“一键锚定”新型自动防风锚定系统在自动化码头堆场的应用

青岛前湾智能集装箱码头有限公司

张连钢　邹子青　张　卫　吕向东　修方强　张　鹏



“一键锚定”新型自动防风锚定系统在自动化码头堆场的应用

青岛前湾智能集装箱码头有限公司

张连钢邹子青张卫吕向东修方强张鹏

摘要：大型机械的快速防风锚定是事关生产设备和操作人员安全的关键问题。全自动集装箱堆垛机(ASC)的无人化自动锚定、多机同时锚定和防瞬间强风锚定一直是困扰业界的三大难题。结合青岛自动化码头设计建设经验，提出了一套全新的ASC自动防风锚定系统水平布置模式，实现了ASC防风锚定的自动无人化、操作简易化和安全标准化。

关键词：自动锚定； 自动化； 集装箱堆场； 无人化

1前言

自动化集装箱码头堆场通常采用全自动集装箱堆垛机(简称ASC)进行堆存作业，而青岛自动化码头采用的ASC属于无外悬臂式End Load型ASC，堆场集装箱的交互在海/陆两侧，ASC需要更多地承担堆场集装箱堆码与水平运输任务，所以自动化码头ASC配置数量比传统码头堆场机械配置数量更多。同时，传统码头堆场机械是有人驾驶的，防风锚定时依靠大量人员手动锚固，而自动化堆场是无人化操作，加之更多的ASC配置数量，在防风锚定(尤其是防瞬间大风)时，难以在短时间内调动大量人员介入防风锚固。为解决困扰业界的大型机械无人化自动锚定、多机同时锚定和防瞬间强风锚定的三大难题，设计了用于自动化码头堆场ASC的“一键锚定”新型自动防风锚定系统。

所谓“一键锚定”，是对ASC的新型自动防风锚定系统及其操作控制过程的简称，是根据自动化码头无人堆场的特点，利用自动化控制和定位技术，不仅使用单个锚定装置即满足ASC防风/防倾覆的多种需求，而且使ASC的防风(尤其是防瞬间大风)锚定实现了自动、快速地锚固操作。在ASC上设计的水平布置模式自动防风锚定及其操作控制系统，简称“一键锚定”新型自动防风锚定系统。

2当前常用的大型装卸机械防风锚定装置

目前，港口大型装卸机械通常采取垂直方式的防风锚定安装形式，锚定板使用柱销固定。

锚定流程为：制动器打开-电机旋转-带动丝杠下降把锚定板插入锚定孔。

解锚流程为：制动器打开-电机旋转-带动丝杠上升把锚定板抬起离开锚定孔后机械开始作业。

此类防风锚定装置存在以下弊端：

(1)易发生锚定板坠落的安全隐患。在机械作业过程中存在因各类故障造成锚定板坠落(如柱销松脱、制动器未抱紧等)的问题，给装卸机械运行带来安全隐患。

(2)锚定装置结构复杂，各部分防风、防倾覆功能单一。为了满足机械防风/防倾覆的多种需求，此类锚定装置分两部分，一部分采用锚定板，实现在机械水平方向进行防风锚定，另一部分采用防风拉锁，在机械大车台车的四角有多根防风拉锁，防风时由操作人员把防风拉锁逐根固定在地锚处，实现对机械在竖直和前后方向上的防风锚固，但是防风拉锁装置粗大笨重，定位准确性差，操作费时费力。

(3)防瞬间强风不力。大型机械在进入防风操作后，必需依靠大量现场人员介入，耗费一定时间才能完成防风安全停车状态，无法防范紧急瞬间强风。

因此，传统大型装卸机械防风锚定装置无法满足自动化集装箱码头堆场ASC的防风/防倾覆需求。

3ASC“一键锚定”系统主要构成

新型ASC自动防风锚定系统在码头出现大风尤其是出现瞬间大风时能自动、快速地对码头设备进行锚固，仅利用单个锚定装置即可满足机械在三维方向上的防风/防倾覆需求，解决了以前的防风安全保护装置功能单一的弊端，完全适应ASC在集装箱自动化堆场高速运行、无人化操作和安全可靠性要求高的特点，实现了ASC防风锚定的自动无人化、操作简易化和安全标准化。

3.1自动防风锚定装置

自动防风锚定装置的安全防护标准为抵抗环境最大风速55 m/s。ASC自动化堆场“一键锚定”装置如图1所示。

1.防倾覆装置支座　2.电动螺杆支　3.座电动螺杆　4.伸缩锚定销　5、6.检测限位　7.限位板　8.地面锚定支座　9、10.地面进销检测限位图1　ASC自动化堆场“一键锚定”示意图

