1、轨道式集装箱龙门起重机半自动操作?1O?港工技术 2007 年 2 月 No.1轨道式集装箱龙门起重机半自动操作杨波I 天津五洲国际集装箱码头有限公司,天津 300456)摘要:简述天津港东突堤北侧改扩建集装箱码头工程在全国首次大规模采用轨道式集装箱龙门起重机(简称轨道桥)装卸工艺.通过开发 PDS 半自动系统,在堆场电子地图的支持下,实现了适合集装箱装卸作业的半自动操作方式.经测试完全达到生产作业要求.关键词:轨道式集装箱龙门起重机;半自动操作方式;PDS 系统开发;堆场电子地图;系统测试中图分类号:U653.921;U693.5 文献标识码:B 文章编号:10049592(2007)010
2、01003SemiautomaticOperationofRailContainerGantryCraneYANGBo(TianjinFiveContinentsInternationalContainerTerminalCo.,Ltd.,Tianjin300456,China)Abstract:ItisexpoundedthatthehandlingtechnologyofrailcontainergantrycranewasfirstadoptedinlargescaleinChinaforthenorthsidereconstructionandexpansionprojectofEas
3、tPier,TianjinPort.Inordertofullyplaytheadvantagesofcrane,thesemiautomaticoperationmodeadaptabletothecontainerhandlinghasbeenrealizedthroughdevelopingthesemioperationsystemofPDSandwiththesupportofelectronicmapintheyard.Itisprovedbythetestthatthesemiautomaticoperationmodecanreachtherequirementsofopera
4、tion.Keywords:railcontainergantrycrane;semiautomaticoperationmode;developmentofPDSsystem;electronicmapofyard;test1 工程情况简介天津港东突堤北侧改扩建集装箱码头工程,是将北疆港区东突堤北侧的 6 个 2 万 t 级杂货泊位和1 个工作船码头共 1202m 岸线改造成 4 个集装箱专用泊位,年设计通过能力 150 万 TEU.主要设备有 12 台大型岸边集装箱装卸桥,25台轨道式集装箱龙门起重机(以下简称轨道桥或RMG).轨道桥主要参数:轨距 33m,下跨 9 排集装箱加 1 条车道
5、;堆箱高度选为“堆六过七“ 型,即带箱可通过 6 层,最大堆高可达 7 层;吊具下额定起重量 61t,配备 6.096m(20 英尺)双箱吊具.速度:1)收稿日期:20060806作者简介;杨波(1971 一), 男 ,工程师,综合主管,主要从事工程技术管理工作.主起升:40m/min(双箱吊具下 50t 负荷),空载 8Om/min;2)小车:120m/min;大车:12Om/min(空载),6Om/min(满载).轨道桥与轮胎式集装箱龙门起重机(简称轮胎吊或 RTG)相比,具有各机构(包括大车,小车和起升)跨度 ,速度等性能参数高;用电无尾气,利于环保;节能等特点.另一个显着特点是,轨道桥
6、是在供电电缆长度范围内沿轨道行使,容易实现大车行走定位的自动化控制.天津港在全国首次大规模采用轨道桥工艺,实现半自动操作没有可以参照的经验.笔者具体负责组织实施该项设备的采购工作,从与设备生产厂商技术人员研讨方案,到调试改进,直至最终验收.2 半自动操作方式的实现2007 年 2 月 No.1 港工技术?11?2.1 什么是半自动操作生产控制中心经光缆和无线传输系统将作业指令传输到驾驶室内的计算机,并与机上箱位管理系统进行数据交换,确定所要操作的箱位,经司机确认后,RMG 可以自动完成门框内小车运行,定位,吊具门框式升降,将吊具定位在指定箱位上方,司机只需进行对箱开闭锁作业即可.司机也可以通过
