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1、 岸边集装箱桥式起重机防摇控制系统的相关研究 张江朋摘 要：随着港口业务的发展，起重机设备得到了成熟的应用。港口业务中岸边集装箱运输中经常使用桥式起重机，桥式起重机专门负责岸边集装箱的货物运输，保证集装箱获取能够顺利达到指定地点。桥式起重机的机械化、自动化水平较高，从根本上满足岸边集装箱的运输需求。桥式起重机在岸边集装箱运输工作中最为重要的是防遥控制，由此本文主要围绕桥式起重机进行研究，探讨防遥控制系统的相关内容。关键词：岸边；集装箱；桥式起重机；防遥控制系统：TH21 文献标志码：A ：2095-2945（2018）10-0056-02Abstract： With the developme
2、nt of port business， crane equipment has been mature application. In port business， bridge crane is often used in container transportation， and bridge crane is specially responsible for cargo transportation of quayside container， so as to ensure that container can get to the designated place smoothl
3、y. The level of mechanization and automation of bridge crane is relatively high， which basically meets the transportation demand of quayside container. The most important task of bridge crane in container transportation work is remote control. Therefore， this paper mainly focuses on bridge crane， an
4、d discusses the relevant contents of remote control system.Keywords： shore； container； bridge crane； remote control system岸边集装箱桥式起重机防遥控制系统经过长期发展后实现了多样化的防遥控制系统，桥式起重机的设备结构复杂，增加了防遥控制系统的运行压力，很容易在起重机工作过程中出现遥控的问题。桥式起重机防遥控制系统的直接目的就是预防集装箱在吊起、运输的过程中出现摇摆，维护集装箱运输过程的稳定性与安全性。起重机防摇控制系统消除了机械晃动的风险，现阶段起重机中比较注重智能化防摇系
5、统的应用，实现智能化的防遥控制，优化岸边集装箱运输的环境。1 岸边集装箱桥式起重机防摇控制系统的运行工况岸边集装箱桥式起重机防摇控制系统的基本原理是：结合小车相对吊具/负荷的位置，适度的修正好起重机小车的速度指令，做到电子式、智能化的防摇控制。桥式起重机内安装了驱动调节器，内部存储容量非常大，其可提高起重机防摇控制系统的运算速度，同时利用智能软件与数学模型，从驱动调节器里完成小车驱动工作，防摇控制系统要具备较高的影响特征，减少传导延时的时间，才能实现高效的防遥控制1。本文按照岸边集装箱桥式起重机的工作状态，利用条件模拟的方式分析防摇控制系统的运行工况。1.1 假设条件起重机防摇控制系统运行工程
6、在岸边集装箱运输中的假设条件是：（1）防摇控制系统中参考自由悬挂的单摆设计吊重；（2）假设条件中可以忽略起重机防摇控制系统的掉引设备；（3）排除岸边集装箱吊重中较小的纵向振幅，纵向振幅参考横向振幅；（4）集装箱吊重的横向振动数值需要在小偏摆角的作用下研究，角度代表掉引零件中铅垂线的摆角数值；（5）力學模型中可以直接忽略大车的运输轨迹，大车在集装箱起重运输时为静止状态，暂不考虑大车对防遥控制系统的影响，有利于提高防摇控制系统研究的准确性；（6）桥式起重机小车行走期间，起升的钢丝绳长度不可变动，应保持长度一致；（7）计算桥式起重机运输集装箱中的空气阻尼与风力，不需计算防摇控制系统的弹性变形数值；（
7、8）吊重模型中只研究平面运动轨迹，保持水平的运行状态。1.2 计算方法桥式起重机防遥控制系统的计算方法中，重点从电机驱动力、摩擦力以及剩余驱动力三个方面进行计算设计2。模型中假设桥式起重机的小车与驱动电机质量都是m1，港口运输集装箱的质量是m2，起重机行走机构的总传动比是i，行走车轮的半径是r，起重机防摇控制系统的机构效率是，过程中的摩擦力是f，起重机运行电机的转矩是T，具体的计算方式是：机构效率=0.900.95，摩擦力f=0.02（m1+m2）g，电机驱动力F=，剩余驱动力的大小F0=F-f，制动力大小F0=F+f。1.3 工况分析岸边集装箱桥式起重机防摇控制系统在假设条件下分析运行工况。
