洋山深水港自動化碼頭陸側交換區硬件布置

莊偉

【摘 要】本文介紹了洋山深水港區四期工程自動化碼頭陸側交換區硬件系統布置，通過各功能模塊組成的控制系統，為自動化碼頭陸側交接箱作業提供保障，這些硬件系統在自動化碼頭的運營中起到了必不可少的作用。

【關鍵詞】集裝箱碼頭；陸側交換區；自動化控制

1 概 述

洋山深水港區四期工程自動化集裝箱碼頭是一個超大型集裝箱港區，碼頭岸線長2350m，年設計通過能力630萬TEU。作為自動化碼頭，由于作業方式與常規碼頭有所不同，在港區的自動化堆場北側共設置了61個陸側交換區，每個陸側交換區根據管理需要，設置2至5根不等的集卡作業車道，用于自動化軌道吊ARMG對外來集卡吊箱作業。陸側交換區硬件管理系統通過碼頭生產管理系統與自動化軌道吊ARMG及集卡司機進行交互，并對作業過程中的進行安全控制，它是自動化碼頭必不可少的一個重要功能。以下對自動化碼頭的陸側交換區硬件系統的布置作簡單介紹。

2 陸側交換區布置要求及操作流程

集卡進入陸側交換區進行提箱或進箱操作，具體流程如下：

1）集卡通過港區閘口進入陸側交換區，并從港區生產管理系統（以下簡稱TOS）獲取作業指令，進入指定的自動化軌道吊（以下簡稱ARMG）箱區。

2）集卡進入指定箱區后可任意選擇一條可用的集卡車道停車，司機需下車并站到相應的集卡車道操作亭，按下控制一體機上的按鈕，啟動車牌識別系統，將識別結果傳輸給TOPS系統，并觸發作業指令，TOPS系統會通知裝卸設備進行相關的吊箱作業；有些用戶也配有無線1.8G手持終端，用戶可通過終端APP輸入相應的車道號，TOPS系統確認后通知裝卸設備作業。

3）在每個集卡車道操作亭內裝有對講系統，必要時允許集卡司機和管理人員可以進行雙向的交流。

4）在每個集卡車道操作立桿上設置有一組三色燈。當某個車道分配到作業指令時，該車道安全亭的白燈閃爍，當ARMG進入陸側交換區作業時，所有安全亭的紅燈閃爍；作業完成后，綠色等閃爍，司機可以離開交換區。

5）如果作業指令被確定為有效，TOS將對ARMG發出指令。ARMG將使用自動作業模式進入選擇的陸側車道；不論進行提箱還是進箱作業作業，ARMG進入陸側交換區停在位于集卡上方大約2米左右的位置。ARMG的自動操作模式將停止，由遠程操作站（ROS）進行控制的手動操作模式將接管起重機的手動控制，確保集卡車輛安全。

6）當ARMG完成進、提箱作業，并離開車道和交換區后，集卡司機將集卡車輛駛離陸側交換區，TOS系統會確認后將信息反饋操作人員，并顯示陸側作業區的空閑度。如陸側交換區繁忙時，TOS會通過閘口系統告知集卡司機進入緩沖區等待，并在空閑后再進入，避免造成集卡車道擁堵。

為實現上述功能及流程，每個陸側交換區的安全島上配置用于安裝人機交互設備及安全控制按鈕等操作一體機；在陸側交換區后側圍欄安裝攝像機，用于監控裝卸過程中的實時情況，便于在意外情況下，及時終止ARMG作業；同時配置光纜及網絡設備，實現現場與數據中心的信息互通。

3 集中控制一體機及PLC系統

陸側交換區一體機是陸側交換區硬件管理平臺，主要用于整合陸側各控制系統，并與TOS和ARMG設備進行信息交互。同時也為集卡司機提供友好的可視操作界面，一體機設計必須符合人體工學，可視化觸摸屏必須適應在室外強光環境下，集卡司機能清晰地看到屏幕上的內容，可以整合可視對講、信號燈、視頻監控、打印機、刷卡系統、拆鎖扭確認按鈕、緊停按鈕等。與裝卸設備交互的PLC系統起著安全上重要作用，一旦集卡司機在作業過程遇到緊急事件時可立即按下緊停按鈕，PLC系統會直接與ARMG進行交互，觸發機械緊急制動，極大提高系統的安全性和可靠性。

