Комплекс комбинированных грузоперевозок

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Алабугин М.А. 1Катаев Р.П. 1Корпенко И.Д. 1Щепицын А.А. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейн

Филинова А.В. 1

---

1Школа интеллектуально развития Мистер Брейн

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В наши дни грузоперевозки занимают значимое место, ведь они играют одну из важных ролей в жизни человечества. Все время в мире что-то перевозят, транспортируют, создавая товарные связи. Иногда товар нужно перевозить в другой город или страну. В таких случаях уже не воспользуешься просто машиной и наемным водителем, нужно что-то более масштабное и серьезное – комбинированные грузоперевозки.

При изучении данной темы, мы рассмотрели способы передачи груза с автотранспорта на железную дорогу. Для перегрузки контейнеров, которые весят десятки тонн, требуется специальное оборудование, управление которым осуществляется человеком, по мимо этого задействованы рабочие для крепления и укладки груза. Мы выявили основную проблему данных перевозок – это небезопасная транспортировка груза.

Цель: создание проекта, демонстрирующего инновационное решение проблемы небезопасной транспортировки в комбинированных грузоперевозках.

Задачи:

Узнать, что такое комбинированные грузоперевозки

Исследовать способы перевозки груза с помощью различного транспорта

Изучить особенности и правила контейнерных перевозок

Подробно изучить способы передачи груза железнодорожно-автомобильные перевозки

Узнать, как происходит сортировка на складе

Сходить на экскурсию в магазин-склад Портком

Определить проблему комбинированных грузоперевозок

Нарисовать различные варианты решений

Создать проект на базе конструктора Lego Wedo 2.0

Создать программу с помощью ПО Lego Wedo 2.0

В качестве источников информации мы использовали информационные сайты: https://logists.by, https://naperevoz.ru. При оформлении проекта мы брали идеи книги «LEGO Идеи: новая жизнь старых деталей» [1], при конструировании движимых частей проекта нам помогли книги и методические пособия о простых и сложных механических передачах, подробно о червячной передачи и зубчатых [2]

Глава 1. Комбинированные грузоперевозки

Комбинированные перевозки грузов — транспортировка, которая включает в себя последовательное использование нескольких типов транспорта. При реализации комбинированных перевозок грузы перемещаются от одного транспортного средства к другому. Перевозка грузов осуществляется в одной и той же грузовой единице, транспортном оборудовании, к которым относятся крупнотоннажные контейнеры, съемные кузова, полуприцепы и автодорожный состав (автофургоны), с использованием нескольких видов транспорта. 

Примером является транспортировка продукции на автомобиль от судна или поезда. На протяжении всего сообщения груз сохраняется в рамках всего одного контейнера. Именно этот контейнер в конечном итоге переносится от одного транспортного средства к другому, а выгрузка самих материалов не выполняется до самого пункта итогового назначения.

Благодаря сочетанию плюсов разных типов транспорта комбинированные перевозки грузов обеспечивают максимальный эффект, когда нужно транспортировать материальные ценности на большое расстояние, особенно если формат подразумевает доставку «от двери до двери». Подобный тип перевозок — единственно возможный, когда нужно перевезти груз между разными континентами.

Комбинированные перевозки грузов требуют тщательной работы над схемой и маршрутом транспортировки. Чтобы доставка была успешной, необходимо согласовать действия всех участников ее цепи.

Для того, чтобы эффективно справляться с такими перевозками необходимо: тщательно прорабатывать оптимальную схему и маршрут перевозки; согласовывать сроки отгрузки и доставки с отправителем и получателем груза; использовать специальное оборудование для погрузки и разгрузки; страховать грузы на время перевозки; оформлять всю необходимую документацию; каждый день отслеживать движение грузов.

1.1. Особенности и правила контейнерных перевозок

Контейнерные перевозки (или контейнеризация) — грузоперевозки с использованием стандартных контейнеров. Позволяют выполнять бесперегрузочную доставку товаров от отправителя к получателю, тем самым значительно сократив объём промежуточных погрузочно-разгрузочных работ.

