Система транспортировки, хранения и упорядочивания товаров
Изобретение относится к системе транспортировки, хранения и установления последовательности (упорядочивания) для товаров. Технический результат – создание системы транспортировки, которая обеспечивает полную гибкость с точки зрения времени доставки, последовательности и/или группировки конкретных транспортных блоков без нарушения потока дополнительных транспортных блоков. Система транспортировки, хранения и упорядочивания товаров содержит: по меньшей мере две станции доступа; выделенный двунаправленный транспортный путь, содержащий две транспортные полосы для размещения множества транспортных блоков, проходящих в обоих направлениях, по транспортному маршруту, связывающему по меньшей мере две станции доступа; транспортный путь, содержащий полосу обслуживания, проходящую по меньшей мере вдоль 66% транспортного маршрута, причем транспортные блоки являются избирательно отклоняемыми между транспортными полосами и полосой обслуживания и систему управления для управления движением множества транспортных блоков. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники
Изобретение относится к системе транспортировки, хранения и установления последовательности (упорядочивания) для товаров, а также к способу транспортировки, хранения и упорядочивания товаров, в частности, с использованием такой системы транспортировки, хранения и упорядочивания.
Уровень Техники
Известен ряд средств для транспортировки товаров. Некоторые из этих средств основаны на неспециализированной инфраструктуре, такой как автомобильный транспорт на (общественных) дорогах. Обычно установление транспортной системы на существующей инфраструктуре (например, путем наращивания грузового автопарка) является сравнительно простым и недорогостоящим. Однако существующая инфраструктура может быть перегружена, и имеются дополнительные пользователи и категории пользователей, которые могут иметь приоритет. Это приводит к уменьшению пропускной способности и предсказуемости (например, длительности транспортировки и времени доставки).
Соответственно, были предложены системы, основанные на специализированной инфраструктуре.
В качестве примера, US 9,505,559 B1 (Amazon Technologies, Inc) относится к специализированной сетевой системе доставки. Она включает в себя подземные или надземные элементы для транспортировки предметов как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Элементы могут приводиться в действие посредством или вдоль одного или более конвейеров или рельсов и могут содержать один или несколько носителей, регулируемых давлением в вакуумной среде или в текучей среде любого типа.
По меньшей мере, некоторые из этих известных специализированных транспортных систем являются довольно негибкими. Они требуют обеспечения определенного вида объектов в предопределенной последовательности и затем транспортировки последовательности объектов к месту назначения настолько быстро, как это позволяет текущая емкость системы. В пункте назначения объекты будут забирать и транспортировать далее. Предоставление объектов в систему и/или обработка объектов, транспортируемых системой, может быть сложным и отнимающим много времени.
Краткое описание Сущности изобретения
Задачей изобретения является создание системы транспортировки, хранения и упорядочивания для товаров, относящейся к вышеупомянутой области техники, которая обеспечивает повышенную гибкость.
Решение согласно изобретению определяется признаками пункта 1 формулы изобретения. В соответствии с изобретением, система транспортировки, хранения и упорядочивания содержит
a) по меньшей мере две станции доступа;
b) специализированный двунаправленный транспортный путь, содержащий две транспортные полосы для размещения множества транспортных блоков, проходящих в обоих направлениях, по транспортному маршруту, связывающему по меньшей мере две станции доступа;
с) транспортный путь, содержащий полосу обслуживания, проходящую вдоль существенной части транспортного маршрута, причем транспортные блоки могут избирательно отклоняться между транспортными полосами и полосой обслуживания;
d) систему управления для управления движением множества транспортных блоков таким образом, что
- выбранные транспортные блоки временно хранятся на полосе обслуживания в течение определяемого временного интервала; и/или
- последовательность транспортных блоков модифицируется с использованием полосы обслуживания при подготовке дальнейшей обработки поднабора транспортных блоков в одной из станций доступа и/или на последующей стадии транспортировки.
Предпочтительно, система управления способна управлять движением транспортных блоков таким образом, что возможно временное хранение, а также модификация последовательности.
Двунаправленный транспортный путь является специализированным, т.е. он не зависит от существующей инфраструктуры (такой как дороги, железнодорожные линии и т.д.) и будет исключительно использоваться в контексте системы согласно изобретению, т.е. вся пропускная способность транспортного пути может управляться и использоваться системой.
Станции доступа могут быть размещены в местоположениях, где сконцентрированы отправители и/или получатели. В частности, станции доступа могут быть расположены в промышленных областях, где товары производятся или предоставляются, а также в
коммерческих зонах или вблизи них, где товары продаются в магазинах или ресторанах. Кроме того, станции доступа могут быть расположены близко к жилым зонам, куда товары доставляются, а также близко к источникам, репозиториям и зонам обработки рециклируемых товаров.
Линия обслуживания проходит вдоль существенной части транспортного маршрута. Это означает, что она не ограничена конкретными секциями обслуживания или точками доступа, а является неотъемлемой частью транспортного пути. В частности, линия обслуживания простирается вдоль по меньшей мере 66%, в частности, по меньшей мере 75% транспортного маршрута.
Избирательное отклонение между транспортными полосами и полосой обслуживания может быть осуществлено различными способами, в частности, в зависимости от основополагающей технологии транспортного пути и транспортных блоков. В наиболее предпочтительных вариантах осуществления, отклонение между транспортными полосами и полосой обслуживания возможно, по существу, в случайном положении транспортного маршрута. В альтернативных вариантах осуществления, транспортный путь формируется таким образом, что отклонение обеспечивается в большом количестве местоположений, например, за счет обеспечения большого количества путевых переключателей. Отклонение может осуществляться путем переключения или управления транспортным путем (например, переключением путевого переключателя) и/или транспортным блоком (например, посредством управления транспортным средством, образующим часть блока).
