岸邊集裝箱起重機小車機構滑觸線供電系統的研究

嚴梁陳

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

岸邊集裝箱起重機小車機構滑觸線供電系統的研究

嚴梁陳

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

岸邊集裝箱起重機小車機構滑觸線供電系統是近年來才發展起來的新型移動供電系統技術，它大大提高了港口集裝箱碼頭的工作效率，實用性極高。本文以滑觸線技術與漏波電纜為基礎，分析了新型移動供電系統改造方案，對該滑觸線供電系統各方面因素進行了深層次研究。

滑觸線移動供電系統；岸邊集裝箱起重機；小車機構；改造

岸邊集裝箱起重機簡稱岸橋，它的小車機構移動供電系統一直以來都采用的是I G US（易格斯公司）拖鏈系統，該系統擁有維護成本、故障率低的特點。隨著技術的進步，I G US拖鏈系統逐漸暴露出硬性弊端，如塑料材質拖鏈連接受到海邊鹽霧條件而逐漸脆裂、老化、磨損，實際使用壽命遠遠短于設計壽命，導致了較高的維護成本。為了解決傳統拖鏈系統在高負荷運行需要下所暴露的弊端問題，本文提出了小車機構滑觸線移動供電系統及其改造方案。

1 滑觸線技術相關論述

（1）技術概述。滑觸線的出現是為了解決傳統拖鏈供電系統所存在的技術問題，它所提供的是移動供電功能，屬于第3代岸橋小車機構移動供電系統。它相比于拖鏈供電系統的優勢主要體現以下4點：第一，運行穩定性較好，能夠避免傳統集裝箱高空作業存在的墜物危險隱患；第二，使用壽命更長，對設備的維護成本較低；第三，能夠滿足集裝箱碼頭所有氣候條件下的作業需求；第四，運用了無線通信技術，具有較高的安全可靠性，且不用維護。

（2）滑觸線供電系統的系統回路構成。滑觸線供電系統的系統回路主要由動力線、緊停信號以及遠程I/O控制電源所構成。它的動力線所采用的是3相4線模式，這其中3相表示動力滑觸線所采用的載流量鋁導線（1 0 0 0 A）、D HH-7 0 0和載流量接地鋁導線（3 2 0 A）；緊停信號所采用的是從過去拖令電纜所改造的緊停滑觸線E-S T OP回路（2根），配合3 2 0 A鋁導線；最后的遠程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的銅導線。最后，小車機構與電氣房通過P L C通信聯系，以實現漏波電纜與無線通信方案。

2 滑觸線移動供電系統設計方案

（1）滑觸線移動供電系統總體設計。在為岸橋小車機構設計滑觸線移動系統方案時，應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、電氣輔助控制系統、無線漏波通信系統等等。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，一般會選擇集裝箱碼頭中“油改電”項目比較常用的分相式安全滑觸線，并將它們相互獨立分開安裝。在滑觸線主體方面，主要采用H形鋁合金型材，并在其內部壓制上拱形形狀。下腔則加入了倒V形不銹鋼耐磨內襯，同時配合集電器碳刷外部接觸，這樣就能實現滑觸線在滑動過程中連續摩擦供電。

（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，基于陸地側面向大海側，其中每一根滑觸線的間距設計為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來連接后大梁，電纜能穩定連接接線箱。在絞點位置也可以用滑觸線絞點對接器對其進行導向固定，這樣也能確保碳刷在通過絞點時不會出槽。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，主要通過拉伸彈簧配合集電器碳刷，在恒定壓力下接觸滑觸線進行導電作業。為了確保移動供電穩定性，還在每一段滑觸線位置設計了連接器，同時配合內置螺栓來緊固鋁質連接片，確保能夠持續供應電力。滑觸線設計方面所采用的是5 0 mm×5 0 mm×5 mm角鋼，其支撐點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位置均瑤設置支撐點，且每一個支撐點以2 m間距均勻布置，如圖1。

