滑觸線供電技術在集裝箱起重機上的應用

馬震國 唐青赟

摘要：通過對岸邊集裝箱起重機小車機構傳統移動供電方式存在問題的分析，引出以滑觸線技術和漏波電纜為基礎的新型移動供電系統。介紹目前國內常用的滑觸線系統的運行原理和特性，分析該系統的結構及特點。

關鍵詞：岸邊集裝箱起重機;移動供電;滑觸線;無線通訊

近年來航運事業發展迅速，船舶大型化勢不可擋，岸邊集裝箱起重機技術更新也越來越快。碼頭為了提高作業效率，對于小車行走速度的要求也不斷提高。因此選取安全可靠的小車移動供電方式成為首先要解決的問題。

1.傳統小車移動供電方式

傳統的小車移動供電主要有兩種，拖令電纜系統和拖鏈系統，但這兩種系統在當前碼頭的實際使用中都已顯現出不同程度的缺點。

第一代移動供電產品-拖令系統，雖然還是大部分港口起重機的供電方式，但是拖令系統中小車滾輪在高速運行中易發生滾輪脫落，軸承卡死，如果不定期保養維護，會引起高空墜物等危險。其次，拖令系統由于大風等原因容易引起電纜勾掛，纏繞等情況，情況嚴重時有拖令電纜被拉斷的可能，從而導致整個設備停機。為了避免風載勾掛隨之應用的第二代移動供電產品-塑料拖鏈系統雖然避免了風載的安全隱患，但由于該系統主要是由眾多鏈節構成，活動關節較多，往往是一個鏈節損壞、卡滯即導致整個系統的故障停機。極端情況下因關節卡滯會導致整個拖鏈系統翻出滑槽，引發高空墜落事故，造成整個系統報廢，嚴重影響停機停產。另外塑料拖鏈耐氣候性差，尤其不適于北方雨雪結冰氣候，時間長了易產生老化，脆裂和磨損，這些因數都不適合現代碼頭的發展方向。

2.新型滑觸線供電及無線通信方式的優點

由于這兩種移動供電系統存在的技術問題不能從根本上得到解決，滑觸線移動供電技術作為第3代岸橋小車移動供電系統正逐步在集裝箱碼頭上得到推廣和使用，并取得了較好的使用效果。

滑觸線及無線通信系統是一種幾乎免維護的小車移動供電的最佳解決方案。對比拖令/拖鏈系統其主要具有以下幾個優點：

2.1使用壽命長，維護成本低;

2.2可滿足集裝箱碼頭全天候作業需求;

2.3無線通信采用非接觸式數據傳輸，可靠性高、免維護;

2.4安全可靠，有效避免高空墜物隱患。

3.滑觸線供電及無線通信的技術特點

集裝箱起重機小車滑觸線系統的關鍵是控制信號的傳輸技術，考慮到可靠性及穩定性，可采用西門子工業無線以太網及漏波電纜技術來實現控制信號的傳輸，這種信號傳輸方式主要具有以下優點：

3.1可控的無線電收發技術;

3.2信號傳輸可靠，與外部信號無相互干擾;

3.3無線傳輸，實現零維護。

區別于定向天線和全向天線，漏波電纜可以覆蓋無線波盲區，可以實現“非直視”通訊，防止角度變化無法通訊。它是借鑒了標準饋線傳輸信號損耗小的優點，以及2-5GHz信號的衍射特性而設計的一種線狀天線，區別于通常的桿狀或面狀天線，射頻信號通過漏波孔向外輻射。這種天線可以很好的規避障礙物的屏蔽作用，將射頻信號隨著電纜的敷設位置而向外延伸，單節最長可達200M的敷設距離。這種天線具有抗干擾能力強、定向發射特點，已經廣泛應用于地鐵、高速軌道線等場合。

漏波電纜很好的解決了信號發射傳輸的問題，同時配合定向接收天線，可以保證信號可靠接收，又不會干擾附近機器。使用定向天線，在開度角范圍內，無線電場可以沿水平和垂直方向傳播，在這些區域形成集中，并產生被動增強效應。

也正是由于漏波電纜的定向發射和接收天線的定向接收特性，將兩者有機地結合在一起，可以實現無線鏈路的可靠性，提高抗干擾能力及減少對外部無線電場的干擾問題。

4.系統在岸邊集裝箱起重機上的實際運用

4.1系統機械運行原理

岸橋滑觸線移動供電系統如圖1所示，其中滑觸線和漏波電纜安裝于岸邊集裝箱起重機大梁底部的滑觸線支架上，對于因鉸點斷開的滑線，通過鉸點處的接線箱用電纜進行連接。而集電器和漏波電纜接收器安裝于岸邊集裝箱起重機小車上的集電器牽引支架上，因岸橋集裝箱起重機的前大梁需俯仰，因此對于鉸點位置的滑觸線采用鉸點對接器進行集電器的導向連接，其中集電器碳刷安裝于集電器小車架上通過集電器的拉伸彈簧，使集電器碳刷以一個恒定的壓力接觸于滑觸線進行導電。

4.2系統電氣運行原理

岸橋滑觸線移動供電系統，其主要是通過從電氣房引入動力電源及控制信號至鉸點接線箱，通過接線箱內部的接觸器以電纜為介質輸送電源至滑觸線，再通過集電器小車上的集電器碳刷與滑觸線聯接導通至小車接線箱，然后通過電纜與小車的供電系統相聯接，給起重機小車系統提供電源及控制信號。動力線采用三相四線方式，分別為L1、L2、L3、PE;小車緊停控制電源、緊停信號、起升上極限這幾個需要硬連接的信號也通過滑觸線傳輸;小車與電氣房PLC之間的通信采用漏波電纜和無線通信的方案。

4.3無線通信回路構成

電氣房主PLC和小車PLC各配置一塊以太網通信模塊，主控PLC與遠程站PLC之間采用以太網方式進行通信;在主控柜內安裝光電轉換交換機，通過光纖傳輸到位于鉸點處的滑觸線控制箱;鉸點滑觸線控制箱內配置一個與之對應的光電轉換交換機，將光纜信號轉成以太網信號接入西門子IWLAN無線通信模塊，經過分配器，分別接入前后大梁的漏波通信電纜;通信電纜采用了2.4GHz漏波電纜，漏波電纜的饋入站由符合IEEE802.11b/g（2.4GHz）標準的AP組成，實現了接入點與客戶端之間的無線實時通訊;在小車頂的滑觸線控制箱內配置西門子IWLAN無線通信模塊的客戶端，客戶端的接收天線與漏波電纜之間進行定距離高可靠信號傳輸;客戶端的另一側則通過以太網與司機室內PLC站的以太網通信模塊連接。

圖1滑觸線系統圖

5.結束語

滑觸線供電及無線通信技術在岸邊集裝箱起重機上可以很好的解決固有小車移動供電方式的弊端，在國內各大碼頭已有了數年的實際應用，體現出了良好的經濟性和技術可靠性。對碼頭而言，該系統降低了維護成本及停機時間，實現了低投資成本。