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新工厂规划系列——装卸货月台前货车弯道宽度数学建模及计算

发布日期:2017-08-30浏览次数: 信息来源: 李志强

现有制造企业中,当我们遇到一个弯道,评估一辆大货车是否能通过的时候,一般是老司机看一眼路宽,能否通过就了然于胸了。但在新工厂规划中,针对不同的车辆,在装卸货月台前,需要留多宽的道路才能保证车辆的正常运作?由于新工厂是没有实物可看,老司机又多看不懂图纸,这个时候,该如何规划?


一种是查规范(主要是建筑设计院),参见《汽车库建筑设计规范JGJ-100-98》,里面很详细了阐述了汽车弯道的计算方法以及其他一些坡度,建筑设备的参数。但针对大货车,特别是铰接的集装箱货车,规范里是没有给出计算方法以及标准数值的。


另外一种是仿真的方法,但目前还没见到将货车参数细化,特别是包含铰接半挂车的铰接角度的仿真模型,大多也是只输入车辆的转弯半径,从而求得道路宽度。一般主流的工厂仿真软件,如Flexsim,Demo3D,Emplant等等,都是不支持设置车辆的轴距,转向角,铰接角这些细化参数的,而能够设置这些参数的,如Solidworks,Admas这些又都是机械设计从业人员使用的软件,要通过仿真得出转弯宽度,道路宽度,车位宽度这些输出,成了一门跨学科的仿真。


当然还有一种方法是,找一个早已阅尽千百装卸货场的工厂规划老专家,告诉他多长的车,凭借丰富的经验,直接告诉你各项输出参数。不过,老专家是可遇不可求的。


基于以上因素的约束,本文针对2类最常见的物流车辆进行建模分析,得出这两类车辆通过时,一些规划参数,车辆见下图:

 


左图是10米的厢式货车,右图是16.5米的集装箱货车,两者最大的区别就是,厢式货车驱动部分和载重部分是一体的,集装箱货车驱动部分是前面的牵引车,载重部分是后面的半挂车,中间有铰接点。


一、厢式货车数学建模及计算



以10米的厢式货车的参数,设计公式参考汽车转弯半径,图中,左侧车辆,以前轮最大转向角进行转向,可求出,车辆最后端(尾部卸货即为月台)到道路最边缘的距离为Y为15.5米,但此时,为保证转弯轨迹不与右侧的车辆干涉,需保证车位间的宽度X为6.9米,此式是以Y最小为约束条件,求得X,Y值。


一般的工厂规划中,横向的距离X和纵向的距离Y,我们可以根据实际场地的因素来进行调整,如果横向距离紧张,可增加Y的距离,来相应减少X的距离。


例如:我们设置为通用标准停车位X=4.5米,相应减少的△x需加到△y中,此时,月台距路面理论安全距离Y=17.9米。(通俗的讲就是,在货车先开2.4米后,再打死方向盘,沿图示估计行进)。


在实际规划中,我们还要考虑司机的操作水平,因此,在面积不是特别约束情况下,Y应相应再加上1~2米。因此,10米的厢式货车,若设置为4.5米宽的停车位,则前方需预留19~20米的回转空间。


二、  集装箱货车数学建模及计算



以16.5米(40尺柜)的集装箱货车的参数,设计公式参考汽车转弯半径,图中,左侧车辆,以前轮最大转向角37°进行转向,连接销转角位30°,可求出,车辆最后端(尾部卸货即为月台)到道路最边缘的距离为Y为26.5米,但此时,为保证转弯轨迹不与右侧的车辆干涉,需保证车位间的宽度X为7.9米,此式是以Y最小为约束条件,求得X,Y值。


同理,若X=4.5米的标准装卸位,则Y=29.9米。考虑司机的实际操作水平,因此,40尺柜的集装箱货车,若设置为4.5米宽的停车位,前方需预留31~32米的回转空间。

 

实际规划中在选取装卸货场地后,根据周边的环境因素的约束条件,综合测算n*X与Y的值,在满足运作的前提下,得出面积最优化的道路宽度,转弯宽度等数值。


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