饮料运输-运输负载模拟

作者:Christian Raschke就职于VLB-Berlin 管理与饮料物流研究所 发布时间:2021-09-07
本文不仅描述了包装后的饮料从创建装载单元到运输、转运和储存过程中的负载(TUL过程),同时还考虑了卡车车身的装载安全。良好的运输措施可在各种情况下保护好已包装的货物。为了防止财产损失以及保障人员安全,同时避免时间和经济的负面影响,运输系统的运输安全性和负载安全性是重要条件。

单项过程中到底存在哪些负载?VLB-Berlin为此启动了一项名为“传感器数据记录仪”的研究项目,通过项目中获得的数据可以借助一个移动平台完成模拟负载。名为“Motion-Base”的研究项目旨在开发和构建基于六足的移动测试台,这两个项目均是根据德国联邦议院的决议由联邦经济事务和能源部资助,资助号为ZIM-KF2132318ED1与INNOKOM-MF130089。本文接下来将对多个项目摘录进行概述。

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“传感器数据记录仪”项目

装载单元的生命周期是从码垛创建后便开始计算,为了确保装载单元的运输安全,可以组合使用各种包装材料,包括薄膜(拉伸、收缩和罩膜)、各种形式的胶带以及各种盒子或纸箱。

装载单元在生命周期内将会承受哪些负载?哪些测量方法可供选择?为此研究人员开发了一个数据记录仪用于测量和记录负载。数据记录仪的大小与一个香烟盒相当,是一个带传感器的塑料盒;可采用磁性、螺纹或电缆扎带等多种方式连接,以确保其与测量对象之间的牢固与无振动连接。载荷的记录以重力加速度(g)作为基本单位;借助三个自由度:向前/向后,向右/向左(水平)和向上/向下(垂直),记录频率为100或200Hz,可持续很多天。

第一个运输阶段:卷绕机-托盘输送系统-存储-检索单元 (RBG),数据记录仪都固定在负载体上。输送饮料时大多采用木制的欧式托盘,因此可以通过螺丝固定记录仪。结果为托盘输送系统上的水平负载范围为0.1 g到0.15 g(偶尔达到0.2 g),作用时间为1 ms到2 ms,如此短的时间不会对质量产生影响。在垂直负载的情况下,测量到了持续时间为2 ms的短冲击和0.8 g的峰值负载;相比之下,放下空箱产生了8 ms的2.5 g负载(装载单元转换装载时测量负载峰值)。

传输阶段RBG:数据记录仪位于同一位置,装载单元位于起重车上,在高架仓库进库和出库的过程中同时承受水平和垂直负载,结果为测得的起重车纵向加减速时的垂直负载为0.03 g,垂直范围内的起重负载为0.07 g。

通道输送车辆的运输阶段与卡车装载:这次数据记录仪在一个饮料箱的把手上,箱子位于欧式托盘上部第五层,常见的运输单位是40个箱子每个装载单元。结果为叉车加速和减速时测量的平均值为0.15 g,转弯时为0.07 g,位于叉车前端的装载单元从前端移除时承受的侧面负载为0.18 g(过程:卸载)。

卡车运输阶段(饮料代码XL):数据记录仪记录了各种路线的驾驶测试,结果:在紧急制动的情况下,位于前端2/3的高度上测量,有超过2s的持续时间负载最高达到0.6 g,总延迟时间超过3s。 针对侧面负荷,有多个路段引人注目:高速公路入口与出口的长辅道(通常是长弯道)、高速公路施工现场变道(所谓的S型转弯)与环形交叉路口。总体而言,侧面测得最高值为0.3 g,在没有支撑轴的试驾中达到了0.35 g,转弯时测量的作用时间长达30s;变道和环形交叉路口可导致 0.6 g的增量,因为发生负载变化时没有中断,负载单元承受了巨大的压力。

