集裝箱碼頭堆場(chǎng)自動(dòng)化分散作業(yè)安全管理措施

孫元一

隨著智能化技術(shù)日益成熟，自動(dòng)化集裝箱碼頭改造和建設(shè)成為趨勢(shì)。在集裝箱碼頭自動(dòng)化作業(yè)的情況下，安全管理如何與生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化配合，形成全方位生產(chǎn)防護(hù)和監(jiān)控至關(guān)重要。天津港集裝箱碼頭有限公司（以下簡(jiǎn)稱“天津港集裝箱碼頭”）成立于2005年11月，由煤碼頭改建而成，位于天津港北疆港區(qū)最東側(cè)，其基本情況如下：碼頭岸線全長(zhǎng)1 202 m，前沿水深15.7 m，擁有4個(gè)可接卸第六代以上全集裝箱船的專業(yè)化集裝箱泊位;碼頭堆場(chǎng)平行于岸線布置，面積達(dá)35萬(wàn)m2，配備可雙箱作業(yè)的集裝箱岸橋（外伸距66 m，起升能力65 t）12臺(tái)，可堆碼6層，并配備起升能力達(dá)61 t的軌道吊31臺(tái);年設(shè)計(jì)集裝箱吞吐能力為150萬(wàn)TEU ，是我國(guó)第一個(gè)全部采用定軌式場(chǎng)地設(shè)備作業(yè)工藝的專業(yè)智能化集裝箱碼頭。在全國(guó)港口積極響應(yīng)國(guó)家智能化港口建設(shè)號(hào)召的大環(huán)境下，軌道吊自動(dòng)化改造技術(shù)日趨成熟。為了緩解企業(yè)成本壓力，突破企業(yè)發(fā)展瓶頸，落實(shí)天津港“智慧港口”建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃，天津港集裝箱碼頭實(shí)施堆場(chǎng)自動(dòng)化升級(jí)改造，從而給碼頭堆場(chǎng)安全管理方式帶來(lái)變革。本文基于集裝箱碼頭堆場(chǎng)自動(dòng)化分散作業(yè)工藝，提出自動(dòng)化堆場(chǎng)安全管理措施，在智能化集裝箱碼頭安全防護(hù)方面具有一定借鑒意義。

1 集裝箱碼頭堆場(chǎng)自動(dòng)化分散作業(yè)安全

隱患

為了充分發(fā)揮自動(dòng)化堆場(chǎng)的整體效能，天津港集裝箱碼頭通過(guò)充分的數(shù)據(jù)分析和有針對(duì)性的問(wèn)題測(cè)試，最終決定采用全場(chǎng)分散作業(yè)工藝來(lái)配合堆場(chǎng)自動(dòng)化升級(jí)改造。自動(dòng)化分散作業(yè)工藝突破傳統(tǒng)策劃模式下以“貝”為最小進(jìn)場(chǎng)單元的策劃方式，改為以“單列”為最小進(jìn)場(chǎng)單元的策劃方式，使堆場(chǎng)資源利用更均勻且效率更高。在堆場(chǎng)范圍一定的情況下，自動(dòng)化分散作業(yè)工藝有利于提高堆場(chǎng)周轉(zhuǎn)率和承載力;不過(guò)，該作業(yè)工藝的分列堆存方式存在無(wú)法智能計(jì)算翻箱位置的缺點(diǎn)以及單列高箱堆存的安全隱患。

2 集裝箱碼頭堆場(chǎng)自動(dòng)化分散作業(yè)相關(guān)安全技術(shù)

2.1 三維激光掃描技術(shù)：防“打保齡”

堆場(chǎng)掃描系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）通過(guò)安裝在小車架平臺(tái)上的三維激光掃描儀（見(jiàn)圖2）持續(xù)掃描自動(dòng)化軌道吊下方的集裝箱及集卡輪廓。系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別各種箱型，包括45英尺集裝箱、40英尺集裝箱、單20英尺集裝箱、雙20英尺集裝箱等，并能掃描集裝箱的高度、寬度和間距。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)比掃描信息與碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)箱區(qū)信息，校驗(yàn)其一致性，并通過(guò)確認(rèn)后的集裝箱輪廓來(lái)計(jì)算集裝箱防碰撞距離，以便控制小車減速和停車。另外，系統(tǒng)根據(jù)三維激光掃描儀讀取的集裝箱輪廓信息定位目標(biāo)，計(jì)算最優(yōu)路線，引導(dǎo)吊具停在待裝集裝箱位置或集卡正上方，并控制吊具下降至安全高度，提示遠(yuǎn)程操作員進(jìn)入手動(dòng)作業(yè)狀態(tài)。

