傳統(tǒng)集裝箱碼頭輪胎式龍門起重機遠程操控技術(shù)改造方案

任超

隨著視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡傳輸、傳感器和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，輪胎式龍門起重機（Rubber Tyred Gantry Crane，RTG）遠程操控技術(shù)越來越受到集裝箱碼頭的重視。RTG遠程操控指通過技術(shù)手段，將原先在RTG駕駛室內(nèi)的操作移至后方遠程控制室操作，操作模式由原先的“一對一”轉(zhuǎn)變?yōu)槿蛛S機分配的“一對多”。RTG遠程操控技術(shù)改造對于傳統(tǒng)人工集裝箱碼頭有以下意義：大幅減少人工費用；司機勞動強度降低，職業(yè)壽命延長；設備能耗和排放降低；產(chǎn)業(yè)智能化水平提高。

1 遠程操控RTG項目概況

目前，印度尼西亞TPKS碼頭、日本名古屋港飛島集裝箱碼頭遠程操控RTG均已投產(chǎn)使用；我國深圳港媽灣碼頭已完成RTG遠程操控技術(shù)改造，天津港、寧波-舟山港、重慶港（果園港區(qū)）等港口的集裝箱碼頭也已將RTG遠程操控技術(shù)改造提上日程。世界已建成的遠程操控RTG項目技術(shù)特點如表1所示。傳統(tǒng)集裝箱碼頭應結(jié)合自身特點，選擇與其相適應的RTG遠程操控技術(shù)改造方案。

2 RTG遠程操控技術(shù)改造方案選擇

2.1 控制系統(tǒng)的構(gòu)建

RTG遠程操控技術(shù)改造需要考慮的首要問題是與碼頭原有生產(chǎn)管理系統(tǒng)的對接。遠程操控并非簡單的遠端操作，而是需要直接從碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)得到指令，并通過交換機解析位置，確定堆場位置坐標，然后按照設定的規(guī)則，合理地分派任務給RTG，因此，RTG遠程操控系統(tǒng)是否與碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)完善對接決定技術(shù)改造方案的成敗。在RTG遠程操控技術(shù)改造項目實施初期，就應開發(fā)軟件系統(tǒng)，做好系統(tǒng)組織架構(gòu)，為設備改造打好基礎。RTG遠程操控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.2 通信技術(shù)的選擇

RTG遠程控制通信指遠程操控臺與RTG之間的通信，通信質(zhì)量直接影響RTG遠程控制效果。目前，通信方式分為有線通信和無線通信，其中：有線通信為光纖通信，光纖選擇港口專用型，其具備較好的抗拉伸性，外皮抗紫外線且耐煙霧環(huán)境，但存在靈活性不足、需要定制開發(fā)、造價較高的缺點；無線通信有漏波電纜、無線基站、波導管通信等形式，其適用于復雜的空間環(huán)境，基礎改造成本適中，但存在受帶寬限制、穩(wěn)定性有待提升等缺點。

2.3 定位技術(shù)的應用

出于作業(yè)安全方面的考慮，在RTG遠程操控定位技術(shù)方面，除應選擇可靠的定位技術(shù)外，還應進行冗余設計，保證在一套定位系統(tǒng)失效的情況下，仍有冗余定位系統(tǒng)加以保護。RTG大車定位技術(shù)有格雷母線定位、全球定位系統(tǒng)差分定位、視頻編碼

定位、磁釘（磁條）定位等，其中，格雷母線定位為首選方案，定位精度可達5 mm。小車和起升機構(gòu)定位技術(shù)有絕對值編碼器定位、激光測距定位等。小車和起升機構(gòu)的主流定位方案是：編碼器定位作為信號控制方案，激光測距定位作為冗余設計方案。

2.4 視頻系統(tǒng)的評判

視頻系統(tǒng)應當滿足全天候作業(yè)要求，且視頻實時傳送，畫面不能有卡滯停頓；當通信出現(xiàn)網(wǎng)絡故障、延時或超時時，應有相應的安全措施。視頻系統(tǒng)包括前端采集設備、信號傳輸設備、視頻存儲設備及后端解碼顯示設備，畫面清晰度、視頻延時率等被視作視頻系統(tǒng)質(zhì)量的評判標準。RTG視頻系統(tǒng)布置如圖2所示。

2.5 安全防護技術(shù)

在RTG遠程操控模式下，除抓放箱需要人工介入外，大車、小車、起升機構(gòu)的運行均為全自動模式，因此，在RTG遠程操控技術(shù)改造中應選擇可靠的安全防護技術(shù)。RTG安全防護涉及堆場輪廓掃描、集卡激光定位、RTG大車防撞和糾偏、RTG小車路徑優(yōu)化（防打保齡）等方面。

3 RTG遠程操控技術(shù)改造效益分析

3.1 成本效益

在人工操控RTG作業(yè)模式下，作業(yè)人員操作RTG完成1個裝車動作大約需要3 min；在遠程操控RTG作業(yè)模式下，假設系統(tǒng)設定的安全距離為0.5 m，那么，當RTG切換為遠程操控模式時，大車、小車、起升機構(gòu)均為全自動運行，而只有當?shù)蹙叩竭_安全距離后，才會切換為人工介入模式，作業(yè)人員完成1個裝車動作大約需要1 min，熟練工需要的時間更短。由此可見，在相同作業(yè)時間和作業(yè)量的情況下，當使用相同數(shù)量的設備時，人工操控作業(yè)人員的數(shù)量為遠程操控作業(yè)人員數(shù)量的3倍；因此，當遠程操控人機比例達到1∶3時，可以節(jié)約2/3的勞動力成本，遠程操控作業(yè)人員的作業(yè)效率提高3倍。

3.2 經(jīng)濟效益

以1個20臺RTG遠程操控技術(shù)改造項目來估算，其改造投資成本為2 800萬元，投產(chǎn)后每年可節(jié)省人工成本約800萬元，其靜態(tài)投資回收期約為3.5年。

3.3 社會效益

RTG遠程操控技術(shù)改造有利于降低碼頭勞動力成本，優(yōu)化操作工藝，提高設備利用率，減少設備待機空耗，降低能耗，能進一步體現(xiàn)自動化堆場系統(tǒng)在節(jié)能、環(huán)保領域所具有的獨特優(yōu)勢，對推動全國“綠色”港口發(fā)展具有積極意義，可為未來相關自動化碼頭建設提供經(jīng)驗。

4 結(jié)束語

按照目前RTG遠程操控技術(shù)改造項目投資額估算，預計3.5年左右可回收投資成本；此外，考慮到未來人工成本和能源價格的上漲趨勢，項目未來帶給碼頭的收益會逐年增加，投資回報期也會縮短。目前，世界上絕大多數(shù)集裝箱碼頭仍采用人工操控RTG作業(yè)模式，隨著RTG遠程操控技術(shù)的不斷成熟，傳統(tǒng)集裝箱碼頭將迎來新的機遇和挑戰(zhàn)。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2016-09-23）