淺談場橋大車糾偏優(yōu)化措施

陳長潤（晉江太平洋港口發(fā)展有限公司，福建 泉州 362000）

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淺談場橋大車糾偏優(yōu)化措施

陳長潤
（晉江太平洋港口發(fā)展有限公司，福建 泉州 362000）

摘 要：在場橋操作事故中，因大車糾偏問題引發(fā)的事故屢見不鮮，司機(jī)在操作大車行走時(shí)出現(xiàn)跑偏、糾偏不力是時(shí)有發(fā)生的現(xiàn)象，稍不留神即可能出現(xiàn)刮箱、撞箱事故，存在較大的安全隱患。本文從場橋大車行走軌跡發(fā)生偏離的原因入手，闡述并分析了大車糾偏中存在的常見問題，介紹大車糾偏的原理和方法，提出了一種新的經(jīng)濟(jì)型的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：場橋；大車；撞箱；糾偏

輪胎式起重機(jī)是一種場內(nèi)裝卸機(jī)械，具有機(jī)動(dòng)靈活可轉(zhuǎn)場作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)，是碼頭堆場作業(yè)的主力機(jī)械。為提高場地利用率，輪胎吊大車兩側(cè)下橫梁距集裝箱的安全距離不宜太大，需要依靠操作司機(jī)的工作經(jīng)驗(yàn)，目測距離，判斷是否需要糾偏并手動(dòng)控制糾偏手柄的方向，達(dá)到保持安全距離的目的，這需要司機(jī)在操作中要時(shí)刻集中精力，提前預(yù)判，把握好糾偏時(shí)機(jī)、方向和持續(xù)時(shí)間，否則將會出現(xiàn)刮箱或撞箱事故。

一、大車糾偏常見的主要問題

場橋大車驅(qū)動(dòng)裝置主要有兩驅(qū)和四驅(qū)兩種驅(qū)動(dòng)方式，呈對角或四角布置。場橋在行駛過程中由于大車兩邊速度不一樣，會持續(xù)偏離軌道，需要機(jī)手在聯(lián)動(dòng)臺不斷地手動(dòng)糾偏，保持輪胎沿軌道中心線行走。在作業(yè)過程中，常見的大車糾偏問題有：

1 糾偏不力，糾不正；

2 糾偏系統(tǒng)不靈敏，響應(yīng)慢，存在延時(shí)現(xiàn)象；

3 中速時(shí)糾偏效果好，全速或慢速時(shí)效果差；

4 頻繁糾偏，糾偏手柄易壞。

二、大車運(yùn)行軌跡產(chǎn)生偏離的原因

那么，為什么系統(tǒng)給定同樣的速度大車行走時(shí)會跑偏呢？這需要從大車驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)入手，分析其中的速度變化。以兩輪驅(qū)動(dòng)的場橋?yàn)槔?，大車?qū)動(dòng)裝置由帶編碼器的電機(jī)、減速箱、大車鏈條、大鏈輪、小鏈輪、輪胎組成，當(dāng)程序輸出同樣的電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，經(jīng)過減速箱傳動(dòng)和鏈輪傳動(dòng)后，兩邊的輪胎轉(zhuǎn)速是一樣的，這時(shí)，如果兩邊輪胎的輪徑R（注：本文輪徑均指輪胎受壓后輪軸中心離地高度）一樣的話，大車兩邊的速度也會一樣。但是，由于受到輪胎胎壓、輪胎磨損程度、輪胎承受荷載不同的影響，兩邊輪胎輪徑R往往不一樣，一大一小，當(dāng)以同樣的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，必然就產(chǎn)生了速度差，相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)大圈，一個(gè)轉(zhuǎn)小圈，導(dǎo)致大車無法直線行走，速度快的一側(cè)繞著另一側(cè)偏轉(zhuǎn)。

