CN109625973A - 一种铁路冷链物流管道系统的整体结构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路冷链物流管道系统的整体结构，铁路冷链物流集散基地之间和/或上下游通过冷链传输管道连接；铁路冷链物流管道系统还包括三孔转向底座、四孔转向底座，分布于冷链传输管道的换向节点处；三孔转向底座、四孔转向底座在周向上分别具有相应数量的、朝向不同方向的孔位，分别与冷链传输管道的不同分支进行无缝对接；三孔转向底座、四孔转向底座均具有转向台；该转向台包括货物停放仓和监测装置；该货物停放仓的一端为出入口端、另一端为止停与发射端，转向台构造为在不同的孔位之间可旋转地切换、接收和发射冷链集装器。各个冷链集装器通过协调与控制，实现了不同冷链集装器的路径规划，并防止了冷链集装器间发生碰撞。

Description

一种铁路冷链物流管道系统的整体结构及其控制方法

技术领域

本发明属于铁路冷链物流领域，具体涉及一种铁路冷链物流管道系统的整体结构及其控制方法。

背景技术

现代化物流技术的飞速发展给人们的生活带来便利的同时，人们的多样化需求也催生着现有物流技术的进步与新型物流技术的诞生，例如冷链物流技术。冷链物流是指冷冻物品在从供应地向接收地的实体流动过程中，将运输、储存、装卸搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等功能有机结合起来。冷链物流比一般常温物流系统的要求更高、更复杂，建设投资也要大很多，是一个庞大的系统工程，其时效性要求冷链各环节具有更高的组织协调性，冷链物流的运作始终是和能耗成本相关联。

目前主流的冷链运输形式包括：空运、海运、铁路、公路等。这些传统的运输方式中，物流运输网络庞大，运输步骤繁杂，需要经过诸多程序，人工劳动强度高、效果差，搬运时有损伤、易出差错，运输环境不稳定，运输过程影响因素众多，容易受交通拥堵和雨雪天气等影响，难以管理和掌控。而管道传输系统的产生已不仅实现了物品传送，更实现了物流管理的优化，使物流运输及管理更加便捷高效。

虽然在气液运输领域，也有以管道作为媒介的，比如现有的城市自来水、暖气、煤气、石油和天然气输送管道、排污管道等。但是这类管道只能运输气液等流体物质，无法适应固体货物的运输需求。

进一步的，在铁路冷链物流领域，铁路冷链物流集散基地之间和/或上下游之间，未见有采用管道运输方式的相关报道；而在传统管道运输领域，从未见有用于铁路冷链物流领域的相关应用，对铁路冷链物流管道运输中冷链传输管道分支转向等问题则更无从涉及。申请人首次提出的一种冷链物流管道运输方式以及一种铁路冷链物流管道系统的整体结构及其控制方法，旨在利用管道运输的优势，解决铁路冷链物流长期面临的问题。

发明内容

本发明认识到并提出，传统的管道物流一般从大集散地到小集散地，而且是单根管道单向传递，这种方式虽然传输速度较快，但事实上集散地较为分散，若以集散地作为中转站，将使得整个管线网络庞大且运行效率低下，在铁路冷链物流领域已不能满足复杂的调配需求；单根管道单向运输，一次只能完成一次接收或一次发送，效率低下，而且是两点之间的单线单向传递，不能实现一地发往多地或一地接收多地冷链货物的功能；传统管道在分支处的转向，没有考虑和设置减速装置，转向过程中存在不可避免的碰撞，而且由于通过平顺性、角度的要求，在直角甚至更大角度转向的情况下无法使用，转向处的管道普遍较长，系统庞大，占地多。针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种铁路冷链物流管道系统的整体结构及其控制方法，通过冷链传输管道实现了点对点的自动化运输，高速低噪，极大的提升运输效率，有效的解决了管道系统错综繁杂，路径规划复杂、货物间易发生碰撞的难题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种铁路冷链物流管道系统的整体结构，所述铁路冷链物流管道系统包括铁路冷链物流集散基地，铁路冷链物流集散基地之间和/或上下游通过冷链传输管道连接，冷链集装器运行于冷链传输管道中，所述冷链传输管道配置为所述冷链集装器的引导通道，所述冷链集装器内设冷链腔室，该冷链腔室内装载冷链货物；

