双小车岸边集装箱起重机自动装卸集装箱的关键技术

双小车岸边集装箱起重机自动装卸集装箱的关键技术

高春杨

高春杨

广东省特种设备检测研究院顺德检测院广东佛山528300

摘要：岸桥对于码头装卸作业来说必不可少，其是各项工作能否有序开展的重要支持力量，同时也是保障装卸效率的关键所在。早在2002年时，德国就已采用了具备多项优势的双小车岸桥，其能通过不同类型的小车接力完成装卸任务，但在此过程中岸桥的高度也在逐步提升，导致防摇问题越发严重，使得司机难以控制对箱，因此在应用双小车岸桥的过程中还需要针对不同类型的小车采用相应的控制技术，如自主学习和防摇技术等，进而促使装卸工作能够有序开展，并减轻司机的工作量，文中就对此问题进行了详细探讨。

关键词：双小车岸桥；集装箱起重机；自动装卸；电子防遥技术

引言：

起重机又可称为岸桥，其应用于装卸作业的过程中不仅能够极大地降低作业成本，并且能够使集散效率得到提升，目前其功能也越发完善，并且已经实现了自动化操作。但还需要对岸桥工作过程中所存在的不足之处加以调整，针对主小车与门架小车两种类型的集装车应用相关的控制技术，解决吊具摇摆过于严重的问题，进而降低安全事故发生的概率，本文就对此问题进行了具体分析。

一、双小车岸桥工作流程

岸边集装箱起重机可简称为岸桥，结构图如图1所示，是装卸作业开展过程中必不可少的一项关键设备，在设计过程中必须根据装卸系统的要求合理控制各项技术参数。此外，在卸载集装箱时主要是通过主小车实现的，在装卸过程中所采用的岸桥类型如果为单小车，则运行的距离总长可用L表示，速度匀速可表示为v，由此就可计算出整个装卸过程所需的时间，可用公式t=L/v表达。由公式可知，如果运行距离固定，仅通过改变速度是很难在原有基础上提高工作效率，因此需要从岸桥类型入手，用双小车岸桥替换单小车岸桥，该类岸桥的特点在于其设有主小车、平台与及门架小车，这与单小车安桥仅配备一个主小车差异性较大，结构组成更加复杂，为工作过程及结构组成。由图可知，在装卸之前主小车所在的位置是集装箱上方，而卡车及工具上方则为门架小车。在具体操作的过程中，主小车吊起集装箱并运向平台，直至中上方并放下集装箱，此后朝相反方向依次完成其他集装箱的抓取[1]，在主小车运行的同时门架小车也朝着平台方向运转，直至集装箱上方，抓取后通过运载工具卸下，并依次通过这种循环的方式进行抓取与卸下，直至完成整个集装箱的运输与装卸。

根据装船与卸船两种不同类型作业的实际情况来看，其工序的特点在于正好相反，这样就能够使整个装卸工作开展地更加有序，而不会出现各环节互相影响的问题。此外，两种不同类型的小车始终应保持一定的距离，确保不超过规定的安全范围，以免发生安全事故。同时，双小车岸桥中主小车只需花费极短的时间就能够完成整个操作过程，因此能够在原有基础上明显提升工作效率。此外，工作效率还与平台、小车及运输车的对位情况有着一定的关联性。

结合目前的工作情况来看，岸桥的起升高度在逐步增加的过程中会使得吊具变得极不稳定，同时也会带来一些长距离运输中所存在的问题，导致工作效率受到了一定的影响，因此还需要持续进行优化，促使不同功能的小车能够协同工作，进而有效保障工作质量。

图1双小车岸桥工作方式

二、主小车装卸集装车

双小车岸桥尽管具备许多优势，并且能够有效提升工作效率，但其缺陷在于主小车及吊具需要运行更长的距离，并且司机的工作量也在原有基础上有所增加，同时也使得防摇工作的处理难度较高，针对此问题可通过两项措施进行解决。第一，通过吊具完成运行路线的模拟，这种处理方式的优点在于能够实现半自动化操作[2]，因此可使司机的负担有所减轻。第二，通过电子防遥技术加以处理，进而解决吊具摇摆过于严重的问题。

（一）自主学习技术

自主学习技术具有学习和记忆功能，能够自动储存操作路线并加以复制，使得司机无需重复操作，进而减轻其工作量。以卸船过程为例，司机需要将吊具放在卸箱区，处理完成之后需要进行闭锁操作，之后由装卸人员处理集装箱并开锁，进而依次完成各操作环节，在此过程中系统就可记忆操作路径，自动完成吊具的输送，司机只需对箱闭锁就可，之后系统又可自动运输集装箱，司机只需完成对位开锁工作即可。因此在整个操作过程中司机的任务极为轻松，只需在操作流程的初始与结束阶段进行处理就可，其余环节均可由系统自动完成，但在操作过程中有两项需要注意的问题。第一，停靠吊具时应避免与集装箱过于靠近，以免引发安全事故。第二，如果在操作过程中系统未能准确停靠吊具，司机则应及时手动处理，以免影响装卸工作的稳定性[3]。

