2024轨道式集装箱门式起重机自动化技术规范

轨道式集装箱门式起重机自动化技术规范目 次前言 II引言 III范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1一般要求 2管理与控制系统 3控制操作系统 5智能感知系统 9安全防护系统 12IPAGEPAGE10轨道式集装箱门式起重机自动化技术规范范围本文件规定了轨道式集装箱门式起重机自动化的技术要求。本文件适用于轨道式集装箱门式起重机自动化的设计。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T19683轨道式集装箱门式起重机GB/T14406通用门式起重机GB/T28181公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求GB/T1836集装箱代码、识别和标记JB/T8437起重机械无线遥控装置JT/T90港口装卸机械风载荷计算及防风安全要求术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1轨道式集装箱门式起重机railmountedcontainergantrycrane行走部分采用钢轮支承的集装箱门式起重机。3.2铁路中心站railwaycontainerterminal承担衔接公路和铁路集装箱运输功能的铁路站点。3.3水平运输设备horizontaltransportequipment负责集装箱堆场与堆场外部之间进行集装箱运输的工具。注：水平运输设备主要包括自动导引小车（AGV）、跨运车和集卡等。3.4堆场yard集装箱进行装卸、转运、保管和交接的场所。3.5回转机构slewingmechanism铁路中心站用轨道式集装箱门式起重机上负责将其吊起的集装箱绕竖直方向轴进行旋转、调节集装箱箱门的朝向的机构。3.6铁路中心站管理系统railwaycontainerterminalmanagersystem对铁路中心站的货物流转、设备调度等方面进行管理的系统。3.7远程操作接口remoteoperationinterface可通过网站、软件平台等配合网络对目标进行远程控制的程序接口。3.8远程监控remotemonitoring通过网络对远程计算机进行操作，并对环境以及计算机系统及网络设备进行监视。3.9中控室centralcontrolroom通过上位机、管理与控制系统，远程管理和控制集装箱堆场多台设备，完成集装箱装卸作业的一个控制室。3.10车号wagonID装运货物的水平运输设备的编号。3.11自动导引小车automatedguidedvehicleAGV注：AGV一般具有安全防护、移栽等多种功能。3.12着箱loading将集装箱搬运至特定位置的过程。3.13零位zeroposition计算距离的起始位置。3.14标定calibration用标准的计量仪器对所使用的仪器进行校准。3.15集装箱号containerID装运货物的集装箱箱号。3.16防吊起anti-lifting防止在水平运输设备上的集装箱被吊起时，水平运输设备(3.3)连同集装箱一起出现竖直方向上的移动。3.17防撞检测collisiondetection感知轨道吊可能发生的撞击。一般要求轨道式集装箱门式起重机（以下简称“轨道吊”）的设计应满足GB/T19683的要求。管理与控制系统系统构成管理与控制系统的主要技术内容构成分为两个部分：轨道吊管理系统和轨道吊控制系统，见图1。图1主要技术内容构成图轨道吊管理系统轨道吊管理系统可分为两个作业场景部分：港口装卸和铁路中心站装卸。轨道吊管理系统应与码头管理系统（港口码头堆场场景）或铁路中心站管理系统（铁路中心站堆场场景）进行信息交换。轨道吊管理系统应接收并分析来自码头管理系统的理货信息和集装箱堆放情况等数据，结合等轨道吊管理系统应接收并分析来自铁路中心站管理系统的列车装卸计划、列车运行图、集装箱在进行集装箱任务序列决策时，轨道吊管理系统需随时对影响决策的因素进行更新（如来自码在堆场集装箱装卸导致其数量、位置发生变化后，轨道吊管理系统应能及时通知码头、铁路中心站管理系统进行数据的更新。