vorteilhaft kann dabei sein, daß die Geschwindigkeit über stufiges Schalten des vorhandenen Gleichstromantriebes vorge­ nommen wird mit Zufuhr von Fahrenergie, wenn die Geschwindig­ keit erhöht werden soll und einer Unterbrechung der Fahren­ ergiezufuhr, wenn die Geschwindigkeit erniedrigt werden soll, wobei das Bremsen im wesentlichen über den Rollwiderstand des Fahrzeuges vorgenommen wird.
Es versteht sich von selbst, daß am Möllerwagen auch eigene Bremssysteme, z. B. Magnetbremsen, vorgesehen sind.
Vorteilhaft ist es, wenn ein Lasermeßwert als Altwert in ei­ nem Meßwertspeicher bei der folgenden Erzeugung eines aktuel­ len Meßwertes abgelegt wird, der im Meßwertspeicher abgelegte Altwert von diesem Wert subtrahiert und das Ergebnis als Ist- Wert weiterverarbeitet wird und/oder aus dem aktuellen Laser­ meßwert eine Ist-Entfernung gebildet wird, aus einem anlage­ spezifischen Positionsabbild eine Soll-Entfernung vorgegeben wird und die Differenz zwischen Soll-Entfernung minus Ist- Entfernung als Abweichmaß von der Soll-Position zur Geschwin­ digkeitskorrektur des Möllerwagens herangezogen wird.
Um alle Streckenführungen für den Möllerwagen erfassen zu können, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß entlang des Schienenweges des Möllerwagens Reflektionsebenen für den oder die Distanzlaser vorgesehen sind, wobei über Bereichsumschal­ tungen eine aktuelle Bereichserkennung vorgenommen wird.
Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die Bereichsumschaltung nach einer Kurvenfahrt des Möllerwagens vorgenommen wird, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht.
Zur Lösung der weiter oben definierten Aufgabe sieht die Er­ findung auch eine Einrichtung an einem Fahrzeug, insbesondere an einem Möllerwagen zur Beförderung von Möllerbehältern ei­ nes Hochofens vor, die sich auszeichnet durch wenigstens ei­ nen, vorzugsweise zwei Distanzlaser am schienengebundenen Möllerwagen, ein Gleichstromantriebsaggregat des Möllerwagens sowie stationäre Reflektoren zur Reflektion des Lasers sowie durch eine Mehrzahl von definierten Soll-Positionen für den Möllerwagen in unterschiedlichen Arbeitsbereichen sowie eine Datenverarbeitungsanlage zum Aufnehmen und Abgeben von Daten von bzw. zum Möllerwagen sowie zur Verarbeitung der Daten.
Vorteilhaft werden alle Daten von und zum Möllerwagen über Funkstrecken übermittelt, hierzu sieht die Erfindung vor, daß am Möllerwagen eine Datenfunkeinrichtung zur Aufnahme und Übergabe von Daten vorgesehen ist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie an­ hand der Zeichnung. Diese zeigt in
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Kurvenbereich in der Fahrspur eines Möllerwagens,
Fig. 2 eine Seitenansicht über mögliche Positionen des Möller­ wagens,
Fig. 3 ein Übersichtdiagramm über die Geschwindigkeitsregelung des Möllerwagens nach der Erfindung sowie in
Fig. 4 den Programmablauf der Automatisierung des Möllerwa­ gens.
Der in den Fig. 1 und 2 nur symbolisch angedeutete Möller­ wagen 1 dient zur Beförderung von jeweils einem Möllerkübel 2 in zwei Positionen, die in Fig. 2 in der Seitenansicht ange­ deutet sind.
Die Möllerkübel 2 werden aus lediglich gestrichelt angedeute­ ten Hochbunkern 3 befüllt und von einer der Füllpositionen zu einem Schacht 4 gefördert, dort voll aufgenommen und leer wieder auf dem Möllerwagen abgestellt jeweils in einer alter­ nierenden Position, beispielsweise wird der gefüllte Kübel 1 auf Position 1 aufgenommen und der geleerte Kübel 2 auf der Position 2 abgestellt, um dann zum Hochbunker 3 verfahren zu werden, um wieder erneut gefüllt zu werden.
