浅析煤炭码头堆场堆_取料机防碰撞设计理论

浅析煤炭码头堆场堆、取料机防碰撞设计理论

张有旺1，邓恩昌2，肖

明2

（1.天津港中煤华能煤码头有限公司，天津

300456;2.神华天津煤炭码头有限责任公司，天津

300456）

摘要：堆、取料机作为可回转和行走的大型设备，在同一垛场内其悬臂有很长一段区域可能与其它堆、取料机发生碰撞。由于其本身是一个三维的空间立体结构，因此碰撞也发生在三维空间。结合工程实际，介绍一种基于平面坐标理论的悬臂回转式堆、取料机防碰撞程序设计思想，以及实际设计过程中防碰撞偏差的计算和参数的选取。关键词：堆场；防碰撞；堆料机；取料机中图分类号：U653.9285

文献标志码：A

文章编号：1004-9592（2008）05-0008-03

Analyse the Anti -collision Design Theory of Stacker and Reclaimer

in the Coal Terminal Stockyard

Zhang Youwang 1，Deng Enchang 2,Xiao Ming 2

(1.Tinajin Port China Coal Huaneng Coal Terminal Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China ；

2.Shenhua Tianjin Coal Terminal Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China)

Abstract ：As large -scale boom -slewing and traveling equipment,a certain length of stacker and reclaimer ’s booms may crash with others in the same stockyard.Because of its three -dimensional space structure,the collision also occur in the space.With the actural project experience,introduced an anti -collision programming plan,which is based on the plane coordinate theory,the way to determine the deviation and select parameter in the program -ming process are introduced.

Key words ：stockyard ；anti -collision ；stacker ；reclaimer

港工技术

Port Engineering Technology

2008年10月

第5期总第183期

Oct.2008Total 183No.5

天津港南疆港区神华煤炭码头，堆场面积约

326250m 2，配置4台4000t/h 堆料机，3台3000t/h 取料机（以下称小取料机）和3台6000t/h 取料

机（以下称大取料机），堆、取料机均采用悬臂回转式结构，堆、取料机行走轨道共7条。堆场堆、取料机布置示意，见图1。

从图1可以看出，堆、取料机发生碰撞的情况包含2类，一类是堆料机和取料机之间可能碰撞，如1#堆料机与2#大取料机，2#堆料机与2#大取料机；另一类是取料机与取料机之间可能碰撞，此类碰撞发生在同一轨道上的2台取料机之间，如1#小取料机与2#大取料机。

收稿日期：2008-06-15

作者简介：张有旺（1973-），男，工程师，从事港口自动化管理工作。

图

1堆场堆、取料机布置示意

2防碰撞系统设计思路

由于堆料机和取料机都是可回转和沿轨道行驶的大型设备，在同一垛场内堆料机悬臂与取料机悬臂有可能发生碰撞的很长一段区域，如果堆、取料机在回转和行驶过程中，操作人员没有注意到相互之间的距离，特别是在晚上以及能见度比较低的天气情况下，很可能发生相互碰撞，造成的经济损失将是十分巨大的，因此设计一套合理有效的防碰撞系统是相当重要的。

堆料机与取料机本身是三维空间的立体结构，它们之间的碰撞也发生在三维空间，然而从悬臂结构的不规则性、PLC计算处理能力以及程序编制难度等各方面考虑，控制系统无法准确地计算堆、取料机的空间最小距离，因此，必须对堆、取料机的模型加以简化。本系统采用将堆、取料机悬臂（取料机包括尾部的电气室）投影到堆场水平面，再对水平面内的2个投影进行采样计算，取最小距离值的防碰撞方案，只要保证堆料机与取料机（取料机与取料机）在平面内保持一定距离，就能避免发生空间碰撞。

3防碰撞系统设计方案

3.1堆、取料机防碰撞相关数据

堆、取料机防碰撞计算相关数据，见表1。

表1堆、取料机防碰撞计算相关数据

3.2计算悬臂间最小距离

将堆、取料机悬臂抽象地看成大小相等的圆组成的圆轨迹，根据堆、取料机悬臂长度和轨道间宽度，可以计算出两悬臂可能发生碰撞的悬臂长度区域，然后在可能发生碰撞的悬臂长度区域，选取一定数量的圆，计算其中一悬臂顶部采样圆与另一悬臂碰撞区域内所有采样圆间的距离，从而近似地计算出两悬臂间的最小距离。悬臂计算圆轨迹示意，见图2。平面内圆与圆间的距离计算，见图3

。

项目堆料机大取料机小取料机

斗轮外沿（或悬臂头部外

沿）到回转中心距离/m

47.86060

悬臂最大宽度/m699

行驶距离/m（轨道西为0）0～7500～7500～750

俯仰角/（°）（水平为0，上

为正，下为负）

-20～20-20～20-20～20

回转角度/（°）（悬臂与轨道

重合正东方向为0，向北为

正，向南为负。）

-120～120-170～170-170～170

轨道间的距离/m72.572.572.5

3.3建立堆场坐标系，计算采样圆圆心坐标

建立堆场坐标系，Y轴零点选在西侧行走编码

器零点向西60m位置（当行走编码器值为零时，即

使取料机悬臂垂直向西放置，计算过程中也不会出

现负值），X轴零点选在7#轨道所在位置。堆场坐标

系示意，见图4。

首先计算堆、取料机回转中心的坐标，再根据

堆、取料机的回转角度，计算采样圆坐标相对于回转

中心坐标的增量，进而求得各个采样圆在整个坐标

系中的坐标，再利用坐标进行计算比较。采样圆相对

于回转中心坐标的增量示意，见图5。

图4堆场坐标系示意

图2悬臂计算圆轨迹示意图3平面内圆与圆间的距离计算示意

张有旺，等：浅析煤炭码头堆场堆、取料机防碰撞设计理论

2008年第5

期9

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