自動化集裝箱碼頭人機交互安全保障措施

耿衛寧　宋海濤

安全生產指在生產經營活動中，為避免造成人員傷亡和財產損失而采取相應的安全事故預防和控制措施，使生產過程符合規定的條件，從而確保生產經營活動順利進行。受自動化技術發展水平、特殊作業環境等因素的限制，自動化集裝箱碼頭只能實現大部分作業環節的自動化，部分作業環節仍需要人工輔助；因此，如何確保人與自動化設備交互安全是自動化集裝箱碼頭安全管理面臨的新挑戰。本文以青島港自動化集裝箱碼頭為例，分析人機交互安全保障措施。

1 自動化集裝箱碼頭采用的自動化設備

1.1 雙小車橋吊

青島港自動化集裝箱碼頭采用由上海振華重工（集團）股份有限公司（以下簡稱振華重工）設計制造的雙小車橋吊（見圖1）。該橋吊吊具額定起升質量，前伸距，軌面上起升高度，軌面下起升高度；主小車只在船上著箱或著船時需要人工遠程輔助，門架小車全自動作業。

1.2 自動導引小車

青島港自動化集裝箱碼頭采用由振華重工設計制造的鋰電池驅動的自動導引小車（見圖2）。該自動導引小車最大載質量，滿載最大速度/s，具備頂升功能，全自動作業。

1.3 自動高速軌道吊

青島港自動化集裝箱碼頭采用由振華重工設計制造的自動高速軌道吊（見圖3）。該軌道吊吊具額定起升質量，軌面上起升高度，大車速度/s，全自動作業。

2 自動化集裝箱碼頭人機交互區域及作業類型

2.1 橋吊陸側平臺拆加鎖作業

卸船作業時，橋吊主小車自動將集裝箱放至橋吊陸側平臺上，人工拆下扭鎖，門架小車自動將集裝箱吊起并放至自動導引小車上；裝船作業時，門架小車自動將集裝箱從自動導引小車吊至橋吊陸側平臺上，人工安裝扭鎖，主小車自動將集裝箱從平臺上吊起裝船。橋吊主小車、門架小車在陸側平臺上均采用全自動作業模式，拆加鎖人員與自動化設備有高頻率交互作業。

2.2 自動導引小車作業區域維修作業

青島港自動化集裝箱碼頭自動導引小車作業區域實行全封閉作業模式，但當自動導引小車發生故障或自動導引小車作業區域內的其他設備發生故障時，則由作業人員進入作業區域處理。

2.3 自動軌道吊作業區域維修作業及冷箱插拔電作業

青島港自動化集裝箱碼頭自動軌道吊作業區域實行全封閉作業模式，冷箱場區位于自動軌道吊作業區域的中間位置。當實施自動軌道吊維修和冷箱插拔電作業時，作業人員穿越自動軌道吊的軌道，進入自動軌道吊作業區域。

2.4 自動軌道吊陸側交互區收發箱作業

青島港自動化集裝箱碼頭收發箱作業區域位于堆場陸側交互區。集卡司機倒車進入作業車道并刷卡確認身份后，自動軌道吊運行至交互區實施收發箱作業。集卡司機在作業過程中除須確保自身安全外，還要監控自動軌道吊作業。

3 自動化集裝箱碼頭人機交互安全保障措施

3.1 橋吊陸側平臺拆加鎖作業安全防護

3.1.1 增加物理防護

青島港自動化集裝箱碼頭在設計橋吊陸側平臺時，在拆加鎖工通道的基礎上增設金屬安全通道，能抵抗質量為70 t的集裝箱自10 m的高度落下時產生的沖擊力；平臺拆加鎖人員在安全通道內實施作業。

3.1.2 設計單機自動化控制避碰邏輯

在平臺作業流程設計方面，青島港自動化集裝箱碼頭與振華重工合作設計單機自動化控制避碰邏輯，控制權的控制邏輯為“先到先得，重載不能越人”。在橋吊陸側平臺兩端安裝平臺控制盒（見圖4）：平臺拆加鎖人員進入通道前先申請控制權，獲得控制權后，通道指示燈綠燈亮，拆加鎖人員可以安全進入；若平臺控制權被主小車或門架小車占用，則人工申請控制權失敗，通道指示燈紅燈亮，拆加鎖人員須等待控制權釋放后再次申請；拆加鎖人員離開通道后，按下釋放按鈕釋放控制權。

3.2 人員進入自動導引小車作業區域的安全防護

自動導引小車作業區域內的人機安全防護分為全場停止和鎖閉部分區域2種模式。

3.2.1 全場停止

中控人員通過系統停止全場自動導引小車作業，現場人員和設備進入自動導引小車作業區域。若故障較小，則人員和設備在立即修復故障后撤離作業現場，中控人員核實后恢復作業；若故障較大，則使用正面吊將發生故障的自動導引小車吊離作業區域，人員和設備撤離現場，中控人員核實后恢復作業。

3.2.2 鎖閉部分區域

人員進入自動導引小車作業區域前必須向中控室申請授權，獲得授權后在作業區門禁處刷卡，系統鎖閉相關區域（見圖5），嚴禁自動導引小車進入鎖閉區域；人員進入鎖閉區域后，在其周邊擺放警示隔離標志，系統在鎖閉區域外設置防護區，自動導引小車進入防護區域時行駛速度降低50%；人員作業結束撤離鎖閉區域后通知中控室，中控室確認現場人員全部安全撤離后在系統中解除鎖閉。

3.3 人員進入自動軌道吊作業區域的安全防護

（1）自動軌道吊作業區域和冷箱支架采用安防門禁系統管理，人員進入必須得到授權，進入和離開時均須在門禁處刷卡。

（2）人員穿越自動軌道吊的軌道時，通過門禁系統刷卡申請開門（見圖6）。若自動軌道吊已經申請到通過該處的路徑，則通道門保持關閉，門禁系統警示申請人員稍后申請；若人員申請到通過權，則自動軌道吊不能通過該區域。

（3）冷箱作業人員刷卡進入冷箱支架后，自動軌道吊可以穿越冷箱支架，但不能在此冷箱支架處作業；冷箱作業人員刷卡離開后，作業恢復。

3.4 自動軌道吊陸側交互區收發箱作業安全防護

（1）自動軌道吊陸側交互車道標示警戒線，用以指導集卡司機停車（見圖7）；集卡司機按規定停車，確保駕駛室不在鉤行路線下。

（2）集卡司機下車進入交互亭，確保自身處于安全區域，并按照一體機提示確認相關安全問題，以確保集卡安全狀態符合交互條件。

（3）在自動軌道吊與集卡交互過程中，集卡司機按住安全確認鍵（見圖8）；若在交互過程中發生任何異常情況，集卡司機松開安全確認鍵，自動軌道吊的自動作業立即停止，自動軌道吊遠程操控臺（見圖9）接到警示信號，遠程操控員與集卡司機溝通并確認安全后，由自動軌道吊遠程操控員決定由手動操控完成作業或恢復自動作業。

4 結束語

自動化集裝箱碼頭是大型集裝箱碼頭的發展趨勢，其有利于將人從危險、繁重的勞動中解放出來。自動化集裝箱碼頭追求高效率、高效益的前提是保障作業人員安全。我國自動化集裝箱碼頭發展尚處于起步階段，國外可供借鑒的經驗有限。如何實現自動化集裝箱碼頭安全管理系統化以確保作業安全，還需要相關從業人員的共同研究。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2016-07-29）