在对货运园区进行总体规划时，需要考虑货运中心的物料种类、储存方式、单位规格、周转率以及每日出入库数量的要求。 有时还需要考虑园区未来的业务以及项目的灵活性和可扩展性。 同时，要合理配置适合货运中心的货运设备，如巷道堆垛机大众娱乐、输送机、RGV、AGV、箱式输送线、多层穿梭车料箱库等。

为了满足货运中心的效率要求，往往需要为此类机械设备配置合理的动态参数。 合理的动态参数设置可以合理配置各种机械设备，提高设备的利用率，同时节省机械设备的配套成本，其重要性不言而喻。

巷道堆垛机是手动立体仓库的核心设备。 各部件之间的配合可实现运行、升降、伸缩三个方向的运动，进而实现货物进出仓库的功能。 其动态参数包括运行速度、起升速度、货叉速度以及相应方向的加速度。

堆高车在运动时，可以同时进行行走和提升，伸缩叉的功能与这两种功能是联锁的。 在规划货运中心时，需要计算堆垛机的进出库能力，并设置堆垛机的参数以满足货运中心的效率要求。

大众娱乐堆垛机的拣选能力是通过循环时间或每小时进出仓库的托盘数量来判断的。 拣选点的差异以及动态参数的设置也会影响堆垛机进出库的效率。

大众娱乐本文拟引用FEM9.851《/》和JB/T9018-2011《自动化立体仓库设计规范》等标准对两个工程项目中堆垛机的效率进行估算和总结，并分析对堆垛机动态参数进行优化，对优化结果进行估算并与原方案进行比较，总结出一种通用、合理的堆垛机动态参数配置方法，可在后续工程项目中推广使用。

1 堆垛机原始效率估算

大众娱乐图1是某国外货运中心平面图。 东侧为生产车间，生产车间产生的原材料通过仓库的东西两侧送到立体仓库进行存储。东侧为拣货区。 有业务时，将货架区存放的成品通过堆垛机、输送机输送至拣货区，完成拣货任务

图1 三维图书馆布局

手动立体仓库堆垛机运行巷道长度为156m，货物高度为8m。 堆垛机规划运行速度为160m/min，运行加速度为0.5m/s2，起升速度为40m/min，起升加速度为0.5m/s2，货叉运行速度为20m/min负载和空载时20m/min。 负载为40m/min，伸缩叉的负载加速度为0.4m/s2，空载时加速度为0.8m/s2。 假设该作业任务是从巷道对面进出，效率较低，估算这种情况下的效率。

根据FEM9.851《/》，这种情况属于E点提货入库，A点提货的情况。出库情况分别如图2、图3所示。 各状态点坐标如表1所示。

图2 仓储作业工作路线图

图3 拣选作业作业路线图

大众娱乐堆垛机单周期拣选（入库）时间：

大众娱乐式中：tP1E为P1与E之间的移动时间，tP2E为P2与E之间的移动时间，t01为装载平台的运行时间、定位时间、货物检查时间以及微升时间和等待时间之和时间等，t1为空载加速时间，t2为满载加速时间，t3为堆垛机工作过程中的固定时间（本项目中t3=8s）。

大众娱乐可以估算出t1=t2=0.83s，t01=31.93s，tP1E=[17.03,9.33]=17.03s，tP2E=[44.33,3.733]=44.33s。 因此，估算可以得到堆垛机单周期拣取（入库）的周期时间tm1=62.61s，每小时单周期托盘数为57托盘。

如图4、图5所示，堆垛机组合作业周期的存储时间

式中：tP1E、P2A、A、E分别为堆垛机从E点取货、P1E点入库、P2A点取货、A点放货的总运动时间，tP1'E， P2'A、A、E为堆垛机从E点取货、P1'E点库存、P2'A点取货、A点取货的总移动时间，t02为作业伸缩叉取货的时间和位置 货物检查时间、装载平台微升时间和等待时间等的总和。

