基于行为分析的桥吊司机操作规范研究

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摘要：以港口集装箱起重机装卸操作作业为研究背景，从三个方面对桥吊司机操作作业行为进行分析，发现在桥吊司机操作过程中的动作流程与操作规律。最后，结合桥吊司机的安全操作知识，运用模糊算法构建桥吊司机操作行为规范库，实验证明该规范是有效的。

关键词：集装箱起重机；司机操作；行为分析；模糊算法

中图分类号：U169 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2013） 02-0000-02

如何在港口集装箱码头作业中，通过建立规范操作库让桥吊驾驶司机自觉遵守，在提高作业效率的同时，保障作业的安全运行，是每一个港口管理者迫切需要解决的难题。虽然桥吊司机对整个的作业过程安全效率起决定作用。但目前，对提高港口装卸作业效率的研究主要集中在对设备的改进上，如港口桥吊由最初的常规桥吊发展至现在的双小车桥吊、双四十英尺桥吊等类型[1]。桥吊司机的规范化操作是保证作业安全高效的必要条件，然而目前国内外针对桥吊操作作业没有规范标准。在港口集装箱装卸作业过程中，人的不规范行为、机械及货物的不安全状态、港口的特定环境和管理条件直接影响了作业效率及事故风险。在复杂的作业环境中，通过建立规范操作库让桥吊驾驶司机自觉遵守，避免不规范操作行为的发生，是每一个港口管理者迫切需要解决的难题。

基于上述研究，本文针对桥吊司机要求，上下桥吊，作业前检查以及装卸作业四个方面，对港口桥吊作业的安全操作基础理论进行梳理，将人为操作对作业安全与效率的影响作为主要考虑依据，对桥吊操作作业流程进行系统分析，发现桥吊司机操作过程中的动作流程与操作规律。最后，结合桥吊驾驶安全规程和通过驾驶行为分析得到驾驶规律，运用模糊算法构建桥吊司机操作行为规范库。

1 桥吊司机操作安全

桥吊操作能极大的影响集装箱装卸效率。而人的不规范行为、机械及货物的不安全状态、港口的特定环境和管理条件直接影响了作业效率及事故风险。因此，需要进行桥吊司机安全操作行为选取研究，主要参考标准是辛宝良操作法[2]和《桥式起重机安全操作规程标准与技术》[3]。桥吊作业的安全和效率直接制约了港口绩效水平。由于桥吊比较高，在登上桥式起重机时，桥吊司机要注意登机时的安全要求。有时受到大雪、大风等的影响，桥吊的高压电缆、吊具等会有损坏，影响桥吊司机安全操作。因此，桥吊司机在驾驶桥吊前或交接班时，必须做好作业前检查工作。在正常装卸操作作业过程中，桥吊司机要进行规范化操作，否则容易发生误操作，导致事故发生。另外桥吊司机也会遇到突然停电、天气突变等情况，此时桥吊司机需要沉着、冷静的应对。

综上所述，通过实地调查桥吊的操作流程以及了解操作过程中的具体动作过程，桥吊司机操作安全主要包括以下四个方面：人员安全、上下桥吊安全、作业前检查、装卸作业。

2 桥吊司机的行为分析

在分析桥吊司机操作动作行为时，深入分析在不同的操作行为、不同的作业任务、不同的箱型、不同的节点下，操作熟练的桥吊司机驾驶过程中的动作过程和操作规律。

2.1 操作行为分析

港口桥吊司机的操作行为主要分为左、右手操作，左手主要操作控制小车运行的拉杆、开闭锁的右侧拨键、导板臂上下运动的左侧拨键以及控制20尺、40尺转换的按钮；右手主要操作控制吊具上升、下降以及控制大车左右行走的拉杆和故障恢复、控制关、控制合按钮。其中，在不动大车的情况下，故障恢复、控制关和控制合按钮基本上不动。通过实际操作分析，总结得出：（1）在整个操作过程中，小车前进、后退所占用的时间最多，其次，是吊具上升、下降的时间。而由于左手操作的左键、右键，以及20、40尺按钮属于触点式操作，拉回操作则属于瞬间操作，虽然次数不少，但是占用的总时间并不多。（2）另外桥吊司机在操作导板的上升与下降或吊具开锁与解锁时，习惯将手放在拨键上方，等待导板是否下降或上升完成以及观察是否开锁或解锁成功。

2.2 按箱型、节点、有无对箱分类对比分析

2.2.1 按箱型分析

国际上集装箱按尺寸一般分为20尺、40尺和45尺。由于实验条件所限，本文只进行20尺和40尺集装箱的研究。通过实际操作分析，发现桥吊司机在操作20尺箱比操作40尺箱要更难一些。总结得出：20尺比40尺的集装箱尺寸小，桥吊司机要不断调整吊具与箱子的位置，所以需要不断进行左、手拉杆的操作，对箱更难操作。