三、大車常規(guī)行走、糾偏方式及不足之處

1 大車正常行走模式，程序給定的兩臺大車電機(jī)轉(zhuǎn)速是相同的，但因兩個(gè)主動(dòng)輪的輪徑R不一樣，大車兩邊存在速度差，由于圓周線速度等于角速度乘以半徑，因此速度差與輪徑差成正比，輪徑差越大，速度差越大，而速度差越大，大車自然偏轉(zhuǎn)得越快。

2 大車在糾偏模式時(shí)，速度慢的一側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加20%，速度快的電機(jī)轉(zhuǎn)速減小20%，前者轉(zhuǎn)速是后者的1.5倍。但當(dāng)電機(jī)以最快速度或最慢速度運(yùn)行時(shí)，由于電機(jī)的限速作用，防止電機(jī)超速運(yùn)行，糾偏后轉(zhuǎn)速比例僅有1.25倍。如中速時(shí)速度值為1000，糾偏后一個(gè)1200，一個(gè)800，比率1.5倍；全速2000糾偏后一個(gè)電機(jī)仍為2000，另一個(gè)1600，比率1.25倍。就會出現(xiàn)中速時(shí)糾偏效果好，全速或低速時(shí)糾偏效果差的現(xiàn)象。

3 輪徑差使得大車兩邊速度一快一慢，大車糾偏后快的變慢，慢的變快，但由于輪徑差的抵消作用，大車的糾偏效果受到了影響。在個(gè)別工況中當(dāng)輪徑差大到一定程度，糾偏動(dòng)作仍不足以改變兩電機(jī)的速度大小時(shí)，就會出現(xiàn)糾偏不力、糾不過來的情形。

4 響應(yīng)速度慢，糾偏后一定時(shí)間內(nèi)大車仍繼續(xù)朝原偏離方向前進(jìn)。還是因?yàn)檩啅讲畹囊蛩?，?dǎo)致大車兩側(cè)的速度存在偏差△V，在糾偏中目標(biāo)速度并不是瞬間到達(dá)，必須要有一個(gè)加減速過程，△V從某一速度偏差值到零再到反向目標(biāo)值的過程，需要一定的加減速時(shí)間。當(dāng)按下糾偏后，△V從某一速度偏差值到零的時(shí)段里，大車仍沿同一方向偏轉(zhuǎn)，直至△V數(shù)值反向變化時(shí)才扭轉(zhuǎn)過來。因此，當(dāng)正常行走時(shí)△V越大，糾偏響應(yīng)速度越慢，扭偏的時(shí)間和距離都增大。

5 在實(shí)際作業(yè)中，存在司機(jī)部分操作頻繁點(diǎn)動(dòng)糾偏手柄的現(xiàn)象，利用點(diǎn)動(dòng)瞬間電機(jī)卡頓頻繁微調(diào)來達(dá)到糾偏的目的，可能糾偏效果會好點(diǎn)，但這種不規(guī)范的行為，對大車機(jī)構(gòu)頻繁沖擊，損傷較大，鏈條容易斷裂，糾偏手柄也容易損壞，一旦出現(xiàn)問題，驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、糾偏就會失效，就可能會釀成事故。

