基于SHAP-LightGBM的电动集装箱正面吊运起重机能耗分析和异常识别

集装箱正面吊运起重机(以下简称正面吊)在港口的实际作业中发挥着重要作用。随着社会对能源和环境问题的日益关注,正面吊的电动化趋势愈加显著,市场上电动正面吊的数量逐年增加。电耗性能直接影响电动正面吊的续航能力、作业效率和作业成本,是电动正面吊的重要性能之一。驾驶行为、作业工况、设备故障等因素均会对电动正面吊的能耗产生影响。为此,通过收集电动正面吊客户侧的实际运行数据,基于LightGBM(light gradient boosting machine,轻量级梯度提升机)模型,在微观和宏观两个层面分别对电动正面吊的行驶和作业过程进行能耗建模,并运用SHAP(Shapley additive explanations,沙普利加和解释)理论量化分析不同作业工况、作业行为对电动正面吊能耗的影响,同时识别设备故障所引起的能耗异常。结果表明,基于SHAP-LightGBM的能耗模型能够准确预测和分析电动正面吊的行驶和作业能耗,可为电动正面吊的设计、能耗策略优化提供有效的信息输入,同时可建立电动正面吊实际运行过程的理论能耗基准,有效指导驾驶行为和识别故障造成的能耗异常等。

集装箱正面吊人机安全防撞行人智能检测算法研究

针对集装箱装卸作业环境行人小目标检测精度较低以及行人检测易受背景干扰问题,提出了一种融合行人掩模的多尺度人机安全防撞行人智能检测模型。该模型以VGG-16作为主干网络,通过构建行人注意力模块和特征融合模块,将像素级行人注意力掩模与主干网络特征进行特征融合,增强小尺度行人的特征识别,显著减少了背景干扰,并将行人智能检测信息作为参数,提出基于标定法的人机距离测量方法,设计集装箱正面吊自动刹车执行机构,研发集装箱正面吊人机安全防撞行人智能预警系统,实际应用验证了集装箱正面吊人机安全防撞行人智能检测算法的有效性和可靠性,满足铁路货场行人小目标实时准确检测要求,能有效防止集装箱正面吊与行人相撞,避免人身伤亡事故发生。

基于正面吊计量检测的集装箱装卸作业信息化研究与应用

集装箱运输方便、快捷、装卸效率高并且应用广泛,铁路货车使用集装箱运输时超载、偏载现象时有发生,需要加强对集装箱超载、偏重及一辆平车装载2只集装箱时整车超偏载的检测。建立了集装箱作业中集装箱超重、偏载检测计算模型和2只集装箱装一辆平车的超偏载检测计算模型。根据铁路集装箱堆场正面吊装卸集装箱作业流程,以正面吊对集装箱作业实时称重、偏载检测系统为基础,结合箱号自动识别、堆场电子地图定位和集装箱定位导航技术,建立了铁路集装箱堆场装卸作业信息系统,可杜绝正面吊起吊集装箱时F-TR锁勾连造成平车掉道事故,避免集装箱空重混装及整车超重,提高集装箱堆场正面吊作业效率和信息化管理水平,有效提高了集装箱存储、运输效率。

基于有限元分析方法的吊钩式传感器优化设计与试验分析

随着现代铁路物流的发展,集装箱运输成为铁路物流发展的主要方向,正面起重机在吊装集装箱时具有机动性强、作业效率高、操作简便等优点,被广泛应用于铁路货场集装箱作业中。文中结合正面起重机吊钩结构特征设计集装箱超偏载检测系统所需的吊钩式传感器,实现集装箱称重、超偏载检测和吊装为一体的结构形式。结合正面起重机作业过程、吊钩在吊运集装箱过程中的受力特征和吊钩使用年限要求,进行吊钩传感器结构设计和寿命预测,并采用有限元分析方法,优化结构参数、验算结构强度和估计使用寿命。通过试验验证,设计加工的传感器结构合理,结构强度和精度满足要求,该方法的应用为吊钩式传感器设计、加工和维护提供一种新的应用方案。