8、首先假设起重机小车受剩余驱动力作用，作用力为F0，初始速度记为v0=0，初始位移s=0，在初始速度和初始位移的作用下开始运行，按照最大加速度amax逐渐加速，假设模型中需明确好小车以及吊装悬挂的集装箱此时的受力状态3。起重机的小车沿着导轨开始加速时，进入加速运动的状态，此时集装箱货物在垂直平面内呈现出单摆运动的状态，小车的运行速度为1/2最大速度时，小车需要维持匀速行驶的状态，控制好小车的运动路径、初始偏摆角以及偏摆角速度，小车的运行速度是匀速状态下时，为了提高防摇控制的水平，此时小车会沿着导轨呈现出均速直线的运动状态，集装箱获取垂直平面为具备初始角度和初始速度，完成单摆运动，在偏摆角的正最大
9、位移、负最大位移位置处记录好运行曲线，吊装集装箱货物的单摆运行到正最大位移位置后就开始进入回摆状态，小车按照最大加速度的数值进入加速状态，设计好小车运行过程中的受力，便于预防起重机摇晃。2 岸边集装箱桥式起重机防遥控制系统的相关设计岸边集装箱桥式起重机中采用的是电子防摇系统，根据岸边集装箱装卸过程分析起重机小车运动过程中出现的摆动摇晃问题，避免出现整机摇晃的情况，同时提高吊装运输定位的准确性，积极提高装卸的效率。一般情况下桥式起重机的司机在岸边集装箱操作的过程中经常频繁跟踪小车，以此来缓解吊装运输过程中的摇摆问题，这种方法很容易延长起重机的运输时间，降低了起重机的机械效率，现阶段很多岸边集装箱
10、桥式起重机在防摇控制系统中采用了智能电子防摇系统，减轻桥式起重机的遥控问题。2.1 运行轨迹岸边集装箱连接桥式起重机的吊具之后处于上升的状态，运输到卸料位置的正上方，待卸下集装箱之后吊具再重新回到岸边，重复运输岸边集装箱。桥式起重机吊具从岸边集装箱到指定卸货位置完成了一次正行程、一次负行程。首先设计好桥式起重机的吊具位置，在进入运输状态之前吊具需要移动到岸边集装箱的正上方，吊具控制到危险线上方，具体的停止位置需由现场的操作司机确定4。吊具提升集装箱时不能碰撞装载集装箱的船体，必须在整个运行轨迹中发挥智能电子防摇控制系统的作用，在装卸的过程中岸边船体也会出现左右摇摆、上下浮动的问题，增加了防摇控
11、制系统的运行难度，吊装集装箱从船体向上移动的过程中一直到提升到危险线内都不能有遥控碰壁的情况。然后从起重机吊装运行周期中分析智能电子防摇控制的表现。起重机吊具抓住船舱中的集装箱后向上并横向移动到岸边一侧，此时小车并未达到最大速度，悬绳需到达上升阶段的停止点，横行过程中小车开始减速，最好以匀速的方式运行，因为岸边集装箱的位置不同，所以吊具抓取的点位也不同，司机提前从控制界面上设计好，此时智能电子防摇控制系统会进入模糊减遥状态，集装箱装载摇摆的角度需处于可控制的状态以内，此时吊具正好位于卸料处的上方中心处，获取稳定、自动的下降到停止位置，卸货时智能电子防摇控制系统要求下降过程中集装箱不能碰撞到最上
12、层的集装箱，司机可以改用手动操作提高吊具的稳定性。最后在起重机智能电子防摇控制系统中配合安装起升、横行的同步信号发生器，辅助检测智能电子防摇控制系统在起重机中的运行状态，同步起升与横行的信号，避免发生过度摇晃，促使小车横向移动时能够与吊具保持一致的动作状态。2.2 智能电子防摇控制岸边集装箱桥式起重机智能电子防摇控制系统中的主要构成是：CCD摄像机、图像采集卡、工控机、PLC、变频器、小车电机，智能电子防摇控制解决了起重机小范围的摆动，杜绝发生偏摆情况5。PLC在智能电子防摇控制系统中提供了模糊计算以及过程推理的条件，向起重机运行系统提供相对的控制信号，通过调整变频器的参数指令把控小车运行的速
13、度、加速度，进而准确控制吊装过程中的偏摆角，促使集装箱稳定、安全的到达指定位置。简单分析智能电子防摇控制设计在桥式起重机中的功能，如：（1）CCD摄像机：拍摄小车钢丝绳在运输过程中的偏摆状态，利用视频信号线把采集的图像传输到图像采集卡；（2）图像采集卡：转化CCD摄像机的图像，形成整幅的数字图像；（3）工控机：用于采集图像信息，设计好钢丝绳摆角、偏摆角速度并把数值传送到PLC结构中；（4）PLC：接收防摇控制系统的电信号，经过模糊推理后给出准确的控制信号，从变频器中输出；（5）小车电机：控制小车运行过程中的速度、加速度，控制集装箱运输时的偏摆角。3 岸边集装箱桥式起重机防摇控制系统的功能实现岸
14、边集装箱桥式起重机防摇控制系统的功能实现过程中还要配置好软件，包括控制软件、模糊控制软件以及数据采集软件6。控制软件利用全频率控制的方法，实现一般控制模块内容的有效控制，如吊起高度、加速度。模糊控制软件用于推理控制，可以用在减速、偏摆角度等方面，配合PLC使用。数据采集软件，根据钢丝绳的实际摆动角度设计好吊具运行的速度。4 结束语岸边集装箱桥式起重机防遥控制系统设计是必须的工作，防遥控制系统直接关系到桥式起重机在岸边集装箱中的工作状态。桥式起重机防摇控制系统设计时朝向智能化的方向发展，把智能技术融入到防遥控制系统的机械应用中，提高岸边集装箱運输的稳定水平，最主要的是确保起重机防遥控制系统能够符
15、合岸边集装箱的运输要求，为其提供简单、方便的操作，加强桥式起重机在岸边集装箱运输中防摇控制的力度。参考文献：1胡艳丽.基于模糊PID的桥式起重机防摆控制研究D.河南理工大学，2010.2但堂咏.岸边桥式起重机智能防摇控制机理研究D.武汉理工大学，2005.3岳文 ，鄢鹏程，唐超隽，等.基于软测量技术的桥式起重机防摇控制方法研究J.起重运输机械，2017（01）：55-58.4刘宏博.基于批次控制和模糊控制的桥式起重机防摇控制系统研究D.大连理工大学，2016.5陈建祥.港口桥式起重机精确定位及防摆控制系统的研究D.东北大学，2014.6罗俊尧.桥式起重机的防摆控制方法研究D.太原科技大学，2011. -全文完-