Доставка осуществляется посредством различных видов транспорта: железнодорожного, воздушного и водного. Выбор зависит от маршрута доставки и от вида груза. Например, доставка по железной дороге часто используется для строительных материалов, оборудования и сыпучих грузов. Этот вид во многом отличается безопасностью, так как поезда движутся по расписанию, их передвижение не зависит от погоды и их легко отслеживать. [3]

Как создали контейнерные перевозки. Изначально водителю грузовика компании McLean Trucking, а в дальнейшем и ее владельцу, Малколму Маклину пришла мысль перестроить организационную структуру в отрасли, в которой он работал – грузоперевозки портовых грузов. Что натолкнуло Малколма к этому шагу – построить прибыльный бизнес, уменьшить издержки на ручной труд или доказать свою правоту – сказать сложно, но этот шаг по созданию специальной тары для отдельных грузов оказалась принципиально новой.

Тема разработки специальной тары, многоцелевого использования, которая может использоваться как на авто платформе, так и на судах, продвигалась с трудом. Изначально мешала мировая война, потом – нехватка финансов и противодействие конкурентов. Но так или иначе дело сдвинулось с мертвой точки: предшественниками современных контейнеров стали перемещаемые на суда полуприцепы – и крепления контейнеров подходили к любым грузовикам, и задачи перевозчиков сборных грузов теперь решались более оперативно.

Когда Маклин став владельцем транспортной компании, он дал ей название Sea-Land Inc (Море-Суша»), в то же время он купил несколько нефтеналивных танкеров и создал проекты переоборудования этих кораблей под транспортировку данной тары – контейнеров. (Рисунок 1.1.1, Приложения)

Самый первый рейс измененного танкера был под пристальным наблюдением и государственных служащих и конкурентов, а также всего прогрессивного человечества. На танкере перевозилось 56 контейнеров и наблюдатели из 100 человек (представители государственных структур и предприниматели), маршрут пролегал от Нью-Йорка до Хьюстона.

Что дала революционная идея Малколма Маклина?

Быстро и надежно перемещать грузы на любое расстояние. Сократилось использование ручного труда при загрузке и разгрузке контейнера, транспорт перестал простаивать в портах.

Стандартизация производства и изготовления тар (контейнеров) в результате универсальности запчастей для контейнеров

Перевозки стали более безопасны. Потеря грузов сократилась и не зависела теперь от объемов перевозок: контейнеры использовались разных размеров, они имели надежные замки и крепления, кроме этого их двери плотно закрывались.

Это однозначно принесло всем финансовую выгоду , что повлияло на объемы перевозок в большую сторону. Грузовладельцы сократили расходы на обработку и доставку грузов.

В связи с этим появилось много новых направлений в промышленности, это доказало экономическую целесообразность контейнерных перевозок.

Универсальные угловые контейнерные фитинги позволили беспрепятственно перевозить контейнера на разных видах транспорта по всему миру [4]

Классификация контейнерной тары. Так как ящики для транспортировки пришли с морского транспорта, согласно международным нормам, их размеры приводятся в футах.

Это контейнеры 3, 5,10, 20 и 40 футов, а также повышенной вместимости на 45 футов. Их производят в закрытых и открытых модификациях. Для перемещения товаров, отличающихся большими габаритами, используют открытые контейнеры-платформы. Размеры ящиков для перевозки обозначаются не только в английской (дюймы), но и в метрической системе. Все они четко соответствуют международным стандартам по внешним, внутренним размерам, а также размеру дверного проема. Габариты груза, тоннажность определяют выбор того или иного ящика для транспортировки.

Более всего востребованы контейнеры на 20 и 40 футов, которые используются для транспортировки различных товаров вне зависимости от расстояний и вида транспортировки: ж/д, авто, морем.

По массе ящики многоразового использования для транспортировки различаются по тоннажности: малотоннажные (2,5 т); средней тоннажности (до 10 т); большегрузные (от 10 т).