大众娱乐本项目中，t02=63.87s，tP1E，E=[17.03,9.33]=17.03s，tP1E，P2E=[32.63,6.93]=32.63s，tP2，A=[24.83,3.73]=24.83s，所以tP1E ，P2A，A，E=74.49s。 tP1'E，E=[52.13,9.33]=52.13s，tP1'E，P2'E=[32.63,6.93]=32.63s，tP2'E，A=[44.33,3.73]=44.33s，所以tP1' E,P2'A,A,E=129.09s。 那么堆垛机复合作业周期的入库和出库周期时间tm2=165.66s，复合作业周期每小时进出库的托盘数量为43.5托盘。

大众娱乐在估算项目的周期时间时，发现运行时间远短于堆垛机的起升时间，这导致堆垛机在起升和取货时需要等待操作完成。 目前开发的堆垛机可以满足存储要求。

在设置堆垛机的动态参数时，可以增大堆垛机的举升速率和加速度，以匹配堆垛机的作业效率，从而大大降低堆垛机举升电机的功率和减速机的尺寸，节省动力堆高机的开发成本。

如果规划时要求的效率较高，在保持提升速率不变甚至提高的情况下，可以大幅降低堆垛机的运行速度，这样可以大大提高堆垛机进出仓库的效率。 而且本项目巷道过长，高度不高。 由于E口为入口，A口为出口，复合运行循环的效率会低于单一循环的效率。 因此，项目也可以采用同样的出库操作方式。

大众娱乐图4 复合作业堆垛机路线图A

大众娱乐图5 复合作业堆垛机路线图B

2 方案优化

2.1 提升速度优化

原规划中，堆垛机初始起升速度为40m/min。 本文首先假设堆垛机的提升速度为20m/min，并检验堆垛机进出仓库的效率。 按照上述思路求解估算，可得t01=31.93s，tP1E=[17.03,15.99]=17.03s，tP2E=[44.33,5.80]=44.33s。 由此可得堆垛机单周期存储效率为tm1=62.61s，单周期每小时托盘数为57个。

同理可得解t02=63.87s,tE,P1=[17.03,15.99]=17.03s,tP1,P2=[32.63,11.19]=32.63s,tP2,A=[24.83,4.80]=24.83s ，因此tP1E，P2A，A，E=74.49s。 又tE，P1'=[52.13,15.99]=52.13s，tP1'，P2'=[32.63,11.19]=32.63s，tP2'，A=[44.33,4.80]=44.33s，所以tP1'E，P2 'A，A，E=129.09s。

大众娱乐优化后，对于复合作业周期，堆垛机的复合作业时间为tm2=165.66s，一个复合作业周期每小时进出库的托盘数量为43.5托盘。

从以上分析可以看出，提升速度提高到20m/min后，堆垛机进出库的效率没有受到影响。 本例中堆垛机电机型号及各参数对比如表2所示

从表2可以看出，当起升速度为20m/min时，电机功率为7.5kW，输出扭矩基本保持不变，储能效率基本保持不变。 一味地套用堆垛机的极限速度，导致资源的严重浪费，并且降低了仓库在电机逆变器等部件方面的成本。 为此，在配置堆高机时，不能一味追求速度和加速度参数，还必须考虑货楼主体对设备本身的限制。

2.2 巷道出入口优化

在原计划中，堆垛机在巷道的不同两侧进出仓库。 优化方案高度考虑堆垛机同侧，将巷道左右两侧进行区域划分，即采用E进E出的方案。

根据FEM9.851《/》，堆垛机的单周期存储效率仍为每小时57个托盘。

堆垛机联合循环工作路线如图6所示，E点入库，P1E点入库，P2E点取货，E点取料。各状态坐标点如表3所示。

图6 同侧堆垛机进出库工作路线图

求解可得 t02=63.87s, tE, P1=[17.03,15.99]=17.03s, tP1, P2=[32.63,11.19]=32.63s, tP2, E=[44.33,3.73]=44.33s，所以 tE托盘堆垛机， P1、P2、E=93.99s。 对于复合作业周期，堆垛机的复合作业时间为tm2=157.86s。 堆垛机复合作业一小时进出库托盘数为45.6托盘。 可见，在这种操作方式下，堆垛机的效率得到了一定程度的提高。 但这种方法属于货运作业的布局，而不是动态参数的优化。