Система управления может представлять собой центральную систему управления для системы транспортировки, хранения и упорядочивания, которая управляет транспортным путем, а также транспортными блоками. В предпочтительных вариантах осуществления, система управления содержит компоненты для централизованного управления, а также компоненты для управления отдельными транспортными блоками. Последние предпочтительно расположены локально на транспортных блоках и взаимодействуют с датчиками и приводами транспортных блоков.
Временное хранение транспортных блоков не ограничено простой буферизацией, что может потребоваться, когда некоторая секция транспортного пути не доступна, но временное хранение позволяет удовлетворить потребности пользователей в хранении в системе согласно изобретению, где в других случаях были бы необходимы дополнительные склады или оборудование хранения. Транспортные блоки могут временно сохраняться, несмотря на то, что транспортный путь между текущим местоположением некоторых товаров и их местом назначения доступен. Типовое время временного хранения может находиться в диапазоне от 30 минут до нескольких дней. Временное хранение является частью услуги, предоставляемой оператором системы транспортировки, хранения и упорядочивания согласно изобретению и может включаться в выставляемый счет вместе с транспортными услугами.
Упорядочение, т.е. модифицирование последовательности транспортных блоков при подготовке дальнейшей обработки поднабора транспортных блоков в одной из станций доступа и/или на последующей стадии транспортировки может иметь, в частности, одну или обе из следующих целей:
i) сбор нескольких транспортных блоков, которые могут далее обрабатываться обрабатывающими устройствами станций доступа; выбор транспортных блоков может быть основан на внешних размерах и/или весе транспортных блоков;
ii) сбор нескольких транспортных блоков, содержащих товары, которые имеют общее место назначения (получателя или область получателя).
Способ транспортировки, хранения и упорядочивания товаров, в частности, с использованием системы транспортировки, хранения и упорядочивания, как описано выше, включает в себя следующие этапы:
а) приемку товаров в первой из по меньшей мере двух станций доступа;
b) транспортировку товаров от первой станции доступа ко второй из по меньшей мере двух станций доступа, используя специализированный двунаправленный транспортный путь, содержащий две транспортные полосы для размещения множества транспортных блоков, проходящих в обоих направлениях, по транспортному маршруту, связывающему по меньшей мере две станции доступа, причем транспортный путь содержит полосу обслуживания, проходящую вдоль существенной части транспортного маршрута, причем транспортные блоки могут избирательно отклоняться между транспортными полосами и полосой обслуживания;
c) временное хранение выбранных транспортных блоков на полосе обслуживания в течение определяемого временного интервала;
d) модификацию последовательности транспортных блоков с использованием полосы обслуживания при подготовке дальнейшей обработки поднабора транспортных блоков в одной из станций доступа и/или на последующей стадии транспортировки;
е) обеспечение транспортируемых товаров на второй станции доступа для извлечения или дальнейшей транспортировки.
Таким образом, транспортный путь используется не только для фактической транспортировки товаров, но также для временного хранения и подготовки товаров для последующих этапов обработки.
Соответственно, система и способ согласно изобретению обеспечивают возможность гибкой транспортировки и (временного) хранения большого количества товаров. Пространство для систем обработки и временного хранения, например, станций доступа, может быть сведено к минимуму.
Предпочтительно, система управления адаптирована, чтобы принимать заказ на транспортировку, задающий местоположение вывоза, время вывоза, местоположение доставки и время доставки, и система управления управляет транспортировкой соответствующих товаров из местоположения вывоза через первую из по меньшей мере двух станций доступа, транспортный путь и вторую из по меньшей мере двух станций доступа в местоположение доставки, включая этап временного хранения товаров на полосе обслуживания транспортного пути, если требуется, чтобы удовлетворить время доставки.
Соответственно, система управляется таким образом, что весь транспортный процесс от вывоза до доставки, а также временное хранение основывается на одном заказе. Система может свободно хранить товары всякий раз и везде, когда и где это считается подходящим. Исключения могут применяться для конкретных категорий товаров: в качестве примера, скоропортящиеся продукты (такие как пищевые продукты или фармацевтические препараты) могут временно храниться в определенных областях, где обеспечиваются некоторые условия по температуре и влажности. В системах, в которых среднее время транспортировки гораздо меньше, чем применимое время временного хранения, эти условия не требуется выполнять по всему транспортному маршруту, но соответствующие товары могут быть упакованы соответствующим образом, или транспортные блоки могут быть снабжены устройствами для охлаждения или увлажнения.
Обычно моменты времени вывоза и доставки будут временными интервалами, в течение которых конкретное изделие будет вывезено (или предоставлено отправителем) или доставлено к получателю, соответственно. Длительность временных интервалов может составлять обычно от нескольких минут до нескольких часов, причем более короткие интервалы (в частности, для доставки) могут относиться к более высоким (и, следовательно, более дорогостоящим) уровням обслуживания.
Система и способ могут предусматривать заказы с открытым временем доставки, где время доставки (и, возможно, конкретное местоположение доставки) предоставляются на более поздней стадии. Вплоть до по меньшей мере этого момента времени, товары будут временно храниться в системе. Это имеет смысл, если некоторая потребность может быть надежно предсказана (например, с помощью предыдущего опыта и на основе анализа больших данных) и позволяет быстро запустить процесс доставки, как только ожидаемый заказ поступил. Таким образом, процесс доставки значительно ускоряется, потому что товары уже находятся в транспортной системе и только должны транспортироваться к соответствующей станции доступа для дальнейшей транспортировки.
Предпочтительно, временное хранение на полосе обслуживания управляется в динамическом режиме хранения по отношению к выбору зон пространства хранения полосы обслуживания и местоположений хранения для товаров в зонах пространства хранения. Это создает свободу в отношении транспортировки и хранения товаров и оптимизирует эффективность, таким образом, улучшая отношение затраты-выгоды системы. В качестве примера, комбинированный процесс транспортировки и хранения для продукта может принимать одну из следующих форм:
i) приемка - хранение - транспортировка - доставка;
II) приемка - транспортировка I - хранение - транспортировка II - доставка;
iii) приемка - транспортировка - хранение - доставка
(как правило, возможны более сложные последовательности).
