摘要：在“十四五”时期智能化自动化发展的背景下，物流行业正致力于作业自动化、运行精细化和管控智能化的转型，但“三烟”装卸自动化能力的薄弱成为制约物流效率与安全的关键因素。针对此问题，本研究提出了一种滑叉式整车一次性卸车方案，结合机械装置与自动化控制技术，实现了从车辆识别到入库的全过程自动化，并针对不同场景提出了多种自动装卸解决方案。应用结果表明，该方案显著提高了装卸效率，降低了人工操作的劳动强度和安全风险，确保了装卸过程的质量稳定，为物流行业的自动化升级提供了有力支持，也为更多行业的智能化转型提供了有益借鉴。 

关键词：物流自动化；滑叉式整车卸车；智能化升级；自动装卸技术

物流业是一种包含多种产业的复合型服务业，同时也是支撑一个国家国民经济发展的重要产业。在这种背景下，我国物流行业一直保持着比较快速的增长。物流行业的蓬勃发展，促使物流自动化程度越来越高。在以往自动化水平不高、机器人技术应用极少的情况下，通常由人工来完成繁重的装卸工作。随着自动化水平的快速提升，生产的节奏越来越快，装卸工作量越来越大，以往的人工装卸已经不能满足现实需求。

基于此，本文提出了一套高效的自动卸车控制系统，实现自动卸车入库，从而减少人工作业，提升卸车效率。该系统兼容自动卸车和人工卸车两种模式，从单据下达到货物自动卸车入库实现信息化管理，提升原料业务数字化能力。

一、问题描述

1.原料烟包自动卸车现状分析

武汉卷烟厂物流车间原料烟包入库作业现场人、车、货混杂，临时存放空间大，安全风险高，缺乏信息管理技术，管理难度大。原料烟包从货车到货指引、收货单提交、卸车、转运、扫码收货到地面整理，全部为人工作业，自动化信息化程度低。从卸车到地面整理及配盘，再到入高架库，全部为人工作业。原料高架库日均入库原料约为900包，每包需经过至少2次的抱车转运，共十台抱车，每天每台叉抱车作业量为1800次，平均每小时67包，卸货效率低，且现场人员交叉作业、人车混流，给现场及安全管理和带来了极大挑战。

2.自动卸车技术适配度分析

自动卸车采用滑叉式整车一次性卸车，采用此技术与武汉卷烟厂物流车间实际作业情况适配度高。

（1）流程与车辆适配性，流程改动小且车辆改动可控。目前原烟包运输车辆以飞翼型货车为主，改造后装车流程保持不变，仅卸车方式由人工夹抱改为自动卸车。为满足滑叉式卸车需求，货车底部需增加垫板和凹槽，改动量较小，且改装后的货车兼容性强。

（2）效率与稳定性提升，流程效率大幅提升且功能稳定可靠。采用成熟可靠的自动化物流系统，减少大量人工作业，显著提高原料烟箱转运效率。卸货方式简易快速，卸货效率高，且卸货烟包采用输送线方式与原高架库无缝对接，占地面积少，可靠性高。方案注重提高物流系统运行的稳定性和可靠性，最大限度规避质量风险，采用先进成熟的新工艺、新技术和新装备。

（3）实现原料自动卸车。根据下达入库计划自动卸货，提高管理效率。平台设计考虑兼容性，可融合多种技术，以适应工厂未来发展需要，增强企业的持续发展能力。方案功能分区科学，减少交叉作业和多次转运作业，显著提升现场管理及安全水平，实现人车分离，降低安全隐患。

二、原料烟包自动卸车总体方案设计

原料烟包自动卸车总体方案设计以滑叉式卸车技术为核心，通过自动化卸车装置、智能视觉分拣系统和高效输送线协同作业，构建了从车辆入位到烟包入库的全流程智能化解决方案。该系统兼容现有飞翼货车，仅需小幅改造即可实现整车无托盘一次性卸货，配合夹抱拆垛机和闭环输送线，使卸车效率提升215%的同时，通过多重安全检测和智能控制技术，有效解决了传统人工作业的安全风险和效率瓶颈，为物流自动化升级提供了创新实践。