所述铁路冷链物流管道系统还包括三孔转向底座、四孔转向底座，分布于冷链传输管道的换向节点处；所述三孔转向底座、四孔转向底座在周向上分别具有相应数量的、朝向不同方向的孔位，分别与冷链传输管道的不同分支进行无缝对接；

所述三孔转向底座、四孔转向底座均具有转向台，用于将冷链集装器进行转向，即从一根管道方向转换到另一根管道方向，同时作为冷链集装器的临时停放点；该转向台包括货物停放仓，用于临时停放冷链集装器，还包括和监测装置，用于监测转向台内是否有冷链集装器停留；该货物停放仓的一端为出入口端、另一端为止停与发射端，所述转向台构造为在不同的孔位之间可旋转地切换、接收和发射冷链集装器。

优选地，所述三孔转向底座、四孔转向底座为圆柱状结构，内部设有空腔；

所述转向台为饼状，设置在所述空腔中。

优选地，所述货物停放仓设置在所述转向台的直径方向上。

优选地，所述货物停放仓的止停与发射端设置有气孔、所述监测装置、压力开关；

所述气孔与气源装置相连通，用于提供止停和发射所需的气体；

所述压力开关设置在气孔与气源装置的连接通道中，用于通断气体供应以及调节气体压力。

优选地，所述监测装置为红外传感器，所述气源装置为空压机。

优选地，所述压力开关为压力挡板，可移动地用于遮挡所述气孔。

优选地，所述冷链集装器包括轮毂，所述轮毂安装于所述冷链集装器的前后两端，所述轮毂的周向上均布有若干导向轮且通过各自的导向轮转轴固定于所述轮毂，所述轮毂通过所述导向轮滚动支撑于所述冷链传输管道中；所述轮毂的外端还设置有定位装置和防碰撞装置。

优选地，所述防碰撞装置包括缓冲头和缓冲弹簧，所述缓冲弹簧设置于所述缓冲头和所述轮毂之间。

为实现上述目的，按照本发明的第二方面，还提供了一种如前所述的铁路冷链物流管道系统的整体结构的控制方法，包括如下步骤：

S1、冷链集装器从铁路冷链物流集散基地的货物始发站输送到第一个转向台上；

S2、通过第二个转向台上的监测装置实时传回的信号判断该转向台是否空闲；

S3、若不空闲，则冷链集装器在第一转向台上停留；

S4、若空闲，则通过经由上位机计算反馈回的转向角度信息，对第一个转向台和第二个转向台进行旋转固定角度，使得两个转向台正对，同时，对两个转向台的货物停放仓以及之间的冷链传输管道形成的空间中进行正负气压作业，从而推动冷链集装器从第一转向台输送到第二转向台；

S5、冷链集装器从第二转向台重复步骤S2-S4转至下一个转向台前，通过设置在冷链集装器上的定位装置判断冷链集装器所在位置，由系统原先设定好的路径规划来决定冷链集装器的下一个转向台，直至输送到最后一个转向台，即货物达到目的地。

优选地，在S4中，两个转向台下的空压机进行工作，第一个转向台中空压机进行充压，第二个转向台空压机进行降压，当压强达到预定值时，控制两个转向台中的气孔处的压力挡板同时打开，使得两个转向台间产生瞬时的正负压强，从而推动集装器从第一转向台转到第二转向台。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明在冷链物流领域，开创性地提出了一种铁路冷链物流管道系统的整体结构及其控制方法，突破了流体管道的限制，实现了冷链货物的管道传输，进一步地，冷链货物在冷链传输管道中运输时，通过多个多孔转向底座和转向台结构构造了独特的冷链传输管道网络，冷链集装器在铁路冷链物流管道系统中传输时，各个冷链集装器通过协调与控制，实现了不同冷链集装器的路径规划，并防止了冷链集装器间发生碰撞。

2、通过固定管道实现点对点的自动化运输，安全高速、低噪低阻，极大地提升运输效率，有效解决冷链物流最后一公里的问题。点对点的管道传输形式，空间相对封闭，温度湿度等环境因素相对恒定且可控；不会受到交通拥堵、交通事故、恶劣天气的影响，且不存在汽车尾气、航空废气、航运排污等环境问题，总体能耗低。

3、本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构，通过多个三孔转向台底座，冷链传输管道分支，四孔转向台底座，转向台和冷链集装器的构造，可实现冷链货物的多方向传输，且单次可传输多个冷链集装器，效率高。

