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摘要：在自動化物流倉庫中，穿梭車是常用的搬運設備，為保證穿梭車的安全運行，本文利用本質安全設計理論，結合穿梭車在歷年來工程實例中的安全問題，總結、分析穿梭車的本質安全的危險源，並對其提出本質安全措施，進而對穿梭車系統進行優化設計，徹底保證穿梭車在自動化物流倉儲設備運行過程中的作業安全。
關鍵詞：穿梭車、本質安全、優化設計
作者：賈勇平
東傑智能科技集團股份有限公司
一
引言
在自動化物流倉庫中，穿梭車是常用的搬運設備，穿梭車是沿直線雙軌往復搬運貨物的全自動小車。
在歷年來工程實例中，穿梭車撞人，導致人員受傷的事故時有發生。
本文利用本質安全理論，對穿梭車運行的危險源進行分析，並對其提出本質安全措施，進而對穿梭車系統進行優化設計，徹底保證穿梭車在自動化物流倉儲設備運行過程中的作業安全。
二
穿梭車概述
在自動化物流倉庫中，穿梭車是常用的搬運設備，穿梭車是沿直線雙軌往復搬運貨物的全自動小車，如圖1， 常用穿梭車的參數如表1所示。
三
穿梭車安全事故
1.安全事故1
2017年7月7日14:30左右，某自動化立體倉庫，李某、韓某、郭某在三車間整理與穿梭車相鄰的滾床開關線，工作前把穿梭車開到巷道端頭，穿梭車調為手動並按下急停鍵，甲方生產，未斷電。
14:20左右，甲方操作工將穿梭車調為自動運行模式，14:30左右，穿梭車運行接貨，由於穿梭車運行速度太快，李某躲閃不急，造成右腿粉碎性骨折，四處外傷。
2.安全事故2
2018年4月27號下午13點30分左右，某自動化立體倉庫，甲方發現六號堆垛機出現貨物超寬故障，蘭某一人去六號站臺處理。
由於要經過穿梭車軌道才能到六號堆垛機區域，而當蘭某經過穿梭車軌道時，穿梭車正執行系統下發的取貨貨物，蘭某躲閃不及，夾在穿梭車和輸送機中間，造成前胸部8根肋骨骨折，後背1根肋骨骨折。
3.安全事故3
2019年7月17日10點10分，某自動化立體倉庫，穿梭車運行軌道有異響，現場安排李某對軌道進行打磨作業，總指揮簡單交代注意安全。
李某根據安排對穿梭車軌道進行打磨，未落實防護措施，穿梭車運行取貨時將正在打磨的李某撞倒，造成李某左肩背部外傷，右第12肋肋骨骨折，軟組織挫傷。
四
本質安全理論
本質安全是指在化工和制造業中，通過設計等手段使生產設備或生產系統本身具有安全性，即使在誤操作或發生故障的情況下也不會造成事故的功能。
本質安全是相對於傳統的危險防控手段而提出的，傳統的安全防控理念是發現危險後增加防控措施來抑制危險的發生，減少事故發生的可能性，降低事故發生後的危害程度。
而本質安全的目的是要避免危險的存在，減少危險原料和工藝的使用，而不是在發現危險後進行防控。
在本質安全設計中，在工藝、設備設計階段就要進行危險源辨識，並在設計時避免或最大程度降低危險的發生。
五
穿梭車系統優化設計
1. 穿梭車運行過程中可能出現的危險源
《1》危險源a
穿梭車控制系統故障，導致穿梭車停不下來，穿梭車有沖出軌道，撞壞設備，撞傷人員的風險。
《2》危險源b
有人或物誤入穿梭車運行區域，導致設備非正常停車的風險；安全事故2就是這種情況，蘭某經過穿梭車軌道，處理其他區域的問題，穿梭車全自動運行，完成作業任務時，撞到了蘭某，導致設備非正常停車。
《3》危險源c
有人或物進入穿梭車運行區域，導致人員撞傷或設備撞壞的風險。
如安全事故1，事故3，穿梭車全自動運行，完成作業任務時，撞到了設備檢修調試人員，原因在於穿梭車沒有檢測穿梭車前進方向運行區域內障礙物的功能。
2. 利用本質安全設計理論，對穿梭車系統進行優化設計
《1》針對危險源a
在穿梭車兩端面上設計橡膠緩存器，如圖1所示，在穿梭車橡膠緩沖器對應的軌道端面處設計防撞座，如圖2所示，當穿梭車控制系統出現故障，導致穿梭車停不下來，穿梭車有沖出軌道，撞壞設備，撞傷人員的風險時，安裝在穿梭車上的橡膠緩存器會撞在軌道端面處設計的防撞座上，強制穿梭車停止，避免了穿梭車撞傷人員，撞壞設備的風險。
《2》針對危險源b
