半挂车托盘导向系统的研究

摘要：分析了公路货运车辆货物滚装领域的现状，介绍了一种新型车用装卸导向系统。此导向系统主要由导向小车和异形导向轨道两部分组成，连接简单快捷，可大大提高货物滚装和转运效率，可实现货物的双向导正，提高装卸准确度。该系统的应用能够大幅度缩短货物滚装耗时，节省大量人力物力，同时也能提高装卸准确率和安全性，提升货物滚装效率。

关键词：半挂车；货物装卸；托盘导向系统

中图分类号：U463.4 收稿日期：2024-05-29

DOI：1019999/jcnki1004-0226202408013

1 前言

目前，机场升降装卸摆渡平台已经成为集装托盘主要装卸装备。经过多年的发展，此类装备性能优良的有25K、40K、60K等系列，西班牙的Mod MC /TET－30，法国的PFA－50等。该装备同时具备升降装卸功能和摆渡运输功能，有的型号一次摆渡运输和举升可装卸6个1万磅的集装托盘，装卸效率非常高[1]。但它只能在机场装卸和摆渡集装托盘，不能实现长途陆运，陆运时需要通过起重设备将集装托盘转吊至专用的公路运输车辆。

为了提高空运快速装卸能力，保证装卸质量，缩短机场作业时间，目前出现了集空运装卸和公路运输于一体的公路运输装卸平台车，但这种高度集成化的设备存在一些技术难点。本文对其中的集装托盘半挂车托盘导向系统进行研究，并提出集装托盘半挂车托盘导向系统解决方案。

2 研究背景

我国传统航空运输中一个重要的组合模式是：飞机+集装托盘+装卸平台车（装卸+短距离摆渡功能）。此模式可以实现货物模块化空运装卸，但受装卸平台车能力所限，货物必须起吊到运输车辆上才能实现转场运输，装卸平台车仅有装卸功能，没有运输功能，见图1。

目前新型的空运装卸模式为：飞机+集装托盘+运输装卸平台车（装卸+长途陆运功能）。运输装卸平台车可以快速地将集装托盘和货物一同装载进入飞机，实现空运，也可以将集装托盘和货物从飞机上卸载到装卸平台车上，仅通过运输装卸平台车就可以实现集装托盘和货物的长途陆运转场。

公路运输装卸平台车是高度集成化的设备，需要将装卸、升降、调整等功能集成在运输装卸平台内，但由于受公路运输车辆宽度和高度的限制，必须将所有的零部件压缩集成在运输装卸平台内，不得超高超宽，这导致没有较好的方案布置导向系统，因此卸载货物时，货物中心难以和装卸平台车中心对正，货物偏移后需要及时调整，缺乏系统的导向装置，这是本领域需要克服的一个技术难点。

目前有两种调整方式，一种是单纯依靠人工调整，用人多，耗时长，装卸效率极低，对工作人员安全存在很大隐患；另一种是使用大吨位起重机械设备进行调整，耗费资源多，操作繁琐，而且在飞机尾部操作起重设备存在一定风险。因此，设计出一套使用便捷、安全可靠的车用货物装卸导向系统，将对货物的快速装卸具有重要意义。

3 半挂车托盘导向系统的设计

目前，通过市场调研、论文查询、专利检索，国内没有相关的研究文献和资料，更没有针对此问题的解决措施。在此背景下，本文提出了集装托盘半挂车托盘导向系统，该系统能够解决装卸效率低、费时费力、导正困难、装卸过程卡滞等一系列问题，其导向系统主要由1半挂车、2滚轴、3异形导向轨道和4导向小车（图2）等四大部分组成。在装卸过程中导向小车通过压板与载有货物的集装托盘结合，使集装托盘安装上了导向轮，具有了导向功能，见图3。集装托盘具有导向轮后，可在异型导轨的导向下，按异型导轨导向方向移动，实现自动居中导向功能。

图4为导向小车的结构图。其中侧导向轮1、底部导向轮5可分别实现导向小车在导轨里的导正和行走，集装托盘压板2、连接螺栓3可使导向小车与集装托盘连接，使集装托盘具有导向功能。