В зависимости от типа груза используются универсальные или специализированные модули. Первые подходят для штучного товара в упаковке. Для жидких и горючих грузов используются цистерны. Для продукции, требующей определенный температурный режим предназначены изотермы. Для скоропортящихся продуктов, требующих охлаждения предназначены специальные рефрижераторы, оснащенные холодильниками. Нестандартные и крупногабаритные грузы доставляются на открытых платформах.

1.2. Способы погрузки груза на железнодорожно-автомобильных перевозках

Способы погрузки - комплекс методов и приемов, которые направлены на поднятие и перемещение грузов. Существует несколько способов погрузки и разгрузки. Ручной или механизированный - выбор вида погрузки обусловлен особенностями груза и условиями погрузки. От способа погрузки разгрузки зависит время и стоимость погрузочных работ.[5]

Механизированный способ погрузки-разгрузки используют при погрузке крупных партий товара и негабаритных грузов. Данный способ предполагает применение специальных транспортных средств и механизмов: разные виды кранов (башенный кран, мостовой кран, козловой кран), штабелер, рокла, электрокар, специализированный погрузчик, автомобили-самосвалы. (Рисунок 1.2.1, Приложения)

Когда проводится погрузка техники и тяжеловесных предметов, применяются подъемные механизмы. (Рисунок 1.2.2, Приложения)

Если предстоит перевозка длинномерных грузов, без технических средств невозможно обойтись. Такие работы, как погрузка пиломатериалов, рельс, балок и прочих грузов нестандартной длины, проводится с помощью кранов. При таком способе погрузки предусматривается крепеж в виде веревок или тросов.

Грузы укладывают на поддоны и паллеты и перемещают при помощи вилочных погрузчиков. Это существенно сокращает время погрузки контейнера или автомобиля. Однако механизированная погрузка не обходится без ручного труда, ведь укладка и закрепление груза внутри транспортной емкости – задача, с которой может справиться только человек.

Ручной способ. Данный способ предполагает ручной труд без задействования специализированной техники, механизмов и машин. Единственное, что может использоваться – маломеханизированные средства: тали, тележки, полиспасты. (Рисунок 1.2.3, Приложения)

Данный вариант разгрузки-погрузки уместен лишь при невозможности использования других. Снижается риск механического повреждения груза. Например, ввиду хрупкости груза. [5]

Он используется при погрузке мебели, бытовой техники, аппаратуры.

   Ручная погрузка используется только в том случае, если штучный товар представлен малогабаритными единицами. Этот способ позволяет с максимальной эффективностью использовать объем транспортного средства, что дает возможность снижать транспортные издержки. Проще говоря, большое количество товара размещается на минимально возможном пространстве. Кроме того, ручная погрузка используется, если нужно погрузить большое количество разногабаритных товаров. [6]

Автоматизированная разгрузка/погрузка предусматривает использование специальных машин-систем. Погрузочно-разгрузочные работы выполняются по заданной программе без вмешательства человека, что также сокращает время погрузочно-разгрузочных работ. Участие оператора допускается только на этапе контроля и наблюдения за процессом. (Рисунок 1.2.4, Приложения)

На железной дороге используются все перечисленные виды погрузки грузов. Если планируется погрузка и разгрузка вагонов тарно-штучными грузами, то работы  выполняются вручную или с применением механизированных средств. 

Ручным способом проходит погрузка в вагон бочек, рулонов, мешков. Если есть возможность разместить грузы на поддон, то работа частично выполняется погрузчиками. Если же требуется погрузка полувагонов сыпучими грузами, то в ход идет подъемная техника. При погрузке  камней, песка и других строительных материалов россыпью их помещают в саморазгружающиеся вагоны.

При погрузке фур способ зависит от особенностей груза и типа прицепа. Некоторые полуприцепы открываются сбоку и сверху, что обеспечивает удобную механизированную загрузку. Фуры с рефрижераторами и изотермические фуры предполагают только заднюю загрузку, поэтому при погрузке замороженных и охлажденных продуктов, фруктов и овощей используют погрузчики и ручной труд.

