傳統集裝箱碼頭輪胎式龍門起重機遠程操控技術改造方案

任超

隨著視頻監控、網絡傳輸、傳感器和控制技術的不斷發展，輪胎式龍門起重機（Rubber Tyred Gantry Crane，RTG）遠程操控技術越來越受到集裝箱碼頭的重視。RTG遠程操控指通過技術手段，將原先在RTG駕駛室內的操作移至后方遠程控制室操作，操作模式由原先的“一對一”轉變為全局隨機分配的“一對多”。RTG遠程操控技術改造對于傳統人工集裝箱碼頭有以下意義：大幅減少人工費用；司機勞動強度降低，職業壽命延長；設備能耗和排放降低；產業智能化水平提高。

1 遠程操控RTG項目概況

目前，印度尼西亞TPKS碼頭、日本名古屋港飛島集裝箱碼頭遠程操控RTG均已投產使用；我國深圳港媽灣碼頭已完成RTG遠程操控技術改造，天津港、寧波-舟山港、重慶港（果園港區）等港口的集裝箱碼頭也已將RTG遠程操控技術改造提上日程。世界已建成的遠程操控RTG項目技術特點如表1所示。傳統集裝箱碼頭應結合自身特點，選擇與其相適應的RTG遠程操控技術改造方案。

2 RTG遠程操控技術改造方案選擇

2.1 控制系統的構建

RTG遠程操控技術改造需要考慮的首要問題是與碼頭原有生產管理系統的對接。遠程操控并非簡單的遠端操作，而是需要直接從碼頭生產管理系統得到指令，并通過交換機解析位置，確定堆場位置坐標，然后按照設定的規則，合理地分派任務給RTG，因此，RTG遠程操控系統是否與碼頭生產管理系統完善對接決定技術改造方案的成敗。在RTG遠程操控技術改造項目實施初期，就應開發軟件系統，做好系統組織架構，為設備改造打好基礎。RTG遠程操控系統架構如圖1所示。

2.2 通信技術的選擇

RTG遠程控制通信指遠程操控臺與RTG之間的通信，通信質量直接影響RTG遠程控制效果。目前，通信方式分為有線通信和無線通信，其中：有線通信為光纖通信，光纖選擇港口專用型，其具備較好的抗拉伸性，外皮抗紫外線且耐煙霧環境，但存在靈活性不足、需要定制開發、造價較高的缺點；無線通信有漏波電纜、無線基站、波導管通信等形式，其適用于復雜的空間環境，基礎改造成本適中，但存在受帶寬限制、穩定性有待提升等缺點。

2.3 定位技術的應用

出于作業安全方面的考慮，在RTG遠程操控定位技術方面，除應選擇可靠的定位技術外，還應進行冗余設計，保證在一套定位系統失效的情況下，仍有冗余定位系統加以保護。RTG大車定位技術有格雷母線定位、全球定位系統差分定位、視頻編碼

定位、磁釘（磁條）定位等，其中，格雷母線定位為首選方案，定位精度可達5 mm。小車和起升機構定位技術有絕對值編碼器定位、激光測距定位等。小車和起升機構的主流定位方案是：編碼器定位作為信號控制方案，激光測距定位作為冗余設計方案。

2.4 視頻系統的評判

視頻系統應當滿足全天候作業要求，且視頻實時傳送，畫面不能有卡滯停頓；當通信出現網絡故障、延時或超時時，應有相應的安全措施。視頻系統包括前端采集設備、信號傳輸設備、視頻存儲設備及后端解碼顯示設備，畫面清晰度、視頻延時率等被視作視頻系統質量的評判標準。RTG視頻系統布置如圖2所示。

2.5 安全防護技術

在RTG遠程操控模式下，除抓放箱需要人工介入外，大車、小車、起升機構的運行均為全自動模式，因此，在RTG遠程操控技術改造中應選擇可靠的安全防護技術。RTG安全防護涉及堆場輪廓掃描、集卡激光定位、RTG大車防撞和糾偏、RTG小車路徑優化（防打保齡）等方面。

3 RTG遠程操控技術改造效益分析

3.1 成本效益

在人工操控RTG作業模式下，作業人員操作RTG完成1個裝車動作大約需要3 min；在遠程操控RTG作業模式下，假設系統設定的安全距離為0.5 m，那么，當RTG切換為遠程操控模式時，大車、小車、起升機構均為全自動運行，而只有當吊具到達安全距離后，才會切換為人工介入模式，作業人員完成1個裝車動作大約需要1 min，熟練工需要的時間更短。由此可見，在相同作業時間和作業量的情況下，當使用相同數量的設備時，人工操控作業人員的數量為遠程操控作業人員數量的3倍；因此，當遠程操控人機比例達到1∶3時，可以節約2/3的勞動力成本，遠程操控作業人員的作業效率提高3倍。

3.2 經濟效益

以1個20臺RTG遠程操控技術改造項目來估算，其改造投資成本為2 800萬元，投產后每年可節省人工成本約800萬元，其靜態投資回收期約為3.5年。

3.3 社會效益

RTG遠程操控技術改造有利于降低碼頭勞動力成本，優化操作工藝，提高設備利用率，減少設備待機空耗，降低能耗，能進一步體現自動化堆場系統在節能、環保領域所具有的獨特優勢，對推動全國“綠色”港口發展具有積極意義，可為未來相關自動化碼頭建設提供經驗。

4 結束語

按照目前RTG遠程操控技術改造項目投資額估算，預計3.5年左右可回收投資成本；此外，考慮到未來人工成本和能源價格的上漲趨勢，項目未來帶給碼頭的收益會逐年增加，投資回報期也會縮短。目前，世界上絕大多數集裝箱碼頭仍采用人工操控RTG作業模式，隨著RTG遠程操控技術的不斷成熟，傳統集裝箱碼頭將迎來新的機遇和挑戰。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2016-09-23）