CN101208490B - 立体仓储/停车方法和系统及集装箱立体仓储系统、集装箱码头和集装箱码头装卸作业方法 - Google Patents

立体仓储/停车方法和系统及集装箱立体仓储系统、集装箱码头和集装箱码头装卸作业方法 Download PDF

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Abstract

一种立体仓储/停车方法,设有至少一个垂直的存储列,每个存储列包括多个存储层,在各存储层中设置上、下层货/车位,在上、下层货/车位中间设置水平输送通道,即输送通道与货/车位在不同水平面上、下层货/车位分别位于输送通道的上方和下方,搬运机具可在水平输送通道中运行;放置在托盘上的货物/车辆由搬运机具沿输送通道运送,并由搬运机具上配设的举升装置通过升降的方式在上部或下层货/车位进行存取作业;设置用于升降机的竖直通道,该竖直通道贯穿各存储层,该升降机可在竖直通道内上下移动并与存储层的最靠近竖直通道的货/车位或与搬运机具进行货/车交换传递。本发明还涉及依照该方法建造的立体仓储/停车系统及其应用、以及集装箱立体仓储系统、集装箱码头和港口集装箱装卸方法。本发明的立体仓储系统可以构成海运/空运、铁路及陆路运输的多式联运和物流中心。

Description

立体仓储/停车方法和系统及集装箱立体仓储系统、集装箱码头和集装箱码头装卸作业方法
技术领域
本发明涉及一种立体仓储/停车方法和依照该方法建造的立体仓储/停车系统及其应用,尤其是大规模的自动化立体仓储/停车系统和应用。
背景技术
公知的自动化立体仓库大多是多层存放货物的巷道仓储式的高架仓库系统,由货架、巷道式堆垛机、出入库输送机、自动控制与管理系统等设备构成,能按指令自动完成货物的存储作业,并能对库存货物进行自动管理。
公知的立体停车系统是传统的多层停车楼或地下停车库、机械式立体停车库如升降横移或垂直循环停车装置以及近来发展起来的智能仓储式的立体停车系统。智能仓储式自动立体停车库因其停车容量大、空间利用率高的优势,日益受到人们的青睐,具有车辆存取简便、存取速度快、自动化管理程度高的特点,此类系统基本为巷道仓储式和塔式(由巷道仓储式简化而来的)停车楼及由停车塔式发展出的旋转塔式停车楼。
目前的立体停车系统存在着不同的优点和不足之处:
多层停车楼和地下停车库一般为大型多层建筑结构,车辆通过坡道自行停入车位,是传统地面停车场向空中和地下的延续,优点是可停放各种车辆,缺点是占地面积大,空间利用率低,存取车辆需上下楼层寻找停车位,出入库时间较长,高峰时刻易堵塞。
机械式立体车库是利用机械装置的升降、横移或旋转运动,使得在原有的停车面积上能够提供两至数倍的停车位置,优点是装置结构简单、造价低廉,缺点是有时存取车辆时间较长,停车容量扩充受装置结构本身的限制,运动部件较多对构件可靠性要求较高,也不适合存放大型车辆。
巷道仓储式立体车库具有停车容量大、车辆存取简便、存取速度快、自动化程度高的优点,但由于需在两排停车位有容许搬运机具移动的巷道,建造时至少需要三排停车位宽的面积,因此占地面积较大,不适宜在城市中拥挤狭小的地方修建。
停车塔式和旋转塔式停车楼占地面积小,车辆存取速度快,但每个单体塔每层空间只能停放两辆或有限的几辆车辆,停车容量有限,停车数量增大时需多塔并联,出入口及升降机利用率较低。
同时,目前的自动立体停车系统主要的停车对象是中小型车辆,不适用于大型和重型车辆停放存取。
同样目前的自动化立体仓库也存在巷道仓储方式停车系统的问题——由于需要在两排货架间留有供巷道堆垛机移动的巷道,至少占据三分之一的面积,因此占地面积较大,同时受堆垛机的限制,货架的高度不能太高,堆垛机的行程(存取时间)也不能过长,所以仓库的规模和容量受到一定限制,同样,巷道式堆垛机对于处理大型和重型货物的存取作业有相当大的困难和局限性。
目前大型或重型的货物多以堆存的形式储存,如集装箱的存储采用集装箱堆场的存放方式。集装箱3-6层(重箱)或7-9层(空箱)叠放在一起排成行列露天存放。集装箱堆场利用集装箱场地装卸设备,如轮胎式或轨道式集装箱门式起重机(RTG和RMG),集装箱牵引半挂车以及集装箱叉车、正面吊和集装箱跨运车等进行集装箱堆场存取操作。这种存储方式只能按顺序存取,对于特定位置的集装箱,有时则需要进行倒箱和移场作业。集装箱港口的装卸作业方法则为上述集装箱场地装卸设备配合集装箱拖车、集装箱跨运车、正面吊等流动搬运机械传送给港口装卸设备——如岸边集装箱起重机(或登机桥)进行集装箱的装卸作业。
目前的自动化立体仓储/停车系统存储方案的共同之处是:货/车位排列在巷道(搬运机具运行通道)的两侧,由巷道堆垛机(搬运机具)沿巷道将车辆/货物运送到位,并由该巷道堆垛机本身的升降装置提升到存放该车辆和货物的货/车位的高度,再由巷道堆垛机上的横移装置将货物/车辆平移到货/车位上。巷道要占据三分之一的面积,而这也是造成其占地面积较大的根本原因,同时巷道堆垛机也是处理大型和重型货物/车辆的存取作业困难的原因。
发明内容
为了克服现有自动化立体仓储/停车系统上述的不足之处,本发明提供一种立体仓储/停车方法和采用该方法建造的立体仓储/停车系统及其应用。该方法和系统具有占地面积小、结构简单、存取过程简便快捷的优点。可以容纳不同规格的货物或车辆的混合存放和停放,还可以存放重型车辆和大型货物。存取操作可以完全自动化。单元模块化结构可使停车或储存容量扩充无极限。
本发明的目的可通过采用以下技术方案实现:一种立体仓储/停车方法,设有至少一个垂直的存储列,每个存储列包括多个存储层,在各存储层中设置上、下层货/车位和位于其间的水平输送通道,即输送通道与货/车位处在不同水平面上——所述上、下层货/车位分别位于输送通道的上方和下方;搬运机具在该水平输送通道中运行;放置在托盘上的货物/车辆由搬运机具沿输送通道运送;由搬运机具上配设的举升装置通过升降的方式对上层或下层货/车位进行存取作业;设置用于升降机的竖直通道,-垂直贯穿各存储层,-升降机能够在竖直通道内上下移动并与存储层的最靠近竖直通道的货/车位或与搬运机具进行货/车交换传递。
依照本发明的立体仓储/停车方法建造的立体仓/车库,该立体仓/车库包括至少一个垂直的存储列,每个存储列包括多个存储层,在各存储层中包括上、下层货/车位和位于其间的水平输送通道,所述上、下层货/车位分别设置在水平输送通道的上方和下方;在-水平输送通道内设有能够沿通道移动的配设举升装置的搬运器,以及,该立体仓/车库还包括用于升降机的竖直通道,垂直贯穿各存储层,升降机能够在竖直通道内上下移动并与存储层的最靠近竖直通道的货/车位或与搬运机具进行货/车交换传递。
此外,在设有一个以上存储列时,升降机还能够在竖直通道内前后移动,以使升降机能与各存储列的货/车位或与搬运机进行进行货/车交换传递。
按照本发明的优选实施方式,在立体仓/车库中设有承载货物/车辆的托盘。托盘是平板式、箱式或框式托盘,在托盘底部和侧面设有定位孔/槽或定位销,定位孔/槽或定位销的形状和位置分布使托盘与本发明立体仓/车库的其它部件能够相互配合,以使其稳固地放置或附着在这些部件上面。
每个货/车位设置有用于托盘的固定装置,托盘的固定装置能够使托盘稳固地放置和附着在上、下层货/车位上:在下层货/车位设有用于放置托盘的基座,基座使置于其上的托盘与该层的底面间保持一个间隙;在上层货/车位两侧有支撑座、用于支撑和固定托盘的托具及托具控制杆,托具控制杆能够控制托具通过旋转、伸缩、倾斜或滑动等方式在开锁和闭锁的两个锁止点处定位并锁定。
在立体仓/车库各存储层中设有能够跨越下层货/车位自行移动和定位的搬运器,搬运器为“C”字型或“口”字型框架式结构,框架内配设一组对置的举升装置,举升装置的托臂能够托举着托盘和托盘上的货物/车辆升降,托臂能够伸缩、旋转或平移。搬运器上设有拨动装置,拨动装置能够通过拨动托具控制杆来控制托具分别在两个锁止点处定位。
立体仓/车库设有升降机,升降机能够承载着托盘和托盘上的货物/车辆实现多层间的垂直升降运动,升降机为平板式或箱式结构。
