自動化集裝箱堆場安全作業問題研究

張棟 辛悅向

摘 要：自動化集裝箱堆場是自動化集裝箱碼頭重要的組成部分，確保集裝箱在自動化堆場內的堆存安全，以及自動化堆場機械的作業安全是自動化集裝箱碼頭的關注重點。文中對自動化堆場涉及到的安全因素逐一進行了分析，探討了自動化堆場需要面對的主要安全問題，并列舉了保證機械作業安全的幾項關鍵技術。

關鍵詞：自動化堆場;危險品箱;外集卡;自動引導車

Abstract：Automatic container yard is an important part of the automatic container terminal. To make sure the safety storage in the automatic container yard and the safety operation of the automatic container yard machinery is the focus. This thesis analyzes the safety factors involved in the automatic yard one by one， discusses the main safety problems to be faced in the automatic yard， and lists several key technologies to ensure the safety of mechanical operations.

Keywords： Automatic Storage Yard， Dangerous Container， External Container Truck， Automatic Guided Vehicle

引言

自1993年荷蘭鹿特丹港ECT碼頭投入運營以來，伴隨著科技的進步和發展， RFID無線射頻、CPS集卡車引導、OCR箱號車號識別、激光傳感器、5G通信、人工智能等越來越多的先進技術正在被集裝箱碼頭采用，這使得高效率、高安全性的集裝箱自動化作業應運而生。再者近年來人工成本在不斷增加，而自動化集裝箱碼頭可以極大的減少堆場機械司機，節約人力成本，降低環境污染，因此堆場自動化成為越來越多集裝箱頭的選擇。然而自動化堆場因涉及到集裝箱堆存、堆場內作業、與內外部機械的交互等各項業務，牽涉到諸多的安全問題，需要引起高度重視。

1 . 集裝箱堆存安全

集裝箱堆存安全是在堆場設計時就應該考慮的問題，特別是空箱和危險品箱的堆存模式，要根據當地的實際情況提前研究確定。

1.1? 空箱堆存安全

因空箱極易受大風天氣影響，常規集裝箱碼頭大都是采取密堆模式，有的自動化堆場采用空箱放在重箱之間，用重箱為空箱擋風的模式，這比較適合空箱作業量較少的碼頭。有的碼頭雖然是自動化碼頭，但設計有空箱堆場，使用空箱堆高機進行密堆。某集裝箱碼頭開創性的設計了自動化空箱堆場，采用自動空箱軌道吊密堆模式，其優點是每個貝堆碼高度比重箱堆場多一層，堆碼列數也多一列，同時空箱軌道吊可裝卸雙20尺集裝箱，缺點是堆場內無法實現全自動作業，需要軌道吊司機手動操作，作業效率較低。具體采用什么模式，應根據堆場使用面積和當地空箱作業比例進行選擇。

1.2? 危險品箱堆存安全

因高類別危險品需要噴淋或遮陽設施，而自動化堆場很難做到即配置這些設施又不影響作業，故有的自動化碼頭將危險品分離出來，放在非自動化堆場。有的碼頭將危險品與普通箱放在同一自動化堆場，但分開堆存，設定危險品專用列，與普通箱分開，因自動化堆場大都是封閉式的，周圍有圍網隔離，如使用自動軌道吊，還有高出地面的軌道，其它作業機械很難進入，如危險品箱在自動化堆場內堆存時出現泄漏、自燃等情況不易進行處理，故如將危險品箱放在自動化堆場需考慮泄漏和搶險時的解決方案，或者在自動化堆場只存放低類別的危險品。

2 . 人員在堆場內的作業安全

堆場內作業涉及到凍柜插拔電，機械的搶修、維保等，人員需要進入堆場內部作業，如何保證人員在堆場內的作業安全，需要認真考慮和設計。

2.1? 凍柜插拔電作業安全

如果有凍柜需要插拔電作業，同時機械也在作業，很容易形成人機交差，存在安全隱患。為解決這一問題，有的自動化堆場設計了進入凍柜堆場的專用通道，插拔電人員可以沿著通道進入凍柜支架內工作，但進入不了其它區域，以保證作業人員的安全。如果沒有設置這樣的通道或通道不能完全與堆場隔離，則在人員進入堆場前需要封閉凍柜區域，使得自動化機械無法進入，在插拔電結束，人員離開堆場后，再取消封閉，機械才能進入凍柜區域作業，為做到凍柜插拔的安全必須建立完善的作業流程，相關崗位人員要進行培訓并嚴格執行。

2.2? 機械的搶修及維保作業安全

碼頭運營后，機械設備需要定期維保，當機械出現故障時需要緊急搶修，這都需要技術人員進入自動化堆場內。為保證安全需要有完善的作業流程和良好的溝通機制，人員進入前機械需停止作業，進入堆場后還要將機械設定到當地狀態，遠程無法控制，以防人員誤操作而恢復機械自動運行功能。在維保、搶修結束，人員出堆場后，機械才能恢復作業，如人員沒出堆場機械就接收指令并開始自動作業，及易出安全事故。

3 . 自動化機械的作業安全

自動化機械作業安全涉及到自動化機械在堆場內的作業安全及與其它機械的交互作業。除特種箱外，機械在堆場內作業都是自動完成的;與其它機械的交互包括與內、外集卡、自動引導車或跨運車等機械的交互。

3.1? 堆場內抓放箱安全

在堆場內作業時，機械要自動運行，自主抓箱，放箱，需要精確定位，精確判斷，規避風險，為保證作業安全，需要使用到多種自動化系統。同時這些系統大量使用到激光器、攝像頭等設備，需要保證這些設備的清潔、完好，不然在污損后容易出現判斷失誤，引起安全事故。

3.2防打保齡系統（LCPS）

自動化機械小車要準確判斷抓、放箱的位置，否則會與其它箱發生碰撞，造成墜箱事故。防打保齡系統能使用激光器實時監測下方的堆箱輪廓、建立基于小車坐標系的輪廓地圖，通過與PLC之間的通訊，控制機構及時減速，避免可能的碰撞危險，實現小車與起升方向的防撞保護與智能軟著箱功能。

3.3? 目標檢測系統（TDS）

目標檢測系統系統利用 3D/2D激光技術實現對目標物體位置信息識別，確定其空間位置，做到精確定位。

3.4? 吊具檢測系統（SDS）

吊具檢測系統利用光學原理及圖像處理技術，通過檢測安裝在吊具上架上的紅外結構光位置，計算出吊具空間位置和姿態信息，控制系統通過這些信息，使吊具更加快速、準確、有效的到達指定位置，實現自動抓放箱。

4? 結束語

集裝箱自動化堆場作業安全是一個系統工程，既要有先進的技術支持，又要有完善的作業流程，還要有嚴格的培訓和考核機制，同時要做好設備的維護，各個環節缺一不可，容不得半點馬虎。

作者簡介：

張棟，男，本科，青島前灣集裝箱碼頭操作部計劃主管，工程師。