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新工廠規(guī)劃系列——裝卸貨月臺(tái)前貨車彎道寬度數(shù)學(xué)建模及計(jì)算

發(fā)布日期:2017-08-30瀏覽次數(shù): 信息來源: 李志強(qiáng)

現(xiàn)有制造企業(yè)中,當(dāng)我們遇到一個(gè)彎道,評(píng)估一輛大貨車是否能通過的時(shí)候,一般是老司機(jī)看一眼路寬,能否通過就了然于胸了。但在新工廠規(guī)劃中,針對(duì)不同的車輛,在裝卸貨月臺(tái)前,需要留多寬的道路才能保證車輛的正常運(yùn)作?由于新工廠是沒有實(shí)物可看,老司機(jī)又多看不懂圖紙,這個(gè)時(shí)候,該如何規(guī)劃?


一種是查規(guī)范(主要是建筑設(shè)計(jì)院),參見《汽車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ-100-98》,里面很詳細(xì)了闡述了汽車彎道的計(jì)算方法以及其他一些坡度,建筑設(shè)備的參數(shù)。但針對(duì)大貨車,特別是鉸接的集裝箱貨車,規(guī)范里是沒有給出計(jì)算方法以及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的。


另外一種是仿真的方法,但目前還沒見到將貨車參數(shù)細(xì)化,特別是包含鉸接半掛車的鉸接角度的仿真模型,大多也是只輸入車輛的轉(zhuǎn)彎半徑,從而求得道路寬度。一般主流的工廠仿真軟件,如Flexsim,Demo3D,Emplant等等,都是不支持設(shè)置車輛的軸距,轉(zhuǎn)向角,鉸接角這些細(xì)化參數(shù)的,而能夠設(shè)置這些參數(shù)的,如Solidworks,Admas這些又都是機(jī)械設(shè)計(jì)從業(yè)人員使用的軟件,要通過仿真得出轉(zhuǎn)彎寬度,道路寬度,車位寬度這些輸出,成了一門跨學(xué)科的仿真。


當(dāng)然還有一種方法是,找一個(gè)早已閱盡千百裝卸貨場的工廠規(guī)劃老專家,告訴他多長的車,憑借豐富的經(jīng)驗(yàn),直接告訴你各項(xiàng)輸出參數(shù)。不過,老專家是可遇不可求的。


基于以上因素的約束,本文針對(duì)2類最常見的物流車輛進(jìn)行建模分析,得出這兩類車輛通過時(shí),一些規(guī)劃參數(shù),車輛見下圖:


左圖是10米的廂式貨車,右圖是16.5米的集裝箱貨車,兩者最大的區(qū)別就是,廂式貨車驅(qū)動(dòng)部分和載重部分是一體的,集裝箱貨車驅(qū)動(dòng)部分是前面的牽引車,載重部分是后面的半掛車,中間有鉸接點(diǎn)。


一、廂式貨車數(shù)學(xué)建模及計(jì)算




以10米的廂式貨車的參數(shù),設(shè)計(jì)公式參考汽車轉(zhuǎn)彎半徑,圖中,左側(cè)車輛,以前輪最大轉(zhuǎn)向角進(jìn)行轉(zhuǎn)向,可求出,車輛最后端(尾部卸貨即為月臺(tái))到道路最邊緣的距離為Y為15.5米,但此時(shí),為保證轉(zhuǎn)彎軌跡不與右側(cè)的車輛干涉,需保證車位間的寬度X為6.9米,此式是以Y最小為約束條件,求得X,Y值。


一般的工廠規(guī)劃中,橫向的距離X和縱向的距離Y,我們可以根據(jù)實(shí)際場地的因素來進(jìn)行調(diào)整,如果橫向距離緊張,可增加Y的距離,來相應(yīng)減少X的距離。


例如:我們?cè)O(shè)置為通用標(biāo)準(zhǔn)停車位X=4.5米,相應(yīng)減少的△x需加到△y中,此時(shí),月臺(tái)距路面理論安全距離Y=17.9米。(通俗的講就是,在貨車先開2.4米后,再打死方向盤,沿圖示估計(jì)行進(jìn))。


在實(shí)際規(guī)劃中,我們還要考慮司機(jī)的操作水平,因此,在面積不是特別約束情況下,Y應(yīng)相應(yīng)再加上1~2米。因此,10米的廂式貨車,若設(shè)置為4.5米寬的停車位,則前方需預(yù)留19~20米的回轉(zhuǎn)空間。


二、  集裝箱貨車數(shù)學(xué)建模及計(jì)算




以16.5米(40尺柜)的集裝箱貨車的參數(shù),設(shè)計(jì)公式參考汽車轉(zhuǎn)彎半徑,圖中,左側(cè)車輛,以前輪最大轉(zhuǎn)向角37°進(jìn)行轉(zhuǎn)向,連接銷轉(zhuǎn)角位30°,可求出,車輛最后端(尾部卸貨即為月臺(tái))到道路最邊緣的距離為Y為26.5米,但此時(shí),為保證轉(zhuǎn)彎軌跡不與右側(cè)的車輛干涉,需保證車位間的寬度X為7.9米,此式是以Y最小為約束條件,求得X,Y值。


同理,若X=4.5米的標(biāo)準(zhǔn)裝卸位,則Y=29.9米??紤]司機(jī)的實(shí)際操作水平,因此,40尺柜的集裝箱貨車,若設(shè)置為4.5米寬的停車位,前方需預(yù)留31~32米的回轉(zhuǎn)空間。

實(shí)際規(guī)劃中在選取裝卸貨場地后,根據(jù)周邊的環(huán)境因素的約束條件,綜合測算n*X與Y的值,在滿足運(yùn)作的前提下,得出面積最優(yōu)化的道路寬度,轉(zhuǎn)彎寬度等數(shù)值。


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