淺談場橋大車糾偏優化措施

陳長潤（晉江太平洋港口發展有限公司，福建 泉州 362000）

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淺談場橋大車糾偏優化措施

陳長潤
（晉江太平洋港口發展有限公司，福建 泉州 362000）

摘 要：在場橋操作事故中，因大車糾偏問題引發的事故屢見不鮮，司機在操作大車行走時出現跑偏、糾偏不力是時有發生的現象，稍不留神即可能出現刮箱、撞箱事故，存在較大的安全隱患。本文從場橋大車行走軌跡發生偏離的原因入手，闡述并分析了大車糾偏中存在的常見問題，介紹大車糾偏的原理和方法，提出了一種新的經濟型的改進措施。

關鍵詞：場橋；大車；撞箱；糾偏

輪胎式起重機是一種場內裝卸機械，具有機動靈活可轉場作業的優點，是碼頭堆場作業的主力機械。為提高場地利用率，輪胎吊大車兩側下橫梁距集裝箱的安全距離不宜太大，需要依靠操作司機的工作經驗，目測距離，判斷是否需要糾偏并手動控制糾偏手柄的方向，達到保持安全距離的目的，這需要司機在操作中要時刻集中精力，提前預判，把握好糾偏時機、方向和持續時間，否則將會出現刮箱或撞箱事故。

一、大車糾偏常見的主要問題

場橋大車驅動裝置主要有兩驅和四驅兩種驅動方式，呈對角或四角布置。場橋在行駛過程中由于大車兩邊速度不一樣，會持續偏離軌道，需要機手在聯動臺不斷地手動糾偏，保持輪胎沿軌道中心線行走。在作業過程中，常見的大車糾偏問題有：

1 糾偏不力，糾不正；

2 糾偏系統不靈敏，響應慢，存在延時現象；

3 中速時糾偏效果好，全速或慢速時效果差；

4 頻繁糾偏，糾偏手柄易壞。

二、大車運行軌跡產生偏離的原因

那么，為什么系統給定同樣的速度大車行走時會跑偏呢？這需要從大車驅動裝置的結構入手，分析其中的速度變化。以兩輪驅動的場橋為例，大車驅動裝置由帶編碼器的電機、減速箱、大車鏈條、大鏈輪、小鏈輪、輪胎組成，當程序輸出同樣的電機轉速時，經過減速箱傳動和鏈輪傳動后，兩邊的輪胎轉速是一樣的，這時，如果兩邊輪胎的輪徑R（注：本文輪徑均指輪胎受壓后輪軸中心離地高度）一樣的話，大車兩邊的速度也會一樣。但是，由于受到輪胎胎壓、輪胎磨損程度、輪胎承受荷載不同的影響，兩邊輪胎輪徑R往往不一樣，一大一小，當以同樣的轉速轉動時，必然就產生了速度差，相當于一個轉大圈，一個轉小圈，導致大車無法直線行走，速度快的一側繞著另一側偏轉。

三、大車常規行走、糾偏方式及不足之處

1 大車正常行走模式，程序給定的兩臺大車電機轉速是相同的，但因兩個主動輪的輪徑R不一樣，大車兩邊存在速度差，由于圓周線速度等于角速度乘以半徑，因此速度差與輪徑差成正比，輪徑差越大，速度差越大，而速度差越大，大車自然偏轉得越快。

2 大車在糾偏模式時，速度慢的一側電機轉速增加20%，速度快的電機轉速減小20%，前者轉速是后者的1.5倍。但當電機以最快速度或最慢速度運行時，由于電機的限速作用，防止電機超速運行，糾偏后轉速比例僅有1.25倍。如中速時速度值為1000，糾偏后一個1200，一個800，比率1.5倍；全速2000糾偏后一個電機仍為2000，另一個1600，比率1.25倍。就會出現中速時糾偏效果好，全速或低速時糾偏效果差的現象。

3 輪徑差使得大車兩邊速度一快一慢，大車糾偏后快的變慢，慢的變快，但由于輪徑差的抵消作用，大車的糾偏效果受到了影響。在個別工況中當輪徑差大到一定程度，糾偏動作仍不足以改變兩電機的速度大小時，就會出現糾偏不力、糾不過來的情形。

