輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)自動(dòng)防風(fēng)錨定功能的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

劉志陽(yáng) 徐峰 李鵬飛

摘? 要：本文介紹了青島前灣集裝箱碼頭股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱QQCT）輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)自動(dòng)防風(fēng)錨定項(xiàng)目從立項(xiàng)分析到實(shí)際改造應(yīng)用過(guò)程，并詳細(xì)介紹了QQCT碼頭實(shí)際應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī);防風(fēng)錨定;瞬間大風(fēng)

第一章 緒論

1.1 研究背景及意義

港口作為海洋運(yùn)輸?shù)臉屑~，多位于沿海地帶，港口大型起重機(jī)（簡(jiǎn)稱大型起重機(jī)）有效抵御風(fēng)害，是促進(jìn)安全生產(chǎn)和保證裝卸作業(yè)順利開(kāi)展的一項(xiàng)重要工作。沿海地區(qū)在春、夏季節(jié)易發(fā)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，這對(duì)碼頭上的大型起重機(jī)械設(shè)備造成嚴(yán)重的安全隱患，造成的經(jīng)濟(jì)損失也將是巨大的。

近年來(lái)，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或者突發(fā)性的陣風(fēng)對(duì)港口大型設(shè)備造成災(zāi)難性損毀的事故日趨增多，如2003年9月，臺(tái)風(fēng)“鳴蟬”正面襲擊了韓國(guó)釜山港，造成6臺(tái)岸邊裝卸橋被吹倒，2臺(tái)場(chǎng)地起重機(jī)塌陷，多臺(tái)起重機(jī)脫軌，該碼頭隨即處于癱瘓^[1];其風(fēng)災(zāi)破壞現(xiàn)場(chǎng)如圖1.1所示。2015年，第22號(hào)臺(tái)風(fēng)“彩虹”吹翻了湛江某碼頭的3臺(tái)大型卸船機(jī)，嚴(yán)重影響了整個(gè)港口的正常運(yùn)作;2017年，受臺(tái)風(fēng)“天鴿”影響，廣東珠海某碼頭的4臺(tái)岸橋和3臺(tái)輪胎吊倒塌。由臺(tái)風(fēng)引發(fā)的港口事故還有很多，在此不在贅述。

由于強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或者強(qiáng)陣風(fēng)造成的港口毀壞設(shè)備有很多，主要可以分為以下幾種類型：

（1）港口設(shè)備在自然風(fēng)的不斷作用下造成整機(jī)的局部結(jié)構(gòu)來(lái)回晃動(dòng)，這容易引起設(shè)備結(jié)構(gòu)風(fēng)振，從而造成港口設(shè)備以及防風(fēng)裝置的局部損壞或失效。

（2）設(shè)備抗傾覆力不足，設(shè)備在風(fēng)載作用下直接脫軌。

（3）現(xiàn)有的防滑裝置防風(fēng)效果不佳，在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用下容易失效，導(dǎo)致港口設(shè)備被迫滑行后傾覆。

（4）人手力量不足，當(dāng)發(fā)生瞬間大風(fēng)時(shí)，還沒(méi)來(lái)得及設(shè)置防風(fēng)裝置時(shí)，大風(fēng)頃刻把設(shè)備吹翻。

其中防滑裝置的失效以及人工力量不足而引發(fā)的港口設(shè)備毀壞在整個(gè)港口事故中占絕大多數(shù)，最主要的原因是港口設(shè)備在風(fēng)載作用下被迫滑行，由于港口設(shè)備非常大，巨大的動(dòng)能在短時(shí)間內(nèi)釋放會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損毀。

1.2 港口設(shè)備防風(fēng)裝置研究現(xiàn)狀

目前，碼頭上的設(shè)備防風(fēng)裝置主要有兩種：一類是工作狀態(tài)下的防風(fēng)裝置，另一種是非工作狀態(tài)下的防風(fēng)裝置。

（1）工作狀態(tài)下的防風(fēng)裝置

工作狀態(tài)下的防風(fēng)裝置是指港口設(shè)備在工作狀態(tài)下使用的防風(fēng)裝置，主要包括夾軌類防風(fēng)裝置和頂軌類裝置，如岸邊橋式集裝箱起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱橋吊）的頂軌器和大車夾輪器（見(jiàn)圖2.1;2.2）。由于港口設(shè)備在碼頭上工作時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到突發(fā)陣風(fēng)，而正在作業(yè)的港口設(shè)備無(wú)法移動(dòng)到錨定裝置，也無(wú)法將防風(fēng)拉索系固上去，此時(shí)，就需要依靠這類防風(fēng)裝置確保整機(jī)的安全性。

