孫元一

隨著智能化技術(shù)日益成熟，自動化集裝箱碼頭改造和建設成為趨勢。在集裝箱碼頭自動化作業(yè)的情況下，安全管理如何與生產(chǎn)自動化、智能化配合，形成全方位生產(chǎn)防護和監(jiān)控至關重要。天津港集裝箱碼頭有限公司（以下簡稱“天津港集裝箱碼頭”）成立于2005年11月，由煤碼頭改建而成，位于天津港北疆港區(qū)最東側(cè)，其基本情況如下：碼頭岸線全長1 202 m，前沿水深15.7 m，擁有4個可接卸第六代以上全集裝箱船的專業(yè)化集裝箱泊位;碼頭堆場平行于岸線布置，面積達35萬m2，配備可雙箱作業(yè)的集裝箱岸橋（外伸距66 m，起升能力65 t）12臺，可堆碼6層，并配備起升能力達61 t的軌道吊31臺;年設計集裝箱吞吐能力為150萬TEU ，是我國第一個全部采用定軌式場地設備作業(yè)工藝的專業(yè)智能化集裝箱碼頭。在全國港口積極響應國家智能化港口建設號召的大環(huán)境下，軌道吊自動化改造技術(shù)日趨成熟。為了緩解企業(yè)成本壓力，突破企業(yè)發(fā)展瓶頸，落實天津港“智慧港口”建設三年行動計劃，天津港集裝箱碼頭實施堆場自動化升級改造，從而給碼頭堆場安全管理方式帶來變革。本文基于集裝箱碼頭堆場自動化分散作業(yè)工藝，提出自動化堆場安全管理措施，在智能化集裝箱碼頭安全防護方面具有一定借鑒意義。

1 集裝箱碼頭堆場自動化分散作業(yè)安全

隱患

為了充分發(fā)揮自動化堆場的整體效能，天津港集裝箱碼頭通過充分的數(shù)據(jù)分析和有針對性的問題測試，最終決定采用全場分散作業(yè)工藝來配合堆場自動化升級改造。自動化分散作業(yè)工藝突破傳統(tǒng)策劃模式下以“貝”為最小進場單元的策劃方式，改為以“單列”為最小進場單元的策劃方式，使堆場資源利用更均勻且效率更高。在堆場范圍一定的情況下，自動化分散作業(yè)工藝有利于提高堆場周轉(zhuǎn)率和承載力;不過，該作業(yè)工藝的分列堆存方式存在無法智能計算翻箱位置的缺點以及單列高箱堆存的安全隱患。

2 集裝箱碼頭堆場自動化分散作業(yè)相關安全技術(shù)

2.1 三維激光掃描技術(shù)：防“打保齡”

堆場掃描系統(tǒng)（見圖1）通過安裝在小車架平臺上的三維激光掃描儀（見圖2）持續(xù)掃描自動化軌道吊下方的集裝箱及集卡輪廓。系統(tǒng)可自動識別各種箱型，包括45英尺集裝箱、40英尺集裝箱、單20英尺集裝箱、雙20英尺集裝箱等，并能掃描集裝箱的高度、寬度和間距。系統(tǒng)通過對比掃描信息與碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)箱區(qū)信息，校驗其一致性，并通過確認后的集裝箱輪廓來計算集裝箱防碰撞距離，以便控制小車減速和停車。另外，系統(tǒng)根據(jù)三維激光掃描儀讀取的集裝箱輪廓信息定位目標，計算最優(yōu)路線，引導吊具停在待裝集裝箱位置或集卡正上方，并控制吊具下降至安全高度，提示遠程操作員進入手動作業(yè)狀態(tài)。

2.2 目標定位系統(tǒng)和負載定位系統(tǒng)：防止堆碼不齊

目標定位系統(tǒng)將激光傳感器和控制器集于一體，具有掃描速度快、精度高等優(yōu)點，能在小車和大車機構(gòu)高速運行的過程中消除干擾因素，實現(xiàn)對目標物的精確掃描。負載定位系統(tǒng)檢測吊具在大車和小車方向的偏差位置和實際扭轉(zhuǎn)角度，用于實現(xiàn)對吊具位置控制的閉環(huán)反饋和箱區(qū)目標位置集裝箱的輪廓掃描及平面掃描，以及箱型確認、箱區(qū)輪廓掃描、箱區(qū)貝位間距和排間距測量等功能，且吊具著箱精度為2 cm，滿足自動化堆場對堆碼質(zhì)量的高要求。