Если требуется, этапы упорядочивания могут выполняться в любое время между приемкой и доставкой.
В предпочтительном варианте осуществления, основная часть транспортного пути размещается в подземном туннеле, и при этом по меньшей мере две станции доступа соединяют подземный туннель с поверхностью. В качестве примера, по меньшей мере 66%, в частности, по меньшей мере 75% транспортного пути располагается в подземном туннеле. В наиболее предпочтительных вариантах осуществления, по существу весь транспортный путь располагается в туннеле, и единственными соединениями с поверхностью являются станции доступа. Система и способ согласно изобретению особенно предпочтительны, поскольку объем требуемых полостей для станций доступа может быть минимизирован вследствие операций временного хранения и подготовки, выполняемых в туннеле.
В альтернативных вариантах осуществления, транспортный путь расположен на поверхности, на стойках, свисающих с рамы и/или внутри над наземными зданиями. Подземные и поверхностные секции и транспортные блоки могут быть объединены в единую интегрированную систему.
В системах, где транспортный путь размещен в подземном туннеле, предпочтительно, по меньшей мере две станции доступа содержат систему вертикальной подачи для подачи транспортных блоков между транспортным путем и передаточной станцией на поверхности. В частности, система вертикальной подачи содержит элементы типа подъемника (лифта) для вертикального перемещения транспортных блоков.
Предпочтительно, в зоне системы вертикальной подачи транспортный путь имеет байпас, так что транспортные блоки, перемещающиеся к другой станции доступа, могут проходить мимо соответствующей станции доступа, не подвергаясь воздействию.
В альтернативных вариантах осуществления, предусмотрены наклонные направляющие для перемещения транспортных блоков от подземного уровня транспортного пути к поверхности. По сравнению с системами вертикальной подачи, они требуют большего пространства и требуют больших полостей для станций доступа.
В предпочтительном варианте осуществления, транспортный путь содержит приводную поверхность, транспортные блоки являются автономными транспортными средствами, движущимися на приводной поверхности, и транспортные полосы и полоса обслуживания расположены рядом на приводной поверхности. Автономные транспортные средства содержат свои собственные приводные двигатели, рулевой механизм, управление приводом и навигацией, а также необходимые датчики. Использование автономных транспортных средств позволяет децентрализовать управление транспортными блоками, использование приводной поверхности в связи с автономными транспортными средствами обеспечивает максимальную гибкость благодаря тому факту, что смены полос движения и отклонения между транспортными полосами и полосами обслуживания возможны по существу в произвольных местоположениях. Кроме того, можно связывать несколько транспортных средств, принадлежащих друг к другу.
Предпочтительным образом, каждый из транспортных блоков содержит аккумулятор электрической энергии, и аккумулятор электрической энергии может заряжаться от источника питания, встроенного в приводную поверхность. Это позволяет использовать источник питания, имеющий простую конструкцию, поскольку не требуется, чтобы транспортные блоки могли отбирать электрическую энергию во всех возможных положениях. В качестве примера, источник питания может быть обеспечен линейными индукционными проводниками, проходящими вдоль транспортных полос. Во время смены полосы или при размещении на полосе обслуживания, транспортные блоки будут отбирать электрическую энергию из встроенного аккумулятора энергии. Аккумулятор энергии может быть воплощен с помощью известных средств, таких как перезаряжаемые батареи, технологии аккумулирования на основе водорода и/или (супер-) конденсаторы.
В альтернативных вариантах осуществления, источник питания сконструирован таким образом, что транспортные блоки могут отбирать энергию по существу в любом возможном местоположении. Инерция может использоваться для смен полосы движения.
Предпочтительно, транспортные блоки могут управляться для перемещения самих себя во время обработки в станциях доступа. Вновь, это значительно облегчается, если транспортные блоки содержат аккумулятор электрической энергии. В частности, транспортные блоки могут автономно покидать транспортный путь и перемещаться в подающий блок системы вертикальной подачи (такой как лифт), а также покидать подающий блок и перемещаться к другому блоку обработки. Они также могут изменять свое относительное расположение ввиду будущих этапов транспортировки или обработки.
В альтернативных вариантах осуществления, транспортные блоки (исключительно) обрабатываются с помощью внешних средств станций доступа, таких как загрузочно-разгрузочные роботы, автоматические вилочные погрузчики или погрузчики поддонов.
В предпочтительном варианте осуществления, система содержит дополнительный транспортный путь для транспортировки отдельных грузов с ограниченными размерами, независимо от специализированного двунаправленного транспортного пути. В частности, дополнительный транспортный путь и (первый) специализированный двунаправленный транспортный путь используют общую инфраструктуру, такую как общий (подземный) туннель, общее здание, общая система электропитания и т.д. Предпочтительным образом, система управления управляет обоими транспортными путями так, что действия обоих могут быть скоординированы.
Дополнительный транспортный путь позволяет независимо транспортировать товары различного характера, такие как грузы на поддонах, с одной стороны, и отдельные пакеты, с другой стороны. Два транспортных пути могут иметь разные скорости и пропускные способности транспортировки. В частности, дополнительный транспортный путь может работать с более высокой скоростью.
Предпочтительным образом, дополнительный транспортный путь содержит подвесной конвейер для транспортировки подвесных контейнеров для размещения отдельных товаров. Это позволяет просто и быстро транспортировать меньшие упаковки и отдельные пакеты. Особенно выгодно комбинировать и интегрировать такой вид дополнительного транспортного пути с первым транспортным путем, содержащим приводную поверхность, причем транспортные блоки являются автономными транспортными средствами, движущимися на приводной поверхности. В этом случае, подвесной конвейер может использоваться для обслуживания первого (основного) транспортного пути. Например, подвижные видеокамеры для осмотра приводной поверхности могут перемещаться вдоль транспортного маршрута, будучи подвешенными на подвесном конвейере.
