工业叉车 -动态稳定性与安全物流设计外文翻译资料

 2022-04-05 09:04

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工业叉车 -动态稳定性与安全物流设计

摘要：叉车在很多现代工业环境中都是众所周知的职业危害。在严重的工伤和死亡事故方面，运输行业，批发零售业和制造业对叉车的接触意味着操作员，行人和环境中的其他人员面临高风险。创造一个车辆，行人和物质运动可以有效地移动而没有危险的冲突的工业环境，需要物流和安全分析作为设施设计和布局的基础。

莫纳什大学事故研究中心由Worksafe Victoria（当地工人赔偿保险公司和工业安全监管机构）资助，协调了一个开发项目，其中包括以下部分：

  • 开发和测试工业叉车动态稳定性评估范例；
  • 在叉车安全，运输，物流和工业建筑/设计方面组建当地的专家队伍，通过一系列研讨会开发为货运码头和仓库的“蓝图”格式运输的安全叉车运输系统的细节包括有关货物的接收和发送区域；
  • 一个仓库管理软件应用程序，包含用于管理配送中心的冲突预测和必要参数的功能；

该项目还分析了现有的警报，接近警告和导航系统，包括基于紫外线，微波和激光技术的系统，以及限速技术的几种应用，并开发和测试了一个原型射频标签和车载接收器单元评估使用射频技术识别叉车区域的行人的成本和可行性。在多个工业“试验台”地点进行用于工业叉车的车载或其他交通管理应用的电子控制装置的不同组合测试。蓝图设计将用于针对维多利亚州现有和未来中型运输终端运营商的计划补贴计划，维多利亚州维多利亚工作室负责维护专家的费用协助将蓝图翻译成愿意使用设计作为其新设施或升级设施基础的运营商的具体要求。

开发项目旨在以“安全叉车管理手册”的形式报告其研究结果，其主要重点是叉车运输系统的安全管理，其基本参数包括合理的物流，良好的信息人机工程学，最佳的分道通行和管理，速度和接近度控制，结构良好的操作环境，良好的系统管理和首选的辅助车辆安全功能。

1.背景

叉车在很多现代工业环境中都是众所周知的职业危害。在与工作有关的死亡事故方面，运输行业，批发和零售以及制造业中叉车的暴露对操作员，行人和环境中的其他人造成高风险（Collins等，1999a; b; c ）。

在1989年至1992年期间，每个月都有一名澳大利亚工人被叉车杀死。在运输/仓储和批发/零售（42％）中，死亡人数很大，但制造业（32％），农业（12％），建筑业（8％）和采矿业（4％）也遭受了大量叉车相关的死亡事故（NOHSC，1998）。

1987 - 1990年在维多利亚州对叉车和严重伤害进行的一项研究报告说，该国在30个月内为澳大利亚叉车死亡人数造成了15人死亡。42％的幸存伤员失业超过2个月（Larsson＆Rechnitzer，1994）。

最近维多利亚州工人赔偿制度的数据表明，与叉车相关的危害和伤害问题在过去十年中仅发生轻微变化。每年大约有500件索赔，其中40件是长期的，2件是在1993 - 97年间报告的。 维多利亚州叉车相关索赔的赔偿成本仅为1600万美元，其中制造业占46％，交易额占20％，运输/仓储占索赔额的23％（VWA，1999）。

1.1 设施和车辆的概念发展

从早期的研究中可以清楚地看到，大多数叉车运输管理都存在着不把叉车定义为需要在工作环境中进行系统交通管理的车辆的主要缺点（Larsson＆Rechnitzer，1994）。随着叉车在工业应用中变得越来越多样化和灵活，在工作环境中限制，控制和管理这种物理危险的需求也在增加。关键变量是稳定性，速度和邻近行人。

稳定性是安全平衡叉车物流设计中的关键变量。该项目试图开发一种动态稳定性测试范例，该范例已应用于一台1.8吨和一台2.5吨平衡重叉车以及一台2.0吨平衡重叉车前移式叉车/堆垛机。该项目还试图解决稳定性传感器的最佳位置和所要承受的稳定性问题（载荷质量，载荷位置，载荷平衡，载荷高度，桅杆倾斜度等）的问题。

叉车速度是一种重大的职业危险。 虽然在报道的叉车相关死亡事故中并未总是明确指出，但主要操作人员将叉车事故和与叉车损坏有关的速度视为一种担忧。当前一些的速度控制系统基于发动机功率调节器。在减慢行驶速度的同时，这些还会使叉车的大部分操作功率升高和降低负载。 一些发动机调速器也很容易被篡改。