（圖2.1橋吊頂軌器;圖2.2橋吊夾輪器）此處建議擇增加兩組照片。

（2）非工作狀態(tài)下的防風(fēng)裝置

非工作狀態(tài)下的防風(fēng)裝置有兩種：可調(diào)節(jié)的柔性防風(fēng)拉索和剛性的防風(fēng)錨定裝置。這類裝置依靠插板孔、插銷口、鋼絲繩錨定設(shè)備，該裝置有預(yù)警性和提前性的要求，且設(shè)備必須運(yùn)行至特定的位置。如橋吊、輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱輪胎吊）的防風(fēng)拉鎖、防風(fēng)楔（見(jiàn)圖3.1;3.2）此處建議增加兩組照片，防風(fēng)拉鎖錨定后的橋吊或者輪胎吊，近距離拍攝大車輪放置防風(fēng)楔的照片。

1.3輪胎吊防風(fēng)創(chuàng)新意義

2018.6.5，QQCT依據(jù)《港口大型機(jī)械防陣風(fēng)防臺(tái)風(fēng)管理規(guī)定（中華人民共和國(guó)交通部令）（2003年第3號(hào)）》、《港口裝卸機(jī)械風(fēng)載荷計(jì)算及防風(fēng)安全要求（JT/T90—2008）》、《集裝箱港口裝卸作業(yè)安全規(guī)程（GB 11602—89）》、青島港國(guó)際股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/QGGJG 11004—2014《大型機(jī)械防風(fēng)防臺(tái)安全管理標(biāo)準(zhǔn)》要求，對(duì)QQCT2014版《大型機(jī)械防風(fēng)防臺(tái)安全管理辦法》進(jìn)行了修訂。在接到臺(tái)風(fēng)預(yù)警或瞬間大風(fēng)預(yù)警時(shí)，QQCT應(yīng)在～～～～分鐘內(nèi)完成大型機(jī)械設(shè)備的防風(fēng)錨定工作。

QQCT創(chuàng)建于2000年，是山東省港口集團(tuán)中以集裝箱裝卸作業(yè)為主要業(yè)務(wù)的專業(yè)型碼頭，碼頭岸線長(zhǎng)達(dá)3400米，堆場(chǎng)總面積達(dá)225萬(wàn)平方米，堆場(chǎng)上分布了200個(gè)箱區(qū)，每個(gè)箱區(qū)配有兩處輪胎吊地錨位。按標(biāo)準(zhǔn)完成一臺(tái)輪胎吊的防風(fēng)工作，需將輪胎吊運(yùn)行至場(chǎng)地的防風(fēng)地錨位置，將四根防風(fēng)拉鎖固定于地錨上，將8個(gè)防風(fēng)鐵楔掩上，將兩根小車錨定桿固定于小車防風(fēng)耳位置。全過(guò)程需輪胎吊司機(jī)及兩名地面配合人員，耗時(shí)30至50分鐘完成。即使QQCT操作部、技術(shù)部正常出勤人員約200人全部投入防風(fēng)工作，也需要2小時(shí)才能完成輪胎吊的錨定工作。而QQCT還有42臺(tái)超巴拿馬型橋吊、16臺(tái)集裝箱叉車和100余輛集裝箱卡車，同樣需要進(jìn)行防風(fēng)錨定工作，不可能將全部現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員投入輪胎吊的防風(fēng)錨定。因此，通過(guò)對(duì)輪胎吊的防風(fēng)裝置進(jìn)行改進(jìn)，以提高防風(fēng)工作完成效率，成為QQCT防風(fēng)工作當(dāng)務(wù)之急。

1.4? 本文研究對(duì)象

為解決上述問(wèn)題，技術(shù)部通過(guò)對(duì)輪胎吊工況和程序進(jìn)行分析研究，結(jié)合QQCT油、電輪胎吊現(xiàn)狀，完成了輪胎吊防風(fēng)改造，當(dāng)接到防風(fēng)指令時(shí)，輪胎吊司機(jī)只需在司機(jī)室打開(kāi)應(yīng)急鑰匙開(kāi)關(guān)，就可以在1分鐘內(nèi)完成輪胎吊單側(cè)轉(zhuǎn)向，使輪胎吊兩側(cè)大車輪胎成T字型狀態(tài)，再將小車錨定桿固定到位，下機(jī)將8只防風(fēng)楔掩放到位，即可完成一臺(tái)輪胎吊的防風(fēng)工作，全過(guò)程不超過(guò)10分鐘。真正意義滿足QQCT《大型機(jī)械防風(fēng)防臺(tái)安全管理辦法》要求，為公司安全管理保駕護(hù)航。同時(shí)，由于此操作流程簡(jiǎn)單快捷，在出現(xiàn)瞬時(shí)大風(fēng)情況下，輪胎吊司機(jī)也能在1分鐘內(nèi)將輪胎吊大車機(jī)構(gòu)進(jìn)入防風(fēng)模式，有效避免輪胎吊在瞬間大風(fēng)情況下出現(xiàn)被迫滑行甚至傾覆的情況。

