“一鍵錨定”新型自動防風錨定系統在自動化碼頭堆場的應用

青島前灣智能集裝箱碼頭有限公司

張連鋼　鄒子青　張　衛　呂向東　修方強　張　鵬

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“一鍵錨定”新型自動防風錨定系統在自動化碼頭堆場的應用

青島前灣智能集裝箱碼頭有限公司

張連鋼鄒子青張衛呂向東修方強張鵬

摘要：大型機械的快速防風錨定是事關生產設備和操作人員安全的關鍵問題。全自動集裝箱堆垛機(ASC)的無人化自動錨定、多機同時錨定和防瞬間強風錨定一直是困擾業界的三大難題。結合青島自動化碼頭設計建設經驗，提出了一套全新的ASC自動防風錨定系統水平布置模式，實現了ASC防風錨定的自動無人化、操作簡易化和安全標準化。

關鍵詞：自動錨定； 自動化； 集裝箱堆場； 無人化

1前言

自動化集裝箱碼頭堆場通常采用全自動集裝箱堆垛機(簡稱ASC)進行堆存作業，而青島自動化碼頭采用的ASC屬于無外懸臂式End Load型ASC，堆場集裝箱的交互在海/陸兩側，ASC需要更多地承擔堆場集裝箱堆碼與水平運輸任務，所以自動化碼頭ASC配置數量比傳統碼頭堆場機械配置數量更多。同時，傳統碼頭堆場機械是有人駕駛的，防風錨定時依靠大量人員手動錨固，而自動化堆場是無人化操作，加之更多的ASC配置數量，在防風錨定(尤其是防瞬間大風)時，難以在短時間內調動大量人員介入防風錨固。為解決困擾業界的大型機械無人化自動錨定、多機同時錨定和防瞬間強風錨定的三大難題，設計了用于自動化碼頭堆場ASC的“一鍵錨定”新型自動防風錨定系統。

所謂“一鍵錨定”，是對ASC的新型自動防風錨定系統及其操作控制過程的簡稱，是根據自動化碼頭無人堆場的特點，利用自動化控制和定位技術，不僅使用單個錨定裝置即滿足ASC防風/防傾覆的多種需求，而且使ASC的防風(尤其是防瞬間大風)錨定實現了自動、快速地錨固操作。在ASC上設計的水平布置模式自動防風錨定及其操作控制系統，簡稱“一鍵錨定”新型自動防風錨定系統。

2當前常用的大型裝卸機械防風錨定裝置

目前，港口大型裝卸機械通常采取垂直方式的防風錨定安裝形式，錨定板使用柱銷固定。

錨定流程為：制動器打開-電機旋轉-帶動絲杠下降把錨定板插入錨定孔。

解錨流程為：制動器打開-電機旋轉-帶動絲杠上升把錨定板抬起離開錨定孔后機械開始作業。

此類防風錨定裝置存在以下弊端：

(1)易發生錨定板墜落的安全隱患。在機械作業過程中存在因各類故障造成錨定板墜落(如柱銷松脫、制動器未抱緊等)的問題，給裝卸機械運行帶來安全隱患。

(2)錨定裝置結構復雜，各部分防風、防傾覆功能單一。為了滿足機械防風/防傾覆的多種需求，此類錨定裝置分兩部分，一部分采用錨定板，實現在機械水平方向進行防風錨定，另一部分采用防風拉鎖，在機械大車臺車的四角有多根防風拉鎖，防風時由操作人員把防風拉鎖逐根固定在地錨處，實現對機械在豎直和前后方向上的防風錨固，但是防風拉鎖裝置粗大笨重，定位準確性差，操作費時費力。

(3)防瞬間強風不力。大型機械在進入防風操作后，必需依靠大量現場人員介入，耗費一定時間才能完成防風安全停車狀態，無法防范緊急瞬間強風。

因此，傳統大型裝卸機械防風錨定裝置無法滿足自動化集裝箱碼頭堆場ASC的防風/防傾覆需求。

3ASC“一鍵錨定”系統主要構成

新型ASC自動防風錨定系統在碼頭出現大風尤其是出現瞬間大風時能自動、快速地對碼頭設備進行錨固，僅利用單個錨定裝置即可滿足機械在三維方向上的防風/防傾覆需求，解決了以前的防風安全保護裝置功能單一的弊端，完全適應ASC在集裝箱自動化堆場高速運行、無人化操作和安全可靠性要求高的特點，實現了ASC防風錨定的自動無人化、操作簡易化和安全標準化。

3.1自動防風錨定裝置

自動防風錨定裝置的安全防護標準為抵抗環境最大風速55 m/s。ASC自動化堆場“一鍵錨定”裝置如圖1所示。

1.防傾覆裝置支座　2.電動螺桿支　3.座電動螺桿　4.伸縮錨定銷　5、6.檢測限位　7.限位板　8.地面錨定支座　9、10.地面進銷檢測限位圖1　ASC自動化堆場“一鍵錨定”示意圖