基于MSC.Nastran正面吊运车吊臂有限元建模与分析

吊臂是由基本臂和伸缩臂组成的正面吊运车的关键部件。文章用Pro/Engineering进行几何建模;采用滑移面MPC多点约束技术建立了吊臂结构的Patran有限元分析模型,考虑4种典型位置和4种载荷共16种组合工况以及吊具和集装箱的动载系数、臂架自身的冲击系数等,用Nastran求解器进行了有限元分析,得到了基本臂和伸缩臂的应力与位移变形云图、应力集中处的应力,基本臂回转支座与车架铰接处、俯仰油缸与臂架铰接处的约束反力,以及俯仰油缸与伸缩油缸的受力,在满足相应国标的情况下获得了最优设计。

集装箱正面吊运车防倾覆过载保护装置动力学建模与分析

建立港口正面吊运车防倾覆过载保护装置的ADAMS动力学模型,并作仿真分析。得到了连锁与下锁接触距离,锁钩接触力、接触力矩,后耳板与连锁铰接点处橡胶衬套位移、受力,连锁、前耳板各自铰点处的约束力,连锁钩点、下锁钩点位置等随时间变化的曲线。所得结果可作为防倾覆过载保护装置优化设计的参考依据。

铁路集装箱正面吊安全监管平台设计研究

利用"互联网+设备"的理念,借助传感器、数据采集、数据传输、卫星定位等技术,构建铁路集装箱正面吊安全监管平台总体架构,设计运行状态参数、油耗、轮胎胎压胎温、GPS定位及吊箱计数等数据采集方案,研制车载数据采集终端,开发设计铁路集装箱正面吊安全监管平台,将数据传输到远程数据中心统一管理,实现集装箱正面吊实时运行状态监控、设备管理维护、数据统计分析、运行轨迹回放等功能,为提升铁路集装箱正面吊设备的精准化管理水平提供参考。

集装箱正面吊运机负载传感液压系统分析与应用

负载传感系统是应用在集装箱正面吊运机上的一项先进技术,介绍了该系统的控制原理、类型、特点及应用实例,为同类工程机械设计应用提供参考。

集装箱正面吊运起重机试验体系研究

基于GB/T 16905—1997《集装箱正面吊运起重机试验方法》,阐述了集装箱正面吊运起重机试验项目体系,确立了集装箱正面吊运起重机试验评价体系,归纳了其试验方法及注意事项。为全面考核集装箱正面吊运起重机是否达到设计要求的主要性能指标提供决策依据。

中小型集装箱物流场站设备选型

以中小型集装箱物流场站为设计模型,分析跨运车、正面吊的适应性,以期找到此类型物流企业设备选型的一些共性特点。

正面吊作用下混凝土板规范计算厚度过大的原因探讨

大连港大窑湾港区6#和7#泊位集装箱堆场箱角间混凝土板厚按规范计算需40 cm,实际工程仅为20 cm。原设计不允许正面吊作业,实际正面吊进行了相当长时间作业后,混凝土板并未破坏。对铺面设计进行计算比较认为:混凝土板规范计算厚度过大的原因是刚性铺面下采用的土基回弹模量过小。

基于移动互联架构的正面吊远程监控系统

建立了以正面吊远程监控系统为基础的设备全方位管理平台,通过物联网通讯技术,对设备的关键技术参数和运行状态进行实时监控,实现了设备的精细化管理,降低了故障隐患和被动停机率,为企业的安全生产和重大安全事故的预防提供了有效保障。

集装箱正面吊变幅机构的铰点位置优化

集装箱正面吊变幅机构是正面吊大臂举升机构的核心,其变幅铰点位置的确定直接影响到整机的性能。通过对变幅机构受力特性的分析,以变幅油缸最大负载最小及变幅液压系统液压冲击最小为优化目标,建立变幅机构三铰点数学模型,采用分层排序法处理多目标问题的优化,利用Matlab粒子群算法对变幅铰点位置进行优化,结果表明优化后的铰点位置提高了正面吊整机性能,为变幅机构参数设计和改善提供了重要依据。

