岸邊集裝箱起重機(jī)防搖及定位控制研究

周志堃 劉秀揚(yáng)

摘要：對(duì)港口集裝箱起重機(jī)的防搖以及定位控制進(jìn)行了相關(guān)探究，通過(guò)分析起重機(jī)搖擺原因以及防搖控制器在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出相應(yīng)的控制對(duì)策，希望能為港口運(yùn)輸行業(yè)的良性發(fā)展提供可借鑒之處。

關(guān)鍵詞：港口設(shè)備;原因;控制對(duì)策;探究

引言

岸邊集裝箱起重設(shè)備是集裝箱裝卸過(guò)程中的主要設(shè)備，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，世界各國(guó)之間的聯(lián)系日益緊密，港口運(yùn)輸?shù)呢浳飻?shù)量自然也會(huì)有很大的提升，此種基礎(chǔ)造成了岸邊起重機(jī)需求量的持續(xù)提升，并且其智能程度也有了很大改觀。目前來(lái)看，我國(guó)岸橋正不斷向著大型、高效率以及智能化的方向發(fā)展，其中，如何在岸橋作業(yè)過(guò)程中防止吊重晃動(dòng)以及定位的精準(zhǔn)控制是岸橋設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重中之重。因此，對(duì)于岸橋防搖以及定位控制的研究意義重大。

一、岸橋搖擺原因

岸邊集裝箱起重機(jī)主要應(yīng)用于海港貨物的裝卸，隨著海洋運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)在港口應(yīng)用了這一設(shè)備并不斷對(duì)設(shè)備進(jìn)行著改進(jìn)與研發(fā)，一般情況而言，岸邊集裝箱起重機(jī)主要由小車運(yùn)行、上下運(yùn)行以及起重機(jī)等多個(gè)部分組成，其中，小車運(yùn)行組件會(huì)對(duì)岸橋的移動(dòng)速率產(chǎn)生影響，因此，當(dāng)小車的運(yùn)行速率大幅度提升時(shí)，吊具以及貨物的搖擺程度就會(huì)隨之增大，除此之外，小車的定位系統(tǒng)也是造成搖擺的重要原因之一，定位的不準(zhǔn)確性直接延長(zhǎng)了小車運(yùn)行的時(shí)間，因此小車找到準(zhǔn)確定位的時(shí)間被延長(zhǎng)，從而更進(jìn)一步影響了吊具的擺動(dòng)程度以及港口貨物吊裝現(xiàn)場(chǎng)的安全性，歸根結(jié)底，若要解決此問(wèn)題還是要提升岸橋的防搖性能以及小車定位的精準(zhǔn)性「1」。

二、岸橋設(shè)備依然存在的問(wèn)題

對(duì)標(biāo)國(guó)際而言，我國(guó)在近代海洋運(yùn)輸行業(yè)領(lǐng)域的起步較晚，無(wú)論是系統(tǒng)控制還是機(jī)械設(shè)備方面對(duì)標(biāo)國(guó)際一流都還存在一定距離，結(jié)合文中內(nèi)容，此種差距主要體現(xiàn)在了兩方面：防搖控制以及精準(zhǔn)定位。但在這兩個(gè)領(lǐng)域中岸橋設(shè)備依然存在部分問(wèn)題待解決。

（一）岸橋防搖控制器。防搖控制器的應(yīng)用初衷是為了緩解吊具以及貨物的晃動(dòng)從而減輕吊裝現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患，但由于應(yīng)用不當(dāng)，岸橋防搖控制器成為了晃動(dòng)的主要原因，例如，一般情況而言，對(duì)于貨物的吊裝繩索要求平行，如果用幾根互相不平行的繩索吊裝貨物，普通測(cè)角儀器根本不能精準(zhǔn)完成測(cè)角工作。此外，我國(guó)部分大型港口引進(jìn)了海外先進(jìn)的激光探測(cè)裝置，將此裝置安裝于司機(jī)控制室下部，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于吊具以及貨物的偏離距離和位置的精準(zhǔn)測(cè)量，從而能夠迅速根據(jù)吊裝繩索長(zhǎng)度差異以及其他測(cè)量參數(shù)計(jì)算出岸橋擺動(dòng)偏離角，此種裝置固然高效，但其應(yīng)用投入成本較高，并且海港環(huán)境常年惡劣，一旦遇到極端天氣，激光測(cè)量的準(zhǔn)確度同樣會(huì)受到影響，因此并不能夠從根本上解決岸橋搖擺問(wèn)題。

（二）定位系統(tǒng)。海洋港口的貨物數(shù)量巨大，在如此龐大的物流體系中，精準(zhǔn)定位技術(shù)是提升岸橋工作效率的關(guān)鍵，但部分海洋港口中所應(yīng)用的貨物管理系統(tǒng)以及定位系統(tǒng)精準(zhǔn)度不高，此種問(wèn)題直接影響了岸橋的工作效率，單次提取貨物的時(shí)間延長(zhǎng)，也導(dǎo)致了貨物整體運(yùn)輸時(shí)間的延長(zhǎng)，但管理人員并不注重此方面的問(wèn)題，只是另操控人員加快移動(dòng)速度，如此以來(lái)，不僅岸橋工作效率得不到有效提升，而且還在很大程度上為貨物吊裝區(qū)域增加了安全隱患，由此可見(jiàn)，海洋港口貨物定位系統(tǒng)占據(jù)著十分重要的地位[1]。

