自动化集装箱堆场安全作业问题研究

张栋 辛悦向

摘 要：自动化集装箱堆场是自动化集装箱码头重要的组成部分，确保集装箱在自动化堆场内的堆存安全，以及自动化堆场机械的作业安全是自动化集装箱码头的关注重点。文中对自动化堆场涉及到的安全因素逐一进行了分析，探讨了自动化堆场需要面对的主要安全问题，并列举了保证机械作业安全的几项关键技术。

关键词：自动化堆场;危险品箱;外集卡;自动引导车

Abstract：Automatic container yard is an important part of the automatic container terminal. To make sure the safety storage in the automatic container yard and the safety operation of the automatic container yard machinery is the focus. This thesis analyzes the safety factors involved in the automatic yard one by one， discusses the main safety problems to be faced in the automatic yard， and lists several key technologies to ensure the safety of mechanical operations.

Keywords： Automatic Storage Yard， Dangerous Container， External Container Truck， Automatic Guided Vehicle

引言

自1993年荷兰鹿特丹港ECT码头投入运营以来，伴随着科技的进步和发展， RFID无线射频、CPS集卡车引导、OCR箱号车号识别、激光传感器、5G通信、人工智能等越来越多的先进技术正在被集装箱码头采用，这使得高效率、高安全性的集装箱自动化作业应运而生。再者近年来人工成本在不断增加，而自动化集装箱码头可以极大的减少堆场机械司机，节约人力成本，降低环境污染，因此堆场自动化成为越来越多集装箱头的选择。然而自动化堆场因涉及到集装箱堆存、堆场内作业、与内外部机械的交互等各项业务，牵涉到诸多的安全问题，需要引起高度重视。

1 . 集装箱堆存安全

集装箱堆存安全是在堆场设计时就应该考虑的问题，特别是空箱和危险品箱的堆存模式，要根据当地的实际情况提前研究确定。

1.1  空箱堆存安全

因空箱极易受大风天气影响，常规集装箱码头大都是采取密堆模式，有的自动化堆场采用空箱放在重箱之间，用重箱为空箱挡风的模式，这比较适合空箱作业量较少的码头。有的码头虽然是自动化码头，但设计有空箱堆场，使用空箱堆高机进行密堆。某集装箱码头开创性的设计了自动化空箱堆场，采用自动空箱轨道吊密堆模式，其优点是每个贝堆码高度比重箱堆场多一层，堆码列数也多一列，同时空箱轨道吊可装卸双20尺集装箱，缺点是堆场内无法实现全自动作业，需要轨道吊司机手动操作，作业效率较低。具体采用什么模式，应根据堆场使用面积和当地空箱作业比例进行选择。

1.2  危险品箱堆存安全

因高类别危险品需要喷淋或遮阳设施，而自动化堆场很难做到即配置这些设施又不影响作业，故有的自动化码头将危险品分离出来，放在非自动化堆场。有的码头将危险品与普通箱放在同一自动化堆场，但分开堆存，设定危险品专用列，与普通箱分开，因自动化堆场大都是封闭式的，周围有围网隔离，如使用自动轨道吊，还有高出地面的轨道，其它作业机械很难进入，如危险品箱在自动化堆场内堆存时出现泄漏、自燃等情况不易进行处理，故如将危险品箱放在自动化堆场需考虑泄漏和抢险时的解决方案，或者在自动化堆场只存放低类别的危险品。

2 . 人员在堆场内的作业安全

堆场内作业涉及到冻柜插拔电，机械的抢修、维保等，人员需要进入堆场内部作业，如何保证人员在堆场内的作业安全，需要认真考虑和设计。

2.1  冻柜插拔电作业安全

如果有冻柜需要插拔电作业，同时机械也在作业，很容易形成人机交差，存在安全隐患。为解决这一问题，有的自动化堆场设计了进入冻柜堆场的专用通道，插拔电人员可以沿着通道进入冻柜支架内工作，但进入不了其它区域，以保证作业人员的安全。如果没有设置这样的通道或通道不能完全与堆场隔离，则在人员进入堆场前需要封闭冻柜区域，使得自动化机械无法进入，在插拔电结束，人员离开堆场后，再取消封闭，机械才能进入冻柜区域作业，为做到冻柜插拔的安全必须建立完善的作业流程，相关岗位人员要进行培训并严格执行。

2.2  机械的抢修及维保作业安全

码头运营后，机械设备需要定期维保，当机械出现故障时需要紧急抢修，这都需要技术人员进入自动化堆场内。为保证安全需要有完善的作业流程和良好的沟通机制，人员进入前机械需停止作业，进入堆场后还要将机械设定到当地状态，远程无法控制，以防人员误操作而恢复机械自动运行功能。在维保、抢修结束，人员出堆场后，机械才能恢复作业，如人员没出堆场机械就接收指令并开始自动作业，及易出安全事故。

3 . 自动化机械的作业安全

自动化机械作业安全涉及到自动化机械在堆场内的作业安全及与其它机械的交互作业。除特种箱外，机械在堆场内作业都是自动完成的;与其它机械的交互包括与内、外集卡、自动引导车或跨运车等机械的交互。

3.1  堆场内抓放箱安全

在堆场内作业时，机械要自动运行，自主抓箱，放箱，需要精确定位，精确判断，规避风险，为保证作业安全，需要使用到多种自动化系统。同时这些系统大量使用到激光器、摄像头等设备，需要保证这些设备的清洁、完好，不然在污损后容易出现判断失误，引起安全事故。

3.2防打保龄系统（LCPS）

自动化机械小车要准确判断抓、放箱的位置，否则会与其它箱发生碰撞，造成坠箱事故。防打保龄系统能使用激光器实时监测下方的堆箱轮廓、建立基于小车坐标系的轮廓地图，通过与PLC之间的通讯，控制机构及时减速，避免可能的碰撞危险，实现小车与起升方向的防撞保护与智能软着箱功能。

3.3  目标检测系统（TDS）

目标检测系统系统利用 3D/2D激光技术实现对目标物体位置信息识别，确定其空间位置，做到精确定位。

3.4  吊具检测系统（SDS）

吊具检测系统利用光学原理及图像处理技术，通过检测安装在吊具上架上的红外结构光位置，计算出吊具空间位置和姿态信息，控制系统通过这些信息，使吊具更加快速、準确、有效的到达指定位置，实现自动抓放箱。

4  结束语

集装箱自动化堆场作业安全是一个系统工程，既要有先进的技术支持，又要有完善的作业流程，还要有严格的培训和考核机制，同时要做好设备的维护，各个环节缺一不可，容不得半点马虎。

作者简介：

张栋，男，本科，青岛前湾集装箱码头操作部计划主管，工程师。