孫謙等

摘要：文章針對(duì)集裝箱堆場(chǎng)作業(yè)過(guò)程中集卡車在RTG車道安全通行的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一套簡(jiǎn)單可靠的智能指示系統(tǒng)，提供給集卡車司機(jī)能否安全通行的信息，有效避免集卡車剮蹭、拖拽RTG吊具事故的發(fā)生。系統(tǒng)對(duì)不同集卡車、集裝箱類型及不同RTG工況下集卡能否安全通行進(jìn)行智能判定，輸出結(jié)果以“紅燈停、綠燈行”的基本交通規(guī)則顯示給集卡司機(jī)。

關(guān)鍵詞：RTG作業(yè)區(qū)；集卡車；安全通行智能指示系統(tǒng)；PLC控制；智能判斷 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U491 文章編號(hào)：1009-2374（2015）18-0020-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.011

1 研究背景

集卡車在堆場(chǎng)內(nèi)提落箱或穿行RTG集卡通道過(guò)程中，因無(wú)地面指揮人員，如果雙方溝通出現(xiàn)失誤，極易發(fā)生集卡車剮蹭、拖拽吊具事故。目前RTG與集卡的溝通主要是RTG司機(jī)鳴笛或向集卡車喊話的方式，存在以下弊端：完全由人工判斷能否安全通行存在較多不可控因素，與司機(jī)操作經(jīng)驗(yàn)、溝通方式等多種因素有關(guān)；對(duì)于港內(nèi)集卡司機(jī)來(lái)說(shuō)，因熟悉作業(yè)場(chǎng)地與RTG作業(yè)方式，容易識(shí)別RTG發(fā)出的各種信號(hào)，但對(duì)于港外集卡司機(jī)來(lái)說(shuō)，信號(hào)識(shí)別存在較大困難。為此，本文研究設(shè)計(jì)一套可靠、簡(jiǎn)單、智能的指示系統(tǒng)，消除人工判斷造成的失誤，給集卡車提供簡(jiǎn)單可靠的通行信號(hào)。

本文要解決的問(wèn)題主要有以下三個(gè)方面：（1）可靠性：提供給集卡司機(jī)的通行信號(hào)必須抗干擾性強(qiáng)、糾錯(cuò)能力高、可靠性好；（2）簡(jiǎn)單化：因集卡司機(jī)對(duì)堆場(chǎng)狀況及RTG工況熟悉程度不一，提供給集卡司機(jī)的通行信號(hào)必須容易識(shí)別，越簡(jiǎn)單越好；（3）智能化：因集卡車與集裝箱型號(hào)多、高度不同，為兼顧安全與效率，判斷通行的標(biāo)準(zhǔn)不能一概而論，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能判斷。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過(guò)實(shí)時(shí)獲取RTG小車、起升機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息，PLC經(jīng)過(guò)內(nèi)部智能判斷，給出當(dāng)前時(shí)刻集卡車能否安全通行的信號(hào)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)前端直觀地顯示給集卡車。本系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取、PLC智能判斷、系統(tǒng)前端顯示三部分，其中智能判斷部分是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，各部分的功能如下：

數(shù)據(jù)獲?。盒≤囄恢眯盘?hào)、吊具起升狀況、吊具開閉鎖信號(hào)、吊具高度信息。

智能判斷：小車位置是否在安全區(qū)、吊具是否在下降過(guò)程中、開閉鎖信號(hào)是否觸發(fā)、吊具是否在安全

高度。

信號(hào)顯示：利用簡(jiǎn)單、直觀的方式將集卡車能否通行信號(hào)顯示出來(lái)。

系統(tǒng)功能通過(guò)軟件、硬件兩部分共同實(shí)現(xiàn)。軟件部分完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取及數(shù)據(jù)智能判斷，是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。硬件部分完成系統(tǒng)信號(hào)的傳輸及前端顯示功能，其中信號(hào)傳輸通過(guò)RTG主控系統(tǒng)的備用線路

完成。

本系統(tǒng)RTG主控PLC為YASKAWA CP-316H，起升機(jī)構(gòu)采用YASKAWA PLG MSK-510-1024 1024P/R型增量編碼器，小車機(jī)構(gòu)采用YASKAWA PLG LF-60B-S89 600P/R型增量編碼器。本文軟硬件部分均基于該RTG控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

RTG起升和小車機(jī)構(gòu)電機(jī)一般配普通增量型編碼器，PLC無(wú)法直接讀取小車和起升機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息，系統(tǒng)通過(guò)讀取編碼器脈沖及掃描時(shí)間實(shí)時(shí)運(yùn)算起升及小車位置（可精確至厘米），完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。

數(shù)據(jù)的智能判斷是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的核心，也是整個(gè)系統(tǒng)功能的核心。通過(guò)智能判斷，系統(tǒng)可綜合RTG作業(yè)狀態(tài)、集卡車及待提落箱型號(hào)信息，給出最終的指示信號(hào)。實(shí)現(xiàn)原理如下：

啟動(dòng)條件：系統(tǒng)檢測(cè)RTG是否在作業(yè)狀態(tài)，RTG作業(yè)時(shí)本系統(tǒng)啟動(dòng)。

RTG起升和小車安全位置設(shè)定：小車安全位置設(shè)定為離開集卡通道上方，本系統(tǒng)設(shè)置小車位置大于3m。在每一個(gè)作業(yè)循環(huán)內(nèi)，系統(tǒng)對(duì)吊具安全高度進(jìn)行初始化，當(dāng)RTG進(jìn)入工作狀態(tài)后根據(jù)集卡和箱型智能設(shè)定，本系統(tǒng)中安全高度初始值設(shè)定6m。

