隨著現代物流行業的迅猛發展，自動化立體倉庫依靠其在節約用地、減輕勞動強度、提高物流效率等方面的特殊優勢，已在諸多行業得到廣泛應用。
近些年，自動化立體倉庫在石化行業，特別是聚烯烴倉儲領域的應用越來越多。這些成品物料通常被包裝并碼垛成垛。依靠托盤輸送系統將碼垛后的成品堆垛從包裝碼垛線末端輸送至自動化立體倉庫儲存。在出庫端，托盤輸送系統同樣承擔著將自動化立體倉庫內的貨物輸送至相應裝車站臺的工作。
托盤輸送系統是自動化立體倉庫中必不可少的組成部分。傳統的托盤輸送系統主要由輥筒輸送機、鏈條輸送機、旋轉臺、頂升移栽機等設備組成，本文將由這些設備所組成的系統簡稱為“傳統托盤輸送系統”。
此外，目前廣泛應用的托盤輸送系統還包括自行小車懸掛輸送系統（Electrified Monorail System）和自動導引車（Automated Guided Vehicle）系統等。
通常，在設計立體庫時，以巷道堆垛機的存儲能力作為立體庫的關鍵技術指標，而對于出入庫的重要環節——托盤輸送系統，設計時也必須高度重視，因為在設計自動化倉儲系統的時候，必須全面研究各個環節的運力及倉儲能力，否則，將造成不均衡的物流瓶頸，影響系統的能力。
本文主要探討傳統托盤輸送系統在自動化立體倉庫系統中的局限性，并對比介紹自行小車懸掛輸送系統和自動導引車系統的相對優勢。
一、傳統托盤輸送系統的局限性
傳統托盤輸送系統通常用于貨物的直線運輸。如需改變貨物運輸方向，需要運用頂升移栽單元。頂升移栽單元在輥筒輸送機和鏈條輸送機及頂升機構的共同作用下，實現對貨物進行縱橫向往復輸送和直角轉運，轉向后貨物的運行發生縱橫方式傳輸的改變。
由于頂升移栽單元工作時需要多個步驟以實現其功能，因此，頂升移栽單元的處理能力限制了整個傳統托盤輸送系統的處理能力。根據經驗，一個頂升移栽單元的處理能力大約在180~200托盤/h。
對于出/入庫能力要求大于200托盤/h的自動化立體倉庫而言，選用傳統托盤輸送系統顯然是個不小的挑戰。
或許，我們可以將單個（入庫/出庫）輸送系統拆分成多個獨立的環形輸送系統，而每個環形輸送系統的處理能力都約為180~200托盤/h，如圖1所示。按此設計，出/入庫能力雖然大幅提高。
但是，每個環形輸送系統卻只對應著固定的幾個巷道，給整個自動化立體倉庫帶來了諸多弊端。例如：各品種的成品貨物入庫時只能根據設定的路線儲存于幾個特定巷道的貨架內，導致整個倉庫儲存效率和倉儲設備利用率不平衡。
貨物的出入庫量是在工程設計初期預先設定的，而事實卻是每個品種貨物的產量（入庫量）和出庫量都是根據市場行情等不斷變化的。
圖1 多個獨立環形輸送系統
從設備冗余的角度考慮，自動化立體倉庫設計的原則應是盡可能地將每種貨物存放在每個巷道內。相反，如將某種貨物存放在特定的巷道或區域內，若對應的堆垛機等倉儲設備出現故障，此類貨物的出入庫處理能力都將受到更加惡劣的影響。
同理，若當某種貨物出現出庫或入庫高峰時，由于無法充分利用所有的倉儲設備來同時處理此類貨物，處理能力同樣受限。
旋轉臺作為另外一種形式的轉運設備，和頂升移栽單元不同點在于旋轉臺通過回轉機構將輥道輸送機90°正反轉運動，從而改變貨物輸送方向，但轉向后貨物的運行縱橫方式傳輸并未改變。
然而，其處理能力與頂升移栽機構相似或更低。因此，旋轉臺的運用對整個傳統托盤輸送系統的局限性并未有任何改善。
二、自行小車懸掛輸送系統的優勢
自行小車懸掛輸送系統（EMS）以電軌小車式懸掛輸送系統為主要代表，典型產品有單軌懸掛輸送系統、多軌重載懸掛輸送系統等。本段內容主要以自動化立體倉庫中常用的單軌懸掛輸送系統作為比較對象。
單軌懸掛輸送系統是一種適用于柔性自動化生產的智能輸送設備系統，其特征在于從技術上、經濟上最優地實現了物料的線性空中輸送，由于所有部件如直軌、彎軌、道岔、轉向盤、升降臺等都能任意組合在一起，因此軌道走向能夠根據建筑要求靈活布置，以滿足生產加工中產品和工作崗位方面等的特殊要求。