交通安全和信息人机工程学的相关原则显然应该应用于物流和运输管理设计领域。智能交通系统（ITS）新领域的见解和发展及其在工业环境中的可能应用可以改善叉车的管理。具有指定车辆的电子接近控制，速度分区，盲点警报和对行人的识别将会减少危险并避免工业现场的碰撞，而且还可以通过改善物流，即控制车辆使用，车辆使用者和货物运动。

该项目旨在确定安全叉车环境，并制定体系结构/设计蓝图，阐明系统和物流参数以及所描述的叉车安全操作原则。速度和接近式控制装置的现有技术的必要应用，以促进老式叉车和现有工业布局的改装，将与工业合作伙伴和物流及安全专家一起在试验台设施中进行试验。

2 项目活动

    1. 稳定性标准

在设计和车辆设计中，通常使用安全系数来确保动态效果和磨损不会影响使用中结构的安全性。建筑起重机结构的安全系数通常约为6--也就是说，它们的设计能够承受额定起重载荷的6倍 - 链条和吊索的安全系数约为4.重型卡车的安全系数为3.5-5.0并且垂直荷载和拖车安全系数为2.5。用于抑制卡车载荷的链条和织带安全系数在2.0左右。

有关平衡重叉车卡车稳定性的工程安全原则在ISO标准规定的测试制度中表示，这与ISO翻转，翻转和负载损失的风险有关。

测试1要求仪表处于正常运行状态，并在额定距离处装有额定载荷。 然后叉车倾斜在倾斜框架上的斜度为3.5％或4％（2.0 - 2.3度），这相当于将额定载荷从桅杆向叉齿末端移动约160 mm - 200 mm。这增加了从负载到前轮的距离，因此叉车更容易翻倒，为了避免翻倒，可能需要最大负荷。

测试2要求叉子在额定距离下以额定负载下降。然后叉车向前倾斜至18％的斜率，这相当于将额定载荷从叉面上移开约90 mm，这可以确定避免翻转的最大负载。

测试3要求桅杆处于最大高度和完全向后倾斜位置，并且叉车在额定距离处承受额定载荷。 叉车在倾斜平台上以一定角度定位，并且平台倾斜至6％的斜率，这可能会影响最大负荷以避免翻车。

测试4需要降低质量，然后再继续向前倾斜，并且叉车没有负载。 叉车定位在一个定义的角度和倾斜的平台上，然后平台倾斜到高达57％的斜率，这可以确定空载时的最大翻车阻力。

根据ISO标准，以上测试3接受了具有几乎为零的安全余量的静态标准情况。

    1. 测试动态稳定性

模拟了四种配置。在所有情况下，桅杆都是垂直的：

情况A - 额定载荷、额定距离 - 相当于一个重量为2090千克的均匀的1200毫米立体；

情况B - 在额定距离处额定载荷的50％ - 相当于重量为2090千克的均匀的1200毫米立方体；

案例C - 两个重量为1045 kg的均匀1200mm立方体堆叠在一起；

案例D - 两个均匀的1200毫米重量为1045千克的立方体堆叠在彼此前面扩展货叉上。

由于使用AS 2359（或等同的ISO标准）的叉车评级方法的结果，在静态测试情况下，平衡重式卡车在一次测试中可能没有安全余量。 虽然这在理论上是可以理解的，但在进行测试之前不容易理解。

其结果是：观察平台加载限制的操作员可能因动态影响（制动、加速、突然停止负载降低等等）而承受巨大风险。下列情况在迄今为止所做的测试中很明显：

一辆叉车在全前倾时在额定载荷下似乎没有裕度（由于转向轮胎的重量小于100千克，因此使叉车处于全高位之前停止测试；

一台叉车在装载至额定载荷加上10％时，在桅杆垂直时将载荷提升至全高时，几乎没有安全裕度。即使计算的叉车额定载荷安全系数约为50％，但实际情况也是如此。由于充气轮胎允许大幅向前倾斜，因此负载的重心向前移动大约250毫米，同时桅杆的重心也向前移动，从而带来了戏剧性的降低。

模拟了四种配置。在所有情况下，桅杆都是垂直的：

情况A - 额定载荷和额定距离 - 相当于一个重量为2090千克的均匀的1200毫米立方体;

情况B - 在额定距离处额定载荷的50％ - 相当于重量为2090千克的均匀的1200毫米立方体;

案例C - 两个重量为1045 kg的均匀1200 mm立方体堆叠在一起;

案例D - 两个均匀的1200毫米重量为1045千克的立方体堆叠在彼此前面的扩展货叉上。

充气轮胎比实心橡胶轮胎有更大的挠度。因此，操作时的动态效果（相对于标准测试期间的静态情况）更可能导致在安装充气轮胎时的稳定性问题。对于从额定载荷角度看两个几乎完全一样的叉车，气动轮胎单元的倾斜角度是实心轮胎单元的6倍。