第二章 系統(tǒng)工作原理

輪胎吊在遭遇風(fēng)災(zāi)后，主要的失效破壞形式為：輪胎吊整機(jī)滑動(dòng)、輪胎吊傾覆、輪胎吊金屬結(jié)構(gòu)破壞。其中又以整機(jī)滑移與傾覆比較常見(jiàn)，且造成的損害也比較嚴(yán)重。通常在輪胎吊的大車行走方向，即沿大車輪胎行走方向是最危險(xiǎn)的，因?yàn)榇藭r(shí)的輪胎吊具有較大的迎風(fēng)面積。

驗(yàn)證輪胎吊在無(wú)錨定情況下產(chǎn)生滑移和傾覆的條件：因輪胎吊在停車狀態(tài)時(shí)為兩組車輪轉(zhuǎn)90°，故將其分為平行和垂直兩組車輪計(jì)算：

2.1平行于大車運(yùn)行方向的兩組車輪

計(jì)算結(jié)果V<46.37m/s>35.42m/s（轉(zhuǎn)90°，沒(méi)塞鍥塊情況）

V<50.71m/s（轉(zhuǎn)90°，2個(gè)鍥塊塞實(shí)，2個(gè)留有空隙）

V<54.71m/s（轉(zhuǎn)90°，4個(gè)鍥塊都塞實(shí)）

推論1：

當(dāng)大車兩組車輪轉(zhuǎn)90°，四個(gè)制動(dòng)器都制動(dòng)時(shí)，沿大車方向沒(méi)有鍥塊塞實(shí)的情況下，沿大車方向風(fēng)速超過(guò)46.37m /s時(shí)，輪胎吊才會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng);在4個(gè)鍥塊都塞實(shí)的情況下，沿大車方向風(fēng)速超過(guò)54.71m /s時(shí)，輪胎吊才會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)^[2]。

2.4 計(jì)算沿小車方向風(fēng)載

根據(jù)

計(jì)算出：

V<49.53m/s<55m/s（轉(zhuǎn)90°，沒(méi)塞鍥塊情況）

V<54.17m/s（轉(zhuǎn)90°，2個(gè)鍥塊塞實(shí)，2個(gè)留有空隙）

V<58.44m/s（轉(zhuǎn)90°，4個(gè)鍥塊都塞實(shí)）

推論2：

當(dāng)大車對(duì)角兩組車輪轉(zhuǎn)90°，四個(gè)制動(dòng)器都制動(dòng)時(shí)，沿大車方向沒(méi)有鍥塊塞實(shí)的情況下，沿小車方向風(fēng)速超過(guò)49.53m /s時(shí)，輪胎吊會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng);在4個(gè)鍥塊都塞實(shí)的情況下，沿小車方向風(fēng)速超過(guò)58.448m /s時(shí)，輪胎吊才會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)^[3]。

第三章系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用方法

3.1 聯(lián)動(dòng)臺(tái)兩位自復(fù)位開(kāi)關(guān)

輪胎吊防風(fēng)開(kāi)關(guān)作用是通過(guò)兩位自復(fù)位鑰匙開(kāi)關(guān)的旋轉(zhuǎn)來(lái)確定具體哪一側(cè)輪胎旋轉(zhuǎn)90°。為避免輪胎吊司機(jī)日常作業(yè)中出現(xiàn)誤操作，導(dǎo)致輪胎一側(cè)轉(zhuǎn)向。將此兩位自復(fù)位開(kāi)關(guān)放在右側(cè)聯(lián)動(dòng)臺(tái)尾部。

3.2 司機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作

根據(jù)輪胎吊操作系統(tǒng)不同，此次司機(jī)室單邊轉(zhuǎn)向改造操作方法分為兩種，具體如下：

3.2.1R020—R096，總共48臺(tái)，單邊轉(zhuǎn)向操作可用的開(kāi)關(guān)、按鈕如下：

1、“聯(lián)鎖旁路”按鈕，屬原車自帶，位置在左側(cè)聯(lián)動(dòng)臺(tái);

2、“兩位自復(fù)位”開(kāi)關(guān)，為原車備用開(kāi)關(guān)，位于右側(cè)聯(lián)動(dòng)臺(tái)尾部;