平板式升降机的底板尺寸略小于或略大于等于托盘规格,底板小于托盘规格时,底板的宽度略小于所述的搬运器的托臂间的距离;当底板略大于等于托盘规格时,在底板相对于所述的搬运器的托臂的位置处开有缺口使托臂能够从其中穿过。
升降机能够承载着托盘和托盘上的货物/车辆实现多层间的垂直升降,在升降机上设置水平移载装置,水平移载装置能够将托盘和托盘上的货物/车辆平移到升降机旁边的货/车位上。
立体仓/车库设置缓存货/车位,缓存货/车位为位于垂直升降通道旁的货/车位。缓存货/车位能够暂存或存放即将进行出入库存取操作的托盘及其上的货物/车辆,升降机和搬运器能够通过缓存货/车位进行交换传递。
在立体仓/车库的出入口处设托盘交换装置——堆板机,堆板机设置在出入口的下方或者出入口的旁边:设在出入口下方的堆板机由托盘升降装置、出入口侧面的托盘夹持装置和在夹持装置下面能够伸出支撑托盘并使其在上面移动的滑动支撑装置构成;设在出入口旁边的堆板机由托盘升降装置和从托盘的侧面抓取托盘的托盘抓取装置组成。
在立体仓/车库的各存储层的上层设置横向配载通道,该通道内设置配载小车,配载小车能够沿通道横向移动和定位,配载小车上设有托具及托具控制杆。
立体仓/车库设一个或多个出入口:出入口通常设置在升降机通道旁边的位置,出口和入口能够设置在相同或不同的层上,还能够在多个不同的层设置多个出入口,出入口还能够设置在任何一个货/车位上。
立体仓/车库的货物/车辆的存取方法:
货物/车辆存入时:将货物/车辆停放在出入口处的托盘上,托盘和其上的货物/车辆由升降机提升到指定的仓储/停车层并传送给该层的搬运器或升降通道旁的缓存货/车位,搬运器再将其沿水平通道运送到存放位置,并由举升装置将托盘及货物/车辆通过升降的方式放置在指定的上部或下层货/车位上;反之,指定货/车位上的货物/车辆通过上述装置按相反的顺序取出。搬运器向下层货/车位存放时,举升装置的托臂将托盘及货物/车辆降下,放置在下层货/车位的基座上,完成向下部货/车位的存放操作;随后,托臂能够通过旋转、伸缩或平移的方式使其处于托盘的外侧,然后搬运器处于待命状态;搬运器向上层空货/车位存放时,首先使托具置于开锁的位置,接着托臂将托盘及货物/车辆向上提升直到托盘高于托具,这时再使托具闭锁并锁定,然后托臂下降将托盘及货物/车辆放置在托具上,完成向上层货/车位的存放操作;随后托臂继续降至预定高度使搬运器呈待命状态。具体过程如下:
第一种方法:采取升降机与搬运器直接交换方式传递,过程如下:
入库操作过程
出入口通常设置在升降机通道旁边的位置,托盘和其上的货物/车辆被直接放置在平板式升降机的底板上,升降机承载着托盘和托盘上的货物/车辆升降到指定的层,使该层的搬运器与升降机对接,此时搬运器的举升装置的托臂收缩在内并处于升降机底板上的托盘的下方;然后托臂伸出,接着托臂(或通过升降机底板上的缺口)将托盘及其上的货物/车辆向上提起,升至搬运器搬运托盘及货物/车辆的位置,此时托盘及其上的货物/车辆被传递给搬运器,并且搬运器与升降机之间无阻碍,完成由升降机向搬运器的传递过程,升降机进入等待进行下一个操作的待命状态;接下来搬运器携带着托盘及货物/车辆移向系统预订的存放位置,搬运器移动到指定货/车位的位置后,托盘及其上的货物/车辆由搬运器进行存放操作:
向下层空货/车位存放时,举升装置的托臂将托盘及货物/车辆降下,使托盘放置在下层停货/车位的基座上,完成向下层货/车位的存放操作;随后,托臂通过旋转、伸缩或平移的方式使其处于托盘的外侧,使搬运器处于待命状态;
向上层空货/车位存放时,首先搬运器上的拨动装置通过托具控制杆将托具置于开锁的位置;接着托臂将托盘及货物/车辆向上提升直到托盘高于托具,这时拨动装置再将托具拨动到托盘下方的闭锁点定位;然后托臂下降将托盘及货物/车辆放置在托具上,完成向上层货/车位的存放操作,随后托臂继续降至预定高度使搬运器呈待命状态。
出库操作过程
存放在指定货/车位上的货物/车辆通过上述相反的顺序取出。
第二种方法:以通过缓存货/车位进行交换的方式传递,过程如下:
为了更有效地利用升降机和搬运器,本发明的立体仓/车库还能够通过设置缓存货/车位的方式进行交换传递。升降机或搬运器将待存取的货物/车辆传递给缓存货/车位后即能够被释放分别开始和进入下一个操作环节,无须彼此相互等待,多个存取操作能够分别同时独立进行,能够加快系统的存取速度。出入口一般设置在垂直升降通道的旁边(即缓存货/车位的位置上)。入库时欲存放的货物/车辆停放在出入口处的托盘上,托盘及其上的货物/车辆由升降机的移载装置平移到升降机上,升降机托载着托盘和其上的货物/车辆提升到系统指定的储物/停车层,移载装置再将托盘和货物/车辆平移到该层的缓存货/车位上,然后由搬运器运送到系统指定的货/车位置上进行存放操作。
存放在指定货/车位上的货物/车辆按相反的顺序取出。
在上述基础上,为了加快出入库速度,本发明的立体仓/车库能够在出入口处设置堆板机,通过改变出入口处托盘的状况转换出入库操作模式,避免送取空托盘的动作过程,使升降机和搬运器及整个系统随时处于能够随时进行出入库作业的状态。空的货/车位上无托盘,随时准备接受载有货物/车辆的托盘,堆板机内存有叠放在一起的托盘,在出入口处有托盘,准备接受欲储存的货物/车辆。当货物/车辆停放在出入口处的托盘上后,系统开始进行入库作业,托盘连同货物/车辆被移走,堆板机随即在出入口处补入新的托盘准备下一次入库操作。当需要出库时,堆板机转换系统存取操作模式——即在搬运器或升降机将载有货物/车辆的托盘放置到出入口处之前,堆板机从出入口处收回托盘。在连续出库操作使堆板机内存满托盘时,按堆板机的容量,叠放在一起的托盘被一同存储到货/车位上;而当堆板机内储存的托盘用完后,系统再将叠放在一起的托盘存入堆板机。
本发明的目的还可以通过采用以下技术方案来实现:
按本发明的集装箱立体仓储系统,该集装箱立体仓储系统包括至少一个垂直的存储列,每个存储列包括多个存储层,在各存储层中包括上、下层集装箱仓位和位于其间的水平输送通道,所述上、下层集装箱仓位分别设置在水平输送通道的上方和下方;在该输送通道内设有能够跨越下层集装箱仓位沿水平通道移动的配设举升装置的搬运器,该集装箱立体仓储系统还包括用于集装箱起重机的竖直通道,该竖直通道贯穿各存储层,该起重机的集装箱吊具能够在竖直通道内上下移动并与在升降通道旁的仓位处设置的移载小车进行集装箱交换传递,此时移载小车平移至集装箱起重机下方,集装箱起重机向移载小车吊放集装箱。
按本发明采用横向配载通道的集装箱码头,包括由集装箱船泊位和至少一台集装箱岸边起重机(桥吊)组成的码头装卸区及集装箱存储区,其特征在于:在岸边起重机下方设有若干条与岸边起重机大车轨道平行的高架配载轨道,每条高架配载轨道上设置若干辆码头配载小车,在集装箱存储区与码头装卸区之间设置多条连接两区域的传输轨道,集装箱通过传输轨道进行双向传送,传输轨道垂直于高架配载轨道并从其下方穿过。
按本发明的港口集装箱装卸作业方法,利用集装箱岸边起重机对集装箱船进行装卸作业,其特征在于:装船:集装箱由传输搬运器/传输小车从集装箱存储区沿着传输轨道输送至某条高架配载轨道下方,该高架配载轨道上空载的码头配载小车移动过来与下方的传输搬运器进行定位对接,随后将集装箱传递给该码头配载小车,接下来码头配载小车携着集装箱沿高架配载轨道移动至装船的桥吊的下方对准定位,桥吊的起重小车再将集装箱从码头配载小车上吊放到集装箱船,完成装船过程;卸船与装船过程相反,桥吊的起重小车将集装箱从集装箱船上吊放到其下方等待的码头配载小车上,然后码头配载小车携带着集装箱沿高架配载轨道移动至某条传输轨道上等待的传输搬运器/传输小车上方,与其进行对接将集装箱传递给该传输搬运器/传输小车,随后将集装箱沿传输轨道移向集装箱存储区进行存放。
本发明还提供了一种仓储/停车管理控制系统,用于控制管理立体仓/车库的运行,其特征在于:该系统仓储/停车管理由信息管理手系统、物流管理子系统、自动存取控制子系统和状态监控子系统组成。其中,信息管理子系统负责数据的采集、接收和交换,通过网络进行数据传递;物流管理子系统:根据客户需求和上述信息管理子系统的信息进行配送调度、计费和单证管理、趋势预测;自动存取控制子系统控制运行执行单元进行出入库操作;状态监控子系统进行现场及远程监控、本地和异地故障分析和诊断、安全监控。