“一鍵錨定”裝置具有雙重功能。該裝置采用電機驅動螺旋絲杠，帶動錨定銷移動，利用行程開關自動定位，具有自鎖功能，集防風錨定/防傾覆雙重作用于一身。

錨定裝置安裝在每臺ASC剛性腿和柔性腿橫梁的中間位置，在自動化堆塊海/陸兩側維修區地面上各安裝1組錨定座。

3.2自動防風錨定裝置布置模式

自動防風錨定裝置采用水平布置模式。

(1)ASC伸縮錨定銷采用水平布置，能夠完全避免錨定裝置垂直布置的傳統碼頭機械因螺桿損壞或固定銷松脫而造成的錨定銷墜落安全隱患。

(2)電動螺桿水平安裝可降低電機出力，從而減少功率。

(3)結構緊湊簡單，便于檢查、保養，維護，且安裝方便。

(4)地面錨定支座安裝在高于地面的位置，可有效防止錨定孔積水、結冰，且便于清理。

(5)ASC錨定裝置安全穩定，可靠性高，維護成本低。

3.3 “一鍵錨定”自動防風錨定控制

ASC自動防風裝置控制系統能夠對堆場全部ASC實現自動控制，使其各自進入錨定位置。ASC接收到防風錨定指令后，能夠通過定位系統自動識別ASC的錨定位置，自動進入堆場海側或陸側的指定位置進行錨定。在ASC工作運行過程中，控制系統使錨定裝置始終處于鎖定狀態，不會給ASC大車高速運行帶來任何安全隱患。

ASC執行錨定指令時，采用2種方法對錨定位置進行精準定位。

(1)利用transponder定位技術和驅動電機上的位移編碼器進行大車位置檢測實現精確定位，在ASC運行中不斷檢測并向設備控制系統反饋大車的實時位置，控制系統會根據大車的位置，計算與地面錨定位置的距離并控制ASC自動減速，最終精準定位至地面錨定位置(海側或陸側安全停車位置)，然后進行自動錨固操作。

(2)物理定位方法是在堆場維修區的外側安裝2套與錨定支座銷孔一樣大小的定位塊，ASC左右臺車的外側安裝檢測限位對準定位塊，由該限位最終控制電動伸縮螺桿或電動液壓油缸驅動自動伸出錨定銷，使錨定裝置進入最終錨定、防傾覆狀態。

3.4“一鍵錨定”系統的運行模式

(1)標準運行模式的操作過程。碼頭調度系統(TOS)發送作業指令,ASC設備控制系統自動控制ASC完成相應的裝卸任務，當ASC完成裝卸生產所有指令后,操作員根據后續裝卸生產情況， 決定ASC是否需運行到指定的停車位置，需要停車時按錨定鍵即可自動控制ASC進入防風錨定位置。如果ASC在自動運行過程中出現錨定不到位的情況，系統會自動報警，再由操作員遠程控制ASC，使其調整到位，ASC錨定到位后其狀態信息自動反饋至碼頭調度系統。

(2)大風預警時的操作過程。在遠程控制室操作員接到防風命令后，由操作員啟動防風錨定控制指令程序，通過“一鍵錨定”控制系統發出ASC錨定指令，堆場ASC將吊具起升至最高位置，將小車機構運行至大梁重心位置，ASC驅動大車機構運行至錨定位置處精確對位停止(海側ASC停車點在海側維修區，陸側ASC停車點在陸側維修區)，然后自動進行錨定。錨定到位后有相應限位檢測ASC“一鍵錨定”裝置到位情況，所有ASC的錨定銷狀態在RCMS屏幕上實時顯示，并將ASC錨定信號反饋至遠程控制中心。控制中心監視屏上顯示相應的防風錨定停車位置狀態。

4結語

“一鍵錨定”系統是一套新型的ASC自動防風錨定系統，采用簡單可靠的裝置，擺脫了傳統依賴人工完成ASC防風錨定和防傾覆的工作模式。“一鍵錨定”系統優化了ASC錨定裝置設計，使堆場作業的ASC能夠自動準確、及時地進入安全停車位置，完成安全停車。它具備了一鍵同時錨定多個機械和防強風瞬間錨定功能，實現了ASC防風錨定標準化、智能化、無人化和自動化，從根本上解決了傳統碼頭防風錨定的人工參與，無法多機同時錨定和無法應對瞬時強風的三大弊端，是自動化碼頭堆場ASC理想的防風錨定系統。

參 考 文 獻

[1]羅世東. 門式起重機小車自動錨定裝置設計[J]. 港口裝卸, 2011(4):29-30.

[2]白鵬. 港口大型設備防風探討[J]. 價值工程, 2012,(03):31.

[3]秦耀剛. 海港碼頭大型起重機械的防風問題[J].港口裝卸, 1998,(119)5:1-5.

Application of the New Type One Key Anchoring System on Automatic Terminal Storage Yard

Qingdao Qianwan Intelligent Container Terminal Co.,LTD.

Zhang LiangangZou ZiqingZhang WeiLu XiangdongXiu FangqiangZhang Peng

Abstract:The quick anti-wind anchor of large equipments is the core issue for the safety of production equipments and working staff. The unmanned automatic anchor, simultaneous multi-crane anchor and anti instantaneous strong wind of automatic container stacking cranes are the three major problems baffling the industry. With the design and construction experience of Qingdao Automated Terminal, this paper proposes a new horizontal arranged automatic anti-wind anchor system to realize the unmanned automation, user-friendly control and safety standardization of ASC anti-wind anchor.

Key words:automatic anchor; automation; container yard; unmanned

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.007

收稿日期：2015-11-20

張連鋼： 266000, 山東省青島市保稅區同江路567號