Zur Regelung der Geschwindigkeit des Möllerwagens 1 ist die­ ser wenigstens mit einem Distanzlaser 5 ausgerichtet, der auf einen Reflektor 6 wirkt, wobei entlang des Fahrweges 7 mehre­ re Reflektoren 6, in Fig. 1 als 6a und 6b bezeichnet, vorge­ sehen sein können.
Um eine Bereichserkennung zu ermöglichen, können Bereichsum­ schalter 8a bzw. 8b vorgesehen sein, wie dies in Fig. 1 ange­ deutet ist, die es der elektronischen Datenverarbeitungsan­ lage ermöglichen, zu erkennen, in welchem Bereich sich der Möllerwagen gerade befindet.
Über das Datenverarbeitungsprogramm wird der Möllerwagen an­ gewiesen, Positionen, wie sie etwa in Fig. 2 angedeutet sind, anzufahren, um gemäß der notwendigen Rezepturen unterschied­ liche Materialien aus den Bunkern des Hochbunkers 3 aufnehmen zu können.
Die Verknüpfung der ermittelten Werte in der Datenverarbei­ tungsanlage sind in den Fig. 3 und 4 als Blockschaltbilder dargestellt und entsprechend beschriftet. Die dortige Be­ schriftung ist innerhalb dieser Beschreibung.
Eine mögliche Schaltung im Automatikbetrieb zwischen Möller­ wagen und einer Gichtkatze im Schacht zur Übernahme und Ab­ gabe der Kübel sei wie folgt dargestellt, wobei GK für Gicht­ katze, ZBW für Möllerwagen, HO für Hochofen und WP für Warte­ positionen der Gichtkatze steht:
Koordinierung am Übergabepunkt Ausgangssituation
Leerer Kübel an der KG in Schachtposition
ZBW wartet vor Aufzugschacht
  • 1. Freigabe der Fahrt des ZBW unter Aufzugschacht von GK;
  • 2. ZBW positioniert leere Kübelposition unter Aufzugschacht;
  • 3. Befehl von ZBW an GK zur Übergabe des leeren Kübels;
  • 4. GK setzt den leeren Behälter auf dem ZBW ab;
  • 5. Öffnen der Klaue;
  • 6. Signal im HO-Leitstand;
  • 7. Nach Quittierung vom HO-Leitstandwärter (Kontrolle der Klauenöffnung über Monitor), Hub auf bis WP1;
  • 8. Überprüfung Sonarbero und Rückmeldung WP1 erreicht von GK an ZBW;
  • 9. ZBW positioniert vollen Behälter unter Schacht;
  • 10. Befehl an GK zur Übernahme des vollen Behälters;
  • 11. GK senkt Hubwerk ab und klinkt Behälter ein;
  • 12. Signal im HO-Leitstand;
  • 13. Nach Quittierung vom HO-Leitstandwärter (Kontrolle der Klaue über Monitor), Hub auf bis WP2;
  • 14. Freigabe Fahrt von GK an ZBW.
Fahrprogramm Möllerwagen (ZBW)
  • 1. Waage im ZBW nullstellen;
  • 2. Anfahren der ersten Schachtpositionen (Koks);
  • 3. Drehtellermotor mit Kübel ein;
  • 4. Lichtsender ein zur Ansteuerung des Abziehbandes bzw. der Koksrutsche bis Soll-Gewicht erreicht;
  • 5. Anfahren der nächsten Befüllposition;
  • 6. Weiter mit Punkt Z4 bis Rezeptur abgearbeitet;
  • 7. Rückfahrt zum Aufzugschacht in Warteposition;
  • 8. Weiter mit Punkt 1.
Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grund­ gedanken zu verlassen. So ist die Erfindung nicht auf eine besondere Spurführung des Möllerwagens beschränkt, auch kön­ nen weitere als hier angegebene Positionen angefahren werden, neben der reinen Funkübermittlung von Daten kann an Haltepo­ sitionen auch eine Datenübertragung über Kontakte erfolgen und dergleichen mehr.

Claims (8)

1. Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Schienen­ fahrzeuges in Hüttenwerken, insbesondere eines Möllerwagens zur Förderung von Möllerbehältern eines Hochofens, wobei
  • - am Schienenfahrzeug wenigstens ein, vorzugsweise zwei, Distanzlaser zur Ermittlung aufeinander folgender Entfer­ nungen zu einem streckenseitigen Reflektor (6) und eine Messwertauswertelektronik eingesetzt wird und wobei die Regelung der Fahrgeschwindigkeit durch Differenzbildung von zwei aufeinander folgenden Lasermesswerten vorgenommen wird,
  • - ein Lasermesswert als Altwert in einem Messwertspeicher bei der folgenden Erzeugung eines aktuellen Messwertes ab­ gelegt wird, der im Messwertspeicher abgelegte Altwert von diesem Wert subtrahiert wird und das Ergebnis als Ist-Wert weiterverarbeitet wird und
  • - aus dem jeweils aktuellen Lasermesswert eine Ist-Entfer­ nung gebildet wird, aus einem anlagespezifischen Positi­ onsabbild eine Soll-Entfernung vorgegeben wird und die Differenz zwischen Soll-Entfernung minus Ist-Entfernung als Abweichmaß von der Soll-Position zur Geschwindigkeits­ korrektur des Schienenfahrzeuges herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Zweipunktregelung der Fahrgeschwindigkeit über den Vergleich eines Ist-Ge­ schwindigkeitswertes mit einem Soll-Geschwindigkeitswert vor­ genommen wird nach der Maßgabe Soll-Geschwindigkeit minus Ist-Geschwindigkeit < 0 = Fahren des Fahrzeuges.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fahrgeschwin­ digkeit über stufiges Schalten des vorhandenen Gleichstroman­ triebes vorgenommen wird mit Zufuhr von Fahrenergie, wenn die Geschwindigkeit erhöht werden soll, und einer Unterbrechung der Fahrenergiezufuhr, wenn die Geschwindigkeit erniedrigt werden soll, wobei das Bremsen im wesentlichen über den Roll­ widerstand des Fahrzeuges vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei entlang des Schienenweges des Schienenfahrzeuges mehrere Re­ flektionsebenen für den oder die Distanzlaser vorgesehen sind, und wobei über Bereichsumschaltungen eine aktuelle Be­ reichserkennung vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei Bereichsumschaltungen nach einer Kurvenfahrt des Schienenfahrzeuges vorgenommen werden.
6. Einrichtung inbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche an einem Schienenfahr­ zeug in Hüttenwerken, insbesondere an einem Möllerwagen zur Beförderung von Möllerbehältern eines Hochofens, mit wenigs­ tens einem, vorzugsweise zwei, Distanzlaser am Schienenfahr­ zeug, einem Gleichstromantriebsaggregat des Schienenfahrzeu­ ges, streckenseitigen Reflektoren zur Reflektion des Laser­ strahls sowie einer Mehrzahl von definierten Soll-Positionen für das Schienenfahrzeug in unterschiedlichen Arbeitsberei­ chen sowie mit einer streckenseitigen Datenverarbeitungsanla­ ge zum Aufnehmen und Abgeben von Daten von und zum Schienen­ fahrzeug sowie zur Verarbeitung von Daten.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, wobei am Schienenfahrzeug ei­ ne Datenfunkeinrichtung vorgesehen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Schienen­ fahrzeug als Möllerwagen ausgebildet ist mit wenigstens einem Sensor pro Kübelposition, der zur Erfassung einer Belegung mit einem Kübel ausgerüstet ist.
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