集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

馬會(huì)軍+信毅+王洪亮

隨著世界經(jīng)濟(jì)總量的增長和國際貿(mào)易的發(fā)展，集裝箱運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展，各碼頭之間的競爭日趨激烈。傳統(tǒng)集裝箱碼頭生產(chǎn)作業(yè)受自然環(huán)境、技術(shù)發(fā)展等因素影響較大，在新形勢下，集裝箱碼頭在生產(chǎn)作業(yè)和操作管理模式方面的精細(xì)化、系統(tǒng)化、自動(dòng)化要求更高。以自動(dòng)化技術(shù)為核心的自動(dòng)化集裝箱碼頭具有安全、高效、智能等優(yōu)點(diǎn)，正成為港口建設(shè)的新趨勢。我國自動(dòng)化集裝箱碼頭發(fā)展尚處于起步階段，對現(xiàn)有設(shè)備操控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)化改造是順應(yīng)這一趨勢的重要途徑。

1 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)作用

集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)是集裝箱碼頭作業(yè)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要有以下作用：（1）有利于降低軌道吊作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，簡化作業(yè)人員操作環(huán)節(jié)。（2）有利于提高設(shè)備利用率。由于碼頭作業(yè)存在忙閑時(shí)差異，導(dǎo)致軌道吊作業(yè)任務(wù)不均衡，通過遠(yuǎn)程控制可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離和一對多操作，大大提高單機(jī)利用率，充分發(fā)揮設(shè)備作業(yè)能力。（3）滿足建設(shè)智能化港口的需要。自動(dòng)化集裝箱碼頭是未來港口發(fā)展的趨勢，將網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，可以提升碼頭的現(xiàn)代化水平，降低運(yùn)營成本，增強(qiáng)碼頭競爭力。

2 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）效率目標(biāo)：根據(jù)仿真結(jié)果，1個(gè)循環(huán)用時(shí)，因此作業(yè)效率為24自然箱/h。

（2）功能目標(biāo)：在箱區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻箱和吊裝作業(yè)，當(dāng)軌道吊吊具位于集卡上方時(shí)開始實(shí)行遠(yuǎn)程人工操作；實(shí)現(xiàn)1人對3臺軌道吊的遠(yuǎn)程操作。

2.2 設(shè)計(jì)方案

（1）自動(dòng)化程度 軌道吊能夠自動(dòng)接收碼頭操作系統(tǒng)發(fā)送的指令，并根據(jù)作業(yè)指令實(shí)現(xiàn)箱區(qū)內(nèi)堆碼箱的自動(dòng)運(yùn)行；由作業(yè)人員在遠(yuǎn)程控制室內(nèi)完成集卡上方安全距離內(nèi)的操作，從而達(dá)到改善作業(yè)環(huán)境、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。

（2）單機(jī)效率 由于軌道吊靈活性差，無法形成局部設(shè)備集中作業(yè)，因此對單機(jī)運(yùn)行效率有較高的要求，以保證高效生產(chǎn)。軌道吊作業(yè)步驟分解如圖1所示，軌道吊單機(jī)效率目標(biāo)分解方案如表1所示。

圖1 軌道吊作業(yè)步驟分解

表1 軌道吊單機(jī)效率目標(biāo)分解方案

（3）業(yè)務(wù)邏輯 由于堆場面積相對狹小，為平衡場地資源，提出“全場打散、提前吊箱”等操作方法，這需要通過軟件邏輯予以優(yōu)化實(shí)施。

（4）安全性 集裝箱軌道吊采用順岸式跨距內(nèi)作業(yè)方式，保證軌道吊、集卡及堆場集裝箱作業(yè)的安全銜接是集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)成功實(shí)施的關(guān)鍵。

3 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 單機(jī)設(shè)備優(yōu)化方案

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng) 原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)只用于觀察大車運(yùn)行時(shí)的軌道及其兩側(cè)是否存在障礙物，現(xiàn)增加觀察集卡車牌號、箱號及吊箱時(shí)鎖眼的高清相機(jī)，使遠(yuǎn)程操作員能夠清楚觀察到集裝箱及集卡的狀態(tài)是否與作業(yè)指令一致。

