岸桥作业安全防护系统设计与应用

邱谋杰 柳学杰 华南 徐磊 潘吉波 李泽华

随着集装箱船舶持续向大型化发展，岸桥也呈现大型化发展趋势，导致岸桥装卸作业和维保检查难度增大。当前，航运市场持续火爆，各主要港口处于满负荷运转状态，如何在兼顾效率的同时保障船舶装卸作业和设备维保作业安全成为业内关注的重点。根据调研，码头岸桥现场作业主要风险点如下：在船舶开关舱盖作业过程中，舱盖尺寸较大造成岸桥司机视线受阻;大件及超限货物外形不规则，作业风险较高;在吊具抓放箱过程中，锁头状态异常，集装箱不稳，或周边环境存在安全隐患;在岸桥维修和巡检过程中，相关人员与岸桥司机间的信息沟通不畅。本文在总结岸桥作业安全管控现状的基础上，分析岸桥装卸及维保作业中的风险，提出以自动化方式替代人工交流、指挥和警示，并以机防方式建立岸桥作业安全防护系统，从而降低或消除岸桥作业风险。该系统设计理念和控制逻辑不仅适用于岸桥，也可为轨道吊、门机、吊车等其他起重设备作业安全防护提供借鉴。

1 岸桥作业安全管控现状

1.1 设备自带安全保护功能

岸桥一般针对负荷、速度、位置、行程等设置相关保护功能，如过载保护、起升和小车超限保护、大车终点和防撞保护、俯仰水平及钩区防夹保护、鞍梁防撞保护等。这些保护功能旨在防止设备发生过载及碰撞，但未根据装卸作业类型来设置，作业安全仍然需要由岸桥司机来掌控。

1.2 安全操作规程管控

作业规程中针对不同作业场景有不同的操作要求和安全注意事项;但受岸桥司机操作技能差异、身体和精神状况波动及其对作业效率过度关注等因素的影响，操作规程难以全面落实，容易因人为疏忽而导致事故发生。

1.3 指挥员监护和管理人员巡视

码头岸边作业一般在船上及岸桥下方车道设置指挥员。随着集卡定位系统的普及，多数码头一般不再一对一配备车道指挥员;但在开关舱盖及大件作业过程中，指挥员仍不可缺少。人工指挥受限于视野及视角，效率并不高，且指挥员自身处于车流之中，存在较大安全隐患。安保及其他现场管理人员数量有限，无法兼顾所有重点作业环节，而码头视频监控也多用于事故发生后的分析取证。

1.4 设备维修和巡检作业安全管控

各类维保作业一般通过检修停机、设置登机限制、发布检修通知等措施实施安全管控。在实际操作中，多数码头在设备实施装卸作业时设置动态巡检，以免因操作司机视线受阻观察不到维保人员而导致事故发生。然而，即便在岸桥停机维修的情况下，也可能因司机轮班交接不清而引发设备意外启动，从而导致事故发生。鉴于此，有必要研发具备直观提醒和维保安全连锁保护功能的系统作为传统岸桥作业安全管控方式的有效补充。

2 岸桥作业安全防护系统设计

2.1 设计理念

近年来，一系列新技术和新产品的应用使得岸桥操作性能显著提升;但在作业安全防护方面，未针对不同作业类型和场景的安全需求设计相应防护功能。岸桥作业安全防护系统涵盖装卸作业及维保作业涉及的大部分安全防护功能，旨在通过收集现场装卸和维保作业中的安全风险因素，采用自动化检测、信息化和逻辑判断处理措施，以报警提示、辅助操作等方式降低或消除潜在风险，确保岸桥装卸和维保作业环境安全（见图1）。

2.2 框架结构

岸桥作业安全防护系统是采用模块化设计的开放系统，包含5种作业和场景保护模式，分别为装卸作业下的开关舱盖作业保护模式、大件作业保护模式、二次停钩保护模式，以及维保作业下的维修保护模式和巡检保护模式（见图2）。根据系统运行需要，在司机室和机房内安装模式切换开关、语音播报器、指示灯，在大车相应部位安装声光报警器，在机房安装红外线人体探测器等装置（见表1）。模式选择通过安装在控制台或操作站的切换开关实现，根据作业类型和场景的不同，系统提供语音提醒、动作检测、速度限制、声光报警等保护功能，从而保障岸桥装卸及维保作业安全。

3 岸桥作业安全防护系统功能实现

3.1 开关舱盖作业保护模式

当选择开关舱盖作业保护模式时：司机室语音播报器自动播放相关安全注意事项，同时启动大车相应部位声光报警器，警示其他车辆避开岸桥从海侧至陆侧门腿后方的钩行路线;启动限速程序，使起升、小车和大车机构处于限速模式（部分程序见图3）;设备管理系统同步显示提示信息（见图4），直至开关舱盖作业完毕。

3.2 大件作业保护模式

大件作业保护模式实现方式与开关舱盖作业保护模式类似：选择该模式，启动司机室语音播报器及大车相应部位声光报警器，自动播放该作业模式安全注意事项，提醒司机注意舱口位置;启动限速程序，使起升、小车和大车机构处于限速模式，直至大件装卸完毕。

3.3 二次停钩保护模式

二次停钩保护模式分为二次停钩监控模式和二次停钩强制模式，两者由独立的开关控制。在二次停钩监控模式下：系统自动监控司机二次停钩执行情况，程序记忆吊具开闭锁位置，并启动自动判断程序，检测操作司机是否执行二次停钩;若操作司机未执行二次停钩，司机室语音播报器发出语音提醒;若操作司机持续不执行二次停钩，语音播报器将发出警告。在二次停钩强制模式下，系统自动记忆落箱位置，并自动执行二次停钩（部分程序见图5）。

3.4 维修保护模式

在机房、大车、前后大梁等不同操作站均安装维修保护模式控制旋钮，维修时开启相应操作站内的维修保护模式，司机室内维修保护模式指示灯亮起。当送控制合时，语音提醒操作司机设备当前处于维修状态，操作前须取得维修负责人的许可。当维修保护模式开启时，系统自动控制维修区域灯光;在维修保护模式关闭后，系统自动延时切断机房及电气房照明电源，防止浪费电能（部分程序见图6）。

3.5 巡检保护模式

在机房海陆侧门口安装红外线人体探测器，硬件接线见图7。若巡检人员在岸桥作业过程中进入机房，语音播报器自动发出岸桥作业提醒，请相关人员与转动部位保持安全距离并在檢查完毕后立刻离开;同时，司机室内的语音播报器也发出提醒，巡检保护模式指示灯亮起，屏幕显示提示信息，直至巡检人员离开机房（部分控制程序见图8）。

4 结束语

岸桥作业安全防护系统应用效果显著：在开关舱盖以及大件装卸作业中发出安全提醒和警示，可以替代部分人工指挥和监护;二次停钩保护模式不仅具有监控功能，还可实现自动停钩;司机操作记录存储在设备管理系统，以此作为鉴定操作规范性的依据。岸桥作业安全防护系统不仅关注岸桥装卸作业安全，而且关注岸桥维修及巡检安全，利用被动红外线技术，实现对机房巡检的主动防护。该防护系统的保护功能填补了岸桥安全保护设计空白，是对岸桥现有安全保护系统的有效补充。目前，岸桥作业安全防护系统已投入试用，各模式下的安全防护功能均通过实际操作验证。该系统适用于不同类型的岸桥，其设计理念和控制逻辑可为轨道吊、卸船机、门机、吊车等其他起重和装卸设备作业安全防护提供借鉴和参考。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2021-11-24）