В предпочтительном варианте осуществления, производственное оборудование интегрировано в одну из по меньшей мере двух станций доступа, причем основные материалы, расходные материалы, полуфабрикаты и/или конечные продукты подаются и удаляются посредством транспортного пути. Это позволяет конструировать и эксплуатировать распределенную высокоавтоматизированную производственную систему. Транспортные пути основных материалов, расходных материалов, полуфабрикатов и конечных продуктов сведены к минимуму, и система образует временное хранилище для всех товаров, вовлеченных в процесс производства. Транспортный путь может быть использован также для сбора утилизируемых предметов и отходов.
В принципе, применение этого подхода не ограничено системами транспортировки, хранения и упорядочивания, имеющими полосу обслуживания, проходящую вдоль существенной части транспортного маршрута и/или системами, где временное хранение на полосе обслуживания или модификация последовательности транспортных блоков осуществляется с использованием полосы обслуживания. Этот подход может быть, в общем, применен к системам, содержащим по меньшей мере две станции доступа и специализированный двунаправленный транспортный путь, содержащий две транспортные полосы для размещения множества транспортных блоков, проходящих в обоих направлениях, по транспортному маршруту, связывающему по меньшей мере две станции доступа.
Предпочтительным образом, система содержит вторичную транспортную систему, работающую на неспециализированной транспортной инфраструктуре, причем товары могут передаваться между транспортным путем и вторичной транспортной системой по меньшей мере на двух станциях доступа, причем система управления осуществляет транспортировку товаров как по транспортному пути, так и вторичной транспортной системе. Интегрирование транспортировки на специализированной инфраструктуре системы, а также на неспециализированной инфраструктуре позволяет выполнять заказы по всеобъемлющей сквозной транспортировке от исходного отправителя до конечного получателя, даже в тех случаях, когда ни отправитель, ни получатель не соединены непосредственно с первичной специализированной транспортной системой. Это значительно упрощает обработку пользователями системы. Характеристики и работа вторичной транспортной системы могут быть настроены на конкретные рабочие характеристики системы транспортировки, хранения и упорядочивания согласно изобретению, включая его основанные на IT технические и эксплуатационные возможности управления и синхронизации. В контексте систем, имеющих дополнительный транспортный путь, например, на подвесном конвейере, также возможен переход к и от вторичной транспортной системы.
В принципе, применение этого подхода не ограничено системами транспортировки, хранения и упорядочивания, имеющими полосу обслуживания, проходящую вдоль существенной части транспортного пути, и/или системами, где временное хранение на полосе обслуживания или модификация последовательности транспортных блоков осуществляется с использованием полосы обслуживания. Этот подход может быть, в общем, применен к системам, содержащим по меньшей мере две станции доступа и специализированный двунаправленный транспортный путь, содержащий две транспортные полосы для размещения множества транспортных блоков, проходящих в обоих направлениях, по транспортному маршруту, связывающему по меньшей мере две станции доступа.
Предпочтительно, вторичная транспортная система содержит множество автономных транспортных средств, работающих на инфраструктуре общественной улицы, причем эти товары автоматически перемещаются между транспортными блоками и автономными транспортными средствами вторичной транспортной системы по меньшей мере на двух станциях доступа. Таким образом, создается высокоавтоматизированная и гибкая система транспортировки, хранения и упорядочивания, которая может, по существу, достигать всех отправителей и получателей, и где использование неспециализированной (общественной) инфраструктуры минимизируется. Транспортные блоки могут быть сконструированы таким образом, что они могут автономно достигать определенных мест назначения на поверхности, близко к станциям доступа, что означает, что в этих случаях можно экономить на дополнительных автономных транспортных средствах.
Альтернативно, транспортные средства, работающие на инфраструктуре общественной улицы, не являются автономными, или автономные и неавтономные транспортные средства комбинируются.
Другие предпочтительные варианты осуществления и комбинации признаков вытекают из подробного описания, приведенного ниже, и всей формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Чертежи, используемые для объяснения вариантов осуществления, показывают:
Фиг. 1 - схематичное представление варианта осуществления системы транспортировки, хранения и упорядочивания согласно изобретению;
Фиг. 2 - схематичное изображение в поперечном сечении туннельной трубы;
Фиг. 3А, 3В - схематичные косые виды автономных транспортных средств для системы транспортировки, хранения и упорядочивания согласно изобретению;
Фиг. 4А, 4В - вертикальное и горизонтальное поперечные сечения через полость станции доступа системы транспортировки, хранения и упорядочивания;
Фиг. 5 - расширение от трех до четырех полос в области каверны; и
Фиг. 6 - блок-схема архитектуры управления системы транспортировки, хранения и упорядочивания согласно изобретению.
На чертежах одинаковые компоненты обозначены теми же ссылочными позициями.
Предпочтительные варианты осуществления
Фиг. 1 показывает схематичное представление варианта осуществления системы транспортировки, хранения и упорядочивания согласно изобретению. Система включает в себя полностью интегрированные устройства для производства, хранения и транспортировки, которые управляются цифровой платформой. Система содержит станции 10, 20 доступа, продолжающиеся от поверхности 1 к подземному уровню. На подземном уровне, станции 10, 20 доступа соединены посредством туннельной трубы 30, содержащей трехполосный транспортный путь 40. Автономные транспортные средства 42 перемещаются по транспортному пути 40, причем каждое транспортное средство обеспечивает транспортировочную емкость (или емкость хранения) до 2 европаллет (европоддонов) (имеющих базовую поверхность 1200×800 мм и высоту до 2400 мм). Туннельная труба 30 дополнительно вмещает подвесную конвейерную систему 60 для транспортировки подвесных тележек 62, которые могут переносить контейнеры размером до 600×400×400 мм.
