L型码头岸边集装箱起重机防撞保护研究

彭秀龙

上海振华重工(集团)股份有限公司

1 引言

岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)作为港口装卸的主要设备，其作业的安全问题尤为重要。就L型码头岸桥防撞问题提出了3种解决方案，分别是安装SICK大梁激光防撞限位、安装大车机械十字旋转限位加旁路、建立远程通讯方式确定大车实际位置。分别对这几种方案做详细介绍。

2 安装大梁SICK激光防撞限位

2.1 激光传感器介绍

SICK激光防撞传感器发出激光通过按一定速率旋转的三棱镜折射形成一个面域，设置面域的保护区域，当有物体进入保护区域时，激光被挡住，部分能量返回，能量发生衰减，扫描器立刻输出低电平DC 0V，可同时设置两个保护区域进行减速、停止防护，当扫描器出现故障或外面镜有污垢时，系统自检输出ALARM报警。

2.2 SICK激光传感器的功能实现

由于一般项目已经安装了大梁激光防撞传感器，并且进行了常规软件设置，只需根据码头具体情况对其软件设置进行更改。适当扩大扫描范围，增加大车减速和停止距离，绘制出新的扫描区域。此方案适用于L型两侧的大梁高度相差不大的情况，否则激光传感器可能达不到扫描范围的要求。

2.3 SICK激光传感器方案优缺点

该方案优点有：可以利用项目原有的设备，不需要额外增加成本，只需要对激光传感器重新进行软件设置即可；激光传感器精度高，抗光、电干扰能力强，日常维护保养简单。

该方案缺点为：若岸桥已有激光传感器增大扫描范围依然达不到码头防撞实际要求，就需要另外购买，增加了成本；激光传感器对安装位置要求较高，如果安装位置不合适或者后期变动，会影响传感器扫描范围，带来安全隐患。

3 增加机械十字旋转限位

3.1 机械十字旋转限位的功能实现

L型码头示意图见图1，需要在岸桥4和岸桥5大车上安装1个机械十字旋转限位，在码头地面安装1个固定支架，其位置根据L型另一侧的岸桥前大梁长度加上适量的余量确定(见图2)。

图1 L型码头示意图

图2 机械十字旋转限位

当岸桥4大车从远处向L型的交点移动即向左运动时，十字限位碰到地面支架动作后信号由1变成0，PLC接收到信号变化，大车向左运行允许信号由1变成0，大车停止运行。岸桥司机和技术人员需要根据另一边岸桥和大梁位置情况，确定大车是否可以继续向交点方向运行。如果可以行进，技术人员打旁路，司机继续动大车到预定位置，在运行过程中随时观察另一边岸桥大车情况，并及时做出调整确保安全。如果大车需要从交点退出即向右运动，司机可直接向右动大车，待退出地面支架处后，十字限位信号由0变回1，大车2个方向都恢复正常运行。岸桥5大车向交点移动时的控制流程与岸桥4相同，仅方向相反。

3.2 机械十字旋转限位优缺点

机械十字旋转限位优点有：安装简单、维护保养成本低，2台岸桥仅需分别安装1个十字限位和1个支架即可；安全性高，在码头工程部技术人员和岸桥司机同时确认安全后，机器才能继续运行，可以有效防止司机误操作。

该方案缺点在于十字限位和支架需要定期维护，确保限位能正常工作，岸桥到达支架位置后能及时停止，否则会有安全隐患。每次大车运行经过支架位置，都需要技术人员打旁路，增加了一定的人力成本，也在一定程度上影响了效率。

4 建立远程通讯方式确定大车实际位置

4.1 通讯方式的功能实现

一般码头岸桥都会通过大车电缆预留光缆建立RCMS(Remote Crane Management System,远程起重机管理系统)通讯连接到码头控制中心，在远程端口电控商的RCMS可以读取码头所有机器的数据。通过RCMS软件让岸桥4、岸桥5的PLC能读到对方的大车位置，然后根据这个位置信息来确定大车可以移动的位置。但是由于绝对值编码器存在累计误差丢失位置问题，导致安全性不是很高，实际使用中还需要进一步完善以提高安全性。

4.2 通讯方式的优缺点

通讯方式的优点是：自动化程度和效率较高，不需要额外的人工干预。由于一般项目都会安装所需要的编码器，不需要增加额外的硬件成本。

通讯方式的缺点是：如果仅以对方岸桥的大车绝对值编码器读数作为位置参考，可靠性和安全性不足，绝对值编码器会存在累计误差丢失位置，一旦大车编码器未能及时同步，就会带来安全隐患。

4.3 通讯方式的优化方案

通过增加荷兰BTG公司的位置测量定位系统，对大车位置做出更加精准的定位。这套系统已经应用在很多双小车岸桥项目的小车定位系统中，可靠性高。在大车陆侧和海侧面安装读取数据的探头,码头岸线在探头可读区域内埋入预先设定过数据的存储单元，每隔1 m距离安装1个(见图3)。BTG系统和绝对值编码器建立通讯，读取绝对值编码器数值变化，用以获得大车位置的连续变化。BTG系统的安装，使得大车定位精度得到了优化，通讯系统的防撞方式更加可靠安全，但也增加了码头的投入成本。

图3 岸桥大车BTG系统

5 结语

讨论了3种解决L型码头岸桥大梁防撞问题的方案，3种方案各有优缺点。激光传感器方案适合岸桥已经安装了大梁防撞的码头，仅需适当调整软件设置即可；增加机械十字限位的方案适合不是特别繁忙的码头，简单易操作；通讯方式的方案更加适合自动化程度高、追求效率的码头。也可将几种方案结合使用，发挥更好的防撞效果，提高码头日常作业的安全性。