Многоканальное устройство для управления движением транспортного средства

 

Изобретение относится к системам управлечия транспортными средствами и может быть использовано для задания маршрута большегрузным автосамосвалам на горно-транспортных работах в карьерах. Целью изобретения является повышение производительности за счет исключения простоя подвижной единицы на контрольном пункте я передачи информации о направлении движения водителю независимо от места нахождения подвижной единицы. В изобретении обеспечиваются прием и передача информации, которая необходима для эффективного управления технолсиическим процессом транспортирования гопной массы В каждый канзл введены датчик меток , счетчик меток, буферный регистр, блок выбора каната, блок контроля информации, блс с управления магнитофонами, бпок вы- i. л работки сигнала готовности, 2 ил.М

СО!ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК гя)л G 06 F 15/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4764996/24 (22) 12.12,89 (46) 30.12.91. Бюл. ¹ 48 (71) Казахский политехнический институт им. В.N, Ленина (72) А.Ф. Цеховой, А.И. Песин, С,K. Приваленко и И,Р. Ахмеров (53) 681.3:62-52 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 524207, кл, G 07 F 5/10, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 734727, кл. G 06 Р 15/50, 1978, (54) MHO OKAHAflb HOE YCTPONCTBO

ДЛЯ УПРАВЛЕНИ!Я ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО CPEACTBA (57) Изобретение относится к системам управления транспортнымл средствами и

Изобретение относится к управлению транспортными средствами, может быть использовано для задания маршрута большегрузным автосамосвалам на горно-транспортных работах в карьерах.

Цель!о изобретения является повышение производительности за счет исключения времени простоя подвижной единицы на контрольном пункте и обеспечения передачи информации о направлении движения водителю независимо от места нахождения подвижной единицы, расширение функциональных возможностей, На фиг. 1 изображены структурная схема системь. для автома-изированного управления движением транспортных средств; на фиг. 2 — структурная схема блока управления, „, ЫЛ„., 1702395 А1 может быть использовано для задания марш рута больш егрузн ым автосамос валам на горно-транспортных работах в карьерах.

Целью изобретения является повышение производительности за счет исключения простоя подвижной единицы на контрольном пункте и передачи информации о направлении движения водителю независимо от места нахождения подвижной единицы.

В изобретении обеспечиваются прием и передача информации, которая необходима для эффектив -!ого управления техноло!.ическим процессом транспортирования горной массы. В каждый канал введены датчик меток, счетчик меток, буферный регистр, блок выбора канала, блок контроля информации, блок управления магнитофонами, блок выработки сигнала готовности, 2 ил, В систему для автоматизированного управления экскаваторно-автомобильным комплексом входят блок 1 приема номера автосамосвала, канал 2 управления, блок 3 передачи маршрута, блок 4 приема маршрута, бл-.ê 5 передачи номера экскаватора, блок 6 г;риема номера экскаватора, блок 7 запоминания номера экскаватора, блок 8 пеоедачи номера автосамосвала. В свою очередь канал 2 управления содержит три идентичных модуля 9 управления магнитофонами, блок 10 сопряжения, три магнитофона 11, радиостанцию 12, В каждое устройство для управления движением транспортного средства входят датчик меток 13, счетчик меток 14, буферный регистр 15, блок 16 выбора канала, блок 17 контроля информации, блок 18 сравнения, 1702395 10 блок 19 управления магнитофоном, блок 20 выработки сигнала готовности.

Блок 1 приема номера автосамосвала соединен с каналом 2 у равления, который в свою очередь соединен с блоком 3 передачи Maря;, па, бл(:,-: 6 приема номера экскаватора соединен с блоком 7 запоминания номера экскаватора, который саединсн с блоком 8 передач:. номера автосамосвала.