Система не только служит для транспортировки товаров от одной из станций 10, 20 доступа к другой, но также обеспечивает существенные средства хранения, которые могут быть введены динамически. В частности, средняя одна из трех полос транспортного пути 40 может использоваться для целей хранения в дополнение к целям обслуживания. Следует отметить, что, в принципе, назначенная полоса обслуживания не требуется. Вместо этого, в каждой секции транспортного пути 40 одна из трех полос может (временно) назначаться как текущая полоса обслуживания, и обычные средства транспортировки могут работать на других двух полосах. Тем не менее, для простоты, в последующем предполагается, что средняя полоса является полосой обслуживания.
Соответственно, если одно из автономных транспортных средств 42 переходит от транспортной (боковой) полосы на среднюю полосу и паркуется на средней полосе, его состояние изменяется с транспортного средства на контейнер временного хранения.
На поверхности, станции 10, 20 доступа соединены с источниками и местами назначения товаров с помощью наземной транспортной системы 80, включающей в себя автономные транспортные средства, которые могут быть загружены и разгружены полностью автоматизированным способом и которые циркулируют по общественным дорогам.
При покидании транспортного пути 40 в подземном туннеле 30, товары уже собраны и упорядочены с учетом дальнейшего распределения, так что процесс транспортировки и загрузки в точке 10, 20 доступа значительно упрощается.
Объединение подземной глобальной транспортной сети с наземной транспортной сетью локальной зоны приводит к существенному уменьшению трафика товаров на поверхностной инфраструктуре, такой как общественные дороги или железнодорожные линии. Это приводит к повышенной пропускной способности для других видов транспорта, например пассажирского транспорта, и снижает шум и загрязнение.
Система согласно изобретению может также использоваться для целей удаления отходов и утилизации. Таким образом, транспортировка пустых транспортных средств или контейнеров может быть уменьшена, и емкость утилизации системы увеличивается.
Фиг. 2 показывает схематичное изображение поперечного сечения туннельной трубы. Туннельная труба 30 имеет внутренний диаметр 6,3 м и проходит на глубину по меньшей мере 20-40 м ниже поверхности.
Плоская приводная поверхность 41 транспортного средства 40 расположена в туннельной трубе 30 и имеет три параллельных полосы 41а, 41b, 41с, причем первая полоса 41а для транспортировки в первом направлении, вторая полоса 41b для транспортировки во втором направлении и третья полоса 41с расположена между первой и второй полосами 41а, 41b. Третья полоса 41с называется "полосой обслуживания", первая и вторая полосы 41а, 41b являются "транспортными полосами". Полоса 41с обслуживания используется для целей обслуживания, в качестве резервной полосы, если транспортные средства 42 блокируют одну из других полос 41а, 41b, и для целей хранения и буферизации. Кроме того, полоса 41с обслуживания позволяет модифицировать последовательность транспортных средств 42 тем, что транспортные средства 42 могут перегонять других за счет временного переключения на полосу обслуживания. На полосе 41с обслуживания нет предварительно определенного направления движения, но транспортные средства 42 могут перемещаться в любом направлении или оставаться в покое. В своем режиме хранения, транспортные средства 42 запаркованы на полосе 41c обслуживания в течение заданного временного интервала.
Туннельная труба 30 дополнительно вмещает подвесную конвейерную систему 60, включающую в себя три подвесных дорожки 61a, 61b, 61c, как более подробно описано ниже. Кроме того, в туннельной трубе 30 размещены линии электроснабжения и передачи данных, антенны для линий связи, а также системы защиты, такие как детекторы огня и дыма, система пожаротушения, система экстракции для дымовых газов и т.д. Некоторые из этих компонентов расположены ниже приводной поверхности, а другие расположены вдоль боковых стен или над подвесными дорожками.
Фиг. 3А, 3В представляют собой схематичные косые виды автономных транспортных средств для системы транспортировки, хранения и упорядочивания согласно изобретению. Автономные транспортные средства 42 представляют собой тележки с плоским дном, содержащие четыре колеса, из которых по меньшей мере два колеса являются управляемыми. По меньшей мере два из колес приводятся электрическими приводными двигателями. Индукционные контуры интегрированы в приводную поверхность, и транспортные средства 42 выводят электрическую энергию от индукционных контуров, пока они находятся на приводной поверхности. Электрическая энергия может временно аккумулироваться в батареях, предусмотренных на транспортных средствах 42. Транспортные средства 42 могут сменять полосы по существу повсюду вдоль транспортного пути.
Транспортные средства сконструированы таким образом, что товары могут автоматически загружаться и разгружаться. В частности, первый тип транспортных средств 42, показанный на фиг. 3А, содержит зону загрузки для приема 2 европоддонов (одно транспортное средство, максимальный вес 2000 кг). Второй тип транспортных средств 42', показанный на фиг. 3B, содержит два транспортных средства с плоским дном, связанных с общей несущей рамой, на которой размещены 4 европоддона (двойное транспортное средство, предоставляющее зону загрузки, имеющую длину 3 м, максимальный вес 3500 кг). Максимальная высота загрузки обоих типов составляет 2,4 м.
Кроме транспортных средств для перевозки поддонов могут использоваться другие типы автономных транспортных средств, например транспортных средств, оснащенных оборудованием для охлаждения. В туннеле, транспортные средства имеют по существу постоянную скорость перемещения 8 м/с. Можно соединить от двух до шести транспортных средств для формирования поезда. В зависимости от эксплуатационных потребностей может быть адаптирована общая скорость транспортировки системы (например, 5 м/с). Благодаря тому факту, что это позволяет существенно уменьшить безопасное расстояние между последовательными транспортными средствами, это позволяет существенно увеличить пропускную способность.
Как упоминалось, подвесная конвейерная система 60 дополнительно размещается в трубе. Эта конвейерная система 60 содержит три параллельных рельса 63а, 63b, 63с и каретки 62а, 62b, 62с, подвешенные к этим рельсам 63а, 63b, 63с, причем каждая каретка 62а, 62b, 62с может нести контейнер 600×400×400 мм и вес до 50 кг. Скорость транспортировки подвесной конвейерной системы 60 составляет приблизительно 12-16 м/с. Соответственно, небольшие товары могут транспортироваться более быстро, чем с использованием транспортных средств, связанных с приводной поверхностью.