三、原料烟包自动卸车系统的软件设计

原料烟包自动卸车系统集成了配电、自动装卸车、自动拆码垛机、电控等核心组件，并扩展了滑叉卸车、夹抱拆垛及辅助输送系统，实现了接受指令、监控状态、安全检测及故障报警等功能，同时支持PLC断电保持与自动、手动双模式控制，高效完成烟包从装卸到拆垛并放置于输送机的全过程。

1.滑叉卸车系统

自动卸货采用滑叉卸车方式，其工作步骤主要有以下几点：

首先，卸货车辆进入卸货区域，固定停车位，卸货站台与自动卸货伸叉固定站台对接；对接结束，操作员通过控制台，启动滑叉式自动卸车装置；固定站台的滑叉伸至货厢烟包跺的最前端，并做抬起动作；滑叉收回，整车烟包跺被拖出至伸叉固定站台，夹抱机准备拆跺工作；操作员检查货物是否完全卸下并无误后，卸货车辆离开卸货区域。具体操作流程，见图1。

图1 滑叉卸车操作流程图

系统利用位检测传感器精准定位车辆停车位置，接着通过超声波传感器调控滑叉升降以匹配取货高度，并校正倾斜角度。水袋充气至设定高度后，触发滑叉反转，同时升降电机根据反馈保持高度一致。反转到位后，水袋泄气，滑叉升降至卸货位。完成卸气后，滑叉平移旋转回初始位。确认返回原点后，系统启动输送作业，直至货物输送完毕，随后进入下一循环待命。

2.夹抱拆垛系统

夹抱拆垛系统实现自动拆垛，升降平移，可达到90箱/小时吞吐。自动拆垛机主要功能包括：将装卸平台上的烟包垛拆垛，用机械臂升高货物，离开装卸车，之后将货物平缓放置于输送机上，完成烟包拆垛。该系统同时具备自动控制和手动控制两种模式。

图2 夹抱合分机系统主页

电控系统包含电控柜、检测执行器件及操作界面，其中电控柜集成主控器、变频器等关键元件；机上设有光电开关等检测器和升降电机等执行器。系统上电后，执行自检与安全检查，确认烟包垛到位并测量其高度。夹抱机水平移动到位后，根据出货运送机状态夹抱上层烟包。夹抱装置升降并水平移动至输送机位，降低至距机面60mm后松开，随后再次升起。确认无货后，夹抱机返回并发送进料信号至自动装卸系统。夹抱合分机系统主页，见图2。

四、原料烟包自动卸车系统的硬件设计

原料烟包自动卸车系统的硬件组成主要包括车厢改造部分、自动卸车装置以及原料烟包自动拆垛装置，见图3。

车厢改造增加了垫板以形成气动导轨轨道，并增高了货厢部分以适应气动滑叉。自动卸车装置采用框架设计，配备气动滑叉和输送链，具有水平移动功能以提高卸车精度。自动拆垛装置包括夹抱、升降、平移机构和机架，共同实现烟包的夹抱、升降、平移和稳定支撑。这些硬件协同工作，完成烟包的自动卸车和拆垛。这些硬件组成共同协作，实现了烟包的自动卸车和拆垛。

图3 原料烟包自动卸车方案示意图

1.车厢改造

由于车厢内的烟包垛下方没有托盘，气动导轨滑叉需要伸入到烟包垛下方后将烟包垛整体顶起后拖出车厢，因此需要在车厢地板加装垫板，形成气动导轨滑叉伸出运行的轨道，见图4。

图4 气动导轨滑叉轨道

现有翼展车在底板上增加滑叉导向底座后，高度不够，装货形从尾部整体取出后龙门架宽度不够，所以翼展货厢后立柱、前立柱、前围板、两飞翼侧门整体增高200mm，后顶梁加长80mm，加装头部、两侧护板。

2.自动卸车装置

自动卸车平台整体采用框架设计，框架上设置有4组气动滑叉和6排顶板输送链，可拖动和输送并排摆放的两排烟包垛，见图5。

图5 卸车平台框架图

为保证装卸车系统与车辆中心对齐，设置水平移动功能，水平移动行程为500mm。整机平移采用链条驱动模式，整机平放在三根直线导轨副上。通过链条驱动带动机构实现在导轨副上的水平移动，为保证卸车精度设置了地面停车入位辅助装置。

