L型碼頭岸邊集裝箱起重機防撞保護研究

彭秀龍

上海振華重工(集團)股份有限公司

1 引言

岸邊集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)作為港口裝卸的主要設備，其作業的安全問題尤為重要。就L型碼頭岸橋防撞問題提出了3種解決方案，分別是安裝SICK大梁激光防撞限位、安裝大車機械十字旋轉限位加旁路、建立遠程通訊方式確定大車實際位置。分別對這幾種方案做詳細介紹。

2 安裝大梁SICK激光防撞限位

2.1 激光傳感器介紹

SICK激光防撞傳感器發出激光通過按一定速率旋轉的三棱鏡折射形成一個面域，設置面域的保護區域，當有物體進入保護區域時，激光被擋住，部分能量返回，能量發生衰減，掃描器立刻輸出低電平DC 0V，可同時設置兩個保護區域進行減速、停止防護，當掃描器出現故障或外面鏡有污垢時，系統自檢輸出ALARM報警。

2.2 SICK激光傳感器的功能實現

由于一般項目已經安裝了大梁激光防撞傳感器，并且進行了常規軟件設置，只需根據碼頭具體情況對其軟件設置進行更改。適當擴大掃描范圍，增加大車減速和停止距離，繪制出新的掃描區域。此方案適用于L型兩側的大梁高度相差不大的情況，否則激光傳感器可能達不到掃描范圍的要求。

2.3 SICK激光傳感器方案優缺點

該方案優點有：可以利用項目原有的設備，不需要額外增加成本，只需要對激光傳感器重新進行軟件設置即可；激光傳感器精度高，抗光、電干擾能力強，日常維護保養簡單。

該方案缺點為：若岸橋已有激光傳感器增大掃描范圍依然達不到碼頭防撞實際要求，就需要另外購買，增加了成本；激光傳感器對安裝位置要求較高，如果安裝位置不合適或者后期變動，會影響傳感器掃描范圍，帶來安全隱患。

3 增加機械十字旋轉限位

3.1 機械十字旋轉限位的功能實現

L型碼頭示意圖見圖1，需要在岸橋4和岸橋5大車上安裝1個機械十字旋轉限位，在碼頭地面安裝1個固定支架，其位置根據L型另一側的岸橋前大梁長度加上適量的余量確定(見圖2)。

圖1 L型碼頭示意圖

圖2 機械十字旋轉限位

當岸橋4大車從遠處向L型的交點移動即向左運動時，十字限位碰到地面支架動作后信號由1變成0，PLC接收到信號變化，大車向左運行允許信號由1變成0，大車停止運行。岸橋司機和技術人員需要根據另一邊岸橋和大梁位置情況，確定大車是否可以繼續向交點方向運行。如果可以行進，技術人員打旁路，司機繼續動大車到預定位置，在運行過程中隨時觀察另一邊岸橋大車情況，并及時做出調整確保安全。如果大車需要從交點退出即向右運動，司機可直接向右動大車，待退出地面支架處后，十字限位信號由0變回1，大車2個方向都恢復正常運行。岸橋5大車向交點移動時的控制流程與岸橋4相同，僅方向相反。

3.2 機械十字旋轉限位優缺點

機械十字旋轉限位優點有：安裝簡單、維護保養成本低，2臺岸橋僅需分別安裝1個十字限位和1個支架即可；安全性高，在碼頭工程部技術人員和岸橋司機同時確認安全后，機器才能繼續運行，可以有效防止司機誤操作。

該方案缺點在于十字限位和支架需要定期維護，確保限位能正常工作，岸橋到達支架位置后能及時停止，否則會有安全隱患。每次大車運行經過支架位置，都需要技術人員打旁路，增加了一定的人力成本，也在一定程度上影響了效率。

4 建立遠程通訊方式確定大車實際位置

4.1 通訊方式的功能實現

一般碼頭岸橋都會通過大車電纜預留光纜建立RCMS(Remote Crane Management System,遠程起重機管理系統)通訊連接到碼頭控制中心，在遠程端口電控商的RCMS可以讀取碼頭所有機器的數據。通過RCMS軟件讓岸橋4、岸橋5的PLC能讀到對方的大車位置，然后根據這個位置信息來確定大車可以移動的位置。但是由于絕對值編碼器存在累計誤差丟失位置問題，導致安全性不是很高，實際使用中還需要進一步完善以提高安全性。

4.2 通訊方式的優缺點

通訊方式的優點是：自動化程度和效率較高，不需要額外的人工干預。由于一般項目都會安裝所需要的編碼器，不需要增加額外的硬件成本。

通訊方式的缺點是：如果僅以對方岸橋的大車絕對值編碼器讀數作為位置參考，可靠性和安全性不足，絕對值編碼器會存在累計誤差丟失位置，一旦大車編碼器未能及時同步，就會帶來安全隱患。

4.3 通訊方式的優化方案

通過增加荷蘭BTG公司的位置測量定位系統，對大車位置做出更加精準的定位。這套系統已經應用在很多雙小車岸橋項目的小車定位系統中，可靠性高。在大車陸側和海側面安裝讀取數據的探頭,碼頭岸線在探頭可讀區域內埋入預先設定過數據的存儲單元，每隔1 m距離安裝1個(見圖3)。BTG系統和絕對值編碼器建立通訊，讀取絕對值編碼器數值變化，用以獲得大車位置的連續變化。BTG系統的安裝，使得大車定位精度得到了優化，通訊系統的防撞方式更加可靠安全，但也增加了碼頭的投入成本。

圖3 岸橋大車BTG系統

5 結語

討論了3種解決L型碼頭岸橋大梁防撞問題的方案，3種方案各有優缺點。激光傳感器方案適合岸橋已經安裝了大梁防撞的碼頭，僅需適當調整軟件設置即可；增加機械十字限位的方案適合不是特別繁忙的碼頭，簡單易操作；通訊方式的方案更加適合自動化程度高、追求效率的碼頭。也可將幾種方案結合使用，發揮更好的防撞效果，提高碼頭日常作業的安全性。