自动化集装箱玛头人机交互安全机制探讨

张玉龙　耿卫宁

随着集装箱码头自动化趋势的发展，如何转变传统集装箱码头安全生产管理的固有观念，形成适应自动化集装箱码头安全生产管理的新思维，通过自动化技术降低港口安全操作成本和提高港口作业效率，成为集装箱码头前进道路上的又一难题。近年来，集装箱码头不断投入自动化设备，应用自动化技术，并采用信息管理系统，以实现集装箱码头装卸作业和生产管理的自动化。人工设定并管理自动化技术以及集装箱码头生产的复杂性，导致自动化集装箱码头仍有个别作业环节须人工介入，即通过人机交互完成。只要存在人机交互，就会存在安全隐患；要确保安全生产，就必须解决人机交互中的安全问题。因此，在人机交互设计过程中，需要制订以人机交互安全逻辑为基础的安全管理措施，将安全逻辑嵌入自动化设备的系统设计、作业流程的各个节点以及安全管理的规范制度中，形成完善的、立体化的人机交互安全机制，从而为自动化集装箱码头安全、顺畅、高效运营提供保障。

1 自动化集装箱码头人机交互安全逻辑

逻辑指思维的规律、规则。安全逻辑是运用逻辑的方法研究安全生产、劳动保护和安全工作，将安全与生产按照一定的规律和规则相结合，从而实现人安合一。安全生产指在生产经营活动中，为了避免造成人员伤害和财产损失而采取相应的事故预防和控制措施，从而在符合规定的条件下开展生产活动，以保证从业人员的人身安全与健康、设备和设施免受损坏以及环境免遭破坏，进而保证生产经营活动顺利进行。

传统集装箱码头和自动化集装箱码头的主营业务是装卸生产作业，均须避免人员伤害和财产损失，以保障生产活动顺利开展；由此看出，自动化集装箱码头与传统集装箱码头的安全逻辑目的是一致的。尽管两者安全逻辑目的具有一致性，但是自动化集装箱码头与传统集装箱码头实现安全防护的手段大有不同。自动化集装箱码头的设备运行与信息系统的关联性较传统集装箱码头强，一旦某个环节发生安全事故，极易导致整个生产中断，进而对生产活动造成很大影响；因此，自动化装卸生产对安全提出更高、更严的标准和要求，体现在自动化集装箱码头规划、设备和信息系统设计以及操作流程和管理标准制订等方面。

2 自动化集装箱码头装卸设备安全防护

自动化装卸设备的安全防护通过工业化和信息化融合实现：基于人机交互安全逻辑，结合机电一体化设计以及安全校验逻辑，再辅以物理安全防护，为自动化集装箱码头装卸作业提供最大的安全保障。

2.1 自动化双小车岸桥

传统岸桥指在集装箱码头前沿，可沿岸边移动，且以对准船舶箱位进行装卸作业的集装箱起重机。区别于传统岸桥，自动化双小车岸桥配备2台具有单独起升机构且能在各自轨道上独立运行的起重小车，通过远程和自动控制技术完成集装箱在中转平台上的接力式装卸作业。通过对比传统岸桥与自动化双小车岸桥的相关结构及应用技术（见表1），可以看出两者的安全设计思路截然不同。

表1 传统岸桥与自动化双小车岸桥对比

2.2 集装箱自动导引车

集装箱自动导引车指具备电磁或光学等自动导引装置，由计算机控制，以轮式移动为特征，并且能够沿规定的导引路径自动行驶的集装箱运输车辆。集装箱自动导引车具备自动导航、自动定位、自动避碰防撞等功能，其底盘较低，且前后安装防护架，确保将安全防护放在首位，既满足生产活动的基本需求和环保需求，又兼顾设备的安全自动运行。

2.3 堆场自动堆垛机

堆场自动堆垛机指行走部分采用钢轮支撑，且通过自动控制技术完成自动行走和集装箱装卸的门式起重机。堆场自动堆垛机采用自动扫描、自动防撞、自动激光探测、自动定位、自动电子防摇以及远程控制等技术确保设备安全运行。

3 自动化集装箱码头人機交互安全机制

3.1 自动化集装箱码头人机交互系统

人机交互系统是信息技术发展的产物，指利用通信、计算机等媒介实现设备远程控制以及信息管理服务等功能。自动化集装箱码头人机交互系统体现在集装箱码头生产各方面，包括多形态输入/输出模式、智能接口、视觉获取、对话系统、信息服务和数据处理等，具体体现在：从机电一体化系统到远程控制系统，从设备调度系统到设备监控系统，从单机控制界面到集成管理界面，从数据输入系统到中央控制系统，从高空监控到实时监控，从第四代通信系统到视频对话系统，从人员出入门禁系统到现场安全监护系统等。

自动化集装箱码头人机交互系统安全逻辑体现在以下几点。

（1）合规性、正确性校验：人机交互系统任何一个输入口均有合规性、正确性数据或指令校验，错误数据或指令将被拒绝。

（2）征兆或异常提示：当现场设备运转出现问题或信息流程出现异常无法继续运行时，人机交互系统立即发出警示，以便操作人员第一时间发现并处理异常情况。

（3）安全隔离：任何人员和其他设备未经授权不得进入设备自动运行限制区域。

（4）多维处理：当任何区域出现紧急情况时，操作人员通过闭路电视监控系统、高频对讲机或视频对话随时连线，快速处理紧急事件，避免事态扩大或失控。

（5）趋势预测：运用数据模型或运算方法分析后台设备和作业数据，从而得出设备安全状态以及发展趋势，及时消除安全隐患。

3.2 自动化集装箱码头人机交互安全操作制度

除了优良的设备、周全的系统以及合理的安全防护措施外，还须制订安全操作制度，包括：（1）制订各种设备的标准化操作程序，例如自动化双小车岸桥、自动堆垛机等安全操作规程，确保设备、系统被正确、规范地使用；（2）制订安全生产管理制度及各个岗位的安全责任书，将安全责任具体到岗、落实到人，确保安全防护措施落在实处；（3）建立安全考核机制，量化考核违反操作规程和安全规定的行为。

（编辑：许玲 收稿日期：2017-07-25）endprint