本发明的有益效果是:本发明提供的立体仓储/停车系统方案,取消了传统立体仓储方式中的水平巷道,具有占地面积小的优点,尤其适合于在狭长的面积上建造;存取速度快、效率高;自动化程度高,智能存取,操作简捷,可实现无人化管理;系统结构简单,可靠性高,维护简便,系统维护及运营成本低;可以任意建造在地上、地下或半地下,或附属在建筑物的侧面或上层和下层,主体建筑的空间可做商业及其他用途;可实现各种不同车型或不同货物混合存放,甚至车辆和货物的混合存放;模块化结构,可以多个不同规格的系统单元并列组合,容量扩充无极限;封闭式库区环境,无人化作业,可以设置自动安保系统,安全及防盗性好;采用缓存技术可以加快存储速度,多个存取操作可分别同时独立进行,提高了各组件的利用率,减少了存取操作时间,提高出入库速度;设置托盘循环交换装置堆板机,解决了空托盘的存取回放的问题,提高了系统存取效率;多出入口设置同时存取,可以减少清库时间,尤其对于会展中心、影剧场、运动场馆、机场、车站和交通枢纽等有大量迸发式停车需求的停车场所;结构可以是钢结构或钢筋混凝土结构;结构模块可工厂化预制,建造速度快;可以用于建造移动式或临时停车/仓库。
本发明提供的集装箱立体仓储系统具有占地面积小、存储容量大、存取速度快,可实现集装箱配载自动化和科学准确性,彻底消除集装箱堆场的翻垛、倒垛和移场作业。本发明提供的集装箱港口装卸方法,可减少集装箱码头的占地面积,实现港口装卸作业的自动化和无人化,减轻装卸工作的劳动强度,降低生产成本,极大地提高集装箱装卸作业效率、缩短装卸时间和集装箱船在港时间,提高港口的吞吐量;通过集装箱传输装置与港口装卸设备直接连接,消除了造成港区集装箱运输通道堵塞的隐患;取消了集装箱堆场内广泛使用的集装箱场地吊和集装箱牵引半挂车、集装箱叉车和正面吊以及集装箱跨运车等港口内燃装卸机械,使用干净清洁的电能,污染小、噪音低,有很好的环境保护效益;同时,使用电能,营运成本较低;使用设备种类少,故障率低,维护成本较低。本发明的集装箱立体仓储系统能集储、疏、运功能于一体,成为物流中心和多式联运的枢纽,实现仓储管理和物流管理的集中化和自动化,经济效率显著。
本发明的自动立体仓储/停车系统方案的实施将产生显著的经济效益和社会效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。其中,
图1是立体仓储/停车系统方案的结构示意图;
图2是自动化立体车库的三视图和搬运器的三视图;
图3是自动化立体车库在上、下层车位的存储过程示意;
图4是堆板机的操作过程示意;
图5是另一类型堆板机的操作过程示意图;
图6是本发明的自动化立体仓库的剖面图;
图7是本发明的自动化立体仓库的俯视图;
图8是本发明的自动化立体仓库的侧视图;
图9是集装箱立体仓储系统的上层仓位的示意图;
图10是集装箱立体仓储系统的下层仓位的示意图;
图11是集装箱立体仓储系统采用的搬运器的三视图;
图12是集装箱立体仓储系统的集装箱在下层仓位存储过程示意图;
图13是集装箱立体仓储系统的集装箱在上层仓位存储过程示意图;
图14是集装箱立体仓储系统采用的配载小车的三视图;
图15为集装箱立体仓储系统的示意图;
图16为集装箱立体仓储系统的平面布局示意图;
图17为集装箱码头布局示意图(正视图);
图18为集装箱码头布局示意图(侧视图);
图19为集装箱码头布局示意图(俯视图);
图20为传输搬运器的三视图;
图21为码头配载小车的三视图;
图22为码头配载小车的三视图;
图23为传输搬运器与码头配载小车在交换传递集装箱时的位置关系示意图;
图24为集装箱交换过程示意图;
图25为集装箱码头布局示意图。
具体实施方式
1:托盘;2:基座;3:支撑座;4:托具;5:搬运器;6:托臂;7:升降机;8:移载装置;9:堆板机;10:集装箱起重机;11:移载小车;12:传输轨道;13:传输搬运器;13’:传输小车;14:配载小车;14’:(码头)配载小车;15:桥式集装箱吊车;16:横向通道;17:托盘升降装置;18:托抓取装置;19:托盘夹持装置;20:滑动支撑装置;21:托抓取装置;22:集装箱;23:高架配载轨道;24:集卡通道;25:舱盖板;26:铁路;27:箭头;28:出入口;29:集装箱船;30:桥吊;31:起重小车;32:桥吊大车轨道;33:举升小车;35:举升臂;36:轨道;37:坡面。
图1示出立体仓储/停车系统的结构原理图,其中包括:用于装载货物/车辆的托盘1、下层货/车位用于放置托盘的基座2、上层货/车位用于放置托盘的支撑座3、用于运送装载有货物/车辆的托盘的搬运器5、搬运器举升装置的托臂6、用于提升货物/车辆的升降机7和出入口28。
如图1所示,立体仓/车库由五个仓储/停车层组成,每个仓储/停车层包括水平输送通道和在水平输送通道的上方和下方分别设置的用于存放货物/车辆的上、下层货/车位,在两层货/车位之间的水平通道内设有能够跨越下层货/车位沿水平通道移动的搬运器5。在立体仓/车库的竖直通道中设有升降机7。升降机7能够将装载有货物/车辆的托盘在各个仓储/停车层间升降,与各仓储/停车层中的搬运器5或竖直通道旁的货/车位进行交换传递。搬运器5就如同相对置的两台同步运行的叉车托举着装载货物/车辆的托盘1,把托盘连同货物/车辆传送到指定的位置。货物/车辆由搬运器5的举升装置的托臂6通过升降的方式分别在上、下层货/车位上进行存取操作。
实施例一:自动化立体停车库
图2-5示出按本发明的自动化立体停车库,其中包括:托盘(载车板)1、下层车位放置托盘的基座2、上层车位的支撑座3、放置托盘的托具4、搬运器5、搬运器举升装置的托臂6、提升车辆用的升降机7、升降机上的移载装置8,堆板机9和出入口28。
图2是自动化立体停车库的三视图及所采用的搬运器5的三视图。如图2所示的自动化立体停车库由单排的三个停车层(地下一层和地上两层),总共六层停车位组成,每个停车层由上、下两层停车位和两层停车位之间的水平通道组成。其中,地面层(地上一层)的高度大于其余两层从而可停放大型车辆。在下层停车位设有放置托盘的基座2,上层停车位的两侧有支撑座3和在支撑座上用于支撑托盘的托具4及托具控制杆(图中未示出)。托具4经由托具控制杆控制,通过旋转、伸缩、倾斜或滑动等方式在开锁和闭锁的两个锁止点处定位并锁定。每个停车层设有一部搬运器5,搬运器5由行走装置和举升装置及托具拨动装置(图中未示出)组成。搬运器5能够在通道内自行移动和定位。搬运器的行走和定位装置有很多的成熟的现有技术,这里就不再赘述。行走装置的轨道可以设置在停车层的底部或中部水平通道处。在车库两端的垂直升降通道各设一部升降机7,升降机上设有移载装置8。在立体停车库的地面层升降通道两旁的位置共设置四个出入口28,在出入口处的底部和侧面分别设置了四部堆板机9。搬运器5为“口”字型框架式结构,框架内设一对举升装置(图中未示出),举升装置的两对托臂6能够托举着托盘和托盘上的车辆上下升降。托臂6能够进行伸缩。
图3是自动化立体车库在上、下层车位的存储过程示意图。首先借助图3介绍在本发明的自动化立体车库中经由搬运器在上、下层车位处分别存储车辆的过程:
搬运器的举升装置如同两个对置的叉车,由托臂6托举着托盘1和托盘上的车辆跨越下层车位沿输送通道运送,见图3之①;
向下层停车位存储车辆:搬运器到达预定的位置并确认下层停车位空置后,托臂6将托举着的托盘和托盘上的车辆向下降,直至把托盘及其上的车辆放置在基座2上,见图3之②、③;托臂6分别向外收缩进框架内,见图3之④,即完成本次存储操作。随后,搬运器处于待命状态,准备接受下一步的操作指令。当搬运器收到下一操作指令后,搬运器向操作所指定的存储位置移动;收缩的托臂6能够在基座2上的托盘的外侧升起,见图3之⑤;
向上层停车位存储车辆:搬运器到达预定的位置并确认上层停车位空置后,搬运器5的拨动装置(图中未示出)控制支撑座3上的托具控制杆(图中未示出)将托具4收入两侧的支撑座内并锁定。然后托臂6将托举着的托盘和托盘上的车辆向上举起,直至托盘的底部升到托具4之上,见图3之⑥;接着搬运器的拨动装置控制托具4伸出并锁定,见图3之⑦;
