側開門集裝箱側翼和門鎖的設計

劉靜，沈微，余浪，韓月，裴益瑩

(東北林業大學 工程技術學院，哈爾濱 150040)

側開門集裝箱側翼和門鎖的設計

劉靜，沈微*，余浪，韓月，裴益瑩

(東北林業大學 工程技術學院，哈爾濱 150040)

通過調查發現側開門集裝箱存在側翼展開占用空間大、密封性和安全性低等問題。以1AA型號集裝箱作為研究對象，對集裝箱的側翼和后端門門鎖進行優化設計。將側翼箱板分成上下兩部分，即上側板和下側板，并對其分割位置進行計算，使上側板在舉升過程中占用側方的空間最小。同時，側翼箱板的展開便于貨物的裝卸搬運，提高了貨物的裝卸搬運效率。在集裝箱的后端門上增加了一道鎖，降低了箱內物體被盜的風險。改進后的集裝箱既節省了雙翼展開后所占空間，又能提高密封性和安全性。

側開門集裝箱；密封性；安全性；門鎖聯合裝置；設計

0 引言

世界經濟與國際貿易增速加快，將推動全球集裝箱運輸需求增幅擴大，全球范圍內集裝箱運輸需求將保持4%左右增長[1-2]。據英國航運咨詢公司德魯里(Drewry Shipping Consultants，Drewry)估算，2018年全球集裝箱吞吐量將升至8.40億標準箱[3]。

普通集裝箱的門由兩扇組成，開關門時比較費時費力，只能通過打開后門進行裝卸貨物，而且集裝箱體內的產品不能進行全方位展示，也不利于貨物的裝卸搬運[4]。

另外，隨著集裝箱運輸的發展，在貨物配送過程中，集裝箱經常發生貨物被盜事件[5]。因此，集裝箱的反盜竊設計顯得極為重要，許多集裝箱配件廠也在不斷研制改進他們的防盜產品[6]。

本文設計了側開門的集裝箱，并對集裝箱的門和鎖進行了改進，使其既減少了側箱板開啟所需空間又降低了集裝箱被盜的風險，提高了集裝箱的密封性能。

1 側開門集裝箱設計要求

目前集裝箱在實際應用中存在一些問題，如不方便裝卸作業，在有空間限制要求的場所，不能對內部貨物進行展示；由于集裝箱后端門的門鎖裝置簡單，所以存在著箱內貨物被盜的風險。

為了解決目前集裝箱存在占用空間大、密封性和安全性差等問題。本文將集裝箱的結構和門鎖進行改進，應滿足下列要求[7]：

(1)貨物裝卸的方便性要求：應能滿足多方向快速裝卸貨物的要求。

(2)貨物裝卸的節省空間要求：應能滿足裝卸作業過程中占用的場地空間小。

(3)集裝箱門的密閉要求：為滿足貨物的儲存要求，集裝箱需達到一定的密閉性，防止儲藏品與外界接觸，影響儲藏品質量。

(4)集裝箱門的強度要求：為保證集裝箱的安全性，集裝箱門必須達到一定的強度要求。

(5)集裝箱門鎖的防盜要求：為了避免集裝箱內的貨物被盜，門鎖必須滿足一定的穩定性和安全性。

2 側開門集裝箱結構設計

2.1 側開門集裝箱結構構成

針對集裝箱在使用工程中存在的上述問題，本文選取1AA型號集裝箱作為研究對象，其外尺寸長為12.192 m，寬為2.438 m，高為2.591 m[8]。將左右側板改進成為可分別向上、向下打開的兩部分結構。改進后的側開門集裝箱如圖1所示，主要包括頂梁板、上側板、下側板、端門、箱體底板和液壓裝置，其中頂梁板由頂板和矩形梁組成，矩形梁左右各鉸接一個側開門箱板，側開門箱板由頂板和上側板組成，二者為一體結構，形成“L”形狀。在前后端板上設有液壓裝置和按鈕，液壓裝置由取力器、油泵、轉向開關、安全鎖和油缸組成，取力器通過油泵、轉向開關和安全鎖與油缸連接[9]。按動按鈕，轉向開關打開安全鎖解除，在油泵的作用下，為取力器提供向上的動力，使左右側箱板向上舉升。該過程省時省力，提高了工作效率。經過調查發現部分集裝箱已經通過動力裝置實現集裝箱的側翼自行開啟或者關閉[10]。

液壓缸的活塞桿與側開門箱板鉸接，液壓缸支點位置在集裝箱箱頂橫梁處，通過伸出的活塞桿，與位于側開門頂板的上部支點相連[11]。上側板和下側板由鋼板制成并通過銷軸順序鉸接，并且上側板和下側板的銜接處不同于現有情況，如圖2所示，在這種情況下即便銷軸打開，如果上側板不打開的話，集裝箱也不能被打開，起到了很好的防盜作用[12]。同時，這種銜接方式避免了水分滲入集裝箱，提高了集裝箱的密封性。

2.2 側開門集裝箱工作原理

該新型側開門集裝箱的工作過程如下，在裝卸搬運貨物時，首先將集裝箱的下側板手動打開，繞下側梁旋轉180度。按動按鈕，啟動動力集成系統，兩端門的左上角和右上角的4個液壓裝置將側翼箱板頂起，頂板可繞矩形梁90度范圍轉動。上下側板的打開，使整個箱體的側面變成開放式，可以完全看到箱內設備和物品，具備全方位的展示功能，便于貨物的裝卸以及其他作業。側翼展開的寬度可以大幅度減小，最大限度地節省側方空間。

圖1 側開門集裝箱結構Fig.1 Open side container optimization1.頂梁板；2.上側板；3.下側板；4.箱體底板；5.前端板；6.后端板；7.液壓缸

