岸橋軌道檢測裝置的設計

□ 王 敏 □ 胡 雄 □ 王沈元 □ 孟 飛 □ 韓金剛 □ 曹孟黎 □ 唐 剛

1.中遠海運港口有限公司 上海 200080 2.上海海事大學 物流工程學院 上海 201306

1 設計背景

起重機作為整個物流鏈中的重要組成部分,對物料提升、運輸、裝卸等作業而言非常重要。起重機械設備同時也是特種設備中隱藏危險因素最多、發生事故概率最高的特種設備之一，因此必須及時、高效地對起重機械設備進行檢測,排除隱患,避免災害發生。主梁軌道作為起重機械設備的最大組成部件之一,是最容易發生疲勞變形、產生彎曲裂紋等失效結果的部件，需要重點關注。

近年來，隨著國內外貿易日趨頻繁,物流行業中最便宜的航運成為運輸貨物的首選,港口吞吐量的增加加大了岸橋的工作強度，長時間、不間斷作業導致岸橋頻繁出現故障[1]。隨著岸橋小車速度不斷加快,起升載荷不斷增大,小車與岸橋的動力相互作用問題受到更多關注。岸橋為大跨度梁結構,小車在岸橋大梁的彈性體軌道高速運行,通過輪軌接觸與岸橋結構形成耦合振動。小車高速運行時，對岸橋結構產生沖擊,會對岸橋的工作狀態和壽命產生嚴重影響。與此同時，岸橋結構的振動也會對小車運行的平穩性和安全性產生影響[2-3]。

2 岸橋軌道檢測的作用

岸橋這一港口大型機械裝卸設備主要用于港口大型集裝箱搬運,長期處于惡劣的工作環境中進行高強度運行,相關配套設施極易發生損壞[4]。港口軌道作為岸橋的主要移動載體,其性能優劣將直接影響整個岸橋的工作狀況。一旦發生問題，輕則將會影響岸橋的工作效率,增大起重設備的磨損程度,重則將會導致岸橋停止工作及發生倒塌等危險情況，嚴重影響整個港口的裝卸效率和港口工作人員的生命安全,并造成不必要的經濟損失[5]。

為了保證岸橋設備的安全正常運行，必須對軌道進行經常性例行檢測,保證軌道安全、有效承載岸橋,并保證其工作效率。

港口軌道是岸橋車輪的唯一載體,軌道表面在岸橋裝卸貨物過程中會發生一定損耗。當岸橋在有損傷的軌道上運行時,會產生周期性沖擊,導致整個起重系統產生不穩定,不僅使岸橋的壽命縮短,而且可能導致安全事故。

可見，岸橋軌道檢測對于裝卸作業的安全運行起至關重要的作用[6-7]。

軌道檢測機器人是檢測門橋式起重機單軌道直線度、多軌道平行度、軌道跨距、單軌水平度、雙軌同截面水平度的設備,能夠跟蹤裝置的空間運行軌跡,通過實時數據處理計算出具體的測量結果[8]。對于軌道檢測,傳統的方法是利用架設于軌道上的主梁和沿軌道滑行的行走輪組件,檢測軌道的相應數據。但此類設備只能檢測軌距,檢測項目單一,造成軌道的檢測效率不高。還有一些軌道檢測機器人包含電機、相機等組件,結構復雜,質量較大,不易搬動,而且過多部件的復雜連接使成本提高。林鈞斌等[9]應用激光掃描技術,設計了起重機軌道檢測系統,利用這一系統測量岸橋軌道直線度、雙軌平行度和軌道跨距等參數,從而判斷各參數是否大于規定誤差,以便及時對軌道進行維修或更換。

筆者設計了岸橋軌道檢測裝置，結構簡單，具有軌距檢測、軌道工況檢測等功能，可以及時發現安全隱患，以便及時對軌道進行維修或更換，對保證岸橋的安全運行具有重要作用。

3 岸橋軌道檢測裝置結構

筆者設計的岸橋軌道檢測裝置結構如下：① Z字形支架,包括前梁、后梁、中部連接梁；② 驅動單元,包括驅動輪A、驅動輪B；③ 攝像頭檢測單元,包括攝像頭A、攝像頭B；④ 軌道間距檢測單元,包括行走輪A、行走輪B；⑤ 壓縮彈簧;⑥ 位移傳感器;⑦ 導桿;⑧ 控制模塊。

前梁、后梁設置于岸橋軌道上，驅動輪為裝置提供動力，攝像頭用于檢測岸橋兩側軌道的工況，行走輪用于支撐檢測裝置在岸橋軌道上運行。行走輪B與導桿為面接觸運動，在導桿上滑動，行走輪A和行走輪B之間用壓縮彈簧連接。位移傳感器用于檢測行走輪B的位移變化。控制模塊用于控制驅動輪，采集攝像頭和位移傳感器的數據，并進行傳輸。

岸橋檢測裝置結構如圖1所示。

▲圖1 岸橋軌道檢測裝置結構

4 結束語

筆者設計的岸橋軌道檢測裝置融合多傳感器采集相關數據,可以及時發現岸橋存在的問題[10-11]。檢測裝置結構簡單,通過驅動單元、檢測單元的結合,提高了圖像采集的準確性。這一檢測裝置具有軌距檢測、軌道工況檢測等功能,可以提高檢測的效率。