Погрузка груза в контейнер также выполняется ручным способом и с помощью погрузочной техники. При выборе вида погрузки руководствуются возможностью применения погрузочной техники и характеристиками товаров.

Глава 2.Сортировка груза

Сортировка – распределение упаковок или товаров по категориям. Категориями могут быть последовательность применения при сборке, место назначения при транспортировке и другие. Сортируемые грузы раскладывают по контейнерам, коробкам, сумкам, лоткам, пакетам или упаковывают небольшими партиями. Для сортировки грузов в складском комплексе используют конвейеры, значительно повышающие рентабельность и производительность транспортировки товаров. Конвейерная автоматическая сортировка грузов позволяет сократить ручной труд при подготовке к упаковочным операциям или транспортировке. Каждый складской комплекс имеет свою отлаженную систему сортировки.

Процесс сортировки грузов подразделяют на следующие операции:

Предварительный сбор происходит с помощью собирающего конвейера, используют одну или две подающие линии. В системе сбора применяют разнотиповые конвейеры, контролируют и направляют потоки товаров, идущих в основной конвейерной линии.

Загрузка товаров. На данном этапе происходит определение правильности выбора сортируемых грузов, обеспечение необходимой периодичности грузоподачи для самого эффективного применения оборудования. Периодичность подачи грузов на сортировку контролируют при помощи считывания сканером штрих-кода с упаковки. Стационарное сканирование позволяет современным сортировочным системам считывать данные про движение грузов на конвейере и передавать их в систему сортировки. В программе сортировки содержатся задачи по направлению товаров, в необходимое время программа включает различные съемные компоненты, позволяющие направить товары с конвейера на сбор.

Отгрузка товаров. Этот процесс организуют так, чтобы товары вовремя забирали на выходе с конвейера, и не происходило торможения или остановки сортировки. [8]

О сортировке говорят и в процессе распределения грузов по маршрутам доставки. Безусловно, процесс сортировки можно производить вручную, однако современным складам нужны технологии, которые могут обеспечить высокую производительность. Нередко требуется отсор­тировать тысячи единиц груза в час, что осуществить за счет одного ручного труда невозможно

Сортировка мелких грузов. (Рисунок 2.1, Приложения) Процесс сортировки выглядит в упрощенном виде следующим образом. Груз, установленный на конвейер, должен быть распределен по ряду отдельных каналов, соответствующих, например, одному заказу или маршруту доставки. Каждый канал имеет свой номер и представляет собой неприводной конвейер, установленный под углом к горизонту. (Рисунок 2.2, Приложения) Номер канала указывается в этикетке со штрихкодом, которую наклеивают на груз. Сканер при движении груза по конвейеру считывает номер рампы со штрихкода и передает его на контроллер управления сортировкой. Контроллер в свою очередь дает команду механизму сталкивателя конкретного канала. Часто такие системы применяются для коробочной комплектации заказов, когда грузы (картонные коробки) снимают с палет, присваивают им штрихкод и затем уже по нему отсортировывают на конвейере по каналам (маршрутам). В этих коробках могут находиться и собранные штучные заказы, которые сортируют по адресам доставки клиентам (магазинам).

Механически такие сортировщики могут быть устроены на основе разных принципов. Это могут быть ременчатые передаточные механизмы, роликовые толкатели, скоростные ползунковые толкатели (ZIP-сортировщики). Выбор конкретного типа оборудования всегда зависит от требуемой производительности. Указанные типы оборудования рассчитаны соответственно на обработку 1200, 5500 и 9500 грузовых единиц в час. Число каналов сортировки может составлять несколько десятков.

На таком оборудовании можно сортировать самые разные грузы в твердой упаковке. Прежде всего это могут быть картонные коробки, пластиковые ящики, связки (например, книги) и упаковки товаров размерами от 100х100 до 1500х800 мм и массой до 50 кг.

Сортировка палетированных грузов. (Рисунок 2.3, Приложения) Современная палетная конвейерная техника позволяет производить не только транспортировку палет, но и их сортировку по сложным алгоритмам. Как правило, эти процессы построены также на использовании штрихкода, нанесенного на палету и содержащего информацию о номере рампы, на которую должен быть доставлен поддон с грузом. Для этого используют различные передаточные модули и их комбинации: перестановочные цепные механизмы, подъемные роликовые столы и т. д.

