空箱堆高機作業可靠性提升途徑

樓桂龍　謝雄

近年來，在世界經濟溫和復蘇和我國經濟穩中向好的背景下，我國外貿進出口總量持續上升，港口集裝箱吞吐量隨之快速增長。2017年我國沿海港口共完成集裝箱吞吐量20 985萬TEU，其中，空箱作業量約占30%。在港口集裝箱裝卸作業流程中，空箱作業主要由空箱堆高機（以下簡稱“堆高機”）完成。在沿海大型專業化集裝箱碼頭，堆高機與岸橋的配比基本達到1∶1，堆高機作業可靠性對集裝箱碼頭整體作業效率和船舶準班率產生重要影響。本文以寧波舟山港梅山港區為例，分析堆高機作業可靠性主要影響因素，并提出堆高機作業可靠性提升途徑，以期達到提升集裝箱碼頭整體作業效率的目的。

1 寧波舟山港梅山港區堆高機現狀

寧波舟山港梅山港區位于寧波梅山保稅港區內，規劃岸線總長約3 900 m，分兩期建設，其中：一期工程1 800 m岸線已投入使用，2017年共完成集裝箱吞吐量345萬TEU，配置岸橋20臺、堆高機19臺（包括2018年新購的4臺）；二期工程現已開始建設，預

計于2020年完工，計劃配置岸橋22臺、堆高機22臺，形成年集裝箱吞吐能力超1 000萬TEU的專業化集裝箱碼頭。梅山港區堆高機有2臺可堆高8層，其他可堆高7層。梅山港區2017年統計數據顯示，堆高機共完成作業箱量190萬TEU，發生各類故障326起（不含通信類故障），故障解決時間為285 h（不含正常維保時間172 h），設備利用率為34.56%。隨著堆高機利用率逐年提升和設備逐漸老化，堆高機總體運行情況不容樂觀，有必要根據其綜合運行情況尋求作業可靠性提升途徑。

2 堆高機作業可靠性主要影響因素

2.1 日常維保點檢不到位

堆高機日常維保點檢內容主要包括保養發動機和變速箱、檢查輪胎、更換油液和濾芯等，這需要依據設備技術手冊和實際使用情況制訂保養周期表；而堆高機其他部件，如油管、皮帶、發電機碳刷、軸承、碟式制動系統密封件和回位彈簧等，在堆高機運行3～5年后往往會因老化而無法進行結構性維保，常在作業時突發故障，影響設備作業可靠性。此外，堆高機需要點檢的部件較多，點檢質量取決于點檢人員的素質和技能水平，“走馬觀花”式點檢容易導致隱患不能及時排除。

2.2 操作不規范，未及時上報小問題和小隱患

據統計，目前梅山港區堆高機故障中，操作類故障占比較高，主要原因是司機操作不規范，例如：司機對操作手柄使用不當，導致操作手柄底座斷裂；司機在油管滲漏時仍繼續作業，導致油管爆裂；司機在剎車偶發失靈的情況下繼續作業，導致堆高機帶病作業；等等。此外，一些司機對堆高機原理認知不全面，未能熟練掌握不同車型的檢查要求和性能特點，導致其不能及時發現隱患，從而造成堆高機故障頻發。

2.3 控制系統升級快，故障點分散

近年來，隨著信息技術及電氣和電子技術的快速發展，堆高機電氣系統升級很快，加之系統采用模塊化設計，受限于生產廠家的技術保護，現場作業人員無法解決程序問題。例如，堆高機在作業過程中出現未知故障時，需要逐層排查機械、電氣、液壓點等，從而給故障解決帶來挑戰。

2.4 無線網絡不穩定

在堆高機作業過程中，所有作業指令都是通過無線網絡傳輸的；因此，無線網絡的信號強度和無線網絡終端的質量均會影響堆高機作業可靠性。無線網絡不穩定對堆高機作業的影響主要有：通信信號突然中斷，給堆高機作業帶來困擾；無線網絡終端突發故障，相關人員從接到故障指令到更換終端往往需要30 min或更長時間，導致進提箱交通擁堵、效率低下等諸多問題。

2.5 其他因素

除了上述因素外，影響堆高機作業可靠性的因素還包括場地高低不平、送修流程不暢、應急預案演練較少、故障堆高機在作業場地滯留時間較長等。

3 堆高機作業可靠性提升途徑

通過分析堆高機運行數據和歷史故障，尋求提升堆高機作業可靠性的途徑。首先，需要確定合適的堆高機管理模式；其次，通過人員和技術手段，在設備預防性維修方面取得突破，爭取在設備定期維保階段解決大部分故障點和隱患點；最后，加大技改力度，提升設備作業可靠性和安全性。

3.1 實施預防性保養和維修計劃，降低堆高機重大故障發生頻率

堆高機預防性保養和維修計劃包括檢查、測量、測試、調整、零件更換及徹底檢修，并根據不同的檢查項目，劃分為10個保養和維修計劃，其中：A～D為預防性保養計劃，E～J為預防性維修計劃。預防性保養計劃按照時間節點以A→B→A→C→A→B→A→D順序循環，間隔時間為250 h，對應的A、 B、 C、 D等4個階段皆有不同的保養項目和內容，必須逐條實施；預防性維修計劃涉及結構、液壓系統、電氣系統、驅動和轉向軸、發動機系統、變速箱系統等六大系統，對應代碼為E～J，并執行相應的檢查周期表，以便及早發現故障隱患點，降低重大故障發生頻率。針對一些常規性故障，例如油管老化、滲油，皮帶落齒、落槽，發電機碳刷磨損，軸承游隙超標或疲勞破損，碟式制動系統密封件老化及回位彈簧塑性變形等，應根據設備的使用情況和狀態，預判故障趨勢，采用基于設備運行周期的預防性維修方案，在配件達到報廢標準之前統一更換，并記錄下次更換時間，從而降低故障發生頻率，減少維修次數。

