洋山深水港自动化码头陆侧交换区硬件布置

庄伟

【摘 要】本文介绍了洋山深水港区四期工程自动化码头陆侧交换区硬件系统布置，通过各功能模块组成的控制系统，为自动化码头陆侧交接箱作业提供保障，这些硬件系统在自动化码头的运营中起到了必不可少的作用。

【关键词】集装箱码头；陆侧交换区；自动化控制

1 概 述

洋山深水港区四期工程自动化集装箱码头是一个超大型集装箱港区，码头岸线长2350m，年设计通过能力630万TEU。作为自动化码头，由于作业方式与常规码头有所不同，在港区的自动化堆场北侧共设置了61个陆侧交换区，每个陆侧交换区根据管理需要，设置2至5根不等的集卡作业车道，用于自动化轨道吊ARMG对外来集卡吊箱作业。陆侧交换区硬件管理系统通过码头生产管理系统与自动化轨道吊ARMG及集卡司机进行交互，并对作业过程中的进行安全控制，它是自动化码头必不可少的一个重要功能。以下对自动化码头的陆侧交换区硬件系统的布置作简单介绍。

2 陆侧交换区布置要求及操作流程

集卡进入陆侧交换区进行提箱或进箱操作，具体流程如下：

1）集卡通过港区闸口进入陆侧交换区，并从港区生产管理系统（以下简称TOS）获取作业指令，进入指定的自动化轨道吊（以下简称ARMG）箱区。

2）集卡进入指定箱区后可任意选择一条可用的集卡车道停车，司机需下车并站到相应的集卡车道操作亭，按下控制一体机上的按钮，启动车牌识别系统，将识别结果传输给TOPS系统，并触发作业指令，TOPS系统会通知装卸设备进行相关的吊箱作业；有些用户也配有无线1.8G手持终端，用户可通过终端APP输入相应的车道号，TOPS系统确认后通知装卸设备作业。

3）在每个集卡车道操作亭内装有对讲系统，必要时允许集卡司机和管理人员可以进行双向的交流。

4）在每个集卡车道操作立杆上设置有一组三色灯。当某个车道分配到作业指令时，该车道安全亭的白灯闪烁，当ARMG进入陆侧交换区作业时，所有安全亭的红灯闪烁；作业完成后，绿色等闪烁，司机可以离开交换区。

5）如果作业指令被确定为有效，TOS将对ARMG发出指令。ARMG将使用自动作业模式进入选择的陆侧车道；不论进行提箱还是进箱作业作业，ARMG进入陆侧交换区停在位于集卡上方大约2米左右的位置。ARMG的自动操作模式将停止，由远程操作站（ROS）进行控制的手动操作模式将接管起重机的手动控制，确保集卡车辆安全。

6）当ARMG完成进、提箱作业，并离开车道和交换区后，集卡司机将集卡车辆驶离陆侧交换区，TOS系统会确认后将信息反馈操作人员，并显示陆侧作业区的空闲度。如陆侧交换区繁忙时，TOS会通过闸口系统告知集卡司机进入缓冲区等待，并在空闲后再进入，避免造成集卡车道拥堵。

为实现上述功能及流程，每个陆侧交换区的安全岛上配置用于安装人机交互设备及安全控制按钮等操作一体机；在陆侧交换区后侧围栏安装摄像机，用于监控装卸过程中的实时情况，便于在意外情况下，及时终止ARMG作业；同时配置光缆及网络设备，实现现场与数据中心的信息互通。

3 集中控制一体机及PLC系统

陆侧交换区一体机是陆侧交换区硬件管理平台，主要用于整合陆侧各控制系统，并与TOS和ARMG设备进行信息交互。同时也为集卡司机提供友好的可视操作界面，一体机设计必须符合人体工学，可视化触摸屏必须适应在室外强光环境下，集卡司机能清晰地看到屏幕上的内容，可以整合可视对讲、信号灯、视频监控、打印机、刷卡系统、拆锁扭确认按钮、紧停按钮等。与装卸设备交互的PLC系统起着安全上重要作用，一旦集卡司机在作业过程遇到緊急事件时可立即按下紧停按钮，PLC系统会直接与ARMG进行交互，触发机械紧急制动，极大提高系统的安全性和可靠性。

