浅谈场桥大车纠偏优化措施

陈长润（晋江太平洋港口发展有限公司，福建 泉州 362000）



浅谈场桥大车纠偏优化措施

陈长润
（晋江太平洋港口发展有限公司，福建 泉州 362000）

摘 要：在场桥操作事故中，因大车纠偏问题引发的事故屡见不鲜，司机在操作大车行走时出现跑偏、纠偏不力是时有发生的现象，稍不留神即可能出现刮箱、撞箱事故，存在较大的安全隐患。本文从场桥大车行走轨迹发生偏离的原因入手，阐述并分析了大车纠偏中存在的常见问题，介绍大车纠偏的原理和方法，提出了一种新的经济型的改进措施。

关键词：场桥；大车；撞箱；纠偏

轮胎式起重机是一种场内装卸机械，具有机动灵活可转场作业的优点，是码头堆场作业的主力机械。为提高场地利用率，轮胎吊大车两侧下横梁距集装箱的安全距离不宜太大，需要依靠操作司机的工作经验，目测距离，判断是否需要纠偏并手动控制纠偏手柄的方向，达到保持安全距离的目的，这需要司机在操作中要时刻集中精力，提前预判，把握好纠偏时机、方向和持续时间，否则将会出现刮箱或撞箱事故。

一、大车纠偏常见的主要问题

场桥大车驱动装置主要有两驱和四驱两种驱动方式，呈对角或四角布置。场桥在行驶过程中由于大车两边速度不一样，会持续偏离轨道，需要机手在联动台不断地手动纠偏，保持轮胎沿轨道中心线行走。在作业过程中，常见的大车纠偏问题有：

1 纠偏不力，纠不正；

2 纠偏系统不灵敏，响应慢，存在延时现象；

3 中速时纠偏效果好，全速或慢速时效果差；

4 频繁纠偏，纠偏手柄易坏。

二、大车运行轨迹产生偏离的原因

那么，为什么系统给定同样的速度大车行走时会跑偏呢？这需要从大车驱动装置的结构入手，分析其中的速度变化。以两轮驱动的场桥为例，大车驱动装置由带编码器的电机、减速箱、大车链条、大链轮、小链轮、轮胎组成，当程序输出同样的电机转速时，经过减速箱传动和链轮传动后，两边的轮胎转速是一样的，这时，如果两边轮胎的轮径R（注：本文轮径均指轮胎受压后轮轴中心离地高度）一样的话，大车两边的速度也会一样。但是，由于受到轮胎胎压、轮胎磨损程度、轮胎承受荷载不同的影响，两边轮胎轮径R往往不一样，一大一小，当以同样的转速转动时，必然就产生了速度差，相当于一个转大圈，一个转小圈，导致大车无法直线行走，速度快的一侧绕着另一侧偏转。

三、大车常规行走、纠偏方式及不足之处

1 大车正常行走模式，程序给定的两台大车电机转速是相同的，但因两个主动轮的轮径R不一样，大车两边存在速度差，由于圆周线速度等于角速度乘以半径，因此速度差与轮径差成正比，轮径差越大，速度差越大，而速度差越大，大车自然偏转得越快。

2 大车在纠偏模式时，速度慢的一侧电机转速增加20%，速度快的电机转速减小20%，前者转速是后者的1.5倍。但当电机以最快速度或最慢速度运行时，由于电机的限速作用，防止电机超速运行，纠偏后转速比例仅有1.25倍。如中速时速度值为1000，纠偏后一个1200，一个800，比率1.5倍；全速2000纠偏后一个电机仍为2000，另一个1600，比率1.25倍。就会出现中速时纠偏效果好，全速或低速时纠偏效果差的现象。

3 轮径差使得大车两边速度一快一慢，大车纠偏后快的变慢，慢的变快，但由于轮径差的抵消作用，大车的纠偏效果受到了影响。在个别工况中当轮径差大到一定程度，纠偏动作仍不足以改变两电机的速度大小时，就会出现纠偏不力、纠不过来的情形。

4 响应速度慢，纠偏后一定时间内大车仍继续朝原偏离方向前进。还是因为轮径差的因素，导致大车两侧的速度存在偏差△V，在纠偏中目标速度并不是瞬间到达，必须要有一个加减速过程，△V从某一速度偏差值到零再到反向目标值的过程，需要一定的加减速时间。当按下纠偏后，△V从某一速度偏差值到零的时段里，大车仍沿同一方向偏转，直至△V数值反向变化时才扭转过来。因此，当正常行走时△V越大，纠偏响应速度越慢，扭偏的时间和距离都增大。

