集裝箱岸橋吊具掛艙的原因分析及應對措施

青島前灣智能集裝箱碼頭有限公司　張　衛　王培山　王延春　張　鵬

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集裝箱岸橋吊具掛艙的原因分析及應對措施

青島前灣智能集裝箱碼頭有限公司張衛王培山王延春張鵬

摘要：集裝箱岸橋在船舶裝卸作業過程中，岸橋吊具掛艙事故時有發生;瞬間的超負荷會對岸橋的金屬結構和運行機構造成損傷，并可能引發鋼絲繩斷裂、墜箱，甚至橋吊大梁傾覆、司機室墜落等惡性事故。因此，岸橋制造商和設備用戶都針對集裝箱岸橋吊具的掛艙原因及應對措施做了大量的分析和改進工作。分析了集裝箱岸橋吊具掛艙的6個方面原因，提出了2種安全保護方案。

關鍵詞：集裝箱岸橋； 吊具掛艙； 掛艙保護

1前言

集裝箱岸橋吊具掛艙(簡稱吊具掛艙)統指在集裝箱作業過程中，因各種原因造成岸橋吊具在起升過程中，與固定物(如船艙集裝箱導槽，固定在船上的集裝箱)發生鉤掛或干涉，造成起升負荷瞬間嚴重過載，對起升機構和岸橋結構施加巨大過載沖擊的非正常狀態[1-2]。

吊具掛艙發生時，可大體根據吊具的帶載情況將掛艙分為4類：空載吊具在艙里起升運行過程中，與船艙內集裝箱滑道導槽發生干涉甚至鉤掛；吊具起升時，吊具下掛載的集裝箱與船艙內滑道導槽發生干涉甚至卡滯；吊具起升時，吊具下掛載的集裝箱與其他集裝箱的聯系未脫離引起的掛艙；吊具和吊具下掛載的集裝箱共同引起的掛艙[3-4]。

2集裝箱岸橋吊具掛艙的原因分析

吊具掛艙的發生是設備本身、作業環境和人為主觀因素疊加作用的結果，而從設備本身安全性出發，特別是隨著碼頭作業自動化程度的進一步提高，人為主觀因素得以弱化，有必要針對全時作業環境下，對設備本身引起的吊具掛艙原因加強分析[5-6]。吊具掛艙主要有如下6類原因。

2.1吊具原因引起的吊具掛艙

吊具在集裝箱船艙內起升運行時，因吊具外周與船艙內任何部位發生鉤掛或卡滯引起的吊具掛艙。在實際運行過程中,自身變形老化的吊具或導板變形的吊具，四角箱體或相應機構超出原設計包絡尺寸，或者是吊具的四角導向裝置效能不足，吊具伸縮梁定位不準或伸縮梁故障移動。在作業環境惡劣時，吊具的輕微缺陷得到放大，增加了吊具掛艙的發生概率，使小概率事件轉化為必然事件。

2.2吊具下掛載的集裝箱變形引起的吊具掛艙

變形的集裝箱在集裝箱船舶導槽(包括艙內和甲板上的導槽部分)內由吊具提升運行時，超出集裝箱原設計包絡尺寸的部分與船舶導槽或鄰近裝置發生的干涉或鉤掛，增加了吊具掛艙的發生概率。

2.3船艙導槽變形引起的吊具掛艙

船艙導槽變形破壞了集裝箱或吊具的運行軌跡環境，即使是吊具或集裝箱具備理想的標準尺寸，也因原運行軌跡被變形的導槽突入，變形的導槽與吊具或集裝箱發生干涉甚至鉤掛卡滯成為必然，這也相應地增加了吊具掛艙的發生概率。

2.4集裝箱船舶傾斜及吊具(或吊具下集裝箱)傾斜引起的吊具掛艙

在集裝箱裝載過程中，船舶高度和傾斜度處于動態變化狀態，若船纜在潮位變化過程中沒有及時調整，船舶的晃動傾斜度和船舶在岸橋大車方向的位移足以累積到與吊具(或吊具下掛載的集裝箱)提升軌跡發生交叉，以至于造成吊具(或吊具下掛載的集裝箱)在提升過程中被干涉甚至卡滯；另一方面，集裝箱船舶的船纜緊固合適，但由于吊具(或吊具下掛載的集裝箱)的傾斜同樣造成了提升軌跡與船舶艙位的既定允許軌跡的交叉，也會發生類似于船舶晃動時的吊具掛艙問題，而起重機自身吊具傾旋角度不合適或者吊具掛載的集裝箱內貨物配載不均衡造成的偏載，都會造成吊具(或吊具下掛載的集裝箱)傾斜。