2.2 目標(biāo)定位系統(tǒng)和負(fù)載定位系統(tǒng)：防止堆碼不齊

目標(biāo)定位系統(tǒng)將激光傳感器和控制器集于一體，具有掃描速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，能在小車和大車機(jī)構(gòu)高速運(yùn)行的過(guò)程中消除干擾因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的精確掃描。負(fù)載定位系統(tǒng)檢測(cè)吊具在大車和小車方向的偏差位置和實(shí)際扭轉(zhuǎn)角度，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)吊具位置控制的閉環(huán)反饋和箱區(qū)目標(biāo)位置集裝箱的輪廓掃描及平面掃描，以及箱型確認(rèn)、箱區(qū)輪廓掃描、箱區(qū)貝位間距和排間距測(cè)量等功能，且吊具著箱精度為2 cm，滿足自動(dòng)化堆場(chǎng)對(duì)堆碼質(zhì)量的高要求。

2.3 生產(chǎn)作業(yè)組織：空箱與重箱分離

自動(dòng)化軌道吊改造完成后，在實(shí)施自動(dòng)化堆場(chǎng)分散作業(yè)工藝的過(guò)程中，天津港集裝箱碼頭北區(qū)在生產(chǎn)組織上遵循空箱不進(jìn)堆場(chǎng)的基本規(guī)則，確保空箱與重箱作業(yè)分離。

2.4 3D Viewer箱位顯示系統(tǒng)：確保箱區(qū)堆碼高度安全

充分利用現(xiàn)有智能設(shè)備資源，采用3D Viewer箱位顯示系統(tǒng)，調(diào)整顯示模式為層高顯示，并利用顏色區(qū)分不同高度，使箱區(qū)堆碼高度安全監(jiān)控更加實(shí)時(shí)、立體。3D Viewer箱位顯示系統(tǒng)工作臺(tái)如圖3所示，3D Viewer箱位顯示系統(tǒng)界面如圖4所示。

3 集裝箱碼頭堆場(chǎng)自動(dòng)化分散作業(yè)安全管理措施

3.1 建立人員問(wèn)責(zé)機(jī)制

設(shè)立專職人員負(fù)責(zé)自動(dòng)化堆場(chǎng)作業(yè)安全監(jiān)控，由其巡查箱區(qū)的單列高、設(shè)備故障、設(shè)備定位等問(wèn)題，并及時(shí)通知技術(shù)部門校準(zhǔn)、維修。

3.2 建立安全預(yù)警機(jī)制

嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)警信息相關(guān)要求，針對(duì)隱患點(diǎn)采取相應(yīng)安全預(yù)警措施，并制定相應(yīng)應(yīng)急措施，啟動(dòng)全場(chǎng)落高機(jī)制，提升應(yīng)急反應(yīng)能力。

（1）平整場(chǎng)地。重新澆筑自動(dòng)化堆場(chǎng)的堆箱條基，使其完全平整，并及時(shí)維護(hù)。

（2）空箱不進(jìn)自動(dòng)化堆場(chǎng)。考慮到單列空箱的抗風(fēng)性較差，在進(jìn)行堆場(chǎng)策劃時(shí)，不安排空箱進(jìn)入自動(dòng)化堆場(chǎng)。

（3）大風(fēng)預(yù)警時(shí)提前落高。在接到大風(fēng)預(yù)警信息后，安排專崗人員統(tǒng)籌組織單列箱落高作業(yè)。

（4）制定專門規(guī)定，指導(dǎo)單列箱落高作業(yè)。

（5）嚴(yán)格執(zhí)行防風(fēng)預(yù)警要求，強(qiáng)化監(jiān)督和指導(dǎo)。

（6）協(xié)調(diào)系統(tǒng)供應(yīng)商，優(yōu)化堆碼邏輯，努力實(shí)現(xiàn)并排多列策劃功能，消除手動(dòng)翻箱指令的缺陷。

