岸边集装箱起重机吊具导板机损原因及程序优化
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作者:刘徽
天津港太平洋国际集装箱码头有限公司（以下简称“太平洋国际集装箱码头”）位于天津滨海新区东疆保税港区，是我国北方地区第一个保税集装箱码头。码头岸线全长2 300 m，目前拥有 6 个 10 万吨级集装箱专用泊位、23 台岸边集装箱起重机（以下简称“岸桥”）和58 台轮胎式集装箱龙门起重机，年设计吞吐能力 400 万TEU。岸桥整机电气控制系统采用日本安川电气公司全数字控制式交流变频调速装置和2000系列可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）。岸橋采用RAM公司65 t双箱吊具，并且所有吊具均采用执行器-传感器接口（actuator-sensor interface，ASI）双线制总线系统。本文从起重机管理系统（crane management system，CMS）视频监控、司机相关操作规程等方面入手分析岸桥吊具导板机损事故原因，并结合吊具导板实际应用情况，提出吊具导板程序优化方案，从而为岸桥作业提供安全保障。
1 岸桥吊具导板机损事故原因
2019年6月5日，太平洋国际集装箱码头4号岸桥在装船作业过程中发生机损事故，导致PS104号悬挂吊具的C2和C4角导板严重扭曲变形（见图1），造成直接经济损失1.5万元。
1.1 CMS视频监控分析
回放4号岸桥CMS视频监控，分析机损时间段的司机作业情况，可以得出以下结论。
（1）司机未给导板全部升起指令。在正常陆侧装船作业过程中，司机在吊具导板全部降下的状态下空钩着箱，闭锁后随即给出导板全部升起指令;而在此次导致机损的钩箱作业中，司机未给此指令。
（2）吊具吊箱进入船舶集装箱导槽时的起升高度不够。吊具导板在自动升起的过程中撞击船舶作业贝位两侧的集装箱导槽（见图2），此时吊具起升高度为28.32 m，低于船舶两侧集装箱导槽高度。
1.2 岸桥司机操作规程
太平洋国际集装箱码头岸桥司机作业管理体系文件包括《安全操作规程》和《集装箱装卸桥司机技术操作规程》。
《安全操作规程》规定：（1）岸桥司机作业应做到“两停一快”，其中，“两停”指空吊具在进出舱口前以及带箱吊具在着离拖车、进出舱口、着离其他箱体前须短暂停顿，“一快”指机车在空吊具或带箱吊具离开起始位置向指定位置运行的过程中可以快速行驶;（2）在越高跨箱作业时，待岸桥司机确认吊具或被吊集装箱底部高于被跨物体（超限箱的最高点或船舶设施）1 m以上后，小车方可运行;（3）在装船作业过程中，吊具入孔后顶销灯亮，岸桥司机旋动闭锁开关闭锁，同时抬起导板，使吊具低速上升。
《集装箱装卸桥司机技术操作规程》规定：（1）为了防止岸桥司机忘记升起导板导致机损事故，当小车从陆侧向海侧行驶，吊具经过岸桥海陆侧鉴别位置时，导板自动升起，以降低司机将导板全部升起的操作频率;（2）为了保证生产安全，岸桥司机在作业中不可依赖设备上的机械保护装置和电气保护装置，例如，保护限位动作之后的减速或停止操作（以操作手柄为准）被视为依赖设备上的机械保护装置和电气保护装置的危险操作。
1.3 确定事故原因
从CMS视频监控和岸桥司机操作规程分析来看，导致4号岸桥吊具导板机损事故的原因为岸桥司机在作业时未遵守相关操作规程。
2 岸桥吊具导板实际工况
2.1 吊具导板自动升起工况
吊具导板机构由电气控制电磁阀控制油缸动作驱动导板动作。导板机构包括4块导板，分别由4个油缸驱动，有海侧上下、陆侧上下、左侧上下、右侧上下、全部上下、单个导板上下等6种选择工况。在吊具进入船舱或集装箱导槽前，岸桥司机必须升起导板，以免损坏导板。从CMS视频回放分析可以看出，吊具导板上下动作功能正常，其具体自动升起工况和相关安川PLC程序控制如下：当小车从陆侧向海侧行驶并经过岸桥海陆侧鉴别位置（设定为小车位置54 m）时，若吊具导板处于降下的状态，则全部导板自动升起1次。PLC H13.12程序对应小车海侧位置设定为54 m（见图3）。PLC H13.12程序中小车海陆侧鉴别位置线圈见图4。PLC L22.31程序中导板全部升起条件见图5。
2.2 吊具导板未安装上下位置检测限位
限位不参与岸桥吊具导板控制，其位置检测任务主要由司机手动操作完成。吊具导板降下后，4块导板的平面尺寸大于集装箱顶部平面尺寸;因此，在吊具吊箱进入集装箱导槽和船舶舱口时，司机须将导板升起，否则，导板撞击集装箱导槽或舱内滑道极易引发船损、箱损、吊具损坏等事故。
吊具导板不安装上下位置检测限位的原因为：（1）没有合适的位置安装吊具导板的上下位置检测限位，如果强行加装，可能破坏吊具端梁结构，直接影响吊具的结构稳定性，并且在舱内作业时，滑道的碰撞作用会导致限位信号检测失误;（2）吊具振动以及导板的碰撞、移位或变形等极易造成限位损坏或检测失误，从而增加故障点和维修时间，影响作业效率。
3 岸桥吊具导板程序优化方案
3.1 优化方案
为了避免发生类似4号岸桥的机损事故，在要求岸桥司机严格遵守操作规程的同时，还需要考虑优化吊具导板程序，以保证其使用安全。岸桥吊具导板程序优化方案如下。
3.1.1 方案一：手动控制改造
取消导板自动升起功能，所有导板的上升和下降均由岸桥司机手动控制。
3.1.2 方案二：增设声光报警器
岸桥司机室内增设声光报警器。在装船作业时，司机于陆侧着箱闭锁后，若忘记给导板升起指令，声光报警器即刻发出声光报警，提醒司机给导板升起指令。
3.1.3 方案三：优化导板自动升起工况
考虑到陆侧装船作业时拖车和集装箱的整体高度，对导板自动升起工况进行优化：当吊具位于陆侧位置且起升高度大于6 m时，吊具导板自动全部升起1次。如图6所示，只要岸桥司机驱动吊具进入红色区域，即起升高度达到6 m以上，小车位置0～54 m，则自动触发安川PLC程序，吊具导板全部升起。PLC程序具体优化步骤如下。
（1）在L22.31程序中增加控制条件：当吊具起升高度大于6 m时，增加DB00302线圈（见图7）。
（2）将小车海陆侧鉴别位置MB002253线圈由常开点改为常闭点，串联增加DB00302的常开点。吊具导板全部升起程序优化见图8。
3.2 优化方案比较
方案一虽然可以避免类似4号岸桥的机损事故，但有可能因岸桥司机忘记手动升起导板而导致其他类型机损事故，从而不能从根本上解决问题;方案二增设声光报警器等硬件，在增加改造成本的同时，还会增加相应的故障点，并且警报声会影响岸桥司机作业;方案三在不改变岸桥司机原有作业习惯的前提下，优化安川PLC程序，其改动最小，安全性最好，性价比也最高。
4 结束语
太平洋国际集装箱码头按照方案三对所有岸桥吊具导板程序进行优化。经现场岸桥司机作业确认，该优化方案满足安全作业要求，有利于消除安全隐患，提升吊具导板使用安全性，节约岸桥设备维修改造成本。
（编辑：曹莉琼 收稿日期：2019-12-26）
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