在穿梭車運行區域周邊設計護欄，這樣可解決有人或物誤入穿梭車運行區域，導致設備非正常停車的風險；為解決檢修人員，設備調試人員進入穿梭車區域的需求，需在護欄上設計安全門，為保障從安全門進入穿梭車區域的人員安全，安全門處設計有安全鎖，安全鎖與穿梭車設計有互鎖程序，當安全門打開時，安全鎖給穿梭車控制系統發出信號，控制系統禁止穿梭車啟動。
為防止其他人把安全門關閉，讓安全鎖失效，導致有人在安全車工作區域，穿梭車啟動的事故，安全鎖處設計有機械鎖，進入穿梭車區域的人員用機械鎖把安全鎖鎖住，從而保證自身安全。
詳見圖3。
《3》針對危險源c
在穿梭車兩端面安裝避障型LS激光雷達，LS 系統包括一臺激光雷達、一根電源線、一根配置線和配置軟件。
用戶可使用配置線連接激光雷達與電腦，通過配置軟件對防護區域等相關參數進行設置。
詳見圖4，該雷達基於脈沖激光測距原理，通過旋轉掃描實現角度270°、 半徑20m的二維區域檢測，用戶可以通過配置軟件對防護區域模式和形狀進行配置，詳見圖5，實際使用時防護區域寬度按穿梭車最大寬度加20mm，長度按6米配置，穿梭車從2m/s停下來《加速度 0.5 m/s 2》，需要的制動時間t=V/a=2/0.5=4s，系統反應延遲按1s計算，制動距離S=.a(t+1)2=1/2×0.5×(4+1) 2=5m。
避障型LS激光雷達按上述配置，當穿梭車前進方向有人或障礙物時，穿梭車會在距離人或障礙物6米處檢測到並開始制動，穿梭車會在距離人或障礙物1米處自動停止。
通過這一措施，有人或物進入穿梭車運行區域時，人員撞傷或設備撞壞的危險源可以消除，讓穿梭車的設計達到本質安全的要求。
詳見圖6。
六
本質安全設計後的穿梭車實施效果
穿梭車完成本質安全設計優化後按照設計目標進行了功能驗證。
1.為解決危險源a，采取優化措施後，穿梭車的實施效果檢測，將穿梭車避障型LS激光雷達，激光條碼測距信號屏蔽，讓穿梭車不停車運行，當安裝有橡膠緩存器的穿梭車撞在軌道端面處設計的防撞座上，穿梭車驅動輪在軌道上空轉，強制穿梭車停止，實驗證明穿梭車未損壞，穿梭車未沖出軌道，達到了設計目標。
2.為解決危險源b，采取優化措施後，穿梭車的實施效果檢測，將護欄處的安全門打開，用機械鎖將安全鎖鎖定在打開狀態，在穿梭車控制系統互鎖程序的作用下，任何操作員都無法啟動穿梭車，實驗證明人員從穿梭車周邊護欄安全門進入穿梭車運行區域後，無法啟動穿梭車，達到了設計目標。
3.為解決危險源c，采取優化措施後，穿梭車的實施效果檢測，穿梭車在正常運行中，往穿梭車前進方向運行區域扔空紙箱作為障礙物。
避障型LS激光雷達在穿梭車距離異物約 6米的地方向穿梭車控制系統發出檢測到異常信號，穿梭車控制系統自動控制穿梭車行走電機停止運行，同時啟動抱閘裝置，使得穿梭車快速停止，穿梭車完全靜止後距離障礙物約 1米。
經過多次測試，穿梭車靜止後距離障礙物為1～1.2米。
可以有效避免異常情況下的安全事故，避免不必要的傷害或者物料損失，達到了設計目標。
4.對穿梭車進行本質安全設計後，已有數十個工程項目應用了本質安全設計後的穿梭車，再也沒有出現穿梭車撞人的安全事故，本質安全設計後的穿梭車實施效果非常好。
七
總結
在自動化物流倉庫中，穿梭車是常用的搬運設備，穿梭車是沿直線雙軌往復搬運貨物的全自動小車，本質安全設計前的穿梭車完全能滿足功能需求，但在安全方面，按本質安全的理念仍有不足。
在歷年來工程實例中，穿梭車撞人，導致人員受傷的事故時有發生，本文將本質安全理念應用在穿梭車設計上，對穿梭車運行的危險源進行分析，並對其提出本質安全措施，進而對穿梭車系統進行優化設計，徹底保證穿梭車在自動化物流倉儲設備運行過程中的作業安全。
參考文獻:
[1]吳澤樟. 穿梭車安全系統的改進[J] . 輕工科技,2020,36(2): 43-44.
[2]王建成,任發軍,張慶元.穿梭車防撞裝置的設計與應用[J].中小企業管理與科技,
2019(12):135,137.
[3]王吉武,閆野,金浩,姚江.本質安全理論綜述研究[J]. 價值工程,2019,38(08),182-185.
編輯、排版：羅丹
本文源自
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