基于集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)的低流動性氣力輸送卸貨系統(tǒng)研究

湯尊云 劉威

摘要：運用集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)運輸散堆裝貨物的集裝化運輸方式已深入物流業(yè)多年，但內(nèi)襯袋仍然存在不可重復使用、散貨流動性較差、卸貨困難等問題，阻礙集裝箱內(nèi)襯袋物流方式的發(fā)展。本方案旨在保持較低成本的前提下，優(yōu)化設(shè)計了針對低流動性貨物的集裝箱運輸解決方案。

關(guān)鍵詞：集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)；散裝貨物；公鐵聯(lián)運

運輸一直是貨物移動的基礎(chǔ)，各種運載工具以及運輸形式的發(fā)展一直是運輸業(yè)不斷追求的目標，通過集裝箱的發(fā)展以及內(nèi)襯袋包裝技術(shù)的不斷創(chuàng)新，兩者組合后發(fā)展出一種新型的運輸方式集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)，它推動了運輸類型、運輸方式進入了一個新時代，可以使得顆粒粉末類散堆裝貨物通過集裝箱裝運，將原本需要特種裝載容器工具單一方式運輸，轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^多種方式聯(lián)運的形式進行，以適應當前全球綜合性的聯(lián)運物流方式，而集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)就是核心的裝載基礎(chǔ)，通過對該技術(shù)的改進、優(yōu)化、升級，以適應于更多的裝載運輸場景。

集裝箱內(nèi)襯袋物流模式不僅能解決大宗散裝非危險粉體貨物門到門運輸所涉及的新型包裝載體的技術(shù)問題，而且倡導經(jīng)濟性、安全性、環(huán)保性和便利性的經(jīng)營理念［14］，傳統(tǒng)上散貨運輸?shù)念w粒、粉體等貨物，如谷物、面粉、塑料粒子、各種化工用原料等，也轉(zhuǎn)換成集裝箱內(nèi)襯袋運輸［5］。

1集裝箱運輸內(nèi)襯袋技術(shù)

1.1集裝箱運輸

集裝箱是可以將包裝貨物或無包裝貨物集裝化運輸?shù)摹⒖梢允褂脵C械設(shè)備進行裝卸搬運作業(yè)的承載工具。近百年來，集裝箱形成了一套標準化和由此建立了一整套運輸體系，并以此為基礎(chǔ)在全球范圍內(nèi)建成了公路、鐵路、水運，形成了暢通運輸?shù)奈锪飨到y(tǒng)。集裝箱作為大宗貨物運輸?shù)囊环N重要載體，將貨物組合成集裝單元，以方便在貨物流通過程中使用大型裝卸機械和專用車輛進行裝卸、搬運，可以實現(xiàn)貨物高效的“門到門”運輸全過程?，F(xiàn)在通用的集裝箱主要有20英尺集裝箱、40英尺集裝箱，可以裝運成件貨物和散堆裝貨物，相比較其他運輸方式，大大提高了貨物運輸?shù)陌踩院托?。但集裝箱在裝運散堆裝貨物時，貨物和箱體之間容易造成雙向污染的情況，也對集裝箱的裝載貨物范圍和性質(zhì)產(chǎn)生了較大的影響，部分易于污染箱體的散堆裝貨物和容易被箱體污染食品類散堆裝貨物，無法使用集裝箱裝載運輸。

1.2集裝箱內(nèi)襯袋運輸?shù)幕痉绞?/p>

內(nèi)襯袋是一種用于保護以及包裝貨物的產(chǎn)品，使用PE膜、編織布等材料生產(chǎn)而成，起到防止二次污染、防潮、收納、防震以及保護貨物的作用。集裝箱內(nèi)襯袋又稱為集裝箱干散袋，內(nèi)襯袋被置于集裝箱內(nèi)部，可以裝運具有流動性的固體散裝顆粒以及粉末狀物品，主要以運輸食品原材料、谷物、化學粉末顆粒類等散堆裝貨物為主。與傳統(tǒng)集裝箱運輸相比，該方式可以有效隔絕貨物與集裝箱之間的接觸，可以在箱內(nèi)對貨物進行收納，減少貨物對集裝箱的擠撞，有效地提高集裝箱運輸散堆裝貨物安全性。

