L型碼頭岸邊集裝箱起重機防撞保護研究

彭秀龍

上海振華重工(集團)股份有限公司

1 引言

岸邊集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)作為港口裝卸的主要設(shè)備，其作業(yè)的安全問題尤為重要。就L型碼頭岸橋防撞問題提出了3種解決方案，分別是安裝SICK大梁激光防撞限位、安裝大車機械十字旋轉(zhuǎn)限位加旁路、建立遠程通訊方式確定大車實際位置。分別對這幾種方案做詳細介紹。

2 安裝大梁SICK激光防撞限位

2.1 激光傳感器介紹

SICK激光防撞傳感器發(fā)出激光通過按一定速率旋轉(zhuǎn)的三棱鏡折射形成一個面域，設(shè)置面域的保護區(qū)域，當有物體進入保護區(qū)域時，激光被擋住，部分能量返回，能量發(fā)生衰減，掃描器立刻輸出低電平DC 0V，可同時設(shè)置兩個保護區(qū)域進行減速、停止防護，當掃描器出現(xiàn)故障或外面鏡有污垢時，系統(tǒng)自檢輸出ALARM報警。

2.2 SICK激光傳感器的功能實現(xiàn)

由于一般項目已經(jīng)安裝了大梁激光防撞傳感器，并且進行了常規(guī)軟件設(shè)置，只需根據(jù)碼頭具體情況對其軟件設(shè)置進行更改。適當擴大掃描范圍，增加大車減速和停止距離，繪制出新的掃描區(qū)域。此方案適用于L型兩側(cè)的大梁高度相差不大的情況，否則激光傳感器可能達不到掃描范圍的要求。

2.3 SICK激光傳感器方案優(yōu)缺點

該方案優(yōu)點有：可以利用項目原有的設(shè)備，不需要額外增加成本，只需要對激光傳感器重新進行軟件設(shè)置即可；激光傳感器精度高，抗光、電干擾能力強，日常維護保養(yǎng)簡單。

該方案缺點為：若岸橋已有激光傳感器增大掃描范圍依然達不到碼頭防撞實際要求，就需要另外購買，增加了成本；激光傳感器對安裝位置要求較高，如果安裝位置不合適或者后期變動，會影響傳感器掃描范圍，帶來安全隱患。

3 增加機械十字旋轉(zhuǎn)限位

3.1 機械十字旋轉(zhuǎn)限位的功能實現(xiàn)

L型碼頭示意圖見圖1，需要在岸橋4和岸橋5大車上安裝1個機械十字旋轉(zhuǎn)限位，在碼頭地面安裝1個固定支架，其位置根據(jù)L型另一側(cè)的岸橋前大梁長度加上適量的余量確定(見圖2)。

圖1 L型碼頭示意圖

圖2 機械十字旋轉(zhuǎn)限位

當岸橋4大車從遠處向L型的交點移動即向左運動時，十字限位碰到地面支架動作后信號由1變成0，PLC接收到信號變化，大車向左運行允許信號由1變成0，大車停止運行。岸橋司機和技術(shù)人員需要根據(jù)另一邊岸橋和大梁位置情況，確定大車是否可以繼續(xù)向交點方向運行。如果可以行進，技術(shù)人員打旁路，司機繼續(xù)動大車到預(yù)定位置，在運行過程中隨時觀察另一邊岸橋大車情況，并及時做出調(diào)整確保安全。如果大車需要從交點退出即向右運動，司機可直接向右動大車，待退出地面支架處后，十字限位信號由0變回1，大車2個方向都恢復(fù)正常運行。岸橋5大車向交點移動時的控制流程與岸橋4相同，僅方向相反。

3.2 機械十字旋轉(zhuǎn)限位優(yōu)缺點

機械十字旋轉(zhuǎn)限位優(yōu)點有：安裝簡單、維護保養(yǎng)成本低，2臺岸橋僅需分別安裝1個十字限位和1個支架即可；安全性高，在碼頭工程部技術(shù)人員和岸橋司機同時確認安全后，機器才能繼續(xù)運行，可以有效防止司機誤操作。

該方案缺點在于十字限位和支架需要定期維護，確保限位能正常工作，岸橋到達支架位置后能及時停止，否則會有安全隱患。每次大車運行經(jīng)過支架位置，都需要技術(shù)人員打旁路，增加了一定的人力成本，也在一定程度上影響了效率。

4 建立遠程通訊方式確定大車實際位置

4.1 通訊方式的功能實現(xiàn)

一般碼頭岸橋都會通過大車電纜預(yù)留光纜建立RCMS(Remote Crane Management System,遠程起重機管理系統(tǒng))通訊連接到碼頭控制中心，在遠程端口電控商的RCMS可以讀取碼頭所有機器的數(shù)據(jù)。通過RCMS軟件讓岸橋4、岸橋5的PLC能讀到對方的大車位置，然后根據(jù)這個位置信息來確定大車可以移動的位置。但是由于絕對值編碼器存在累計誤差丟失位置問題，導致安全性不是很高，實際使用中還需要進一步完善以提高安全性。

4.2 通訊方式的優(yōu)缺點

通訊方式的優(yōu)點是：自動化程度和效率較高，不需要額外的人工干預(yù)。由于一般項目都會安裝所需要的編碼器，不需要增加額外的硬件成本。

通訊方式的缺點是：如果僅以對方岸橋的大車絕對值編碼器讀數(shù)作為位置參考，可靠性和安全性不足，絕對值編碼器會存在累計誤差丟失位置，一旦大車編碼器未能及時同步，就會帶來安全隱患。

4.3 通訊方式的優(yōu)化方案

通過增加荷蘭BTG公司的位置測量定位系統(tǒng)，對大車位置做出更加精準的定位。這套系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在很多雙小車岸橋項目的小車定位系統(tǒng)中，可靠性高。在大車陸側(cè)和海側(cè)面安裝讀取數(shù)據(jù)的探頭,碼頭岸線在探頭可讀區(qū)域內(nèi)埋入預(yù)先設(shè)定過數(shù)據(jù)的存儲單元，每隔1 m距離安裝1個(見圖3)。BTG系統(tǒng)和絕對值編碼器建立通訊，讀取絕對值編碼器數(shù)值變化，用以獲得大車位置的連續(xù)變化。BTG系統(tǒng)的安裝，使得大車定位精度得到了優(yōu)化，通訊系統(tǒng)的防撞方式更加可靠安全，但也增加了碼頭的投入成本。

圖3 岸橋大車BTG系統(tǒng)

5 結(jié)語

討論了3種解決L型碼頭岸橋大梁防撞問題的方案，3種方案各有優(yōu)缺點。激光傳感器方案適合岸橋已經(jīng)安裝了大梁防撞的碼頭，僅需適當調(diào)整軟件設(shè)置即可；增加機械十字限位的方案適合不是特別繁忙的碼頭，簡單易操作；通訊方式的方案更加適合自動化程度高、追求效率的碼頭。也可將幾種方案結(jié)合使用，發(fā)揮更好的防撞效果，提高碼頭日常作業(yè)的安全性。