穿梭车本质安全设计

　　：在自动化物流仓库中，穿梭车是常用的搬运设备，为保证穿梭车的安全运行，本文利用本质安全设计理论，结合穿梭车在历年来工程实例中的安全问题，总结、分析穿梭车的本质安全的危险源，并对其提出本质安全措施，进而对穿梭车系统进行优化设计，彻底保证穿梭车在自动化物流仓储设备运行过程中的作业安全。

　　在自动化物流仓库中，穿梭车是常用的搬运设备，穿梭车是沿直线双轨往复搬运货物的全自动小车。在历年来工程实例中，穿梭车撞人，导致人员受伤的事故时有发生。本文利用本质安全理论，对穿梭车运行的危险源进行分析，并对其提出本质安全措施，进而对穿梭车系统进行优化设计，彻底保证穿梭车在自动化物流仓储设备运行过程中的作业安全。

　　在自动化物流仓库中，穿梭车是常用的搬运设备，穿梭车是沿直线双轨往复搬运货物的全自动小车，如图1， 常用穿梭车的参数如表1所示。

　　2017年7月7日14:30左右，某自动化立体仓库，李某、韩某、郭某在三车间整理与穿梭车相邻的滚床开关线，工作前把穿梭车开到巷道端头，穿梭车调为手动并按下急停键，甲方生产，未断电。14:20左右，甲方操作工将穿梭车调为自动运行模式，14:30左右，穿梭车运行接货，由于穿梭车运行速度太快，李某躲闪不急，造成右腿粉碎性骨折，四处外伤。

　　2018年4月27号下午13点30分左右，某自动化立体仓库，甲方发现六号堆垛机出现货物超宽故障，兰某一人去六号站台处理。由于要经过穿梭车轨道才能到六号堆垛机区域，而当兰某经过穿梭车轨道时，穿梭车正执行系统下发的取货货物，兰某躲闪不及，夹在穿梭车和输送机中间，造成前胸部8根肋骨骨折，后背1根肋骨骨折。

　　2019年7月17日10点10分，某自动化立体仓库，穿梭车运行轨道有异响，现场安排李某对轨道进行打磨作业，总指挥简单交代注意安全。李某根据安排对穿梭车轨道进行打磨，未落实防护措施，穿梭车运行取货时将正在打磨的李某撞倒，造成李某左肩背部外伤，右第12肋肋骨骨折，软组织挫伤。

　　天选团队

　　本质安全是指在化工和制造业中，通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能。本质安全是相对于传统的危险防控手段而提出的，传统的安全防控理念是发现危险后增加防控措施来抑制危险的发生，减少事故发生的可能性，降低事故发生后的危害程度。而本质安全的目的是要避免危险的存在，减少危险原料和工艺的使用，而不是在发现危险后进行防控。在本质安全设计中，在工艺、设备设计阶段就要进行危险源辨识，并在设计时避免或最大程度降低危险的发生。

　　穿梭车控制系统故障，导致穿梭车停不下来，穿梭车有冲出轨道，撞坏设备，撞伤人员的风险。

　　有人或物误入穿梭车运行区域，导致设备非正常停车的风险；安全事故2就是这种情况，兰某经过穿梭车轨道，处理其他区域的问题，穿梭车全自动运行，完成作业任务时，撞到了兰某，导致设备非正常停车。

　　有人或物进入穿梭车运行区域，导致人员撞伤或设备撞坏的风险。如安全事故1，事故3，穿梭车全自动运行，完成作业任务时，撞到了设备检修调试人员，原因在于穿梭车没有检测穿梭车前进方向运行区域内障碍物的功能。

　　在穿梭车两端面上设计橡胶缓存器，如图1所示，在穿梭车橡胶缓冲器对应的轨道端面处设计防撞座，如图2所示，当穿梭车控制系统出现故障，导致穿梭车停不下来，穿梭车有冲出轨道，撞坏设备，撞伤人员的风险时，安装在穿梭车上的橡胶缓存器会撞在轨道端面处设计的防撞座上，强制穿梭车停止，避免了穿梭车撞伤人员，撞坏设备的风险。

