自动化空箱防风堆码模式的创建和应用

摘要：为保障青岛港绿色智慧枢纽港口建设，完善轨道式场桥自动化作业模式，青岛联合集装箱码头有限责任公司在轨道式场桥自动化改造成功的基础上，场桥空箱防风模式自动化堆码进行技术攻关，通过在轨道式场桥小车运行数据中添加子数据库，实现重箱、空箱不同的小车定位，双数据库同时运行，顺利完成空箱防风堆垛模式的自动化作业，消除了大风天气自动化场区空箱堆垛的安全隐患，为传统集装箱码头空箱防风堆码的自动化改造提供一定的技术基础。本文通过传统自动化轨道吊场区空箱防风堆码与新模式进行对比分析，对应用情况、推广价值进行论述。

关键词：自动化；防风；空箱堆码；作业效率；

引言：随着全国智慧港口、绿色港口建设步伐的加快，传统集装箱码头自动化改造工作进入快车道，轮胎式场桥和轨道式场桥自动化改造技术实现新突破，并在全国港口推广应用。青岛前湾联合集装箱码头有限责任公司（以下简称“QQCTU公司”）本着效率是码头的生命线，安全是码头的高压线，两手抓，两手都要硬的理念，着重解决自动化场区空箱防风堆码的难题，积极探索形成传统码头智能化改造空箱堆码的通用方案。

空箱作为集装箱码头装卸类型的重要组成部分，有着集中到港的特点，组织好空箱安全高效的接卸是码头操作部门的重要任务，随着传统码头自动化改造的推进，自动化轨道式场桥堆码空箱的需求越来越大，而传统的自动化空箱堆垛方式遇到大风天气易造成集装箱移位甚至塌垛的风险，因此空箱多被放在堆高机场区采取紧贴式堆码方式。当出现空箱作业量大时堆高机场区紧张，势必会影响码头作业效率，为保障空箱作业效率与作业安全，创新自动化轨道吊与堆高机相同的堆码方式，实现空箱堆码的自动、高效、低成本，打造传统码头自动化改造新突破。

1.传统自动化轨道场桥空箱堆码模式

传统自动化轨道式场桥空箱堆码模式，采取的是间隔距离固定位置堆码，遇见大风时采用两种应急方式，一是正常天气5层高堆码，大风天气降低为2层高堆码，以减少受风面积；二是在空箱外面围上重箱，利用重箱重量为空箱挡风。在传统模式下，主要存在以下几项问题：

1.1隐患杜绝不彻底。传统空箱堆码模式正常天气5层高堆码，如遇瞬间大风、强对流天气，会因空箱降层不及时，造成空箱塌垛、偏移，同时场区内空箱已经堆满，降层需要将空箱翻捣至其他场区，增加了生产成本。

1.2堆场利用不充分。传统模式的空箱堆码，防风降层后堆码高度由5层减为2层，堆场堆箱减少60%，大量堆场被空箱占用，使本就紧张的码头堆场更加捉襟见肘。

1.3 作业效率不稳定。采用中间堆空箱两边堆重箱的堆码模式会使作业流程不连续作业效率降低，一是堆场中间空箱堆满后，需要及时调重箱堆码两边，如果码头此时无卸船或者集港重箱则只能通过翻捣重箱实现“封堵”，二是堆场两边都堆码重箱，中间空箱作业时必须跨越重箱，增加吊具运行距离降低作业效率。

2自动化空箱防风“大垛”堆码新模式

空箱“ 大垛”模式就是场区空箱紧贴式堆码，消除箱列之间的空隙，整个垛形成一个整体可以实现5层高堆码，消除大风天气安全隐患，提升场区利用率，改善传统自动化轨道场桥作业区域码空箱的弊端，提升自动化码头空箱作业效率，实现全箱型自动作业。

3自动化空箱防风“大垛”模式改造目标

3.1空箱“大垛”实现远程自动化作业。空箱“大垛”远程自动化作业需要具备多项技术条件支持，例如满足空箱多票指令堆码划分，小车位置精度控制、空箱重箱混垛检查、带导箱板吊具堆箱及取箱顺序、人工远程介入位置、高低箱混堆预警、双箱抓放箱对位检测、地面一层箱对位检测、顶部两侧空位等。