3、本发明的铁路冷链物流管道系统的硬件组成结构，分为上位机层，传感器层和执行层，上位机层由PC机组成，传感器层包括了红外传感器和定位器，执行层包括了转向台，空压机和压力挡板；通过红外传感器来判断转向台是否空闲；通过安装在冷链集装器端部的定位装置来确定冷链货物的位置信息；转向台的转向角度是通过冷链集装器上定位装置传输位置信息给上位机，经过上位机算法处理后，传回给转向机构后得到的。

4、本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构，通过转向台自身的气动装置来实现接收冷链集装器时的减速缓冲，以及主动发送至下一个转向台；接收时，转向台下的空压机进行工作，气孔处的压力挡板移开，空压机向转向台内吹送与冷链集装器反向的高压气体，通过非接触式的反作用力进行减速缓冲止停；主动发送时，两个转向台下的空压机进行工作，第一个转向台中空压机充压，第二个转向台空压机进行降压，当压强达到预定值时，控制两个转向台中的压力挡板同时打开，使得两个转向台间产生瞬时的正负压强，从而推动集装器从第一转向台转到第二转向台。

5、本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构，转向台之间的冷链传输管道长度可根据实际情况调整，从一个转向台到下一个转向台单次传输的冷链集装器数量可为单个或者多个；冷链集装器的两端部配有防碰撞装置，包括缓冲头和缓冲弹簧，缓冲头优选为永磁磁铁，磁铁正反面为正负极，通过同级相斥的原理实现冷链集装器之间的防碰撞。

6、本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构，模块化程度高，扩展性强，传输距离长，可处理数量不限的转向台的转向信息，可对大批量的货物进行路径规划和传输，稳定性高。

附图说明

图1是本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构的主视图；

图2是本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构的剖视图；

图3是本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构的多孔转向底座及转向台示意图；

图4是本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构的多孔转向底座及转向台的局部放大示意图；

图5是本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构的冷链集装器示意图；

图6是本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构的控制流程图；

图7是本发明的铁路冷链物流管道系统的控制系统硬件结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

如图1-5所示，本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构，所述铁路冷链物流管道系统包括铁路冷链物流集散基地，铁路冷链物流集散基地之间和/或上下游通过冷链传输管道2连接，冷链集装器5运行于冷链传输管道2中，所述冷链传输管道2配置为所述冷链集装器5的引导通道，所述冷链集装器5内设冷链腔室505，该冷链腔室505内装载冷链货物。

所述铁路冷链物流管道系统还包括三孔转向底座1、四孔转向底座3，分布于冷链传输管道2的换向节点处，固定于大地上，用于承载转向台4。所述三孔转向底座1、四孔转向底座3为圆柱状结构，内部设有空腔；所述三孔转向底座1、四孔转向底座3在周向上分别具有相应数量的、朝向不同方向的孔位，每个孔位分别与冷链传输管道2的不同分支进行无缝对接，管道内壁光滑无阻碍。

所述三孔转向底座1、四孔转向底座3均具有转向台4，所述转向台4为饼状，设置在所述空腔中，用于将冷链集装器5进行转向，即从一根管道方向转换到另一根管道方向，同时作为冷链集装器5的临时停放点。

本发明在冷链物流领域，开创性地提出了一种铁路冷链物流管道系统的整体结构及其控制方法，突破了流体管道的限制，实现了冷链货物的管道传输，进一步地，冷链货物在冷链传输管道中运输时，通过多个多孔转向底座和转向台结构构造了独特的冷链传输管道网络，冷链集装器在铁路冷链物流管道系统中传输时，各个冷链集装器通过协调与控制，实现了不同冷链集装器的路径规划，并防止了冷链集装器间发生碰撞。通过固定管道实现点对点的自动化运输，安全高速、低噪低阻，极大地提升运输效率，有效解决冷链物流最后一公里的问题。点对点的管道传输形式，空间相对封闭，温度湿度等环境因素相对恒定且可控；不会受到交通拥堵、交通事故、恶劣天气的影响，且不存在汽车尾气、航空废气、航运排污等环境问题，总体能耗低。本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构，通过多个三孔转向台底座，冷链传输管道分支，四孔转向台底座，转向台和冷链集装器的构造，可实现冷链货物的多方向传输，且单次可传输多个冷链集装器，效率高。