随后搬运器的托臂6将托举着的托盘及其上的车辆向下放置在托具4之上,见图3之⑧;搬运器的托臂6继续下降,见图3之⑨。随后待命,准备接受下一步的操作指令。搬运器接到下一个操作指令后,托臂6能够继续下降并移向下一步操作的位置,见图3之⑩。
搬运器从停车位上提取车辆与上述的存储操作过程相反:
从下层停车位提取车辆:搬运器5到达指定的存车位置并确认后,收缩的托臂6穿过放在基座2上的托盘1的外侧降至托盘1的底部,随后托臂6伸出,接着托举起托盘1和托盘上的车辆向上升起,直至升到搬运器运送车辆位置上,然后搬运器向升降机的方向移动。
从上层停车位提取车辆:搬运器到达指定的存车位置后,托臂6向上升,直至将托盘1和托盘上的车辆托起到托具4之上,然后搬运器5的拨动装置将托具4收入两侧的支撑座内并锁定,接着托臂6将托举着的托盘和托盘上的车辆下降到搬运器运送车辆位置上,然后搬运器向升降机的方向移动。
为了有效地提高车辆的存取速度,本实施例的立体停车库将垂直升降通道的侧面的停车位设置为缓存车位。升降机和搬运器通过缓存车位进行交换传递。升降机通过移载装置与缓存车位进行交换传递,搬运器与缓存车位进行交换传递。缓存车位暂存或存放即将进行出入库存取操作的托盘及其上的车辆。本实施例车辆的出入口采用直通式(出、入口直接贯通)设计,设置在垂直升降通道两旁(即缓存车位的位置)。入库时,欲存放的车辆停放在出入口处的托盘上,托盘及其上的车辆通过移载装置8平移到升降机7上。然后升降机托载着托盘和其上的车辆提升至系统指定的停车层。移载装置8再将托盘和车辆平移到该层的缓存车位上,接下来由搬运器运送到系统指定的车位上进行存放操作。出库时,存放在指定车位上的车辆按相反的顺序取出。在此模式下,升降机或搬运器将待存取的车辆传递给缓存车位后即能够被释放分别开始和进入下一个操作环节,而无须彼此相互等待。升降机和搬运器能够进行双向存取操作,存取操作能够交叉流水作业,多个存取操作能够分别同时并行独立进行,从而能够大大加快系统的车辆存取速度,减少停车库清库时间。
为了进一步加快出入库速度,避免送取空托盘(载车板)的动作过程,在本实施例的立体停车库中,在出入口处设置堆板机,通过堆板机改变出入口处托盘的状况、快速转换出入库操作模式(出库操作模式为出口无托盘而入库操作模式为出口有托盘),使升降机和搬运器及整个停车系统处于能够随时进行出入库作业的状态:空的车位上无托盘,随时准备接受载有车辆的托盘;堆板机内存有叠放在一起的托盘,在出入口处有托盘,准备接受欲存的车辆;当车辆停放在出入口处的托盘上后,系统即开始进行入库作业。托盘连同其上的车辆被移走存储后,堆板机随即在出入口处补入新的托盘准备下一次入库操作。当需要出库时,堆板机能够快速转换系统存取操作模式——即在搬运器或升降机将载有车辆的托盘放置到出入口处之前,堆板机从出入口处收回托盘,使其转换成出库状态。在连续进行出库操作使堆板机内存满托盘时,按照堆板机的容量,叠放在一起的托盘被一起存储到空的停车位上;而当堆板机内储存的托盘用完后,系统再将叠放在一起的托盘装入堆板机。
堆板机可以设置在出入口的下方或者出入口的旁边,下面结合图4和图5介绍在本发明的自动化立体车库中的两种堆板机的工作方式:
设在出入口旁边的堆板机是由托盘升降装置17和从托盘的侧面抓取托盘的托盘抓取装置18或21组成。托盘升降装置可以设置在托盘的底部或侧面,参见示意图4。设在出入口下方的堆板机由托盘升降装置及在出入口侧面的托盘夹持装置和夹持装置下面用以支撑托盘并使其在上面移动的可伸缩的滑动支撑装置构成。托盘升降装置可以设置在托盘的底部或侧面,参见示意图5,托盘升降装置17、托盘夹持装置19和滑动支撑装置20。
堆板机9的工作过程:
图4为设置在出入口侧面的堆板机操作过程的示意图。
在等待入库时,堆板机的托盘升降装置17之上存有叠放在一起的托盘,立体车库的出入口处有空的托盘准备停放入库车辆,见图4之①;入库车辆停入出入口处的托盘上,见图4之②;随后放置车辆的托盘被移入车库存储(此时出入口处于待出库的状态),见图4之③;为使立体车库处于入库准备的状态,堆板机的托盘抓取装置18或21将升降装置17上的托盘移向出入口处,见图4之④和图4之⑤(俯视图);等待下一个入库车辆,见图4之⑥;转换立体车库存/取操作模式——当接到车辆出库指令时,堆板机的托盘抓取装置18或托盘抓取装置21从出入口处回收托盘,将托盘移回升降装置17上,见图4之⑦;等待接收载有出库车辆的托盘,见图4之⑧和图4之⑨(俯视图)。
图5为设置在出入口底部的堆板机操作过程的示意图。
堆板机内装有叠放在一起的空托盘,堆板机将叠放在托盘升降装置17上的托盘升降至最上方的托盘与出入口持平,接着托盘夹持装置19将最上方的托盘夹持住,见图5之①;然后托盘升降装置17把其余的托盘降下,留出可供滑动支撑装置20的伸缩的空间,见图5之②;随后滑动支撑装置20伸出支撑住上方的托盘,准备接受即将入库车辆,见图5之③;入库车辆停入出入口处的托盘上,见图5之④;托盘夹持装置19松开夹持的放置车辆的托盘,托盘和车辆被移入车库存储(此时出入口处于待出库的状态),见图5之⑤;随后伸出的滑动支撑装置20收回,见图5之⑥;接下来托盘升降装置17上升使最上方的托盘与出入口持平,重复上述图5之②-③的操作步骤,再一次使出入口处于待入库状态,等待下一次车辆入库;转换立体车库存/取操作模式——当出入口处于待入库状态时,出入口的托盘被托盘夹持装置19夹持着,当接到车辆出库指令后,堆板机收回伸出的滑动支撑装置20,见图5之⑦;托盘升降装置17上升使上方的托盘与出入口的托盘相接,见图5之⑧;托盘夹持装置19松开,接着托盘升降装置17带动托盘下降,见图5之⑨;随后滑动支撑装置20伸出,使出入口处于待出库的状态,准备接受即将出库车辆,见图5之⑩。
本发明的自动化立体车库的操作过程可以由计算机停车管理控制系统自动控制完成,该计算机停车管理控制系统由如下所述的信息管理子系统、收费管理子系统、自动存取控制子系统和状态监控子系统组成:
信息管理子系统:负责车辆数据采集(车辆的类型、停车时间等),车辆是否超限,通过网络(有线、无线,内部、外部)传递进行数据/信息传递交换;
收费管理子系统:根据客户的车辆的类型、停车时间、不同的结算方式等,进行计费和单证管理;
自动存取控制子系统:控制立体车库的升降机和搬运器及堆板机等执行单元进行出入库操作;
状态监控子系统:现场及远程监控、本地和异地故障分析和诊断、安监系统。
实施例二:自动化立体仓库:
图6-8示出本发明的自动化立体仓库,其中包括:承载货物的托盘1、下层货位放置托盘的基座2、上层货位的支撑座3、上层货位放置托盘的托具4、搬运器5、搬运器举升装置的托臂6、升降机7、升降机的移载装置8和搬运器的横向移动通道16。
图6-8分别是本发明的自动化立体仓库的剖面图、俯视图和侧视图。
如图6、7、8所示的本发明的自动化立体仓库由五排十九列的五个存储层、总共十层的货位组成,最多可存储850个货物单元。在立体仓库中央的垂直升降通道内设置一部设有移载装置8的升降机7。两个出入口分别设在升降通道的两侧。每个存储层靠近升降通道两旁的上、下层货位位置为四个缓存货位,在缓存货位旁分别设置一条横向通道16。每个存储层设置两部搬运器5,搬运器5能够沿每排货位和横向通道移动。在上、下层货位处放置货物的托盘由搬运器进行存取(搬运器存取作业的方式同实施例1)。自动化立体仓库能够通过将常用的和即将出库的货物用预测命中的方式提前存储在缓存货位加快出库速度,利用缓存货位能够安排多步流水线存取作业。
自动化立体仓库的运行由仓储管理系统控制。
仓储管理系统由信息管理子系统、物流管理子系统、自动存取控制子系统和状态监控子系统等组成:
信息管理子系统:负责数据(货物的数量、位置、体积、重量、形态和货主信息、时间等)采集、接收和交换,通过网络(有线、无线,内部、外部)进行数据/信息传递交换;
物流管理子系统:根据客户需求和信息管理子系统的内部仓储信息进行配送调度、计费和单证管理、趋势预测;
