嚴(yán)梁陳

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司陸上重工設(shè)計(jì)研究院，上海 2 0 0 1 2 5）

岸邊集裝箱起重機(jī)小車機(jī)構(gòu)滑觸線供電系統(tǒng)的研究

嚴(yán)梁陳

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司陸上重工設(shè)計(jì)研究院，上海 2 0 0 1 2 5）

岸邊集裝箱起重機(jī)小車機(jī)構(gòu)滑觸線供電系統(tǒng)是近年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的新型移動(dòng)供電系統(tǒng)技術(shù)，它大大提高了港口集裝箱碼頭的工作效率，實(shí)用性極高。本文以滑觸線技術(shù)與漏波電纜為基礎(chǔ)，分析了新型移動(dòng)供電系統(tǒng)改造方案，對(duì)該滑觸線供電系統(tǒng)各方面因素進(jìn)行了深層次研究。

滑觸線移動(dòng)供電系統(tǒng)；岸邊集裝箱起重機(jī)；小車機(jī)構(gòu)；改造

岸邊集裝箱起重機(jī)簡(jiǎn)稱岸橋，它的小車機(jī)構(gòu)移動(dòng)供電系統(tǒng)一直以來(lái)都采用的是I G US（易格斯公司）拖鏈系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有維護(hù)成本、故障率低的特點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，I G US拖鏈系統(tǒng)逐漸暴露出硬性弊端，如塑料材質(zhì)拖鏈連接受到海邊鹽霧條件而逐漸脆裂、老化、磨損，實(shí)際使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于設(shè)計(jì)壽命，導(dǎo)致了較高的維護(hù)成本。為了解決傳統(tǒng)拖鏈系統(tǒng)在高負(fù)荷運(yùn)行需要下所暴露的弊端問(wèn)題，本文提出了小車機(jī)構(gòu)滑觸線移動(dòng)供電系統(tǒng)及其改造方案。

1 滑觸線技術(shù)相關(guān)論述

（1）技術(shù)概述。滑觸線的出現(xiàn)是為了解決傳統(tǒng)拖鏈供電系統(tǒng)所存在的技術(shù)問(wèn)題，它所提供的是移動(dòng)供電功能，屬于第3代岸橋小車機(jī)構(gòu)移動(dòng)供電系統(tǒng)。它相比于拖鏈供電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)以下4點(diǎn)：第一，運(yùn)行穩(wěn)定性較好，能夠避免傳統(tǒng)集裝箱高空作業(yè)存在的墜物危險(xiǎn)隱患；第二，使用壽命更長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備的維護(hù)成本較低；第三，能夠滿足集裝箱碼頭所有氣候條件下的作業(yè)需求；第四，運(yùn)用了無(wú)線通信技術(shù)，具有較高的安全可靠性，且不用維護(hù)。

（2）滑觸線供電系統(tǒng)的系統(tǒng)回路構(gòu)成?；|線供電系統(tǒng)的系統(tǒng)回路主要由動(dòng)力線、緊停信號(hào)以及遠(yuǎn)程I/O控制電源所構(gòu)成。它的動(dòng)力線所采用的是3相4線模式，這其中3相表示動(dòng)力滑觸線所采用的載流量鋁導(dǎo)線（1 0 0 0 A）、D HH-7 0 0和載流量接地鋁導(dǎo)線（3 2 0 A）；緊停信號(hào)所采用的是從過(guò)去拖令電纜所改造的緊?；|線E-S T OP回路（2根），配合3 2 0 A鋁導(dǎo)線；最后的遠(yuǎn)程I/O控制電源則用到兩根A C 2 2 0 V、載流量為5 0 0 A的銅導(dǎo)線。最后，小車機(jī)構(gòu)與電氣房通過(guò)P L C通信聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)漏波電纜與無(wú)線通信方案。

2 滑觸線移動(dòng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

（1）滑觸線移動(dòng)供電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。在為岸橋小車機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)滑觸線移動(dòng)系統(tǒng)方案時(shí)，應(yīng)該考慮加入滑觸線總成、支架、集電器及其支架、滑觸線維修平臺(tái)、電氣輔助控制系統(tǒng)、無(wú)線漏波通信系統(tǒng)等等。在這其中，滑觸線總成主要由滑線、連接器、懸吊夾、緊固夾等共同組成，一般會(huì)選擇集裝箱碼頭中“油改電”項(xiàng)目比較常用的分相式安全滑觸線，并將它們相互獨(dú)立分開(kāi)安裝。在滑觸線主體方面，主要采用H形鋁合金型材，并在其內(nèi)部壓制上拱形形狀。下腔則加入了倒V形不銹鋼耐磨內(nèi)襯，同時(shí)配合集電器碳刷外部接觸，這樣就能實(shí)現(xiàn)滑觸線在滑動(dòng)過(guò)程中連續(xù)摩擦供電。

