侧开门集装箱侧翼和门锁的设计

刘静，沈微，余浪，韩月，裴益莹

(东北林业大学 工程技术学院，哈尔滨 150040)

侧开门集装箱侧翼和门锁的设计

刘静，沈微*，余浪，韩月，裴益莹

(东北林业大学 工程技术学院，哈尔滨 150040)

通过调查发现侧开门集装箱存在侧翼展开占用空间大、密封性和安全性低等问题。以1AA型号集装箱作为研究对象，对集装箱的侧翼和后端门门锁进行优化设计。将侧翼箱板分成上下两部分，即上侧板和下侧板，并对其分割位置进行计算，使上侧板在举升过程中占用侧方的空间最小。同时，侧翼箱板的展开便于货物的装卸搬运，提高了货物的装卸搬运效率。在集装箱的后端门上增加了一道锁，降低了箱内物体被盗的风险。改进后的集装箱既节省了双翼展开后所占空间，又能提高密封性和安全性。

侧开门集装箱；密封性；安全性；门锁联合装置；设计

0 引言

世界经济与国际贸易增速加快，将推动全球集装箱运输需求增幅扩大，全球范围内集装箱运输需求将保持4%左右增长[1-2]。据英国航运咨询公司德鲁里(Drewry Shipping Consultants，Drewry)估算，2018年全球集装箱吞吐量将升至8.40亿标准箱[3]。

普通集装箱的门由两扇组成，开关门时比较费时费力，只能通过打开后门进行装卸货物，而且集装箱体内的产品不能进行全方位展示，也不利于货物的装卸搬运[4]。

另外，随着集装箱运输的发展，在货物配送过程中，集装箱经常发生货物被盗事件[5]。因此，集装箱的反盗窃设计显得极为重要，许多集装箱配件厂也在不断研制改进他们的防盗产品[6]。

本文设计了侧开门的集装箱，并对集装箱的门和锁进行了改进，使其既减少了侧箱板开启所需空间又降低了集装箱被盗的风险，提高了集装箱的密封性能。

1 侧开门集装箱设计要求

目前集装箱在实际应用中存在一些问题，如不方便装卸作业，在有空间限制要求的场所，不能对内部货物进行展示；由于集装箱后端门的门锁装置简单，所以存在着箱内货物被盗的风险。

为了解决目前集装箱存在占用空间大、密封性和安全性差等问题。本文将集装箱的结构和门锁进行改进，应满足下列要求[7]：

(1)货物装卸的方便性要求：应能满足多方向快速装卸货物的要求。

(2)货物装卸的节省空间要求：应能满足装卸作业过程中占用的场地空间小。

(3)集装箱门的密闭要求：为满足货物的储存要求，集装箱需达到一定的密闭性，防止储藏品与外界接触，影响储藏品质量。

(4)集装箱门的强度要求：为保证集装箱的安全性，集装箱门必须达到一定的强度要求。

(5)集装箱门锁的防盗要求：为了避免集装箱内的货物被盗，门锁必须满足一定的稳定性和安全性。

2 侧开门集装箱结构设计

2.1 侧开门集装箱结构构成

针对集装箱在使用工程中存在的上述问题，本文选取1AA型号集装箱作为研究对象，其外尺寸长为12.192 m，宽为2.438 m，高为2.591 m[8]。将左右侧板改进成为可分别向上、向下打开的两部分结构。改进后的侧开门集装箱如图1所示，主要包括顶梁板、上侧板、下侧板、端门、箱体底板和液压装置，其中顶梁板由顶板和矩形梁组成，矩形梁左右各铰接一个侧开门箱板，侧开门箱板由顶板和上侧板组成，二者为一体结构，形成“L”形状。在前后端板上设有液压装置和按钮，液压装置由取力器、油泵、转向开关、安全锁和油缸组成，取力器通过油泵、转向开关和安全锁与油缸连接[9]。按动按钮，转向开关打开安全锁解除，在油泵的作用下，为取力器提供向上的动力，使左右侧箱板向上举升。该过程省时省力，提高了工作效率。经过调查发现部分集装箱已经通过动力装置实现集装箱的侧翼自行开启或者关闭[10]。

液压缸的活塞杆与侧开门箱板铰接，液压缸支点位置在集装箱箱顶横梁处，通过伸出的活塞杆，与位于侧开门顶板的上部支点相连[11]。上侧板和下侧板由钢板制成并通过销轴顺序铰接，并且上侧板和下侧板的衔接处不同于现有情况，如图2所示，在这种情况下即便销轴打开，如果上侧板不打开的话，集装箱也不能被打开，起到了很好的防盗作用[12]。同时，这种衔接方式避免了水分渗入集装箱，提高了集装箱的密封性。

2.2 侧开门集装箱工作原理

该新型侧开门集装箱的工作过程如下，在装卸搬运货物时，首先将集装箱的下侧板手动打开，绕下侧梁旋转180度。按动按钮，启动动力集成系统，两端门的左上角和右上角的4个液压装置将侧翼箱板顶起，顶板可绕矩形梁90度范围转动。上下侧板的打开，使整个箱体的侧面变成开放式，可以完全看到箱内设备和物品，具备全方位的展示功能，便于货物的装卸以及其他作业。侧翼展开的宽度可以大幅度减小，最大限度地节省侧方空间。

图1 侧开门集装箱结构Fig.1 Open side container optimization1.顶梁板；2.上侧板；3.下侧板；4.箱体底板；5.前端板；6.后端板；7.液压缸