Группа выходных шин канала вводавывода ЭВМ соедине1а co Входам буфера регистра 15 Mодулей управления магнитофоном 9, Вход управле1гия канала Ввода-ВыВОДа 3 В М соед14 неH co BTQpb!M Выходол; блока сопря>кения 10, первый выход котороГО соедин -H с ГI1Ð Ã . Псй информан ионных

ВхОДн ых Iui 114 ка11 :.;аз BB1)Д3 Вы ВО г а 3 ВМ, Выход управления канала ввода-Bb!âàäà

ЭВМ соединен с зходами блока 16 Выбора канала модуле11 !iравления магнитафонОВ, Выходы блока 19 управления магнитофонами соеди ены с IIQpBBIM! Входами блока сопрях е11ия 10 и с входами ДистанциОн140ГО уп1ГВВления маГнитофонами 11, Вы" хОДы бл01(а 20 Выработки ГОтОВИОсти соединен я са BTBpi 114и Входами блока 10 сопря>кс14ия., Bыходы усилителей воспроизведения;.!BI!4è-,афонов 11 соединены со

Входом радиостанции ",2. Подобный радиостанции расположе14Ы в карьерах на автосаIocBwIах 1 постоянно Вкл1о ены на паием, На магнитн1-1Х ле1ггах магнитофонов 11 наклее:-:.ы узкие (счстные) метки и Одна широкая (на-4аль14ая) метка, Эти метки Выполнены из металлической фольги и наклеены поперек ленты, Датчики меток 13 представляют собой Оптопарy, состоя1цу1О из излуча1ощего и 11ринимающего свето- и фотодиодов, Устройство, изображенное на фиг, 2, предназначсно для формирования маршрута следования каждому автосамосвалу пуTBM расшифровки двоичнОГО кода и выработки соотве ству1ощих электрических сигналов управг1ения, необ>(îäèìb!>:.LIBÿ по" иска, прочтения нужных фрагMBHTcB и подготовки к сладу;Огцим циклам работы, Устг ойство раба. ает в диалоговом ре>киме с ЗЯМ, управляет также радиостанцией.

В поашедшей испытания модели буферный реги(:тр 15 вь;палнен на трех микросхемах К155 1М7, блок 16 выбора канала выполнен на одной микросхеме К155 ИП2, блок 18 сравнения — на двух микросхемах

К".55ЛР5 и одной микросхеме К155ЛА2, блок "9 управления магнитофоном — на одной микоосхеме- КА155ЛА8, двух микро(:хемах К155ТМ2, Одной микросхеме К155ЛР1, одном элем!HTB Д ;1 и Одном транзисторе

КТ315 с резистором и конденсатором в базовой цепи, блок 20 выработки канала готовности на одном элементе 2И и одной микросхеме К155ТМ2. Блок сопряжения 10 имеет схему формирования сигналов KP-0 и

КГ-1 на микросхемах К11ИП2. Датчики меток 13 выполнены на фатодиодах ФД-3 с формирователями прямоугольных импульсов на микросхеме К155ТЛ2 и однокаскадном усилителе. Счетчики меток ".4 выполнены на микросхеме К155ИЕ2.

Однако, при введении известных элементов в устройство для управления экскаваторно-автомобильным комплексом в

1казанных взаимосвязях они проявляют ноВое свойство — формируют маршрут следования карьерного автосамосвала посредством передачи нескольких речевых сообщений.

На блок управления магнитофоном 19 проходят следующие сигналы: сигнал выбора канала с блока 16, являющийся стартовым для блока 19, сигнал с блока сравнения

18, являющийся сигналом разрешения при верном приеме информации От ЗВМ В буферный регистр 15, сигнал с датчика меток

13 является сигналом "Стоп" при перемотке назад, Устройство для управления движением экскаваторно-автомобильным комплексом работает следующим образом.

Карьерный автосамосвал подъезжает к забойному экскаватору, При этом блок передачи номера экскаватора 5 передает, а блок приема номера экскаватора 6 принимает номер данного экскаватора. Блок заломинания номера экскаватора 7 запоминает этот номер. После погрузки карьерный автосамосвал выезжает из забоя, При этом водитель получает через блок передачи маршрута 3 и радиостанцию t2 информацию о дальнейшем маршруте к промежуточнь1м складам. По прибытии к промежуточному складу автосамосвал проезжает возле антенны блока передачи номера автосамосвала 8, передает информацию о номере автосамосвала и номера забойного экскаватора в канал 2 управления, канал

2 управления регистрирует принятую информацию, анализирует ее и выдает следу1ощий маршрут Водителю автосамосвала в виде трех речевых сообщений типа "автосамосвалу номер А от промежуточного склада номер В, следовать к забою номер С", По прибытии к забойному экскаватору и окончании процесса погрузки водитель автосамосвала вновь получает информацию о дальнейшем маршруте также в виде трех речевых сообщений типа "автосамосвалу номер А, от забойного экскаватора номер В, 1702395 следовать к промежуточному складу номер С".

