自動化集裝箱瑪頭人機交互安全機制探討

張玉龍　耿衛寧

隨著集裝箱碼頭自動化趨勢的發展，如何轉變傳統集裝箱碼頭安全生產管理的固有觀念，形成適應自動化集裝箱碼頭安全生產管理的新思維，通過自動化技術降低港口安全操作成本和提高港口作業效率，成為集裝箱碼頭前進道路上的又一難題。近年來，集裝箱碼頭不斷投入自動化設備，應用自動化技術，并采用信息管理系統，以實現集裝箱碼頭裝卸作業和生產管理的自動化。人工設定并管理自動化技術以及集裝箱碼頭生產的復雜性，導致自動化集裝箱碼頭仍有個別作業環節須人工介入，即通過人機交互完成。只要存在人機交互，就會存在安全隱患；要確保安全生產，就必須解決人機交互中的安全問題。因此，在人機交互設計過程中，需要制訂以人機交互安全邏輯為基礎的安全管理措施，將安全邏輯嵌入自動化設備的系統設計、作業流程的各個節點以及安全管理的規范制度中，形成完善的、立體化的人機交互安全機制，從而為自動化集裝箱碼頭安全、順暢、高效運營提供保障。

1 自動化集裝箱碼頭人機交互安全邏輯

邏輯指思維的規律、規則。安全邏輯是運用邏輯的方法研究安全生產、勞動保護和安全工作，將安全與生產按照一定的規律和規則相結合，從而實現人安合一。安全生產指在生產經營活動中，為了避免造成人員傷害和財產損失而采取相應的事故預防和控制措施，從而在符合規定的條件下開展生產活動，以保證從業人員的人身安全與健康、設備和設施免受損壞以及環境免遭破壞，進而保證生產經營活動順利進行。

傳統集裝箱碼頭和自動化集裝箱碼頭的主營業務是裝卸生產作業，均須避免人員傷害和財產損失，以保障生產活動順利開展；由此看出，自動化集裝箱碼頭與傳統集裝箱碼頭的安全邏輯目的是一致的。盡管兩者安全邏輯目的具有一致性，但是自動化集裝箱碼頭與傳統集裝箱碼頭實現安全防護的手段大有不同。自動化集裝箱碼頭的設備運行與信息系統的關聯性較傳統集裝箱碼頭強，一旦某個環節發生安全事故，極易導致整個生產中斷，進而對生產活動造成很大影響；因此，自動化裝卸生產對安全提出更高、更嚴的標準和要求，體現在自動化集裝箱碼頭規劃、設備和信息系統設計以及操作流程和管理標準制訂等方面。

2 自動化集裝箱碼頭裝卸設備安全防護

自動化裝卸設備的安全防護通過工業化和信息化融合實現：基于人機交互安全邏輯，結合機電一體化設計以及安全校驗邏輯，再輔以物理安全防護，為自動化集裝箱碼頭裝卸作業提供最大的安全保障。

2.1 自動化雙小車岸橋

傳統岸橋指在集裝箱碼頭前沿，可沿岸邊移動，且以對準船舶箱位進行裝卸作業的集裝箱起重機。區別于傳統岸橋，自動化雙小車岸橋配備2臺具有單獨起升機構且能在各自軌道上獨立運行的起重小車，通過遠程和自動控制技術完成集裝箱在中轉平臺上的接力式裝卸作業。通過對比傳統岸橋與自動化雙小車岸橋的相關結構及應用技術（見表1），可以看出兩者的安全設計思路截然不同。

表1 傳統岸橋與自動化雙小車岸橋對比

2.2 集裝箱自動導引車

集裝箱自動導引車指具備電磁或光學等自動導引裝置，由計算機控制，以輪式移動為特征，并且能夠沿規定的導引路徑自動行駛的集裝箱運輸車輛。集裝箱自動導引車具備自動導航、自動定位、自動避碰防撞等功能，其底盤較低，且前后安裝防護架，確保將安全防護放在首位，既滿足生產活動的基本需求和環保需求，又兼顧設備的安全自動運行。

2.3 堆場自動堆垛機

堆場自動堆垛機指行走部分采用鋼輪支撐，且通過自動控制技術完成自動行走和集裝箱裝卸的門式起重機。堆場自動堆垛機采用自動掃描、自動防撞、自動激光探測、自動定位、自動電子防搖以及遠程控制等技術確保設備安全運行。

3 自動化集裝箱碼頭人機交互安全機制

3.1 自動化集裝箱碼頭人機交互系統

人機交互系統是信息技術發展的產物，指利用通信、計算機等媒介實現設備遠程控制以及信息管理服務等功能。自動化集裝箱碼頭人機交互系統體現在集裝箱碼頭生產各方面，包括多形態輸入/輸出模式、智能接口、視覺獲取、對話系統、信息服務和數據處理等，具體體現在：從機電一體化系統到遠程控制系統，從設備調度系統到設備監控系統，從單機控制界面到集成管理界面，從數據輸入系統到中央控制系統，從高空監控到實時監控，從第四代通信系統到視頻對話系統，從人員出入門禁系統到現場安全監護系統等。

自動化集裝箱碼頭人機交互系統安全邏輯體現在以下幾點。

（1）合規性、正確性校驗：人機交互系統任何一個輸入口均有合規性、正確性數據或指令校驗，錯誤數據或指令將被拒絕。

（2）征兆或異常提示：當現場設備運轉出現問題或信息流程出現異常無法繼續運行時，人機交互系統立即發出警示，以便操作人員第一時間發現并處理異常情況。

（3）安全隔離：任何人員和其他設備未經授權不得進入設備自動運行限制區域。

（4）多維處理：當任何區域出現緊急情況時，操作人員通過閉路電視監控系統、高頻對講機或視頻對話隨時連線，快速處理緊急事件，避免事態擴大或失控。

（5）趨勢預測：運用數據模型或運算方法分析后臺設備和作業數據，從而得出設備安全狀態以及發展趨勢，及時消除安全隱患。

3.2 自動化集裝箱碼頭人機交互安全操作制度

除了優良的設備、周全的系統以及合理的安全防護措施外，還須制訂安全操作制度，包括：（1）制訂各種設備的標準化操作程序，例如自動化雙小車岸橋、自動堆垛機等安全操作規程，確保設備、系統被正確、規范地使用；（2）制訂安全生產管理制度及各個崗位的安全責任書，將安全責任具體到崗、落實到人，確保安全防護措施落在實處；（3）建立安全考核機制，量化考核違反操作規程和安全規定的行為。

（編輯：許玲 收稿日期：2017-07-25）endprint