图2 上下侧板衔接结构图Fig.2 Upper and lower side plate connection structure

2.3 侧开门集装箱上下侧板位置优化

通过几何计算分析，得到分割上下侧板时节省空间的最优方案。具体情况如图3所示。侧翼的上部分占用侧方空间最大时，上部分侧翼的最低端与顶板横梁应处于同一水平线上。上下侧板的分割点不同，侧开门箱板举升过程中占用侧方空间的最大值不同。合理的选取分割点，占用侧方空间最小为最优方案。设集装箱宽为a，高为b，切割位置距离集装箱顶板侧梁的距离为b1，侧翼举升时占用侧方的最大距离为c。

顶板与侧板始终垂直，侧翼的上部分占用侧方空间最大时，构成直角三角形如图3所示，根据直角三角形勾股定理得：

由于选取1AA型集装箱作为研究对象，其外尺寸为12.192m×2.438m×2.591m(长×宽×高)，则取a=2.4，b=2.6。将a、b代入上述公式中，得到：

通过计算得出：取b-b1=0.87m，c=0.9m，即在距离下侧板底部0.87m处进行切割，使侧翼分为上下两部分，为最节省空间的切割方式，改进前后集装箱整体性能对比情况见表1。

图3 侧开门集装箱工作原理图Fig.3 Open side container working principle diagram

表1 集装箱改进前后整体性能对比表

3 集装箱门锁的优化

由于现有集装箱的门锁安置在集装箱后门上，这种门锁比较普遍，装置不够完善，而且长期暴露在外，容易被摸清原理和开锁规律。随着偷窃手段的层出不穷和日益变化的社会环境，已有的这种门锁已经不能满足货物安全配送的要求，导致集装箱内货物被盗的事件时有发生。

图4 改进后的集装箱门锁结构图Fig.4 Improved container door lock structure

为了降低集装箱门锁被盗的风险，在第一和第四锁杆上分别焊接一个L型铁杆，L型铁杆平行于锁杆一侧设置内孔，在后门上焊接一个与内孔相对应的铁环，形成第二道锁。第一道锁的结构和位置都不发生改变。具体情况如图4所示。设计前的门锁是将海关关封锁在手柄和托架座，当不法分子破坏了集装箱上门锁机构中手柄与手柄座的连接时，会将手柄座和海关关封作为整体从集装箱后门拆除并不破坏其结构，当行窃完毕后，会将手柄座和海关关封恢复原状，使得事主不能及时发现失窃情况。设计后的集装箱门锁部分结构图如图5所示，将海关关封锁在第二道门锁上，由于L型铁杆与锁杆相对固定，并随锁杆转动，在海关关封的约束下，L型铁杆和铁环的相互配合，使不法分子即使破坏了集装箱上门锁机构中手柄与手柄座的连接处，也不能转动锁杆将门打开。只有破坏海关关封才能将门锁打开进入集装箱内进行窃取行为，使事主能够及时发现失窃情况，并及时的报警处理，极大的提高了集装箱的安全性[13-14]。

图5 改进后的集装箱门锁部分结构图Fig.5 Improved part of container door lock structure1.L型铁杆；2.铁环；3.内孔；4.海关关封；5.托架盖；6.托架座；7.手柄；8.锁杆

4 结束语

本文主要针对现有集装箱存在的侧翼展开所占空间大，密封性和安全性等问题，对侧开门集装箱的结构进行了设计，通过计算得出使侧开门集装箱的侧翼箱板举升后所占空间减少的方案，解决了目前侧开门集装箱存在的双翼所占空间面积大和密封性能差的问题。

另外，在原有集装箱门锁的基础上进行改进，使一道门锁变成两道门锁，而且结构简单，使集装箱不易被盗，即便被盗的话也能够及时发现，使货物损失降到最低。

集装箱运输在国内乃至国际发挥着越来越重要的作用，未来的集装箱运输服务将成为现代物流服务内容的重要一环[15-17]。优化后的集装箱解决了目前现有集装箱存在的问题，而且结构简单、制造方便，势必推动国内和国外运输行业和经济的发展[18-19]。

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Design of Side Flaps and Door Lock for Open Side Containers

Liu Jing，Shen Wei*，Yu Lang，Han Yue，Pei Yiying

(College of Engineering and Technology，Northeast Forestry University，Harbin 150040)

Our survey reveals that the open side containers has some problems，such as large space while side flaps opening，seal and low safety，etc.1AA container is used as the research object and an optimization design is applied on the side flaps and rear door lock of the container.The left and right panels are divided into two parts，the upper side and the lower side，the boundary position is calculated to minimize space while upper side lifting.At the same time，the expansion of the side flaps is convenient for cargo handling and can improve the efficiency of loading and unloading of goods.A lock is added on the rear door of the container in order to reduce the risk of theft of goods inside.The optimized container not only saves space occupied by the double wings expansion，but also improves seal and safety.

Side open container；seal；safety；joint door lock device；design

2016-12-18

黑龙江省留学归国科学基金项目( LC2013C12)；东北林业大学大学生创新训练计划项目(201610225226)；东北林业大学教育教学研究项目(DGY2016-02)

刘静，本科生。研究方向：物流工程。

*通信作者：沈微，博士，讲师。研究方向：物流工程。E-mail：shenwei@nefu.edu.cn。

刘静，沈微，余浪，等.侧开门集装箱侧翼和门锁的设计[J].森林工程，2017，33(4)：74-77.

U 169.3

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1001-005X(2017)03-0074-04