В дальнейшем система для автоматизированного управления экскаваторно-автомобильным комплексом работает аналогично, Рассмотрим работу канала управления 2.

ЭВМ, например, СМ-1 принимаети анализирует поступающую из блока прима но- 1 мера автосамосвала 1 информацию, при этом она решает оптимизационную задачу о выборе кратчайшего пути движения автосамосвала. Кроме того, 3ВМ решает задачу об оптимальном усреднении руд на промеж уточ н ы х складах.

Ниже приводится оптимизационный алгоритм предлагаемой системы, обеспечивающей минимальную транспортную работу при заданнь.х объемах и качестве.

Исходные данные:

N — количество забойных экскаваторов, производящих отгрузку горной массы в средства автотранспорта, из них:

N1 — множество экскаваторов, производящих отгрузку породы;

M — количество внутрикарьерных перегрузочных складов, из них:

M1 — множество складов, принимающих руду

Мг- множество складов, принимающих породу; а, P, p — плановые показатели качества руды в i-м забое (i N1)

iii — расстояние транспортирования от

i-ro забоя:.а j-й склад () = 1 - M, i - 1 N), для запрещенных маршрутов !!, = (О);

Q! к — максимальная производительность экскаватора в 1-м забое (i = 1 - М);

U, " — максимальная приемная способность J-го склада (j< M2);

О("!" — минимал!-ный обье." отгрузки на

j-й склад за смену (J6M2);

gk — грузоподъемность k-co типа автосамосвала;

Ц Xi) мии (=1J 1 для всех 1! > 0 при соблюдении ограничений: по плановым объемам отгрузки:

", : Xi>=QJ* JCM!!!-! !2 j --M2

X!J — — Ю по приемной способности складов;

N2

VI"""""", ." Х!! Ч " " ) =1 —, Мг

25 !=1!

Ч2

30 О!"" Х х!! .—- .С!!" ", = 1 —, Заданы:

Q — плановый обьем подачи руды íà j-й склад()б M1); . а!, Pi, yj" — плановые показатели качесгаа руды íà j-м складе (j C. м1);

Ьа, М, Аy — допустимые отклонения показателей качества руды, подаваемой на фабрику;

W — плановый обьем отгрузки породы на внутрикарьерные склады.

Необходимо определить:

X!J — объем отгрузки горной массы из i-го забоя на j-й склад (1 = 1 -; N, j =. 1 -. лл);

NA — количество автосамосвалов на смену, KR! — количество рейсов автосамосвала от 1-ro забоя до)-го склада (I - 1;- N, j - 1 М)

5 таких, чтобы оптимизировать значение критерия на транспортной работе: по производительности экскаваторов: по количеству руды на складах:! N1 (а * — Ьа) Qi $ я,. Х!! (а! +Ьа) Ъ! -. N1 (а! — Ьа) ф — ЬД Qi, !: а@1 Xii (а!* + Ь а) (8i + ЛД Qi* (а — Аа) (у * Лу) Qi* !

6.М1

„. а! и!Хц а, +Ла). (1 *+ Л)) Qj JC М! по неотрицательности объемов:

Х!1 ) 0,, =- 1; N, j -- 1.- M.

