自动化集装箱码头人机交互安全保障措施

耿卫宁　宋海涛

安全生产指在生产经营活动中，为避免造成人员伤亡和财产损失而采取相应的安全事故预防和控制措施，使生产过程符合规定的条件，从而确保生产经营活动顺利进行。受自动化技术发展水平、特殊作业环境等因素的限制，自动化集装箱码头只能实现大部分作业环节的自动化，部分作业环节仍需要人工辅助；因此，如何确保人与自动化设备交互安全是自动化集装箱码头安全管理面临的新挑战。本文以青岛港自动化集装箱码头为例，分析人机交互安全保障措施。

1 自动化集装箱码头采用的自动化设备

1.1 双小车桥吊

青岛港自动化集装箱码头采用由上海振华重工（集团）股份有限公司（以下简称振华重工）设计制造的双小车桥吊（见图1）。该桥吊吊具额定起升质量，前伸距，轨面上起升高度，轨面下起升高度；主小车只在船上着箱或着船时需要人工远程辅助，门架小车全自动作业。

1.2 自动导引小车

青岛港自动化集装箱码头采用由振华重工设计制造的锂电池驱动的自动导引小车（见图2）。该自动导引小车最大载质量，满载最大速度/s，具备顶升功能，全自动作业。

1.3 自动高速轨道吊

青岛港自动化集装箱码头采用由振华重工设计制造的自动高速轨道吊（见图3）。该轨道吊吊具额定起升质量，轨面上起升高度，大车速度/s，全自动作业。

2 自动化集装箱码头人机交互区域及作业类型

2.1 桥吊陆侧平台拆加锁作业

卸船作业时，桥吊主小车自动将集装箱放至桥吊陆侧平台上，人工拆下扭锁，门架小车自动将集装箱吊起并放至自动导引小车上；装船作业时，门架小车自动将集装箱从自动导引小车吊至桥吊陆侧平台上，人工安装扭锁，主小车自动将集装箱从平台上吊起装船。桥吊主小车、门架小车在陆侧平台上均采用全自动作业模式，拆加锁人员与自动化设备有高频率交互作业。

2.2 自动导引小车作业区域维修作业

青岛港自动化集装箱码头自动导引小车作业区域实行全封闭作业模式，但当自动导引小车发生故障或自动导引小车作业区域内的其他设备发生故障时，则由作业人员进入作业区域处理。

2.3 自动轨道吊作业区域维修作业及冷箱插拔电作业

青岛港自动化集装箱码头自动轨道吊作业区域实行全封闭作业模式，冷箱场区位于自动轨道吊作业区域的中间位置。当实施自动轨道吊维修和冷箱插拔电作业时，作业人员穿越自动轨道吊的轨道，进入自动轨道吊作业区域。

2.4 自动轨道吊陆侧交互区收发箱作业

青岛港自动化集装箱码头收发箱作业区域位于堆场陆侧交互区。集卡司机倒车进入作业车道并刷卡确认身份后，自动轨道吊运行至交互区实施收发箱作业。集卡司机在作业过程中除须确保自身安全外，还要监控自动轨道吊作业。

3 自动化集装箱码头人机交互安全保障措施

3.1 桥吊陆侧平台拆加锁作业安全防护

3.1.1 增加物理防护

青岛港自动化集装箱码头在设计桥吊陆侧平台时，在拆加锁工通道的基础上增设金属安全通道，能抵抗质量为70 t的集装箱自10 m的高度落下时产生的冲击力；平台拆加锁人员在安全通道内实施作业。

3.1.2 设计单机自动化控制避碰逻辑

在平台作业流程设计方面，青岛港自动化集装箱码头与振华重工合作设计单机自动化控制避碰逻辑，控制权的控制逻辑为“先到先得，重载不能越人”。在桥吊陆侧平台两端安装平台控制盒（见图4）：平台拆加锁人员进入通道前先申请控制权，获得控制权后，通道指示灯绿灯亮，拆加锁人员可以安全进入；若平台控制权被主小车或门架小车占用，则人工申请控制权失败，通道指示灯红灯亮，拆加锁人员须等待控制权释放后再次申请；拆加锁人员离开通道后，按下释放按钮释放控制权。

3.2 人员进入自动导引小车作业区域的安全防护

自动导引小车作业区域内的人机安全防护分为全场停止和锁闭部分区域2种模式。

3.2.1 全场停止

中控人员通过系统停止全场自动导引小车作业，现场人员和设备进入自动导引小车作业区域。若故障较小，则人员和设备在立即修复故障后撤离作业现场，中控人员核实后恢复作业；若故障较大，则使用正面吊将发生故障的自动导引小车吊离作业区域，人员和设备撤离现场，中控人员核实后恢复作业。

3.2.2 锁闭部分区域

人员进入自动导引小车作业区域前必须向中控室申请授权，获得授权后在作业区门禁处刷卡，系统锁闭相关区域（见图5），严禁自动导引小车进入锁闭区域；人员进入锁闭区域后，在其周边摆放警示隔离标志，系统在锁闭区域外设置防护区，自动导引小车进入防护区域时行驶速度降低50%；人员作业结束撤离锁闭区域后通知中控室，中控室确认现场人员全部安全撤离后在系统中解除锁闭。

3.3 人员进入自动轨道吊作业区域的安全防护

（1）自动轨道吊作业区域和冷箱支架采用安防门禁系统管理，人员进入必须得到授权，进入和离开时均须在门禁处刷卡。

（2）人员穿越自动轨道吊的轨道时，通过门禁系统刷卡申请开门（见图6）。若自动轨道吊已经申请到通过该处的路径，则通道门保持关闭，门禁系统警示申请人员稍后申请；若人员申请到通过权，则自动轨道吊不能通过该区域。

（3）冷箱作业人员刷卡进入冷箱支架后，自动轨道吊可以穿越冷箱支架，但不能在此冷箱支架处作业；冷箱作业人员刷卡离开后，作业恢复。

3.4 自动轨道吊陆侧交互区收发箱作业安全防护

（1）自动轨道吊陆侧交互车道标示警戒线，用以指导集卡司机停车（见图7）；集卡司机按规定停车，确保驾驶室不在钩行路线下。

（2）集卡司机下车进入交互亭，确保自身处于安全区域，并按照一体机提示确认相关安全问题，以确保集卡安全状态符合交互条件。

（3）在自动轨道吊与集卡交互过程中，集卡司机按住安全确认键（见图8）；若在交互过程中发生任何异常情况，集卡司机松开安全确认键，自动轨道吊的自动作业立即停止，自动轨道吊远程操控台（见图9）接到警示信号，远程操控员与集卡司机沟通并确认安全后，由自动轨道吊远程操控员决定由手动操控完成作业或恢复自动作业。

4 结束语

自动化集装箱码头是大型集装箱码头的发展趋势，其有利于将人从危险、繁重的劳动中解放出来。自动化集装箱码头追求高效率、高效益的前提是保障作业人员安全。我国自动化集装箱码头发展尚处于起步阶段，国外可供借鉴的经验有限。如何实现自动化集装箱码头安全管理系统化以确保作业安全，还需要相关从业人员的共同研究。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2016-07-29）