輪胎式龍門吊高架滑觸線自動轉場裝置改造

倪松挺

近年來，隨著技術的不斷創新和發展，輪胎式龍門吊（以下簡稱“輪胎吊”）憑借其較高的堆場利用率和堆垛能力以及靈活的轉場作業能力，廣受集裝箱碼頭的青睞。寧波遠東碼頭經營有限公司現有62臺輪胎吊，其中：10臺輪胎吊通過柴油機供電，37臺輪胎吊通過高架滑觸線供電；還有15臺既可以通過柴油機供電，也可以通過高架滑觸線供電。高架滑觸線供電的輪胎吊轉場時需要利用移動發電機組供電，并由人工完成集電桿與滑觸線的對接及取電空氣開關的轉換，整體操作效率較低且安全性較差。本文基于對輪胎吊高架滑觸線自動轉場的研究，提出符合堆場要求且行之有效的自動轉場裝置改造方案。

1 輪胎吊高架滑觸線自動轉場裝置簡介

輪胎吊高架滑觸線自動轉場裝置由機械裝置和控制單元組成。機械裝置采用全電動操作，由可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）對不同位置的傳感器進行采樣，有序控制各個電機，從而自動對接集電桿上的碳刷和滑觸線。自動轉場裝置采用人機交互操作界面，能夠實時顯示故障和狀態信息。

2 輪胎吊高架滑觸線自動轉場裝置改造

2.1 改造目標

改造后的輪胎吊高架滑觸線自動轉場裝置能夠實現自動取電、自動斷電功能，并且當柴油機出現故障時，能夠及時人工轉換為高架滑觸線供電模式。

2.2 結構及功能

輪胎吊高架滑觸線自動轉場裝置由起升機構、糾偏機構、測距激光、鎖定機構、導向機構以及電控箱等組成，各個運動部件由傳感器定位并由電控箱內的PLC程序控制，通過有序的動作實現碳刷和滑觸線的對接和分離，從而實現輪胎吊的自動取（斷）電以及自動轉場功能。輪胎吊高架滑觸線自動轉場裝置改造前后對比見圖1。

改造后的自動轉場裝置的結構及功能如下。

（1）起升機構：實現集電桿的上升和下降運動。

（2）糾偏機構：當碳刷和滑觸線在上升運動中錯位時，調整碳刷和滑觸線，從而使其對位準確。

（3）測距激光：檢測碳刷和導向板間距，并反饋給PLC進行數據計算，以便判斷是否需要糾偏以及需要糾偏的偏移量。

（4）激光反射板：反射測距激光信號。

（5）鎖定機構：當輪胎吊轉場且高架滑觸線供電時鎖定集電桿，防止集電桿晃動。

（6）導向機構：確保碳刷和滑觸線精準對位并完全接觸。

（7）凸輪開關：分段控制起升結構。

（8）電控箱：內置PLC，有序控制整個機械結構，完成自動取（斷）電。

（9）司機室操作盒：便于司機在司機室內遠程操作，控制取（斷）電。

（10）動作連桿：確保在上升、下降運動和糾偏時4根集電桿同時動作。

2.3 工作流程

輪胎吊高架滑觸線自動轉場裝置的自動取電流程和自動斷電流程分別見圖2和圖3。

2.4 改造難點

改造后的輪胎吊高架滑觸線自動轉場裝置增加1根動作連桿，并將4根集電桿相互連接，從而確保在上升、下降運動和糾偏時4根集電桿同時動作。輪胎吊高架滑觸線自動轉場裝置改造完成后，在轉場方面取得預期效果，較人工操作轉場更為方便，且操作簡單；但在電車作業時，改變了原來高架滑觸線取電的特性，存在的問題及解決辦法如下。

2.4.1 彈簧壓力

為了保證碳刷和滑觸線充分接觸，要求自動轉場裝置單根集電桿的彈簧壓力達到140 N。雖然改造過程中沒有調整彈簧壓力，但改造后的彈簧壓力自行下降至115 N，導致碳刷和滑觸線無法充分接觸，從而造成大車行走過程中跳電，大風情況下碳刷偏離。

（1）缺陷 動作連桿的自身質量為10 kg，在每根集電桿上的平均作用力為25 N，導致彈簧壓力從140 N降至115 N。

（2）解決辦法 將動作連桿移至集電器尾座，從根本上解決動作連桿對集電桿的壓力損耗，恢復原有結構，從而增強集電桿的可靠性。

2.4.2 碳刷磨損

單根完整碳刷的厚度為，當碳刷磨損厚度大于或碳刷偏磨嚴重時，必須更換碳刷。改造前，單根碳刷1周磨損，且不偏磨；改造后，單根碳刷1周磨損，且偏磨嚴重。碳刷保養記錄顯示：改造前，單根碳刷使用壽命為左右；改造后，單根碳刷使用壽命僅為。由此可見，改造工程大大縮短了碳刷的使用壽命，且增加了自動轉場裝置的維修成本。

（1）缺陷 動作連桿限制單根集電桿在左右方向的微調，導致碳刷偏磨。

（2）解決辦法 在集電桿上安裝獨立鋼絲繩進行牽引，從而解決碳刷偏磨問題。

2.4.3 碳刷保養

改造完成后，自動轉場裝置集電桿下降高度減少10 cm（被鎖定機構抵住）且底部相連，加之集電桿“靴頭”在更換碳刷時上升50 cm，導致集電桿在更換碳刷時受力加大且容易變形，從而增加更換碳刷的難度。

（1）缺陷 鎖定機構限制集電桿的下降高度，從而增加碳刷保養的難度。

（2）解決辦法 將自動轉場裝置前端的整體鎖定機構改造成獨立導槽及鎖鉤，在無電情況下可人工收回集電桿，從而方便檢查并更換碳刷。

3 輪胎吊高架滑觸線自動轉場裝置應用

經過觀察，發現改造后的自動轉場裝置與原裝置特性相似，在再次改造中取消動作連桿，避免動作連桿對彈簧壓力產生影響，并采用后端開閉式連桿對集電桿進行等間隔（€保┛刂疲傭岣嘸綹恕把ネ貳苯勐剩Vぜ綹恕把ネ貳苯凼鋇耐叫浴？

對油電切換的輪胎吊進行高架滑觸線自動轉場裝置改造，自動轉場流程如下：（1）在作業過程中收到轉場命令時，立刻啟動發動機待命；（2）待發動機高速運轉后，從電車狀態切換到油車狀態；（3）待操作臺油車指示燈亮起后，集電桿自動收起，進行轉場作業；（4）轉場完畢后，集電桿與滑觸線自動接合；（5）從油車狀態切換到電車狀態；（6）操作臺電車指示燈亮起后，關閉發動機，完成自動轉場作業。自動轉場裝置改造后，司機無需工程技術人員協助，即可獨立完成轉場操作，簡便快捷，避免了輪胎吊轉場時的人工升降集電桿，增強了輪胎吊轉場的機動性，提高了輪胎吊轉場的作業效率，降低了工程維修人員的勞動強度。

（編輯：許玲 收稿日期：2017-05-19）