Кроме того, приводы кареток 62а, 62b, 62с обеспечиваются электроэнергией посредством индукционного соединения, и каретки 62а, 62b, 62с содержат локальный аккумулятор энергии, который позволяет перемещать каретки 62а, 62b, 62с даже в секциях с временным отключением электроэнергии. Переключатели дорожек расположены между тремя подвесными дорожками 61a, 61b, 61c, позволяющими перемещать каретки 62a, 62b, 62c между соответствующей транспортной дорожкой и дорожкой обслуживания.
Система дополнительно содержит дистанционно управляемые каретки мониторинга и обслуживания, снабженные камерами.
На фиг. 4А показано вертикальное поперечное сечение полости станции доступа соответствующей изобретению системы транспортировки, хранения и упорядочивания, а на фиг. 4В показано горизонтальное поперечное сечение. Станции 10, 20 доступа образуют интерфейс между туннельным транспортным путем 40 и дополнительным средством транспортировки. Станции 10, 20 доступа позволяют полностью автоматизировать загрузку и разгрузку автономных транспортных средств 42, проходящих по подземному транспортному пути 40, а также кареток 62, подвешенных к рельсам 63 подвесной конвейерной системы 60. Загрузка и разгрузка всегда осуществляется в верхних уровнях станций 10, 20 доступа и обычно выполняется полностью автоматизированными устройствами, включая автоматизированные управляемые транспортные средства (AGV), подъемные краны или загрузочно-разгрузочные станции. Возможна ручная загрузка и разгрузка, особенно для обращения с исключительными товарами.
(Загруженные или пустые) транспортные средства 42 и каретки 62 перемещаются между транспортным путем 40 и поверхностью с помощью системы 70 вертикальной подачи. Лифты системы 70 вертикальной подачи размещены в лифтовой камере 71, проходящей от поверхности в полость 72 на уровне туннеля. Лифты приводятся в действие электрическими приводами с рекуперацией энергии.
Полость 72 станции доступа, показанная на фиг. 4А, 4В, вмещает два лифта 73а, 73b, которые могут перемещаться между полостью 72 и поверхностью в лифтовой камере 71. Лифт 73а взаимодействует с первой полосой 41d, в то время как другой лифт 73b взаимодействует со второй полосой 41е (см. фиг. 5). Вертикальное положение лифтов 73а, 73b может быть отрегулировано так, что лифт 73а, 73b взаимодействует с соответствующей полосой 41d, 41e транспортного пути 40 или соответствующей дорожкой подвесной конвейерной системы 60. Каждый лифт 73а, 73b может вмещать 6 европоддонов или 3 автономных транспортных средства.
Каждая система 70 вертикальной подачи, содержащая два независимых лифта 73а, 73b, гарантирует, что даже в случае отказа подающего устройства работа в станции 10 доступа может поддерживаться с половиной пропускной способности.
Благодаря аккумуляторам энергии, автономные транспортные средства 42 могут работать автономно не только на приводной поверхности подземного транспортного пути 40, но также в вертикальных лифтах 73, верхних уровнях станций доступа или даже вне станций доступа. Это позволяет отказаться от сложных систем подачи внутри станций доступа.
В зоне полостей, туннель и приводная поверхность расширены от трех до четырех полос, как показано на фиг. 5. За пределами станции 10 доступа, транспортный путь 40 имеет три полосы 41а, 41b, 41с. При входе в полость 72 станции 10 доступа, средняя полоса 41с разделяется на две полосы 41d, 41е (см. также фиг. 4b). Каждая из этих новых внутренних полос 41d, 41е соединена с одной из внешних полос 41а, 41b посредством передней вилки, а также задней вилки. Транспортные средства, которые проходят мимо соответствующей станции 10 доступа, перемещаются в самых внешних полосах 41а, 41b; транспортные средства, которые покидают транспортный путь 40 в соответствующей станции 10 доступа, перемещаются по одной из внутренних полос 41d, 41е. Внутренние полосы ведут в систему 70 вертикальной подачи, содержащую вертикальные лифты 73. Во входных областях полостей 72 транспортные средства 42 распределяются, ускоряются и замедляются и сортируются для системы 70 вертикальной подачи.
Система 70 вертикальной подачи перемещается, как и каретки 62 подвесной конвейерной системы 60. Для этой цели соответствующие каретки 62 перемещаются от рельсов 63, проходящих в туннельной трубе 30, на дополнительный рельсовый элемент, расположенный в лифте 73 системы 70 вертикальной подачи.
Станции доступа дополнительно содержат лифт для персонала и материалов для целей технического обслуживания, имеющий максимальную нагрузку 150 кг. Кроме того, каждая лифтовая камера снабжена трапами.
На поверхности, станции доступа обеспечивают автоматическую разгрузку товаров с автономных транспортных средств 42 и автоматическую загрузку на другие средства транспортировки, такие как автономные транспортные средства, работающие на общественных дорогах (см. ниже). Кроме того, станции 10, 20 доступа являются передаточными станциями для возврата товаров, рециклирования товаров или отходов, и они могут использоваться для дополнительных услуг, таких как перекрестная стыковка или упаковка.
Подземная транспортная система связана с наземной транспортной системой 80, в частности, для достижения фактических отправителей или получателей вблизи станции 10, 20 доступа. В частности, станции доступа расположены в промышленных и городских центрах, и наземная транспортная система ("городская и междугородняя логистика") соединяет соответствующую станцию доступа с отправителями и получателями в ее окрестности. Количество рейсов минимизируется, интеллектуально связывая товары, исходящие из аналогичного местоположения, и/или доставляются в аналогичное местоположение, а также посредством комбинирования заказов доставки и вывоза в одном и том же рейсе.
