港口集装箱起重机模拟训练系统设计

王永春

摘要：集装箱作为一种主流的航运货物运输模式，其虽然能够有效提高航运的效率，但对港口设备提出了更高的要求，为了满足集装箱船的货运需求，港口必须配备相应的集装箱起重机来实现对集装箱的高效搬运，在这个过程中港口对于高水平集装箱起重机技术人才的需求开始不断扩大。目前部分港口集装箱起重机模拟训练系统中存在部分技术人员理论知识体系不健全和港口集装箱起重机训练系统脱离实际的问题；通过加强对相关技术人才的培训，通过信息技术实现对港口集装箱起重机工作场景的还原，能够有效解决这两个问题。

关键词：集装箱起重机；模拟训练系统；智慧港口

前言：进入新世纪以来随着中国加入国际经贸组织，我国与国际市场的联系开始日渐密切，在这个过程中我国航运也得到了快速发展。航运是国际贸易的衍生物，其不仅实现了全球市场货物的高效运输，更促进了全球化的形成，推动了各地之间的经济文化交流。航运的发展离不开各个国家和地区对港口的建设，港口建设中除了硬件的建设更重要的就是对人才的培养，其中港口集装箱起重机操作系统人才的培养就是重中之重。

1发展港口集装箱起重机模拟训练系统的意义

目前港口集装箱起重机主要包括岸边集装箱桥式起重机和堆场集装箱门式起重机两类。轨道式集装箱起重机（简称轨道吊）是目前世界主流的堆场门式起重机，相比较于轮胎式集装箱起重机（简称轮胎吊或场桥），轨道式集装箱起重机在堆箱高度、堆箱位置控制以及减摇性能等方面都更加优秀。轨道式集装箱起重机通常是通过车轮与轨道相对运动来实现集装箱的搬运，而且轨道式集装箱起重机比传统轮胎式集装箱起重机跨距更大、运行更平稳。目前轨道式集装箱起重机主要采用电缆卷盘供电，功率输出稳定；采用电子减摇系统；部分国内外专业公司正在开发带定位反馈装置的全自动无人驾驶集装箱减摇定位系统，以提高作业效率。集装箱岸边桥式起重机（简称岸桥或桥吊）一直是集装箱码头岸边集装箱船舶装卸的主要设备，该设备根据码头设计靠泊等级配置外伸距和起重吨位不同的型号，设备大车均采用轨道式运行，运行小车与其他桥门式起重机运行小车基本相同。大车和小车运行机构的特点是运行速度很高，大大地提高了装卸集装箱的效率。目前国内外集装箱码头岸边桥式起重机采用全自动电子减摇和定位控制系统，由于大车运行速度很高，在大车运行方向的减摇问题上均作特殊考虑。供电均采用电缆卷筒方式[1]。

培养集装箱起重机高水技术人才的难点并不是人才理论知识的讲授而是技术人员实践能力的培养。港口集装箱起重机属于大型机械设备，直接用于实践教学不仅成本较高，而且会影响港口的正常工作。通过港口集装箱起重机模拟训练系统能够有效提高技术人员的实践能力，帮助其在进入工作岗位之后迅速进入工作状态，减少企业相关培训工作的投入，提高港口集装箱起重机的工作效率。目前港口堆场起重机发展的趋势是轨道式集装箱起重机，这类起重机一般可以容纳8到15列集装箱堆放在跨中，也可以在跨中安置多个车道，这样就可以更好的利用场地空间；而且能够实现智能控制和自动化作业，工作时的噪音也相对较少。通过轨道式集装箱起重机的发展有助于我国智慧港口的建设。

2港口集装箱起重机模拟训练系统的构建

港口起重机模拟训练系统对港口高水平技术工人的培养有着十分重要的作用，在进行港口集装箱起重机模拟训练系统构建的过程中需要从两个方面入手，首先是要基于集装箱起重机操作流程建立完善的模拟训练系统，其次是要根据学员对各个系统的操作情况来建立完善的考评机制。

2.1建立完善的模拟训练系统

完善的模拟训练系统应做到模拟训练的实践化，即根据港口集装箱起重机世纪工作情况来建立模拟训练系统。完善的模拟训练系统应包括语音引导系统、集卡车辆保护系统、集卡位置锁定系统、集装箱识别系统、着箱系统、吊具控制系统、集装箱堆垛扫描系统等。语音引导系统能够模拟出实际工作场景中各个岗位之间的指令传递，根据不同的指令学员进行相应的操作；集卡车辆保护系统能够根据模拟受力情况判断出集装箱与卡车之间的锁头链接情况；集卡位置锁定系统能够模拟出实际港口工作中大量集卡聚集的情况，有效训练学员对工作流程的熟悉；集装箱识别系统能够模拟出实际港口工作中多类集装箱的分类工作环节；着箱系统能够模拟出实际工作环节中集装箱码放的工作，根据系统反馈的信息来判断集装箱码放是否到位；吊具控制系统能够模拟出实际工作环节吊具的位置变化，能够提高学员对集装箱吊具的控制水平；集装箱堆垛扫描系统能够模拟出集装箱堆垛层数、堆垛高度的相关数据，来为学员提供动态的集装箱堆垛数据。

