浅谈自动控制技术提高拖轮设备安全的几项应用

郑瑞丰

摘 要：随着港口发展和到港船舶日益大型化，拖轮在作业量不断增加的同时，进行靠离泊作业的难度也不断增加。在大船靠离泊作业中，拖轮发挥的作用越来越重要。一旦拖轮发生安全问题，可能导致不可估量的影响。而且，国家对安全环保的要求越来越高，社会对安全环保的期望也越来越高。这就要求我们必须不断提高拖轮的安全性和可靠性。

关键词：自动控制技术;拖轮设备安全

一直以来，我司不断提高船员技术水平和安全意识，努力打造本质安全型船组。同时，如何改造提升船舶尤其是老旧船舶自动控制水平，降低船舶安全对船员的依赖度，也是我们研究的重要课题。多年来，我们在自动或远程控制改造方面做了一些工作，通过实践来看，取得了比较理想的效果。下面就将其中的某些典型应用介绍如下。

一、快艇螺距自动控制

“迎宾号”是我司于1998年建造的高速引航艇，专门用于接送引航员。该艇靠变距桨控制正、倒车，配合主机转速控制船速。螺距的变化靠驾驶员拖拽拉线控制：拉线牽引卡套改变液压油流向和流量，液压力推动变距拉杆活塞，从而改变螺距。这种操纵方式的存在准确性差、故障率高等缺点。因为螺距的控制精度和变距快慢取决于驾驶员的手感，变距过慢容易造成紧迫局面，变距过快易给齿轮箱带来冲击甚至造成齿轮箱损伤。拉线、卡套属于易损件，接送引航员过程中如果发生卡阻，会危及引航员安全。另外，相关备件属进口件，价格高，周期长，维护成本高。

为从根本上解决以上问题，我们重新设计了变距控制系统，选用遥控液压控制方式，并加入过程反馈。操纵时，驾驶员想要哪个螺距，就将手柄推到哪个刻度，手柄将螺距控制信号传递给机舱控制箱，机舱控制箱再将螺距控制信号处理后传递给液压比例阀，液压比例阀控制液压油的流向和流量，液压力推动变距拉杆动作从而改变螺距;螺距到位后，反馈电位器传递信号给机舱控制箱，手柄信号与反馈电位器信号比较一致时变距过程结束。

通过改造，取消了变距拉线，将操纵手柄由直接拉线式改进为遥控式。这样，驾驶员只需把手柄推到位，变距拉杆就在设定的液压推力下动作，降低了人为手拉拉线造成的变距偏差，极大地提升了船舶操纵可靠性和准确性，同时降低了维护成本。

二、甚高频电话无线通讯系统

现在大部分拖轮舵桨系统为双手柄，需要驾驶员双手操纵。而当驾驶员要与外界通话时，则需要手持甚高频话筒，按下通话键讲话。靠离泊作业期间，驾驶员最需要集中注意力操纵手柄，而此时也正是与引航员通话最频繁的时候。这时驾驶员如果因为去拿话筒而无法同时操纵两台舵桨，会影响操船的灵活性和安全性，存在较大安全隐患。为消除这种安全隐患，我们研发了无线通讯传输设备。最终实现了驾驶员无需手部操作，就可以完成甚高频通话。

这套系统利用脚踏开关控制话筒语音传输通道的开闭。踏下踏板，压下微动触点，脚踏开关的信号发射器发射无线信号。主板上的信号接收器接收到脚踏开关传来的无线信号后，通过主板上的单片机信号进行处理模数转换，控制主板上的继电器打开语音传输通道。语音通话方面，则借助于无线麦克进行。无线麦克包括话筒和接收器，话筒夹在衣领上固定。驾驶员说话时，语音信号由话筒发送给无线接收器，经单片机转换后，通过主板上的音频口连接到甚高频预留端口，从而实现通话。

该应用为船舶驾驶员的操作带来极大便利，在复杂作业环境下，驾驶员可以一边双手操船，一边与外界保持通讯，为安全驾驶提供了技术支持和安全保障。

三、岸电遥控装置

船舶停靠码头时，为节支降耗，一般都需要接上岸电。正常情况下船员手动插解岸电电缆时，需要用手拉动岸电箱内的开关。一旦遇到恶劣天气，这种操作就存在较大的漏电和触电风险。国内也发生过大雨造成岸电箱漏电导致路人触电死亡事故。另外，大低潮时需要离岸、极端天气下需要紧急避险等情况下，人员可能会因为登岸困难无法断开岸电，如果等待码头工作人员，可能会因为时间过长错过时机。

为消除这种隐患，我们自主设计了一套远程岸电遥控装置。该装置主要是在码头岸电箱内加装继电器和无线接收器。当船员按下遥控开关上的“断开”键时，无线接收器将信号传递给继电器，继电器动作，岸电开关内的失压脱扣线圈失电，岸电开关断开。按下“接通”键时，无线接收器控制继电器动作，使岸电开关内电操机构合闸，岸电接通。经过多次试验，最终实现了300米之内进行无线遥控实现断电、送电的技术要求。

利用该装置，遇到恶劣天气或紧急情况时，船上可以立刻断开岸电，为人员脱开岸电电缆和紧急避险提供了安全保障。

以上几项，是我司在船舶操控、安全用电等方面的典型应用实例。通过这些自动控制技术改造，不仅提高了设备本质安全，而且有效降低了人为因素带来的误操作风险。

如何提高船舶，尤其是老旧船舶的设备本质安全，是我们一直在研究的课题。已造船舶因为当时的技术条件限制，可能跟不上现在对设备本质安全的要求，这就需要我们根据不断提升的安全标准，利用自动控制等先进技术，不断提升设备安全性和可靠性。在这方面，我们要广泛借鉴国内外先进经验，同时无私分享自己的心得，携手打造安全轮驳。