圖2 上下側板銜接結構圖Fig.2 Upper and lower side plate connection structure

2.3 側開門集裝箱上下側板位置優化

通過幾何計算分析，得到分割上下側板時節省空間的最優方案。具體情況如圖3所示。側翼的上部分占用側方空間最大時，上部分側翼的最低端與頂板橫梁應處于同一水平線上。上下側板的分割點不同，側開門箱板舉升過程中占用側方空間的最大值不同。合理的選取分割點，占用側方空間最小為最優方案。設集裝箱寬為a，高為b，切割位置距離集裝箱頂板側梁的距離為b1，側翼舉升時占用側方的最大距離為c。

頂板與側板始終垂直，側翼的上部分占用側方空間最大時，構成直角三角形如圖3所示，根據直角三角形勾股定理得：

由于選取1AA型集裝箱作為研究對象，其外尺寸為12.192m×2.438m×2.591m(長×寬×高)，則取a=2.4，b=2.6。將a、b代入上述公式中，得到：

通過計算得出：取b-b1=0.87m，c=0.9m，即在距離下側板底部0.87m處進行切割，使側翼分為上下兩部分，為最節省空間的切割方式，改進前后集裝箱整體性能對比情況見表1。

圖3 側開門集裝箱工作原理圖Fig.3 Open side container working principle diagram

表1 集裝箱改進前后整體性能對比表

3 集裝箱門鎖的優化

由于現有集裝箱的門鎖安置在集裝箱后門上，這種門鎖比較普遍，裝置不夠完善，而且長期暴露在外，容易被摸清原理和開鎖規律。隨著偷竊手段的層出不窮和日益變化的社會環境，已有的這種門鎖已經不能滿足貨物安全配送的要求，導致集裝箱內貨物被盜的事件時有發生。

圖4 改進后的集裝箱門鎖結構圖Fig.4 Improved container door lock structure

為了降低集裝箱門鎖被盜的風險，在第一和第四鎖桿上分別焊接一個L型鐵桿，L型鐵桿平行于鎖桿一側設置內孔，在后門上焊接一個與內孔相對應的鐵環，形成第二道鎖。第一道鎖的結構和位置都不發生改變。具體情況如圖4所示。設計前的門鎖是將海關關封鎖在手柄和托架座，當不法分子破壞了集裝箱上門鎖機構中手柄與手柄座的連接時，會將手柄座和海關關封作為整體從集裝箱后門拆除并不破壞其結構，當行竊完畢后，會將手柄座和海關關封恢復原狀，使得事主不能及時發現失竊情況。設計后的集裝箱門鎖部分結構圖如圖5所示，將海關關封鎖在第二道門鎖上，由于L型鐵桿與鎖桿相對固定，并隨鎖桿轉動，在海關關封的約束下，L型鐵桿和鐵環的相互配合，使不法分子即使破壞了集裝箱上門鎖機構中手柄與手柄座的連接處，也不能轉動鎖桿將門打開。只有破壞海關關封才能將門鎖打開進入集裝箱內進行竊取行為，使事主能夠及時發現失竊情況，并及時的報警處理，極大的提高了集裝箱的安全性[13-14]。

圖5 改進后的集裝箱門鎖部分結構圖Fig.5 Improved part of container door lock structure1.L型鐵桿；2.鐵環；3.內孔；4.海關關封；5.托架蓋；6.托架座；7.手柄；8.鎖桿

4 結束語

本文主要針對現有集裝箱存在的側翼展開所占空間大，密封性和安全性等問題，對側開門集裝箱的結構進行了設計，通過計算得出使側開門集裝箱的側翼箱板舉升后所占空間減少的方案，解決了目前側開門集裝箱存在的雙翼所占空間面積大和密封性能差的問題。

另外，在原有集裝箱門鎖的基礎上進行改進，使一道門鎖變成兩道門鎖，而且結構簡單，使集裝箱不易被盜，即便被盜的話也能夠及時發現，使貨物損失降到最低。

集裝箱運輸在國內乃至國際發揮著越來越重要的作用，未來的集裝箱運輸服務將成為現代物流服務內容的重要一環[15-17]。優化后的集裝箱解決了目前現有集裝箱存在的問題，而且結構簡單、制造方便，勢必推動國內和國外運輸行業和經濟的發展[18-19]。

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Design of Side Flaps and Door Lock for Open Side Containers

Liu Jing，Shen Wei*，Yu Lang，Han Yue，Pei Yiying

(College of Engineering and Technology，Northeast Forestry University，Harbin 150040)

Our survey reveals that the open side containers has some problems，such as large space while side flaps opening，seal and low safety，etc.1AA container is used as the research object and an optimization design is applied on the side flaps and rear door lock of the container.The left and right panels are divided into two parts，the upper side and the lower side，the boundary position is calculated to minimize space while upper side lifting.At the same time，the expansion of the side flaps is convenient for cargo handling and can improve the efficiency of loading and unloading of goods.A lock is added on the rear door of the container in order to reduce the risk of theft of goods inside.The optimized container not only saves space occupied by the double wings expansion，but also improves seal and safety.

Side open container；seal；safety；joint door lock device；design

2016-12-18

黑龍江省留學歸國科學基金項目( LC2013C12)；東北林業大學大學生創新訓練計劃項目(201610225226)；東北林業大學教育教學研究項目(DGY2016-02)

劉靜，本科生。研究方向：物流工程。

*通信作者：沈微，博士，講師。研究方向：物流工程。E-mail：shenwei@nefu.edu.cn。

劉靜，沈微，余浪，等.側開門集裝箱側翼和門鎖的設計[J].森林工程，2017，33(4)：74-77.

U 169.3

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1001-005X(2017)03-0074-04