传统集装箱码头轮胎式龙门起重机远程操控技术改造方案

任超

随着视频监控、网络传输、传感器和控制技术的不断发展，轮胎式龙门起重机（Rubber Tyred Gantry Crane，RTG）远程操控技术越来越受到集装箱码头的重视。RTG远程操控指通过技术手段，将原先在RTG驾驶室内的操作移至后方远程控制室操作，操作模式由原先的“一对一”转变为全局随机分配的“一对多”。RTG远程操控技术改造对于传统人工集装箱码头有以下意义：大幅减少人工费用；司机劳动强度降低，职业寿命延长；设备能耗和排放降低；产业智能化水平提高。

1 远程操控RTG项目概况

目前，印度尼西亚TPKS码头、日本名古屋港飞岛集装箱码头远程操控RTG均已投产使用；我国深圳港妈湾码头已完成RTG远程操控技术改造，天津港、宁波-舟山港、重庆港（果园港区）等港口的集装箱码头也已将RTG远程操控技术改造提上日程。世界已建成的远程操控RTG项目技术特点如表1所示。传统集装箱码头应结合自身特点，选择与其相适应的RTG远程操控技术改造方案。

2 RTG远程操控技术改造方案选择

2.1 控制系统的构建

RTG远程操控技术改造需要考虑的首要问题是与码头原有生产管理系统的对接。远程操控并非简单的远端操作，而是需要直接从码头生产管理系统得到指令，并通过交换机解析位置，确定堆场位置坐标，然后按照设定的规则，合理地分派任务给RTG，因此，RTG远程操控系统是否与码头生产管理系统完善对接决定技术改造方案的成败。在RTG远程操控技术改造项目实施初期，就应开发软件系统，做好系统组织架构，为设备改造打好基础。RTG远程操控系统架构如图1所示。

2.2 通信技术的选择

RTG远程控制通信指远程操控台与RTG之间的通信，通信质量直接影响RTG远程控制效果。目前，通信方式分为有线通信和无线通信，其中：有线通信为光纤通信，光纤选择港口专用型，其具备较好的抗拉伸性，外皮抗紫外线且耐烟雾环境，但存在灵活性不足、需要定制开发、造价较高的缺点；无线通信有漏波电缆、无线基站、波导管通信等形式，其适用于复杂的空间环境，基础改造成本适中，但存在受带宽限制、稳定性有待提升等缺点。

2.3 定位技术的应用

出于作业安全方面的考虑，在RTG远程操控定位技术方面，除应选择可靠的定位技术外，还应进行冗余设计，保证在一套定位系统失效的情况下，仍有冗余定位系统加以保护。RTG大车定位技术有格雷母线定位、全球定位系统差分定位、视频编码

定位、磁钉（磁条）定位等，其中，格雷母线定位为首选方案，定位精度可达5 mm。小车和起升机构定位技术有绝对值编码器定位、激光测距定位等。小车和起升机构的主流定位方案是：编码器定位作为信号控制方案，激光测距定位作为冗余设计方案。

2.4 视频系统的评判

视频系统应当满足全天候作业要求，且视频实时传送，画面不能有卡滞停顿；当通信出现网络故障、延时或超时时，应有相应的安全措施。视频系统包括前端采集设备、信号传输设备、视频存储设备及后端解码显示设备，画面清晰度、视频延时率等被视作视频系统质量的评判标准。RTG视频系统布置如图2所示。

2.5 安全防护技术

在RTG远程操控模式下，除抓放箱需要人工介入外，大车、小车、起升机构的运行均为全自动模式，因此，在RTG远程操控技术改造中应选择可靠的安全防护技术。RTG安全防护涉及堆场轮廓扫描、集卡激光定位、RTG大车防撞和纠偏、RTG小车路径优化（防打保龄）等方面。

3 RTG远程操控技术改造效益分析

3.1 成本效益

在人工操控RTG作业模式下，作业人员操作RTG完成1个装车动作大约需要3 min；在远程操控RTG作业模式下，假设系统设定的安全距离为0.5 m，那么，当RTG切换为远程操控模式时，大车、小车、起升机构均为全自动运行，而只有当吊具到达安全距离后，才会切换为人工介入模式，作业人员完成1个装车动作大约需要1 min，熟练工需要的时间更短。由此可见，在相同作业时间和作业量的情况下，当使用相同数量的设备时，人工操控作业人员的数量为远程操控作业人员数量的3倍；因此，当远程操控人机比例达到1∶3时，可以节约2/3的劳动力成本，远程操控作业人员的作业效率提高3倍。

3.2 经济效益

以1个20台RTG远程操控技术改造项目来估算，其改造投资成本为2 800万元，投产后每年可节省人工成本约800万元，其静态投资回收期约为3.5年。

3.3 社会效益

RTG远程操控技术改造有利于降低码头劳动力成本，优化操作工艺，提高设备利用率，减少设备待机空耗，降低能耗，能进一步体现自动化堆场系统在节能、环保领域所具有的独特优势，对推动全国“绿色”港口发展具有积极意义，可为未来相关自动化码头建设提供经验。

4 结束语

按照目前RTG远程操控技术改造项目投资额估算，预计3.5年左右可回收投资成本；此外，考虑到未来人工成本和能源价格的上涨趋势，项目未来带给码头的收益会逐年增加，投资回报期也会缩短。目前，世界上绝大多数集装箱码头仍采用人工操控RTG作业模式，随着RTG远程操控技术的不断成熟，传统集装箱码头将迎来新的机遇和挑战。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2016-09-23）