龙门吊防“打保龄”技术改造方案

集装箱码头龙门吊碰箱事故分为两类：一类是同贝位碰箱，主要因小车在吊具起升高度不够的情况下移动而造成，类似于打保龄球，故此类事故俗称“打保龄”；另一类是非同贝位碰箱，主要因大车跑偏而导致。上述事故均会造成不同程度的箱损、货损、车损甚至人身伤害。本文以宁波港吉（意宁）码头经营有限公司（以下简称港吉码头）为例，介绍基于全球定位系统（Global　Positioning　System，GPS）的龙门吊防“打保龄”技术改造方案。

1　龙门吊GPS移动站安装方案

港吉码头拥有60台龙门吊，其中8台已安装Javad　GPS设备。为实现设备定位和通信，根据设备的种类、批次和型号确定不同的GPS移动站安装方案。

1.1　设备连接

龙门吊GPS设备连接形式如图1所示：GPS天线外置，安装在小车顶部；GPS机箱安装在小车司机室内，通过电源模块向GPS接收机供电；远程数字终端（Remote　Digital　Terminal，RDT）TEK8590/TEK　8525分别与可编程逻辑控制器（Programmable　Logic　Controller，PLC）通信模块和GPS接收机通信；GPS接收机、避雷器和电源置于机箱内（电气柜外）或安装板上（电气柜内）。

1.2　现场走线

如图2所示，已安装Javad　GPS设备和GPS天线的龙门吊只要将GPS和PLC串口线连接到RDT（TEK8590/TEK8525）即可；其他龙门吊的GPS设备安装方式如图3所示。

2　龙门吊防“打保龄”功能的实现

2.1　技术路线

龙门吊GPS移动站从码头操作系统中实时获取当前作业贝位的集装箱分布信息，并将该信息和待作业集装箱高度信息发送给PLC；　PLC根据当前作业贝位集装箱堆码高度、待作业集装箱高度和堆场其他相关数据计算吊具及其吊装的集装箱与当前作业贝位集装箱的水平距离和垂直距离，若距离小于设定值，则对吊具起升和小车行走等动作进行调整。龙门吊防“打保龄”区域及该区域速度设定分别见图4和表1。

2.2　绝对值编码器

本方案的最大亮点是引入绝对值编码器，避免相对值编码器误差累积的问题，可进一步提高系统可靠性，降低系统维护成本。

如图5所示：小车编码器与小车行走梁螺栓所连接的拖架及安装在拖架上的耐磨尼龙轮组成同步传动机构；编码器与尼龙轮轴采用弹性联轴节连接，并装有挡雨罩。小车行走时，拖架自身的质量和尼龙轮与钢轨的摩擦使得尼龙轮紧贴轨面滚动而不会出现打滑现象。所有关节轴承均为全封闭免维护轴承。尼龙轮材料为PA4.6，其热膨胀系数小于2.7？00.5　K　1，刚性保存力较强，耐蠕变性能较好，适应温度范围较宽，使用寿命大于10年。该方案施工简单，性能可靠，已实际应用于龙门吊小车检测。

如图6所示，起升编码器采用卷筒输出轴上检测控制设备的安装方式，并加装T形换向器，在纵轴和横轴上安装编码器和凸轮开关等，轴之间采用弹性联轴节连接。换向器的速比为1∶1。

机箱材料为FC-25　铸铁，齿轮材料为42CrMoTi，轴材料为40Cr，油封为进口件。设备安装布局如图7所示。

3　应用情况

自2012年3月实施龙门吊防“打保龄”技术改造方案以来，港吉码头的作业效率和安全性显著提高。今后港吉码头将在以下方面对系统进行改进：（1）强化箱位管理的锁控和报警功能；（2）强化龙门吊防“打保龄”的自检和报警功能，完善异常情况下的报警和应急措施；（3）增强系统的透明度和一体化监控效能，将PLC数据、GPS数据、地理信息系统数据与作业数据有效融合，辅以清晰直观的报警提示和事后分析，以便营运操作部、工程技术部和安保部等及时了解现场情况，发现并消除各类安全隐患。

（编辑：张　敏　收稿日期：2012-08-13）