系統(tǒng)智能判定原則：當(dāng)小車處于集卡通道上方時(shí)只要吊具下降則認(rèn)為此時(shí)通道上方為危險(xiǎn)狀態(tài)，指示燈顯示集卡禁止通行。當(dāng)空吊具落到集卡箱子上或者帶著箱子的吊具落到集卡托盤上完成開閉鎖動(dòng)作后記憶當(dāng)時(shí)的起升高度并存儲(chǔ)，當(dāng)?shù)蹙咂鹕髮?shí)時(shí)檢測(cè)吊具高度與記憶高度的間距，當(dāng)大于導(dǎo)板高度（本文設(shè)置50cm）后則認(rèn)為吊具與集卡安全分離，指示燈顯示集卡可安全通行。當(dāng)小車向前超過(guò)3m即認(rèn)為離開集卡通道上方，此時(shí)不論何種情況，指示燈都亮綠燈。當(dāng)小車下一次進(jìn)入集卡通道上方自動(dòng)觸發(fā)吊具安全高度初始化，重新設(shè)定初始值。

特殊工況處理：系統(tǒng)以吊具開鎖或閉鎖動(dòng)作完成為條件，智能計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)下吊具安全高度，當(dāng)?shù)蹙咭淮沃浠蚵湎湮闯晒r(shí)，因系統(tǒng)未收到開鎖或閉鎖反饋信號(hào)，此時(shí)默認(rèn)設(shè)定的初始值為吊具安全高度。在RTG作業(yè)間隙，按照操作規(guī)程吊具升至安全高度（大于6m），根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定，系統(tǒng)不啟動(dòng)或輸出安全通行信號(hào)。

為實(shí)現(xiàn)程序控制的獨(dú)立性、模塊化，本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分新建子圖程序，軟件實(shí)現(xiàn)部分見圖1所示：

2.3 硬件設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、直觀顯示的效果，本系統(tǒng)前端顯示部分通過(guò)在RTG登機(jī)口附近安裝一個(gè)LED指示燈，集卡司機(jī)可以通過(guò)后視鏡觀察指示燈顏色變化。利用“紅燈停、綠燈行”最基本的交通規(guī)則，綠燈表示吊具已離開安全距離，可以安全通行；紅燈表示吊具未離開安全距離，禁止通行。雙色燈由RTG PLC輸出2個(gè)備用中繼控制，一個(gè)紅燈（OB2D36，K244R6），一個(gè)綠燈（OB2D37，K244R7），220V電源取電氣房R31、T31，電氣房至登機(jī)口儀表箱備用線355#（10#，11#）兩根線及儀表箱內(nèi)原有的T31。

244R6常開點(diǎn)一端在電氣房進(jìn)R31，一端通過(guò)355（10#）線進(jìn)登機(jī)口儀表箱再接紅燈控制線。244R7常開點(diǎn)一端在電氣房進(jìn)R31，一端通過(guò)355（11#）線進(jìn)登機(jī)口儀表箱再接綠燈控制線，兩只燈的公共線進(jìn)登機(jī)口儀表箱的T31，形成220V控制回路。指示燈電氣回路及控制回路原理圖見圖2所示：

3 效果

系統(tǒng)前端顯示采用“紅叉綠箭”式400mm雨棚燈，安裝在上機(jī)側(cè)鞍梁內(nèi)側(cè)。集卡司機(jī)通過(guò)后視鏡觀察指示燈信號(hào)變化，按照“紅燈停、綠燈行”的交通規(guī)則，安全通過(guò)RTG吊具下方通道。公司通過(guò)閘口向所有集卡發(fā)放信號(hào)燈使用說(shuō)明書，集卡司機(jī)可以很容易的掌握信號(hào)燈使用方法。該系統(tǒng)安裝一年來(lái)，未發(fā)生集卡拖拽、刮蹭吊具事故，有效地提高了集卡車在場(chǎng)地內(nèi)尤其RTG作業(yè)區(qū)內(nèi)的運(yùn)行安全。

4 結(jié)語(yǔ)

RTG作業(yè)區(qū)集卡通行智能指示系統(tǒng)通過(guò)PLC智能判斷給出當(dāng)前時(shí)刻集卡車能否安全通行的信號(hào)，并且簡(jiǎn)單直觀地顯示出來(lái)。只要集卡司機(jī)嚴(yán)格按照指示燈“紅燈停、綠燈行”的交通規(guī)則在堆場(chǎng)內(nèi)行駛，可最大限度避免剮蹭、拖拽吊具等事故的發(fā)生。系統(tǒng)具有成本低、可靠性高、通用性好等優(yōu)點(diǎn)，硬件安裝簡(jiǎn)單、軟件程序可方便地移植到其他集裝箱堆場(chǎng)設(shè)備上，具有較強(qiáng)的推

廣性。

參考文獻(xiàn)

[1] 林偉國(guó).岸橋防集卡拖拽吊具方案的研究及其應(yīng)用

[J].港口科技，2014，（3）.

[2] 蘇君利.大型集裝箱碼頭堆場(chǎng)裝卸工藝研究[J].水運(yùn)工程，2006，（10）.

[3] 王玉革.安川電控系統(tǒng)在集裝箱裝卸機(jī)械電氣改造中的應(yīng)用[J].港口裝卸，2011，（5）.

[4] 谷長(zhǎng)華.岸橋小車海陸側(cè)位置判別方式改進(jìn)[J].集裝箱化，2014，（7）.

（責(zé)任編輯：周 瓊）