（2）滑觸線的橫向布置與縱向布置。在橫向布置方面，滑觸線與漏波電纜都安裝于岸橋左側(cè)，基于陸地側(cè)面向大海側(cè)，其中每一根滑觸線的間距設(shè)計(jì)為9 0～9 5 mm，漏波電纜則保持在1 0 0 mm的相間距離。在縱向布置方面，要考慮到岸橋前大梁的俯仰狀況，可以在前大梁滑觸線用絞點(diǎn)來(lái)連接后大梁，電纜能穩(wěn)定連接接線箱。在絞點(diǎn)位置也可以用滑觸線絞點(diǎn)對(duì)接器對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)向固定，這樣也能確保碳刷在通過(guò)絞點(diǎn)時(shí)不會(huì)出槽。另一方面，集電器與漏波電纜接收器要安裝于岸橋小車集電器支架位置，主要通過(guò)拉伸彈簧配合集電器碳刷，在恒定壓力下接觸滑觸線進(jìn)行導(dǎo)電作業(yè)。為了確保移動(dòng)供電穩(wěn)定性，還在每一段滑觸線位置設(shè)計(jì)了連接器，同時(shí)配合內(nèi)置螺栓來(lái)緊固鋁質(zhì)連接片，確保能夠持續(xù)供應(yīng)電力?；|線設(shè)計(jì)方面所采用的是5 0 mm×5 0 mm×5 mm角鋼，其支撐點(diǎn)安裝方式則以緊固夾配合懸吊夾為主。在岸橋前后大量絞點(diǎn)位置均瑤設(shè)置支撐點(diǎn)，且每一個(gè)支撐點(diǎn)以2 m間距均勻布置，如圖1。

3 岸橋滑觸線移動(dòng)供電系統(tǒng)中的無(wú)線通信方案設(shè)計(jì)

圖1 岸橋小車機(jī)構(gòu)滑觸線縱向布置示意圖

岸橋滑觸線移動(dòng)供電系統(tǒng)是在原小車機(jī)構(gòu)拖鏈老系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行改造，制作出了小車滑觸線系統(tǒng)，其核心技術(shù)就是控制信號(hào)傳輸。系統(tǒng)中僅有緊停信號(hào)線與動(dòng)力線通過(guò)老拖鏈系統(tǒng)來(lái)控制，其它部分則由新的滑觸線無(wú)線通信系統(tǒng)來(lái)操作，主要實(shí)現(xiàn)與主機(jī)之間的有效聯(lián)系。岸橋設(shè)備一般都會(huì)采用工業(yè)用無(wú)線移動(dòng)通訊技術(shù)來(lái)完成上述方案設(shè)計(jì)。

（1）針對(duì)無(wú)線通信回路的設(shè)計(jì)。無(wú)線通信回路設(shè)計(jì)在原小車機(jī)構(gòu)之上加入了P L C系統(tǒng)，它主要基于拖鏈系統(tǒng)光纖電纜配合電氣房P L C設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。另外在滑觸線系統(tǒng)中也設(shè)計(jì)了多個(gè)無(wú)線發(fā)射模塊，它們同時(shí)計(jì)入A P工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中，也在主P L C設(shè)備和小車機(jī)構(gòu)P L C設(shè)備上配置了以太網(wǎng)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑觸線系統(tǒng)無(wú)線通信回路中無(wú)線發(fā)射裝置的有效設(shè)計(jì)。以漏波電纜為主的岸橋小車機(jī)構(gòu)滑觸線供電系統(tǒng)無(wú)線通信回路方案設(shè)計(jì)圖，如圖2所示。

