集裝箱碼頭RTG遠(yuǎn)程半自動(dòng)化操作堆場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方法研究

尹飛

摘 要：現(xiàn)階段輪胎起重機(jī)是我國(guó)集裝箱碼頭堆場(chǎng)用來(lái)裝卸集裝箱的主要形式，并將現(xiàn)有的RTG技術(shù)改進(jìn)為遠(yuǎn)程操控的半自動(dòng)化模式，在一定程度上減少了員工的工作數(shù)量及操作人員的工作壓力，同時(shí)還有效提高了工作頻率及集裝箱碼頭的經(jīng)濟(jì)效益。本文將結(jié)合實(shí)際情況對(duì)集裝箱碼頭RTG遠(yuǎn)程半自動(dòng)化操作堆場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行分析研究并提出有效意見(jiàn)，旨在為促進(jìn)我國(guó)RTG遠(yuǎn)程半自動(dòng)化的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：集裝碼頭；半自動(dòng)化操作；方法研究

中圖分類(lèi)號(hào)：U695 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

隨著我國(guó)數(shù)字化時(shí)代、信息化時(shí)代的到來(lái)，建設(shè)自動(dòng)化的集裝箱碼頭逐漸成為物流運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)主要采用橋式起重機(jī)-RTG-集卡的裝卸工藝，實(shí)現(xiàn)RTG遠(yuǎn)程半自動(dòng)化可以有效減少上機(jī)人員，實(shí)施動(dòng)態(tài)配置任務(wù)，RTG待工時(shí)可自動(dòng)停機(jī)，減少了能源消耗，從而使碼頭節(jié)能減排的效果達(dá)到最優(yōu)。本文將結(jié)合當(dāng)前集裝箱碼頭的實(shí)際情況對(duì)RTG遠(yuǎn)程半自動(dòng)化操作堆場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行探討研究并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析，旨在為今后相關(guān)工作提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1.RTG特點(diǎn)及自動(dòng)化技術(shù)

（1）集裝箱堆積位置距離檢測(cè)技術(shù)

為了準(zhǔn)確地將集裝箱放置到指定地點(diǎn)，相關(guān)工作人員有必要對(duì)吊箱與目標(biāo)項(xiàng)之間的距離進(jìn)行檢測(cè)，而為了檢測(cè)出吊箱與目標(biāo)箱之間的距離應(yīng)大力開(kāi)發(fā)電子眼。電子眼的安放位置應(yīng)在吊具的前側(cè)CCD攝像頭和夜間照明裝置是構(gòu)成電子眼的主要構(gòu)件，通過(guò)電子眼拍攝出的清晰影像經(jīng)過(guò)畫(huà)像處理準(zhǔn)確給出目標(biāo)相上邊緣及吊箱下邊緣的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算得出二者之間的準(zhǔn)確距離。在實(shí)際工作過(guò)程中RTG會(huì)受到小車(chē)移動(dòng)、箱體過(guò)重的影響導(dǎo)致輪胎變形、本體振動(dòng)的現(xiàn)象，而吊具用于吊取吊箱的攬勝也會(huì)受到小車(chē)移動(dòng)、風(fēng)力等外界因素的影響產(chǎn)生震動(dòng)。因此，電子眼需要及時(shí)檢測(cè)出受到各種因素影響時(shí)吊箱與目標(biāo)項(xiàng)之間的距離，從而保證高精度運(yùn)動(dòng)提供有力保障。

（2）高精度堆積控制技術(shù)

應(yīng)控制吊箱的實(shí)際操作與電子眼檢測(cè)出的距離相同，并使吊箱可以準(zhǔn)確堆放至目標(biāo)的上方，以實(shí)現(xiàn)高精度堆積。由于吊箱在實(shí)際操作過(guò)程中會(huì)受到外界因素出現(xiàn)擺動(dòng)現(xiàn)象使得電子眼無(wú)法有效實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)箱上邊緣進(jìn)行檢測(cè)，從而無(wú)法準(zhǔn)確確定與目標(biāo)之間的距離，因此應(yīng)采集傳感器信號(hào)檢測(cè)到的吊箱搖動(dòng)信息并進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算，以確定吊箱與目標(biāo)箱之間的距離。

