淺談自動控制技術提高拖輪設備安全的幾項應用

鄭瑞豐

摘 要：隨著港口發展和到港船舶日益大型化，拖輪在作業量不斷增加的同時，進行靠離泊作業的難度也不斷增加。在大船靠離泊作業中，拖輪發揮的作用越來越重要。一旦拖輪發生安全問題，可能導致不可估量的影響。而且，國家對安全環保的要求越來越高，社會對安全環保的期望也越來越高。這就要求我們必須不斷提高拖輪的安全性和可靠性。

關鍵詞：自動控制技術;拖輪設備安全

一直以來，我司不斷提高船員技術水平和安全意識，努力打造本質安全型船組。同時，如何改造提升船舶尤其是老舊船舶自動控制水平，降低船舶安全對船員的依賴度，也是我們研究的重要課題。多年來，我們在自動或遠程控制改造方面做了一些工作，通過實踐來看，取得了比較理想的效果。下面就將其中的某些典型應用介紹如下。

一、快艇螺距自動控制

“迎賓號”是我司于1998年建造的高速引航艇，專門用于接送引航員。該艇靠變距槳控制正、倒車，配合主機轉速控制船速。螺距的變化靠駕駛員拖拽拉線控制：拉線牽引卡套改變液壓油流向和流量，液壓力推動變距拉桿活塞，從而改變螺距。這種操縱方式的存在準確性差、故障率高等缺點。因為螺距的控制精度和變距快慢取決于駕駛員的手感，變距過慢容易造成緊迫局面，變距過快易給齒輪箱帶來沖擊甚至造成齒輪箱損傷。拉線、卡套屬于易損件，接送引航員過程中如果發生卡阻，會危及引航員安全。另外，相關備件屬進口件，價格高，周期長，維護成本高。

為從根本上解決以上問題，我們重新設計了變距控制系統，選用遙控液壓控制方式，并加入過程反饋。操縱時，駕駛員想要哪個螺距，就將手柄推到哪個刻度，手柄將螺距控制信號傳遞給機艙控制箱，機艙控制箱再將螺距控制信號處理后傳遞給液壓比例閥，液壓比例閥控制液壓油的流向和流量，液壓力推動變距拉桿動作從而改變螺距;螺距到位后，反饋電位器傳遞信號給機艙控制箱，手柄信號與反饋電位器信號比較一致時變距過程結束。

通過改造，取消了變距拉線，將操縱手柄由直接拉線式改進為遙控式。這樣，駕駛員只需把手柄推到位，變距拉桿就在設定的液壓推力下動作，降低了人為手拉拉線造成的變距偏差，極大地提升了船舶操縱可靠性和準確性，同時降低了維護成本。

二、甚高頻電話無線通訊系統

現在大部分拖輪舵槳系統為雙手柄，需要駕駛員雙手操縱。而當駕駛員要與外界通話時，則需要手持甚高頻話筒，按下通話鍵講話。靠離泊作業期間，駕駛員最需要集中注意力操縱手柄，而此時也正是與引航員通話最頻繁的時候。這時駕駛員如果因為去拿話筒而無法同時操縱兩臺舵槳，會影響操船的靈活性和安全性，存在較大安全隱患。為消除這種安全隱患，我們研發了無線通訊傳輸設備。最終實現了駕駛員無需手部操作，就可以完成甚高頻通話。

這套系統利用腳踏開關控制話筒語音傳輸通道的開閉。踏下踏板，壓下微動觸點，腳踏開關的信號發射器發射無線信號。主板上的信號接收器接收到腳踏開關傳來的無線信號后，通過主板上的單片機信號進行處理模數轉換，控制主板上的繼電器打開語音傳輸通道。語音通話方面，則借助于無線麥克進行。無線麥克包括話筒和接收器，話筒夾在衣領上固定。駕駛員說話時，語音信號由話筒發送給無線接收器，經單片機轉換后，通過主板上的音頻口連接到甚高頻預留端口，從而實現通話。

該應用為船舶駕駛員的操作帶來極大便利，在復雜作業環境下，駕駛員可以一邊雙手操船，一邊與外界保持通訊，為安全駕駛提供了技術支持和安全保障。

三、岸電遙控裝置

船舶?？看a頭時，為節支降耗，一般都需要接上岸電。正常情況下船員手動插解岸電電纜時，需要用手拉動岸電箱內的開關。一旦遇到惡劣天氣，這種操作就存在較大的漏電和觸電風險。國內也發生過大雨造成岸電箱漏電導致路人觸電死亡事故。另外，大低潮時需要離岸、極端天氣下需要緊急避險等情況下，人員可能會因為登岸困難無法斷開岸電，如果等待碼頭工作人員，可能會因為時間過長錯過時機。

為消除這種隱患，我們自主設計了一套遠程岸電遙控裝置。該裝置主要是在碼頭岸電箱內加裝繼電器和無線接收器。當船員按下遙控開關上的“斷開”鍵時，無線接收器將信號傳遞給繼電器，繼電器動作，岸電開關內的失壓脫扣線圈失電，岸電開關斷開。按下“接通”鍵時，無線接收器控制繼電器動作，使岸電開關內電操機構合閘，岸電接通。經過多次試驗，最終實現了300米之內進行無線遙控實現斷電、送電的技術要求。

利用該裝置，遇到惡劣天氣或緊急情況時，船上可以立刻斷開岸電，為人員脫開岸電電纜和緊急避險提供了安全保障。

以上幾項，是我司在船舶操控、安全用電等方面的典型應用實例。通過這些自動控制技術改造，不僅提高了設備本質安全，而且有效降低了人為因素帶來的誤操作風險。

如何提高船舶，尤其是老舊船舶的設備本質安全，是我們一直在研究的課題。已造船舶因為當時的技術條件限制，可能跟不上現在對設備本質安全的要求，這就需要我們根據不斷提升的安全標準，利用自動控制等先進技術，不斷提升設備安全性和可靠性。在這方面，我們要廣泛借鑒國內外先進經驗，同時無私分享自己的心得，攜手打造安全輪駁。