圖2 岸橋小車機(jī)構(gòu)無(wú)線通信設(shè)計(jì)方案原理示意圖

在漏波電纜方面主要以抗干擾能力強(qiáng)、衰減小且能夠定向發(fā)射為主要評(píng)價(jià)條件?？紤]到它已經(jīng)在城市高速軌道線路、地鐵線路中被廣泛應(yīng)用，所以這也基本確保了其漏波電纜中信號(hào)泄漏口的均勻分布，可以對(duì)信號(hào)發(fā)射方向進(jìn)行指定，同時(shí)也提高了信號(hào)發(fā)射頻率。另外，還為系統(tǒng)配置了一套定向接收天線，要確保安裝過(guò)程中電纜泄漏口方面朝向地面，而定向天線的接受面則要朝向天空，確保設(shè)備之間能夠同時(shí)安全接收信號(hào)而不會(huì)相互干擾。在安裝過(guò)程中就要求漏波電纜與天線間距應(yīng)該保持在0.2~0.3 m左右，確保定向天線與集電器處于同一側(cè)，且能夠與集電器同步滑行操作。值得注意的是，漏波電纜其發(fā)射信號(hào)會(huì)在5 m范圍以外出現(xiàn)大幅衰減現(xiàn)象，因此必須關(guān)注岸橋滑觸線系統(tǒng)以外其它設(shè)備的干擾狀況，經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備改造不會(huì)影響到其它設(shè)備。在漏波接入點(diǎn)改造方面，主要基于標(biāo)準(zhǔn)的I E E E 8 0 2.1 1 b/g（2.4 G Hz）來(lái)進(jìn)行組合，要求其數(shù)據(jù)傳輸率在理論上達(dá)到5 4 Mb i t/s才算符合要求。再者，漏波電纜與接收天線必須保證0.2 m以上的有效距離，確保數(shù)據(jù)平均傳輸速度在7~1 0 Mb i t/s。如果按照1 0 M網(wǎng)絡(luò)帶寬來(lái)計(jì)算的話，基本能滿足小車機(jī)構(gòu)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性信號(hào)傳輸空間增容需求。

（2）滑觸線系統(tǒng)中無(wú)線通信模塊的安全性問(wèn)題解析。岸橋小車機(jī)構(gòu)滑觸線移動(dòng)供電系統(tǒng)在無(wú)線通信回路設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該基于其安全可靠性問(wèn)題分別考慮。下文就從動(dòng)力電源、緊停信號(hào)和無(wú)線通信系統(tǒng)3方面來(lái)展開(kāi)分析。首先說(shuō)動(dòng)力系統(tǒng)，在改造過(guò)程中主要基于岸橋后大梁接線箱司機(jī)室接入三相電源，并同時(shí)在原接線箱旁邊增加了新的接線箱，它是作為滑觸線系統(tǒng)中拖令電纜的動(dòng)力公共進(jìn)線電源出現(xiàn)。因此在滑觸線系統(tǒng)中也安裝了拖令電纜及滑觸線動(dòng)力電源開(kāi)關(guān)。其次是緊停信號(hào)，它的改造流程是在后大梁接線箱安裝滑觸線以后，將信號(hào)線改路，主要是經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)再接入滑觸線，并且在滑觸線位置再安裝兩根獨(dú)立的緊停線。同時(shí)，在滑觸線集電器側(cè)方向位置為司機(jī)室引入緊停信號(hào)模塊，最后接入緊停信號(hào)接線端子。最后是無(wú)線通信系統(tǒng)，在改造為滑觸線系統(tǒng)以后，主要將原有的光纜通信模式改為現(xiàn)在的無(wú)線通信模式。在岸橋設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中就可以將程序直接切換到無(wú)線通信模式。然后也在每一根滑觸線兩端位置安裝了斷路器，確保系統(tǒng)中滑觸線與拖鏈電纜能夠保持隨時(shí)切換，這樣也便于日后對(duì)滑觸線的常規(guī)檢修工作。

4 結(jié)語(yǔ)

岸橋小車滑觸線移動(dòng)供電系統(tǒng)在整體運(yùn)行操作方面體現(xiàn)出了較高的技術(shù)性和較好的安全可靠性，目前在國(guó)內(nèi)各個(gè)港口集裝箱碼頭應(yīng)用中已經(jīng)取得了一定的生產(chǎn)發(fā)展成效。它解決了原有拖鏈系統(tǒng)中所存在的技術(shù)不成熟、安裝調(diào)試不規(guī)范、日常維護(hù)不方便等問(wèn)題，制定了一系列科學(xué)合理的維保技術(shù)方案與相關(guān)制度。

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