（2）大車、小車和吊具冗余定位系統(tǒng) 為保證大車、小車、吊具運(yùn)行位置的可靠性和準(zhǔn)確性，在原有定位方式的基礎(chǔ)上，增加新的定位技術(shù)互為校驗(yàn)。

（3）吊具定位系統(tǒng) 在吊具上架和小車架上加裝吊具定位系統(tǒng)，以檢測吊具與小車架的相對位置，起到防搖和精確控制吊具位置的作用。

（4）可編程邏輯控制器及工控機(jī) 為滿足自動(dòng)運(yùn)行時(shí)復(fù)雜邏輯的運(yùn)算和編程要求，將功能更加強(qiáng)大的可編程邏輯控制器和工控機(jī)作為上位機(jī)控制原有可編程邏輯控制器，并與中控室進(jìn)行信息交互。

（5）三維激光掃描裝置 在小車架上加裝高精度的三維激光掃描裝置，以掃描當(dāng)前作業(yè)位置的箱區(qū)輪廓，保證吊具起升高度處于安全范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)吊具、小車聯(lián)動(dòng)時(shí)以最優(yōu)路徑運(yùn)行，同時(shí)保證抓箱的準(zhǔn)確性和碼箱的垂直度。

（6）集卡防吊起裝置 通過紅外線傳感器檢測集卡與集裝箱是否有效分離，避免因鎖銷未開引發(fā)安全事故。

（7）集卡、行人防碰撞裝置 在原有超聲波防撞裝置的基礎(chǔ)上，在大車四角加裝防碰撞傳感器，以保證軌道吊在無人操作時(shí)的安全運(yùn)行。

（8）集卡識別和定位系統(tǒng) 在堆場內(nèi)集卡必經(jīng)地和軌道吊上設(shè)置有源RFID讀卡器，以獲取與集卡綁定的標(biāo)簽信息。通過計(jì)算集卡速度、與目標(biāo)位置的距離等，判斷軌道吊是否需要預(yù)執(zhí)行作業(yè)任務(wù)（如大車提前運(yùn)行、提前進(jìn)入場地內(nèi)抓箱等），以縮短集卡滯留時(shí)間。此外，當(dāng)集卡在軌道吊下作業(yè)時(shí)，該系統(tǒng)可識別當(dāng)前作業(yè)集卡是否與作業(yè)指令中的集卡一致。

3.2 中控室優(yōu)化方案

中控室內(nèi)主要設(shè)置遠(yuǎn)程操控臺和數(shù)據(jù)服務(wù)器，設(shè)備數(shù)據(jù)通過光纖和數(shù)據(jù)服務(wù)器與遠(yuǎn)程操控臺及操作系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。

3.3 系統(tǒng)軟件優(yōu)化方案

系統(tǒng)軟件主要包括對碼頭操作系統(tǒng)指令進(jìn)行翻譯和優(yōu)化的接口軟件和對堆場內(nèi)設(shè)備和操控臺進(jìn)行控制的堆場管理系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件優(yōu)化后的設(shè)備控制流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)軟件優(yōu)化后的設(shè)備控制流程

4 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)施

效果

天津港五洲國際集裝箱碼頭軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目自2013年9月24日起正式施工，現(xiàn)已完成80%。在集卡飽和模擬作業(yè)指令的情況下，軌道吊從堆場到集卡的集裝箱作業(yè)能力為27.5自然箱/h，軌道吊從集卡到堆場的集裝箱作業(yè)能力為25.0自然箱/h。遠(yuǎn)程操作員培訓(xùn)周期為，單箱平均操作時(shí)間為30～/自然箱，1名操作員能夠遠(yuǎn)程控制多臺軌道吊作業(yè)，有利于節(jié)省碼頭人力成本。軌道吊在箱區(qū)內(nèi)自動(dòng)堆碼集裝箱作業(yè)時(shí)，上下兩層集裝箱在大車方向和小車方向上的偏差均不超過，有效保障堆場作業(yè)安全。

