低溫冷庫環境下的穿梭式貨架系統與倉儲傳統穿梭車貨架系統在設計上會有一些改進，很多零部件需要耐低溫的性質。在冷庫等倉庫中使用穿梭式貨架系統能最大限度地提高倉庫的空間利用率，可與叉車作業配合實現倉儲管理的半自動化存儲作業，或與自動化堆垛機配合作業實現全自動立體存儲。

　　低溫冷庫環境下的穿梭車設計應該考慮的問題包含：車體及輪軸等鋼結構零部件的選材及其結構性設計規避，考慮低溫環境下的電氣元件及其部件的性能影響與選型，以減少低溫環境下的設計安全隱患，以提高低溫環境下的穿梭車操作使用的穩定可靠。分析在低溫情況下穿梭車的運行可靠性非常迫切，難度也較大，因為其涉及各種材料、電子元器件的選用和加工工藝的處理，產品的安裝、調試等問題，也缺乏低溫使用的產品標準和試驗數據支撐，需要不斷分析低溫環境下的運行試驗數據和客戶應用體驗報告等，探索、完善設計理論和標準可比性試驗及其標準。

　　一、金屬材料的低溫性能改變及其設計特征
　　低溫使得鋼材及其部件的脆性斷裂傾向加大，其主要力學性能指標，如屈服強度fy、極限強度fu、斷后伸長率δ和破壞截面的斷面收縮率ψ等隨著溫度降低而發生低溫冷脆性變化，這種“低溫冷脆現象”主要表現為脆性破壞的突然性，沒有明顯的塑性變形，而且構件破壞時的承載能力很低，必須在鋼材的選擇、螺栓緊固件或其他標準件的選用、輪軸的結構設計等方面進行合理設計與驗證，避免或降低應力集中現象，提高鋼結構體或零部件的設計安全性，確定穿梭車能穩定可靠地運行。

　　穿梭車的主體車架采用優質鋼板整體大圓弧角折彎拼接而成，可以有效防止彎角變形應力影響，拼接角焊接變形量小，讓焊接缺陷不成為穿梭車車體強度的影響主體，并選用優質合金焊條盡量減少焊接應力影響或焊接缺陷，所有關鍵孔采用數控加工，保證尺寸及工藝要求，穿梭車的傳動軸、輪等結構采用大圓弧過渡，盡量減緩應力集中效應，穿梭車的抬舉機構采用凸輪連桿機構，避免加工所形成的尖角、微缺陷裂紋等，確保穿梭車鋼結構主體在重載情況下的低溫強度和穩定性。

　　在低溫環境下需要考慮熱膨脹對穿梭車中的零部件裝配公差、間隙配合及裝配預緊力等的影響，以避免裝配機構的卡死，或者溫度應力引起的鎖緊力變化造成部件的開裂、強度削減等；標準件的選配也要考慮低溫影響，在設計強度滿足的前提下盡量選用塑性高的材料。

　　在低溫環境下，部分電氣元件的機械部分的特性也會產生影響，如動作部件內彈簧特性變化，造成本身彈性力的波動、動作阻力增大，動作時間延長，動作速度降低，甚至拒動，對于低溫工作環境的穿梭車的重要部件的選用就需要測試驗證，或者提出低溫要求。

　　二、非金屬材料的低溫性能改變及其設計特征
　　低溫環境會造成空氣動力學性能變化，也會對穿梭車的主要部件性能產生影響，非金屬材料的低溫性能變化、潤滑系統性能的降低，加熱環境的變化與波動、甚至會造成某些部件的低溫失效；低溫環境也增加了對穿梭車的調試、運行及維護難度。

　　1、PLC、控制器、電路板、電子元器件（電容、電阻、芯片等）均有工作溫度要求，低溫環境下，超出其工作溫度范圍時，可能導致芯片無法工作、控制性能下降、工作不穩定等問題，并影響其使用壽命。如：PLC的工作溫度一般在0-60度左右，有一些PLC能達到零下20度，但購置成本、采購周期也會大增，對使用環境中的凝露，灰塵，鹽分等要求也更嚴苛，部件的可選用范圍也大大縮小。