7、操作主令手柄随时中断系统操作.具体流程见图 1.中控室 COSMOS无线网络指令PDS 系统记录更新电子地图信息传回控制中心司机在T 上确认-一兰 l司机确认箱是否放对位置Hms 系统司机选择指令 ll.l 半自动操作运 I_一行 IiIIRl 槐升至最高 I 不主尘孚登型堡I 一运行 I 正常 I 致._7 垄鐾.-一一致半自动把集装箱 L-J 手动对箱开闭锁提放在指定位置 ll 升箱到适当高度图 1 半自动操作系统流程2.2 实现半自动操作2.2.1 司机室 VMT 指令的发送C0SM0S 公司提供的集装箱操作管理系统能进行船舶进出口操作流程控制,船舶装卸操作实时控制,堆场管理控制等.不但
8、能节省人力,优化堆场空间,还能确保操作数据的安全性和可靠性,优化码头生产能力.中心控制室通过 COSMOS 无线网络可以发几条指令到司机室 VMT,VMT 上装有 1 个应用程序,当司机选择了 VMT 上的指令信息后,该应用程序会调用厂商安装在 VMT 上的?DLL 文件中的具体函数,向 PDS 传达指令.根据工况设定的 VMT 上各功能键的功能是:1)F1:CANCEL 键,表示任务取消.如司机按下 F1 键,无论吊具是否吊着箱子都必须通过手动把箱子或 RMG 回到原来位置,再接受新的指令.2)F6:任务终止键,即终止当前任务.司机按下 F6 键,司机无须把 RMG 移回原位( 如果吊具吊着
9、箱子,必须把箱子放回原位),即可接受新的指令.3)其它如 ,F3 表示退出工作系统;F5 表示司机完成了任务,操作系统会记录下 RMG 的当前位置.2.2.2PDS 系统PDS 半自动系统同生产管理系统之间的缺省通讯连接是以太网有线连接,PDS 系统连接到司机室的操作终端.司机通过 VMT 作出选择,并将信息传送至 PDS 系统.PDS 把指令处理成 PLC 能识别的指令,直接交给 PLC 控制系统中的半自动控制器,由半自动控制器控制起重机的半自动运行.PDS 网络配置见图 2.图 2PDS 网络配 I 图2.2.3 半自动操作步骤及模式首先由司机选择半自动操作模式.在半自动模式下,司机在界面
10、上选择某条指令后,半自动系统后台处理,处理完毕后控制司机室的蜂鸣器发出鸣叫,提醒司机可以开始操作.司机踩半自动脚踏开关,即进入如图 1 所示的半自动操作过程.由于有些操作会使起重机跨区操作,这样就会有起重机自动通过车道,这种情况是危险的.遇到这种情况,半自动系统控制其自动停下,让司机介入,手动操作,在过了车道后恢复自动运行.实际操作步骤分为以下几种模式:1)Unload 模式:当中控发出作业命令,整机处于半自动化允许状态,司机踩下半自动化开关,整机进入卸车模式.司机将起升上升至安全区域,大车依靠大车增量型编码器(以司机室面向海侧时,大车向左为+X,向右为一 X).自动移动到吊箱位置 ,司机人工
11、下降吊箱后再将起升上升到安全区域,然一一一一一一一一?12?港工技术 2007 年 2 月 No.1后小车依靠小车增量型编码器(以小车向前为+y方向,向后为一 y 方向),自动移动到目标位置后,司机人工下降放入目标箱位,完成卸车命令.2)Load 模式:当中控发出作业命令,整机处于半自动化状态,司机踩下半自动化开关,整机进入装车模式.司机将起升上升至安全区域,大车自动移动至目标位置,接着小车自动移动到目标位置,司机人工下降将集装箱吊起,再将起升上升到安全区域,小车和大车先后自动移动到停集卡位置,司机人工将集装箱放入集卡,完成装车模式.3)Shift 模式:当中控发出作业命令,整机处于半自动化状
12、态,司机踩下半自动化开关,整机进入倒箱模式.司机将起升上升至安全区域,大车自动移动到目标吊箱位置,小车自动移动到目标位置,司机人工下降吊箱后再将起升上升到安全区域,大车自动移动到倒箱的目标位,小车自动移动到倒箱的目标位,司机人工下降将集装箱放入指定的位置.2.2.4 堆场电子地图系统会定时间隔读取起重机实时位置,并根据电子地图,转换为箱位信息,在司机室终端上显示出来.在 PDS 系统中有一个堆场地图文本文件可以支持实时演算.这些包含了每个箱位及道路的坐标OlA信息的文本文件,用于制作 PDS 堆场地图.2.2.5 集装箱位置定义当箱子放到指定位置后,司机在 VMT 上确认,并将信息传回控制中心