轨道吊管理系统应负责管理整个堆场所有轨道吊，把码头管理系统（港口码头堆场部分）、铁（铁路中心站堆场部分的相关任务经处理后解析为各轨道吊的轨道吊控制系统可识轨道吊管理系统应具备大容量存储设备，能够对各项历史数据进行存储。轨道吊管理系统应具备决策功能，对来自于智能感知系统的数据进行分析处理，结合自身决策轨道吊管理系统应具备人机交互界面。注：主机构即轨道吊的大车运行机构、小车运行机构、起升机构、回转机构（仅铁路中心站用轨道吊）。并应以合理的分级方式进行故障严重程度的分级。轨道吊管理系统应具备日志功能，应至少能生成两种日志：运行日志和故障日志。轨道吊管理系统运行日志应对各轨道吊的各项历史运行数据按时间顺序进行记录。轨道吊管理系统应提供远程操作接口以实现外部对系统的远程访问。轨道吊控制系统轨道吊控制系统作为轨道吊设备自动控制的软硬件系统，主要技术要求由控制操作系统、智能感知系统以及安全防护系统技术要求构成。轨道吊控制系统应能控制堆场内的单台轨道吊设备进行各类集装箱作业。轨道吊控制系统应负责接收来自轨道吊管理系统的指令，在接收到指令后，应能控制整机按照轨道吊管理系统的指令运行。轨道吊控制系统应作为整机的控制核心，应对整机各机构、各设备的状态进行检测，并将状态信息实时反馈给轨道吊管理系统。轨道吊控制系统应能控制单台轨道吊上自动运行所需要的所有设备，如各机构的驱动设备、通信设备、定位设备、引导设备、锁箱设备、传感设备、照明设备、显示设备以及安全设备等。轨道吊控制系统应能对轨道吊上的驱动设备进行精确控制，以保证轨道吊各机构的定位精度。轨道吊控制系统在软/轨道吊控制系统应至少具备控制操作、智能感知以及安全防护等子系统应用部分。控制操作系统通用要求控制操作系统应符合5.3中规定的轨道吊控制系统的技术要求。远程操作远程操作应包括远程控制服务器、远程操作台、工业电视监控和计算机远程监控等内容。GB/T14406远程操作所控制的轨道吊的主机构应采用闭环控制，控制响应时间在满足作业要求的前提下尽可能小。远程操作所控制的轨道吊现场总线通信方式应满足高响应的要求。远程操作应至少具备自动模式及手动模式两种模式。自动模式：轨道吊远程接收轨道吊管理系统的指令，并按照指定的运行动作执行任务。手动模式：轨道吊不受轨道吊管理系统直接控制，可切换至中控室的操作台，通过工业电视和计算机远程监控获取作业场景信息进行独立操作。远程操作自动模式下，应将轨道吊管理系统分析和处理的信息（包括作业情况、安全情况和实时监控的内容），呈现到中控室供司机查看。远程操作自动模式下，应能根据下达的指令完成轨道吊大车运行、轨道吊小车运行、吊具空载远程操作手动模式下，轨道吊管理系统应快速自动分配任务至中控室空闲操作台，提醒操作人员相应的任务进度。远程操作的手动模式应在中控室远程操作台完成，操作人员在中控室操作台上应可以操控每一台设备。GB/T14406远程操作应能完成集装箱在水平运输设备与港口码头堆场之间的吊运。远程操作应能完成集装箱在水平运输设备与铁路中心站堆场之间的吊运。JB/T8437远程控制服务器应是负责整个远程操作的管理器，作为轨道吊与轨道吊之间通信的管理器。通信控制通信控制应起轨道吊信息传输的枢纽、中转站的作用。通信控制应能将智能感知系统采集的状态信息和数据上传到轨道吊管理系统进行分析、校验和处理，并记录所有的交互信息、作业流程和内部状态的变化。轨道吊管理系统下达的指令应能传输到各设备上，在规定的响应时间内使设备按要求运行。通信控制应具备将轨道吊管理系统分析和处理的信息（控制、视频、音频等信号）稳定传输到中控室，并呈现至工业电视监控和计算机远程监控上。通信控制应满足轨道吊管理系统向多台轨道吊的轨道吊控制系统同时发送作业指令要求，且不会造成接口信息堵塞。通信控制技应至少满足高清视频信号的传输需求。GB/T28181通信控制应具备传递和接收轨道吊管理系统信息的功能。通信控制应能使轨道吊上的设备接收来自轨道吊控制系统的指令，使轨道吊根据接收到的工作指令驱动轨道吊大小车运行机构、起升机构、回转机构（铁路中心站堆场的轨道吊）等主要工作机构。（包括堆场集装箱堆存信息等水平运输设备定位水平运输设备装卸区应配备水平运输引导设备，通过水平运输设备位置信息、交通显示提示、水平运输设备定位应对水平运输设备及所装在的集装箱进行位置的确定，并将实时的信息提示（水平运输设备定位应通过采集的数据信息来实时分析水平运输设备当前位置状态、驶入驶出信号以及其作业车道位置数据的能力，并和轨道吊管理系统进行数据通讯。