Алгоритм решения задачи распределения объемов отгрузки руды из забвев на склады включает следующие основные этапы: подготовка исходной системы ограниче-. ний в виде матрицы; составление варианта возможного распределения обьемов от каж l702395 дого забоя ía k-й склад; нахожда:ve пропорций обьемов От забоев на каждый склад по выбранному варианту; нахождение пропорций распределения объемов от забоев на k-й склад по выбранному варианту; гро- 5 верка на ограничения по праизьодитель leсти экскаваторов (при выходе за

ОГраниченил перейти к составлению новоГО варианта распределения объемов); провер:l .8 Ha n. ;MHl bvnl -: рансг.ортHQA работы, при 10 достижении лучшего критерия — запоминание текущсга вариан Га распределения ааьемов; после определения Оптимальных вариантов по всем складам выбирается новая последовательность загрузки складов и 15 для каждой новОС последовательности повторяютсл nepå÷исл нные действия, В pea/ïüò87e р-.шения задачи находится наилучший вариант распределения абьемов переГрузок, удовлетворяющий всем 29 ограничениям, принятым в системе. Алгоритм решения задачи распределения обье мов отгрузки породы из забоев на i склады, « адана оаспределения Объ емов Отгрузки породы решаегся B 25 два wana. На гервом 8.rarle осуществляется поиск Опорного плана, на втором — Оптимлзация Опорного плана, имеющая цель сведения к миним1(му транспортной работы.

Суть алгоОит - .8 заключена F. следую- 30 щем. Метолом минимального элемента расn pe!Zend ere ",. Обьемь, oTrруэки породы исходя из запасов, равных Ц1""" " и потребностей, равных Ul "", Так как 35 Г: У2 ц . и $ ggillH

Т„= — Ty, а э

"0 где Уэ — емкость кузова автосамосвала (мз);

Чэ — емкость ковша экскаватора (мз);

Ту — время рабочего цикла экскаватора (мин).

Время рейса от i-го забоя на j-й склад

45 определяется по формуле

Т = — 60+Трк+Ту, 2 ll

Сц где Ctj — средняя скорость автосамосвала на маршруте;

Трк — время разгрузки k-.ro типа автосамосвала (мин).

Количество рейсов, которое может сделать автосамосвал на маршруте от 1-го забоя к j-му складу, равно отношению рабочего времени к времени одного рейса, т. е. то неисчерпанные запасы (потребности) распределяютсл за счет максимал.ных об.ЕМОВ ПатрЕбвостЕЛ Ц(1э" (ИЛИ СООТВЕТСТвенно запасов О}"" ), В полученном таким образом плане определяем сумму распределенных объеl6<2 )Ю 2 мов > ) X;i, Если полученная сумма объемов меньше плавного A, . О методом минимального элемента Осуществляется дорасг1ределенме обьемов отгрузки породы исходя из максимальных запасов и максимальных потребностей Ц"" " до тех пор, пока сумма

° распределенных Объемов не дость-.гнет значения W.

Найденныл таким образом план удозлетворяет принятым в задаче ограничениям и может быть использован в качестве опорного, Ьгп имиззция Опорного Г",лана выполняется по эвристическому алгоритму суть которого состоит в следующем.

В полученном опорном плане подсчитывается транспортная работа FM; осуществляется поиск маршрута забой-склад, добавление к которому порции регулирования (PQR) обеспечивает наименьшее значение транспортной работы на данном шаге и удовлетворяет указанным ограничениям; аналогично определяетвя маршрут для управления порции регулирования; в измененном плане подсчитывается транспортная работа и сравнивается со значением FM; если F«FM, то переменной FM пристраивается значение F> и происходит возврат к поиску маршрутов для перераспределения объемов; при F< = FM, т. е. при равенстве критериев на предыдущем и последующем шагах, улучшение опорного плана прекращается.

Сформированный план отгрузки породы из забоев на склады служит основанием для составления сменного графика работ автомобильного транспорта карьера.

Алгоритмы решения задаЧИ составления сменного "рафика работ автомобильного транспорта карьера. Перед составлением сменного графика работ автомобильного транспорта карьера необходимо рассчитать количество автосамосвалов, требующихся для выполнения объемов перевозок. Расчет производится в соответствии с существующей нормативно-справочной информацией, Определяется время погрузки автосамосвалов k-го типа: щ

Тсм Тлн То

1 р

Гдв Tcn — ВрЕМя СМЕНЫ;

1702395 венно оценить их влияние на выполнение плана по объему и качеству руды и выдать соответствующие регулиру.ощие воздействия.

