单起升岸边集装箱起重机的锁销自动拆装工艺赵永新1 ，张建2（1.上海振华重工（集团）股份有限公司，上海，200125；2.上海浦东国际集装箱码头有限公司，上海，200131）摘要：为节省人工，改善目前码头锁销拆装工人的作业环境，提高安全性，在目前集装箱码头锁销自动拆装现状的基础上，对单起升岸边集装箱起重机锁销拆装工艺方案和优缺点进行分析，发现无论是固定式还是移动式方案，都无法适用于目前的作业工艺流程。因此，提出一种适用于单起升岸边集装箱起重机的随车式锁销自动拆装工艺方案，该方案具有移动式方案和固定式方案的全部优点，满足目前码头的作业工艺流程。关键词：港口；单起升岸边集装箱起重机；集装箱锁销；锁销自动拆装；自动化码头0引言为确保集装箱水运过程中的安全，运输时必须对集装箱进行有效的绑扎，绑扎由两部分构成：集装箱和船舶之间的绑扎，集装箱与集装箱之间的绑扎。集装箱和船舶之间的绑扎主要靠锁销和绑扎杆；集装箱和集装箱之间的绑扎主要靠锁销，通过锁销将上、下层集装箱连成整体。集装箱船舶到港后，岸边集装箱起重机（以下简称“岸桥”）在装卸作业中需要对集装箱锁销进行拆装。集装箱装卸工艺几十年的发展，诸多环节都实现自动化，唯独锁销拆装环节一直依靠传统的人工操作。近些年，由于人工成本和安全的原因，市场对锁销自动化拆装的需求越来越迫切。[1]目前，集装箱锁销种类繁多，对上海浦东国际集装箱码头有限公司靠泊的100艘不同船舶锁销统计发现，共出现42种边锁、19种中锁、51种舱内锁，锁销混装现象比较严重，边锁混装的船舶占总船舶比率为67%，中锁混装的比率为62%，舱内锁混装的比率为75%，导致锁销自动拆装研发工作进展缓慢。目前，已经有很多公司进行初步尝试，并研发出针对特定种类锁销的自动拆装装置。若锁销相关标准得到进一步规范统一并减少锁销种类，同时航运公司加大对锁销的管控力度，避免锁销混装，推广应用锁销自动拆装装置在技术上是完全可行的。目前，部分双起升岸桥作业的自动化码头已经率先在中转平台上安装锁销自动拆装装置，但是对于采用集卡进行水平运输的单起升岸桥码头，尚未有合适的锁销自动拆装方案。1单起升岸桥锁销自动拆装工艺方案对于单起升岸桥，目前的锁销自动拆装工艺方案有两种：一种为岸桥将集装箱放到集卡上，然后进入下一道拆锁工序，锁销拆装由锁销拆装装置完成（锁销自动拆装装置又分为固定式和移动式两种）；另一种为岸桥先将集装箱吊装到锁销拆装装置上，拆装完毕后，再由岸桥进行二次起吊至集卡上，或者由跨运车进行二次起吊直接运走。[2-3] 考虑到我国单起升岸桥码头大都采用集卡的运输模式，二次起吊对岸桥的作业效率有较大影响，因此，介绍的锁销自动拆装方案是基于一次起吊的方案。1.1固定式锁销自动拆装工艺固定式锁销拆装工艺是指锁销自动拆装装置固定不动，在堆场或引桥处专门划出特定区域放置锁销自动拆装装置。锁销自动拆装装置布置在集卡车道两侧，集卡携带集装箱经过时短暂停留，自动拆装装置进行锁销拆卸或安装，然后集卡再将集装箱运走。固定式锁销自动拆装方案见图1。图1固定式锁销自动拆装方案1.1.1固定式锁销拆装工艺的优点
固定在专门的区域，不直接影响岸桥作业效率。
工人不需要在码头集卡通道上穿行，降低安全隐患。
集卡配置数量合适，该装置可以对应多台岸桥，装置利用率较高。
锁销拆装装置相对独立，对岸桥无直接影响，不必对岸桥进行改造。
1.1.2固定式锁销拆装工艺的缺点
锁销拆装需要集卡短暂停留，会造成集卡排队，影响集卡的运转效率。
不同船舶的锁销种类不同，拆装原理也不同，无法同时使用该系统。同时，由于不同船舶的锁销资产归属于不同的航运公司，为避免混淆，也无法同时使用该系统。
需要进行土建施工，布置电缆、通信光缆等。
需提前将锁销框铲运到拆装现场，结束后需再次运回，前期准备工作和后期收尾工作较多。
锁销拆装装置布置集卡通行路径上，集卡在路径上通常都是单向行驶，集卡往返的路径不同会导致需要在往返路径上分别安装该装置。
集卡携带集装箱从岸桥到自动拆装装置之间的运输途中可能存在锁销掉落的风险（尤其是不具有防坠落的锁销）。特别是在装船环节，一旦锁销掉落会导致集装箱在船上存在安全隐患。