堆高機門架液壓油管應急更換情況見表1。通過對8 900 mm門架液壓油管使用情況長達3年的跟蹤分析，推算出其使用壽命大約為。堆高機門架液壓油管更換時間見表2，其中：黃色數字欄表示油管即將到達更換時間，紅色數字欄表示油管已經到達更換時間。這種預防性維保措施有利于減少堆高機應急搶修次數。

表1 堆高機門架液壓油管應急更換情況

表2 堆高機門架液壓油管更換時間

3.2 成立技術攻關小組，解決設備先天缺陷和疑難故障

堆高機使用6～8年后會出現一些疑難故障，如堆高機無行車制動、吊具自動側移或頻繁充壓等。堆高機是機電液一體化設備，機構復雜，引起故障的原因也較為復雜；而由于計算機檢測技術尚未得到廣泛應用，需要專業維修人員持續且多方位排查才能解決故障。在此背景下，有必要成立技術攻關小組，投入人、財、物等對堆高機疑難故障重點攻關。

以堆高機無行車制動故障為例，故障具體表現為：司機踩腳剎時無行車制動，測剎車壓力為500 kPa，剎車壓力低，回油壓力偏高。如圖1所示，堆高機行車制動器由多個油冷式剎車盤組成，剎車盤交錯排列，摩擦鋼片固定并隨輪轂轉動。堆高機行車制動原理如下：來自剎車閥的液壓壓力推動制動器活塞將剎車盤壓在一起后實現制動，其摩擦所產生的熱量由系統內循環的冷卻油帶走。

圖1 堆高機行車制動器

為排除堆高機無行車制動故障，先后拆開行車制動器回油管、駐車制動器回油管和伺服器回油管查看，發現回油均正常；因此，基本可判定問題在于液壓油冷卻系統回油壓力過高。打開液壓油箱，發

現油箱中鐵屑較多，據此斷定制動盤磨損超標。基于以上分析，確定堆高機無行車制動故障原因為剎車油內泄和剎車盤磨損。拆開堆高機前橋行車制動器后發現，制動器活塞變形且部分彈簧和螺栓斷裂，剎車盤產生大量鐵屑。經過分析發現，彈簧和螺栓斷裂導致制動器活塞無法將剎車盤壓緊，剎車盤相互摩擦產生的大量鐵屑導致制動器活塞損壞，剎車油從制動器活塞處流入剎車盤，從而導致無行車制動。鑒于此，更換制動器活塞和剎車盤，清洗液壓系統，即可排除故障。

在成立攻關小組解決復雜故障的基礎上，需要及時總結，將故障成因、排查過程、解決思路及對策匯編成冊，建立技術檔案，為今后人員培訓、疑難故障排除提供技術保障。

3.3 運用新技術，提升設備智能化程度

隨著計算機、傳感器、自動控制等技術日益成熟，智能化已成為港口企業設備管理的戰略方向。為此，港口企業應從提高司機操作舒適度和設備安全性的角度出發，積極運用新技術。例如，港口企業利用傳感器技術，通過在堆高機上加裝倒車影像裝置、倒車雷達、紅外線防撞裝置、自動消防系統、人員識別系統等，提升堆高機智能化程度。以紅外線防撞裝置為例：堆高機司機在箱區作業時容易因視線不佳而無法準確判斷吊具兩側距離，導致吊具極易碰擦周邊集裝箱，造成箱損或機損事故；而在堆高機吊具兩側加裝紅外線感應裝置（見圖2），則可以有效保護設備和集裝箱。除此之外，還應積極考慮開發和引進設備故障智能診斷系統，通過大型起重機遠程控制監視系統實現對堆高機的遠程監控和故障診斷，從而大幅縮短設備故障處理時間。

圖2 堆高機吊具側面紅外線感應裝置

3.4 加強網絡建設，升級無線網絡終端設備

大型集裝箱碼頭的空箱作業量較大，往往有多個空箱堆場，通常需要堆高機在箱區海陸兩側作業；然而，受限于無線網絡基站布置和接收天線高度，作業區域容易出現信號盲區，從而影響箱區正常作業。為解決此問題，除了適度調整堆存高度和堆存方式外，還可在堆場內增設無線網絡基站，并升級無線網絡終端設備。總之，技術人員必須及時跟進信息化發展動向，強化信息技術對集裝箱作業的支持作用。

3.5 強化人員培訓，提升技術人員和設備司機業務水平

高素質的作業隊伍是確保堆高機各項性能的前提；因此，必須重視技術維保人員的技術培訓和設備司機的操作技能培訓，以減少因操作不當引起的堆高機故障，降低故障發生頻率，縮短故障處理時間。梅山港區以委外培訓和內部培訓的方式，每年對技術維保人員實施不少于48學時的培訓，同時將之與績效考核結合起來，不斷提升維保人員技術水平。針對堆高機司機，除規范操作方法和操作流程外，還有針對性地開展堆高機性能培訓，以便司機能及時發現設備安全隱患和準確描述故障現象，從而減少技術人員故障判斷時間。

4 結束語

寧波舟山港梅山港區通過調整和優化堆高機管理模式，以預防性保養和維修為抓手，加強作業人員培訓，積極應用新技術，不僅提高了堆高機作業的安全性、可靠性和可用性，而且明顯提升作業效率，降低作業成本。由此可見，上述堆高機作業可靠性提升途徑具有較高的推廣價值。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2018-04-24）