一种新型的散粮集装箱多工位集中卸箱站的研究

高志航，赵瑞营，陈 艺，季苏丹，姚 倩，陈光旭，张 淑

1.无锡中粮工程科技有限公司 (无锡 214035) 2.郑州中粮科研设计院有限公司 (郑州 450053)

自改革开放以来，随着工业化和城镇化的快速发展，曾经土地肥沃的长三角和珠三角等传统的粮食主产区已经转变为工业城，成为全国最大的粮食主销区和流入地。与此相对，东北地区由于在商品粮基地建设、农业综合开发、水利设施完善等方面得到极大提升，成为全国最大的粮食主产区和输出地。由于南方地区经济发达、人口净流入、城镇化率较高、经济增长拉动消费水平提高以及畜牧业、饲料工业的发展等因素，粮食需求增加，推动形成“北粮南运”格局，促进粮食区域供求平衡。“十三五”物流发展规划中每年“北粮南运”物流通道中东北粮食外运量大约5 000万t，其中约10%即500万t是通过集装箱外运的，这一比例还在呈现上升趋势。运输过程中全程使用集装箱装运，可以实现“门到门”运输，减少中间装卸环节，避免了二次装卸的中转损失，同时因为集装箱的密封性，也改善了粮食运输途中发霉、变质的现象。

在散粮集装箱运输过程中的卸箱环节，存在散粮卸箱技术装备落后、工艺不匹配、作业效率低等问题，通过对大型粮食物流点的散粮集装箱卸粮接收系统工艺技术研究，一种新型的散粮集装箱多工位集中卸箱站可以解决以上问题，且具有提高卸粮效率减少粮食损耗等特点。本文主要研究新型散粮集装箱多工位集中卸箱站的工作原理及结构、示范应用。

1 工作原理及结构

1.1 工作原理

该装置将行车和集装箱吊具组合，以卷扬机控制吊具四个吊点的升降高度，将集装箱置于倾斜的位置，进而进行卸粮作业；在地面设置卸粮坑以及避尘格栅，卸粮坑下面连接输送设备，将粮流输送走，完成高效集装箱卸箱作业；行车可左右和前后移动，满足多工位作业。

1.2 结构

设备包括行车、吊具、控制系统等，行车可以沿设置在两端的导轨进行移动；行车上面有两台小车，小车上设置有四台卷扬机，卷扬机与吊具的四角的吊点相连接；小车可以沿行车上面的轨道进行移动。卷扬机带动吊具的四角做升降移动，四台卷扬机可以整体联动，也可以两两联动，小车也可以联动及点动。集装箱吊具四个转锁为电动转锁，四个转锁装置联动在一起开关。散粮集装箱多工位集中卸箱站结构示意图如图1所示。

注：1.行走小车；2.行走大车；3.导轨；4.吊具；5.集装箱；6.钢丝绳。图1 多工位集中卸箱站结构示意图

1.2.1行车

行车为双梁桥式起重机，选用A4工作等级，起重量为(QE16+16) t，主要由金属结构、大车运行机构、小车运行机构、起升机构和电气装置等组成，在工字钢轨道上运行，重物挂在起升机构上。外形像一个两端支承在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。行车主梁采用蜂窝梁设计，内部结构采用的钢销或螺栓连接，具有牢固可靠，组装时间短，自重轻，负荷大，抗风能力强等特点。

1.2.2吊具

吊具为长方形框架钢结构，与20尺标准集装箱尺寸相适应，在四角设置有集装箱转锁，采用遥控控制，并通过传动机构控制转锁旋转，达到自动化控制吊具与集装箱的锁紧或放开的功能。吊具通过钢丝绳与设置在行车上的起升机构进行铰接，通过起升机构的升降，达到吊具水平升降或者倾斜的目的，以此进行集装箱的倾斜或翻转，再配合大车和小车的行走机构，达到方便进行集装箱卸粮作业的目的。