1.3集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)的基本物流過程

集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)裝運散裝貨物通過公路直送時，必須使用帶頂升式自卸功能的集裝箱專用卡車裝運，自卸集卡車托運集裝箱至企業(yè)裝貨點裝貨，在裝貨之前，將內(nèi)襯袋人工鋪設(shè)內(nèi)襯于箱體內(nèi)部，箱門處使用4道橫置鋼管固定，防止集裝箱在運輸過程中內(nèi)裝貨物擠撞箱門。生產(chǎn)企業(yè)的貨物出料口一般懸于裝貨點天花板上，裝貨前，半開集裝箱箱門，將出料口管道插入箱門上部內(nèi)襯袋預留的裝貨口上，打開供料設(shè)備開始裝貨后，貨物流入集裝箱內(nèi)，裝貨完畢后，將出料口管道自集裝箱內(nèi)取出，關(guān)閉箱門即可。

自卸集裝箱卡車通過公路直送或鐵路門到門運輸?shù)男问綄⒓b箱運輸至卸貨點，打開集裝箱箱門，割破內(nèi)襯袋，自卸集卡車將集裝箱前端逐步頂起呈后傾斜卸貨，貨物由后部箱門處流入地面料庫，完成卸貨過程。

2集裝箱內(nèi)襯袋運輸?shù)膬?yōu)點和不足

2.1集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)的優(yōu)點

集裝箱內(nèi)襯袋運輸具有諸多優(yōu)點：一是通過內(nèi)襯袋的隔絕，使貨物與箱體完全隔離，形成一個密閉的集裝化空間，從而可以運輸更多具有特殊要求的貨物，如需要無污染的面粉等食品級貨物，易于污染箱體的水泥類貨物等；二是通過內(nèi)襯袋的完全密封，杜絕了粉類貨物在運輸過程中由于箱體破損等原因造成的撒漏風險，例如氧化鋁等細粉顆粒類性質(zhì)的撒漏等；三是通過內(nèi)襯袋的收納作用加上在箱門處橫向的鋼管固定配合，可以完全防止散堆裝貨物在運輸過程中對箱門的擠壓而造成的箱門變形、開裂等風險，從而規(guī)避運輸安全。

2.2集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)的不足

集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)具有以下不足之處：一是在運輸?shù)竭_卸貨時，采取割袋卸貨的方式會造成內(nèi)襯袋不可重復使用，內(nèi)襯袋的價格和鋪裝成本包括在運輸總成本中，造成運輸成本的大幅增加，這在近距離的物流業(yè)務中更加明顯，限制了該技術(shù)的普及應用；二是以大型物料儲存罐的形式儲存貨物逐步成為當前的主流儲存方式，而該技術(shù)目前在卸車時采取的是重力式的傾倒卸車方式，無法提供有效動力將貨物提升輸送至幾十米高的儲存罐中；三是使用該技術(shù)裝運易沉淀、流動性較差的如水泥、面粉等貨物，在運輸過程中容易“結(jié)塊”，造成卸車時貨物無法順暢流出；四是在割包卸貨過程中仍然存在粉塵污染以及貨物損耗的問題。以上不足之處都是卸貨時出現(xiàn)的問題，解決卸貨過程中的問題，就解決了集裝箱內(nèi)襯袋運輸?shù)钠款i，將更加有利于該項技術(shù)的推廣。

3基于集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)的低流動性氣力輸送卸貨系統(tǒng)方案設(shè)計

為了解決集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)裝運低流動性貨物在卸貨方面存在的不足之處，設(shè)計了一種氣力輸送卸貨系統(tǒng)，完善了該技術(shù)存在的不足，形成了有效卸貨方案，解決了運輸過程中卸貨環(huán)節(jié)的難點。氣力輸送系統(tǒng)是在生產(chǎn)運輸工程中，以密閉的輸送管道形式替代傳統(tǒng)的機械運輸散堆裝貨物的一種輸送方式。在集裝箱運輸散堆轉(zhuǎn)運貨物時，還需要幾個系統(tǒng)綜合性的相互配合，才能夠完成散貨、卸出、運輸?shù)倪^程。該方案是由三個子系統(tǒng)組成，分別是氣力震動系統(tǒng)、移動式螺旋卸貨系統(tǒng)、正壓氣力輸送系統(tǒng)。