该转向台4包括货物停放仓404，所述货物停放仓404设置在所述转向台4的直径方向上，用于临时停放冷链集装器5，还包括和监测装置，用于监测转向台内是否有冷链集装器停留；该货物停放仓404的一端为出入口端、另一端为止停与发射端，所述转向台4构造为在不同的孔位之间可旋转地切换、接收和发射冷链集装器5。

如图3-4所示，所述货物停放仓404的止停与发射端设置有气孔401、所述监测装置、压力开关。所述气孔401可以为多个并与气源装置相连通，用于提供止停和发射所需的气体；所述压力开关设置在气孔401与气源装置的连接通道中，用于通断气体供应以及调节气体压力。所述监测装置为红外传感器402，所述气源装置为空压机。所述压力开关为压力挡板403，可移动地用于遮挡所述气孔401。本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构，通过转向台自身的气动装置来实现接收冷链集装器时的减速缓冲，以及主动发送至下一个转向台；接收时，转向台下的空压机进行工作，气孔处的压力挡板移开，空压机向转向台内吹送与冷链集装器反向的高压气体，通过非接触式的反作用力进行减速缓冲止停；主动发送时，两个转向台下的空压机进行工作，第一个转向台中空压机充压，第二个转向台空压机进行降压，当压强达到预定值时，控制两个转向台中的压力挡板同时打开，使得两个转向台间产生瞬时的正负压强，从而推动集装器从第一转向台转到第二转向台。

如图5所示，所述冷链集装器5包括轮毂506，所述轮毂506安装于所述冷链集装器5的前后两端，所述轮毂506的周向上均布有若干导向轮504且通过各自的导向轮转轴固定于所述轮毂506，所述轮毂506通过所述导向轮504滚动支撑于所述冷链传输管道2中；所述轮毂506的外端还设置有定位装置501和防碰撞装置。所述防碰撞装置包括缓冲头502和缓冲弹簧503，所述缓冲弹簧503设置于所述缓冲头502和所述轮毂506之间。本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构，转向台之间的冷链传输管道长度可根据实际情况调整，从一个转向台到下一个转向台单次传输的冷链集装器数量可为单个或者多个；冷链集装器的两端部配有防碰撞装置，包括缓冲头和缓冲弹簧，缓冲头优选为永磁磁铁，磁铁正反面为正负极，通过同级相斥的原理实现冷链集装器之间的防碰撞。

本发明的铁路冷链物流管道系统的整体结构的控制方法，如图6所示，其中箭头表示冷链集装器的传输路径，具体包括如下步骤：

S1、冷链集装器从铁路冷链物流集散基地的货物始发站输送到第一个转向台上；

S2、通过第二个转向台上的监测装置实时传回的信号判断该转向台是否空闲；

S3、若不空闲，则冷链集装器在第一转向台上停留；

S4、若空闲，则通过经由上位机计算反馈回的转向角度信息(控制信息可通过CAN总线或者485总线的形式实现)，对第一个转向台和第二个转向台进行旋转固定角度，使得两个转向台正对，同时，对两个转向台的货物停放仓以及之间的冷链传输管道形成的空间中进行正负气压作业，从而推动冷链集装器从第一转向台输送到第二转向台；

S5、冷链集装器从第二转向台重复步骤S2-S4转至下一个转向台前，通过设置在冷链集装器上的定位装置判断冷链集装器所在位置，由系统原先设定好的路径规划来决定冷链集装器的下一个转向台，直至输送到最后一个转向台，即货物达到目的地。

优选地，在S4中，两个转向台下的空压机进行工作，第一个转向台中空压机进行充压，第二个转向台空压机进行降压，当压强达到预定值时，控制两个转向台中的气孔处的压力挡板同时打开，使得两个转向台间产生瞬时的正负压强，从而推动集装器从第一转向台转到第二转向台。

如图7所示，本发明的铁路冷链物流管道系统的控制系统硬件结构包括了上位机层，传感器层和执行层。其中，上位机层主要由PC机组成，用于控制整个系统的运行；传感器层主要包括红外传感器和定位器，作用是将检测到的信息实时反馈于上位机层，上位机层根据反馈的信息进行相应的决策；执行层包括了转向台，空压机和压力挡板；执行层是系统的最终控制对象，执行层根据上位机层发出的指令来执行相应的动作，实现物流管道内货物的精准传输。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路冷链物流管道系统的整体结构，其特征在于：所述铁路冷链物流管道系统包括铁路冷链物流集散基地，铁路冷链物流集散基地之间和/或上下游通过冷链传输管道连接，冷链集装器运行于冷链传输管道中，所述冷链传输管道配置为所述冷链集装器的引导通道，所述冷链集装器内设冷链腔室，该冷链腔室内装载冷链货物；

