□ 王 敏 □ 胡 雄 □ 王沈元 □ 孟 飛 □ 韓金剛 □ 曹孟黎 □ 唐 剛

1.中遠(yuǎn)海運(yùn)港口有限公司 上海 200080 2.上海海事大學(xué) 物流工程學(xué)院 上海 201306

1 設(shè)計(jì)背景

起重機(jī)作為整個(gè)物流鏈中的重要組成部分,對(duì)物料提升、運(yùn)輸、裝卸等作業(yè)而言非常重要。起重機(jī)械設(shè)備同時(shí)也是特種設(shè)備中隱藏危險(xiǎn)因素最多、發(fā)生事故概率最高的特種設(shè)備之一，因此必須及時(shí)、高效地對(duì)起重機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢測(cè),排除隱患,避免災(zāi)害發(fā)生。主梁軌道作為起重機(jī)械設(shè)備的最大組成部件之一,是最容易發(fā)生疲勞變形、產(chǎn)生彎曲裂紋等失效結(jié)果的部件，需要重點(diǎn)關(guān)注。

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外貿(mào)易日趨頻繁,物流行業(yè)中最便宜的航運(yùn)成為運(yùn)輸貨物的首選,港口吞吐量的增加加大了岸橋的工作強(qiáng)度，長(zhǎng)時(shí)間、不間斷作業(yè)導(dǎo)致岸橋頻繁出現(xiàn)故障[1]。隨著岸橋小車(chē)速度不斷加快,起升載荷不斷增大,小車(chē)與岸橋的動(dòng)力相互作用問(wèn)題受到更多關(guān)注。岸橋?yàn)榇罂缍攘航Y(jié)構(gòu),小車(chē)在岸橋大梁的彈性體軌道高速運(yùn)行,通過(guò)輪軌接觸與岸橋結(jié)構(gòu)形成耦合振動(dòng)。小車(chē)高速運(yùn)行時(shí)，對(duì)岸橋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊,會(huì)對(duì)岸橋的工作狀態(tài)和壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響。與此同時(shí)，岸橋結(jié)構(gòu)的振動(dòng)也會(huì)對(duì)小車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性產(chǎn)生影響[2-3]。

2 岸橋軌道檢測(cè)的作用

岸橋這一港口大型機(jī)械裝卸設(shè)備主要用于港口大型集裝箱搬運(yùn),長(zhǎng)期處于惡劣的工作環(huán)境中進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)行,相關(guān)配套設(shè)施極易發(fā)生損壞[4]。港口軌道作為岸橋的主要移動(dòng)載體,其性能優(yōu)劣將直接影響整個(gè)岸橋的工作狀況。一旦發(fā)生問(wèn)題，輕則將會(huì)影響岸橋的工作效率,增大起重設(shè)備的磨損程度,重則將會(huì)導(dǎo)致岸橋停止工作及發(fā)生倒塌等危險(xiǎn)情況，嚴(yán)重影響整個(gè)港口的裝卸效率和港口工作人員的生命安全,并造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失[5]。

為了保證岸橋設(shè)備的安全正常運(yùn)行，必須對(duì)軌道進(jìn)行經(jīng)常性例行檢測(cè),保證軌道安全、有效承載岸橋,并保證其工作效率。

港口軌道是岸橋車(chē)輪的唯一載體,軌道表面在岸橋裝卸貨物過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定損耗。當(dāng)岸橋在有損傷的軌道上運(yùn)行時(shí),會(huì)產(chǎn)生周期性沖擊,導(dǎo)致整個(gè)起重系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定,不僅使岸橋的壽命縮短,而且可能導(dǎo)致安全事故。

可見(jiàn)，岸橋軌道檢測(cè)對(duì)于裝卸作業(yè)的安全運(yùn)行起至關(guān)重要的作用[6-7]。

軌道檢測(cè)機(jī)器人是檢測(cè)門(mén)橋式起重機(jī)單軌道直線(xiàn)度、多軌道平行度、軌道跨距、單軌水平度、雙軌同截面水平度的設(shè)備,能夠跟蹤裝置的空間運(yùn)行軌跡,通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理計(jì)算出具體的測(cè)量結(jié)果[8]。對(duì)于軌道檢測(cè),傳統(tǒng)的方法是利用架設(shè)于軌道上的主梁和沿軌道滑行的行走輪組件,檢測(cè)軌道的相應(yīng)數(shù)據(jù)。但此類(lèi)設(shè)備只能檢測(cè)軌距,檢測(cè)項(xiàng)目單一,造成軌道的檢測(cè)效率不高。還有一些軌道檢測(cè)機(jī)器人包含電機(jī)、相機(jī)等組件,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,質(zhì)量較大,不易搬動(dòng),而且過(guò)多部件的復(fù)雜連接使成本提高。林鈞斌等[9]應(yīng)用激光掃描技術(shù),設(shè)計(jì)了起重機(jī)軌道檢測(cè)系統(tǒng),利用這一系統(tǒng)測(cè)量岸橋軌道直線(xiàn)度、雙軌平行度和軌道跨距等參數(shù),從而判斷各參數(shù)是否大于規(guī)定誤差,以便及時(shí)對(duì)軌道進(jìn)行維修或更換。

筆者設(shè)計(jì)了岸橋軌道檢測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有軌距檢測(cè)、軌道工況檢測(cè)等功能，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，以便及時(shí)對(duì)軌道進(jìn)行維修或更換，對(duì)保證岸橋的安全運(yùn)行具有重要作用。

3 岸橋軌道檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)

筆者設(shè)計(jì)的岸橋軌道檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)如下：① Z字形支架,包括前梁、后梁、中部連接梁；② 驅(qū)動(dòng)單元,包括驅(qū)動(dòng)輪A、驅(qū)動(dòng)輪B；③ 攝像頭檢測(cè)單元,包括攝像頭A、攝像頭B；④ 軌道間距檢測(cè)單元,包括行走輪A、行走輪B；⑤ 壓縮彈簧;⑥ 位移傳感器;⑦ 導(dǎo)桿;⑧ 控制模塊。

前梁、后梁設(shè)置于岸橋軌道上，驅(qū)動(dòng)輪為裝置提供動(dòng)力，攝像頭用于檢測(cè)岸橋兩側(cè)軌道的工況，行走輪用于支撐檢測(cè)裝置在岸橋軌道上運(yùn)行。行走輪B與導(dǎo)桿為面接觸運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)桿上滑動(dòng)，行走輪A和行走輪B之間用壓縮彈簧連接。位移傳感器用于檢測(cè)行走輪B的位移變化?？刂颇K用于控制驅(qū)動(dòng)輪，采集攝像頭和位移傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行傳輸。

岸橋檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

▲圖1 岸橋軌道檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者設(shè)計(jì)的岸橋軌道檢測(cè)裝置融合多傳感器采集相關(guān)數(shù)據(jù),可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)岸橋存在的問(wèn)題[10-11]。檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元的結(jié)合,提高了圖像采集的準(zhǔn)確性。這一檢測(cè)裝置具有軌距檢測(cè)、軌道工況檢測(cè)等功能,可以提高檢測(cè)的效率。