4 CCTV視頻監控系統

CCTV視頻監控系統采用高清數字化攝像機，在每車道后面的二側安裝兩臺攝像機，車輛側前方也布置一臺攝像機，主要監控集裝箱在吊裝過程中的安全狀況。監控圖像實時傳輸至中控室的操作臺，提供ARMG操作人員了解裝卸情況。攝像機應需滿足夜間低照度的要求，在夜間作業時，視頻監控是操作人員較好的輔助設備。

5 OCR車牌識別系統

OCR車牌識別系統目前技術較成熟，識別率高。在集卡倒車進入陸側交換區某一車道過程中，OCR車牌識別系統通過安裝在安全島頭位置的相機進行跟蹤拍攝，對集卡的車牌進行光學識別，并將識別到的車牌信息傳遞到后臺服務器，通知TOS調用相關作業要求。系統的硬件構成主要由：百萬像素網絡攝像機、泛光燈、觸發線圈、識別服務器、相機防護罩、設備支架、線纜等。

6 對講系統

現場的集卡司機在操作過程中，難免會遇到突發事件或需要專業人員的指導，這時可通過安全島上控制一體機上的對講系統聯絡中控室的管理人員進行語音溝通。同樣，中控室的操作人員也可通過對講系列聯系到現場的集卡司機。對講系統通過IP網絡實現數據的傳輸并集中管理，中控室操作臺實時顯示陸側交換區各車道的呼叫請求，并自動“排隊”；當中控室需和現場通信時，只需輸入箱區號及車道編號即可聯通現場的對講系統。

7 人員安全管理系統

陸側交換區中自動化軌道吊作業時需考慮一系列安全管理，特別時考慮到人員的流動性，需要對集卡司機等現場人員進行安全管理。因此，在集卡司機將車輛倒車入陸側交換區的車道后，人員需離開車輛并進入安全島上的操作亭內，作業才可以進行。人員安全管理系統在集卡停車道的前端設置一對紅外線掃描系統，并配置狀態警示燈，當集卡司機下車檢查鎖鈕后（吊箱前必須拆除固定集裝箱的鎖鈕），進入操作亭，確認集卡停車到位請求作業，此時人員安全管理系統會啟動紅外線掃描系統，車道狀態燈顯示紅色，表示ARMG即將開始作業，禁止人員進入作業區域。一旦本車司機或其他人員進入作業車道，觸發紅外探頭，系統立即報警，并自動停止ARMG的作業。司機在操作亭內，可通過控制一體機的界面及時了解作業進度，作業情況，還可以通過可視對講與中控進行雙箱交互，當ARMG操作完畢后，控制一體機會提醒司機作業完成，同時作業車道狀態燈顯示為綠色，提示司機可以進入作業車道，駕駛集卡離開作業區。

陸側交換區在作業過程中要求司機人員不得離開安全島上的操作亭進入車輛或其他區域，因此人員安全管理系統還在操作亭地面上配置一套壓力傳感裝置，用于檢測司機是否一直在操作亭內，一旦司機在自動化作業開始后離開，系統即認為存在安全隱患，從而停止自動化操作；同時在自動化操作過程中，需要司機觀察現場設備操作的情況，一旦出現意外，司機必須及時按下位于操作亭內的緊停按鈕，確保人員與機械的安全。

8 結論

洋山深水港四期自動化碼頭的陸側交換區是通過不斷探索研究，按照“自動化程度高，生產安全性高，營運管理效率高”的原則，在吸取洋山一二三期碼頭建設經驗，針對自動化碼頭的特點不斷優化了設計方案，并成功應用在洋山四期自動化碼頭的建設中。主要結論如下：

（1）陸側交換區是自動化集裝箱碼頭的一個重要組成部分，直接影響碼頭整體運營效率，是對外提高港區服務水平的窗口。在設計上，整個硬件系統需保證結構合理，安全可靠，并適應戶外環境。

（2）陸側交換區硬件配置重要原則是保證作業安全，特別是人員的安全。通過硬件手段規范操作流程，并為裝卸設備操作人員提供輔助，從而提高作業效率。

（3）陸側交換區硬件系統將在四期自動化碼頭試運行中不斷優化改進，并與進出港閘口，緩沖區停車場系統聯動，為自動化碼頭提供更好的服務。

本文根據自動化碼頭集卡進箱/提箱的具體操作流程，介紹了洋山四期自動化碼頭有關陸側交換區硬件布置，可供同類項目參考。

（作者單位：洋山同盛港口建設有限公司/

洋山深水港區四期工程建設指揮部）