所述铁路冷链物流管道系统还包括三孔转向底座、四孔转向底座，分布于冷链传输管道的换向节点处；所述三孔转向底座、四孔转向底座在周向上分别具有相应数量的、朝向不同方向的孔位，分别与冷链传输管道的不同分支进行无缝对接；

所述三孔转向底座、四孔转向底座均具有转向台，用于将冷链集装器进行转向，即从一根管道方向转换到另一根管道方向，同时作为冷链集装器的临时停放点；该转向台包括货物停放仓，用于临时停放冷链集装器，还包括和监测装置，用于监测转向台内是否有冷链集装器停留；该货物停放仓的一端为出入口端、另一端为止停与发射端，所述转向台构造为在不同的孔位之间可旋转地切换、接收和发射冷链集装器。

2.如权利要求1所述的铁路冷链物流管道系统的整体结构，其特征在于：

所述三孔转向底座、四孔转向底座为圆柱状结构，内部设有空腔；

所述转向台为饼状，设置在所述空腔中。

3.如权利要求2所述的铁路冷链物流管道系统的整体结构，其特征在于：

所述货物停放仓设置在所述转向台的直径方向上。

4.如权利要求3所述的铁路冷链物流管道系统的整体结构，其特征在于：

所述货物停放仓的止停与发射端设置有气孔、所述监测装置、压力开关；

所述气孔与气源装置相连通，用于提供止停和发射所需的气体；

所述压力开关设置在气孔与气源装置的连接通道中，用于通断气体供应以及调节气体压力。

5.如权利要求4所述的铁路冷链物流管道系统的整体结构，其特征在于：

所述监测装置为红外传感器，所述气源装置为空压机。

6.如权利要求5所述的铁路冷链物流管道系统的整体结构，其特征在于：

所述压力开关为压力挡板，可移动地用于遮挡所述气孔。

7.如权利要求4所述的铁路冷链物流管道系统的整体结构，其特征在于：

所述冷链集装器包括轮毂，所述轮毂安装于所述冷链集装器的前后两端，所述轮毂的周向上均布有若干导向轮且通过各自的导向轮转轴固定于所述轮毂，所述轮毂通过所述导向轮滚动支撑于所述冷链传输管道中；所述轮毂的外端还设置有定位装置和防碰撞装置。

8.如权利要求7所述的铁路冷链物流管道系统的整体结构，其特征在于：

所述防碰撞装置包括缓冲头和缓冲弹簧，所述缓冲弹簧设置于所述缓冲头和所述轮毂之间。

9.一种如权利要求6-8任一项所述的铁路冷链物流管道系统的整体结构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、冷链集装器从铁路冷链物流集散基地的货物始发站输送到第一个转向台上；

S2、通过第二个转向台上的监测装置实时传回的信号判断该转向台是否空闲；

S3、若不空闲，则冷链集装器在第一转向台上停留；

S4、若空闲，则通过经由上位机计算反馈回的转向角度信息，对第一个转向台和第二个转向台进行旋转固定角度，使得两个转向台正对，同时，对两个转向台的货物停放仓以及之间的冷链传输管道形成的空间中进行正负气压作业，从而推动冷链集装器从第一转向台输送到第二转向台；

S5、冷链集装器从第二转向台重复步骤S2-S4转至下一个转向台前，通过设置在冷链集装器上的定位装置判断冷链集装器所在位置，由系统原先设定好的路径规划来决定冷链集装器的下一个转向台，直至输送到最后一个转向台，即货物达到目的地。

10.如权利要求9所述的铁路冷链物流管道系统的整体结构的控制方法，其特征在于：

在S4中，两个转向台下的空压机进行工作，第一个转向台中空压机进行充压，第二个转向台空压机进行降压，当压强达到预定值时，控制两个转向台中的气孔处的压力挡板同时打开，使得两个转向台间产生瞬时的正负压强，从而推动集装器从第一转向台转到第二转向台。