13、.PDS 系统记录自己的位置并刷新当前位置.堆场内的集装箱位置定义按照*场*贝*排*层*来布局,使得每 1 个箱子都有 1 个唯一的代号.例如:01A03B6 表示 01A 场 O3 贝 B 排第 6 层高的那个箱子.场整体平面,场地贝平面和排层断面图分别如图 3,图 4 和图 5 所示.图 3 场整体平面图堆场共有 5 对轨道,l 台轨道吊只工作在 l 对轨道上,因此每台轨道桥的工作区域是不同的.畿一鹤 IoBIll 嚣翟冀越 x 篱柏也 H 描耱靳髭 5.靳秘鞠敏l 鼻储为图 4 场地贝平面图图 5 场地排层断面3 半自动的测试方案和测试结果1)测试方案 :由中控室向被测轨道桥发送 l 条
14、或几条指令;司机确认后用半自动模式将大车,小车到位;司机将吊具减摇后下降到距地面 50cm 处,再次减摇后将吊具落地;吊具落在箱角线内为正常,落在线外时测试吊具外侧(不含导板)距箱角线外边沿(下转第 36 页)?36?港工技术 2007 年 2 月 No.1速机,制动器的工作状况,观察走行车轮是否有啃轨卡轨等现象;7)高速开动走行装置,观察走行装置的工作情况,检查电动机减速机,制动器的工作情况,在走行装置运行一段时间后还应检查行走台车及钢结构,检查焊缝及各紧固件;8)将整机开到前后端部,调整走行极限限位开关与检测装置时的零位校正.3.2.4 悬臂皮带机的调试1)调整皮带机驱动电动机的转向,并与
15、操作盘按钮的指示方向一致;2)调整制动器的间隙及制动力矩;3)调整各清扫器,满足清扫器对胶带的适当距离或压力;4)开动悬臂皮带机调整皮带到正常运行为止.3.2.5 斗轮装置的调试1)调整斗轮体与圆弧挡料板的间隙,并控制在27mm:2)调整斗轮驱动电机的转向,满足取料方向;3)点动试车 ,观察驱动装置的工作情况,然后连续运转 5min,观察有无异常振动和噪音,焊接件有无开裂,紧固件有无松动.3.3 空负荷试运转在空负荷试运转前仍按 3.1 所述的检查内容再检查一次方可进行空负荷试运转.空负荷试运转分2 步进行.3.3.1 单机构试运转分别对俯仰装置,回转装置,走行装置,悬臂皮带机,斗轮装置进行空
16、负荷试验.时间及次数如下:1)回转装置连续运转 1h;2)俯仰装置上下俯仰 5 次;3)走行高速在轨道全程行驶 1 个往返,走行低速运行 30min;4)皮带机连续运转 1h;5)斗轮装置连续运转 1h.在单机构运转过程中要检查所有驱动电机的电流,温升;减速机的温升;制动器的可靠性;各结构件焊缝;各紧固件的紧固情况;驱动装置及钢结构有无异常振动与噪音;机构之间有无妨碍运行的部位;各限位开关,安全开关是否正常,可靠.3.3.2 整机联动空负荷试运转单机构试运转工作正常后,进行整机联动空负荷试运转.首先采用手动控制进行堆料的工艺过程空负荷试运转 0.5h,然后进行取料的工艺过程 0.5h;手动联动
17、空负荷试运转结束后再进行半自动堆料和取料作业过程的空负荷试运转各 1h;自动堆料过程空负荷运转 1h.4 结束语堆取料机经过全面细致的检验和试运转,性能满足设计要求,达到了优良等级.女女七七女女女女女女七七(上接第 12 页) 操作正式投入使用的主要是安全因素:距离,误差在 10cm 内为合格;再次选择指令,重复 14 步骤.2)测试结果见表 1.表 1 半自动操作测试结果当前位置大车小车指定位置大车小车过陆侧过陆侧 05A59G 正常 O5A59l 正常10cm10cm过陆侧过陆侧 05B59G 正常 O5B59F 正常bcm过陆侧过陆侧 O5B59H 正常 O5B59G 正常bcm过陆侧过
18、陆侧 05B59G 正常 O5BO9F 偏西10cm10cm过陆侧 O5B59l 正常正常 O5B59G 正常10cm过陆侧过陆侧 O5B59l 偏西 05B09F 偏西 5cm1Ocm1Ocm4 轨道桥半自动操作使用中存在的问题目前轨道桥半自动操作只是作为日常作业的辅助功能,并没有正式全天候投入使用.制约半自动1)采用半自动操作时,轨道桥处于自动运行状态,虽然可以随时中断,但要求轨道桥司机,必须精神集中,密切注意场地内集卡车辆,避免发生碰撞事故,尤其是在夜间和身体疲倦的情况下操作.所以,根据司机操作水平不同,注意力集中程度不同,适应半自动操作方式还要有一个过程.2)由于轨道桥作业工艺场地交通管理经验不足,加之部分集卡车司机素质低,交通安全意识差,不按规定路线,方向在场地内行驶,造成堵车,碰撞情况时有发生.给轨道桥半自动操作带来了极大的安全隐患.随着司机操作技能的提高,堆场无人化管理推行和交通导流设施的完善,半自动操作一定会在不久投入全天候使用,在安全第一的前提下,最大限度地提高堆场作业效率.
