轮胎式龙门起重机大车自动纠偏的应用

轮胎式龙门起重机大车自动纠偏的应用

摘要：轮胎式集装箱龙门起重机（以下简称RTG）是广泛应用于集装箱码头堆场的集装箱装卸设备。RTG大车采用的是橡胶轮胎，其灵活性好，也可以从一个堆

场转场至另一个堆场。但实际RTG的运行跑道一般较窄，如果跑偏严重的话RTG

将会跑出跑道甚至撞箱。而单纯依靠人工操作来纠偏的话受外围因素影响很大，

所以配备自动纠偏的RTG将会越来越多，且与码头堆场的自动化潮流相融合。

关键词：RTG；自动纠编；堆场；撞箱；跑道

1 引言

在码头堆场的集装箱的装卸过程中，RTG扮演了极其重要的角色。由于RTG

只能沿着直线的跑道作业，其跑道左右两侧一般都有集装箱，而另一方面，RTG

朝着大跨距的方向发展，单纯的依靠人工来操作定位难度不断增大，而且为了能

够最大限度的提高码头堆场利用率，相邻箱区的间距都比较小，因此留给RTG运

行作业的跑道空间就更小，如果大车控制不够准确，很有可能发生碰撞事故，从

而造成巨大的经济损失，甚至会造成人员伤亡。所以自动纠偏在RTG中的应用将

显得越来越重要。RTG 大车自动纠偏系统可实现 RTG 大车在行走过程中，车轮中

心线与场地跑道线偏差的自动修正功能，提升 RTG 作业中的安全及效率。该系统

使 RTG 像在轨道上行驶一样，无需人工纠正行进方向，减轻司机的劳累程度，使

司机更多精力关注车道上障碍物及其他突发情况，有效提高大车行进的安全性，

提高 RTG作业效率。

2自动纠偏系统的选型

当前用户市场上应用的比较多的RTG自动纠偏系统有以下几类：

1）差分全球定位自动纠偏。全球定位系统包含了GPS、GLNOSS和北斗。差

分全球定位技术其精度可达到厘米级。但是全球定位系统对于周边环境要求较高，码头中有些设施高于RTG，如QC和灯塔等。如果RTG靠其太近，遮挡物会严重

影响GPS的收星、影响定位精度。其优点是差分全球定位纠偏可以全天候的运行，受天气情况的影响不大，不需要依赖场内参照物。

2）电磁感应自动纠偏。通过检测RTG大车跑道运行方向上的磁钉或感应电缆，通过电磁感应来定位，需要堆场预埋好磁钉或感应电缆的工程量较大。

3）图像识别自动纠偏。通过在RTG大车跑道运行方向上画参考线，并在RTG 四个支腿上安装摄像头，通过图像处理技术当前RTG大车是否跑偏。而图像的质

量就绝定了定位精度。比较容易受雨雪天气，地上异物及考参线的清晰度影响。

其优点是结构相对简单，价格上有优势。

4）激光扫描仪自动纠偏。在RTG无车道侧两个立柱之间下方侧面中央朝内

安装激光扫描仪，激光扫描仪所处高度应略高于集装箱卡车拖车板且低于一个箱高，通过扫描集装箱的距离，计算RTG是否跑偏。但是在堆场没有集装箱作为参

考时需要另外的参照物。

上述的几种自动纠偏中，差分全球定位自动纠偏其工作精度较高，可达±5cm，但对周边环境要求也高，价格相对较高。而电磁感应自动纠偏工作精度可达

±10cm，需要堆场预埋磁钉，但整体价格最高。图像识别自动纠偏其工作精度一般，但受天气及环境影响特别大，其最大优势是价格。激光扫描仪自动纠偏其工

作精度可达±15cm，受外部影响较小，但对堆场参照物要求较高，价格相对GPS

定位便宜。一般RTG在设计时，自动纠偏选型首先会考虑客户的需求，及码头的

实际情况，还要考虑成本，兰州路港物流公司由于是内陆堆场，其堆场地面部分

已修好，已不适合在地面再预埋磁钉。另一方面由于兰州路港物流公司是新的堆场，现有集装箱较少，如果选择激光扫描的话就缺少参照物。而图像识别自动纠

偏在兰州的冬天就经常因下雪而失效。综上所述，兰州路港物流的RTG选择了国

泰星云的GPS自动纠偏。

3 工作原理

3.1系统工作原理

对于码头每个场地的方向及轮胎基准线的坐标参数以及场地高程差在系统调

试时都预先配置到AG控制器中。当RTG大车行走时，通过 GPS 定位信息和大车

左右轮子的两个编码器信息，AG控制器可以获得大车的实时位置，通过PLC可

以获取大车行走的速度和方向并发送给控制器，控制器会实时检测大车位置及行

走的方向，并计算大车轮胎与地面上基准线的偏差值并发送给PLC，当预判RTG

有跑偏趋势或偏离达到阀值时，可以通过PLC分别控制增加或减少RTG两侧的轮

胎速度，形成前后轮胎速度差从而实现纠偏作用，将 RTG 行走方向纠正过来。

3.2系统功能

1）利用GPS定位技术、GIS技术、无线通讯技术，结合PLC电控技术，实现RTG大车行走过程中的自动纠偏，AGSS系统使RTG像在轨道上行驶一样，无需

人工纠正行进方向；

2）当 RTG 大车0度时，控制大车进行自动纠偏。当RTG大车非0度时，不

进行自动纠偏控制；

3）支持 ProfiBus、RS232和网络等多种接口，便于AGSS系统与PLC控制系统集成；

4）系统具备GPS与编码器融合技术，提高AGSS系统的可靠性；

5）RTG行走过场时，自动减速停车保护，司机观察后低速过街；

6）具备自检功能，故障时发出警告信息，指示灯变亮，提示司机注意安全，系统提供自动/手动切换开关和模式指示灯，RTG 司机也可以在特殊的情况下手动

关闭 AGSS 功能。在 AGSS 系统故障或关闭的情况下，不会影响原有系统正常工作； 7）当遇到紧急情况时，手动优先；

3.3设备安装

3.3.1基准站子系统安装

基准站GPS天线安装在开阔地点，如办公楼楼顶。安装时应保证其周围两百

米范围内没有较高的遮拦物和影响GPS正常工作的电磁干扰源。实现高精度RTK

定位的基准站差分有效距离约10Km，一个基准站可满足整个码头作业区的差分

需要。

3.3.2 RTG 移动站子系统安装

RTG 移动站的2个GPS天线安装于RTG电气房一侧的顶部框架两端，尽量保

持与大车侧梁平行，且水平高度一致。电台天线安装于RTG电气房一侧框架顶端

非拖链侧，GPS与电台的天线电缆沿框架（内部）走线至电气房内，经避雷器后

与固定在电气房墙壁上DGPS机箱天线接口相连；同时，机箱电源接口引电源线

连接AC220V电源空开，引数据通讯线缆连接到PLC的通讯端口。

4 结语

随着码头自动化、智能化的发展，自动纠偏在码头堆场中的应用越来越广泛。GPS自动纠偏也因其性能特点被大量应用在RTG的自动纠偏中。