2.3 运行速度优化

目前，美国的一些堆垛机制造商可以制造运行速度为240m/min的堆垛机。 本项目采用整机订购国产进口堆垛机，并将堆垛机的运行动态配置为240m/min和1m/s2参数，其余动态参数保持不变。 本项目中t1=t2=0.83s，t01=31.93s，tP1E=[11.8,9.33]=11.8s，tP2E=[30,3.733]=30s。

大众娱乐可以估算出堆垛机单周期拣货（入库）的周期时间tm1=52.83s，单周期每小时入库的托盘数量为68.14托盘，入库效率增加了20%。 同样解可得t02=63.87s,tE,P1=[11.8,9.33]=11.8s,tP1,P2=[22.2,6.93]=22.2s,tP2,A=[17,3.73]=17s,故得到 tP1E , P2A, A, E=51s。

大众娱乐又tE，P1'=[35.2,9.33]=35.2s，tP1'，P2'=[22.2,6.93]=22.2s，tP2'，A=[30.4.80]=30s，因而tE,P1'P2' ，A=87.4s。 为此，堆垛机组合作业的循环时间tm2=133.07s，每小时进出库的托盘数量为54.1个，出库效率提高了24%。

2.4 单位宽度率

对于堆垛机的动态参数，引入了单位宽度速度（该方向速度与宽度之比）的概念。

大众娱乐起升与运行装置宽度速度之比

大众娱乐原方案预计a=0.21，提升速度优化后a=0.41，运行速度优化后a=0.31。 根据常年规划经验，对于大多数工程项目，应尽可能设置动态参数，使a的值空间为1。此时，堆垛机的动态参数可以匹配较高的存储效率。

本项目纯粹从理论角度出发，运行速度设定为vx=400m/min，vy=20m/min。 此时a的值约为1，估计t1=t2=0.83s，t01=31.93s，tP1E=[10.6,9.33]=10.6s，tP2E=[21.52,3.73]=21.52s。 因此，估算堆垛机单周期拣货（入库）的周期时间tm1=47.99s托盘堆垛机，单周期每小时入库的托盘数量为75托盘。

大众娱乐同样的解可以得到t02=63.87s，tE，P1=[10.6,9.33]=10.6s，tP1，P2=[16.84,6.93]=16.84s，tP2,A=[13.72,3.73]=13.72s，由此推算tP1E，P2A，A，E=41.16s。

则tE，P1'=[24.64,9.33]=24.64s，tP1'，P2'=[16.84,6.93]=16.84s，tP2'，A=[21.52,3.73]=21.52s，从而估算出tE， P1'P2'，A=63s。

为此，堆垛机复合作业的循环时间tm2=115.95s，每小时进出库的托盘数量为62个。

大众娱乐由此可见，当单位宽度的速比接近1时，可以进一步提高堆垛机的存储效率。

3 总结

大众娱乐介绍了国外某货运中心的布局规划和作业流程，并根据项目的动态参数和作业模式，估算了堆垛机的进出效率，计算出每小时进仓的托盘数量。单周期为57个，复合作业周期每小时进出库托盘数为43.5个托盘。 提出了三种优化方案，并对方案的存储效率进行了估计，得到以下推论：

大众娱乐1）将堆垛机提升速度提高至20m/min，估算堆垛机的作业效率。 结果表明，堆垛机进出库的效率并没有下降。 而堆高机起升电机功率可从15kW提升至7.5kW，节省了工程成本。

大众娱乐2）将堆垛机作业方式由对侧改为同侧，分析结果显示每小时进出堆垛机的托盘数量为45.6个，增加了5%。

3）堆垛机运行速度由原计划的160m/min提高到240m/min。 分析表明，堆垛机单循环效率和复合作业循环效率分别提高了20%和24%。

最后提出了单位宽度速比的概念，并估算了当单位宽度速比接近1时本项目堆垛机的效率。分析表明，堆垛机的单循环和复合循环存储效率可以进一步改进。 增加到每小时 75 和 62 个托盘。

大量工程项目的调查表明，当单位宽度速比接近1时，可以充分发挥堆垛机的运行和举升功能，提高堆垛机的效率。 堆垛机货叉速度的提高对堆垛机的效率有比较直观的提升，可以作为后续估算和思考的重点。

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