水平运输设备定位应将水平运输设备状态传输至轨道吊管理系统，并在轨道吊管理系统程序中加以处理，通过轨道吊控制系统实现水平运输设备的精确定位。水平运输设备定位应及时通知水平运输设备司机调整停靠位置，并显示水平运输设备调整方向水平运输设备定位应对位置信息进行校验，并保证实际定位与系统指令位置之间的偏差在规定值内。防摇控制防摇控制应具备吊具检测功能，通过检测设备得到吊具空间位置和姿态信息，并将这些信息发送给轨道吊管理系统。防摇控制应能将吊具检测所得到的监测信息传递给轨道吊管理系统。执行防摇控制时，应能对吊具的姿态进行检测，其中检测量包括偏移量和旋转量。执行防摇控制时，吊具检测的数据应具有一定的稳定性与可靠性，避免受到露天现场作业中的振动、周围强电磁干扰等环境因素的影响。执行防摇控制时，吊具检测应统计吊具的作业量及锁头动作次数，同时保证对锁头限定使用次数安全的要求，锁头动作次数超过一定的次数需要强制报废。/小车及吊重系统动力学模/小车位置要求以及其他限定条件提前对大/防摇控制应取开环或闭环的其中一种，若采用闭环控制应增加摆角、位置等传感器对吊重的摆角信息和大/小车位置信息进行实时检测，并根据信息对大/小车的运动速度进行调整。防摇控制若采用闭环控制，应能降低或消除外界因素（如风力）所带来的干扰。防摇控制应能调节大//小车启停和加速度的灵活控制。12防扭控制防扭控制应在轨道吊的集装箱装卸作业中补偿或消除吊具的扭转。防扭控制若采用闭环控制，应对吊具相对于小车架中心线扭转角度的进行检测和反馈，通过控制程序进行判断，确定防扭动作的方向和速度。xyzα等。当吊具产生扭转时，应读取吊具扭动时zα在轨道吊运行过程中，防扭控制应能降低或消除外界因素（如风力）所带来的干扰。在港口码头堆场轨道吊运行过程中，应识别出当前吊具扭动的角度及姿态并纠正吊具扭动的姿态，装卸时使吊具与水平运输装备上的集装箱和堆场箱区集装箱方位保持一致。在铁路中心站堆场轨道吊运行过程中，应识别出当前吊具扭动的角度及姿态并纠正吊具扭动的姿态，装卸时使吊具与水平运输设备上的集装箱、堆场箱区集装箱和集装箱列车方位保持一致。防扭控制应具备多种模式：手动模式、自动模式和零位模式。防扭控制手动模式下，操作平台上应设置有防扭功能按钮，通过按钮可以使吊具由实际状态达到吊具零位状态。防扭控制自动模式下，轨道吊作业过程中，吊具应一直保持防扭控制的状态。集装箱回转控制铁路中心站堆场中轨道吊把集装箱吊运到集装箱列车时，集装箱回转控制应能使相邻两集装箱的箱门成相对方向放置。吊装集装箱至集装箱列车时，集装箱回转控制应对从来自铁路中心站外的水平运输设备上或铁路中心站堆场上吊起的集装箱进行方位修正。集装箱回转控制应能在一定范围内控制回转机构旋转到指定的精确角度。集装箱回转控制应能在回转机构转动至合适角度后使用机械或电气方式对当前位置进行上锁。自动锁箱自动锁箱应具备吊具与集装箱自动上锁的功能。自动锁箱应判断吊具锁头状态是否处于解锁状态，如果处于解锁状态，将吊具锁头放入对应的集装箱锁孔内。自动锁箱应能接收到轨道吊管理系统的着箱指令，当检测到着箱指令，将吊具与集装箱自动上锁。自动锁箱应对吊具着床、锁紧、解锁限位的回馈信号进行延时处理，使机械动作准确到位。智能感知系统通用要求智能感知系统应符合5.3中规定的轨道吊控制系统的技术要求。轨道吊定位技术轨道吊定位技术应对轨道吊的大车运行机构、小车运行机构、起升机构以及水平运输设备进行快速准确定位。轨道吊定位技术应将测量的定位信息反馈给轨道吊管理系统。小车定位应在小车轨道方向上测量，并且应实时监控小车的位置信息以及小车行走的方向。小车定位校验应以小车行程的端点记为起点，小车运行中的实时位置记为终点，测量起点与终在轨道吊小车位置应重新标定的情况下，轨道吊定位技术需精确测量小车当前的实际位置值，并对小车初始位置进行重新标定。起升机构定位应测量起升/下降高度以及运行方向，测量起升/下降高度时应先确定起升机构的零位和最大位置，起升机构的中心线与零位之间的距离即是起升/下降高度。/下降的实际高度值，并对起升机构初始位置进行标定。轨道吊定位技术应检测吊具的旋转角度以及水平位置等姿态信息。架左右方向的中心线与零位之间的距离即是大车位置。