空箱堆高机作业可靠性提升途径

楼桂龙　谢雄

近年来，在世界经济温和复苏和我国经济稳中向好的背景下，我国外贸进出口总量持续上升，港口集装箱吞吐量随之快速增长。2017年我国沿海港口共完成集装箱吞吐量20 985万TEU，其中，空箱作业量约占30%。在港口集装箱装卸作业流程中，空箱作业主要由空箱堆高机（以下简称“堆高机”）完成。在沿海大型专业化集装箱码头，堆高机与岸桥的配比基本达到1∶1，堆高机作业可靠性对集装箱码头整体作业效率和船舶准班率产生重要影响。本文以宁波舟山港梅山港区为例，分析堆高机作业可靠性主要影响因素，并提出堆高机作业可靠性提升途径，以期达到提升集装箱码头整体作业效率的目的。

1 宁波舟山港梅山港区堆高机现状

宁波舟山港梅山港区位于宁波梅山保税港区内，规划岸线总长约3 900 m，分两期建设，其中：一期工程1 800 m岸线已投入使用，2017年共完成集装箱吞吐量345万TEU，配置岸桥20台、堆高机19台（包括2018年新购的4台）；二期工程现已开始建设，预

计于2020年完工，计划配置岸桥22台、堆高机22台，形成年集装箱吞吐能力超1 000万TEU的专业化集装箱码头。梅山港区堆高机有2台可堆高8层，其他可堆高7层。梅山港区2017年统计数据显示，堆高机共完成作业箱量190万TEU，发生各类故障326起（不含通信类故障），故障解决时间为285 h（不含正常维保时间172 h），设备利用率为34.56%。随着堆高机利用率逐年提升和设备逐渐老化，堆高机总体运行情况不容乐观，有必要根据其综合运行情况寻求作业可靠性提升途径。

2 堆高机作业可靠性主要影响因素

2.1 日常维保点检不到位

堆高机日常维保点检内容主要包括保养发动机和变速箱、检查轮胎、更换油液和滤芯等，这需要依据设备技术手册和实际使用情况制订保养周期表；而堆高机其他部件，如油管、皮带、发电机碳刷、轴承、碟式制动系统密封件和回位弹簧等，在堆高机运行3～5年后往往会因老化而无法进行结构性维保，常在作业时突发故障，影响设备作业可靠性。此外，堆高机需要点检的部件较多，点检质量取决于点检人员的素质和技能水平，“走马观花”式点检容易导致隐患不能及时排除。

2.2 操作不规范，未及时上报小问题和小隐患

据统计，目前梅山港区堆高机故障中，操作类故障占比较高，主要原因是司机操作不规范，例如：司机对操作手柄使用不当，导致操作手柄底座断裂；司机在油管渗漏时仍继续作业，导致油管爆裂；司机在刹车偶发失灵的情况下继续作业，导致堆高机带病作业；等等。此外，一些司机对堆高机原理认知不全面，未能熟练掌握不同车型的检查要求和性能特点，导致其不能及时发现隐患，从而造成堆高机故障频发。

2.3 控制系统升级快，故障点分散

近年来，随着信息技术及电气和电子技术的快速发展，堆高机电气系统升级很快，加之系统采用模块化设计，受限于生产厂家的技术保护，现场作业人员无法解决程序问题。例如，堆高机在作业过程中出现未知故障时，需要逐层排查机械、电气、液压点等，从而给故障解决带来挑战。

2.4 无线网络不稳定

在堆高机作业过程中，所有作业指令都是通过无线网络传输的；因此，无线网络的信号强度和无线网络终端的质量均会影响堆高机作业可靠性。无线网络不稳定对堆高机作业的影响主要有：通信信号突然中断，给堆高机作业带来困扰；无线网络终端突发故障，相关人员从接到故障指令到更换终端往往需要30 min或更长时间，导致进提箱交通拥堵、效率低下等诸多问题。

2.5 其他因素

除了上述因素外，影响堆高机作业可靠性的因素还包括场地高低不平、送修流程不畅、应急预案演练较少、故障堆高机在作业场地滞留时间较长等。

3 堆高机作业可靠性提升途径

通过分析堆高机运行数据和历史故障，寻求提升堆高机作业可靠性的途径。首先，需要确定合适的堆高机管理模式；其次，通过人员和技术手段，在设备预防性维修方面取得突破，争取在设备定期维保阶段解决大部分故障点和隐患点；最后，加大技改力度，提升设备作业可靠性和安全性。

3.1 實施预防性保养和维修计划，降低堆高机重大故障发生频率

堆高机预防性保养和维修计划包括检查、测量、测试、调整、零件更换及彻底检修，并根据不同的检查项目，划分为10个保养和维修计划，其中：A～D为预防性保养计划，E～J为预防性维修计划。预防性保养计划按照时间节点以A→B→A→C→A→B→A→D顺序循环，间隔时间为250 h，对应的A、 B、 C、 D等4个阶段皆有不同的保养项目和内容，必须逐条实施；预防性维修计划涉及结构、液压系统、电气系统、驱动和转向轴、发动机系统、变速箱系统等六大系统，对应代码为E～J，并执行相应的检查周期表，以便及早发现故障隐患点，降低重大故障发生频率。针对一些常规性故障，例如油管老化、渗油，皮带落齿、落槽，发电机碳刷磨损，轴承游隙超标或疲劳破损，碟式制动系统密封件老化及回位弹簧塑性变形等，应根据设备的使用情况和状态，预判故障趋势，采用基于设备运行周期的预防性维修方案，在配件达到报废标准之前统一更换，并记录下次更换时间，从而降低故障发生频率，减少维修次数。