3.1氣力震動系統(tǒng)

氣力震動系統(tǒng)是通過流動的高壓空氣將“結(jié)塊”貨物震散，從而提高流動性的一種氣力系統(tǒng)。在普通內(nèi)襯袋內(nèi)底部縱向設(shè)計四條氣管，氣管上每間隔20cm留氣孔一處，氣管經(jīng)尾部引出袋外形成一根主氣管，卸貨時，主氣管與氣壓泵連接，向箱內(nèi)不斷泵入空氣，空氣由氣管上的氣孔吹出，對袋內(nèi)貨物形成震動，吹散貨物結(jié)塊狀態(tài)，增加貨物流動性，在自卸車傾斜箱體卸貨時，促進貨物從集裝箱尾部箱門卸貨口順暢流出。

3.2移動式螺旋卸貨系統(tǒng)

移動式螺旋卸貨系統(tǒng)是螺旋卸貨的一種綜合應用，它以內(nèi)設(shè)螺旋泵的形式將流入的散貨不斷推入管道。螺旋式卸貨系統(tǒng)由物料輸入管、壓力平衡過濾器、旋轉(zhuǎn)供料器、風機進氣管、物料輸出管、承載手推車組成。該系統(tǒng)使用手推車承載，在卸貨使用時，人工推至貨車尾部集裝箱箱門處，將箱門卸貨口與物料輸入管連通并固定，貨物經(jīng)箱門卸貨口流出后，首先流入上部的物料輸入管，經(jīng)管道導入下部的旋轉(zhuǎn)式供料器，以額定轉(zhuǎn)速將貨物不間斷勻速卸入下部的輸出管，風機集氣管和物料輸出管直線連通，同時上部的壓力平衡過濾器平衡著系統(tǒng)內(nèi)卸貨過程中產(chǎn)生的不均衡氣壓，多余的空氣經(jīng)過濾器排出，并將殘留散貨過濾在系統(tǒng)內(nèi)，避免殘貨排入空氣，達到環(huán)保要求。

3.3正壓氣力輸送系統(tǒng)

正壓氣力輸送系統(tǒng)是使用高壓風機通過管道吹送，不斷帶走進入管道內(nèi)的散貨，形成在管道內(nèi)向壓力輸送方向的流動。該系統(tǒng)由羅茨風機、氣壓軟管、物料輸送管道組成。系統(tǒng)在使用時，需要將移動旋轉(zhuǎn)卸貨系統(tǒng)移動到位后，將氣壓軟管和物料輸送管道接在旋轉(zhuǎn)卸貨系統(tǒng)的進氣管和物料輸出管上，氣壓軟管另一端接入羅茨風機，物料輸送管道終端接在料倉頂部，當物料經(jīng)旋轉(zhuǎn)卸料器落在進氣管和輸出管中時，羅茨風機吹出的高壓風力將落入管內(nèi)的物料經(jīng)物料輸送管道吹入高空物料存儲倉內(nèi)。

通過以上三個系統(tǒng)的同時協(xié)同工作，形成一個連貫的、順暢的接力卸貨過程，讓集裝箱內(nèi)貨物能夠有一個順暢的流出過程。該系統(tǒng)能將水泥、面粉等缺乏流動性的、容易形成“結(jié)塊”的貨物，通過集裝箱內(nèi)襯袋的方式形成一種新的運輸方式，幫助企業(yè)解決小袋包裝裝卸復雜、成本高的問題，為貨物大批量運輸帶來新的運輸儲存方式。

4基于集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)的低流動性氣力輸送卸貨系統(tǒng)方案應用