“一键锚定”装置具有双重功能。该装置采用电机驱动螺旋丝杠，带动锚定销移动，利用行程开关自动定位，具有自锁功能，集防风锚定/防倾覆双重作用于一身。

锚定装置安装在每台ASC刚性腿和柔性腿横梁的中间位置，在自动化堆块海/陆两侧维修区地面上各安装1组锚定座。

3.2自动防风锚定装置布置模式

自动防风锚定装置采用水平布置模式。

(1)ASC伸缩锚定销采用水平布置，能够完全避免锚定装置垂直布置的传统码头机械因螺杆损坏或固定销松脱而造成的锚定销坠落安全隐患。

(2)电动螺杆水平安装可降低电机出力，从而减少功率。

(3)结构紧凑简单，便于检查、保养，维护，且安装方便。

(4)地面锚定支座安装在高于地面的位置，可有效防止锚定孔积水、结冰，且便于清理。

(5)ASC锚定装置安全稳定，可靠性高，维护成本低。

3.3 “一键锚定”自动防风锚定控制

ASC自动防风装置控制系统能够对堆场全部ASC实现自动控制，使其各自进入锚定位置。ASC接收到防风锚定指令后，能够通过定位系统自动识別ASC的锚定位置，自动进入堆场海侧或陆侧的指定位置进行锚定。在ASC工作运行过程中，控制系统使锚定装置始终处于锁定状态，不会给ASC大车高速运行带来任何安全隐患。

ASC执行锚定指令时，采用2种方法对锚定位置进行精准定位。

(1)利用transponder定位技术和驱动电机上的位移编码器进行大车位置检测实现精确定位，在ASC运行中不断检测并向设备控制系统反馈大车的实时位置，控制系统会根据大车的位置，计算与地面锚定位置的距离并控制ASC自动减速，最终精准定位至地面锚定位置(海侧或陆侧安全停车位置)，然后进行自动锚固操作。

(2)物理定位方法是在堆场维修区的外侧安装2套与锚定支座销孔一样大小的定位块，ASC左右台车的外侧安装检测限位对准定位块，由该限位最终控制电动伸缩螺杆或电动液压油缸驱动自动伸出锚定销，使锚定装置进入最终锚定、防倾覆状态。

3.4“一键锚定”系统的运行模式

(1)标准运行模式的操作过程。码头调度系统(TOS)发送作业指令,ASC设备控制系统自动控制ASC完成相应的装卸任务，当ASC完成装卸生产所有指令后,操作员根据后续装卸生产情况， 决定ASC是否需运行到指定的停车位置，需要停车时按锚定键即可自动控制ASC进入防风锚定位置。如果ASC在自动运行过程中出现锚定不到位的情况，系统会自动报警，再由操作员远程控制ASC，使其调整到位，ASC锚定到位后其状态信息自动反馈至码头调度系统。

(2)大风预警时的操作过程。在远程控制室操作员接到防风命令后，由操作员启动防风锚定控制指令程序，通过“一键锚定”控制系统发出ASC锚定指令，堆场ASC将吊具起升至最高位置，将小车机构运行至大梁重心位置，ASC驱动大车机构运行至锚定位置处精确对位停止(海侧ASC停车点在海侧维修区，陆侧ASC停车点在陆侧维修区)，然后自动进行锚定。锚定到位后有相应限位检测ASC“一键锚定”装置到位情况，所有ASC的锚定销状态在RCMS屏幕上实时显示，并将ASC锚定信号反馈至远程控制中心。控制中心监视屏上显示相应的防风锚定停车位置状态。

4结语

“一键锚定”系统是一套新型的ASC自动防风锚定系统，采用简单可靠的装置，摆脱了传统依赖人工完成ASC防风锚定和防倾覆的工作模式。“一键锚定”系统优化了ASC锚定装置设计，使堆场作业的ASC能够自动准确、及时地进入安全停车位置，完成安全停车。它具备了一键同时锚定多个机械和防强风瞬间锚定功能，实现了ASC防风锚定标准化、智能化、无人化和自动化，从根本上解决了传统码头防风锚定的人工参与，无法多机同时锚定和无法应对瞬时强风的三大弊端，是自动化码头堆场ASC理想的防风锚定系统。

参 考 文 献

[1]罗世东. 门式起重机小车自动锚定装置设计[J]. 港口装卸, 2011(4):29-30.

[2]白鹏. 港口大型设备防风探讨[J]. 价值工程, 2012,(03):31.

[3]秦耀刚. 海港码头大型起重机械的防风问题[J].港口装卸, 1998,(119)5:1-5.

Application of the New Type One Key Anchoring System on Automatic Terminal Storage Yard

Qingdao Qianwan Intelligent Container Terminal Co.,LTD.

Zhang LiangangZou ZiqingZhang WeiLu XiangdongXiu FangqiangZhang Peng

Abstract:The quick anti-wind anchor of large equipments is the core issue for the safety of production equipments and working staff. The unmanned automatic anchor, simultaneous multi-crane anchor and anti instantaneous strong wind of automatic container stacking cranes are the three major problems baffling the industry. With the design and construction experience of Qingdao Automated Terminal, this paper proposes a new horizontal arranged automatic anti-wind anchor system to realize the unmanned automation, user-friendly control and safety standardization of ASC anti-wind anchor.

Key words:automatic anchor; automation; container yard; unmanned

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.007

收稿日期：2015-11-20

张连钢： 266000, 山东省青岛市保税区同江路567号