3 岸橋滑觸線移動供電系統中的無線通信方案設計

圖1 岸橋小車機構滑觸線縱向布置示意圖

岸橋滑觸線移動供電系統是在原小車機構拖鏈老系統的基礎之上進行改造，制作出了小車滑觸線系統，其核心技術就是控制信號傳輸。系統中僅有緊停信號線與動力線通過老拖鏈系統來控制，其它部分則由新的滑觸線無線通信系統來操作，主要實現與主機之間的有效聯系。岸橋設備一般都會采用工業用無線移動通訊技術來完成上述方案設計。

（1）針對無線通信回路的設計。無線通信回路設計在原小車機構之上加入了P L C系統，它主要基于拖鏈系統光纖電纜配合電氣房P L C設備來實現遠程通信。另外在滑觸線系統中也設計了多個無線發射模塊，它們同時計入A P工業以太網絡中，也在主P L C設備和小車機構P L C設備上配置了以太網模塊，實現對滑觸線系統無線通信回路中無線發射裝置的有效設計。以漏波電纜為主的岸橋小車機構滑觸線供電系統無線通信回路方案設計圖，如圖2所示。

圖2 岸橋小車機構無線通信設計方案原理示意圖

在漏波電纜方面主要以抗干擾能力強、衰減小且能夠定向發射為主要評價條件。考慮到它已經在城市高速軌道線路、地鐵線路中被廣泛應用，所以這也基本確保了其漏波電纜中信號泄漏口的均勻分布，可以對信號發射方向進行指定，同時也提高了信號發射頻率。另外，還為系統配置了一套定向接收天線，要確保安裝過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，確保設備之間能夠同時安全接收信號而不會相互干擾。在安裝過程中就要求漏波電纜與天線間距應該保持在0.2~0.3 m左右，確保定向天線與集電器處于同一側，且能夠與集電器同步滑行操作。值得注意的是，漏波電纜其發射信號會在5 m范圍以外出現大幅衰減現象，因此必須關注岸橋滑觸線系統以外其它設備的干擾狀況，經過實踐發現，對系統設備改造不會影響到其它設備。在漏波接入點改造方面，主要基于標準的I E E E 8 0 2.1 1 b/g（2.4 G Hz）來進行組合，要求其數據傳輸率在理論上達到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，確保數據平均傳輸速度在7~1 0 Mb i t/s。如果按照1 0 M網絡帶寬來計算的話，基本能滿足小車機構在未來一段時間內的信號傳輸的穩定性信號傳輸空間增容需求。

（2）滑觸線系統中無線通信模塊的安全性問題解析。岸橋小車機構滑觸線移動供電系統在無線通信回路設計過程中應該基于其安全可靠性問題分別考慮。下文就從動力電源、緊停信號和無線通信系統3方面來展開分析。首先說動力系統，在改造過程中主要基于岸橋后大梁接線箱司機室接入三相電源，并同時在原接線箱旁邊增加了新的接線箱，它是作為滑觸線系統中拖令電纜的動力公共進線電源出現。因此在滑觸線系統中也安裝了拖令電纜及滑觸線動力電源開關。其次是緊停信號，它的改造流程是在后大梁接線箱安裝滑觸線以后，將信號線改路，主要是經過開關再接入滑觸線，并且在滑觸線位置再安裝兩根獨立的緊停線。同時，在滑觸線集電器側方向位置為司機室引入緊停信號模塊，最后接入緊停信號接線端子。最后是無線通信系統，在改造為滑觸線系統以后，主要將原有的光纜通信模式改為現在的無線通信模式。在岸橋設備運行過程中就可以將程序直接切換到無線通信模式。然后也在每一根滑觸線兩端位置安裝了斷路器，確保系統中滑觸線與拖鏈電纜能夠保持隨時切換，這樣也便于日后對滑觸線的常規檢修工作。

4 結語

岸橋小車滑觸線移動供電系統在整體運行操作方面體現出了較高的技術性和較好的安全可靠性，目前在國內各個港口集裝箱碼頭應用中已經取得了一定的生產發展成效。它解決了原有拖鏈系統中所存在的技術不成熟、安裝調試不規范、日常維護不方便等問題，制定了一系列科學合理的維保技術方案與相關制度。

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