1.2.3控制系统

多工位集中卸箱站包含多个运行机构，因集装箱卸粮作业的特殊性，在作业过程中有时需要联动，有时需要单动。为方便作业人员操作，项目组经多次研讨，确定采用地操+遥控的形式对各个控制点位进行合理的设计和布局。

控制系统的功能设计如下：在卸箱站对箱的过程中，先移动行车的操作按钮，小车处于联动状态；待行车基本对位后，将操作按钮控制小车单动，移动对准集装箱；然后将四台卷扬机调整到联动状态，操作升降按钮，升降吊具；待吊具和集装箱到位后，操作吊具转锁按钮，将吊具转锁和集装箱锁紧；然后将卷扬机调整到两两联动状态，此时可以操作集装箱非箱门一侧按钮起升吊具，使集装箱完成倾斜动作，实现卸箱作业。系统配置有急停和停止按钮，以防止出现紧急情况。

1.2.4其他部件

卷扬机、电动机、导轨、钢丝绳、滑轮组、接近开关等属于外购产品，根据产品的要求选型。

1.3 工作参数

设备的主要技术参数见表1。

表1 多工位集中卸箱站主要参数

1.4 工作过程

汽车开至吊具下方；工作人员操作行走大车、行走小车，带动吊具移动，对准集装箱；对齐集装箱后，操作锁紧装置锁紧集装箱；确保集装箱锁紧后，操作卷扬机构升起，然后操作行走大车，将集装箱移至卸箱位置；操作卷扬机构降落集装箱，将集装箱放至卸粮坑地面上方，打开集装箱门，让粮食自流；待粮食自流完毕后，将集装箱门保持开启并固定，起升卷扬机构提起集装箱的一侧，开始卸粮；卸粮完毕后，落下集装箱，关闭集装箱门，将集装箱放回至汽车上。

2 应用及特点

项目组在完成研发工作后，在南方某粮食物流港口进行散粮集装箱多工位集中卸箱站的试制工作，本次试制的多工位集中卸箱站采用土建梁上方直接安装设备的模式。试制了轨道、吊具、电气控制系统等，行车采用与企业结合的定制模式进行制造。

该装置安装调试周期较长，主要是控制系统调试，由于设备包含多个运行机构，如何保证各个运行机构的有效配合是提高运行效率的关键。为了最大限度的提高作业效率，优化各个环节的流程，优化各个运行机构的运行速度，调整每个自锁装置、行走限位装置、电气保护装置等各个安全防护装置的位置及灵敏度等，通过地操+遥控的形式对各个控制点进行自动化控制。从实际使用效果来看，既实现了高效卸粮作业，又保证了良好的运行安全性。

该装置具有以下优点：可以不占用地面空间，可以满足自卸车、集装箱车、散粮汽车在卸粮坑的卸粮；集装箱车到达作业位置后，不需频繁调整位置，吊具跟随行车移动，可以实现精准对箱，作业效率高；不需要正面吊、自卸车等来辅助集装箱车卸箱，大幅减少投资；多工位设计，可以使集装箱车开进卸箱站后，不需要开进、开出、移位给卸粮坑挪出位置等进行卸粮，提高效率的同时，减少指挥人员和保证作业人员安全；基于智能控制、电液控制技术，实现集装箱高效移位、集装箱高效翻转卸粮，再加上独特的多工位卸箱工艺设计，大幅提高集装箱卸粮效率2倍以上，同时降低集装箱的卸箱成本。

3 结束语

当前我国粮食现代物流通道不断完善，集装箱散粮运输由于机械化作业效率高、降低包装成本、密闭性好等优点，越来越多的粮食产销区的大型物流节点、中转库、港口库等采用集装箱散粮运输，且所占比例呈现逐年提高的趋势。

散粮集装箱多工位集中卸箱站可以有效解决散粮集装箱卸粮作业效率低、作业成本高、粮食损耗高等问题，对促进我国散粮集装箱运输物流技术的现代化发展，增强国家对粮食市场的应急调控能力，具有一定的经济和社会效益。