苗煥濤 徐利有 楊 戩

大連集裝箱碼頭有限公司 大連 116600

0 引言

在港口碼頭，集裝箱空箱的周轉(zhuǎn)工作一般利用空箱堆高機(jī)進(jìn)行。隨著集裝箱數(shù)量的增加，空箱堆高機(jī)的利用率將進(jìn)一步增加。根據(jù)維保規(guī)范空箱堆高機(jī)需要定期地進(jìn)行維護(hù)及保養(yǎng)工作，空箱堆高機(jī)的門架滾輪、鏈條及油管等同樣如此。此類維護(hù)工作需要進(jìn)行高處作業(yè)，在現(xiàn)有條件采用載人框與空箱堆高機(jī)的吊具連接方式進(jìn)行高處作業(yè)，如圖1所示。該模式存在諸多安全隱患，一是吊具自身存在故障（吊具筒裂紋、溜車、液壓缸內(nèi)泄等），使載人框存在碰撞或墜落等風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)作業(yè)高度達(dá)到12 m，一旦吊具出現(xiàn)故障或發(fā)生誤操作后果將不堪設(shè)想；二是人員的站位空間狹小，工作不便，當(dāng)?shù)蹙咦髌鹕⑶昂笠苿?dòng)時(shí)，人員容易發(fā)生磕碰。載人框與吊具連接本身有位置限制，無法全方位對(duì)門架相關(guān)部位進(jìn)行檢修；三是環(huán)境受限，在雨雪及夜間無法進(jìn)行載人框高空作業(yè)，影響工作效率；四是該模式投入的人員及設(shè)備成本大，整個(gè)過程需要1臺(tái)完好的堆高機(jī)搭載載人框配合作業(yè)，作業(yè)前需要辦理相關(guān)高處作業(yè)手續(xù)，作業(yè)中還需要人員全程進(jìn)行監(jiān)護(hù)，作業(yè)成本較高。因此，研究一個(gè)作業(yè)安全系數(shù)高、維修效率高、能滿足多種堆高機(jī)作業(yè)高度需求的維修平臺(tái)顯得尤為重要。

圖1 載人框高處作業(yè)場(chǎng)景

1 維修平臺(tái)的設(shè)計(jì)原理

空箱堆高機(jī)的品牌不同，則其外觀尺寸也存在差異，維修平臺(tái)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是滿足多種堆高機(jī)的高處作業(yè)需求。因此，采用實(shí)地測(cè)量的方法對(duì)現(xiàn)有的3種品牌堆高機(jī)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)見表1。為了滿足空箱堆高機(jī)門架位置的檢修工作，平臺(tái)的整體設(shè)計(jì)分為維修平臺(tái)的外形尺寸設(shè)計(jì)和輔助平臺(tái)的尺寸設(shè)計(jì)2部分。

1.1 維修平臺(tái)的外形尺寸設(shè)計(jì)

1）確定凹槽尺寸

凹槽尺寸的設(shè)計(jì)要求將包圍門架，可根據(jù)門架的寬度和深度計(jì)算出凹槽尺寸，凹槽的寬度等于門架寬度（含液壓缸、油管）與安全距離之和，綜合考慮安全距離確定為1 000 mm，則HYSTER空箱堆高機(jī)對(duì)應(yīng)凹槽寬度為：1 930+1 000=2 930 mm；KALMAR空箱堆高機(jī)對(duì)應(yīng)凹槽寬度為：2 600+1 000＝3 600 mm；FANTUZZI空箱堆高機(jī)對(duì)應(yīng)凹槽寬度為：2 300+1 000=3 300 mm。

綜合以上數(shù)據(jù)計(jì)算，選擇最寬的數(shù)值3 600 mm。核對(duì)最終設(shè)計(jì)凹槽寬度大于最大門架寬度與擋管器寬度之和，可保證擋管器在護(hù)欄錯(cuò)開位置，不影響作業(yè)。

關(guān)于凹槽深度尺寸，設(shè)計(jì)考慮門架厚度（含傾斜液壓缸座）、橫移平臺(tái)寬度和安全距離等因素，其中橫移平臺(tái)的寬度為800 mm，安全距離為600 mm，則HYSTER空箱堆高機(jī)對(duì)應(yīng)凹槽深度為：1 000+600+600=2 200 mm；KALMAR空箱堆高機(jī)對(duì)應(yīng)凹槽深度為：700+600+600=1 900 mm；FANTUZZI空箱堆高機(jī)對(duì)應(yīng)凹槽深度為：700+600+600=1 900 mm。

