雙小車岸邊集裝箱起重機的應用

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

1 雙小車岸橋作業特點

岸橋裝卸集裝箱作業高度依賴于起重小車，若岸橋為單小車岸橋，在集裝箱的裝卸操作中，岸橋單小車水平運行遵循勻速行駛的狀態。此模式運行效率低，難以滿足高效化的作業需求。

為了提高岸橋工作效率，可制定雙小車岸橋的方案，除普通岸橋的配置外，增設了海側起重小車（即主小車）、中轉平臺、陸側起重小車（門架車）。以卸船作業為例，對雙小車岸橋的運行模式展開分析。

（1）在初始狀態下，主小車所處位置為集裝箱的正上方，碼頭卡車上方有門架小車，啟用主小車，利用該裝置將集裝箱吊起，帶動該吊裝物向中轉平臺轉移，到位后緩慢下放。

（2）主小車按原路徑返回，開始吊裝第2個集裝箱，期間門架小車轉向中轉平臺，直至其處于首個集裝箱的正上方為止，將其抓起并反向運行。到達運載工具的正上方，以便將其卸載到位，經過前述流程后，主小車和門架小車均回歸至初始位置，由此進入第2個循環，按照此方式循環推進。

（3）主小車與門架小車間始終保持足夠的安全距離，以免發生運行混亂的局面。通過雙小車岸橋方案的應用，可有效縮短主小車的運行時間，可在不影響作業品質的前提下提高運行效率。

由雙小車岸橋的作業流程可知，中轉平臺、運輸車等相關裝置的對位精準度和效率均會影響工作質量。在運行期間，隨著岸橋起升高度的增加，吊具搖擺問題隨之加劇，干擾雙小車岸橋的運行秩序，存在效率降低的變化，是基礎設施配置、生產中應重視的問題。

2 主小車裝卸集裝箱

2.1 主小車自主學習技術

主小車自主學習，采集并記錄司機的操作路線信息，再對該部分路線信息進行復制，以形成自動化的運行模式，避免司機頻繁操作的問題。

（1）由司機操作，將吊具轉移至待卸載的位置，檢測并調整偏差；（2）由專員吊裝集裝箱，將其精準轉移至中轉平臺，期間系統會自發掌握操作路徑并完整記錄相關信息，以自動化的方式使吊具到位，由司機對箱閉鎖即可；（3）前述工作無誤后，系統自動轉移集裝箱，可確保其能夠到達中轉平臺上方的某處（高度相對較低），由司機檢查并對位開鎖；（4）完成一個循環的作業，吊具可進入后續作業流程。

在卸箱期間，司機的工作量顯著減少，只需在全過程的收尾環節參與作業，其他時段均可實現裝置的自動化運行。

2.2 電子防搖技術

主小車自動裝卸期間，合理應用電子防搖技術具有重要的意義，其可提高吊具的自動化運行水平，減少司機的工作量。

電子防搖技術精確評定搖擺情況，如擺幅等，以此為參考，針對小車采取加減速操作，通過此途徑自動控制其擺幅，確保小車的運行具有平順、穩定的特點。

在電子防搖技術應用期間，吊具位置、搖擺姿態均為重要的檢測對象，得到的結果是搖擺控制的依據，其均由吊具檢測系統完成。SDS是關鍵的傳感器系統，可檢測吊具、集裝箱的位置、姿態，其配備紅外攝像頭、結構光，并融合數字圖像處理技術，軟硬件協同作業。

在確定結構光在攝像頭中的成像位置后，由系統自動計算，以便確定3個紅外光源的三維坐標，基于此數據判斷吊具的三維位置。得到位置信息后，調整小車運行速度，保證吊具可精準就位于小車的正上方，高效完成抓、放等操作。

電子防搖技術的高效化、精細化特性，可減少司機的工作量，主小車、吊具等相關裝置可按照特定的邏輯有序運行，期間的控制措施得當，岸橋的運行效能較高。

2.3 電子吊具傾轉防搖技術

集裝箱吊具的四角處配備鋼絲繩，各自的吊點總體呈對稱的布置形式。在該方式下，吊具、集裝箱的穩定性得到保證，扭轉、擺動的問題得到有效控制。在起升高度大幅度增加時，鋼絲繩的間距有限，難以與起升高度形成相適配的關系，進而出現吊具扭轉、擺動問題。

超長鋼絲繩等相關裝置運行過程中均存在明顯的波動，會進一步加劇吊具的失穩程度。在吊具無法穩定運行的條件下，工作人員難以對其采取精細化的控制措施，導致吊具與集裝箱鎖孔的對準精度不高，降低裝卸效率，導致出現裝卸質量問題、安全事故。

