码头堆场集装箱起重机械发展方向

码头堆场集装箱起重机械发展方向

赵晨麒张莹莹

（上海振华重工（集团）股份有限公司上海200125）

摘要：由于国内集装箱码头堆场大多采用轮胎起重机（RTG）装卸集装箱，将现有RTG改造成远程操作的半自动化RTG，对减少操作人员数量、提高工作效率、操作人员的劳动强度的减低、码头经济效益的提高均有非常大的作用。通过它自身特点出发分析RTG自动化技术的最主要方面，叙述RTG自动化改造的真实的实践效果，与日本的轮胎起重机远程半自动化进行操作堆场的系统主要应用情况进行结合，对现在的集装箱RTG远程半自动化的系统应用和方法的关键点进行分析。

关键词：集装箱码头；轮胎起重机；自动化；堆场；远程控制

近年来，随着我国经济和综合国力的不断提升，对于科学技术的重视程度日益加大。目前，我国大力推进技术创新和应用，期望以机械新技术和节能新产品为助力，加快全国港口码头发展，为拓展我国国际物流市场提供基础。随着我国港口码头建设加快，若能结合国情，准确判断未来港口机械发展方向，充分发挥其特点，不仅可以节省投资成本，而且能为码头设备升级改造提供途径。

目前国内集装箱码头大多采用桥式起重机—RTG（轮胎起重机）—集卡的装卸工艺，如果对现有RTG进行自动化改造，并形成RTG远程半自动操作化堆场，可使作业任务实时动态分配，减少上机操作人员，RTG待工时可即时停机，已达到使得能耗的降低，使得码头的节能减排情况得到提升。海外港口的场地操作大多用在轨道式龙门吊上，特别是精度高，稳定性好，RTG的自动化程序也比较容易完成，这样不但可以节省成本，而且能为码头设备升级改造提供途径。

１RTG特点及自动化技术

现在我国大多数的集装箱码头的堆场作业主要是采用轮胎式门式起重机，非常需要RTG实现自动化，但RTG大车行走采用橡胶轮胎，比轨道龙门式起重机RMG的控制难度更大。①轮胎易造成振动、变形，自动叠放精度很难保证，不论是大车行走还是停止时，起升机构运行轮胎的高低变化有３～８cm，对集装箱缩孔和锁头这些需要精确对位的部分来说自动化很难实现。②如果没有轨道类似的机械导路机能，相比RMG而言确定目标位置难度很大。如果想要实现RTG自动化，那么有三个问题需要解决：

①集装箱堆积位置的距离专项检测技术

为了使吊箱在码头箱上面能够准确地安放，将吊箱和目标箱之间的相应的距离检测出来是非常有必要的。随着科学技术的高速发展，目前我们已经可以对该距离进行精准的测量和计算。如果想要将此距离准确的检测出来，此时就必须开发运用合适的电子眼。首先，需要对吊具的位置进行整体把握，而后将电子眼设置在吊具前左侧和右侧各一个，这样就能够保证视角的全面性和视野的开阔性。此电子眼是由夜间照明和ＣＣＤ摄像头组成，ＣＣＤ摄像头能够根据我们的实际需求，即设置ＣＣＤ摄像头的参数，使期将所需要的拍成图像，图像经处理后，会对目标箱最上的边缘和吊箱的最下的边缘进行准确的位置判定，进而将二者的相对应的数值计算出来。然而，该设备的正常运行受到一些现实情况的影响，比如吊具主要运用的是缆绳吊箱，有可能会有因为风力或者小车的移动等外在因素导致设备的震动。

②高精度堆积控制技术

对于吊箱堆放问题而言，整齐是必备的条件也是我们要求达到的结果。为控制并尽可能达到吊箱堆放与电子眼检测出目标距离差为零，使吊箱向目标箱上方堆放整齐，我们需要采用一些高科技技术对此问题进行优化处理。因为吊箱在运动过程中出现的大幅度摆动，一方面，目标箱上边缘部分电子眼会看不到，导致了目标距离的无法确认；另一方面，不停摆动的吊箱会使电子眼拍到的图像存在一定的误差，导致了所计算的到的目标距离的不准确性。因此需要对检测吊箱摇动的传感器信号进行采集，最后进行复合运算，得到箱之间的距差。