目标检测轨道吊的目标检测装置应对水平运输设备的车号等信息进行识别。目标检测应识别集装箱列车号以及类型，并记录车次过站的时间。目标检测应记录集装箱号与集装箱列车号的对应关系。GB/T1836GB/T1836目标检测应将识别信息通过通信控制反馈至轨道吊管理系统。受到集装箱移动速度、目标检测设备安装位置以及集装箱摆放高度等因素影响，可能导致捕捉到的集装箱图片模糊时，目标检测应通过经过技术处理提高识别率。对集装箱信息的识别需检测集装箱的箱门朝向以及异常打开状态，检测结果将指导铁路中心站目标检测的识别率应减少受光线的影响。目标检测应识别多种尺寸的集装箱，可以识别处理各种集装箱。目标检测应包括实时的识别率统计和数据查询功能，识别数据和图像可长期保存。作业区域的轮廓检测轨道吊上的检测传感器应对当前作业箱区中每列集装箱的堆高进行三维轮廓检测，获得工作箱区的轮廓。轨道吊上的检测传感器应对集装箱列车进行实时三维轮廓扫描。轮廓检测的设备应采用高效、测量范围广的传感器，其测量范围可达应符合作业区域的需求。轮廓检测应在各种天气下均能实现良好的性能，尽量减少受天气等环境因素的影响。轮廓检测应实现高速扫描，实现不停车测量。自动称重自动称重应实现超偏载检测。自动称重应检测集装箱四个上角所受的吊起力。自动称重应将所得到的数据准确（包括集装箱号、车号、总重、偏载和偏重等信息），传输至轨道吊管理系统分析与处理。自动称重应支持远程监控服务，将所得到的数据传输至远程操作的人机交互界面并呈现结果，应提供实时监控、程序修改、数据提示校准和故障原因排查等。自动称重的精度应在规定范围内，并减少因为机身晃动而引起的称重误差。传感器状态监控传感器状态监控应由操作交互的中央监视器及报警器、采集数据的中央集控仪以及前端的各类传感器等组成。注：监视器是监控的显示部分，监控的终端设备。传感器状态监控应将轨道吊的状态数据上传至轨道吊管理系统。传感器状态监控应给传感器独立供电，保证传感节点的长时间续航。在传感器作业过程中不应操作中断，确保数据随时存储，以保证数据的安全。传感器状态监控应可以提供警报，以通知人员异常状态的机构情况。应支持用户自行设置报警传感器状态监控应支持用不同的图片、动画和字体颜色等形式，对不同的参数状态进行实时展示。传感器状态监控应有报警记录，在报警记录中应标明发生的原因、时间等参数，方便用户查询故障，并分配技术人员进行维护。传感器状态监控应具有传感器数据统计功能，数据应自动存储到服务器中，用户可以自行设置参数等，并以多种方式进行展示。传感器状态监控应有稳定的电源供应，避免停电导致的监控中断。传感器状态监控的视频存储时间应大于后期工作中需要调取的时长。自动着箱智能感知系统应实现集装箱在港口码头堆场、铁路中心站堆场的准确着箱；在装卸时，应测量锁孔位置，方便计算位置偏差值进行调整，以提高作业效率。自动着箱的一次着箱成功率至少应达到设定值。当智能感知系统检测到出现吊具倾斜时，吊具应自动减速，以避免在自动着箱作业过程中，对智能感知系统应检测目标箱高度、目标箱尺寸，并应将检测信号传递给轨道吊管理系统。智能感知系统应具备设定距离限制值的功能，此限制值应为提示即将着箱的距离。安全防护系统通用要求安全防护系统应符合5.3中规定的轨道吊控制系统的技术要求。防碰撞轨道吊大车、起升、小车在堆场内运行时，箱区内的集装箱与正在吊起状态下的集装箱间存在物理空间位置上的交叉，应根据不同情况采用不同方法进行防碰撞处理。轨道吊的小车在进入水平运输设备交换区时，吊具底部（空吊具时）或集装箱的底部（吊具带箱时安全防护系统应具备针对水平运输设备的防吊起模块，轨道吊在水平运输设备装卸区域吊起集同一堆区内相邻两台轨道吊在相互靠近时，安全防护系统应根据不同的操作模式采用不同的防碰撞方法，以保证两台轨道吊不发生相互碰撞。在大车轨道方向，对于大车运行路径前方一定高度和大小的障碍物（主要是车辆）需采用一定的检测方式进行防撞检测，避免发生碰撞。任一方向的防撞检测均应设置两套及以上采用不同检测方式的防撞检测设备，并应确保其中一套设备无法工作时，只靠另一套设备也能进行防撞检测。轨道吊大车经过堆场的水平运输设备通道时，为了确保轨道吊安全通过，由堆场设备提供防护防风抗滑安全防护系统应能检测轨道吊的非正常滑移。在需要进行防滑时，安全防护系统应能根据