（二）电子防遥技术

电子防摇技术的应用十分关键，其能够促使吊具的运行更加稳定，并且可减轻司机的负担，如果未能采用这项技术，则很难实现自主运行，并且会使对箱难度越来越高，而对箱环节正是装卸效率能否提升的关键所在，因此必须通过电子防摇技术加以调整，该项技术在工作过程中首先需要测出摇摆频率，并促使小车减速，使小车的摆幅更加合理，进而达到减摇的目的。检测的要点包括位置及摇摆的方式，可由传感器系统完成，该系统中包括光学及图像等多个方面的先进技术，主要操作方式是将红外摄像头和结构光分别安装在小车和吊具上，进而通过成像位置计算光源的红外三维坐标，并在此基础上计算出吊具位置，进而以此为依据控制小车速度[4]，确保吊具的停放位置更加准确，进而促使整个装卸工作能够开展地更加高效。目前所采用的传感器系统为SDS，其硬件图和结构图分别如图3和图4所示，能够完全实现岸桥的自动化操作，并且在与自主学习技术配合的过程中能够使岸桥的工作效率进一步得到提升。

（三）吊具倾转防遥技术

在装卸过程中钢丝绳起支撑吊具的作用，通常情况下需要配置四根钢丝绳，并布置为矩形状，钢丝绳之间的距离通常情况下应介于1.5米到5.2米之间，这就需要根据实际的装卸情况加以调整，进而起到稳定集装箱的作用，避免集装箱的摆动过于剧烈，但是在实际装卸的过程中起升高度会逐步增加，在这种状况下钢丝球通常难以发挥作用，导致吊具不受控制，进而使得吊具出现倾转振动的问题，导致吊具与锁孔无法对准，如果未能及时得到处理，延误了对锁的最佳时机，就会使得装卸效率受到严重影响，因此需要通过倾转防摇技术加以调整，该项技术不仅能够在短时间内了解吊具的姿态及钢丝绳的具体情况，并且在应用过程中不会影响起重机，其仅对吊具产生作用，因此处理效果较好。另外，起升高度、钢丝绳的性能、荷载分布情况都会导致吊具摆动，并且各项因素可能同时作用，因此整个操作过程极其复杂，针对此问题，除了运用防摇技术之外，还可通过PID和PLC控制器加以调整，进而充分发挥通信等多项技术的作用，避免吊具摇动过于剧烈。

三、门架小车装卸集装车

门架小车的装卸处于中转环节，在整个装卸过程中作用十分关键，在具体操作时包括小车的装卸与靠泊两个主要环节，其会直接影响整体的工作效率，因此需要在这两个方面进行调整。

（一）自动装卸技术

门架小车在操作过程中的主要任务是运输集装箱，在运输过程中需要频繁在AGV和中转平台之间往返。以卸船过程为例，门架小车首先需要通过相关系检测系统完成集装箱位置的检测，明确其所处的位置与指定位置是否相符，如果不存在任何问题则可直接抓取，但如果在测定过程中发现位置有所偏差，则需要了解偏差的具体值并加以调整，确保无误后则可抓取集装箱，之后门架小车需要停在AGV的上方，并对AGV位置的准确性进行检查，确认无误后即可配合系统完成放箱操作，并采用同样的方式依次完成装卸任务。在此过程中目标检测系统发挥着重要作用，其能够帮助操作人员了解吊具所处的位置是否准确，并且可配合控制器自动完成误差的校正，该系统可简称为TDS，其工作原理及过程。

（二）AGV自动靠泊技术

为了使AGV的停靠位置更加准确，进而满足装卸需求，必须采用AGV靠泊技术，其是提升装卸效率的关键所在，在具体操作的过程中首先需要以大车的停靠位置作为基本依据，安装AGV设备并加以调整，直至装卸位置足够准确，进而促使门架小车自动完成装卸工作。结合以往的装卸作业来看，车辆尽管能够大致处于规定的范围内，但对位置的把控精确度较低，导致车辆与吊具之间存在过大的偏差，在这种状况下就需要反复停靠车辆，最终才能协助吊具到达指定位置，这样的处理方式不仅难度较高，并且会影响工作效率。因此目前需要通过CPS系统加以调整。其可自动检测车辆的各项数据信息，并反馈给车辆控制系统，系统可自动检测，一旦发现存在偏差的数值就可远程操控，对车辆加以调整，进而将偏差值控制在最小范围内，这样就能确保AGV的停靠位置更加准确。另外，在实际装卸的过程中车辆与吊具处于等待环节时的停放位置容易出现偏差，因此同样需要通过CPS系统加以调整，其能够起到指引车辆的作用，进而促使车辆根据指示要求向前方或后方移动，在其指挥下车辆能够在短时间内准确靠泊，这样便可在原有基础上进一步提升岸桥的工作效率。

四、结语

总而言之，吊具摇摆问题会直接影响装卸工作的效率，并且引发安全事故的概率较高，针对此问题，除了控制好钢丝绳的间距之外，还需要运用防摇技术加以调整，并且可通过自主学习技术记忆司机的操作流程，减轻其工作负担并提升工作效率。另外，这些先进技术的应用也能使中转平台的运行更加高效，进而解决双小车岸桥在工作过程中所存在的不足之处，促使其功能更加完善，本文就对此问题进行了深入探究。

参考文献：

[1]周崎，张氢，孙远韬.浅析双小车岸边集装箱起重机自动装卸集装箱的关键技术[J].起重运输机械，2016，（13）：70-74.

[2]金如新，李时现.双小车岸边集装箱起重机自动装卸集装箱关键技术的应用[J].内燃机与配件，2018，（15）：207-208.

[3]李艳丽.集装箱码头新型装卸工艺与平面布置关键问题研究[D].武汉理工大学，2015.