③大车或者小车自动向目标位置移动和确认控制技术

根据RTG在大梁上设置的传感器进行检测得到集装箱的准确堆高决定吊箱的移动方为及幅度，然后对使集装箱最短、最适安全路径进行精确计算，防止发生碰撞。为了减少吊箱或吊具的在进行吊箱过程中发生摇晃的几率，轮胎起重机设备经常运用电子防摇装置或者机械式防摇装置来减少摇晃。

相较于大车来说，通过在轮胎起重机设备后面的左右方各安装一个位置读取装置已达到实现自动可移动的控制技术的目标，读取装置可以将预埋在地面的磁力线读出数据，磁力线经过检查后可以达到控制大车偏离方向，使得轮胎起重机保证运行在规定的范围内。当前位置经过大车编码器可以计算得出，通过将目标位置的剩余距离计算出来已达到控制轮胎起重机大车行走速度的目的。还有一种利用GPS的定位功能实现大车开动时候自由纠偏，该方案需要在大车的龙门架上安装三根收发天线，通过RTG位置和和GPS的对比来实现大车位置的纠偏。

2进行自动化码头堆场布局的主要优缺点

自动化码头堆场布局的主要优点体现在：充分利用集卡和ＡＧＶ的灵活性，使得总体作业的流畅度更好，堆场的自由控制度更大，其中的ＴＯＰＳ系统控制的方式与现在的非自动化码头方式相同。除此以外，ＴＧ故障、流机等对堆场作业主要=影响较小，其中外集卡和ＡＧＶ进入堆场作业后，将RTG的作业时间大大较少。缺点就是：在堆场面积是一样的情况下，集装箱的有效堆场量减少过多，轮胎的起重机设备的投入数量需求过多。

3半自动化堆场优化的对策

（1）现在随着集装箱码头的迅速发展，选择使用ＡＧＶ来对内场集卡进行替代，致力于将集装箱码头升级成为自动化集装箱码头，全面提高工作效率，并促进我国机械技术的革新于发展。

（2）全面开展实施半自动化技术，制定相应的策略，在保证日常工作不受影响的情况下，进行机械的整体改进，整合自动化堆场，使其顺利可靠运行。

（3）制定科学而全面的自动化堆场进行方案，对第一个自动化堆场的建立分步进行，有计划的按步骤推进，分步学习，并不断积累经验，成功建立以后，将其运用在其他的堆场。

（4）实现改进的初期，将初期自动化堆场的成功经验运用到下一个堆场，并将ＴＰＯＳ系统进行改进。

综上所述，轮胎起重机的远程作业方案是一个集合各种智能和信息技术的综合性技改项目。最近，振东码头分公司已开始了相关的RTG智能化改造试验项目，并取得了一定的经验，在试验之前就将诸多需要的技术进行开发如：对大车和小车的控制技术、集装箱防摇技术、高精确度堆积的控制技术、集装箱堆积位置的距离检测技术、轮廓边界检测电子眼技术，本公司通过与上海振华重工合作，在几年的时间里已将传统的轮胎起重机改造成了用来换箱门的可以进行远程化半自动化操作的轮胎起重机。

现在我国依旧是轮胎使用比较多的国家，这种现状不仅不利于推进日常工作，还大大制约了工作效率，制约了我国机械业的发展。因此，积极引进并科学的实施半自动化技术能够很好的解决我国机械业发展落后的问题。虽然自动化运转集装箱码头投资大，但是如果自动化运转系统有效运作，运营成本将会降低。如果此方案通过成功并得到很好的推广，势必会提高码头的工作效率，并大幅度降低工作成本，对各方面都会有积极地作用，特别是带动我国机械行业的经济发展，进而带来更多的经济效益与社会效益。因此，自动化集装箱码头的基础设备，将成为未来堆场集装箱起重机械的发展重点，能够为港口经济和我国经济创造更好的效益，值得进行大力推广。

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