自動(dòng)化碼頭作業(yè)區(qū)域人員進(jìn)出安全管控

田曉峰

上海國(guó)際港務(wù)(集團(tuán))股份有限公司尚東集裝箱碼頭分公司

1 引言

自動(dòng)化碼頭利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制自動(dòng)化岸邊作業(yè)機(jī)械、水平運(yùn)輸機(jī)械及堆場(chǎng)作業(yè)機(jī)械，實(shí)現(xiàn)碼頭自動(dòng)裝卸船、集裝箱卡車進(jìn)提箱等工作任務(wù)。與傳統(tǒng)碼頭相比，自動(dòng)化碼頭在智能化、穩(wěn)定性、環(huán)保性、減少人機(jī)混合作業(yè)方面均有顯著優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)化碼頭已成為未來(lái)港口建設(shè)的發(fā)展方向[1]。

自動(dòng)化碼頭無(wú)人區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備全自動(dòng)作業(yè)，而設(shè)備在維護(hù)保養(yǎng)及設(shè)備故障維修時(shí)必定會(huì)涉及到相關(guān)人員進(jìn)出自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域，人員進(jìn)出的安全管控尤為重要。

2 自動(dòng)化碼頭區(qū)域及設(shè)備分布

自動(dòng)化碼頭區(qū)域分布主要分為3部分，即岸邊作業(yè)區(qū)、水平運(yùn)輸區(qū)、堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)(見(jiàn)圖1)。岸邊作業(yè)區(qū)是岸邊集裝箱起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱岸橋)進(jìn)行裝卸船作業(yè)的區(qū)域；水平運(yùn)輸區(qū)是實(shí)現(xiàn)岸邊作業(yè)區(qū)與堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)之間貨物調(diào)運(yùn)的區(qū)域；堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)是實(shí)現(xiàn)集裝箱裝卸、堆存、轉(zhuǎn)運(yùn)的區(qū)域。

圖1 自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域示意圖

自動(dòng)化集裝箱碼頭采用的是自動(dòng)化雙小車岸橋、AGV(Automated Guided Vechicle,自動(dòng)化引導(dǎo)小車)和全自動(dòng)軌道式龍門(mén)起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱軌道吊)協(xié)同運(yùn)行方式，岸橋僅在船側(cè)對(duì)箱時(shí)需人工手動(dòng)介入，其余操作均可自動(dòng)運(yùn)行；碼頭前沿與堆場(chǎng)之間的集裝箱水平運(yùn)輸由無(wú)人駕駛、自動(dòng)導(dǎo)航、可自動(dòng)換電的AGV完成；堆場(chǎng)作業(yè)通過(guò)全自動(dòng)軌道吊實(shí)現(xiàn)。通過(guò)TOS(Terminal Operation System,碼頭管理系統(tǒng))和ECS(Equipment Control System,設(shè)備控制系統(tǒng))組成的自動(dòng)化控制系統(tǒng)將AGV與全自動(dòng)軌道吊串聯(lián)起來(lái)[2]，實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)、裝卸船、水平運(yùn)輸完全自動(dòng)化。

自動(dòng)化集裝箱碼頭在垂直于碼頭方向，布置了61個(gè)自動(dòng)化箱區(qū)，箱區(qū)采用全自動(dòng)軌道吊(包括無(wú)懸臂、單懸臂、雙懸臂軌道吊3種)作業(yè)，每個(gè)箱區(qū)配置海、陸側(cè)2臺(tái)軌道吊，箱區(qū)海側(cè)為AGV交換區(qū)，陸側(cè)為集卡交互區(qū)。為降低AGV與軌道吊作業(yè)相互等待時(shí)間，提高作業(yè)效率，41個(gè)箱區(qū)海側(cè)安裝了AGV伴侶固定架。根據(jù)AGV與全自動(dòng)軌道吊全自動(dòng)作業(yè)的特性，規(guī)定了自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域，即AGV行駛的水平運(yùn)輸區(qū)及全自動(dòng)軌道吊堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)(不含陸側(cè)集卡交互區(qū))，自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域外圍安裝隔離圍欄，設(shè)置門(mén)禁系統(tǒng)。