4 響應速度慢，糾偏后一定時間內大車仍繼續朝原偏離方向前進。還是因為輪徑差的因素，導致大車兩側的速度存在偏差△V，在糾偏中目標速度并不是瞬間到達，必須要有一個加減速過程，△V從某一速度偏差值到零再到反向目標值的過程，需要一定的加減速時間。當按下糾偏后，△V從某一速度偏差值到零的時段里，大車仍沿同一方向偏轉，直至△V數值反向變化時才扭轉過來。因此，當正常行走時△V越大，糾偏響應速度越慢，扭偏的時間和距離都增大。

5 在實際作業中，存在司機部分操作頻繁點動糾偏手柄的現象，利用點動瞬間電機卡頓頻繁微調來達到糾偏的目的，可能糾偏效果會好點，但這種不規范的行為，對大車機構頻繁沖擊，損傷較大，鏈條容易斷裂，糾偏手柄也容易損壞，一旦出現問題，驅動、制動、糾偏就會失效，就可能會釀成事故。

表1

四、大車正常行走及糾偏時的優化方案

1 從上文分析來看，當大車正常運行時，如能將兩側速度差△V盡量減小，則可解決大車易跑偏、糾偏不力和響應慢的問題。而減少△V有三種方法。一是減小輪徑差，可通過調整小車位置到輪徑大的一側來實現，但調整幅度固定，且有時受到視線影響，操作不便；二是放慢大車速度，但此方法不會改變大車運行軌跡，斜率不變；三是改變電機轉速，使之與輪徑比成反比，輪徑大的一側電機速度慢，另一側變快，這點可以通過程序編程來實現自動調整。當大車運行時，不能讓程序輸出同樣的速度值給電機，而是讓大車速度快的一側電機速度值變小，另一側變大。具體作法：設定一系數k，初始值為0，電機1速度=（1+k）×手柄給定速度；電機2速度= （1-k）×手柄給定速度，當大車糾偏手柄每動作一次，k視手柄動作方向增加或減少0.005，兩大車電機轉速就會一大一小，大車速度差△V也跟著減小，在多次糾偏大車兩側速度趨向一致后，手柄往兩側動作的機率相同，k趨向一穩定值，△V會在零值附近變動，大車不易跑偏，同時因速度差變小，當糾偏動作時，速度扭轉所需加減速時間也跟著減少，響應速度變快，大車就能快速向指定方向偏轉。

2 針對高速或低速糾偏效果差的問題，可以在糾偏程序段中修改程序。有兩種方法：一是直接給定電機速度，設定全速時電機一個等于最高速度，另一個等于最高速度/1.5。慢速糾偏類似，其它速度段不變；另一種是降低全速時的電機速度，使電機全速糾偏時電機速度值仍能繼續提升。

3 在修改程序中要注意細節，完善程序。如限制K值的取值范圍在-0.2～0.2之間，考慮大車全速時電機速度調整值（1+k）×手柄給定速度超過最大速度帶來的影響，必要時降低全速時的手柄給定速度。要注意優化方案1改變的是大車正常行走時的電機速度，方案2修改的是大車糾偏時電機的速度，二者不可混淆。

4 為防止K值出現較大變動，還要提醒司機在操作中注意操作習慣，不要頻繁的點動糾偏，影響K值，進而影響到大車速度的給定值，導致兩側速度失衡。

五、案例說明

下面以現場實測的輪胎輪徑為例，計算其對大車速度及糾偏的各種影響，見表1。

從案例中可以看到，大車兩側速度差原為0.33m/s，優化后變成0.08m/s；響應時間從1.33s縮小到0.32s，響應距離從2.66m減少到0.64m。

六、實際成效

為了驗證本方案的可行性，我們對我司2#RTG進行了程序修改。經過測試，取得了令人滿意的效果，全速糾偏問題得到徹底解決，糾偏靈敏度明顯提高，沒有再反映糾偏不力、糾不正的問題。而軌道跑偏問題，由于在正常情況下，輪徑差距并不會太大，同時司機糾偏后輪胎角度與軌道方向仍存在一定夾角，軌道跑偏不可避免，故司機感覺改善效果不明顯。

結語

目前場橋的自動糾偏技術已比較成熟，能實現自動控制和調整，無須司機手動糾偏，但投資費用大，改造周期長。而本方案無須增加任何硬件，僅對程序進行修改，零費用投入，也無須司機額外操作，即可自動調整大車兩邊速度，提高糾偏效果，是一種可行性極高的半自動糾偏方法，對改善操作性能、降低工作強度、提高設備安全具有重要作用。

參考文獻

［1］劉俊偉.集裝箱場橋自動取電小車控制改造［J］.集裝箱化，2011，22（4）：32-33.

中圖分類號：TP391

文獻標識碼：A