3.2 空箱“大垛”堆码与重箱普通堆码位置相互区分。空箱“大垛”堆码时收发箱顺序、小车位置与重箱普通堆码存在差异，场区位置上必须予以区分。司机在作业过程中根据实际作业箱型和作业指令实现空箱“大垛”堆码与重箱普通堆码作业位置区分，并在作业模式上形成互锁，确保作业的准确性和安全性。

3.3空箱“大垛”作业指令逻辑与重箱作业指令逻辑相互区分。空箱“大垛”作业不论码箱位置与码箱顺序都是严格按层紧贴放置，在TOS系统生成指令后，如果集卡车未按指令顺序到达场桥需自动更改卸箱位置实现紧贴码垛，而重箱码垛方式为严格按指令位置放箱，故空箱“大垛”指令与重箱普通指令必须区分并与作业模式匹配。

4自动化空箱防风“大垛”模式改造内容

4.1空箱“大垛”小车定位双数据库改造。由于“大垛”模式与传统模式在码箱位置上的差别，这要求轨道式场桥小车定位需要执行两套运行数据库，通过计划提前划定“大垛”场区，司机根据场区在自动化OAS控制系统内设定“大垛”区域，当场桥进入“大垛”区域作业时，PLC自动切换数据库，实现空箱重箱同时作业互不干扰。

4.2建立空箱发箱预约平台。要实现空箱“大垛”堆码模式首先要做到收垛与大箱必须按照一定的顺序作业，收垛时码头内集卡车号与箱号可以通过TOS系统推送，发箱时场站外集卡车号存在不确定性，无法实现一一对应，解决方案是通过创建空箱发箱预约平台，让外集卡车通过平台连锁自己的车号对应发箱场区预约提箱，同一场区提箱车号自动进行互换，实现流程化智能化操作。

4.3空箱作业指令推送。空箱“大垛”模式的难点在于紧贴式堆码对箱型、流向要求严格 ，TOS需具备箱高、箱型、流向、箱重属性四个关键信息的推送，ECS根据推送信息选择合适的位置进行作业。

4.4空箱“大垛”异常处理方式。在作业过程中根据不同的堆码垛型、堆码箱型、实测箱重、流向顺序等问题，系统会根据不同的异常情况进行相应的处理功能。“大垛”作业异常处理流程见图（4）。

4.5空箱“大垛”收垛与发箱规则。自动化“大垛”模式收垛与发箱时会因集卡车到达顺序不同实际箱位与TOS系统推送箱位有差别，此时场桥PLC执行以场区位置为基准点的控制方式，即无论集卡车到达顺序如何，只要集卡车在“大垛”作业指令池内，就按照场区实际位置进行收垛或发箱。

5推广应用价值

5.1 通用性强应用场景的广泛。空箱防风堆码模式适用于轨道式场桥、轮胎式场桥的远控作业，可以根据空箱的流向扩展为多票堆码，可以满足所有码头的空箱堆码需求，具有广泛的推广应用价值。

5.2 从根本上解决大风天气塌垛、移位的风险。码头的安全管理在于本质安全，空箱堆码防风模式就是让自动化场桥模拟空箱堆高机的码垛方式，实现自动、高效的空箱作业，从本质上消除了空箱防风的安全隐患。

5.3 技术投入少原理简单易于推广。空箱防风堆码模式只需对现有的数据库进行升级，原理简单任何一个码头都可以进行改造，改造时间短，仅需对场桥小车PLC进行重新定位，改动项目少技术上投入较少易于推广。

6.结语

综上所述自动化空箱防风堆码模式能够消除空箱堆码的安全隐患，提升自动化空箱堆码效率，便于推广节省场地，可以有效的提升自动化作业类型的广度和深度。

参考文献

[1] 胡金菊.水水中转智能管理新模式.中国港口[J].2022（4）

[2] 梅建奎.双箱吊具轮胎式场桥自动化改造[J].港口科技，2022（12）