自动存取控制子系统:控制出入库执行单元进行出入库操作;
状态监控子系统:现场及远程监控、本地和异地故障分析和诊断、安监系统。
自动立体仓储/停车系统的建造:
本发明的自动立体仓储/停车系统可以作为独立建筑结构修建在地下、半地下、地面和地上,也可作为附属结构分别修建在建筑物的下层和上层。例如,自动立体停车库作为独立建筑设置在街道、机场、车站、酒店和购物中心;自动立体仓储/停车系统也可分别设在商场的地下和楼顶,中间地上层为商场的主体建筑;又例如,自动立体停车库可以设置在汽车展示销售中心的主体结构的上层;工厂的半成品仓库可以设置在制造车间的上层。自动立体(仓储)系统可以构成物流中心的主体结构。
实施例三:采用集装箱立体仓储系统的集装箱港:
本实施例的集装箱港由如图15所示的采用集装箱立体仓储系统的集装箱存储区和如图17所示的集装箱码头装卸区组成。
集装箱立体仓储系统是本发明的立体仓/车库无托盘的特例,由集装箱起重机替代本发明的立体仓/车库中的升降机将集装箱在多个储存层升降;将垂直升降通道旁处的仓位设置为移载小车,移载小车能够平移至集装箱起重机下方,集装箱起重机能够向移载小车吊放集装箱,上下层仓位的移载小车上分别设置相应的基座2和托具4及托具控制杆(来示出)。
如图15和16所示,在集装箱立体仓储系统的垂直升降通道内设置集装箱起重机10,集装箱起重机采用双40英尺集装箱吊具,能够每次起吊四只20英尺或两只40-50英尺集装箱或其组合。在每个存储层中升降通道两旁的上下层仓位的位置各设置两部(共八部)移载小车11,每次能够由单独一侧或靠近升降通道内侧的两部移载小车11作为缓存仓位向集装箱起重机10供给或接受待存取的集装箱。各个存储层由升降通道分为两段,每段平均每三排仓位分别设置两部搬运器5。还设置两条供搬运器5在各排仓位间转移的横向通道16,搬运器5能够通过该横向通道在这些相邻的几排仓位间移动并在各上下层仓位上进行集装箱存取操作。在横向通道16的上层设置了配载小车14,配载小车14能够沿横向通道16移动和定位,其上设有托具及托具控制杆,搬运器5能够与配载小车14进行集装箱存取交换。
图10是集装箱立体仓储系统的下层仓位的示意图。如图10所示,集装箱立体仓储系统的下层仓位含一组用于放置集装箱的基座2,基座的宽度不大于搬运器5的托臂6之间的距离。不同规格(如单只20英尺、30-50英尺或两只20英尺等)集装箱能够按图示的方式放置在基座2上。
图9是集装箱立体仓储系统的上层仓位的示意图。如图9所示,集装箱立体仓储系统的上层仓位是由横跨仓位两端的支撑座3和在支撑座3内可收缩的托具4以及托具控制杆(图中未示出)组成。托具4从中间分为两部分4a和4b,它们能够由托具控制杆分别进行控制。
图11是集装箱立体仓储系统采用的搬运器的三视图。搬运器5由行走装置和举升装置及托具拨动装置(图中未示出)组成,搬运器的举升装置的托臂6为一对连通式的托臂,两只托臂能够分别向外侧旋转或平移。
图12是集装箱立体仓储系统的集装箱在上层仓位存储过程示意图。下面结合图12介绍集装箱立体仓储系统的集装箱在上层仓位存储过程:
搬运器5经由托臂6托举集装箱、跨越下层仓位进行搬运,见图12之①;搬运器到达预定的位置并确认上层仓位空置后,搬运器5的拨动装置(图中未示出)通过支撑座3上的托具控制杆(图中未示出)确认托具4收入两侧的支撑座内并锁定,托臂6将托举着的集装箱向上举起,直至集装箱的底部升到托具4之上,见图12之②、③和⑦(俯视图);接着搬运器的拨动装置控制托具4伸出并锁定,见图12之④和⑧(俯视图);搬运器的托臂6将托举着的集装箱向下放置在托具4之上,见图12之⑤;搬运器的托臂6继续下降,见图12之⑥;随后待命,准备接受下一步的操作指令。
搬运器提取集装箱的过程与上述的存储操作过程相反:
搬运器接到提取集装箱的操作指令后,移到存放该集装箱的位置,托臂6上升将放置在上层仓位的集装箱托起,接着搬运器的拨动装置控制托具4向支撑座3内收回并锁定,随后搬运器的托臂6将托举着的集装箱向下降至搬运器运送集装箱的状态,然后将该集装箱向升降机方向运送。
搬运器与横向通道16上方的配载小车14的存取操作与集装箱在上层仓位存储过程相同。
图13是集装箱立体仓储系统的集装箱在下层仓位存储过程示意图。下面结合图13介绍集装箱立体仓储系统的集装箱在下层仓位存储过程:
搬运器5经由托臂6托举集装箱、跨越下层仓位进行搬运,搬运器到达预定的位置并确认下层仓位空置后,见图13之①;托臂6将托举着的集装箱向下降,将集装箱放置在基座2上后,继续下降,见图13之②、③;随后托臂6分别向外旋转90°,见图13之④,使托臂6置于集装箱的外侧,见图13之⑤,接下来托臂6从放在基座2上的集装箱的外侧上升,见图13之⑥、⑦;然后托臂6分别向内旋转90°,完成本次存储操作;搬运器待命,准备接受下一步的操作指令,图13之⑧。
搬运器下层仓位提取集装箱的过程与上述的存储操作过程相反:
搬运器接到提取集装箱的操作指令,到达指定的存放该集装箱的位置并确认后,托臂6先分别向外旋转90°,沿着放在基座2上的集装箱的外侧降至该集装箱的底部,随后托臂6分别向内旋转90°使其置于该集装箱的下方,接着托举起该集装箱向上升起,直至升到搬运器的运送位置上,然后搬运器向升降机的方向移动。
在从下层仓位存取集装箱的过程中,搬运器5也可以采取可调距托臂的方式,托臂6通过分别向外侧平移后沿着集装箱的外侧进行上下升降。
20英尺集装箱的提取和调配:
两只相同的20英尺集装箱可以放置在同一个仓位上按上述步骤共同存取,放置在上层仓位的两只20英尺集装箱可以分别单独进行提取:搬运器5接到提取其中一只集装箱的操作指令,到达指定的存放该集装箱的位置并确认后,搬运器的托臂6托举着放置在托具4之上两只集装箱向上举起,接着搬运器5的拨动装置单独控制一侧的托具4a伸出并锁定(欲提取的集装箱一侧的托具4b不伸出),随后搬运器5的托臂6将托举着的集装箱向下,不提取的集装箱被重新放置在托具4a之上,搬运器的托臂6携着提取的集装箱继续下降至搬运器5的运送位置,随后搬运器5移向升降机的方向。
单独的20英尺集装箱在上层仓位的存储按上述相反的步骤进行。
当单独的20英尺集装箱需要从仓位的一侧调整到另一侧时,可以借助配载小车14。搬运器5将该集装箱存放在配载小车14上,配载小车14带着该集装箱横向移动到仓位的另一侧的位置,传递回搬运器,搬运器将其存入预定的位置。
放置在下层仓位的20英尺集装箱可以转存至上层仓位后再按上述方法进行调配。
图14是集装箱立体仓储系统采用的配载小车14的三视图,配载小车14由行走装置(图中未示出)和托具4及托具控制杆(图中未示出)组成。其中,托具4a和4b能够分别被控制进行平移和伸缩。
如图15所示,集装箱后方装卸区由集卡通道24及铁路26组成,在该区域设有桥式集装箱吊车15,在竖直通道的两边分别设置配载小车14’。
集装箱出入库方式:
在本实施例三的集装箱立体仓储系统中,如图15所示,集装箱入库时,集装箱由集装箱桥式起重机15从集装箱后方装卸区的集卡或火车或传输搬运器13上放置到出入口处的配载小车14’上,配载小车14’平移到垂直升降通道内的集装箱起重机10之下,(或集装箱被传输搬运器13沿传输轨道12传送至集装箱起重机10之下),再由集装箱起重机10提升到指定的储存层之上,随后该储存层的(上层或下层的)移载小车11(单侧的或两内侧的)平移到集装箱起重机10之下,集装箱起重机10将吊起的集装箱放置在移载小车11上,移载小车11移回原位,集装箱被暂时存放在作为缓存仓位的移载小车11上,然后由搬运器5将它们存储在指定的仓位上。
