对港口码头移动式装船机自动化的探讨

[摘 要]在世界三大散货（铁矿石、煤炭、粮食）的运输过程中，装船机械是必不可少的环节，其体形小、结构相对简单，造价远低于卸船机，装船机正在成为国内制造厂商甚至私营企业进入港口机械的试金石。本文介绍了目前国内装船机作业的现状，提出了一种自动化模式，以此来实现装船机的全自动作业。

[关键词]装船机 散货 自动化 探讨

中图分类号：：U653 文献标识码： 文章编号：

1 装船机概述

装船机是用于散料码头装船时使用的大型散料机械。在能源、电力、冶金、港口等行业特别是一些大宗散料集散中心的高速、稳定、集效、滚动式发展中， 发挥着重要作用。散货码头装船机式样繁多，归纳起来可分为三大类：固定式装船机、移动式装船机和摆式装船机。其中，移动式装船机以其作业的灵活性，在我国港口（尤其是海港）发展最快、需求最大。其主要功能机构包括：台车行走机构、回转机构、尾车机构、臂架伸缩机构、臂架俯仰机构、溜筒机构，如图1所示，这是工作最为灵活，对船型的适应能力最强，也是相同能力下最昂贵的装船机。

目前，我国散货运输主要以铁矿石和煤炭为主，针对实际情况，我国装船机的主要任务就是针对10万t级以下的船型，即护舷至溜管极限位置间距小于25m，伸缩距离小于13m，额定能力小于10000t/h。随着经济全球化的发展，散货特别是矿石以及煤炭的海运量也在不断增长，这就迫切地需要提高装船机的自动化功能，以提高工作效率，减少劳动成本，从而提高企业的竞争力。

2 目前国内装船作业现状

目前，国内外港口散货装卸大部分采用靠人工操作的装卸设备，装船作业的范围以及装船机的各机构运动均由司机通过操作台控制，作业效率与作业安全性完全取决于司机与舱口指挥工的熟练程度及配合默契程度。也有部分码头采用了具有半自动控制功能的装卸设备，即主要控制参数由人工辅助设定完成，以达到比较高的工作效率和工作可靠性。

当前装船工艺主要问题是，装船机的司机室位于卸船机的臂架正上方，在作业过程中视线被挡，司机无法观测到溜筒的落料情况以及臂架正下方的物料分布情况，难以观测到船体倾斜情况，难以准确定位溜筒。因此在散货装船作业时，需在船上另外设置一名观测人员，与司机对话交流，配合实现装船作业。

为了适应港口散货装卸设备专业化、大型化、高效化的发展趋势，世界各国都在大力研究，应用信息化、自动化和智能化技术来建设和改造散货码头，研制新型散货装卸与输送设备，研究新型散货作业管理与控制系统，从而提高港口企业的核心竞争力。

3 未来装船作业的发展趋势

目前散货装船系统自动化程度较低，基本上靠人工现场操作。而采用现场人工操作一方面由于散货码头恶劣的工作条件（高温、高粉尘、高噪声等）会危害现场工作人员的身心健康，另一方面由于恶劣的工作条件和长时间的货物装载，极易引起工人疲劳，造成装船过程中的事故。此外由于人工装船，操作过程中会不规范不科学，如为避免碰撞，将溜筒悬于船舱之上，造成粉尘飞扬和货物损失。由于泊位是码头稀缺资源，因此散货码头装船过程成为制约散货物流的瓶颈之一，迫切需要自动化装船系统，因此，未来装船机的一个最大的发展趋势为自动化程度会越来越高。

为此，本文提出一种自动化模式，以此来实现装船机的全自动作业，其实施流程如下：

（1）中控室根据生产调度计划，了解将要停泊的船只的停泊时间、地点、船舶尺度、吨位、船舱大小、舱口数量等，计划装载量是多少。

（2）中控室编排作业任务书并下达给指定的装船机：具体时间、堆场、几号取料机、具体地面皮带机、哪个装船机投入运行，计划的装载量，以及装船过程中对船只的配载考虑等。

（3）中控室选择装船机的作业方式（如选择中控远程控制方式，以下的叙述以此为例）。

（4）中控室通过闭路摄像系统和中控室内的显示屏幕确认：船只已经靠泊在指定泊位，装船机以及整条作业线上其他设备一切正常。然后向装船机发出“大车运行到××码头坐标位置”的命令（这个位置精度要求不高，由中控室根据闭路摄像画面中的系缆桩号等决定。

（5）装船机执行中控室命令，自动移动大车到上述位置，并向中控室反馈“大车已到达”信号。

（6）中控室通过码头闭路摄像系统，确认装船机的位置正确无误，向装船机发出“溜筒到位”命令。

（7）装船机执行中控室命令，自动回转臂架至与码头垂直位置，臂架自动下俯至工作位置（±10o），臂架皮带机自动伸出至船上舱口上方。此时，固定在臂架上的检测装置自动测绘并且形成舱口尺寸，再把这个舱口尺寸的数据传送至中控室。同时在中控室和本机上把这个舱口尺寸的数据与数据库中调出的船舱舱口数据自动进行比较。如无大的误差即可通过。否则发出错误警示，等待人工干预。检测装置同时也计算出了溜筒在舱口平面内与舱口四周边沿的相对位置。软件自动判断溜筒距船舱四周边沿在安全范围内以后，溜筒自动伸出，下放至开始工作的高度。如果装船机上也装有摄像机，中控室可以通过捕捉视频画面来佐证溜筒与船舱四周边沿的相对位置。装船机的回转臂架和溜筒上也装有防止碰撞的检测装置，起双重保护作用。

（8）装船机向中控室反馈“溜筒已到位”信号。

（9）中控室审视码头全线设备处于正常待命状态后，向装船机发出“机内皮带机启动”命令，向码头地面皮带机发出运行命令，向堆场设备发出取料命令。

（10）装船机向中控室反馈所有必需的信息，皮带秤和其他码头设备向中控室反馈运行信息。

（11）装船机上的检测装置根据检测到的舱内物位情况，按预先设定好的轨迹，自动运动大车机构、回转机构和伸缩皮带机构，改变落料地点；根据溜筒与舱内物位的相对距离，自动升降溜筒；根据舱内物位与船舱上沿的距离来决定何时结束自动装船流程，开始人工手动填舱。

（12）中控室根据地面皮带秤累计总量或全线设备上的要求来停止装船流程。装船结束后，中控室向装船机发出“退出作业”命令，装船机自动执行；溜筒缩回―臂架皮带机缩回―臂架仰起―回转至回转锚定位―大车运动至码头锚定位。在上述操作流程中，全线的摄像系统一直给中控室提供实况图像，供其决策用。

4 结束语

在全球贸易一体化的发展和铁矿石、煤、粮食等散货的海运量不断增长的现状下，远洋散货运输船舶也在不断更新，对散货装卸船设备的设计和制造提出新的挑战。因此，装船机装载能力的提高和自动化的发展正成为迫需解决的问题。

参考文献

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