4 CCTV视频监控系统

CCTV视频监控系统采用高清数字化摄像机，在每车道后面的二侧安装两台摄像机，车辆侧前方也布置一台摄像机，主要监控集装箱在吊装过程中的安全状况。监控图像实时传输至中控室的操作台，提供ARMG操作人员了解装卸情况。摄像机应需满足夜间低照度的要求，在夜间作业时，视频监控是操作人员较好的辅助设备。

5 OCR车牌识别系统

OCR车牌识别系统目前技术较成熟，识别率高。在集卡倒车进入陆侧交换区某一车道过程中，OCR车牌识别系统通过安装在安全岛头位置的相机进行跟踪拍摄，对集卡的车牌进行光学识别，并将识别到的车牌信息传递到后台服务器，通知TOS调用相关作业要求。系统的硬件构成主要由：百万像素网络摄像机、泛光灯、触发线圈、识别服务器、相机防护罩、设备支架、线缆等。

6 对讲系统

现场的集卡司机在操作过程中，难免会遇到突发事件或需要专业人员的指导，这时可通过安全岛上控制一体机上的对讲系统联络中控室的管理人员进行语音沟通。同样，中控室的操作人员也可通过对讲系列联系到现场的集卡司机。对讲系统通过IP网络实现数据的传输并集中管理，中控室操作台实时显示陆侧交换区各车道的呼叫请求，并自动“排队”；当中控室需和现场通信时，只需输入箱区号及车道编号即可联通现场的对讲系统。

7 人员安全管理系统

陆侧交换区中自动化轨道吊作业时需考虑一系列安全管理，特别时考虑到人员的流动性，需要对集卡司机等现场人员进行安全管理。因此，在集卡司机将车辆倒车入陆侧交换区的车道后，人员需离开车辆并进入安全岛上的操作亭内，作业才可以进行。人员安全管理系统在集卡停车道的前端设置一对红外线扫描系统，并配置状态警示灯，当集卡司机下车检查锁钮后（吊箱前必须拆除固定集装箱的锁钮），进入操作亭，确认集卡停车到位请求作业，此时人员安全管理系统会启动红外线扫描系统，车道状态灯显示红色，表示ARMG即将开始作业，禁止人员进入作业区域。一旦本车司机或其他人员进入作业车道，触发红外探头，系统立即报警，并自动停止ARMG的作业。司机在操作亭内，可通过控制一体机的界面及时了解作业进度，作业情况，还可以通过可视对讲与中控进行双箱交互，当ARMG操作完毕后，控制一体机会提醒司机作业完成，同时作业车道状态灯显示为绿色，提示司机可以进入作业车道，驾驶集卡离开作业区。

陆侧交换区在作业过程中要求司机人员不得离开安全岛上的操作亭进入车辆或其他区域，因此人员安全管理系统还在操作亭地面上配置一套压力传感装置，用于检测司机是否一直在操作亭内，一旦司机在自动化作业开始后离开，系统即认为存在安全隐患，从而停止自动化操作；同时在自动化操作过程中，需要司机观察现场设备操作的情况，一旦出现意外，司机必须及时按下位于操作亭内的紧停按钮，确保人员与机械的安全。

8 结论

洋山深水港四期自动化码头的陆侧交换区是通过不断探索研究，按照“自动化程度高，生产安全性高，营运管理效率高”的原则，在吸取洋山一二三期码头建设经验，针对自动化码头的特点不断优化了设计方案，并成功应用在洋山四期自动化码头的建设中。主要结论如下：

（1）陆侧交换区是自动化集装箱码头的一个重要组成部分，直接影响码头整体运营效率，是对外提高港区服务水平的窗口。在设计上，整个硬件系统需保证结构合理，安全可靠，并适应户外环境。

（2）陆侧交换区硬件配置重要原则是保证作业安全，特别是人员的安全。通过硬件手段规范操作流程，并为装卸设备操作人员提供辅助，从而提高作业效率。

（3）陆侧交换区硬件系统将在四期自动化码头试运行中不断优化改进，并与进出港闸口，缓冲区停车场系统联动，为自动化码头提供更好的服务。

本文根据自动化码头集卡进箱/提箱的具体操作流程，介绍了洋山四期自动化码头有关陆侧交换区硬件布置，可供同类项目参考。

（作者单位：洋山同盛港口建设有限公司/

洋山深水港区四期工程建设指挥部）