图16为集装箱立体仓储系统的平面布局示意图。如图16所示,集装箱出库时,在某一存储列的出入口,对于存储位置在其相邻几列仓位上的集装箱,可由位于该区域的搬运器5根据出库计划提取并存入该出入口的缓存仓位的移载小车11,而与此出入口相隔较远存储的集装箱则由其附近的搬运器5提取后,交由横向通道16上方的配载小车14,接着由配载小车传送至该出入口所在区域的搬运器,就这样,通过配载小车将指定的集装箱从一个存储单元调配到指定的另一单元,然后再存入该出入口的缓存仓位(亦可由远方的搬运器直接存入),随后由集装箱起重机10吊放到入口处的集装箱传输搬运器13上,再沿集装箱传输轨道12传送至集装箱港口装卸区,或由集装箱起重机10吊放到入口处的配载小车14’上,再由集装箱桥式起重机15装卸到集装箱后方装卸区的集卡或火车上,或由配载小车14’传递给传输轨道上的传输搬运器13,完成集装箱的出库作业。参见图15和16。
图17、18、19为集装箱码头布局示意图(正视图、侧视图和俯视图),在集装箱存储区与码头装卸区之间设置多条传输轨道12以将其相连接,传输轨道12上设置传输搬运器13,集装箱由传输搬运器进行双向传送,在码头装卸区的桥吊30下方设置若干条与桥吊大车轨道32平行的高架配载轨道23,每条高架配载轨道上设置若干辆码头配载小车14’。
如图17、18、19所示,本实施例的集装箱码头是由以下部分构成:码头前沿的桥吊30、高架配载轨道23和传输轨道12,以及在传输轨道和高架配载轨道上运行的传输搬运器13和码头配载小车14’。传输轨道12垂直于高架配载轨道23并从其下穿过。在本实施例中,在桥吊30的下方后伸距内设置三条高架配载轨道,在桥吊30门框内设置一条与后伸距外的一条轨道组成环形的高架配载轨道;在桥吊后方更靠近桥吊的两条高架配载轨道上各设置与桥吊相等数量的码头配载小车,即在两条高架配载轨道上为每台桥吊各设置一台对应的码头配载小车。在第三条高架配载轨道上设置一辆或两辆码头配载小车,而在环形高架配载轨道设置若干辆码头配载小车。在桥吊30门框内还设置舱盖板25存放处和集卡通道24,某些特殊或危险品集装箱可以通过集卡通道进行装卸作业。附图标号32表示桥吊30行驶的大车轨道。箭头27表示传输小车13沿着传输轨道12从码头装卸区到集装箱存储区及反之的移动方向。
图20为传输搬运器13的三视图。传输搬运器能够沿传输轨道12自行移动和定位,传输搬运器13由行走装置(图中未示出)和举升装置组成。传输搬运器13可以看作是集装箱搬运器5的简化版本——取消了向下存取的功能因而托臂无需旋转和平移。举升装置的三只托臂6能够沿横向将放置于其上的集装箱托举起,其中两端的托臂位于40英尺集装箱端部靠里的位置,而中间的托臂从40-50英尺集装箱或两只并排的20英尺集装箱中间托起集装箱。传输搬运器能够同时放置2-3排40-50英尺集装箱或并排放置的20英尺集装箱或其组合。图20之④是可以放置2排集装箱的传输搬运器13的俯视图。
图21、图22分别为码头配载小车14’的三视图。码头配载小车能够沿配载轨道23自行移动并与桥吊或传输轨道对准定位,码头配载小车14’由行走装置(图中未示出)和托具4组成。码头配载小车14’的托具4能够平移和/或旋转,允许集装箱从小车中穿过或从下方托住集装箱,其中两端的托具进行平移,而中间的两对托具能够进行旋转,以便以其自由端搭接在小车框架的对面的横梁或相对的托具上。码头配载小车14’与传输搬运器13及桥吊30的起重小车31相匹配,也能够同时放置2或3排40-50英尺集装箱或并排放置的20英尺集装箱或其组合。图21所示为能够放置2排集装箱的码头配载小车14’的三视图。图22所示为能够放置3排集装箱的码头配载小车14’的三视图,其中间的两对托具4从码头配载小车14’的两边向内旋转并以其自由端在中间对接(参见A视图)。如图21、22之右侧的侧视图所示,在码头配载小车14’的两个侧壁内表面上设有坡面37,以便能更好地导引集装箱22进入码头配载小车14’中。
图23为传输搬运器与码头配载小车在交换传递集装箱时的位置关系示意图。传输搬运器13与位于其上方的高架配载轨道23上的码头配载小车14’进行定位对接,它们之间的相对位置关系如图所示,传输搬运器13中间的托臂6位于码头配载小车14’中间的两对托具4之间,而传输搬运器13两端的托臂6则处于码头配载小车14’两端的托具4的内侧。
图24为码头配载小车与传输搬运器之间的集装箱交换过程示意图。下面结合图24介绍集装箱在传输搬运器与码头配载小车的交换传递过程:码头配载小车向传输搬运器传递集装箱——码头配载小车14’承载着集装箱22定位于在其下方的某条传输轨道12上的空载的传输搬运器13上方时,传输搬运器13的托臂6升起穿过码头配载小车底部将集装箱22举起,码头配载小车的托具4通过平移或旋转缩入小车内,然后传输搬运器13的托臂6托举着集装箱22下降,降至传输搬运器底部后,完成传递,携着集装箱沿传输轨道送往集装箱储存区;传输搬运器向码头配载小车传递过程与上述过程相反——携着集装箱的传输搬运器13沿传输轨道12定位于在某条高架配载轨道23上的空载的码头配载小车14’下方时,码头配载小车的托具4通过平移或旋转缩入小车内,然后传输搬运器13的托臂6托举着集装箱22升高直至使集装箱的底部高于码头配载小车的托具4,随后码头配载小车的托具4通过平移或旋转缩伸出,接下来传输搬运器13的托臂6托举着集装箱下降将集装箱放置在托具4上,随后继续下降,亦即将集装箱传递给码头配载小车。
图25为集装箱码头布局的另一种方案示意图。图25示出集装箱在集装箱存储区与码头装卸区之间的另一种传输方式,两者之间仍以多条集装箱传输轨道12相连接,在传输轨道12上设置传输小车13’,集装箱由传输小车13’进行双向传送,而在传输轨道12与高架配载轨道23相交区域的下方设置一条供举升小车33移动的轨道36,举升小车33设有举升臂35,举升臂能够从传输小车13’的底部所设的缺口穿过,将放置在传输小车13’上的集装箱22举升到配载轨道23上的码头配载小车14’之上,实现传输小车13’与码头配载小车14’之间的集装箱交换传递。
通过本实施例,本发明还提供了一种新的集装箱码头和港口集装箱装卸方法:
本实施例三的集装箱港是由如图15所示的采用集装箱立体仓储系统的集装箱存储区和下方的集装箱后方装卸区及如图17、18、19、25所示的集装箱码头装卸区组成。集装箱存储区与码头装卸区之间设置多条集装箱传输轨道12以将其相连接,集装箱能够由在传输轨道12上的传输搬运器13/传输小车13’进行双向传送。在码头装卸区的桥吊30下方设置若干条与桥吊大车轨道平行的高架配载轨道23和码头配载小车14’。码头配载小车14’能够沿着配载轨道23移动,能够与其上方桥吊30的起重小车31和其下方传输轨道12上的传输搬运器13/传输小车13’对准定位,传输搬运器13/传输小车13’能够与其上方高架配载轨道上的码头配载小车14’进行集装箱的传递交换。
码头集装箱装卸方法——装船:集装箱22由传输搬运器13从集装箱存储区沿着传输轨道12来到某条高架配载轨道23下方,该高架配载轨道上空载的码头配载小车14’移动过来与下方的传输搬运器13进行定位对接,随后进行集装箱的传递交换;接下来码头配载小车14’携带着集装箱沿高架配载轨道移动至装船的桥吊30的下方与起重小车31对准定位,起重小车31从码头配载小车14’上将集装箱吊放到集装箱船29上,完成装船过程;卸船:与装船过程相反,桥吊30的起重小车31将集装箱22从集装箱船29上吊放到其下方等待的码头配载小车14’上,接下来码头配载小车14’携带着集装箱22沿高架配载轨道移动至某条传输轨道12上等待的传输搬运器13上方,与其进行对接,将集装箱的传递给该传输搬运器;随后传输搬运器13携带着集装箱22沿传输轨道12移向集装箱存储区。
一台特定的桥吊,能够交替选择向其门框内集卡通道中的集卡或环形高架配载轨道、后伸距下方的三条高架配载轨道上的任一空载的码头配载小车进行作业。在每台桥吊后方最近的两条高架配载轨道上为该桥吊各专门配置一台码头配载小车,这两辆码头配载小车只与该桥吊及在其作业范围内的多条传输轨道上的传输搬运器交替进行交换作业,即只与这几条传输轨道后的集装箱存储区进行集装箱传输;在第三条高架配载轨道上设置一或两辆码头配载小车,在环形高架配载轨道可设置若干辆码头配载小车,这些码头配载小车能够与高架配载轨道下的所有传输轨道上的传输搬运器进行传递交换,即能够与轨道后的整个集装箱存储区进行传输,容易实现特定集装箱的配载,如将冷藏集装箱从集装箱船的某一倍(Bay)上卸下存入特定的冷藏箱堆区,或相反——将冷藏集装箱从特定的冷藏箱堆区取出后装在集装箱船的某一倍(Bay)上;在桥吊门框内的环形高架配载轨道能够缩短桥吊起重小车的移动距离和时间。上述的装卸过程能够根据船舶配载图有计划地控制同时并行进行。
