一种岸桥伴侣协同作业系统及其作业方法与流程

本发明涉及一种岸桥伴侣协同作业系统及其作业方法，属于集装箱码头装卸设备。

背景技术：

1、现有的传统集装箱码头中，常规岸桥的作业效率受限于其单一小车在船侧与陆侧之间的往复运行——主小车需完成从船上抓取集装箱、运输至陆侧、再返回船侧的完整循环，每个循环中约50%的时间为空载行程，效率瓶颈明显。

2、为提高岸桥装卸效率，振华重工于2004年创新研发了双小车岸桥，将常规岸桥与自动化轨道吊集成，通过海侧小车负责船至中转平台作业、门架小车负责中转平台至陆侧运输车作业的接力方式，使理论效率翻倍。代表性专利如cn101234710a、us20080264872a1、ep1894845a2等详细描述了双小车岸桥的结构。然而，双小车岸桥由于双小车运动干扰，整体结构刚性要求极高、自重大幅增加，结构复杂、造价昂贵，且需全新购置或对岸桥本体进行大规模改造。

3、此外，现有技术中还存在岸边集装箱起重机与agv或跨运车的自动化交互方案，但这些方案属于软件调度和定位交互范畴，不存在设备间的物理连接和刚性协同。轮胎吊或轨道吊的结构创新主要解决堆场作业灵活性问题，从未将其功能定义为与岸桥协同完成船舶装卸。

4、若直接对现有码头岸桥进行升级改造，难度大、成本高、周期长。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种岸桥伴侣协同作业系统及其作业方法。

2、本发明是通过如下技术方案实现的：一种岸桥伴侣协同作业系统，包括：

3、标准岸桥，用于从船舶对应贝位吊装集装箱。

4、岸桥中转平台，固定设置于所述标准岸桥的后方，用于临时存放由所述标准岸桥吊运的集装箱。所述岸桥中转平台为钢制结构，其高度与标准岸桥小车最低起升位置相匹配，便于直接卸箱。所述岸桥中转平台的下方或侧方设置有插接接口，所述插接接口包括与插接装置配合的插座组件和高精度定位导向结构。

5、岸桥伴侣悬臂场桥，其为轮胎式龙门起重机，包括主梁、设置于所述主梁一端的可折叠悬臂、设置于所述悬臂自由端的插接装置、小车以及大车行走机构。所述插接装置用于与所述岸桥中转平台的插接接口实现可拆卸连接。

6、所述悬臂通过铰接机构与所述主梁连接，并设置有由液压油缸或电动推杆驱动的折叠/展开执行机构。所述悬臂能够在工作状态的水平展开位置与非工作状态的垂直或倾斜收拢位置之间快速切换，以减少设备转场时的大车运行跨度。

7、所述插接装置包括高精度导向机构、快速液压或机电锁紧/松脱机构以及浮动机构。所述浮动机构被配置为在所述插接装置与所述岸桥中转平台锁紧后，在所述标准岸桥的小车运行方向上允许所述岸桥伴侣悬臂场桥与所述标准岸桥存在弹性或液压缓冲的相对位移，以吸收运行中的动态载荷和定位误差。

8、所述大车行走机构具备高精度伺服控制能力，并包括角度调节轮组。所述角度调节轮组被配置为在所述悬臂展开后调整所述岸桥伴侣悬臂场桥的大车行进方向，使其与所述标准岸桥的大车轨道方向保持平行。所述大车行走机构还被配置为在所述插接装置锁紧后，能够接收所述标准岸桥的大车移动指令或通过相对位置传感器，实现与所述标准岸桥沿贝位方向的同步随动。

9、所述小车设置于所述主梁和/或所述悬臂上，用于在所述悬臂展开状态下，将所述岸桥中转平台上的集装箱吊运至目标位置。

10、所述岸桥伴侣悬臂场桥上还设置有定位与通讯系统。为解决岸桥下方gps/bds信号遮挡问题，所述定位与通讯系统采用多传感器融合定位方案，包括uwb超宽带定位模块、激光雷达slam模块和编码器里程计模块，实现稳定、高精度的绝对和相对定位。通讯系统采用工业无线以太网与光纤通讯冗余，确保与岸桥及中央控制系统的通讯可靠。

11、所述岸桥伴侣悬臂场桥还包括设备控制系统，所述设备控制系统包括：

12、协同调度模块，用于与码头tos系统对接，接收作业指令并分解、协调所述标准岸桥与所述岸桥伴侣悬臂场桥的作业序列；

13、自动作业控制模块，用于控制所述悬臂的折叠与展开、所述插接装置的锁紧与松脱、高精度定位与导航、大车随动以及起升与小车自动运行；

14、安全监控模块，用于实时监控连接状态、浮动位移、载荷和风速参数；

15、人机交互界面，用于提供远程监控和人工干预接口。

16、一种岸桥伴侣协同作业方法，包括以下步骤：

17、步骤s1：将标准岸桥移动至目标贝位，利用其吊具将船上对应位置的集装箱吊装至岸桥中转平台；

18、步骤s2：将处于悬臂收拢状态的岸桥伴侣悬臂场桥行驶至所述岸桥中转平台的侧面，通过插接装置与所述岸桥中转平台的插接接口对接并自动锁紧，锁紧后在x方向形成浮动连接；

