自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)冷藏箱區(qū)安全管控技術(shù)措施

孫金余

隨著電子、信息、裝備等關(guān)鍵技術(shù)的不斷發(fā)展及其在港口領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化集裝箱碼頭在全球范圍內(nèi)蓬勃興起，并憑借其智能、安全、高效、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)成為未來(lái)集裝箱碼頭的發(fā)展方向。自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)通常采用全自動(dòng)軌道式龍門起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱“軌道吊”）實(shí)施裝卸作業(yè)，作業(yè)過(guò)程基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和無(wú)人化;但冷藏箱插拔電源以及現(xiàn)場(chǎng)檢查和處置等操作仍然需要人工完成，導(dǎo)致自動(dòng)化作業(yè)與人工作業(yè)交叉，存在一定安全隱患。本文以上海港洋山深水港區(qū)四期自動(dòng)化集裝箱碼頭（以下簡(jiǎn)稱“洋山四期自動(dòng)化碼頭”）為例，針對(duì)自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)冷藏箱區(qū)的復(fù)雜工況，從作業(yè)人員進(jìn)場(chǎng)管控、全自動(dòng)軌道吊可編程邏輯控制器程序設(shè)計(jì)、信號(hào)燈警示系統(tǒng)應(yīng)用等方面提出相應(yīng)的安全管控技術(shù)措施。

1 洋山四期自動(dòng)化碼頭堆場(chǎng)冷藏箱區(qū)概況

洋山四期自動(dòng)化碼頭堆場(chǎng)共有6個(gè)冷藏箱區(qū)，相對(duì)集中地布置在單懸臂軌道吊靠近陸側(cè)區(qū)域，最多允許12條作業(yè)線同時(shí)作業(yè)（見(jiàn)圖1）。冷藏箱區(qū)采取軌道吊跨內(nèi)列位方向冷藏箱與普通箱混合布置的布局形式，靠近懸臂側(cè)布置3列普通箱位，遠(yuǎn)離懸臂側(cè)布置6列冷藏箱位（見(jiàn)圖2）。冷藏箱區(qū)共有13個(gè)貝位，其中，8個(gè)貝位堆存40英尺冷藏箱，5個(gè)貝位堆存20英尺冷藏箱。作業(yè)人員在冷藏箱區(qū)內(nèi)沿規(guī)定路線行走，并在規(guī)定區(qū)域內(nèi)執(zhí)行冷藏箱插拔電源等操作。無(wú)論是否帶箱，軌道吊小車（含吊具）只在普通箱上方沿軌道方向移動(dòng)，而不從冷藏箱支架上方越過(guò)，以確保冷藏箱區(qū)作業(yè)人員人身安全。

2 洋山四期自動(dòng)化碼頭堆場(chǎng)冷藏箱區(qū)安全管控技術(shù)措施

2.1? 作業(yè)人員進(jìn)場(chǎng)管控

2.1.1 門禁系統(tǒng)

冷藏箱區(qū)由圍欄封閉，并在陸側(cè)設(shè)置門禁系統(tǒng)（見(jiàn)圖3）。作業(yè)人員經(jīng)授權(quán)后方可刷卡進(jìn)入冷藏箱區(qū)，并且在進(jìn)出冷藏箱區(qū)之前和之后均須報(bào)告中控室管理人員，以確保中控室管理人員知曉作業(yè)人員進(jìn)出冷藏箱區(qū)的情況，避免因信息不對(duì)稱而形成安全隱患。此外，圍欄和門禁系統(tǒng)還可對(duì)冷藏箱區(qū)形成有效的物理隔離，防止集卡等干擾冷藏箱區(qū)作業(yè)。

2.1.2 硬隔離

冷藏箱區(qū)軌道吊電氣房側(cè)設(shè)有作業(yè)人員專用通道。如圖4所示，作業(yè)人員專用通道分為上下2層，其中：上層為防護(hù)層，由緩沖箱組成;下層為人行通道，由通道箱組成。

緩沖箱由全封閉式集裝箱經(jīng)內(nèi)部加裝加強(qiáng)筋并裝入緩沖物（袋裝黃沙）改造而成，能夠承受重物自12 m高處落下產(chǎn)生的沖擊力，從而防止作業(yè)人員被墜物砸傷。緩沖箱鎖孔均被填堵，以免軌道吊誤將緩沖箱吊起。

通道箱采用半封閉形式，既能限制作業(yè)人員的活動(dòng)范圍，又能給予作業(yè)人員足夠保護(hù)。作業(yè)人員在通道箱內(nèi)沿軌道方向通行，并完成相關(guān)操作。通道箱內(nèi)設(shè)有樓梯、照明、滅火、安全門等設(shè)施，其中：安全門分散設(shè)置在3處，從而使作業(yè)人員能夠在緊急情況下選擇最近的安全門快速離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)域。