3.3 制定非生產(chǎn)性進(jìn)出自動(dòng)化堆場(chǎng)管理規(guī)定

3.3.1 進(jìn)出場(chǎng)申請(qǐng)流程

進(jìn)出場(chǎng)需求部門至少提前1 d向操作部場(chǎng)地計(jì)劃員提出進(jìn)出場(chǎng)申請(qǐng)。對(duì)于大型場(chǎng)地維護(hù)和耗時(shí)較長(zhǎng)的設(shè)備改造維保等項(xiàng)目，至少提前3～5 d提出申請(qǐng)，以便預(yù)留充足的準(zhǔn)備時(shí)間，并以班次、連續(xù)作業(yè)時(shí)段、連續(xù)作業(yè)區(qū)域和人員進(jìn)出場(chǎng)頻次為基準(zhǔn)進(jìn)行拆解，分別單獨(dú)申請(qǐng)進(jìn)出場(chǎng)。

3.3.2 進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目計(jì)劃編制

根據(jù)相關(guān)申請(qǐng)，編制進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目計(jì)劃，并在晝夜作業(yè)計(jì)劃表中單獨(dú)列明。進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目計(jì)劃中需要注明的信息包括進(jìn)出場(chǎng)需求部門、進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目?jī)?nèi)容、計(jì)劃作業(yè)時(shí)段、作業(yè)區(qū)域、限制操作的場(chǎng)區(qū)貝位、到位前全場(chǎng)設(shè)備暫停需求、進(jìn)出場(chǎng)人數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)負(fù)責(zé)人（即安全負(fù)責(zé)人）等。與此同時(shí)，場(chǎng)地計(jì)劃員作相應(yīng)安排，以便為進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目實(shí)施創(chuàng)造場(chǎng)地工況條件。

3.3.3 進(jìn)出場(chǎng)區(qū)域劃分安全管理規(guī)范

操作部調(diào)度班組分管場(chǎng)地設(shè)備的中控員（以下簡(jiǎn)稱“中控員”）負(fù)責(zé)進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目與生產(chǎn)作業(yè)之間的協(xié)調(diào)管理工作。按照晝夜作業(yè)計(jì)劃的要求，由進(jìn)出場(chǎng)需求部門具體執(zhí)行進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)負(fù)責(zé)人預(yù)先與中控員聯(lián)系，確認(rèn)進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目的諸項(xiàng)要素，包括項(xiàng)目?jī)?nèi)容、計(jì)劃作業(yè)時(shí)段、作業(yè)區(qū)域、限制操作的場(chǎng)區(qū)貝位、到位前全場(chǎng)設(shè)備暫停需求、進(jìn)出場(chǎng)人數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)負(fù)責(zé)人（即安全負(fù)責(zé)人）等。

3.3.4 進(jìn)出場(chǎng)設(shè)備系統(tǒng)管理規(guī)范

中控員預(yù)先在碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)中劃設(shè)臨時(shí)性的禁止作業(yè)區(qū)域，指揮遠(yuǎn)程操控班長(zhǎng)（以下簡(jiǎn)稱“遠(yuǎn)控班長(zhǎng)”）通過(guò)遠(yuǎn)程操控臺(tái)在自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)中劃設(shè)臨時(shí)性的禁止作業(yè)區(qū)域;然后，雙方交叉檢查。中控員指揮遠(yuǎn)控班長(zhǎng)手動(dòng)將相關(guān)設(shè)備運(yùn)行到指定區(qū)域，并在各系統(tǒng)執(zhí)行脫離系統(tǒng)（離線）操作。中控員指揮遠(yuǎn)控班長(zhǎng)暫停運(yùn)行需求場(chǎng)地內(nèi)的自動(dòng)化軌道吊，以保證現(xiàn)場(chǎng)人員在進(jìn)場(chǎng)后和到達(dá)指定作業(yè)區(qū)域前的安全。如果預(yù)計(jì)進(jìn)場(chǎng)后至到位前的這段時(shí)間較長(zhǎng)（10 min以上），中控員還應(yīng)在碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)中進(jìn)一步拓展劃設(shè)臨時(shí)性的禁止作業(yè)區(qū)域，以暫時(shí)停止向該區(qū)域派發(fā)作業(yè)指令。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)負(fù)責(zé)人向中控員報(bào)告已就位狀態(tài)，中控員解鎖臨時(shí)性的禁止作業(yè)區(qū)域，指揮遠(yuǎn)控班長(zhǎng)恢復(fù)運(yùn)行自動(dòng)化軌道吊。在此過(guò)程中，注意不要誤解鎖限制操作的場(chǎng)區(qū)貝位或誤恢復(fù)已離線的自動(dòng)化軌道吊。