3 自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域人員進(jìn)出場(chǎng)問(wèn)題分析

3.1 權(quán)限管控

自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域管控嚴(yán)格，為避免無(wú)關(guān)人員進(jìn)入，區(qū)域外圍設(shè)置隔離圍欄、門(mén)禁系統(tǒng)。為突出權(quán)限管理，人員進(jìn)入自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域時(shí)需要進(jìn)行權(quán)限申請(qǐng)，經(jīng)批準(zhǔn)對(duì)特定門(mén)禁卡進(jìn)行授權(quán)才能允許進(jìn)入指定門(mén)禁，并在工作完成出場(chǎng)后對(duì)權(quán)限進(jìn)行回收。

由于自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域內(nèi)水平運(yùn)輸機(jī)械A(chǔ)GV自動(dòng)導(dǎo)航特性，在設(shè)備管理系統(tǒng)(ECS)中規(guī)定可人為設(shè)置禁止AGV行駛的區(qū)域。禁行區(qū)通過(guò)設(shè)備監(jiān)控軟件設(shè)置，具有停止區(qū)域內(nèi)AGV運(yùn)行、阻止區(qū)域外AGV進(jìn)入此區(qū)域的功能。禁行區(qū)是人員進(jìn)場(chǎng)管控的重要手段之一。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)分析及安全措施

3.2.1 軌道吊維保風(fēng)險(xiǎn)及安全措施

(1)為避免軌道吊在自動(dòng)作業(yè)時(shí)的人員闖入風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)定維保前首先需要確認(rèn)機(jī)械是否已經(jīng)停至指定維修位置，若機(jī)械未停止作業(yè)維保人員不得被允許進(jìn)入自動(dòng)化區(qū)域。

(2)維保軌道吊停至維修位，處于非作業(yè)狀態(tài)，正常情況維保機(jī)器不會(huì)動(dòng)車。但軌道吊為遠(yuǎn)程操作，為避免操作員遠(yuǎn)程盲目動(dòng)車的風(fēng)險(xiǎn)，維保時(shí)人員需將維保機(jī)器切到本地控制，以保證遠(yuǎn)程無(wú)法控制。

(3)海側(cè)軌道吊維保時(shí)，存在AGV闖入箱區(qū)海側(cè)交互區(qū)、AGV伴侶(固定架)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。為避免該風(fēng)險(xiǎn)，需在相應(yīng)區(qū)域設(shè)置AGV禁行區(qū)；同時(shí)無(wú)懸臂海側(cè)軌道吊停至維修位時(shí)，陸側(cè)軌道吊可對(duì)AGV伴侶(固定架)進(jìn)行作業(yè)，為避免陸側(cè)軌道吊闖入作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，需在碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)(TOS)中關(guān)閉此箱區(qū)海側(cè)交互區(qū)的作業(yè)功能(見(jiàn)圖2)。

(4)陸側(cè)軌道吊維保時(shí)，可能存在與集卡交叉作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，也需要在碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)(TOS)中關(guān)閉此箱區(qū)陸側(cè)集卡車道功能(見(jiàn)圖2)。

圖2 碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)(TOS)示意圖

3.2.2 設(shè)備維修風(fēng)險(xiǎn)及安全措施

發(fā)生故障時(shí)，設(shè)備情況通常比較復(fù)雜且沒(méi)有固定的位置，因此需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行分析。

(1)水平運(yùn)輸機(jī)械A(chǔ)GV在水平運(yùn)輸區(qū)發(fā)生故障人員進(jìn)場(chǎng)時(shí)，需要將維修人員進(jìn)場(chǎng)行走路徑及維修區(qū)域用禁行區(qū)覆蓋，確保人員維修環(huán)境安全；當(dāng)水平運(yùn)輸機(jī)械在箱區(qū)海側(cè)AGV交互區(qū)發(fā)生故障時(shí)，為避免人機(jī)交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，在用禁行區(qū)覆蓋人員維修范圍的同時(shí)，還需將海側(cè)軌道吊切換為手動(dòng)模式，以避免軌道吊在維修區(qū)域內(nèi)動(dòng)車。