Логистика, работа и управление наземной транспортной системой 80, а также станциями доступа и подземным транспортным путем являются тесно интегрированными. Это обеспечивает максимальную эффективность и гарантирует, что покупатели получают универсальную услугу от конечной точки до конечной точки.
С одной стороны, поверхностная транспортная система 80 основана на транспортных средствах, которые доступны в настоящее время (грузовики, фургоны и т.д.). Однако, с другой стороны, она содержит ряд автономных транспортных средств, которые могут быть автоматически загружены и разгружены, и которые автономно приводятся в доступное пространство парковки поблизости от станции доступа, если они не используются в текущее время. Места перезагрузки могут быть предусмотрены на некотором расстоянии от станций 10, 20 доступа, так что товары транспортируются к местам перезагрузки с помощью автономных транспортных средств и перезагружаются в специальные транспортные средства для конечной доставки. Подобным образом, товары, подлежащие отгрузке, собираются от отправителей с помощью обычных средств, транспортируются к местам перезагрузки, объединяются и транспортируются под землей к ближайшей станции доступа с помощью автономного транспортного средства.
Наконец, станции доступа содержат станции вывоза для вывоза товаров конечными получателями.
На фиг. 6 представлена блок-схема архитектуры управления системы транспортировки, хранения и упорядочивания согласно изобретению. Все этапы транспортировки от отправителя к получателю, содержащие динамические процедуры, полностью интегрированы в системе согласно изобретению. Это упрощает весь процесс для пользователя и исключает непроизводительные времена ожидания. Координация всех этапов достигается с помощью облачной безопасной IT-платформы 100, предоставляющей интерфейсы 101 для потребителей (таких как центры вызова или интерфейсы веб-услуги) и оператора системы и управления информационным потоком между всеми вовлеченными участниками.
IT-платформа 100 структурирована в четыре уровня: уровень 120 управления цепью поставки (SCM), уровень 140 координации, уровень 160 управления и полевой уровень 180. IT-платформа 100 в значительной степени основывается на независимой от уровней облачной услуге 150.
Уровень 120 SCM содержит следующие модули:
а) модуль 121 планирования и управления;
b) модуль 122 регулирования;
c) модуль 123 регулирования транспортных средств;
d) модуль 124 биллинга;
e) модуль 125 мониторинга и
f) модуль 126 моделирования.
Все модули 121…126 взаимодействуют с облачной услугой 150 для хранения и извлечения данных.
Уровень 140 координации содержит модуль 141 регулирования трафика, принимающий данные планирования от уровня 120 SCM и доставляющий сообщения об ошибках на уровень 120 SCM, а также на модуль 142 управления системой уровня 140 координации. Также, оба модуля 141, 142 взаимодействуют с облачной услугой 150 для хранения и извлечения данных. Модуль 141 регулирования трафика доставляет управляющие команды на уровень 160 управления, и модуль 142 управления системой доставляет команды системы на уровень 160 управления.
На основе данных, сохраненных облачной услугой 150, отчет о ситуации может автоматически устанавливаться соответствующим модулем 130 отчетности.
Уровень 160 управления содержит следующие компоненты, управляемые уровнем 140 координации:
а) модуль 161 управления системой вертикальной подачи для управления системами 70 вертикальной подачи станций 10, 20 доступа;
b) модуль 162 управления автономными транспортными средствами, управляющий автономными транспортными средствами 42, работающими на подземном транспортном пути 40;
с) модуль 163 управления подвесной конвейерной системой для управления переключателями дорожек и каретками подвесной конвейерной системы 60;
d) модуль 164 высоковольтного управления для управления всеми высоковольтными компонентами системы;
e) сеть 165 данных и
f) сеть 166 детекторов.
Основными характеристиками системы управления являются следующие:
i) используемая емкость наземного транспортного средства максимизируется, тем самым сокращая количество требуемых рейсов;
ii) временное хранение осуществляется в подземном туннеле, уменьшая, таким образом, необходимое пространство на поверхности; и
iii) насколько возможно, подборка и упорядочение товаров осуществляется на транспортном пути в подземном туннеле, сокращая, таким образом, необходимое пространство и время в станциях доступа.
IT-платформа 100 не только управляет, контролирует и документирует процесс транспортировки, хранения и упорядочивания, но также автоматически выставляет счет за предоставленные услуги, включая услуги, предоставляемые компаниями-партнерами, например, в отношении поверхностной транспортировки, таможенной очистки, упаковки и т.д. Ценообразование может быть зависимым от потребности, и слоты транспортировки и хранения могут продаваться посредством аукциона.
В случае, когда производственное оборудование интегрировано в инфраструктуру системы, поставки регулируются автоматически. То же самое применимо к регулированию рециклирования материалов и отходов.
Система включает в себя сеть передачи данных, которая доступна во всем подземном туннеле, а также станции доступа и наземное оборудование. Сеть передачи данных транспортирует технические данные вовлеченных компонентов системы, а также данные логистики, относящиеся к процессам транспортировки, хранения и упорядочивания. Вся информация и данные сохраняются в облаке согласно заданным шаблонам и форматам. Результирующее большое количество данных анализируется аналитическим программным обеспечением системы управления, а также системой регулирования трафика и складского регулирования. Регулирование трафика предоставляет и организует транспортные слоты, в то время как складское регулирование предоставляет и организует слоты хранения и оптимизирует использование зоны хранения в подземном туннеле и других складов.
Мониторинг компонентов системы поддерживается с помощью доступной в текущее время технологии Интернета вещей (IoT). В основном, все компоненты периодически сообщают о своем рабочем состоянии, их местоположении и других параметрах, и соответствующие данные доступны для IT-платформы для целей планирования и поиска неисправностей. Тем не менее, компоненты, такие как автономные транспортные средства, поддоны или контейнеры в подземном туннеле, а также на поверхности, в основном, обеспечивают порядок транспортировки (или хранения), включая время (интервал) и местоположение вывоза, а также время (интервал) и местоположение доставки. На основе этой информации, транспортные средства обычно выполняют необходимые этапы автономно, не требуя дополнительных управляющих данных от системы. Это позволяет динамически развивать и масштабировать систему и облегчает обработку отказов и выбросов.