綜合以上數(shù)據(jù)計(jì)算，選擇最大的數(shù)值2 200 mm，考慮到施工中存在誤差，凹槽深度確定為2 400 mm。凹槽尺寸最終設(shè)計(jì)的寬度為3 600 mm，深度為2 400 mm。

2）確定平臺(tái)的外形尺寸

平臺(tái)的外形尺寸包括寬度、深度和高度等，其中維修平臺(tái)中主維修平臺(tái)的高度是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，主要參考數(shù)據(jù)是人員最佳站位高度?？紤]工體力學(xué)，人員正常站位距地高度取1 200 mm為最佳人體作業(yè)高度，根據(jù)空箱堆高機(jī)工況的不同，選取最具代表性的3種工況進(jìn)行測(cè)量。除了參考這些數(shù)據(jù)，還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備數(shù)量，綜合考慮確定最終的主維修平臺(tái)高度尺寸，如表2所示。

由表2數(shù)據(jù)可知，維修平臺(tái)人員站位高度的最小值為8 300 mm，最大值為9 500 mm，高度差為1 200mm。在實(shí)際應(yīng)用中，平臺(tái)的基礎(chǔ)高度采用就低不就高的原則，故選擇8 300 mm為平臺(tái)的主維修平臺(tái)尺寸。而站位高度9 500 mm的使用率低，可由輔助平臺(tái)來滿足高度差。

表2 3種空箱堆高機(jī)各工況下所需站位高度比較

考慮到人員的最高站位高度，維修平臺(tái)的屋頂設(shè)計(jì)高度確定為9 600 mm。在主維修平臺(tái)至頂部的高度最低處應(yīng)大于正常人體高度，屋頂為斜屋頂，最低處設(shè)計(jì)高度為11 550 mm。

維修平臺(tái)寬度和深度的設(shè)計(jì)依據(jù)是要滿足設(shè)備的進(jìn)出?？?，寬度需要滿足20尺的集裝箱外形尺寸，寬度設(shè)計(jì)為20尺集裝箱的長(zhǎng)度+安全操作距離，地面上左右的安全距離合計(jì)為3 000 mm，維修平臺(tái)的寬度為：6 058+3 000＝9 058 mm。此處考慮建設(shè)施工的誤差，最終寬度確定為10 000 mm。

維修平臺(tái)深度的設(shè)計(jì)首先要大于凹槽寬度2 400 mm，出于美觀和未來平臺(tái)的可靠性考慮，平臺(tái)的設(shè)計(jì)深度取凹槽寬度尺寸的2.5倍系數(shù)，為6 000 mm。

綜上所述，最終維修平臺(tái)的寬度為10 000 mm，深度為6 000 mm，主維修平臺(tái)的高度為8 300 mm，屋頂?shù)撞扛叨葹?1 550 mm。

1.2 輔助平臺(tái)的外形尺寸設(shè)計(jì)

1）移動(dòng)平臺(tái)的尺寸設(shè)計(jì) 在主維修平臺(tái)的高度設(shè)計(jì)中，人員的站位高度最低為8 300 mm，最高為9 500 mm。為了滿足各種工況下站位高度的需求，設(shè)計(jì)的移動(dòng)平臺(tái)由高度600 mm和1 200 mm的平臺(tái)組合而成，如圖2所示。寬度為600 mm，底部帶有4個(gè)自鎖滾輪，可在主維修平臺(tái)任意移動(dòng)，適應(yīng)不同的堆高機(jī)門架維修高度，人員可利用其檢修門架頂部機(jī)構(gòu)及管路。

圖2 移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2）橫移平臺(tái)的尺寸設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)是為了與平臺(tái)的凹槽配合，如圖3所示。將門架進(jìn)行360o包圍，全方位多角度地進(jìn)行門架的檢修工作。左右兩側(cè)對(duì)稱，根據(jù)凹槽的最大寬度3 600 mm進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大橫移距離為1 800 mm，寬度為600 mm，可根據(jù)需求調(diào)整橫移距離滿足作業(yè)需求，工作人員進(jìn)行門架背部的線束及油管的檢修。

圖3 橫移平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2 維修平臺(tái)的功能

維修平臺(tái)的設(shè)計(jì)計(jì)算符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，滿足抗震等級(jí)、雪載、風(fēng)載等要求。選擇達(dá)標(biāo)的鋼結(jié)構(gòu)材料，進(jìn)行施工建設(shè)。其中，焊接裝配工藝按照施工方案進(jìn)行，最終完成整個(gè)平臺(tái)的建設(shè)工作，如圖4所示。