3、操作方法：

在防風(fēng)操作時(shí)，輪胎吊司機(jī)左手按住左側(cè)聯(lián)動(dòng)臺(tái)的“聯(lián)鎖旁路”按鈕，右手旋轉(zhuǎn)右側(cè)聯(lián)動(dòng)臺(tái)后方的“兩位自復(fù)位”開(kāi)關(guān)（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為近側(cè)單邊轉(zhuǎn)向、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)側(cè)單邊轉(zhuǎn)向），即可實(shí)現(xiàn)大車輪胎單側(cè)轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向到位后松開(kāi)按鈕及開(kāi)關(guān)即可。需恢復(fù)正常作業(yè)狀態(tài)時(shí)，按正常轉(zhuǎn)向操作步驟恢復(fù)即可。

3.2.2? R097—R136，總共40臺(tái)，單邊轉(zhuǎn)向操作可用的開(kāi)關(guān)如下：

1、“大車轉(zhuǎn)向選擇”開(kāi)關(guān)，屬原車自帶，位置在左側(cè)聯(lián)動(dòng)臺(tái);

2、“兩位自復(fù)位”開(kāi)關(guān)，為右側(cè)聯(lián)動(dòng)臺(tái)最后一排備用開(kāi)關(guān);

3操作方法：

在需緊急防風(fēng)轉(zhuǎn)向時(shí)，輪胎吊司機(jī)將“大車轉(zhuǎn)向選擇”開(kāi)關(guān)撥在“旁路”位置，旋轉(zhuǎn)安裝在右側(cè)聯(lián)動(dòng)臺(tái)的“兩位自復(fù)位”開(kāi)關(guān)后（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為近側(cè)單邊轉(zhuǎn)向、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)側(cè)單邊轉(zhuǎn)向），按照正常轉(zhuǎn)90度步驟，即可實(shí)現(xiàn)單邊轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向到位后按轉(zhuǎn)向泵停止按鈕，然后松開(kāi)“兩位自復(fù)位”開(kāi)關(guān)即可。需轉(zhuǎn)回零度時(shí)，按正常操作步驟轉(zhuǎn)向即可。

3.2.3注意事項(xiàng)：

1、在進(jìn)行單邊轉(zhuǎn)向時(shí)，輪胎吊司機(jī)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇靠近拖車通道的一側(cè)輪胎進(jìn)行90度轉(zhuǎn)向，避免輪胎吊防撞架與箱區(qū)內(nèi)集裝箱發(fā)生干涉;

2、在進(jìn)行單邊轉(zhuǎn)向時(shí)，輪胎吊司機(jī)必須全程按住“聯(lián)鎖旁路”按鈕或新安裝的“兩位自復(fù)位”開(kāi)關(guān)，直至輪胎轉(zhuǎn)至90度方可松手。

3、新安裝的“兩位自復(fù)位”開(kāi)關(guān)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為近側(cè)輪胎轉(zhuǎn)向，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)側(cè)輪胎轉(zhuǎn)向。

4、近側(cè)是指輪胎吊小車后退至通道門(mén)側(cè)（電氣房側(cè)），遠(yuǎn)側(cè)是指小車運(yùn)行最前側(cè)（發(fā)動(dòng)機(jī)、電阻箱側(cè)）。

第四章 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 描述

使用聯(lián)動(dòng)臺(tái)備用開(kāi)關(guān)將單側(cè)轉(zhuǎn)向命令發(fā)動(dòng)給輪胎吊PLC。

程序中將輸入的單側(cè)轉(zhuǎn)向命令直接給到對(duì)應(yīng)的單側(cè)轉(zhuǎn)向軟件繼電器，開(kāi)始轉(zhuǎn)向流程。

第五章 總結(jié)與展望

本文從理論上驗(yàn)證了輪胎吊在錨定時(shí)發(fā)生移動(dòng)的條件，以及從硬件和軟件兩個(gè)方面優(yōu)化了輪胎吊的錨定方式，由于此操作流程簡(jiǎn)單快捷，在出現(xiàn)瞬時(shí)大風(fēng)情況下，司機(jī)也能在1分鐘內(nèi)將輪胎吊進(jìn)入防風(fēng)模式，確保輪胎吊設(shè)備安全，從而也保證了港口員工的人身安全。

雖然本文對(duì)輪胎吊的錨定方式進(jìn)行了優(yōu)化，但還是有一些不足存在，在不久的將來(lái)，隨著科技的發(fā)展，輪胎吊的錨定方式會(huì)出現(xiàn)更為安全快捷的方式。

在本次輪胎吊錨定方式的優(yōu)化上，投入了大量的人力、物力，非常感謝公司以及科、隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，同時(shí)還要感謝操作部、技術(shù)部現(xiàn)場(chǎng)人員也提出了許多意見(jiàn)及建議。在此，一并表示感謝。

參考文獻(xiàn)

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