3.3.5 進(jìn)出場(chǎng)門禁系統(tǒng)管理規(guī)范

中控員聯(lián)系進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)負(fù)責(zé)人，要求進(jìn)場(chǎng)人員無(wú)論是否需要進(jìn)入自動(dòng)化堆箱區(qū)，均須遵守門禁系統(tǒng)管理規(guī)范。原則上，進(jìn)出場(chǎng)人員人手一張門禁卡，需要進(jìn)入自動(dòng)化堆箱區(qū)的人員刷卡并經(jīng)中控員確認(rèn)后開(kāi)門，不需要進(jìn)入自動(dòng)化堆箱區(qū)的人員刷卡后在中控員允許的條件下方可進(jìn)入場(chǎng)地。所有人員進(jìn)入場(chǎng)地后，應(yīng)盡快到達(dá)指定作業(yè)區(qū)域，布置隔離網(wǎng)，嚴(yán)格限定在區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，人與工屬具均嚴(yán)禁出區(qū)。隔離網(wǎng)應(yīng)嚴(yán)格布置在作業(yè)區(qū)域內(nèi)。全部人員進(jìn)入自動(dòng)化堆箱區(qū)后，應(yīng)立即鎖閉入口。在進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目實(shí)施期間，需要臨時(shí)進(jìn)入場(chǎng)地的項(xiàng)目施工人員均須按照上述流程執(zhí)行進(jìn)場(chǎng)操作;需要臨時(shí)離場(chǎng)的人員須按照“提出申請(qǐng)→鎖場(chǎng)和鎖設(shè)備→聯(lián)系離場(chǎng)→刷門禁卡→確認(rèn)離場(chǎng)→恢復(fù)場(chǎng)地和設(shè)備→登記”流程操作。

3.3.6 離場(chǎng)管理規(guī)范

進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目完成后，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)負(fù)責(zé)人與中控員聯(lián)系，按照“提出申請(qǐng)→鎖場(chǎng)和鎖設(shè)備→聯(lián)系離場(chǎng)→刷門禁卡→確認(rèn)離場(chǎng)→恢復(fù)場(chǎng)地和設(shè)備→登記”流程操作。所有工屬具一并帶離，并拆除臨時(shí)隔離網(wǎng)帶出，不得有任何遺漏。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)負(fù)責(zé)人確認(rèn)離場(chǎng)后，中控員指揮遠(yuǎn)控班長(zhǎng)解鎖限制操作的場(chǎng)區(qū)貝位和恢復(fù)離線的自動(dòng)化軌道吊，并登記相關(guān)信息。

3.3.7 進(jìn)出場(chǎng)其他相關(guān)安全規(guī)范

若進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目需要跨班次作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)人員在換班前須全體履行離場(chǎng)流程并全部離場(chǎng)，接班后須全體履行進(jìn)場(chǎng)流程后方可繼續(xù)作業(yè)。操作部各班組嚴(yán)禁跨班次交接進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目，但須交接未完成的進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目的延續(xù)鎖場(chǎng)情況或延續(xù)停機(jī)情況。除中控員外，禁止任何人使用場(chǎng)地鎖定和解鎖功能。除得到中控員的指示外，禁止遠(yuǎn)控班長(zhǎng)或遠(yuǎn)程操控員使用自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)中的場(chǎng)地鎖定和解鎖功能，并禁止擅自啟動(dòng)或暫停運(yùn)行自動(dòng)化軌道吊。

計(jì)劃外的臨時(shí)項(xiàng)目可由進(jìn)出場(chǎng)需求部門向操作部當(dāng)值班經(jīng)理提出臨時(shí)申請(qǐng)，當(dāng)值班經(jīng)理在遵循進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目計(jì)劃原則和要求的基礎(chǔ)上，可根據(jù)實(shí)際情況予以安排，并在履行上述有關(guān)流程后具體實(shí)施。相關(guān)申請(qǐng)應(yīng)補(bǔ)發(fā)操作部場(chǎng)地計(jì)劃員。若遇特殊緊急情況，由操作部當(dāng)班組織實(shí)施的進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目可免去申請(qǐng)環(huán)節(jié)，但仍須執(zhí)行后續(xù)有關(guān)流程，并向操作部場(chǎng)地計(jì)劃員通報(bào)。場(chǎng)地計(jì)劃員每天定時(shí)從中控員處收取進(jìn)出場(chǎng)項(xiàng)目登記表，根據(jù)項(xiàng)目完成情況更新場(chǎng)地使用計(jì)劃，并將登記表存檔。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2019-09-20）