5 在实际作业中，存在司机部分操作频繁点动纠偏手柄的现象，利用点动瞬间电机卡顿频繁微调来达到纠偏的目的，可能纠偏效果会好点，但这种不规范的行为，对大车机构频繁冲击，损伤较大，链条容易断裂，纠偏手柄也容易损坏，一旦出现问题，驱动、制动、纠偏就会失效，就可能会酿成事故。

表1

四、大车正常行走及纠偏时的优化方案

1 从上文分析来看，当大车正常运行时，如能将两侧速度差△V尽量减小，则可解决大车易跑偏、纠偏不力和响应慢的问题。而减少△V有三种方法。一是减小轮径差，可通过调整小车位置到轮径大的一侧来实现，但调整幅度固定，且有时受到视线影响，操作不便；二是放慢大车速度，但此方法不会改变大车运行轨迹，斜率不变；三是改变电机转速，使之与轮径比成反比，轮径大的一侧电机速度慢，另一侧变快，这点可以通过程序编程来实现自动调整。当大车运行时，不能让程序输出同样的速度值给电机，而是让大车速度快的一侧电机速度值变小，另一侧变大。具体作法：设定一系数k，初始值为0，电机1速度=（1+k）×手柄给定速度；电机2速度= （1-k）×手柄给定速度，当大车纠偏手柄每动作一次，k视手柄动作方向增加或减少0.005，两大车电机转速就会一大一小，大车速度差△V也跟着减小，在多次纠偏大车两侧速度趋向一致后，手柄往两侧动作的机率相同，k趋向一稳定值，△V会在零值附近变动，大车不易跑偏，同时因速度差变小，当纠偏动作时，速度扭转所需加减速时间也跟着减少，响应速度变快，大车就能快速向指定方向偏转。

2 针对高速或低速纠偏效果差的问题，可以在纠偏程序段中修改程序。有两种方法：一是直接给定电机速度，设定全速时电机一个等于最高速度，另一个等于最高速度/1.5。慢速纠偏类似，其它速度段不变；另一种是降低全速时的电机速度，使电机全速纠偏时电机速度值仍能继续提升。

3 在修改程序中要注意细节，完善程序。如限制K值的取值范围在-0.2～0.2之间，考虑大车全速时电机速度调整值（1+k）×手柄给定速度超过最大速度带来的影响，必要时降低全速时的手柄给定速度。要注意优化方案1改变的是大车正常行走时的电机速度，方案2修改的是大车纠偏时电机的速度，二者不可混淆。

4 为防止K值出现较大变动，还要提醒司机在操作中注意操作习惯，不要频繁的点动纠偏，影响K值，进而影响到大车速度的给定值，导致两侧速度失衡。

五、案例说明

下面以现场实测的轮胎轮径为例，计算其对大车速度及纠偏的各种影响，见表1。

从案例中可以看到，大车两侧速度差原为0.33m/s，优化后变成0.08m/s；响应时间从1.33s缩小到0.32s，响应距离从2.66m减少到0.64m。

六、实际成效

为了验证本方案的可行性，我们对我司2#RTG进行了程序修改。经过测试，取得了令人满意的效果，全速纠偏问题得到彻底解决，纠偏灵敏度明显提高，没有再反映纠偏不力、纠不正的问题。而轨道跑偏问题，由于在正常情况下，轮径差距并不会太大，同时司机纠偏后轮胎角度与轨道方向仍存在一定夹角，轨道跑偏不可避免，故司机感觉改善效果不明显。

结语

目前场桥的自动纠偏技术已比较成熟，能实现自动控制和调整，无须司机手动纠偏，但投资费用大，改造周期长。而本方案无须增加任何硬件，仅对程序进行修改，零费用投入，也无须司机额外操作，即可自动调整大车两边速度，提高纠偏效果，是一种可行性极高的半自动纠偏方法，对改善操作性能、降低工作强度、提高设备安全具有重要作用。

参考文献

［1］刘俊伟.集装箱场桥自动取电小车控制改造［J］.集装箱化，2011，22（4）：32-33.

中图分类号：TP391

文献标识码：A