單軌懸掛輸送系統主要由懸掛的運行軌道、供電系統、載物小車、道岔及電氣控制系統組成。
系統采用模塊化設計，每輛小車具備獨立驅動及數據通訊功能，便于柔性拓展。由于運行軌道采用懸掛形式，減少了設備對地面空間的需求，地面清潔也變得非常方便。這使其在食品、醫藥等行業有著巨大的優勢。
單軌懸掛輸送系統中，載物小車可以根據需要，設計成每次運送一托盤或兩托盤的貨物。
結合具體的運行軌道長度和小車運行速度等因素，一個單軌懸掛輸送系統輸送環路的處理能力可以達到400~800托盤/h。
載物小車的運行速度通常可以達到1.5~2.0m/s，相較于0.2~0.35m/s的輥筒（鏈條）輸送設備，輸送速度有很大的提高。因此，單軌懸掛輸送系統通常被應用于需要長距離輸送，或者高出、入庫能力要求的系統中，如圖2所示。
圖2 單軌懸掛輸送系統的運用
圖2所示的單個環形單軌懸掛輸送系統能夠將生產線末端的成品貨物輸送至立體倉庫的每一個巷道。
因此，不同品種的成品貨物都可以被平均地分配在整個立體倉庫中，有效地提高了倉儲貨位和倉儲設備利用率。
同理，對于出庫端，在市場需要的情況下，所有堆垛機能夠實現同時處理同一種貨物，使得系統在處理不同品種的貨物或進行派遣計劃時的柔性大幅增強。
當個別倉儲設備出現故障時，對于整個倉儲系統的影響將是最小的。此外，單軌懸掛輸送系統的優勢還表現在，可以適當地增加系統中載物小車的數量來提高整個系統的處理能力。這點也是傳統托盤輸送系統所不具備的。
值得注意的是，單軌懸掛輸送系統的性能受許多因素的影響，例如載物小車的數量、運行速度、加速度、道岔的數量、輸入/輸出點的數量以及控制策略等。
在有眾多輸入/輸出點的區域，特別容易導致載物小車的擁堵現象。而由擁堵產生的系統性能瓶頸問題，是無法簡單地通過增加載物小車的數量來提高的。
因此，在單軌懸掛輸送系統設計時，特別在環路中有眾多載物小車和輸入/輸出點的情況下，對整個系統建立模型進行動態仿真，并不斷研究和優化設計是非常必要的。相對而言，傳統的托盤輸送系統在處理能力計算方面是比較成熟和容易的。
此外，由于托盤進入載物小車后，托盤和載物小車的相對位置是靜止的。相較于傳統托盤輸送設備，單軌懸掛輸送系統在降低托盤損耗方面也有著較大的優勢。
與單軌懸掛輸送系統類似，環形穿梭車系統除不具備節省地面空間方面的顯著優勢外，整個系統在柔性、可擴展性、和冗余度等性能方面與單軌懸掛輸送系統相似。
而環形穿梭車的運行速度可以達到3.0m/s，通常被運用在短距離輸送的托盤輸送系統內。
三、自動導引車系統
自動導引車（AGV）配備有電磁或光學等自動導引裝置，工作時AGV小車沿著規定的導引路線行駛，無需駕駛人員。AGV小車以可充電蓄電池作為動力來源，通常由電腦控制其行進路線和操作。
在高出入庫性能要求的自動化立體倉庫內，AGV小車的功能和自行小車懸掛輸送系統類似，每臺AGV小車可視作一臺EMS中的載物小車。其不同點在于AGV小車無需懸掛的運行軌道，且依靠其自動引導裝置和防撞裝置，不需要相應的維護結構來確保運行區域的人員安全，減少了設備占地面積。
而在運行速度方面，AGV小車一般介于傳統托盤輸送設備和懸掛式自行小車之間，約1~1.5m/s。
盡管在工程投資方面，AGV小車略顯劣勢，但其在系統柔性和可擴展性等方面的巨大優勢，使得AGV小車依然有著廣泛的應用。
四、總結
通常，自動化立體倉庫采用哪種輸送裝置要根據貨物的類型、裝運條件和倉庫的結構等情況決定。而對于有著高出入庫性能要求的自動化立體倉庫而言，在選擇輸送系統的類型時，出入庫能力是一個非常重要的設計考慮因素。
雖然傳統的托盤輸送系統的能力可以通過優化布置和定量計算得以確認。但是，我們還應該通過系統的柔性、可擴展性、和冗余度等方面來定性地分析整個系統的設計是否合理。
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