圖4 堆高機(jī)維修平臺(tái)展示圖

維修平臺(tái)的功能應(yīng)用出于安全和高效考慮，其主要的功能有：

1）主維修平臺(tái) 距離高度為8.3 m，長(zhǎng)度為9.6 m，寬度為5.8 m，可用面積達(dá)到50 m2，通過樓梯可到達(dá)主維修平臺(tái)。該設(shè)計(jì)的活載荷為0.50 kN/m2，周邊有防護(hù)護(hù)欄，并搭載有橫移平臺(tái)和移動(dòng)平臺(tái)，采用凹槽設(shè)計(jì)，可?？慷迅邫C(jī)門架進(jìn)行基礎(chǔ)檢修工作。

2）橫移平臺(tái) 橫移平臺(tái)位于主維修平臺(tái)的凹槽兩側(cè)，為對(duì)稱設(shè)計(jì)，作用是與主維修平臺(tái)凹槽配合形成閉環(huán)，可360o進(jìn)行堆高機(jī)門架的檢修。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用滑道設(shè)計(jì)，移動(dòng)滾輪內(nèi)嵌在固定軌道內(nèi)防止平臺(tái)翹起。使用橫移平臺(tái)時(shí)，利用限位鎖緊穿銷固定平臺(tái)；當(dāng)橫移到極限位置時(shí)，平臺(tái)可荷載200 kg，保證平臺(tái)牢固可靠。

3）移動(dòng)平臺(tái) 移動(dòng)平臺(tái)位于主維修平臺(tái)上，可根據(jù)維保需求進(jìn)行任意移動(dòng)和使用，增加了維修的便捷性，可滿足不同工況下的作業(yè)高度需求。

3 維修平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)對(duì)比

1）設(shè)備及人員的需求 載人框高處作業(yè)需要聯(lián)系溝通1臺(tái)空箱堆高機(jī)進(jìn)行配合作業(yè)，派遣工作人員全程進(jìn)行監(jiān)護(hù)。而維修平臺(tái)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于無需其他設(shè)備的配合，隨時(shí)隨地對(duì)需要維修的設(shè)備進(jìn)行檢修工作。

2）手續(xù)辦理 載人框高處作業(yè)前需要辦理登高手續(xù)，人員穿戴安全帶，掛在吊具伸縮液壓缸上；然后進(jìn)入載人框進(jìn)行高處作業(yè)。使用維修平臺(tái)的基本功能暫時(shí)無需辦理登高手續(xù)，使用維修平臺(tái)前需要進(jìn)行理論和實(shí)踐培訓(xùn)，考試合格后方可使用。

3）操作安全和便捷性 應(yīng)用維修平臺(tái)維保作業(yè)，人員的站位更加合理、安全，1 200 mm的操作高度更加舒適便捷。在實(shí)際應(yīng)用中，可利用橫移平臺(tái)對(duì)門架背部的線束及管路進(jìn)行檢查，實(shí)現(xiàn)門架檢修的立體化。載人框作業(yè)環(huán)境下人員局限于載人框內(nèi)，如需調(diào)整檢修位置則要使用對(duì)講機(jī)進(jìn)行溝通。在整個(gè)調(diào)整過程中，人員顛簸無安全感，載人框容易與堆高機(jī)門架碰撞，人員存在磕碰的隱患。

4）環(huán)境因素 在維修平臺(tái)的設(shè)計(jì)之初就考慮了雨雪天氣和夜間的作業(yè)情況，配備了相關(guān)的避雷、排水、照明，電動(dòng)葫蘆吊等設(shè)施。在天氣環(huán)境允許的情況下，雨雪和夜間也可進(jìn)行設(shè)備的搶修工作。

5）效率優(yōu)勢(shì) 在相同工況下，維修平臺(tái)作業(yè)和載人框作業(yè)的工時(shí)比對(duì)如表3所示，維修平臺(tái)的整體的維修作業(yè)效率提高至少40%，有的甚至超過60%。在實(shí)際應(yīng)用中，堆高機(jī)維修平臺(tái)可平均節(jié)約1個(gè)人工。

表3 3種空箱堆高機(jī)各工況下工時(shí)比較

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著港內(nèi)堆高機(jī)設(shè)備維保工作量的增加，人員高處作業(yè)的頻率也隨之增多，則保證人員高處作業(yè)中的安全顯得尤為重要。本文所述堆高機(jī)維修平臺(tái)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際高度與人員站位最佳的維修角度進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)與施工，具有良好的實(shí)用性，可最大限度地保證人員作業(yè)安全。與現(xiàn)有的載人框作業(yè)模式相比，堆高機(jī)維修平臺(tái)具有安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，對(duì)提高作業(yè)效率，保證維保質(zhì)量具有重大意義，是實(shí)現(xiàn)港口安全發(fā)展，堆高機(jī)設(shè)備高處作業(yè)的最佳選擇。