此外,在码头配载小车和/或传输搬运器上还能够加设用于拆/装集装箱转锁销的机械手装置(图中未示出)。环形的高架配载轨道也能够直接通向集装箱存储区(图中未示出)。
在本实施例三的集装箱港由集装箱港管理系统控制,管理系统由信息管理子系统、集装箱管理子系统、自动存取控制子系统和状态监控子系统等组成:
信息管理子系统:负责数据(集装箱的数量、位置、体积、重量、形态和货主信息、时间等)采集、接收和交换,通过网络(有线、无线,内部、外部)进行数据/信息传递交换;
集装箱管理子系统:根据客户需求和信息管理系统的内部仓储信息进行配送调度、计费和单证管理、船舶配载;
自动存取控制子系统:控制出入库执行单元进行出入库操作;
状态监控子系统:现场及远程监控、本地和异地故障分析和诊断、安防监测系统。
本发明提供的集装箱码头和集装箱装卸方法具有以下特点:采用集装箱立体仓储系统取代目前使用集装箱堆场的集装箱堆放存储形式;能随时存取任意位置的任意一只集装箱,消除了过去的倒箱和移场作业,缩短集装箱收箱的截止时间,提高运输时效和集装箱装卸效率及船舶配载的准确率;取消了传统的集装箱场地装卸设备如轮胎式或轨道式集装箱门式起重机(RTG和RMG)以及集装箱叉车和正面吊、集装箱跨运车等;通过集装箱传输轨道和传输搬运器将集装箱存储区与港口装卸设备如岸边集装箱起重机(或空港的集装箱登机桥)连接,取代现有的集装箱拖车、集装箱跨运车、集装箱叉车、正面吊等港口流动搬运机械;采用多条集装箱传输轨道以传输搬运器传输附加集卡传输的方式并行输送集装箱,取消现有集装箱码头输送通道的平面交叉现象,消除了产生交通拥堵的根源,转运效率和速度大大提高;采用与多条高架配载轨道上的多辆码头配载小车或集卡进行交替作业的方式,可以有效地保障桥吊的作业效率;采用码头配载小车定位方式,减少了集装箱吊具对箱的难度和时间,而更可采用集装箱多箱吊具(四箱、六箱、八箱甚至十二箱吊具)(只需一次对箱)增加单次起吊装卸的集装箱数量,极大地提高装卸速度,缩短在港时间,提高港口吞吐量;取消了现有方法中广泛使用的内燃装卸机械,使用干净清洁的电能,污染小、噪音低,有很好的环境保护效益。
本发明提供的新的集装箱码头和集装箱装卸方法不仅适用于采用本发明的集装箱立体仓储系统进行储存的港口,也可以应用于采用传统的集装箱堆场方式进行堆存的现有港口的改建和扩建,能够极大地提高现有港口的装卸速度和港口吞吐量。
其它的实施方式:
物流中心自动立体仓储及停车系统:立体仓库和立体停车库可以分别设置在物流中心的地下和地上,主体结构的地面部分可以作为装卸区、分拣和拆/装箱区以及办公管理区。
消防或紧急救援中心自动立体停车库:停放在停车库的位于地面首层的停车位的消防车或救援救护车辆作为紧急出动车辆可以直接出发,其它停车层的消防车辆随后迅速补充到首层车位随时待命,停车库的每个车位都可设置消防或救援物品的补给设施随时对车辆进行补给。
车站、机场进出口港、家居建材商城及购物中心等自动立体停车及仓储系统:在上述公共场所需要客人上下交通工具并需装运行李物品的地方,可设置自动扶梯式停车带,车辆从停车库自动提出或自动进入停车库,方便乘客上下车和装卸行李物品;商场的停车库和仓库可以分别设置在商场的侧旁、地下和楼顶。
在机场、车站及酒店等出租车等候区设立自动立体停车系统:在上述需出租车排队等候的场所,自动立体停车系统根据出租车排队等候的顺序自动提取车辆,并设立出租车司机休息区,可以免除出租司机不断起动和移动车辆的麻烦以及露天风吹日晒等候的辛苦,同时减少对环境的污染。
公共交通枢纽站和公交车始发站自动立体停车系统:停车库可以建在地下或地上,实现人车分流,根据不同车次的发车顺序自动提取车辆,按时正点发车,同时停车库内可设立车辆维修区以满足车辆维修和日常维护、清洁保养的需要。
铁路集装箱货运站:可以在铁路站线旁建造本发明的集装箱立体仓储系统,实现在列车到发线进行集装箱装卸作业,缩短列车在站停留时间,可以开行客车化集装箱班列,同时减少站场面积。
为了适应当前集装箱船舶大型化的发展趋势,可以在离岸的深水水域建造岛型的半潜式集装箱转运平台,在其上建造本发明提供的集装箱立体仓储系统和集装箱装卸设备,作为进行集装箱中转服务的集装箱枢纽港。

Claims (26)

1.一种立体仓储/停车方法,其特征在于:设有至少一个垂直的存储列,每列存储仓包括多个存储层,在各存储层中设置上、下层货/车位,在上、下层货/车位中间设置水平输送通道,输送通道与货/车位在不同水平面上,上、下层货/车位分别位于输送通道的上方和下方,搬运机具能够在水平输送通道中运行;放置在托盘上的货物/车辆由搬运机具沿输送通道运送,并由搬运机具上配设的举升装置通过升降的方式在上部或下层货/车位进行存取作业;设置用于升降机的竖直通道,该竖直通道贯穿各存储层,该升降机能够在竖直通道内上下移动并与存储层的最靠近竖直通道的货/车位或与搬运机具进行货/车交换传递。
2.如权利要求1所述的立体仓储/停车方法,其特征在于:在设有一个以上存储列时,升降机还能够在竖直通道内前后移动,以使升降机能与各存储列的货/车位或与搬运机进行进行货/车交换传递。
3.一种立体仓/车库,其特征在于:该立体仓/车库包括至少一个垂直的存储列,每个存储列包括多个存储层,在各存储层中包括上、下层货/车位和位于其间的水平输送通道,所述上、下层货/车位分别设置在水平输送通道的上方和下方,在该输送通道内设有能够沿水平通道移动的配设举升装置的搬运器,以及,该立体仓/车库还包括用于升降机的竖直通道,该竖直通道贯穿各存储层,该升降机能够在竖直通道内上下移动并与存储层的最靠近竖直通道的货/车位或与搬运机具进行货/车交换传递。
4.如权利要求3所述的立体仓/车库,其特征在于:在立体仓/车库包括一个以上存储列时,升降机还能够在竖直通道内前后移动,以使升降机能与各存储列的货/车位或与搬运机进行进行货/车交换传递。
5.如权利要求3所述的立体仓/车库,其特征在于:该立体仓/车库包括承载货物/车辆的托盘,托盘是平板式、箱式或框式托盘,在托盘底部和侧面有定位孔/槽或定位销,定位孔/槽或定位销的形状和位置分布设计成使托盘与立体仓/车库的其它部件能够相互配合,使得托盘能够稳固地放置或附着在这些部件上面。
6.如权利要求3所述的立体仓/车库,其特征在于:每个货/车位设置固定装置,能够使托盘放置在上、下层货/车位上;在下层货/车位设有用于放置托盘的基座,该基座使置于其上的托盘与该层的底面间保持一个间隙;在上层货/车位两侧的支撑座上设用于支撑托盘的托具,托具能够在开锁和闭锁的状态锁定。
7.如权利要求3所述的立体仓/车库,其特征在于:搬运器能够沿水平输送通道自行移动和定位,搬运器内配设一组举升装置,举升装置的托臂能够托举着托盘和托盘上的货物/车辆升降,托臂还能够进行伸缩或旋转或平移。
8.如权利要求7所述的搬运器,其特征在于:在搬运器上设有拨动装置,拨动装置能够控制托具分别在两个锁止状态定位。
9.如权利要求3所述的立体仓/车库,其特征在于:升降机能够承载着托盘和托盘上的货物/车辆实现多层间的垂直升降,在升降机上设置水平移载装置,水平移载装置能够将托盘和托盘上的货物/车辆平移到升降机旁边的货/车位上。
10.如权利要求3所述的立体仓/车库,其特征在于:立体仓/车库设置缓存货/车位,缓存货/车位为位于垂直升降通道旁的货/车位,缓存货/车位能够暂存或存放即将进行出入库存取操作的托盘及其上的货物/车辆,升降机和搬运器能够分别与缓存货/车位进行交换传递。
11.如权利要求3所述的立体仓/车库,其特征在于:在立体仓/车库的出入口处设有托盘交换装置——堆板机,堆板机设置在出入口的下方或者出入口的旁边:设在出入口下方的堆板机由托盘升降装置及出入口侧面的托盘夹持装置和夹持装置下面用于支撑托盘并使其在上面移动的可伸缩的滑动支撑装置构成;而设在出入口旁边的堆板机则由托盘升降装置和从托盘的侧面抓取托盘的托盘抓取装置组成。