表1

四、大車正常行走及糾偏時(shí)的優(yōu)化方案

1 從上文分析來看，當(dāng)大車正常運(yùn)行時(shí)，如能將兩側(cè)速度差△V盡量減小，則可解決大車易跑偏、糾偏不力和響應(yīng)慢的問題。而減少△V有三種方法。一是減小輪徑差，可通過調(diào)整小車位置到輪徑大的一側(cè)來實(shí)現(xiàn)，但調(diào)整幅度固定，且有時(shí)受到視線影響，操作不便；二是放慢大車速度，但此方法不會改變大車運(yùn)行軌跡，斜率不變；三是改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，使之與輪徑比成反比，輪徑大的一側(cè)電機(jī)速度慢，另一側(cè)變快，這點(diǎn)可以通過程序編程來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。當(dāng)大車運(yùn)行時(shí)，不能讓程序輸出同樣的速度值給電機(jī)，而是讓大車速度快的一側(cè)電機(jī)速度值變小，另一側(cè)變大。具體作法：設(shè)定一系數(shù)k，初始值為0，電機(jī)1速度=（1+k）×手柄給定速度；電機(jī)2速度= （1-k）×手柄給定速度，當(dāng)大車糾偏手柄每動(dòng)作一次，k視手柄動(dòng)作方向增加或減少0.005，兩大車電機(jī)轉(zhuǎn)速就會一大一小，大車速度差△V也跟著減小，在多次糾偏大車兩側(cè)速度趨向一致后，手柄往兩側(cè)動(dòng)作的機(jī)率相同，k趨向一穩(wěn)定值，△V會在零值附近變動(dòng)，大車不易跑偏，同時(shí)因速度差變小，當(dāng)糾偏動(dòng)作時(shí)，速度扭轉(zhuǎn)所需加減速時(shí)間也跟著減少，響應(yīng)速度變快，大車就能快速向指定方向偏轉(zhuǎn)。

2 針對高速或低速糾偏效果差的問題，可以在糾偏程序段中修改程序。有兩種方法：一是直接給定電機(jī)速度，設(shè)定全速時(shí)電機(jī)一個(gè)等于最高速度，另一個(gè)等于最高速度/1.5。慢速糾偏類似，其它速度段不變；另一種是降低全速時(shí)的電機(jī)速度，使電機(jī)全速糾偏時(shí)電機(jī)速度值仍能繼續(xù)提升。

3 在修改程序中要注意細(xì)節(jié)，完善程序。如限制K值的取值范圍在-0.2～0.2之間，考慮大車全速時(shí)電機(jī)速度調(diào)整值（1+k）×手柄給定速度超過最大速度帶來的影響，必要時(shí)降低全速時(shí)的手柄給定速度。要注意優(yōu)化方案1改變的是大車正常行走時(shí)的電機(jī)速度，方案2修改的是大車糾偏時(shí)電機(jī)的速度，二者不可混淆。

4 為防止K值出現(xiàn)較大變動(dòng)，還要提醒司機(jī)在操作中注意操作習(xí)慣，不要頻繁的點(diǎn)動(dòng)糾偏，影響K值，進(jìn)而影響到大車速度的給定值，導(dǎo)致兩側(cè)速度失衡。

五、案例說明

下面以現(xiàn)場實(shí)測的輪胎輪徑為例，計(jì)算其對大車速度及糾偏的各種影響，見表1。

從案例中可以看到，大車兩側(cè)速度差原為0.33m/s，優(yōu)化后變成0.08m/s；響應(yīng)時(shí)間從1.33s縮小到0.32s，響應(yīng)距離從2.66m減少到0.64m。

六、實(shí)際成效

為了驗(yàn)證本方案的可行性，我們對我司2#RTG進(jìn)行了程序修改。經(jīng)過測試，取得了令人滿意的效果，全速糾偏問題得到徹底解決，糾偏靈敏度明顯提高，沒有再反映糾偏不力、糾不正的問題。而軌道跑偏問題，由于在正常情況下，輪徑差距并不會太大，同時(shí)司機(jī)糾偏后輪胎角度與軌道方向仍存在一定夾角，軌道跑偏不可避免，故司機(jī)感覺改善效果不明顯。

結(jié)語

目前場橋的自動(dòng)糾偏技術(shù)已比較成熟，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和調(diào)整，無須司機(jī)手動(dòng)糾偏，但投資費(fèi)用大，改造周期長。而本方案無須增加任何硬件，僅對程序進(jìn)行修改，零費(fèi)用投入，也無須司機(jī)額外操作，即可自動(dòng)調(diào)整大車兩邊速度，提高糾偏效果，是一種可行性極高的半自動(dòng)糾偏方法，對改善操作性能、降低工作強(qiáng)度、提高設(shè)備安全具有重要作用。

參考文獻(xiàn)

［1］劉俊偉.集裝箱場橋自動(dòng)取電小車控制改造［J］.集裝箱化，2011，22（4）：32-33.

中圖分類號：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A