2.2 全自動(dòng)軌道吊可編程邏輯控制器程序設(shè)計(jì)

可編程邏輯控制器在全自動(dòng)軌道吊作業(yè)過(guò)程中發(fā)揮著中樞神經(jīng)的作用，其基于對(duì)大車位置的檢測(cè)以及對(duì)小車和起升機(jī)構(gòu)的聯(lián)鎖控制來(lái)確保冷藏箱區(qū)作業(yè)安全。

2.2.1 大車安全控制

冷藏箱區(qū)作業(yè)安全管控以軌道吊大車位置檢測(cè)為基礎(chǔ)。當(dāng)大車進(jìn)入冷藏箱區(qū)時(shí)，軌道吊遠(yuǎn)側(cè)感應(yīng)限位器感應(yīng)到冷藏箱區(qū)位置檢測(cè)限位感應(yīng)塊，隨即觸發(fā)小車和起升機(jī)構(gòu)聯(lián)鎖控制。

2.2.2 小車安全控制

在軌道吊等待指令和大車運(yùn)行過(guò)程中，小車不得通過(guò)冷藏箱支架上方區(qū)域。為此，在可編程邏輯控制器程序中增加小車安全控制邏輯：在大車進(jìn)入冷藏箱區(qū)之前，可編程邏輯控制器根據(jù)箱區(qū)編號(hào)自動(dòng)計(jì)算小車的安全運(yùn)行范圍;當(dāng)小車到達(dá)安全位置后，大車進(jìn)入冷藏箱區(qū);當(dāng)大車到達(dá)目的位置后，小車移動(dòng)至目的位置上方。

2.2.3 起升機(jī)構(gòu)安全控制

為確保作業(yè)安全，在軌道吊等待指令和大車運(yùn)行過(guò)程中，起升機(jī)構(gòu)必須位于最高點(diǎn)。只有當(dāng)大車和小車均到達(dá)目的位置后，起升機(jī)構(gòu)才能按照指令執(zhí)行起升或下降動(dòng)作。

按照設(shè)計(jì)方案，冷藏箱區(qū)只允許對(duì)40英尺冷藏箱和20英尺冷藏箱實(shí)施交互作業(yè)。為此，在可編程邏輯控制器程序中增加相應(yīng)的安全控制邏輯：當(dāng)執(zhí)行冷藏箱交互作業(yè)時(shí)，若檢測(cè)到吊具所帶集裝箱為45英尺冷藏箱，則禁止起升機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

大車運(yùn)行至目的貝位后，小車才能運(yùn)行至目的列位。只有在大車和小車均到位的情況下，起升機(jī)構(gòu)才能按照指令執(zhí)行抓箱或放箱動(dòng)作，從而確保吊具只能從普通箱和冷藏箱上方通過(guò)，而不經(jīng)過(guò)支架上方。

2.3 信號(hào)燈警示系統(tǒng)應(yīng)用

為使作業(yè)人員明確知曉軌道吊在冷藏箱區(qū)的作業(yè)情況，在冷藏箱區(qū)增設(shè)信號(hào)燈警示系統(tǒng)。當(dāng)信號(hào)燈長(zhǎng)亮?xí)r，表明該貝位有軌道吊正在作業(yè)，作業(yè)人員不得進(jìn)入支架;當(dāng)信號(hào)燈熄滅時(shí)，表明該貝位軌道吊作業(yè)完成，作業(yè)人員可進(jìn)入支架;當(dāng)軌道吊接近目標(biāo)貝位時(shí)，距離目標(biāo)貝位2個(gè)貝位的信號(hào)燈閃爍，提醒作業(yè)人員軌道吊正在通過(guò)。通過(guò)觀察信號(hào)燈，作業(yè)人員在通道箱內(nèi)即可了解軌道吊大車運(yùn)行方向以及軌道吊當(dāng)前作業(yè)貝位和下一作業(yè)貝位等信息，從而預(yù)判后續(xù)作業(yè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

將冷藏箱區(qū)布置在自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)內(nèi)有利于作業(yè)組織和管理，但存在一定安全隱患。洋山四期自動(dòng)化碼頭采取作業(yè)人員進(jìn)場(chǎng)管控、全自動(dòng)軌道吊可編程邏輯控制器程序設(shè)計(jì)、信號(hào)燈警示系統(tǒng)應(yīng)用等安全管控技術(shù)措施，最大限度地減少自動(dòng)化作業(yè)與人工作業(yè)交叉帶來(lái)的安全隱患，并取得良好的應(yīng)用效果，為自動(dòng)化集裝箱碼頭規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了有益參考。

（編輯：張敏 收稿日期：2019-02-27）