自動化物流系統中轉軌堆垛機系統的應用

堆垛機發展至今，其功能和結構已經非常成熟，單機生產成本的控制空間已非常有限。但在某些特殊領域，如果一臺堆垛機能在兩個或者多個巷道自動運行并滿足系統需求，將在很大程度上降低自動化立體倉庫的成本投入。

 轉軌堆垛機系統的工作方式 

轉軌堆垛機工作方式具有如下特點：

直軌段工作方式

轉軌堆垛機系統直軌段工作方式同一般直軌堆垛機。堆垛機底架裝有兩個走行輪支承整機重量運行，前后走行輪附近分別設有兩組導輪，與立柱上部安裝的導輪共同防止堆垛機左右偏擺，走行電機驅動的走行輪使堆垛機沿天地軌方向運動；升降臺被提升鋼絲繩懸掛，在提升電機的驅動下，載貨臺以立柱表面的軌道作為升降導軌導向，在鋼絲繩的牽引下完成載貨臺的升降運動；貨叉電機驅動一套運動倍增機構，使上叉體完成左右存、取托盤運動。三種運動分別在電控系統協調控制下，完成本巷道托盤載荷的出、入庫工作。

轉軌工作方式

以四巷道為例，A1、A2、A3、A4段為巷道直軌段，當堆垛機在相應軌道上運行時同一般直軌堆垛機；B段為轉軌直段，與A1、A4段以彎道連接，與A2、A3段以轉軌裝置連接。轉軌裝置中含有ab段彎軌道和cd段直軌道。 

當堆垛機需要從A1軌道切換到A2軌道運行時，相應的轉軌裝置根據系統指令將ab段彎軌道接上A2軌道和B轉軌直段，堆垛機即可以運行到A2巷道進行出入庫作業。

當堆垛機需要從A1軌道切換到A3軌道運行時，A2巷道對應的轉軌裝置根據系統指令將ab段彎軌道與B轉軌段斷開，A3巷道對應的轉軌裝置根據系統指令將ab段彎軌道接上A3軌道和B轉軌直段，堆垛機可以順利通過A2巷道的轉軌裝置運行到A3巷道，進行出入庫作業。

經過系統對于轉軌裝置的切換，實現堆垛機在任意巷道間的切換，根據實際需要運行到相應的巷道進行出入庫作業。

 軌道布置模式及特點 

普通堆垛機的軌道布置模式：

（1）一般直軌堆垛機

一般直軌堆垛機只在固定的巷道中運行，即每個巷道必須配置一臺堆垛機。通過這種配置，在庫區兩頭進行出入庫作業，系統出入庫作業能力較大，但投資高。適用于出入庫頻繁的立體倉庫系統。

（2）U型軌堆垛機

Ｕ型布置可以讓一臺堆垛機在2個巷道內自由運行，無需軌道切換，堆垛機直接從一個巷道（A1）運行到另一個巷道（A2）即可。相比于一般直軌堆垛機，在能滿足系統出入庫能力需求的前提下，兩個巷道只需要一臺堆垛機，節省了一定的資金投入，但如果堆垛機出現故障，兩個巷道均無法進行出入庫作業。通過這種布置，堆垛機只能在立庫一端進行出入庫作業。 

轉軌堆垛機的軌道布置模式：

A1巷道與A2、A3、A4巷道分別構成三個U型軌模式，一臺堆垛機可以根據需要在任意的巷道中作業，布局中的各個堆垛機之間可以進行互備，一臺出現故障時，其他堆垛機可以替代作業。系統可以根據實際需要配置少于巷道數的堆垛機臺數。例如，四個巷道可以分別配置1臺、2臺、3臺堆垛機，在滿足系統作業能力需求的前提下，達到較佳配置，并降低系統建設成本。

從以上布置模式可以看出，轉軌堆垛機系統應用的較大優點在于多巷道配置少量堆垛機，并且可以實現一臺堆垛機故障時其他堆垛機替代作業，從而不影響本巷道物料的出入庫，既滿足自動化立體倉庫的自動搬運功能，又能較大降低成本。但同時，從布置模式上也可以看到一些缺陷，例如，只能在立庫一端進行出入庫作業，由于要安裝換軌裝置，立庫將占用更大的空間等。因此，轉軌堆垛機系統只能應用于某些特殊自動化立體倉庫中。

 轉軌堆垛機系統的應用 

以下介紹轉軌堆垛機系統在濟南煙廠應急物流系統的應用。

濟南煙廠根據實際生產情況，需要建立一個應急物流自動化立體倉庫。基本要求包括：①允許立庫一端完成出入庫作業；②配置8個巷道（根據滿足存量、庫房空間結構計算）；③出入庫流量200個物料單元/小時（普通單臺堆垛機能處理的較合理流量在50個物料單元/小時左右，根據堆垛機參數等其他因素略有差別）；④要求在某一臺堆垛機故障時，其他堆垛機能代替作業，任何時候不影響出入庫作業。

如果按一般直軌布置設計，本立庫需要配置8臺堆垛機。而8臺堆垛機能滿足本系統需求能力的兩倍以上，堆垛機能力資源浪費很大，而且不同的巷道間堆垛機不能互換作業，一臺故障則本巷道內的物料無法進行出入庫作業。

如果按U型軌道布置設計，本立庫配置4臺堆垛機，堆垛機能力與系統要求剛好匹配，相對于一般直軌布置節約了4臺堆垛機。但如果一臺堆垛機故障，將有兩個巷道無法進行出入庫作業。

在實際設計中，濟南煙廠采用了轉軌堆垛機系統軌道布置，8個巷道配置4臺堆垛機，在滿足系統出入庫能力需求的前提下節省了4臺堆垛機，而且堆垛機互換性非常高，根據系統調度，可以實現任意堆垛機完成其他任意堆垛機需要完成的任務。較終方案同時彌補了一般直軌布置設計和U型軌道布置設計的缺點，較大限度地發揮了堆垛機能力資源，同時也合理地節約了大量資金。目前，該系統已正式投入運行，運行情況良好。

 轉軌堆垛機系統的展望 

截至目前，轉軌堆垛機還沒有實現載貨轉軌，在轉軌直段沒有實現物料存取。期待堆垛機的發展能解決這一難題，屆時，轉軌堆垛機系統將能實現立庫兩端進行存取物料作業，自動化立體倉庫的功能將得到更好的開發和利用。

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