19、步骤s3：展开悬臂，并通过大车行走机构的角度调节轮组调整所述岸桥伴侣悬臂场桥的大车行进方向，使其与所述标准岸桥的大车轨道方向平行，建立联动控制；

20、步骤s4：通过所述岸桥伴侣悬臂场桥的小车沿所述悬臂移动，将所述岸桥中转平台上的集装箱吊运至目标位置；所述标准岸桥的主小车与所述岸桥伴侣悬臂场桥的小车并行作业，标准岸桥主小车将集装箱从船上卸至中转平台后即可返回船上进行下一次抓取，岸桥伴侣小车同时从中转平台上取走集装箱并运送至陆侧；

21、步骤s5：当需要切换贝位时，所述标准岸桥与所述岸桥伴侣悬臂场桥在保持锁紧连接状态下，由所述标准岸桥的大车驱动，所述岸桥伴侣悬臂场桥的大车行走机构同步随动，整体移动至新贝位；

22、步骤s6：当前贝位作业完成或需要长距离转场时，所述插接装置自动松脱，所述悬臂收拢恢复为紧凑形态，所述岸桥伴侣悬臂场桥自主行驶至下一作业点，实现一台岸桥伴侣悬臂场桥配合多台标准岸桥的作业模式。

23、本发明的有益效果是：

24、高效能：通过标准岸桥与岸桥伴侣悬臂场桥的并行作业，打破了单小车岸桥的顺序作业瓶颈，整体循环时间接近双小车岸桥。

25、经济性：无需对现有岸桥进行伤筋动骨式的改造，主要投资在于新增的岸桥伴侣悬臂场桥，总价仅为双小车岸桥的约60%，大幅降低了设备投资成本。

26、灵活性：岸桥伴侣悬臂场桥采用可折叠悬臂设计，转场时整体宽度缩小，行驶灵活。一台岸桥伴侣悬臂场桥理论上可服务于多台标准岸桥，实现"一拖多"的灵活调度模式。

27、自动化与安全性：实现了从对接到作业的全流程自动化控制；创新的浮动连接设计有效吸收了动态工况下的冲击载荷和定位误差，保障了设备安全与结构寿命。

28、易推广：该方案适用于绝大多数现有常规岸桥的升级改造，无需改变岸桥本体结构，具有广泛的适用性和推广价值。

1.一种岸桥伴侣协同作业系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的岸桥伴侣协同作业系统，其特征在于，所述插接装置（4）的锁紧/松脱机构为液压锁紧机构或机电插销机构，用于实现所述岸桥伴侣悬臂场桥（3）与所述岸桥中转平台（2）之间的快速连接与分离。

3.根据权利要求1所述的岸桥伴侣协同作业系统，其特征在于，所述折叠/展开执行机构为液压油缸或电动推杆，所述悬臂（5）展开后通过机械锁定机构锁定于水平工作位置。

4.根据权利要求1所述的岸桥伴侣协同作业系统，其特征在于，所述大车行走机构（6）包括角度调节轮组，所述角度调节轮组被配置为在所述悬臂（5）展开后调整所述岸桥伴侣悬臂场桥（3）的大车行进方向，使其与所述标准岸桥（1）的大车轨道方向保持平行。

5.根据权利要求1所述的岸桥伴侣协同作业系统，其特征在于，所述岸桥伴侣悬臂场桥（3）上设置有定位与通讯系统，所述定位与通讯系统包括uwb超宽带定位模块、激光雷达slam模块和编码器里程计模块，所述uwb超宽带定位模块在所述悬臂（5）区域布置有基站，在所述岸桥伴侣悬臂场桥（3）上布置有标签。

6.根据权利要求1所述的岸桥伴侣协同作业系统，其特征在于，所述岸桥中转平台（2）的表面设置有导向轮或滚轮，用于辅助集装箱的临时定位与推移。

7.根据权利要求1所述的岸桥伴侣协同作业系统，其特征在于，所述岸桥伴侣悬臂场桥（3）还包括设备控制系统（ecs），所述设备控制系统（ecs）包括：

8.一种岸桥伴侣协同作业方法，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的岸桥伴侣协同作业系统进行实施，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的岸桥伴侣协同作业方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述悬臂（5）展开后，所述岸桥伴侣悬臂场桥（3）的大车行走机构（6）与所述标准岸桥（1）的大车行走系统通过电控或机械联动方式保持同步移动。

10.根据权利要求8所述的岸桥伴侣协同作业方法，其特征在于，所述步骤s6中，所述岸桥伴侣悬臂场桥（3）在解除连接后，通过自身动力沿场桥轨道行驶至另一台标准岸桥（1）的岸桥中转平台（2）处，实现一台岸桥伴侣悬臂场桥（3）配合多台标准岸桥（1）的作业模式。