（編輯：謝塵 收稿日期：2014-11-26）

隨著世界經(jīng)濟(jì)總量的增長和國際貿(mào)易的發(fā)展，集裝箱運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展，各碼頭之間的競爭日趨激烈。傳統(tǒng)集裝箱碼頭生產(chǎn)作業(yè)受自然環(huán)境、技術(shù)發(fā)展等因素影響較大，在新形勢下，集裝箱碼頭在生產(chǎn)作業(yè)和操作管理模式方面的精細(xì)化、系統(tǒng)化、自動(dòng)化要求更高。以自動(dòng)化技術(shù)為核心的自動(dòng)化集裝箱碼頭具有安全、高效、智能等優(yōu)點(diǎn)，正成為港口建設(shè)的新趨勢。我國自動(dòng)化集裝箱碼頭發(fā)展尚處于起步階段，對現(xiàn)有設(shè)備操控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)化改造是順應(yīng)這一趨勢的重要途徑。

1 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)作用

集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)是集裝箱碼頭作業(yè)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要有以下作用：（1）有利于降低軌道吊作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，簡化作業(yè)人員操作環(huán)節(jié)。（2）有利于提高設(shè)備利用率。由于碼頭作業(yè)存在忙閑時(shí)差異，導(dǎo)致軌道吊作業(yè)任務(wù)不均衡，通過遠(yuǎn)程控制可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離和一對多操作，大大提高單機(jī)利用率，充分發(fā)揮設(shè)備作業(yè)能力。（3）滿足建設(shè)智能化港口的需要。自動(dòng)化集裝箱碼頭是未來港口發(fā)展的趨勢，將網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，可以提升碼頭的現(xiàn)代化水平，降低運(yùn)營成本，增強(qiáng)碼頭競爭力。

2 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）效率目標(biāo)：根據(jù)仿真結(jié)果，1個(gè)循環(huán)用時(shí)，因此作業(yè)效率為24自然箱/h。

（2）功能目標(biāo)：在箱區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻箱和吊裝作業(yè)，當(dāng)軌道吊吊具位于集卡上方時(shí)開始實(shí)行遠(yuǎn)程人工操作；實(shí)現(xiàn)1人對3臺軌道吊的遠(yuǎn)程操作。

2.2 設(shè)計(jì)方案

（1）自動(dòng)化程度 軌道吊能夠自動(dòng)接收碼頭操作系統(tǒng)發(fā)送的指令，并根據(jù)作業(yè)指令實(shí)現(xiàn)箱區(qū)內(nèi)堆碼箱的自動(dòng)運(yùn)行；由作業(yè)人員在遠(yuǎn)程控制室內(nèi)完成集卡上方安全距離內(nèi)的操作，從而達(dá)到改善作業(yè)環(huán)境、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。

（2）單機(jī)效率 由于軌道吊靈活性差，無法形成局部設(shè)備集中作業(yè)，因此對單機(jī)運(yùn)行效率有較高的要求，以保證高效生產(chǎn)。軌道吊作業(yè)步驟分解如圖1所示，軌道吊單機(jī)效率目標(biāo)分解方案如表1所示。

圖1 軌道吊作業(yè)步驟分解

表1 軌道吊單機(jī)效率目標(biāo)分解方案

（3）業(yè)務(wù)邏輯 由于堆場面積相對狹小，為平衡場地資源，提出“全場打散、提前吊箱”等操作方法，這需要通過軟件邏輯予以優(yōu)化實(shí)施。

（4）安全性 集裝箱軌道吊采用順岸式跨距內(nèi)作業(yè)方式，保證軌道吊、集卡及堆場集裝箱作業(yè)的安全銜接是集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)成功實(shí)施的關(guān)鍵。

3 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 單機(jī)設(shè)備優(yōu)化方案

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng) 原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)只用于觀察大車運(yùn)行時(shí)的軌道及其兩側(cè)是否存在障礙物，現(xiàn)增加觀察集卡車牌號、箱號及吊箱時(shí)鎖眼的高清相機(jī)，使遠(yuǎn)程操作員能夠清楚觀察到集裝箱及集卡的狀態(tài)是否與作業(yè)指令一致。