Изобретение не ограничено описанным вариантом осуществления. Детали компонентов системы, а также системы управления могут быть реализованы по-разному.
Таким образом, следует отметить, что изобретение создает систему транспортировки, хранения и упорядочивания товаров, которая обеспечивает повышенную гибкость.
1. Система транспортировки, хранения и упорядочивания для товаров, содержащая
a) по меньшей мере две станции доступа;
b) выделенный двунаправленный транспортный путь, содержащий две транспортные полосы для размещения множества транспортных блоков, проходящих в обоих направлениях, по транспортному маршруту, связывающему по меньшей мере две станции доступа;
с) транспортный путь, содержащий полосу обслуживания, проходящую по меньшей мере вдоль 66% транспортного маршрута, причем транспортные блоки являются избирательно отклоняемыми между транспортными полосами и полосой обслуживания;
d) систему управления для управления движением множества транспортных блоков таким образом, что
- выбранные транспортные блоки временно хранятся на полосе обслуживания в течение определяемого временного интервала; и/или
- последовательность транспортных блоков модифицируется с использованием полосы обслуживания при подготовке дальнейшей обработки поднабора транспортных блоков в одной из станций доступа и/или на последующей стадии транспортировки.
2. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по п. 1, отличающаяся тем, что система управления адаптирована, чтобы принимать заказ на транспортировку, определяющий местоположение вывоза, время вывоза, местоположение доставки и время доставки, и тем, что система управления управляет транспортировкой соответствующих товаров из местоположения вывоза через первую из по меньшей мере двух станций доступа, транспортный путь и вторую из по меньшей мере двух станций доступа в местоположение доставки, включая этап временного хранения товаров на полосе обслуживания транспортного пути, если требуется, чтобы удовлетворить время доставки.
3. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что временное хранение на полосе обслуживания регулируется в динамическом режиме хранения по отношению к выбору зон пространства хранения полосы обслуживания и местоположений хранения для товаров в зонах пространства хранения.
4. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что основная часть транспортного пути размещена в подземном туннеле, и тем, что по меньшей мере две станции доступа соединяют подземный туннель с поверхностью.
5. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по п. 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере две станции доступа содержат систему вертикальной подачи для подачи транспортных блоков между транспортным путем и передаточной станцией на поверхности.
6. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по одному из пп. 1-5, отличающаяся тем, что транспортный путь содержит приводную поверхность, при этом транспортные блоки являются автономными транспортными средствами, движущимися на приводной поверхности, и тем, что транспортные полосы и полоса обслуживания расположены рядом на приводной поверхности.
7. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по п. 6, отличающаяся тем, что каждый из транспортных блоков содержит аккумулятор электрической энергии, и тем, что аккумулятор электрической энергии может заряжаться от источника питания, встроенного в приводную поверхность.
8. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что транспортные блоки являются управляемыми для перемещения самих себя во время обработки в станциях доступа.
9. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что она содержит дополнительный транспортный путь для транспортировки отдельных товаров с ограниченными размерами, независимо от выделенного двунаправленного транспортного пути.
10. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по п. 9, отличающаяся тем, что дополнительный транспортный путь содержит подвесной конвейер для транспортировки подвесных контейнеров для размещения отдельных товаров.
11. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что производственное оборудование встроено в одну из по меньшей мере двух станций доступа, причем основные материалы, расходные материалы, полуфабрикаты и/или конечный продукт подаются и удаляются посредством транспортного пути.
12. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по любому из пп. 1-11, отличающаяся тем, что она содержит вторичную транспортную систему, работающую на невыделенной транспортной инфраструктуре, причем товары могут перемещаться между транспортным путем и вторичной транспортной системой по меньшей мере на двух станциях доступа, причем система управления осуществляет транспортировку товаров как по транспортному пути, так и вторичной транспортной системе.
13. Система транспортировки, хранения и упорядочивания по п. 12, отличающаяся тем, что вторичная транспортная система содержит множество автономных транспортных средств, работающих на инфраструктуре улицы населенного пункта, причем товары могут автоматически перемещаться между транспортными блоками и автономными транспортными средствами вторичной транспортной системы по меньшей мере на двух станциях доступа.
14. Способ транспортировки, хранения и упорядочивания товаров, в частности, с использованием системы транспортировки, хранения и упорядочивания по любому из пп. 1-13, содержащий следующие этапы, на которых:
а) принимают товары в первой из по меньшей мере двух станций доступа;
b) транспортируют товары от первой станции доступа ко второй из по меньшей мере двух станций доступа, используя выделенный двунаправленный транспортный путь, содержащий две транспортные полосы для размещения множества транспортных блоков, проходящих в обоих направлениях, по транспортному маршруту, связывающему по меньшей мере две станции доступа, причем транспортный путь содержит полосу обслуживания, проходящую вдоль существенной части транспортного маршрута, причем транспортные блоки являются избирательно отклоняемыми между транспортными полосами и полосой обслуживания;
c) временно хранят выбранные транспортные блоки на полосе обслуживания в течение определяемого временного интервала;
d) модифицируют последовательность транспортных блоков с использованием полосы обслуживания при подготовке дальнейшей обработки поднабора транспортных блоков в одной из станций доступа и/или на последующей стадии транспортировки;
е) обеспечивают транспортируемые товары на второй станции доступа для извлечения или дальнейшей транспортировки.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых
- принимают заказ транспортировки, указывающий местоположение вывоза, время вывоза, местоположение доставки и время доставки; и
- управляют транспортировкой соответствующих товаров из местоположения вывоза через первую из по меньшей мере двух станций доступа, транспортный путь и вторую из по меньшей мере двух станций доступа в местоположение доставки, включая этап временного хранения товаров на полосе обслуживания транспортного пути, если требуется, чтобы удовлетворить время доставки.