吊具傾轉防搖可明確吊具的實際姿態、相配套鋼絲繩的載荷情況，在此方面與普通吊具防搖具有相似性。傾轉防搖主要作用于吊具處，會影響集裝箱起重機的運行，但相對甚微。

吊具沿小車運行方向的防搖，應充分考慮小車運行期間的制動、跟車情況，部分情況下存在反向運行的情況，相比正常施工條件，岸橋司機接觸的工作環境存在差別，易產生不適感。

吊具的搖動受多方面因素的影響，如起升高度、鋼絲繩的特性（彈性、載荷分布等）及小車的運行狀態，具有非線性、不確定性、強耦合性等多重特點。若僅采取單一的防搖控制措施，實際成效有限，在初期分析工作中已出現無法順利建成防搖模型的問題。現階段，廣泛應用模糊自適應PID控制器，加之總線數據通信與控制技術的協同作用，達到高精度控制的效果，可規避搖擺問題。

3 門架小車裝卸集裝箱

岸橋自動裝卸集裝箱作業全流程中，門架小車裝卸集裝箱為重點內容，可視為中轉緩沖環節，主要操作為門架小車自動裝卸、AGV自動靠泊，兩項細分工作的效果直接影響門架小車裝卸集裝箱的運行水平。

3.1 門架小車自動裝卸技術

門架小車自動裝卸的關鍵工作內容指在AGV和中轉平臺間運輸集裝箱。以卸船作業為例，門架小車啟用目標檢測系統（TDS），可詳細檢查集裝箱的位置，判斷其是否處于中轉平臺的指定位置，若滿足位置要求應進行抓箱作業行為，若存在偏差，應根據差值以自動化的方式精準調節門架小車，滿足要求后方可抓箱。門架小車到達AGV上方，啟用TDS系統，用于檢查其所處位置的準確性，若無誤后，借助TDS系統完成放箱作業。

3.2 AGV自動靠泊技術

通過對AGV自動靠泊技術的應用，可精準控制AGV的位置，保證其停靠至指定位置，可減小偏差，提高岸橋自動裝卸效率。岸橋上布設有車輛定位系統，可用于控制AGV設備，根據實際情況合理微調，直至岸橋門架小車精準就位為止。在常規的岸橋裝卸工作中，普遍存在車輛停靠位置不準的問題，車輛和岸橋吊具間存在較大偏差。為了滿足精度要求，將多次停靠車輛，直至岸橋吊具可高效運行為止，此方法的工作量較大、工作效率偏低。

以3D激光掃描器為硬件支撐，CPS系統可精準采集駛入車輛的數據，包含駛入的車道、方向等，將該部分信息反饋至車輛控制系統內，若實際結果與設定值存在偏差，通過遠程操作的方式控制車輛，以保證AGV可精準靠泊至指定的岸橋處。基于3D定位單元的運行，可提高CPS系統的檢測效率，在引導車輛行進時具有較好的應用效果，工作偏差較小，岸橋的作業效率較高。

4 新型雙小車岸邊集裝箱起重機應用前景展望

相比傳統單小車岸邊集裝箱起重機，新型雙小車岸邊集裝箱起重機的自重、輪壓均較大，運行期間對能源的需求量較大，應在水工建筑物領域投入較豐富的成本，但其具有裝卸生產效率高的顯著特征，可創造較高的經濟效益，幫助所屬公司提高市場競爭力。

（1）集裝箱運輸事業逐步朝規模化、高效化的方向發展，會引起常規集裝箱起重機與裝卸碼頭不適配的問題，存在諸多工作矛盾，不利于工作的正常開展。隨著起升高度的逐步增加，小車和碼頭運輸車對位的難度較大，受對位困難的影響，碼頭運輸率持續下降，制約集裝箱起重機的運行。通過小型雙小車岸橋的應用，能夠滿足高效生產的要求。

（2）理論上，在相同生產環境下，相比常規岸橋作業，新型雙小車岸橋的作業生產率可達到該值的1.5倍以上，后方水平對運輸系統具有制約性影響，降低了生產效率，在1.3倍左右。

（3）對于單個集裝箱裝卸泊位，配備3臺新型雙小車岸橋后，工作量與4～5臺常規單小車岸橋相同，可在精簡投入的情況下保證生產效率，提高碼頭前沿的交通組織規范性與秩序性，提升水平運輸效率。雖然新型雙小車岸橋具有大型化的特點，但在維修管理方面的費用并未顯著增加，綜合效益更好。

5 結語

綜上所述，主小車具備自動學習司機操作路線的功能，可根據掌握的路線進行復制，以便后續高效操作，適配電子防搖技術，有助于提高岸橋主小車的作業精度和作業效率。通過門架小車自動裝卸技術以及AGV自動靠泊技術的應用，有助于大幅度提高集裝箱的運轉效率。采取的雙小車岸邊集裝箱起重方案具有可行性，可為類似工程提供參考。