（2）大車、小車和吊具冗余定位系統(tǒng) 為保證大車、小車、吊具運(yùn)行位置的可靠性和準(zhǔn)確性，在原有定位方式的基礎(chǔ)上，增加新的定位技術(shù)互為校驗(yàn)。

（3）吊具定位系統(tǒng) 在吊具上架和小車架上加裝吊具定位系統(tǒng)，以檢測吊具與小車架的相對位置，起到防搖和精確控制吊具位置的作用。

（4）可編程邏輯控制器及工控機(jī) 為滿足自動(dòng)運(yùn)行時(shí)復(fù)雜邏輯的運(yùn)算和編程要求，將功能更加強(qiáng)大的可編程邏輯控制器和工控機(jī)作為上位機(jī)控制原有可編程邏輯控制器，并與中控室進(jìn)行信息交互。

（5）三維激光掃描裝置 在小車架上加裝高精度的三維激光掃描裝置，以掃描當(dāng)前作業(yè)位置的箱區(qū)輪廓，保證吊具起升高度處于安全范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)吊具、小車聯(lián)動(dòng)時(shí)以最優(yōu)路徑運(yùn)行，同時(shí)保證抓箱的準(zhǔn)確性和碼箱的垂直度。

（6）集卡防吊起裝置 通過紅外線傳感器檢測集卡與集裝箱是否有效分離，避免因鎖銷未開引發(fā)安全事故。

（7）集卡、行人防碰撞裝置 在原有超聲波防撞裝置的基礎(chǔ)上，在大車四角加裝防碰撞傳感器，以保證軌道吊在無人操作時(shí)的安全運(yùn)行。

（8）集卡識別和定位系統(tǒng) 在堆場內(nèi)集卡必經(jīng)地和軌道吊上設(shè)置有源RFID讀卡器，以獲取與集卡綁定的標(biāo)簽信息。通過計(jì)算集卡速度、與目標(biāo)位置的距離等，判斷軌道吊是否需要預(yù)執(zhí)行作業(yè)任務(wù)（如大車提前運(yùn)行、提前進(jìn)入場地內(nèi)抓箱等），以縮短集卡滯留時(shí)間。此外，當(dāng)集卡在軌道吊下作業(yè)時(shí)，該系統(tǒng)可識別當(dāng)前作業(yè)集卡是否與作業(yè)指令中的集卡一致。

3.2 中控室優(yōu)化方案

中控室內(nèi)主要設(shè)置遠(yuǎn)程操控臺和數(shù)據(jù)服務(wù)器，設(shè)備數(shù)據(jù)通過光纖和數(shù)據(jù)服務(wù)器與遠(yuǎn)程操控臺及操作系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。

3.3 系統(tǒng)軟件優(yōu)化方案

系統(tǒng)軟件主要包括對碼頭操作系統(tǒng)指令進(jìn)行翻譯和優(yōu)化的接口軟件和對堆場內(nèi)設(shè)備和操控臺進(jìn)行控制的堆場管理系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件優(yōu)化后的設(shè)備控制流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)軟件優(yōu)化后的設(shè)備控制流程

4 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)施

效果

天津港五洲國際集裝箱碼頭軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目自2013年9月24日起正式施工，現(xiàn)已完成80%。在集卡飽和模擬作業(yè)指令的情況下，軌道吊從堆場到集卡的集裝箱作業(yè)能力為27.5自然箱/h，軌道吊從集卡到堆場的集裝箱作業(yè)能力為25.0自然箱/h。遠(yuǎn)程操作員培訓(xùn)周期為，單箱平均操作時(shí)間為30～/自然箱，1名操作員能夠遠(yuǎn)程控制多臺軌道吊作業(yè)，有利于節(jié)省碼頭人力成本。軌道吊在箱區(qū)內(nèi)自動(dòng)堆碼集裝箱作業(yè)時(shí)，上下兩層集裝箱在大車方向和小車方向上的偏差均不超過，有效保障堆場作業(yè)安全。