三、岸橋防搖以及定位精準(zhǔn)化的對(duì)策

上文中已經(jīng)對(duì)我國(guó)岸邊集裝箱起重機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了較為全面的說(shuō)明，針對(duì)上述問(wèn)題，可對(duì)岸橋防搖以及港口貨物精確化定位進(jìn)行縱深研究，以期找到高效解決辦法，下文對(duì)此分幾方面進(jìn)行詳細(xì)解釋。

（一）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的安裝與應(yīng)用。此種裝置匯集了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊理論二者的優(yōu)點(diǎn)，具備信息采集，自我學(xué)習(xí)，信息處理等多種優(yōu)點(diǎn)。其實(shí)際性能的發(fā)揮主要借助網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的層級(jí)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)，此種裝置同樣屬于人工智能的范疇，應(yīng)用合理即可在很大程度上提升港口貨物運(yùn)輸效率，但由于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)也存在一定的不確定性，在系統(tǒng)真正意義投入使用之前，需要由現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行多次試驗(yàn)，另神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備能夠存儲(chǔ)大量的工作信息，從而方便其進(jìn)一步的自主學(xué)習(xí)以及更好的對(duì)收集到信息參數(shù)進(jìn)行處理，還可應(yīng)用此類樣本進(jìn)行傳統(tǒng)控制且結(jié)構(gòu)部件的改造，同樣能夠很好的提升港口貨物處理效率，待細(xì)致任務(wù)處理完畢后即可投入港口正常使用，此裝置的應(yīng)用在一定程度上保證了系統(tǒng)控制水平的穩(wěn)定性，系統(tǒng)控制水平穩(wěn)定即可在一定程度上保障岸橋運(yùn)行以及移動(dòng)速率的穩(wěn)定，從而使整個(gè)系統(tǒng)更加規(guī)范合理「2」。

（二）岸橋防搖控制。上文中已經(jīng)介紹了岸橋防搖裝置在應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，在岸橋結(jié)構(gòu)中，控制貨物升降的結(jié)構(gòu)小車運(yùn)行結(jié)構(gòu)在集裝箱裝卸工作中起到了至關(guān)重要的作用。此兩種結(jié)構(gòu)由鋼絲繩連結(jié)，四根起升鋼絲繩結(jié)構(gòu)繞過(guò)小車和起重吊具的滑輪，固定在前大梁端部的滑輪位置，另一端則固定于吊具之上，最后集中連接于后大梁滑輪上，岸邊集裝箱起重機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，小車會(huì)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用下在主體大梁上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此種個(gè)部分連接結(jié)構(gòu)的設(shè)置能夠很好的減輕貨物以及起重吊具的搖擺程度。結(jié)合上文內(nèi)容而言，此領(lǐng)域的研究人員可在結(jié)構(gòu)設(shè)置方面狠下功夫，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)同樣會(huì)對(duì)貨物吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定性造成很大影響。

（三）吊具防搖裝置的加裝。岸橋防搖問(wèn)題的解決方式多種多樣，但具體而言其功效又不盡相同。吊具防搖裝置應(yīng)用最多的主要分為兩大類：機(jī)械式防搖裝置和電子式防搖裝置。前者主要利用高懸掛系統(tǒng)的剛性來(lái)減弱吊具以及貨物的搖擺程度，還可以用機(jī)械手段擺動(dòng)能量的形式，但此種形式會(huì)降低小車運(yùn)行的可控性并且保養(yǎng)難度稍大。但其在吊具滿載情況下所體現(xiàn)出來(lái)的貨物防搖效果極佳，可謂有利有弊;后者屬于我國(guó)近年引進(jìn)的新型裝置，主要利用到了各種檢測(cè)元件以及傳感器等設(shè)備，將檢測(cè)到的信息傳送至系統(tǒng)的總控平臺(tái)，在控制軟件以及人工處理下，將最優(yōu)控制參數(shù)傳遞到小車速度控制系統(tǒng)，最終調(diào)節(jié)小車速度從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小車運(yùn)行情況的控制，降低吊具擺動(dòng)幅度。電子防搖裝置與前者相比，具備反應(yīng)時(shí)間短，設(shè)備組成簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)[2]。

（四）定位精準(zhǔn)化。港口貨物以及船只的精準(zhǔn)定位能夠有效提升貨物的裝卸效率，精準(zhǔn)定位細(xì)化來(lái)講應(yīng)包含貨物運(yùn)輸船的識(shí)別，大車位置的識(shí)別與檢測(cè)以及一系列的探頭和感應(yīng)裝置。岸橋設(shè)備逐漸向著自動(dòng)化的趨勢(shì)發(fā)展，在進(jìn)行貨物的裝卸作業(yè)時(shí)，通常要記憶港口以及貨運(yùn)船上每個(gè)裝卸位的集裝箱高度情況，這就需要全面規(guī)劃起重機(jī)在港口的位置。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜合上述內(nèi)容而言，海上物流的發(fā)展是世界整體趨勢(shì)。在此種時(shí)代背景下，相關(guān)科研人員就要深入研發(fā)，不斷提升港機(jī)設(shè)備的應(yīng)用性能，推動(dòng)我國(guó)海洋物流行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1].段小明，單磊.雙小車岸邊集裝箱起重機(jī)主吊具防搖防扭控制特性研究[J].港口裝卸，2020，No.251（02）：20-23.

[2].楊育青，曹雪東.雙起升岸邊集裝箱起重機(jī)吊具防搖防扭控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].集裝箱化，2020，v.31;No.348（08）：21-23.

（作者單位：上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司）