（3）大車(chē)/小車(chē)自動(dòng)向目標(biāo)位置移動(dòng)和確認(rèn)的控制技術(shù)

在吊箱進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，首先應(yīng)利用設(shè)置在大梁上的RTG傳感器對(duì)集裝箱高度進(jìn)行檢測(cè)，然后利用檢測(cè)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算從而得出最簡(jiǎn)便快捷、安全的路徑，通RTG應(yīng)與機(jī)械式防搖裝置、電子防搖裝置同時(shí)運(yùn)用到吊箱的移動(dòng)過(guò)程中，以減小吊具在吊箱移動(dòng)過(guò)程中的搖晃情況。在吊箱升起的過(guò)程中，為防止與臨近集裝箱發(fā)生碰撞可以在釣具上安裝橫向超聲波傳感器。對(duì)于大車(chē)移動(dòng)，為保證RTG可以在規(guī)定跑道內(nèi)運(yùn)行，需通過(guò)在RTG后左右方安裝讀取裝置用來(lái)讀取地下預(yù)埋的磁力線，并通過(guò)掃描地下磁力線的方式對(duì)大車(chē)進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)大車(chē)的自動(dòng)移動(dòng)控制技術(shù)。

2.名古屋RTG自動(dòng)化碼頭系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐分析

以名古屋RTG自動(dòng)化碼頭為例，對(duì)RTG遠(yuǎn)程半自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)踐分析。該碼頭分為2個(gè)泊位，岸線長(zhǎng)度為750m，擁有6臺(tái)額定起重量為45t的橋式起重機(jī)，齊聲總高度為56.5m，其中軌下高度16.5m，軌距30.5m，橋吊外伸距離可以為22排6層高的船只工作同時(shí)還配備可自動(dòng)運(yùn)行RTG設(shè)備24臺(tái)，其中有兩臺(tái)作為備用，可供18598TEU堆存，其中392TEU用于海關(guān)、動(dòng)植物檢疫，32TEU用于危險(xiǎn)品，486TEU冷藏箱。此外名古屋RTG自動(dòng)化碼頭分別有6道出場(chǎng)通道、6道進(jìn)場(chǎng)通道，在2012年集裝箱吞吐量為50.8TEU，而到2013年已經(jīng)增長(zhǎng)到55萬(wàn)TEU。名古屋RTG自動(dòng)化碼頭主要具有以下特點(diǎn)：

（1）該碼頭將自動(dòng)化堆場(chǎng)分為各配有一臺(tái)自動(dòng)化RTG的22個(gè)箱區(qū)，保證RTG不會(huì)跨區(qū)作業(yè)。

（2）采用金屬網(wǎng)對(duì)各個(gè)箱區(qū)進(jìn)行分割，而每個(gè)箱區(qū)利用自動(dòng)欄桿實(shí)現(xiàn)對(duì)外集卡及AGV安全進(jìn)出口的控制，同時(shí)將每臺(tái)輪胎起重機(jī)的高度、跨度分別設(shè)計(jì)為堆4過(guò)5、6+AGV+集卡，只有外集卡會(huì)受到遠(yuǎn)程操作人工干預(yù)的影響，其他工序均采用自動(dòng)化控制。

（3）兩條流機(jī)通道、1條外集卡通道以及1條AGV專(zhuān)用通道是每一個(gè)RTG必有的構(gòu)造。

（4）外集卡需要持有RFID卡才可以進(jìn)入通道，沒(méi)有安裝固定RFID卡的外集卡需要在通道外臨時(shí)取卡。

（5）自自動(dòng)化箱區(qū)不會(huì)對(duì)危險(xiǎn)品、冷藏箱等特種箱進(jìn)行作業(yè)，特種箱需要經(jīng)過(guò)人工操作的RTG進(jìn)行作業(yè)并堆方至專(zhuān)門(mén)箱區(qū)。