2.5待提升的集裝箱與船舶或其他集裝箱連接未脫離造成的吊具掛艙

當待提升的集裝箱與船上的任何裝置有人為的加固連接時，在此連接未解除即進行提升運行，也會造成吊具掛艙問題。

2.6操作人員操作原因引起的吊具掛艙

針對同等條件下特定的某一作業，不同的起重機操作人員以及裝卸輔助配合人員將做出不同的操作反應，不同的操作反應必將產生不同的操作結果。

3降低吊具掛艙后對岸橋結構和相應機構沖擊的安全保護方案

3.1目前采用的比較成熟的掛艙保護方案

根據目前的掛艙保護實現情況，可大體將相應裝置劃分為5個子模塊，見表1。

把上述模塊搭配組合，經過實際推廣應用，形成了如下比較成熟的應用方案。

3.1.1負荷傳感器+專用掛艙檢測及信號生成模塊+電控安全PLC/驅動緊停底層控制

(1)負荷傳感器采用銷軸式傳感器，可以通過PLC對自負荷傳感器測得的負荷值進行變化趨勢判斷，實現吊具掛艙的預保護，結合專用掛艙檢測及信號生成模塊能夠快速準確地生成掛艙保護信號。

(2)掛艙保護信號分為3路參與掛艙保護，一路經總線輸入到PLC中，參與邏輯控制，實現工作制動器和緊急制動器的抱閘；一路直接接入到變頻器控制板中，自IGBT層停止對電機的電流輸入；另外兩路信號則傳輸到安全級I/O模塊中，通過安全級工業總線控制實現變頻器安全力矩關斷。

3.1.2 掛艙保護油缸壓力繼電器(或掛艙保護油缸壓力傳感器)+電控安全PLC/底層驅動緊停控制+掛艙保護油缸被動壓縮卸荷

(1)利用機械觸點式掛艙保護油缸壓力繼電器或壓力傳感器，通過檢測掛艙保護油缸壓力實現掛艙保護信號的生成和輸出。此種方案若采用機械式壓力繼電器，掛艙保護信號的反應時間相對延長。

(2)掛艙保護信號同樣分為3路參與掛艙保護，一路經總線輸入到PLC中，參與邏輯控制，實現工作制動器和緊急制動的抱閘；一路直接接入到變頻器控制板中，自IGBT層停止對電機的電流輸入；另外2路信號則傳輸到安全級I/O模塊中，通過安全級工業總線控制實現變頻器安全力矩關斷。

(3)掛艙保護油缸通過自我液壓系統控制，在掛艙保護油缸內壓達到動作整定值時，掛艙保護油缸卸荷壓縮，降低起升鋼絲繩上載荷。

3.2推薦的岸橋吊具掛艙保護方案

采用負荷傳感器+專用掛艙檢測及信號生成模塊+電控安全PLC/驅動緊停底層控制+掛艙保護油缸被動壓縮卸荷的方案。此方案綜合了方案3.1.1和方案3.1.2的優點，能夠有效提高岸橋在設備本質安全方面的掛艙保護能力。

表1　掛艙保護裝置比較表

4結語

通過對集裝箱岸橋吊具掛艙原因的科學分析，認清岸橋掛艙問題發生的原因，利于形成科學有效的防范和補救措施，以岸橋的掛艙保護預防為主，大幅降低發生掛艙的幾率。即使發生了不可避免的掛艙問題，也能夠及時中斷掛艙過程，使掛艙處于可控范圍內，從而保證在岸橋作業過程中操作人員和岸橋整機的安全。

參 考 文 獻

[1]楊冰霜. 岸橋吊具卡槽滯艙事故的預防與處理[J]. 港口裝卸， 2006(6)：34-36.

[2]符敦鑒主編. 岸邊集裝箱起重機[M]. 武漢: 湖北科學技術出版社，2007.

[3]楊宇華. 岸邊集裝箱起重機構造及維護手冊[M]. 武漢: 湖北科學技術出版社，2007.

[4]Ing. J. Verschoof著，劉寶靜譯. 起重機設計、使用和保養[M]. 上海: 上海科學技術出版社，2002.

[5]李宗昊. 岸橋掛艙保護裝置的分析及計算[J]. 港口裝卸，2011(198)4：25-26.

[6]張燕敏，王 健. 岸邊集裝箱起重機掛艙保護裝置的設計[J]. 起重運輸機械，2012(7)：24-27.

Cause Analysis and Remedy of Spreader Snag of Quayside Container Crane

Qingdao Qianwan Intelligent Container Terminal Co., Ltd

ZhangWeiWang PeishangWang YanchunZhang Peng

Abstract:During the handling process of container gantry cranes, spreader snag may occur sometimes.The momentary overload will damage the crane steel structure and run institutions and might cause serious accidents such as wire rope fracture,container falling,girder overthrow and operator cabin falling. Therefore, both gantry crane manufacturers and users have made great effort to analyze the cause of the spreader snag and also have done a lot of improvement. This article analyzes the cause of the spreader snag in 6 aspects,and it proposes two kinds of safety protection schemes.

Key words:container gantry crane; spreader snag; spreader snag protection

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.015

收稿日期：2015-11-20

張衛： 266000，山東省青島市保稅區同江路567號