堆高机门架液压油管应急更换情况见表1。通过对8 900 mm门架液压油管使用情况长达3年的跟踪分析，推算出其使用寿命大约为。堆高机门架液压油管更换时间见表2，其中：黄色数字栏表示油管即将到达更换时间，红色数字栏表示油管已经到达更换时间。这种预防性维保措施有利于减少堆高机应急抢修次数。

表1 堆高机门架液压油管应急更换情况

表2 堆高机门架液压油管更换时间

3.2 成立技术攻关小组，解决设备先天缺陷和疑难故障

堆高机使用6～8年后会出现一些疑难故障，如堆高机无行车制动、吊具自动侧移或频繁充压等。堆高机是机电液一体化设备，机构复杂，引起故障的原因也较为复杂；而由于计算机检测技术尚未得到广泛应用，需要专业维修人员持续且多方位排查才能解决故障。在此背景下，有必要成立技术攻关小组，投入人、财、物等对堆高机疑难故障重点攻关。

以堆高机无行车制动故障为例，故障具体表现为：司机踩脚刹时无行车制动，测刹车压力为500 kPa，剎车压力低，回油压力偏高。如图1所示，堆高机行车制动器由多个油冷式刹车盘组成，刹车盘交错排列，摩擦钢片固定并随轮毂转动。堆高机行车制动原理如下：来自刹车阀的液压压力推动制动器活塞将刹车盘压在一起后实现制动，其摩擦所产生的热量由系统内循环的冷却油带走。

图1 堆高机行车制动器

为排除堆高机无行车制动故障，先后拆开行车制动器回油管、驻车制动器回油管和伺服器回油管查看，发现回油均正常；因此，基本可判定问题在于液压油冷却系统回油压力过高。打开液压油箱，发

现油箱中铁屑较多，据此断定制动盘磨损超标。基于以上分析，确定堆高机无行车制动故障原因为刹车油内泄和刹车盘磨损。拆开堆高机前桥行车制动器后发现，制动器活塞变形且部分弹簧和螺栓断裂，刹车盘产生大量铁屑。经过分析发现，弹簧和螺栓断裂导致制动器活塞无法将刹车盘压紧，刹车盘相互摩擦产生的大量铁屑导致制动器活塞损坏，刹车油从制动器活塞处流入刹车盘，从而导致无行车制动。鉴于此，更换制动器活塞和刹车盘，清洗液压系统，即可排除故障。

在成立攻关小组解决复杂故障的基础上，需要及时总结，将故障成因、排查过程、解决思路及对策汇编成册，建立技术档案，为今后人员培训、疑难故障排除提供技术保障。

3.3 运用新技术，提升设备智能化程度

随着计算机、传感器、自动控制等技术日益成熟，智能化已成为港口企业设备管理的战略方向。为此，港口企业应从提高司机操作舒适度和设备安全性的角度出发，积极运用新技术。例如，港口企业利用传感器技术，通过在堆高机上加装倒车影像装置、倒车雷达、红外线防撞装置、自动消防系统、人员识别系统等，提升堆高机智能化程度。以红外线防撞装置为例：堆高机司机在箱区作业时容易因视线不佳而无法准确判断吊具两侧距离，导致吊具极易碰擦周边集装箱，造成箱损或机损事故；而在堆高机吊具两侧加装红外线感应装置（见图2），则可以有效保护设备和集装箱。除此之外，还应积极考虑开发和引进设备故障智能诊断系统，通过大型起重机远程控制监视系统实现对堆高机的远程监控和故障诊断，从而大幅缩短设备故障处理时间。

图2 堆高机吊具侧面红外线感应装置

3.4 加强网络建设，升级无线网络终端设备

大型集装箱码头的空箱作业量较大，往往有多个空箱堆场，通常需要堆高机在箱区海陆两侧作业；然而，受限于无线网络基站布置和接收天线高度，作业区域容易出现信号盲区，从而影响箱区正常作业。为解决此问题，除了适度调整堆存高度和堆存方式外，还可在堆场内增设无线网络基站，并升级无线网络终端设备。总之，技术人员必须及时跟进信息化发展动向，强化信息技术对集装箱作业的支持作用。

3.5 强化人员培训，提升技术人员和设备司机业务水平

高素质的作业队伍是确保堆高机各项性能的前提；因此，必须重视技术维保人员的技术培训和设备司机的操作技能培训，以减少因操作不当引起的堆高机故障，降低故障发生频率，缩短故障处理时间。梅山港区以委外培训和内部培训的方式，每年对技术维保人员实施不少于48学时的培训，同时将之与绩效考核结合起来，不断提升维保人员技术水平。针对堆高机司机，除规范操作方法和操作流程外，还有针对性地开展堆高机性能培训，以便司机能及时发现设备安全隐患和准确描述故障现象，从而减少技术人员故障判断时间。

4 结束语

宁波舟山港梅山港区通过调整和优化堆高机管理模式，以预防性保养和维修为抓手，加强作业人员培训，积极应用新技术，不仅提高了堆高机作业的安全性、可靠性和可用性，而且明显提升作业效率，降低作业成本。由此可见，上述堆高机作业可靠性提升途径具有较高的推广价值。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2018-04-24）