В ситуации поломки или убытия автоса5 мосвала отрицательные коррективы по складам, которые недообслужили автосамосвал, должны быть равны величинам тех объемов, которые недоделает убывший автосамосвал до конца смены на этих складах, 10 Данные коррективы должны распределяться по забоям пропорционально величинам их отгрузочных обьемоа с целью сохранения пропорции усреднения руды.

Нi =- IcRl! ок Pr, 15 86едем переменные:

N — инвентарный номер автосамосвала;

LVN — перевезенный объем руды или породы;

LKN — количество отработанных рейсов, 20 I:1 I К вЂ” номера недообслуженных складов, J(l}:1 < J(t) L(l) — номера забоев, смежных с 1-м складом;

V(j), 1 = )1 = L(l) — величины отгружае25 мых из забоев объемов;

Kp(J(I) — количество неотработанных рейсов от j-го забоя к 1-му складу;

V(!(I)) — отгрузочный объем j-го забоя.

Определение средней фактической гру30 зоподъемнасти автосамосвала;

Хц

Мц =—

Нг

NA = N;!;

1=1I=1

LVN

VSRN — „

=L

35 Величина корректировки по 1-му складу:

I) ma(I) =VS < > 4j-(>

1 (i) = 1

1

Таким образом, определяется пункт погрузки. Выбор пункта разгрузки произво45 складом забоям: дится следуюЩим образом:, ЧЯ Я) (I у= тахс(МД при I = cor)st.

D Q(j)

1< i(К

Таким образом, распределяется плановое количество автосамосвалов по маршру- 50 там. При выполнении ситуации поломка или убытие автосамосвала до конца смены и при возникновении ситуации прибытие автосамосвала в карьер сверх плана встает задача отрицательной и положительной корректи- 55 ровки планируемых показателей объемов руды и породы по промежуточно-усреднительным складам и забоям, так как в данных ситуациях имеется возможность количестТ„„— время на личные надобности водителя;

То — время на отдых водителя.

Тогда объем, который автосамосвал может перевести на данном маршруте, т. е. норма выработки на маршруте, будет зависеть от количества рейсов, выполняемых на маршруте, загрузки и вероятности использования полной грузоподъемности автосамосвала;

Отсюда следует, что количество автосамосвалов, необходимое для перевозки заданного обьема Х1 по маршруту от 1-го забоя к j-му складу при норме выработки одного автосамосвала на данном маршруте, равно

Общее количество автосамосвалов на смену определяется по формуле

На основании данных Nll u NA составляется график работы технологического автотранспорта на период смены. 8 первую очередь автосамосвал должен быть отправлен к забою, планируемая интенсивность работы экскаватора, которая должна быть максимальной;

При возникновении ситуации прибытия автосамосвала сверх плана расчет коррективы склада, на который он будет возить руду до конца смены, и корректив смежных с этим складом забоев рассчитывается аналогичным образом, но знак корректив положительный.

Введем дополнительные переменные;

1702395

Т вЂ” остаток времени до конца смены;

j:1» j S 1 — номера забоев, смежных с данным складом;

Тр(} — время рейса от)-ro забоя к данному складу; 5

VSR — грузоподъемность автосамосвала справочная, От каждого забоя автосамосвал может выполнить максимально рейсов:

K(j) = 1«j «L т„(3)

От каждого забоя автосамосвал может перевезти максимально руды: 1Г

ОЧ0)=Па K(j) 1 «j «

Корректива по складу:

Корректива по j- y забою:

1«j ==L

Результат об информации о пунктах по- 30 грузки и разгрузки для каждого работающего в карьере автосамосвала выдается в канал ввода-r.ûâoäà в виде двоичного кода, Модули управления магнитофонами вырабатывают электрические сигналы управле- 35 ния, необходимые для поиска, прочтения нужных фрагментов и подготовки магнитофонов к следующему циклу работы устройства. Считываемая с магнитофонов 1 информация передается в эфир радиостан- 40 цией 12.