（6）在各個(gè)箱區(qū)內(nèi)額外配置兩臺(tái)RTG用于替換原有RTG。

（7）在對(duì)RTG進(jìn)行保養(yǎng)時(shí)會(huì)將RTG運(yùn)送至專(zhuān)門(mén)保養(yǎng)場(chǎng)地，不會(huì)一下那個(gè)箱區(qū)的正常運(yùn)行。

碼頭東部的出場(chǎng)道口旁邊設(shè)置一個(gè)遠(yuǎn)程操控室并配有5套遠(yuǎn)程操作臺(tái)已實(shí)現(xiàn)對(duì)RTG的控制，且僅會(huì)對(duì)外集卡的裝卸工作進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，人操作臺(tái)會(huì)同時(shí)設(shè)有3個(gè)屏幕用于監(jiān)視RTG，屏幕一用于監(jiān)控吊具操作集裝箱或集卡鎖銷(xiāo)工作，且屏幕帶有標(biāo)尺方便工作人員判斷吊具及工作目標(biāo)之間的差距；屏幕二被分割為4塊小屏幕用于監(jiān)視不同工序的操作；屏幕三用于讀取RTG控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和運(yùn)行動(dòng)態(tài)以及碼頭TOPS系統(tǒng)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。這種堆場(chǎng)在實(shí)際應(yīng)用中有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：每臺(tái)輪胎起重機(jī)的高度、跨度分別設(shè)計(jì)為堆4過(guò)5、6+AGV+集卡可充分利用AGV、集卡靈活性特點(diǎn)，使得總體操作得以流暢運(yùn)作且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)唱的自由控制，而TOPS與傳統(tǒng)非自動(dòng)化碼頭的控制方式基本相同，符合非自動(dòng)化碼頭進(jìn)行改造的基本需求。通過(guò)對(duì)名古屋RTG自動(dòng)化碼頭進(jìn)行分析，提出以下幾點(diǎn)對(duì)于優(yōu)化半自動(dòng)化堆場(chǎng)的建設(shè)：第一，做到逐步實(shí)施、分部學(xué)習(xí)，不可急于求成、操之過(guò)急。首先建立一個(gè)自動(dòng)化堆場(chǎng)并配備一臺(tái)或數(shù)臺(tái)RTG，并采用自動(dòng)化-遠(yuǎn)程干擾模式進(jìn)行試運(yùn)，成功后方可進(jìn)行下一步建設(shè)工作。第二，完善上一建設(shè)過(guò)程中并將自動(dòng)化堆場(chǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)到現(xiàn)階段建設(shè)，同時(shí)改進(jìn)TPOS系統(tǒng)。第三，整體推進(jìn)半自動(dòng)化進(jìn)程，將各個(gè)環(huán)節(jié)逐步完善、改造后的自動(dòng)化堆場(chǎng)進(jìn)行整合，使之順利進(jìn)行。第四，根據(jù)集裝箱碼頭發(fā)展的實(shí)際狀況，判斷AGV是否能夠代替內(nèi)場(chǎng)集卡，從而實(shí)現(xiàn)將集裝箱碼頭徹底改造成自動(dòng)化集裝箱碼頭。

結(jié)論

綜上所述，輪胎起重機(jī)的遠(yuǎn)程作業(yè)方案是一項(xiàng)具將智能、信息技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合的綜合性技術(shù)改造項(xiàng)目。振東碼頭已于2011年與上海振華重工合作并成功將一臺(tái)RTG改造為可遠(yuǎn)程半自動(dòng)化操控的新型RTG，為集裝箱碼頭RTG遠(yuǎn)程半自動(dòng)化操作堆場(chǎng)累積了豐富經(jīng)驗(yàn)并提供參考方法，若將該種RTG成功應(yīng)用于我國(guó)集裝箱碼頭可以有效提高碼頭的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益，從而為我國(guó)建立航運(yùn)強(qiáng)國(guó)地位奠定有力基礎(chǔ)。

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