（編輯：謝塵 收稿日期：2014-11-26）

隨著世界經(jīng)濟(jì)總量的增長和國際貿(mào)易的發(fā)展，集裝箱運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展，各碼頭之間的競爭日趨激烈。傳統(tǒng)集裝箱碼頭生產(chǎn)作業(yè)受自然環(huán)境、技術(shù)發(fā)展等因素影響較大，在新形勢下，集裝箱碼頭在生產(chǎn)作業(yè)和操作管理模式方面的精細(xì)化、系統(tǒng)化、自動(dòng)化要求更高。以自動(dòng)化技術(shù)為核心的自動(dòng)化集裝箱碼頭具有安全、高效、智能等優(yōu)點(diǎn)，正成為港口建設(shè)的新趨勢。我國自動(dòng)化集裝箱碼頭發(fā)展尚處于起步階段，對現(xiàn)有設(shè)備操控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)化改造是順應(yīng)這一趨勢的重要途徑。

1 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)作用

集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)是集裝箱碼頭作業(yè)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要有以下作用：（1）有利于降低軌道吊作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，簡化作業(yè)人員操作環(huán)節(jié)。（2）有利于提高設(shè)備利用率。由于碼頭作業(yè)存在忙閑時(shí)差異，導(dǎo)致軌道吊作業(yè)任務(wù)不均衡，通過遠(yuǎn)程控制可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離和一對多操作，大大提高單機(jī)利用率，充分發(fā)揮設(shè)備作業(yè)能力。（3）滿足建設(shè)智能化港口的需要。自動(dòng)化集裝箱碼頭是未來港口發(fā)展的趨勢，將網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，可以提升碼頭的現(xiàn)代化水平，降低運(yùn)營成本，增強(qiáng)碼頭競爭力。

2 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）效率目標(biāo)：根據(jù)仿真結(jié)果，1個(gè)循環(huán)用時(shí)，因此作業(yè)效率為24自然箱/h。

（2）功能目標(biāo)：在箱區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻箱和吊裝作業(yè)，當(dāng)軌道吊吊具位于集卡上方時(shí)開始實(shí)行遠(yuǎn)程人工操作；實(shí)現(xiàn)1人對3臺軌道吊的遠(yuǎn)程操作。

2.2 設(shè)計(jì)方案

（1）自動(dòng)化程度 軌道吊能夠自動(dòng)接收碼頭操作系統(tǒng)發(fā)送的指令，并根據(jù)作業(yè)指令實(shí)現(xiàn)箱區(qū)內(nèi)堆碼箱的自動(dòng)運(yùn)行；由作業(yè)人員在遠(yuǎn)程控制室內(nèi)完成集卡上方安全距離內(nèi)的操作，從而達(dá)到改善作業(yè)環(huán)境、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。

（2）單機(jī)效率 由于軌道吊靈活性差，無法形成局部設(shè)備集中作業(yè)，因此對單機(jī)運(yùn)行效率有較高的要求，以保證高效生產(chǎn)。軌道吊作業(yè)步驟分解如圖1所示，軌道吊單機(jī)效率目標(biāo)分解方案如表1所示。

圖1 軌道吊作業(yè)步驟分解

表1 軌道吊單機(jī)效率目標(biāo)分解方案

（3）業(yè)務(wù)邏輯 由于堆場面積相對狹小，為平衡場地資源，提出“全場打散、提前吊箱”等操作方法，這需要通過軟件邏輯予以優(yōu)化實(shí)施。

（4）安全性 集裝箱軌道吊采用順岸式跨距內(nèi)作業(yè)方式，保證軌道吊、集卡及堆場集裝箱作業(yè)的安全銜接是集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)成功實(shí)施的關(guān)鍵。

3 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 單機(jī)設(shè)備優(yōu)化方案

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng) 原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)只用于觀察大車運(yùn)行時(shí)的軌道及其兩側(cè)是否存在障礙物，現(xiàn)增加觀察集卡車牌號、箱號及吊箱時(shí)鎖眼的高清相機(jī)，使遠(yuǎn)程操作員能夠清楚觀察到集裝箱及集卡的狀態(tài)是否與作業(yè)指令一致。