以輸送面粉貨物為例，原來面粉運輸是由面粉廠將面粉包裝成100kg的成品袋包裝后，再進行成件貨物的運輸至經(jīng)銷商的成件貨物倉庫存儲。這種運輸形式，存在著包裝袋易破損、成件包裝貨物運輸和包裝價格高、存儲倉庫費用高等特點。此處設(shè)計使用20英尺集裝箱內(nèi)襯袋的方式進行運輸，到達端使用氣力輸送卸貨系統(tǒng)進行貨物的卸貨，經(jīng)銷商倉庫改為直接使用面粉散料罐儲存，規(guī)避了成件運輸儲存弊端。根據(jù)以上氣力輸送卸貨系統(tǒng)方案，按照運輸面粉貨物的實際情況，設(shè)計具體的系統(tǒng)方案，為實際操作提供設(shè)計實例。

4.1設(shè)計基礎(chǔ)

面粉類貨物的物理特性，堆積密度為0.5t/m2，發(fā)送點1個，接受倉1個，物料溫度為常溫，輸送量設(shè)計為50kg/h，水平輸送距離為10m，垂直輸送距離為20m，儀表空氣為壓縮空氣0.7mpa（G），常溫、無塵、無油，露點-40℃；動力電源為三項電源，380V，50Hz；控制電源：兩項電源，220V，50Hz。

4.2系統(tǒng)工藝

集裝箱內(nèi)面粉經(jīng)下料口進入壓力平衡過濾器，重力落入旋轉(zhuǎn)供料器，被壓入輸送管道，通過管道內(nèi)羅茨風機產(chǎn)生的風力吹入面粉存儲罐中。系統(tǒng)為面粉運輸車集裝箱尾部下料口1個，至用戶接收倉進料口1個，用戶面粉運輸車箱后部設(shè)置一套旋轉(zhuǎn)供料器總成含支架及下料漏斗，羅茨風機固定于料倉附近位置存儲，以管道連接旋轉(zhuǎn)供料器總成和料倉，系統(tǒng)以羅茨風機提供的氣源為動力源，經(jīng)輸送管道及耐磨彎頭將物料正壓吹送至用戶接收倉。面粉氣力輸送裝置主要是由羅茨風機、螺旋供料器系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。該輸送系統(tǒng)是以羅茨風機作為動力源，旋轉(zhuǎn)供料器與羅茨風機采用就地手動控制，即先啟動羅茨風機、用戶布袋除塵器，再投運旋轉(zhuǎn)供料器。當系統(tǒng)停運時，操作順序相反。電氣控制系統(tǒng)將接收旋轉(zhuǎn)供料器及羅茨風機等的所有信號融合在一起，保證輸送系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

4.3系統(tǒng)特點

系統(tǒng)配置具有簡潔、能耗低、無污染、自動化程度高、操作簡單、占用空間小、投資小等特點，通過和集裝箱內(nèi)襯袋運輸方式的結(jié)合，形成了一種新型的物流卸貨組織形式，為散堆裝顆粒粉末類貨物創(chuàng)新出一種新的運輸方式，解決了必須使用特種罐式車輛才能運輸?shù)南拗?。該系統(tǒng)全部設(shè)備放置于到達存儲倉旁邊，運送貨物集裝箱車輛到達時，將螺旋卸貨系統(tǒng)移動至集裝箱尾部，和箱內(nèi)料袋口固定連接，羅茨風機無須移動，通過管道將螺旋卸貨系統(tǒng)和料倉管道接口連接即可。

5基于集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)的公鐵聯(lián)運全程物流方案實施流程及效果

5.1基于集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)的公鐵聯(lián)運全程物流方案實施流程

鐵路干線運輸是公鐵聯(lián)運的主要運輸方式，鐵路兩端采取集裝箱卡車短駁和鐵路干線運輸一起組成聯(lián)合運輸?shù)娜涛锪餍问?。鐵路發(fā)端可采取不帶自卸功能的普通集卡車，拖運集裝至企業(yè)裝貨點裝貨，在裝貨之前，將內(nèi)襯袋人工鋪設(shè)襯墊于箱體內(nèi)部，箱門處使用4道橫置鋼管加固，防止物流過程中擠撞箱門。