В конвейерных системах с высокопроизводительной сортировкой в последнее время широкое применение нашли транспортные тележки. Эти механизмы передвигаются по рельсам между отдельными выходами конвейера, перемещая между ними поддоны с грузом. Весь процесс происходит автоматически. Поддон с грузом передается с конвейера на тележку, далее тележ­ка перемещается к необходимому ручью конвейера и выгружается на него. Благодаря такому построению сортировочных палетных систем удается достичь очень высоких показателей производительности при перемещении – до 60–120 палет в час. Такие тележки могут быть одно- и двухместными и перемещаться на расстояние до 120 м. (Рисунок 2.4, Приложения)

Палетные конвейеры призваны работать с палетами всех известных типов и размеров массой до 1500 кг. С их помощью возможна также транспортировка нестандартной тары, например металлических сетчатых контейнеров. Такие конвейерные и конвейерные сортировочные системы обеспечивают работу и при низких температурах (до –30°С) в холодильных складах.

Управление процессами сортировки требует высокоразвитой системы управления, способной в режиме реального времени обрабатывать информацию штрихкода и принимать управляющие решения. [9]Глава 3. Практическая часть

3. 1. Экскурсия в магазин-склад Портком

Чтобы подробнее разобраться в теме грузоперевозки, мы посетили экскурсию в магазин-склад одной из ведущих в России дистрибьютерских групп Autodistribution Russia по оптовым поставкам автомобильных компонентов.

Мы узнали, как производится сортировка, хранение, доставка товара в разные районы города с высокой точностью и минимальным временем, используя современную технику и компьютерные технологии. Нам показали систему ТСД - автоматизированная система поиска товара на складе по штрих-кодам. Система исключает возможность ошибки при отгрузке товара.
Линию консолидации: всего восемь линий. За каждой закреплён определенный район города. Сборка, упаковка заказов и погрузка в машины происходит четко по линиям. Система ТСД так же не даст кладовщику поместить товар на другую линию.Увидели работу электрокаров, погрузчиков для палет в действии. (Рисунок 3.1.1, Приложения)

3.2 Комплекс комбинированных грузоперевозок на базе конструктора Lego WeDo 2.0

При создании проекта мы использовали набор Lego WeDo 2.0. Модель включает в себя 2 Смарт Хаба, 2 мотора, 2 датчика расстояния. (Рисунок 3.2.1, Приложения)

Проект основан на перемещении груза с помощью трех видов транспорта: железнодорожный, воздушный, автомобильный, а также сортировочного центра. . (Рисунок 3.2.2, Приложения)

Конструирование наша команда начала с создания транспорта. Ратмир отвечал за создание грузового самолета. Самолет является начальной точкой отгрузки посылок. Выгружаются посылки с хвостового отделения, которое открывается вертикально. (Рисунок 3.2.3, Приложения)

Миша придумал и сконструировал два грузовика, которые отвечают за перемещение груза от сортировочного центра до железной дороги. Грузовик состоит из кабины, колес и контейнера. Контейнер является съемной частью, которая присоединяется к кабине с помощью шарнира. (Рисунок 3.2.4, Приложения)

Над железной дорогой работали Ваня и Леша. Конструкция представляет собой вагон, который перемещается по железной дороге из балок. Погрузка контейнера на железную дорогу осуществляется с помощью поворотной платформы, которая приводится в движение от мотора, который запускает червячную передачу. (Рисунок 3.2.5, Приложения) Преимущество червячной передачи в том, что механизм меняет угол поворота, а также делает поворот плавным и точным. При въезде стоит пункт контроля, в котором установлен датчик расстояния, для запуска механизма.