1.2移动式锁销拆装工艺移动式锁销自动拆装装置将整个拆装装置布置在平台，可以用拖车运输，需要时将该装置运输到码头，不用时运到其他地方。与固定式方案相比，这种移动式拆锁方案更为灵活，无需土建施工，可以根据需要进行摆放，可缩短和优化集卡路线，但同时其灵活性也会导致供电、通信的不方便，需要采油机、电池或其他外接电源。2一种适用于单起升岸桥的随车式锁销自动拆装工艺对上述固定式和移动式方案的优缺点进行分析，发现都不太适应目前码头实际情况。因此，提出一种新的适用于单起升岸桥的随车式锁销自动拆装工艺。将该装置安装在岸桥的联系梁上，装置可以海、陆两侧方向移动，以匹配码头地面的不同集卡车道，也可以升降，在需要利用该装置时，其自动拆装组件放置在地面的指定车道。集卡进入对应的位置，自动拆装组件完成相应的拆锁和装锁工序。在不需要利用该装置时，其自动拆装组件被升起，避免占用码头的车道，影响其他车辆的通行。随车式的锁销自动拆装系统方案见图2。该方案主要由上部小车和下部自动拆装组件构成。
2.1上部小车上部小车设置行走装置，可以在岸桥联系梁上沿着海、陆两侧方向行走，以匹配码头的不同集卡车道。上部小车设置起升卷扬装置，可以实现下部自动拆装组件的升降，在作业时落到地面，在不作业时升到最高位置，避免占用车道，影响其他车辆通行。上部小车设置起升供电和小车供电装置，负责给整个系统提供电源，并负责该系统和起重机的通信。上部小车设置锚定装置，由于导向装置在引导集装箱穿越上部小车时，集装箱和导向装置的碰撞无法避免，锚定装置能够承受相应碰撞载荷，确保上部小车的位置不发生变化。由于在该装置作业时，需要与码头面的车道对应，因此锚定装置的设置位置也需要与码头面的车道相对应。2.2下部自动拆装组件下部自动拆装组件见图3。下部自动拆装组件作为锁销自动拆装的执行装置由5部分组成：
下部框架结构：下部自动拆装组件的承载体，所有的组件都安装固定在该框架结构上。框架结构上部四周设有导向装置，在起重机正常装卸集装箱时，集装箱要穿越框架结构，导向装置可以引导集装箱顺利穿越。
自动拆装装置：主要负责定位和跟踪集装箱锁销，并实现自动拆卸和安装。系统设置8套自动拆装装置，分布在集卡两侧，可以满足单20英尺、双20英尺、单40英尺和单45英尺等工况的集装箱锁销自动拆装。
传输带：实现锁销的传输，系统设有两条传输带，分布在集卡两侧。在拆卸环节，传输带自动将锁销传输至端部的锁销储存框上方，锁销在重力作用下会自动落入锁销储存框中进行收集。在安装锁销前，工作人员将锁销框内的锁销摆放到传输带上，传输带将锁销传输到指定位置，便于机器人抓取。
位置检测系统：负责识别目标物的准确位置和姿态，为机器人的作业提供信号。首先，根据车道和集卡停车位置信息，获取初步的集装箱位置，然后利用摄像头获取锁销的准确位置和姿态信息，并负责对整个作业进行引导和确认。
防锁销堆积装置：主要在拆锁环节发挥作用，锁销储存框放置在该装置上能够实现前、后、左、右方向的平移，避免锁销落在某一固定位置形成局部堆积。
该方案的优点是不直接影响岸桥作业效率，锁销的拆装都就近完成，与目前码头的作业工艺完全吻合，使用前的准备工作和使用后的收尾工作较少，由岸桥直接提供动力电源，减少对设施供电的要求。该方案的缺点是要求每台岸桥都安装，改造费用较大，另外，因自动拆装装置的海陆侧宽度较大，在一定程度上会占用码头地面的集卡车道，多部岸桥同时作业时，可能会因集卡通行车道少而影响集卡的作业效率。3结语相对于双起升岸桥作业的自动化码头，单起升岸桥要实现锁销的自动拆装面临的问题要复杂得多。固定式和移动式的两种工艺方案存在的缺点较多，与目前码头作业的传统习惯有较大差异，较难推广应用。随车式方案尽管要求每台起重机都要配备，成本较大，但是消除前两种方案的缺点，只要锁销自动拆装技术进一步成熟，能覆盖较多锁销种类，则会得到进一步的应用。参考文献[1]杨瑞,谢文宁.自动化集装箱码头的装卸工艺及设备[J].集装箱化,(3):2-4.[2]王伟,姚振强,包起帆.自动化堆场集装箱先进装卸工艺的探讨[J].机械设计与研究,(2):84-87.[3]谢云,包起帆,姚振强,等.中国首个集装箱无人堆场装卸工艺方案研究[J].水运工程,(5):31-34.