（2）大車、小車和吊具冗余定位系統(tǒng) 為保證大車、小車、吊具運(yùn)行位置的可靠性和準(zhǔn)確性，在原有定位方式的基礎(chǔ)上，增加新的定位技術(shù)互為校驗(yàn)。

（3）吊具定位系統(tǒng) 在吊具上架和小車架上加裝吊具定位系統(tǒng)，以檢測吊具與小車架的相對位置，起到防搖和精確控制吊具位置的作用。

（4）可編程邏輯控制器及工控機(jī) 為滿足自動(dòng)運(yùn)行時(shí)復(fù)雜邏輯的運(yùn)算和編程要求，將功能更加強(qiáng)大的可編程邏輯控制器和工控機(jī)作為上位機(jī)控制原有可編程邏輯控制器，并與中控室進(jìn)行信息交互。

（5）三維激光掃描裝置 在小車架上加裝高精度的三維激光掃描裝置，以掃描當(dāng)前作業(yè)位置的箱區(qū)輪廓，保證吊具起升高度處于安全范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)吊具、小車聯(lián)動(dòng)時(shí)以最優(yōu)路徑運(yùn)行，同時(shí)保證抓箱的準(zhǔn)確性和碼箱的垂直度。

（6）集卡防吊起裝置 通過紅外線傳感器檢測集卡與集裝箱是否有效分離，避免因鎖銷未開引發(fā)安全事故。

（7）集卡、行人防碰撞裝置 在原有超聲波防撞裝置的基礎(chǔ)上，在大車四角加裝防碰撞傳感器，以保證軌道吊在無人操作時(shí)的安全運(yùn)行。

（8）集卡識別和定位系統(tǒng) 在堆場內(nèi)集卡必經(jīng)地和軌道吊上設(shè)置有源RFID讀卡器，以獲取與集卡綁定的標(biāo)簽信息。通過計(jì)算集卡速度、與目標(biāo)位置的距離等，判斷軌道吊是否需要預(yù)執(zhí)行作業(yè)任務(wù)（如大車提前運(yùn)行、提前進(jìn)入場地內(nèi)抓箱等），以縮短集卡滯留時(shí)間。此外，當(dāng)集卡在軌道吊下作業(yè)時(shí)，該系統(tǒng)可識別當(dāng)前作業(yè)集卡是否與作業(yè)指令中的集卡一致。

3.2 中控室優(yōu)化方案

中控室內(nèi)主要設(shè)置遠(yuǎn)程操控臺和數(shù)據(jù)服務(wù)器，設(shè)備數(shù)據(jù)通過光纖和數(shù)據(jù)服務(wù)器與遠(yuǎn)程操控臺及操作系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。

3.3 系統(tǒng)軟件優(yōu)化方案

系統(tǒng)軟件主要包括對碼頭操作系統(tǒng)指令進(jìn)行翻譯和優(yōu)化的接口軟件和對堆場內(nèi)設(shè)備和操控臺進(jìn)行控制的堆場管理系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件優(yōu)化后的設(shè)備控制流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)軟件優(yōu)化后的設(shè)備控制流程

4 集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)施

效果

天津港五洲國際集裝箱碼頭軌道吊遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目自2013年9月24日起正式施工，現(xiàn)已完成80%。在集卡飽和模擬作業(yè)指令的情況下，軌道吊從堆場到集卡的集裝箱作業(yè)能力為27.5自然箱/h，軌道吊從集卡到堆場的集裝箱作業(yè)能力為25.0自然箱/h。遠(yuǎn)程操作員培訓(xùn)周期為，單箱平均操作時(shí)間為30～/自然箱，1名操作員能夠遠(yuǎn)程控制多臺軌道吊作業(yè)，有利于節(jié)省碼頭人力成本。軌道吊在箱區(qū)內(nèi)自動(dòng)堆碼集裝箱作業(yè)時(shí)，上下兩層集裝箱在大車方向和小車方向上的偏差均不超過，有效保障堆場作業(yè)安全。

（編輯：謝塵 收稿日期：2014-11-26）