3.自动拆垛装置

原料烟包垛整体从车厢内卸至自动卸车平台上以后，卸车平台和烟包垛拆垛机交汇处为夹抱工位，烟包拆垛机将端部烟包以两包一次的形式夹抱并放置到输送机上，每拆完一垛后卸车平台以步进的形式再将下一垛输送至拆垛工位。

拆垛机主要包括夹抱机构、升降机构、平移机构、机架四部分组成，分别完成烟包垛的夹抱、升降、平移和放置的动作，主体外观见图6。

图6 拆垛机整体结构图

（1）夹抱机构

夹抱机构主要由气缸、直线导轨、夹叉及横梁组成。夹叉及横梁等设计成刚体，承当夹抱机构的受力和重量。左右布置的气缸往复运动时，带动连接着它的左右夹叉顺直线导轨做往复运动，从而实现夹抱功能，见图7。

图7 夹包机结构图

夹抱功能行程内自适应烟箱宽度的功能实现则需要气缸出杆位置有定位，实现原理是检测到烟箱并且可靠夹抱后对气缸进行内锁气、外锁杆。

（2）升降机构

升降机构采用对置的链传动结构，主要由减速电机、调速链组件、升降链组件组成，见图8。减速电机、调速链组件装配在移动门架顶梁内，升降链组件装配在移动门架左右垂架内，升降链组件中两端分布的环形链条同端连接着夹抱机构横梁相应的两端。当减速电机得电转动，带动调速链组件的链轮组同向转动，使链轮同端同时正反转，同时带动升降链组件中左右分布的环形链条同端同步升降，连接环形链条的夹抱机横梁也随着链条同步升降，从而带动夹抱机构实现升降功能。

图8 升降机结构图

（3）平移机构

平移机构采用链拖曳传动结构，主要由减速电机、拖链组件组成。减速电机，拖链组件的链轮固定装配在机架上，拖链组件的链条一端固定装配在移动门架左右垂架同一端面。当减速电机得电转动，带动拖链组件的链轮组同向转动，使链轮同端同时正反转，驱动链条拖曳移动门架水平面内X轴往复运动，载着夹抱机构实现平移功能。

（4）机架

机架是拆垛机的支撑结构，用于安装和固定夹抱机构、升降机构和平移机构等部件，确保整个系统的稳定性和可靠性。

4.输送装置

输送设备的配置包含导向护栏、落地导向装置、叉车限位装置、挡料装置、过渡装置、超声波检测装置、隔离开关（含设备手动开关）、行程开关、接近开关、光电开关、执行机构（如气动执行机构）、设备按钮盒等。自动卸车运输系统输送设备主要包括：链式输送机、辊道输送机、顶升移载机三部分组成，见图9。

图9 输送系统装置分类框架图

（1）输送机

输送机分为辊道输送机和链式输送机，可根据预定的物料流程，在电控系统的控制下自动输送烟包物料的设备，从而实现物料的平稳、连续输送。

（2）移载机

顶升移载机是一种通过机构的升降顶起物料后再进行水平输送的设备，它可根据电控系统的要求，自动将物料向下联输送机进行垂直转向输送。

原料烟包自动卸车系统各自对接一条烟包输送线，在烟包外观视觉检测系统后设置了烟包输送环线，共同协作，配合烟包输送、检测、入库。

五、实践应用情况与成效

原料自动卸车项目联合专家组的功能测试验证，正式完成验收，实现了三个行业领域性突破：行业内首次实现原料烟包卸车入库全流程自动化；行业内首次应用滑叉自动卸车技术；行业内首次实现原料无托盘烟包整车卸载，车辆驻留时间从1小时缩短至15分钟，入库效率提升215%。

六、结束语

滑叉自动卸车技术作为烟草行业的首次创新应用，实现了全国首例自动整车无托盘卸车的壮举，到站即可开门卸货，极大地提升了物流效率。同时，首次在国内卷烟厂原料配方库入库环节引入视觉识别技术，对烟包外观及信息进行精准检测与识别，并配套设计了专用环线，自动对缺陷烟包进行补贴标签、补打包装带的工作，进一步增强了质量管理和控制能力。这一系列创新不仅解决了物流作业现场的诸多难题，也标志着物流自动化、智能化水平迈上了新的台阶。

未来，企业将持续探索与优化，致力于将这一前沿技术推向更广阔的领域，为物流行业的转型升级和高质量发展注入源源不断的动力。

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