　　在穿梭车运行区域周边设计护栏，这样可解决有人或物误入穿梭车运行区域，导致设备非正常停车的风险；为解决检修人员，设备调试人员进入穿梭车区域的需求，需在护栏上设计安全门，为保障从安全门进入穿梭车区域的人员安全，安全门处设计有安全锁，安全锁与穿梭车设计有互锁程序，当安全门打开时，安全锁给穿梭车控制系统发出信号，控制系统禁止穿梭车启动。为防止其他人把安全门关闭，让安全锁失效，导致有人在安全车工作区域，穿梭车启动的事故，安全锁处设计有机械锁，进入穿梭车区域的人员用机械锁把安全锁锁住，从而保证自身安全。详见图3。

　　在穿梭车两端面安装避障型LS激光雷达，LS 系统包括一台激光雷达、一根电源线、一根配置线和配置软件。用户可使用配置线连接激光雷达与电脑，通过配置软件对防护区域等相关参数进行设置。详见图4，该雷达基于脉冲激光测距原理，通过旋转扫描实现角度270°、 半径20m的二维区域检测，用户可以通过配置软件对防护区域模式和形状进行配置，详见图5，实际使用时防护区域宽度按穿梭车最大宽度加20mm，长度按6米配置，穿梭车从2m/s停下来（加速度 0.5 m/s 2），需要的制动时间t=V/a=2/0.5=4s，系统反应延迟按1s计算，制动距离S=.a(t+1)2=1/2×0.5×(4+1) 2=5m。避障型LS激光雷达按上述配置，当穿梭车前进方向有人或障碍物时，穿梭车会在距离人或障碍物6米处检测到并开始制动，穿梭车会在距离人或障碍物1米处自动停止。通过这一措施，有人或物进入穿梭车运行区域时，人员撞伤或设备撞坏的危险源可以消除，让穿梭车的设计达到本质安全的要求。详见图6。

　　1.为解决危险源a，采取优化措施后，穿梭车的实施效果检测，将穿梭车避障型LS激光雷达，激光条码测距信号屏蔽，让穿梭车不停车运行，当安装有橡胶缓存器的穿梭车撞在轨道端面处设计的防撞座上，穿梭车驱动轮在轨道上空转，强制穿梭车停止，实验证明穿梭车未损坏，穿梭车未冲出轨道，达到了设计目标。

　　2.为解决危险源b，采取优化措施后，穿梭车的实施效果检测，将护栏处的安全门打开，天选用机械锁将安全锁锁定在打开状态，在穿梭车控制系统互锁程序的作用下，任何操作员都无法启动穿梭车，实验证明人员从穿梭车周边护栏安全门进入穿梭车运行区域后，无法启动穿梭车，达到了设计目标。

　　3.为解决危险源c，采取优化措施后，穿梭车的实施效果检测，穿梭车在正常运行中，往穿梭车前进方向运行区域扔空纸箱作为障碍物。避障型LS激光雷达在穿梭车距离异物约 6米的地方向穿梭车控制系统发出检测到异常信号，穿梭车控制系统自动控制穿梭车行走电机停止运行，同时启动抱闸装置，使得穿梭车快速停止，穿梭车完全静止后距离障碍物约 1米。经过多次测试，穿梭车静止后距离障碍物为1～1.2米。可以有效避免异常情况下的安全事故，避免不必要的伤害或者物料损失，达到了设计目标。

　　4.对穿梭车进行本质安全设计后，已有数十个工程项目应用了本质安全设计后的穿梭车，再也没有出现穿梭车撞人的安全事故，本质安全设计后的穿梭车实施效果非常好。

　　在自动化物流仓库中，穿梭车是常用的搬运设备，穿梭车是沿直线双轨往复搬运货物的全自动小车，本质安全设计前的穿梭车完全能满足功能需求，但在安全方面，按本质安全的理念仍有不足。在历年来工程实例中，穿梭车撞人，导致人员受伤的事故时有发生，本文将本质安全理念应用在穿梭车设计上，对穿梭车运行的危险源进行分析，并对其提出本质安全措施，进而对穿梭车系统进行优化设计，彻底保证穿梭车在自动化物流仓储设备运行过程中的作业安全。

　　[2]王建成,任发军,张庆元.穿梭车防撞装置的设计与应用[J].中小企业管理与科技,