2.2建立完善的考评机制

港口集装箱模拟训练系统存在的目的就是为了提高相关工作人员的操作水平，因此集装箱模拟训练系统在运行的过程中需要根据学员不同的表现来建立完善的评分考评机制，通过对不同表现的学员进行评分来直观的呈现出其技术水平，引导其有针对性的提高相关工作能力。如在吊具控制系统中根据学员模拟工作过程中的操作来模拟出集装箱在吊运过程中可能存在的晃动，根据晃动的幅度来进行评分。在实际的工作中集装箱的晃动是不可避免的，但应尽量减少认为操作吊具造成的集装箱晃动情况，因此晃动范围越小可以说明学员对集装箱吊具的控制水平越高。

3完善港口集装箱起重机模拟训练系统设计的途径

完善港口集装箱起重机模拟训练系统设计需要从两个方面入手，首先是完善技术人员的理论知识体系，只有这样才能提高其在港口集装箱起重机模拟训练系统中的实践水平；其次是通过信息技术来实现对港口集装箱起重机模拟训练系统的构建，这种方式能够有效减少相关部门的成本，同时可以根据不同的需要完善对不同类型起重机操作的模拟训练。

3.1进一步完善技术人员的理论知识体系

进行集装箱起重机模拟训练的前提就是提高相关技术人员的理论知识体系，完善的理论知识体系能够有效提高技术人员参与模拟训练的成果。进行技术人员理论知识体系的建立主要包括三个方面，首先是要加强对相关人员的基础知识培训，基于基础知识来对实践工作进行解释；其次是要对实践过程中各类意外情况进行解释，帮助其更好的了解发生各种意外情况可能的原因以及妥善的处置方法；最后是要加强对技术人员的安全意思培训，安全是港口工作的关键，因此安全教育必须要落实到港口工作的每一个岗位。

3.2借助信息技术来建设港口集装箱起重机模拟训练系统

通过信息技术来搭建港口集装箱起重机模拟训练场景，不仅能够有效降低相关部门对港口集装箱起重机模拟训练系统的成本，而且借助信息技术还能将港口实际工作中各类意外情况进行模拟，最大化的还原港口工作的实际场景。目前不同港口的起重机类型都有所不同，借助信息技术搭建港口集装箱起重机模拟训练系统，可以通过调节后台参数来对不同类型的起重机操作进行模拟，最大化满足技术人员的实践需求。以轨道式集装箱起重机为例，轨道式集装箱门式起重机由主粱、刚性和柔性门腿、运行小车、起升机构、大车运行机构、电气系统、操作驾驶室等组成。根据堆场作业工艺，在单门腿方向或双门腿方向外伸悬臂成为单悬臂或双悬臂机型，不外伸成为无悬臂机型。根据场地、集装箱储运工艺流程及装卸的车辆(集装箱卡车或铁路车辆)确定采用无悬臂、单悬臂和双悬臂的不同结构形式。轨道式集装箱起重机既有不设减摇装置的场景也有设置简要装置的场景，设置简要装置一般是通过对绳索或刚性结构件施加阻尼来实现[2]。通过计算机参数的设置就能够对这两种起重机的操作场景进行真实的还原，最大化的满足相关技术人员的训练需求。

结束语：综上所述，提高港口工作效率的关键就在于加强对港口集装箱起重机操作技术人员的培训，传统的模拟训练系统通常只能针对某一类型的起重机进行培训，无法提高技术人员对其他类型起重机操作系统的认知。港口集装箱起重机实际工作场景较为复杂，在进行港口集装箱起重机模拟训练的过程中为了实现对场景的最大化还原，需要通过信息技术对不同类型起重机的工作进行模拟。

参考文献：

[1]聂福全,聂雨萱,杨文莉,孙喆人.智慧港口集装箱起重机关键技术应用[J].建设机械技术与管理,2021,34(05):46-50.

[2]戴孟业,郭小强,黄大志,周忠明.港口集装箱起重机模拟训练系统设计[J].机电信息,2020(17):114-115.