2.3 生產(chǎn)作業(yè)組織：空箱與重箱分離

自動化軌道吊改造完成后，在實施自動化堆場分散作業(yè)工藝的過程中，天津港集裝箱碼頭北區(qū)在生產(chǎn)組織上遵循空箱不進堆場的基本規(guī)則，確?？障渑c重箱作業(yè)分離。

2.4 3D Viewer箱位顯示系統(tǒng)：確保箱區(qū)堆碼高度安全

充分利用現(xiàn)有智能設備資源，采用3D Viewer箱位顯示系統(tǒng)，調(diào)整顯示模式為層高顯示，并利用顏色區(qū)分不同高度，使箱區(qū)堆碼高度安全監(jiān)控更加實時、立體。3D Viewer箱位顯示系統(tǒng)工作臺如圖3所示，3D Viewer箱位顯示系統(tǒng)界面如圖4所示。

3 集裝箱碼頭堆場自動化分散作業(yè)安全管理措施

3.1 建立人員問責機制

設立專職人員負責自動化堆場作業(yè)安全監(jiān)控，由其巡查箱區(qū)的單列高、設備故障、設備定位等問題，并及時通知技術(shù)部門校準、維修。

3.2 建立安全預警機制

嚴格執(zhí)行預警信息相關要求，針對隱患點采取相應安全預警措施，并制定相應應急措施，啟動全場落高機制，提升應急反應能力。

（1）平整場地。重新澆筑自動化堆場的堆箱條基，使其完全平整，并及時維護。

（2）空箱不進自動化堆場?？紤]到單列空箱的抗風性較差，在進行堆場策劃時，不安排空箱進入自動化堆場。

（3）大風預警時提前落高。在接到大風預警信息后，安排專崗人員統(tǒng)籌組織單列箱落高作業(yè)。

（4）制定專門規(guī)定，指導單列箱落高作業(yè)。

（5）嚴格執(zhí)行防風預警要求，強化監(jiān)督和指導。

（6）協(xié)調(diào)系統(tǒng)供應商，優(yōu)化堆碼邏輯，努力實現(xiàn)并排多列策劃功能，消除手動翻箱指令的缺陷。

3.3 制定非生產(chǎn)性進出自動化堆場管理規(guī)定

3.3.1 進出場申請流程

進出場需求部門至少提前1 d向操作部場地計劃員提出進出場申請。對于大型場地維護和耗時較長的設備改造維保等項目，至少提前3～5 d提出申請，以便預留充足的準備時間，并以班次、連續(xù)作業(yè)時段、連續(xù)作業(yè)區(qū)域和人員進出場頻次為基準進行拆解，分別單獨申請進出場。

3.3.2 進出場項目計劃編制

根據(jù)相關申請，編制進出場項目計劃，并在晝夜作業(yè)計劃表中單獨列明。進出場項目計劃中需要注明的信息包括進出場需求部門、進出場項目內(nèi)容、計劃作業(yè)時段、作業(yè)區(qū)域、限制操作的場區(qū)貝位、到位前全場設備暫停需求、進出場人數(shù)、現(xiàn)場作業(yè)負責人（即安全負責人）等。與此同時，場地計劃員作相應安排，以便為進出場項目實施創(chuàng)造場地工況條件。

3.3.3 進出場區(qū)域劃分安全管理規(guī)范

操作部調(diào)度班組分管場地設備的中控員（以下簡稱“中控員”）負責進出場項目與生產(chǎn)作業(yè)之間的協(xié)調(diào)管理工作。按照晝夜作業(yè)計劃的要求，由進出場需求部門具體執(zhí)行進出場項目的現(xiàn)場作業(yè)負責人預先與中控員聯(lián)系，確認進出場項目的諸項要素，包括項目內(nèi)容、計劃作業(yè)時段、作業(yè)區(qū)域、限制操作的場區(qū)貝位、到位前全場設備暫停需求、進出場人數(shù)、現(xiàn)場作業(yè)負責人（即安全負責人）等。