12.如权利要求3所述的立体仓/车库,其特征在于:在立体仓/车库存储层的上部设置横向配载通道,通道内设置能够沿通道横向移动和定位的配载小车,配载小车上设有相应的托具。
13.一种用于如权利要求3-12之一所述立体仓/车库的存取方法,其特征在于:货物/车辆存入时:将货物/车辆停放在出入口处的托盘上,托盘和其上的货物/车辆由升降机提升到指定的仓储/停车层并传送给该层的搬运器或升降通道旁的缓存货/车位,搬运器再将其沿水平通道运送到存放位置,并由举升装置将托盘及货物/车辆通过升降的方式放置在指定的上部或下层货/车位上;货物/车辆取出入时,指定货/车位上的货物/车辆通过上述装置按相反的顺序取出。
14.如权利要求13所述的存取方法,其特征在于:搬运器向下层货/车位存放时,举升装置的托臂将托盘及货物/车辆降下,放置在下层货/车位的基座上,完成向下部货/车位的存放操作;托臂能够通过旋转、伸缩或平移的方式使其处于托盘的外侧,使其能够超越托盘上升,搬运器处于待命状态;搬运器向上层空货/车位存放时,使托具置于开锁的位置,托臂将托盘及货物/车辆向上提升直到托盘高于托具,再使托具闭锁并锁定,托臂下降将托盘及货物/车辆放置在托具上,完成向上层货/车位的存放操作;托臂继续降至预定高度使搬运器呈待命状态。
15.如权利要求13所述的存取方法,其特征在于:采取升降机与搬运器直接交换方式进行传递时,过程如下:托盘和其上的货物/车辆被直接放置在平板式升降机的底板上,升降机承载着托盘和托盘上的货物/车辆升降到指定的层,该层的搬运器与升降机对接,这时搬运器举升装置的托臂收缩在托盘外并处于升降机底板上的托盘的下方,接着托臂伸出,然后将托盘及其上的货物/车辆向上提起,此时托盘及其上的货物/车辆传递给搬运器,并且与升降机之间无阻碍,完成由升降机向搬运器的传递过程,升降机进入等待进行下一个操作的待命状态;接下来搬运器携带着托盘及货物/车辆移向系统预订的存放位置,搬运器到达指定位置后,托盘及其上的货物/车辆由搬运器进行存放操作。
16.如权利要求13所述的存取方法,其特征在于:设置缓存货/车位,升降机和搬运器之间通过缓存货/车位进行交换传递,升降机或搬运器将待存取的货物/车辆传递给缓存货/车位后即能够被释放分别开始和进入下一个操作环节,多个存取操作过程能够分别同时独立并行进行。
17.如权利要求13所述的存取方法,其特征在于:在出入口处设置堆板机,通过改变出入口处托盘的状态来转换出入库操作模式,入库时在出入口处有托盘而出库时在出入口处无托盘,同时避免了送取空托盘的操作,在堆板机内存有叠放在一起的托盘,在出入口处有托盘,随时准备接受欲储存的货物/车辆,当货物/车辆停放在出入口处的托盘上后,开始进行入库作业,托盘连同货物/车辆被移走后,堆板机随即在出入口处补入新的托盘准备下一次入库操作;当需要出库时,堆板机转换系统为出库操作模式——即在载有货物/车辆的托盘放置到出入口处之前,堆板机从出入口处收回空的托盘;当连续出库操作使堆板机内存满托盘时,按堆板机的容量,叠放在一起的托盘被一同存储到货/车位上;而当堆板机内储存的托盘用完后,系统再将被叠放在一起的托盘存入堆板机。
18.一种集装箱立体仓储系统,该集装箱立体仓储系统包括至少一个垂直的存储列,每个存储列包括多个存储层,在各存储层中包括上、下层集装箱仓位和位于其间的水平输送通道,所述上、下层集装箱仓位分别设置在水平输送通道的上方和下方,在该输送通道内设有能够跨越下层集装箱仓位沿水平通道移动的配设举升装置的搬运器,以及,该集装箱立体仓储系统还包括用于集装箱起重机的竖直通道,该竖直通道贯穿各存储层,该起重机能够在竖直通道内上下移动并与在升降通道旁处的仓位处设置的移载小车进行集装箱交换传递,此时移载小车平移至集装箱起重机下方,集装箱起重机向移载小车吊放集装箱。
19.如权利要求18所述的集装箱立体仓储系统,其特征在于,上下仓位的移载小车上分别设置相应的基座和托具。
20.一种采用如权利要求12所述的横向配载通道的集装箱码头,包括由集装箱船泊位和至少一台集装箱岸边起重机组成的码头装卸区及集装箱存储区,其特征在于:在岸边起重机下方设有若干条与岸边起重机大车轨道平行的高架配载轨道,每条高架配载轨道上设置若干辆码头配载小车,在集装箱存储区与码头装卸区之间设置多条传输轨道相连接,集装箱通过传输轨道进行双向传送,传输轨道垂直于高架配载轨道并从其下方穿过。
21.如权利要求20所述的集装箱码头,其特征在于:在传输轨道上设置能够沿传输轨道自行移动和定位的传输搬运器,传输搬运器由行走装置和举升装置组成,举升装置的托臂的三只/对托臂能够从横向将放置于其上的集装箱托举起,其中两端的托臂位于40英尺集装箱端部靠里的位置,中间的托臂从40-50英尺集装箱或两只并排的20英尺集装箱中间托起集装箱。
22.如权利要求20所述的集装箱码头,其特征在于:码头配载小车由行走装置和托具组成,能够沿配载轨道自行移动和定位,码头配载小车的托具能够平移或旋转使集装箱能够从下方被其托住或使集装箱从小车中穿过,其中位于两端的托具进行平移而位于中间的托具能够进行旋转和对接。
23.如权利要求20所述的集装箱码头,其特征在于:集装箱由在传输轨道上设置的传输小车进行双向传送,而在传输轨道与高架配载轨道有交叉的下方设置一条供举升小车移动的轨道,举升小车设有举升臂,举升臂能够从传输小车的底部所设的缺口穿过,将放置在传输小车上的集装箱举升到配载轨道上的码头配载小车之上,实现传输小车与码头配载小车的集装箱交换传递。
24.港口集装箱装卸作业方法,利用集装箱岸边起重机对集装箱船进行装卸作业,其特征在于:装船:集装箱由传输搬运器/传输小车从集装箱存储区沿着传输轨道输送至某条高架配载轨道下方,该高架配载轨道上空载的码头配载小车移动过来与下方的传输搬运器/传输小车进行定位对接,随后将集装箱的传递给该码头配载小车,接下来码头配载小车携着集装箱沿高架配载轨道移动至装船的桥吊的下方对准定位,起重小车再将集装箱从码头配载小车上吊放到集装箱船,完成装船过程;卸船与装船过程相反,桥吊的起重小车将集装箱从集装箱船上吊放到其下方等待的码头配载小车上,然后码头配载小车携带着集装箱沿高架配载轨道移动至某条传输轨道上等待的传输搬运器/传输小车上方,与其进行对接将集装箱的传递给该传输搬运器/传输小车,随后将集装箱沿传输轨道移向集装箱存储区进行存放。
25.如权利要求24所述的港口集装箱装卸作业方法,其特征在于:集装箱在传输搬运器/传输小车与码头配载小车间的交换传递:码头配载小车向传输搬运器传递——码头配载小车承载着集装箱定位在其下方的某条传输轨道上空载的传输搬运器/传输小车上方时,传输搬运器举升装置/举升小车的托臂升起从集装箱底部将其举起,码头配载小车的托具通过平移或旋转缩入小车内,然后托臂托举着集装箱下降,这时集装箱由码头配载小车传递给传输搬运器/传输小车;传输搬运器/传输小车向码头配载小车传递过程与上述过程相反——携着集装箱的传输搬运器/传输小车沿传输轨道定位于某条高架配载轨道上空载的码头配载小车下方,码头配载小车的托具通过平移或旋转缩入小车内部,然后传输搬运器举升装置/举升小车的托臂托举着集装箱升高至集装箱的底部高于码头配载小车的托具,随后码头配载小车的托具通过平移或旋转缩伸出,接下来托臂托举着集装箱下降将集装箱放置在托具上,随后继续下降,既将集装箱传递给码头配载小车。
26.一种仓储/停车管理系统,用于控制管理如权利要求3-12之一所述的立体仓/车库的运行,其特征在于:该系统仓储/停车管理由信息管理子系统、物流管理子系统、自动存取控制子系统和状态监控子系统组成,其中,信息管理子系统负责数据的采集、接收和交换,通过网络进行数据传递;物流管理子系统:根据客户需求和上述信息管理子系统的信息进行配送调度、计费和单证管理、趋势预测;自动存取控制子系统控制运行执行单元进行出入库操作;状态监控子系统进行现场及远程监控、本地和异地故障分析和诊断、安全监控。
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