2.2.2 按节点分析

通过动作任务记录分析，可将桥吊作业的过程进行节点控制划分[4]如图1所示，

从表1看出，在吊具连接时所占用的时间最多为39%。这是由于在吊具连接的过程中，需要不断调整吊具位置，使吊具与集装箱连接起来。

2.2.3 按有、无箱分析

对箱是指在桥吊司机将集装箱放到集卡或船上时，需要将吊具上的集装箱放到另一个集装箱之上。通过实际操作分析，总结得出：（1）在装卸过程中，包含对箱的装卸时间要大于抓箱对箱的装卸时间；（2）当集装箱放置在另外一个集装箱之上时，在起箱的过程中会更加麻烦；（3）在着箱过程中，需要进行对箱的话，需要小车与吊具的位置反复调整。

3 桥吊司机操作规范库建立

3.1 模糊算法选取

桥吊司机在驾驶桥吊进行装卸作业的过程中，所进行的一系列复杂操作具有一定的模糊性规律。模糊算法可用于近似描述策略或者决策规则，是模糊指令的有序集合，这些指令的执行可得特定问题的近似解。借用模糊图或则模糊马尔可夫算法的概念，可以形式化地定义模糊算法[5]。可分为：定义及确定算法，生成算法，关系及行为算法，决策算法。在本文中，建立桥吊驾驶规范库只用到了两种算法，即关系及行为算法和决策算法。构建过程如下：（1）通过模糊集合对桥吊司机操作行为进行分类；（2）通过模糊关系及行为算法描述桥吊司机各操作的关系以及行为；（3）通过模糊决策算法近似描述桥吊司机的操作过程或者操作规则。

为了能够具有通用性，本文将通过桥吊功能对桥吊司机操作行为进行分类。在桥吊司机操作运动过程中，桥吊司机需要操作的主要有大车、小车、吊具、导板臂、箱型转换等。基于模糊决策算法的桥吊司机操作规范库主要由9个部分组成，如图2所示。

桥吊司机首先进行作业前检查；然后，若没有收到不好的气候影响、有人要登机、离机或发生故障或不继续吊箱，则根据桥吊就位，吊具连接、起吊离地及起吊作业、小车运行、集装箱就位作业检查以及集装箱就位作业，吊具回升进行循环作业，否则停止作业。而每一部分包含一个复合模糊算法且模糊决策算法通过模糊条件语句描述。

4 实验分析验证

本实验在真实桥吊上进行测试，设定统一作业规则，在甲板上进行20尺何40尺的集装箱的装卸作业（计件作业）。选取4名熟练的男性桥吊司机，并让他们了解操作任务，并让其中2人在操作前阅读本文设计的操作规范，另外2人不阅读该规范。保证被试者在熟悉作业环境之后开始作业，同时进行操作行为记录。作业时间为半个小时。每次进行重复的操作作业任务，分别进行20英尺集装箱装卸（20件）、40英尺集装箱装卸（20件）操作过程。确保每个被试者在相同实验条件下进行操作，但实验中使用到的所有数据采集装置，各被试装置使用次序均为实时记录。

根据作业条件和风险，本实验由经验丰富的4名男性司机在上海海事大学的岸桥上进行正规桥吊操作实验测试。该次实验选择桥吊前方区域为船，桥吊正下方为集卡位置，保证每次实验状态的与真实操作作业一致。对被试者的操作作业过程进行跟踪拍摄，主要通过操作行为录像。

本次试验主要从平均作业时间和故障发生次数两个方面分析，当发生故障时，桥吊会自动报警，可以根据报警器的声音以判断桥吊发生故障。根据记录及分析，其结果如表2所示：

从表2可以看出，参考本文所设计的桥吊司机操作规范库能提高桥吊作业效率，减少桥吊故障发生的概率。

5 总结

本文对港口集装箱装卸作业过程中，通过动作行为的定量对比分析手部动作在不同操作行为、不同箱型、不同节点、不同作业任务进行对比分析，运用时序分析分析操作流程，以及在不同操作行为和不同节点下的被试者眼球运行变化特征进行差异性比较。通过模糊算法构建桥吊司机安全操作规范库，为将来疲劳驾驶研究和桥吊司机驾驶员培训奠定一定的基础。

参考文献：

[1]周芒.研发速度显示仪提高桥吊作业安全性能[J].港口科技，2008（2）：30-31.

[2]M. Hayashi， C. M. Oman， M. Zuschlag. Hidden Markov Models as a Tool to Measure Pilot Attention Switching During Simulated ILS Approaches [J]. In Proc. Of 12th International Symposium on Aviation Psychology， Dayton， OH， 2003： 502-507.

[3]《劳动人事争议调解仲裁相关法律法规文件汇编》编委会.桥式起重机安全操作规程标准与技术[M].中国劳动社会保障出版社，2009.4：1-3，8-11.

[4]上海市技师协会.上海技师的高招绝活[M].上海：同济大学出版社.2006.

[5]Dubois D， Prade H， Yager R. Fuzzy Information Engineering [M]， New York： Wiley， 1997： 7-8.