Блок сопряжения 10 формирует слово состояния, которое анализируется ЭВМ, В случае неисправности устройства оператор получает сообщение на экране дисплея, ус- 45 тановленного в машинном зале, Принимающий фотодиод датчика меток 13 принимает отраженный от фольги световой поток, излучаемый светодиодом. При этом формируется импульс„KoTopblA подсчитывается 50 счетчиком меток 14, На вход буферных регистров 15 поступает код маршрута следования автосамосвала в виде трех чисел— номеров фрагмента фразы, которую необхо димо составить. Информация о количестве 55 меток, записанная в счетчик меток 14, сравнивается с содержимым буферного регист-. ра 15 в блоке сравнения 18 и при их равенстве формирует сигнал "Останов". По этому сигналу магнитофон переходит в режим останова, Аналогично управляются остальные магнитофоны 11, После того как все фрагменты фраз будут найдены, каждый модуль правления магнитофоном 9 выдает соответствующий сигнал на блок управления магнлтофоном 19 первого модуля управления магнитофоном 9. Блок управления магнитофоном 19 формирует сигнал "Воспроизведение". По этому сигналу первый магнитофон включается на воспроизведение и информация поступает на вход радиостанции 12, По прочтении записи с нужным номером перед датчиком меток 13 проходит следующая метка и на его выходе появляется импульс, по которому счетчик меток 14 изменяет свое состояние. Вследствие этого схема сравнения снимает сигнал, по которому блок управления магнитофона 19 формирует сигнал "Перемотка назад". По этому сигналу первый магнитофон перематывает магнитную ленту назад в начальное состояние. Блок управления магнитофоном 19 первого модуля управления магнитофоном формирует также сигнал "Пуск", по которому схема управления магнитофоном вырабатывает сигнал "Воспроизведение", По этому сигналу начинается воспроизведение второго фрагмента фразы. Аналогично производится воспроизведение третьего фрагмента фразы, В сравнении с прототипом предлагаеt408 изобретение позволяет автоматически передавать информацию о маршруте следования автосамосвала из канала ввода-вывода 3ВМ. 3ВМ решает оптимизационные задачи по выбору оптимального маршрута с учетом внутрикарьерного усреднения руд, Кроме того, радиосвязь позволяет более эффективно управлять движением карьерного автотранспорта и вести внутрикарьерное усреднение руд на промежуточных складах.

Формула изобретения

Многоканальное устройство для управления движением транспортного средства, содержащее блок сопряжения, магнитофоны, радиостанцию и установленные на контрольных пунктах передатчики, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности за счет исключения времени простоя подвижной единицы на контрольном пункте и обеспечения передачи информации о направлении движения водителю независимо от места нахождения подвижной единицы, в каждый канал введены датчик меток, счетчик меток, буферный регистр, блок выбора канала, блок контроля информации, блок управления магнитофонами, блок выработки сигнала готовности, 1702395

14 причем информационный вход буферного регистра является информационным входом устройства, вход блока выбора канала является адресным входом устройства, выход блока выбора канала соединен с управляющим входом буферного регистра и с адресным входом блока управления магнитофоном, вход останова которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход

-которого и вход блока контроля информа, ции соединены с выходом буферного регистра, второй вход блока сравнения соединен с выходом счетчика меток, счетный вход которого и вход блока выработки сигнала готовности соединены с выходом датчика меток, выходы блока выработки сигнала готовности соединены с признаковыми входами блока сопряжения и блока управления магнитофоном соответственно, 5 разрешающий вход которого соединен с выходом блока контроля информации, выход блока управления магнитофоном соединен с управляющими входами блока сопряжения и соответствующего магнитофона, ин10 формационный и управляющий выходы блока сопряжения являются информационными и управляющими выходами устройства, выходы воспроизведения магнитофонов соединены с соответствующими входами

15 радиостанции.

1702395!

l! (LQ

Ь!

1!

Г ъ! (! !!!

Состй Витал ь Й. Цехоеой

Техред M,Ìoргентал Корректор М,Демчик

Редактор Н.Горнат

Заказ 4545 ираж Подписное

БН!1ИПИ Гдсударственного ко!иитета лс изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР

1 1303!), Москаа, . К- )5, Раушская H36., 4/5

Г!роизнОдстеанно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, /л. i а гарина, 1 01 ь, 1!

iQ -4

Ы=!

Й (! ) !!!!! ! ! ! !

I !