铁路集装箱正面吊技术发展方向研究

随着铁路集装箱作业的快速增长,集装箱正面吊已经成为铁路集装箱办理站的主型装卸机械。在阐述集装箱正面吊技术发展及铁路行业应用的基础上,对铁路应用的典型集装箱正面吊的技术参数进行比较,通过总结轻型可变轴距技术、混合动力正面吊技术、动力分配优化技术、纯电动正面吊技术等新型集装箱正面吊技术应用情况,提出铁路集装箱正面吊应满足铁路集装箱装卸需求、遵守国家环保规定、采用轻量化设计、适应远程监控要求、符合安全防护要求、提高可靠性能等技术发展方向,以探索具备节能、环保等优势的集装箱正面吊在铁路行业的应用前景。

参数化集装箱正面吊运机力矩限制方法的研究

通过对集装箱正面吊运机力矩限制数学模型的研究,提出了一种新颖的参数化力矩限制方法。该方法不需要关心繁杂的机器几何参数,降低了力矩限制控制系统对机械结构及有关参数的依赖程度,提高了开发调试效率。

集装箱正面吊新电控系统的研制

集装箱的装卸能力越来越多得用来衡量一个港口的整体实力,而集装箱正面吊又是公司集装箱作业的关键设备,其运行状态直接影响公司的正常装卸生产。本文分析了现有集装箱正面吊存在的问题,介绍了PLC新型集装箱正面吊电控系统的特点以及其方案的设计与实施,并分析了新型集装箱正面吊的应用效果。

集装箱正面吊无线高清视频监控系统构建研究

针对集装箱正面吊作业范围广、流动性强、监控难度大的问题,利用"互联网+设备"的理念,借助4G无线网络传输,研究设计集装箱正面吊无线高清视频监控系统。集装箱正面吊无线高清视频监控系统主要由数据采集单元、数据传输单元、远程数据中心和系统应用等4部分组成,通过在集装箱正面吊上安装无线高清视频对动态图像进行实时采集,实现对集装箱正面吊作业全天候、全方位、多层次、多角度的流程控制,优化对集装箱正面吊装卸作业安全过程,促进站段各级安全管理(监控)人员全面提升集装箱正面吊安全管理水平。

集装箱正面起重机安全监控系统

为加强集装箱正面起重机安全运用管理,进行了集装箱正面起重机运用现状调研。文中以互联网+设备的理念,采用传感器、数据采集、数据传输、卫星定位、统计分析、图像检测、人体识别等技术,研究设计了铁路集装箱正面起重机安全监控系统,提出了运行状态参数、油耗、轮胎胎压胎温、定位、作业箱数等机械运用数据采集和作业区人体图像识别方案,具有实时数据监控、设备管理维护、运行轨迹回放、数据统计分析、人身安全保障等功能,为实现集装箱正面起重机的精准化管理、运行安全及作业区人身安全提供了有效途径。

集装箱正面吊运机结构分析与试验研究

针对额定载荷45吨的集装箱正面吊运机，建立了结构件车架体与臂架一体的有限元分析模型，利用MSC／NASTRAN软件对其进行静强度分析。同时对结构进行动态应力测试试验和对比，对起升载荷动载系数进行计算。有限元分析结果与试验数据相吻合，验证了有限元模型正确性。在动态应力测试同时也为进行结构的等寿命设计提供基础。

参数化集装箱正面吊运机力矩限制方法的研究

通过对集装箱正面吊运机力矩限制数学模型的研究,提出一种新颖的参数化力矩限制方法。该方法不需关心繁杂的机器几何参数,可降低力矩限制控制系统对机械结构及有关参数的依赖程度,提高开发调试效率;可用于集装箱正面吊运机的力矩限制安全保护。