在紧急制动或高加速度的情况下，在稳定性方面标准的安全系数可能小于零。正如国际上制定的那样，ISO 10525指的就是其中这一种情况，即用集装箱运输方式所需的附加稳定性测试。 紧急制动会导致翻倒。

在对类似ISO标准的AS 2359进行测试时，使用单驱动轮和支腿式叉车配置时，允许叉车倾斜，直到结构与倾斜表面接触。然后可以继续测试，直到达到所需的测试角度。然而，在行进中，如果车体的一部分倾斜直到结构碰到地面，则会产生一个导致该部分围绕接触点枢转的状况。这有可能使情况变得更糟。

当货叉全速下降然后停止时产生的力可能会使有效载荷增加25％。危急情况下，这可能导致翻车。

ISO 6292中提出的最低制动标准以及AS 2359中的最低制动标准显着低于公路车辆最低约0.35“g”的标准。虽然这在速度方面接近步行速度并且最小制动为0.15“g”或更高时速度不是很大的问题，但在更高的速度和/或更低的最小制动标准下，增加的制动距离反映了碰撞或撞击行人的危险

虽然调查和测试结果是初步的，但叉车在稳定性方面的安全性显然是一个评级问题 - 降低额定容量会降低翻车和翻车的风险。

测试和动态建模表明，在某些情况下安全裕度很低。在满载或接近满载的紧急情况下进行重型制动，在叉车行驶时其表面不平整且平坦的情况下，特别是在叉车在全高位放置或装载时，将很容易达到即将翻倒的位置。

当叉车完全向前倾斜使用时，当托盘双层堆放在货叉上以提高生产率时，或托盘装载到货车中心时，翻转风险也很高

    1. 终端和仓库设计蓝图

在所有感兴趣的利益相关者（监管机构，研究人员，叉车制造商，运输行业各方，安全产品采购者，其他行业代表）举办为期一天的研讨会和计划会议的帮助下，以及与蓝图设计小组举办的一系列研讨会，建筑设计，运输，仓储物流和安全，能够开发：

  • 作为蓝图开发的主要框架，包括同级叉车作业在内的跨码头作业的基本运输终端，
  • 现场控制原则，交通和运输流量，行人/车辆分离以及叉车区域，
  • 具体而言，叉车与卡车司机之间潜在的高风险互动通过卸载/装载活动的流程进入解锁/准备区域（无叉车），具有行人安全岛和逃生楼梯的卸载/装载叉车区域到一楼的驾驶员设施，以及沥青/负荷合并区域（无叉车），
  • 还制定了一份配送中心蓝图，其中包含基于跨站台分体运营的码头的几个站点规划原则，

作为一个正在进行的项目的成果，监管机构起草了关于卡车装载和卸载的指导材料，这对于任何站立或在叉车或货物附近步行移动的人都是有记录的高风险活动。在装货和卸货期间，司机必须站在卡车旁边或卡车托盘上仍然是行业规范。行业给出的主要原因是驾驶员必须确保质量在车轴上适当分配，并确保负载的布局适合不同位置的交付顺序。

监管机构的观点是，需要有一个清晰的概念，即良好实践的外观（法律合规性）以及不良实践的外观（不合规）。采用叉车和行人必须在空间或时间上分离的基本原则，结果如图A所示。

尽管一些行业经营者一直认为这是不切实际的，但其他公司已经实施了这种方法，甚至通过提高生产率获得改进。图B显示了一个操作员如何在三辆车上围绕三个车辆调整禁区概念的例子，以前有三辆叉车卸下车辆，三名司机在车辆旁边站立或移动。现在只有一台叉车用于卸载这三辆车，另外两台叉车仍在禁区外，并将货物运送到仓库。这通过减少周转时间立即提高了生产率。 然而，这种变化可与进一步的生产力测量相结合，因为新的交通管理措施有助于在禁区边缘安装电子秤，以便所有货物在卡车下车时能够称重。经营者怀疑系统收取货物的费用已得到确认; 仅在第一班就发现了大约12吨额外的“未付”运费。

指导材料文件可在网站上查阅

http://www.workcover.vic.gov.au/vwa/publica.nsf/InterPubDocsA/D6FB9E822D888B2B4A256BA5000B965F/

$文件/ forklifts_injuring.pdf

    1. 仓库管理程序

为了补充建筑设计并举例说明其动态特性，在Planimate建模软件包的帮助下开发了仓库管理程序。该模型包含冲突预测特征和管理配送中心的所有必要参数，并可用于评估仓库布局，运营策略以及报告运营效率和险兆概况。

该程序提供基于排队理论的动态离散事件动态模拟。该平面图上的路径分别处理不同类别的移动项目（卡车，叉车，人员等），该程序指示单向和双

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