图5、图6分别为导向小车与集装托盘的连接示意图。载有货物的集装托盘3通过连接螺栓1和集装托盘压板2与导向小车4连接在一起，使集装托盘具有导向功能。由图6可以看到集装托盘前端和后端的中间位置有缺口A，集装托盘压板2的凸起压在集装托盘缺口A内，使集装托盘和导向小车连接牢靠。

图7为连接完成后，集装托盘和导向小车成为一个钢性整体，集装托盘有了侧向导向轮，配合异形导向轨道使用，可实现导向功能。

图8为半挂车托盘导向系统中的异形导向轨道图。导向轨道2、3、5的锥度根据车辆的长度和托盘的重量而定，目的是为了起到分力导向作用。平行导向导轨1、4和锥度导向导轨2、3、5均焊接在车架6上。滚轴7可通过滚轴的转动实现集装托盘的平移，从而实现集装托盘和货物的装卸功能。

4 托盘导向系统装卸流程

当飞机需要快速将批量载有货物的集装托盘卸载到运输装卸平台上时，飞机尾部与运输装卸平台车尾部对齐，并且中心线尽量对齐，此时将载有货物的集装托盘从飞机舱内推出。如果没有导向系统，集装托盘会在飞机导向系统的导向下，沿飞机的中心线方向平移，由于飞机中心线和装卸平台中心线不可能完全对正，所以集装托盘在装卸平台车上会跑偏，集装托盘中心线会偏离装卸平台中心线。

采用半挂车托盘导向系WkgvdvdvVXHuPtdz3NgFMQ==统后，如图9所示，当集装托盘和运输装卸平台接触后，导向小车会一同进入锥度导向轨道Ⅲ的喇叭口内，当托盘继续前移时，导向小车连同集装托盘会沿着喇叭口的导向方向移动，然后进入平行导向轨道Ⅱ内，此时集装托盘前端中心与运输装卸平台车中心线对齐，见图10。

当集装托盘和货物继续前移时，前导向轮进入锥度导向轨道Ⅰ和锥度导向轨道Ⅱ的喇叭口内，后导向轮离开飞机飞机舱，进入锥度导向轨道Ⅲ的喇叭口内，如图11所示，集装托盘继续前移，前导向轮进入平行导向轨道Ⅰ，后端导向轮进入平行导向轨道Ⅱ，此时集装托盘中心线和运输装卸平台车中心线完全重合，完成导向调整工作，如图12所示。

本方案巧妙地利用了锥度导轨给导向小车的侧向力完成导向工作，不需要单独调整，在托盘移动的过程中自动完成导向工作。其中锥度导向轨道Ⅰ、锥度导向轨道Ⅱ和锥度导向轨道Ⅲ三个锥度轨道侧面与中心线的夹角为10°～35°，可根据货物的重量和车辆的长度进行优化设计，优化完成之后，托盘前移过程中既不会感觉阻力过大又可自动完成导向工作。

当第一个载有货物的集装托盘到达指定位置后，后面载有货物的集装托盘可按照此流程快速卸载，卸载过程中只需人工推着集装托盘和货物前移即可，不需要其它设备辅助，可快速将集装托盘和货物卸载完成，不存在二次调整，同时半挂车托盘导向系统可满足装载和卸载两种工况。

5 结语

集装托盘半挂车托盘导向系统在装卸货物过程中，装有导向小车的集装托盘和货物，通过异形导向轨道，能够精确安全地到达指定位置，成功解决了货物装载和卸载过程中导正困难、卡滞停顿、费时费力、安全性差的一系列问题。目前，半挂车托盘导向系统已经成功应用于公路运输装卸平台车上，使货物在空运与公路运输之间的相互转运效率大幅提升，而且降低了大量设备和人力成本，使空运设备装卸效率上了一个大台阶，是该领域的一大进步。经过用户使用后反馈，该设备操作简单、方便快捷、安全可靠、省时省力，得到了高度好评。

参考文献：

[1]葛同民，陈瑜推进我军航空应急运输保障装备发展的思考[J]军事交通学院学报，2015（4）：1-4

作者简介：

任浩，男，1989年生，工程师，研究方向为机械。