3.3.4 進出場設備系統(tǒng)管理規(guī)范

中控員預先在碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)中劃設臨時性的禁止作業(yè)區(qū)域，指揮遠程操控班長（以下簡稱“遠控班長”）通過遠程操控臺在自動化設備管理系統(tǒng)中劃設臨時性的禁止作業(yè)區(qū)域;然后，雙方交叉檢查。中控員指揮遠控班長手動將相關設備運行到指定區(qū)域，并在各系統(tǒng)執(zhí)行脫離系統(tǒng)（離線）操作。中控員指揮遠控班長暫停運行需求場地內(nèi)的自動化軌道吊，以保證現(xiàn)場人員在進場后和到達指定作業(yè)區(qū)域前的安全。如果預計進場后至到位前的這段時間較長（10 min以上），中控員還應在碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)中進一步拓展劃設臨時性的禁止作業(yè)區(qū)域，以暫時停止向該區(qū)域派發(fā)作業(yè)指令?，F(xiàn)場作業(yè)負責人向中控員報告已就位狀態(tài)，中控員解鎖臨時性的禁止作業(yè)區(qū)域，指揮遠控班長恢復運行自動化軌道吊。在此過程中，注意不要誤解鎖限制操作的場區(qū)貝位或誤恢復已離線的自動化軌道吊。

3.3.5 進出場門禁系統(tǒng)管理規(guī)范

中控員聯(lián)系進出場項目現(xiàn)場作業(yè)負責人，要求進場人員無論是否需要進入自動化堆箱區(qū)，均須遵守門禁系統(tǒng)管理規(guī)范。原則上，進出場人員人手一張門禁卡，需要進入自動化堆箱區(qū)的人員刷卡并經(jīng)中控員確認后開門，不需要進入自動化堆箱區(qū)的人員刷卡后在中控員允許的條件下方可進入場地。所有人員進入場地后，應盡快到達指定作業(yè)區(qū)域，布置隔離網(wǎng)，嚴格限定在區(qū)域內(nèi)活動，人與工屬具均嚴禁出區(qū)。隔離網(wǎng)應嚴格布置在作業(yè)區(qū)域內(nèi)。全部人員進入自動化堆箱區(qū)后，應立即鎖閉入口。在進出場項目實施期間，需要臨時進入場地的項目施工人員均須按照上述流程執(zhí)行進場操作;需要臨時離場的人員須按照“提出申請→鎖場和鎖設備→聯(lián)系離場→刷門禁卡→確認離場→恢復場地和設備→登記”流程操作。

3.3.6 離場管理規(guī)范

進出場項目完成后，現(xiàn)場作業(yè)負責人與中控員聯(lián)系，按照“提出申請→鎖場和鎖設備→聯(lián)系離場→刷門禁卡→確認離場→恢復場地和設備→登記”流程操作。所有工屬具一并帶離，并拆除臨時隔離網(wǎng)帶出，不得有任何遺漏。現(xiàn)場作業(yè)負責人確認離場后，中控員指揮遠控班長解鎖限制操作的場區(qū)貝位和恢復離線的自動化軌道吊，并登記相關信息。

3.3.7 進出場其他相關安全規(guī)范

若進出場項目需要跨班次作業(yè)，現(xiàn)場人員在換班前須全體履行離場流程并全部離場，接班后須全體履行進場流程后方可繼續(xù)作業(yè)。操作部各班組嚴禁跨班次交接進出場項目，但須交接未完成的進出場項目的延續(xù)鎖場情況或延續(xù)停機情況。除中控員外，禁止任何人使用場地鎖定和解鎖功能。除得到中控員的指示外，禁止遠控班長或遠程操控員使用自動化設備管理系統(tǒng)中的場地鎖定和解鎖功能，并禁止擅自啟動或暫停運行自動化軌道吊。

計劃外的臨時項目可由進出場需求部門向操作部當值班經(jīng)理提出臨時申請，當值班經(jīng)理在遵循進出場項目計劃原則和要求的基礎上，可根據(jù)實際情況予以安排，并在履行上述有關流程后具體實施。相關申請應補發(fā)操作部場地計劃員。若遇特殊緊急情況，由操作部當班組織實施的進出場項目可免去申請環(huán)節(jié)，但仍須執(zhí)行后續(xù)有關流程，并向操作部場地計劃員通報。場地計劃員每天定時從中控員處收取進出場項目登記表，根據(jù)項目完成情況更新場地使用計劃，并將登記表存檔。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2019-09-20）