В контейнеры посылки помещаются с помощью сортировочного центра, который работает от второго мотора. Мотор запускает две угловых передачи. Первая отвечает за конвейер, с помощью ременной передачи энергия передается на ленту. Вторая угловая передачи приводит в движение рычаг, который сортирует посылки. Посылки поступают либо в грузовик, либо на склад почтового отделения. Здесь установлен второй датчик расстояния, сортировка посылок происходит по сигналу (Рисунок 3.2.6, Приложения)

3.3. Демонстрация проекта

Проект работает с помощью программы ПО Lego Wedo 2.0. Запускается при нажатии на клавишу «1».

В первую очередь воспроизводится программная последовательность, отвечающая за сортировочный центр. Как только грузовой самолет открыл отсек, срабатывает блок ожидания в режиме датчика расстояния «1», включается мотор «1», работает он на протяжении 10 секунд, после чего выключается. Таким образом сортировочный центр доставляет и сортирует посылки по грузовикам. Далее отправляется сообщение «жд».

В это время грузовик отправляются в свои точки назначения – почтовое отделение, либо на железную дорогу.

При получении письма «жд» срабатывает вторая программная последовательность. Блок «ждать» ожидает, когда датчик расстояния «2», отвечающий за железную дорогу получит сигнал, включается звуковой сигнал «17» и мотор «2» вращается против часовой стрелки на протяжении 7 секунд, таким образом поворачивая платформу на линию грузовика. Воспроизводится звуковой сигнал «5», ждет 5 секунд для погрузки контейнера, далее звучит сигнал «8». После этого платформа разворачивается на протяжении 7 секунд по часовой стрелке, приходя в исходное положение. И вагон с контейнером отправляются в конечную точку по железной дороге.

Также есть вспомогательная программа для регулировки платформы вручную. С помощью клавиш «2» и «3» платформа поворачивается в нужную сторону на 0.1 секунду.

Заключение

При изучении темы грузовые перевозки, нас заинтересовала транспортировка, которая включает в себя использование нескольких типов транспорта. Для ускорения подобных грузовых операций используется контейнерная технология.

При исследовании мы подробно изучили особенности и правила контейнерных перевозок, узнали путь их создания. Наиболее важным моментом было изучение способов погрузки груза на железнодорожно-автомобильных перевозках. Здесь мы выявили проблему - небезопасная транспортировка груза.

Наша команда сгенерировала ряд идей, прежде чем прийти к реализации пректа. Одна из них была – создание поворотной платформы на железнодорожных путях. Нашу идею оценил специалист в области планирования компании «Шлюмберже» Бек Эдуард Сергеевич: «Следует отметить безопасность перемещения контейнеров, которые весят тонны».

Наш проект является инновационным решением в сфере грузовых перевозок и может быть реализован в будущем. Также проект наглядно демонстрирует как осуществляется перевозка крупнотоннажных контейнеров, с помощью съемных кузовов, полуприцепов и автофургонов, при использовании нескольких видов транспорта. 

Также проект включает в себя множество сложных механизмов, моторов и датчиков. Его можно использовать на уроках по робототехнике, как наглядный пример.

Список литературы

Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», - Режим доступа -https://vk.com/mrbrain_tmn;

LEGO Книга идей: новая жизнь старых деталей: 181 удивительный механизм и устройство; [пер. с англ. А. Аревшатян]. – Москва, Издательство «Эсмо», 2015. - 200 с.;

Корягин А.В, Образовательная робототехника Lego WeDo. Сборник методических рекомендаций и практикумов – ДМК-Пресс, 2016. – 252 с.

https://naperevoz.ru/perevozki/vidy-pravila-perevozok/osobennosti-kontejnernyh-perevozok.html

https://spta.su/materialy/post/mirovaya-konteynerizatsiya

https://pogruzka03.ru/%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D1%8B

https://logists.by/cargo/sposoby-pogruzki-i-razgruzki-gruzov

https://terminal-company.ru/poleznaya-informatsiya/26-kak-proiskhodit-sortirovka-gruzov-v-skladskom-komplekse

https://sitmag.ru/article/9598-avtomaticheskaya-sortirovka-gruzov-s-pomoshchyu-konveyernoy-tehniki

Приложения