集卡車將集裝箱拉回鐵路車站，使用吊車將集裝箱吊裝至鐵路貨車上。車站根據(jù)集貨情況編制開行計劃，將貨物編入列車開行至到站。裝運集裝箱的列車運輸至鐵路到站后，使用鐵路吊裝設(shè)備將集裝箱吊裝至自卸集卡車上，保持集裝箱箱門面向車輛后部方向。集卡車將集裝箱短駁運送至卸貨點，打開集裝箱箱門，將移動式旋轉(zhuǎn)卸車設(shè)備推至卡車尾部停穩(wěn)，將集裝箱內(nèi)襯袋出料口固定在移動式旋轉(zhuǎn)卸車設(shè)備的進料管上，將氣壓軟管和物料輸送管道接在旋轉(zhuǎn)卸貨系統(tǒng)的進氣管和物料輸出管上，將氣力震動系統(tǒng)進氣管接在羅茨風機上，完成全部設(shè)備的連接。打開三個系統(tǒng)的電源，系統(tǒng)共同開始工作，在卸料過程中，自卸集卡車將集裝箱逐步緩慢頂起呈后傾斜狀態(tài)，貨物由后部箱門處流出，經(jīng)過氣力輸送系統(tǒng)將貨物輸送至立體貨倉內(nèi)，從而完成卸貨過程。完成卸貨后，拆除各項設(shè)備的連接，關(guān)閉集裝箱箱門，集卡車將集裝箱空箱還回車站。

在這個過程中，內(nèi)襯袋的再次使用有兩種方式，一種是將裝有內(nèi)襯袋的集裝箱通過鐵路返空至發(fā)站，不拆除內(nèi)襯袋重復使用該集裝箱，這需要鐵路貨運系統(tǒng)的支持，另一種是在還回集裝箱空箱前，將內(nèi)襯袋設(shè)備拆除，折疊后使用貨運汽車通過公路直送的方式運送至下一次裝貨地點，重新襯墊在新的集裝箱空箱內(nèi)重復使用。

5.2基于集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)的公鐵聯(lián)運全程物流方案實施效果

集裝箱內(nèi)襯袋技術(shù)裝運散裝貨物一般使用公鐵聯(lián)運的物流組織形式，以集裝箱內(nèi)襯袋的公鐵聯(lián)運的方式運輸散裝物料，有利于優(yōu)化物流運力，降低物流總成本，對減排公路運輸碳排放量，實現(xiàn)碳中和、碳達峰具有重要作用。通過集裝箱內(nèi)襯袋+氣動卸貨運輸方式，可以大量降低流動性顆粒狀散堆轉(zhuǎn)貨物“公轉(zhuǎn)鐵”至鐵路為主要方式的聯(lián)合運輸形式上，既可以減少汽車長途運輸?shù)母吣芎?，又可以拓展該性質(zhì)貨物運輸種類，同時可以降低該類貨物的市場生產(chǎn)銷售價格，為國家減排增效、打贏綠色保衛(wèi)戰(zhàn)提供新的貨物流通方式。

參考文獻：

［1］LIYanbo.Theformsofecologicallogisticsanditsrelationshipundertheglobalization［J］.EcologicalEconomy，2008（4）：290298.

［2］MAＲTINSENU，BJOＲKLUNDM.Matchesandgapsinthegreenlogisticsmarket［J］.IntJPhysDistribution＆LogisticsManage，2012，42（6）：562583.

［3］HUTTONTA.Serviceindustries，globalizationandurbanrestructuringwithintheAsiaPacific：newdevelopmenttrajectoriesandplanningresponses［J］.ProgressinPlanning，2004（1）：7174.

［4］孫家慶，唐麗敏，黨琴琴，等.顆?；て芳b箱內(nèi)襯袋物流模式效果評價［J］.上海海事大學學報，2014，35（01）：5459.

［5］惠良.集裝箱襯墊袋日趨熱門［J］.中國水運，2004（8）：2627.

資助項目：河南省交通運輸廳科技項目“多式聯(lián)運在快遞物流中的應用研究”（編號：201821）；“河南省多式聯(lián)運東向通道建設(shè)研究”（編號：2021G1）

作者簡介：湯尊云（2001—），男，漢族，河南鄭州人，本科，研究方向：物流管理、物流信息系統(tǒng)、軟件工程；劉威（1984—），男，漢族，河南商丘人，博士，副教授，研究生導師，研究方向：物流經(jīng)濟。