在圆周运动过程中加速度传感器测量到的值,如图2所示。由于传感器安装在汽车上,加速度会更高一些,每秒记录100个值。原始数据(记录频率为100 Hz)显示的过程相当不稳定,波动非常大。绿色曲线显示了向左和向右的垂直加速度(离心力引起的横向加速度为0.35 g);黑色曲线显示了向前和向后的垂直加速度(由于制动和启动引起的纵向加速度);紫色曲线显示了上下方向的水平加速度(可由不平坦的路面引起,1.0 g即重力加速度)。为了在模拟过程中运行原始数据,需要先对测量值进行滤波,以便获得运动过程的舒平输入信号,这里使用了低通滤波器。红线显示横向加速度的舒平值,黄线表示纵向加速度,蓝线表示水平加速度。过滤后的函数值可以导出至 “重播文件”中,作为可重现模拟,该文件随时可以根据需要与运动平台一起播放。VLB的工程师们目前正致力于针对不同运输方式(如卡车、火车、通道输送车辆或连续输送设备)的标准化仿真场景模拟。

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“移动平台”项目

为了通过运动平台模拟装载单元在负载下的行为,需要收集相关数据(如转弯、变道以及绕圈行驶时的数据),同时将其提供给移动平台。

借助VLB的移动平台,可以直接在现场对装载单元进行静态与动态的负载测试(例如在生产之后)。负载特点作为程序存储,如此便可以再现负载情况并进行重复测试,负载单元也可以具有不同的层结构或不同的拉伸膜缠绕模式,然后相互对比评估。缠绕周期相同的不同拉伸膜也能进行比较,目的是核验相关要求,准备审批。运动平台应被视为:内部测试与获得证书需要的动态驾驶测试之间的经济性连接。

可移动运动平台的优势在于,装载单元在出厂状态下即可进行现场测试,如此可保障排除各种运输损伤,制造商对装载单元的运输安全性也能得到一个客观的印象。同时可对重达1000 kg的运输装载单元进行可再现的静态与动态负载测试,一般的稳定性测试也可直接在VLB柏林进行,例如针对样机的测试。

“FIN数据库”项目

每个运输过程的目的都是将装载的货物完好无损地送到收货方手中,同时不对人、动物以及其他物体产生危害。饮料运输对装载安全性与车身结构有特殊的要求,在VDI指南2700“道路车辆的装载安全”以及2009年发布的第12页“饮料产品的装载安全”中均对这些要求进行了描述。为制定这些饮料运输技术规则,工作人员进行了大量动态驾驶测试,以便能更好地制定对载有饮料箱(桶)的装载单元的要求。这些测试特别注重堆叠的箱子和桶状容器,针对桶状容器还对体积(50l或30l)和材料(PU涂层桶或不锈钢桶)进行区分。一次性容器此次不作为重点,因为通过拉伸或收缩生产的装载单元形状稳定,这些装载单元可以作为普通物件运输,不涉及有特殊要求的饮料运输,而堆叠的箱子和桶没有这种稳定形状,除非采取特殊措施形成稳定的装载单元。

由于装载者与车辆驾驶员一样,在法律上有义务确保货物的正确装载,因此如果装载结构不合适,装载者需根据文件(证书、许可证)检查是否需要额外固定装载物,有效负载和轴负载是否在许可范围内,相应车辆或车辆组合通常借助车辆标志识别,装载安全证书通过卡车、拖车或半拖车的车辆识别号(FIN)分派。

为减少每个参与者的工作量,VLB与一些饮料行业的企业一起开发了FIN数据库,自2013年1月起,该数据库由VLB柏林运营。FIN数据库的建立为所有参与饮料运输的人员创建了一个中央信息库与权威中心,由它提供的信息方便员工在装载时检查并遵守相关规定。这对于运输企业的优势在于,他们不再需要向每个装载者展示自己的车辆数据和证书,只需要向那些不调取FIN数据库信息的装载者展示。装载者使用FIN-DB需要付费,而运输公司则免费使用,但双方都必须在FIN-DB注册才能使用该系统。有关FIN-DB的信息可通过网址www.fin-datenbank.de找到。

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