(2)軌道吊發(fā)生故障人員進(jìn)場(chǎng)時(shí)，存在軌道吊遠(yuǎn)程誤動(dòng)車風(fēng)險(xiǎn)，需要將維修軌道吊切至本地模式使遠(yuǎn)程無(wú)法控制；維修過(guò)程中箱區(qū)另一臺(tái)軌道吊存在闖入維修區(qū)域自動(dòng)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，需將另一臺(tái)軌道吊切至手動(dòng)模式；若軌道吊維修涉及箱區(qū)海、陸側(cè)交互區(qū)，則必須設(shè)置禁行區(qū)覆蓋維修區(qū)域，并在碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)(TOS)中關(guān)閉對(duì)應(yīng)的車道作業(yè)功能。

4 自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域人員進(jìn)出場(chǎng)流程

自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域人員進(jìn)出場(chǎng)流程見(jiàn)圖3。

圖3 自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域人員進(jìn)出場(chǎng)流程圖

人員進(jìn)場(chǎng)前，首先需要向PCE(Process Controller of Equipment，設(shè)備過(guò)程控制員)提出進(jìn)場(chǎng)需求，PCE主要負(fù)責(zé)人員進(jìn)出場(chǎng)溝通、信息反饋及安全措施落實(shí)等過(guò)程的控制。PCE會(huì)根據(jù)需求結(jié)合自動(dòng)化區(qū)域生產(chǎn)作業(yè)情況進(jìn)行評(píng)估，若進(jìn)場(chǎng)需求不被允許，則人員在場(chǎng)外等待。若進(jìn)場(chǎng)需求被允許，PCE首先需要確認(rèn)設(shè)備已到維修位置或已停機(jī)，然后根據(jù)進(jìn)場(chǎng)目的(設(shè)備維修、設(shè)備維保)落實(shí)安全措施，禁行區(qū)、封閉車道等安全措施設(shè)置完成后發(fā)送至進(jìn)場(chǎng)人員確認(rèn)。

進(jìn)場(chǎng)人員在收到安全措施確認(rèn)無(wú)誤后，向PCE報(bào)備進(jìn)入自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域目的、進(jìn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人及人數(shù)，PCE負(fù)責(zé)登記。登記完成后進(jìn)場(chǎng)人員向PCE申請(qǐng)門(mén)禁權(quán)限，PCE進(jìn)行門(mén)禁授權(quán)后人員進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備維保或維修。

在設(shè)備維修、維保結(jié)束后，進(jìn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人員需清點(diǎn)、確認(rèn)出場(chǎng)人員是否與進(jìn)場(chǎng)匹配，設(shè)備是否切換至遠(yuǎn)程控制，確認(rèn)人員全部出場(chǎng)，門(mén)禁關(guān)閉后報(bào)備PCE設(shè)備維修或維保完成。PCE在收到指令后需使用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控對(duì)設(shè)備維修或維保區(qū)域進(jìn)行巡視進(jìn)行再次確認(rèn)，確認(rèn)無(wú)誤后取消禁行區(qū)及相關(guān)車道封閉的設(shè)置。

最后由PCE回收相應(yīng)的門(mén)禁授權(quán)，登記人員出場(chǎng)，將設(shè)備交付生產(chǎn)，整個(gè)人員進(jìn)出場(chǎng)流程結(jié)束。

5 結(jié)語(yǔ)

從人員進(jìn)入自動(dòng)化碼頭自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域的必要性、風(fēng)險(xiǎn)及安全措施等方面，分析了人員進(jìn)出場(chǎng)的相關(guān)問(wèn)題，給出了針對(duì)自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域人員進(jìn)出場(chǎng)管控辦法。此辦法已在自動(dòng)化碼頭成功使用，降低了人員進(jìn)出自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域的隱患，對(duì)自動(dòng)化無(wú)人區(qū)域的安全管控起到了重要作用。