　　2、低溫環境會影響一些開關、斷路器等電氣元件的彈簧機構，傳動配合、工作響應速度等，如低溫對斷路器的熱脫扣和熱繼電器的動作有影響。

　　3、低溫對穿梭車鋰電池也有一定的影響，在低溫環境下，可能造成對鋰電池性能的影響，如：充放電效率降低、內阻上升、連接電阻加大、電池發熱、放電能力下降、循環壽命降低等。零下 20℃溫度狀態下電池的充電效率較低，需要建立特定的鋰電池或者穿梭車的充電區，以提高充電效率；由于電解質溶液的阻抗、SEI 膜的阻抗、電荷轉移的阻抗均隨溫度降低而增大，鋰電池在低溫循環過程中表現出的較快的衰減率，所以配置在低溫穿梭車上的鋰電池性能上要優選、容量可以大些，或考慮到使用效率的減低，增加備用電池比例，以確保穿梭車工作的有效連續性。

　　4、低溫對橡膠、塑料等材料的影響也是很大的，如一些塑料在零下40°的溫度下就成了粉末了，電纜的絕緣性和耐用性也嚴重下降，故需要選用彈性和彎曲性能比較好的優質電纜或者耐低溫電纜以確保穿梭車的安全使用；建議電路接線采用單線制，低溫導線。

　　三、空氣凝露現象與電氣危害
　　即空氣中的水蒸氣分壓在接近標準大氣壓的狀態下，大氣露點溫度約零下20°C 至零下30°C左右，這時會出現水蒸氣凝結，而對于穿梭車電氣控制箱而言，水蒸氣凝結成水后以露珠形態散落于箱內各處可能導致一系列的問題，比如絕緣強度降低、線路短路、信號誤差等，不但電氣系統可能工作不正常，導致系統故障問題，嚴重的可能會損壞元器件或設備。

　　穿梭車導軌上易結冰，且不均勻，極易破壞穿梭車的運動性能，造成運動打滑、穿梭車移位、偏位，形成安全隱患；可采用前后輪雙驅動動力分配形式來改善穿梭車的運動性能，必要時也需增加剎車裝置或者改善車輪材料，以增加車輪與導軌的接觸面積和摩擦力，以增強穿梭車的安全可操縱性。

　　穿梭車在多個溫度區域發生移庫時，需要制定嚴格的操作管理程序，嚴防由于空氣凝露現象產生的水蒸氣凝結露珠水對電氣系統的影響，必須在操作區域靜置一定的時間或開啟加熱裝置一定時間后，確保凝結露珠水揮發后才能進行正常操作使用。

　　四、設計經驗及解決措施
　　通過以上多方面的分析與思考，可以考慮從幾個方面著手解決：
　　1、結構強度設計：應考慮低溫環境引起的結構承載力下降的影響，應通過計算或試驗來驗證設計溫度范圍內結構的可靠性。對半延展性材料也可通過斷裂力學的方法進行強度驗證，如聚氨酯車輪在低溫環境下確保不會出現不可接受的裂紋以及性能的變化，確保同軸車輪的運動同步性。當倉儲穿梭車荷載較大時，某些非金屬材料結構的設計需要試驗驗證，材料性能試驗溫度應低于或等于設計最低溫度。

　　2、防潮隔汽設計：針對低溫穿梭車的電氣控制部分獨立，并整合在一個密封箱體內，除非箱內溫度下降明顯否則箱內就不會有水蒸汽凝結；當穿梭車工作時電氣元件等會產生一定的熱，能提高控制箱內氣壓，降低水蒸氣分壓，這樣箱內空氣露點自然降低，箱內不易于達到低的露點溫度，避免或減緩凝露想象的出現，PLC的電路板以及其他電器板本身也會涂覆，避免凝露發生短路等故障；建議主要電氣元件采用并聯電路，每個回路采用獨立保險裝置實現過載、短路保護，以增加穿梭車的電氣可靠性。

　　3、加熱與溫控設計：保持箱內溫度始終高于露點溫度，增加加熱器和溫控設備（控制加熱器的啟動和停止，溫度低于設定溫度或凝露溫度時加熱，但達到一定的溫度是停止加熱），能實現加熱增溫效果，也能達到除濕的目的。由經驗可知：由于穿梭車內部元器件布置比較密集，低溫型電氣控制箱又處于密封狀態，電氣控制箱內外的溫度會差別10℃～15℃以上，本著節約和延長鋰電池的使用效率，這個溫控器的溫度設置要低些，確保控制箱內的溫度不超過0℃，應盡量保留充足的溫度可調節余量。