場橋低架滑觸線自動轉場系統開發與應用

王曉磊，熊玲燕

（1.天津港聯盟國際集裝箱碼頭有限公司，天津 300461；2.中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

引 言

目前電力輪胎式場橋自動轉場使用較多的是滑觸線取電方式，滑觸線供電方式是沿著輪胎式場橋行駛軌道外側設置滑觸線供電線路和集電小車軌道，該軌道上設有沿著滑觸線運行取電小車。輪胎式場橋滑觸線主要包括高架滑觸線和低架滑觸線兩種型式。

高架滑觸線受電高度在25 m以上，滑觸線支架高且基礎受力大，防風和防雷防電要求高，建設費用及維護成本較高。低架滑觸線架設高度一般在 3～4 m左右，支架鋼結構受力較小，建設成本較低；滑觸線設置在堆場間的盲道上，不占用堆箱空間，對堆場沒有特殊要求，且低架滑觸線不受大風大雨影響，維護方便，后期維護管理成本也較低，如圖1。

天津港聯盟國際集裝箱碼頭2010年完成場橋“油改電”設施的改造，改造后碼頭使用市電處理集裝箱箱量占總集裝箱箱量的85 %以上，為公司節約大量運營成本。

圖1 輪胎式場橋滑觸線型式

場橋油改電后采用低架滑觸線固定式取電小車供電，人工拔插方式。此種方式結構簡單，施工方便，投入成本較低。人工拔插方式進行電源轉換過程（以場橋柴電轉市電為例）有以下幾個步驟：

1）場橋熄滅發動機；

2）電工將插頭蓋打開；

3）電工將插頭安裝在場橋插座上；

4）安裝好牽引繩；

5）電工在集電小車上合閘送市電。如圖2。

圖2 人工插拔方式現場作業

1 人工拔插電方式存在的問題

通過使用，發現場橋轉場時利用人工拔插電進行電源轉換的方式存在諸多問題。

1.1 占用大量人力資源

為能進行正常插拔電作業，碼頭專設16名插拔電電工、配備2輛皮卡及8名皮卡司機進行配合。

1.2 電源轉換作業時間長，作業效率較低

在公司作業繁忙的時段，經常出現幾臺場橋同時需要轉場的情況，導致場橋等待插拔電電工時間較長，直接影響了場橋的作業效率。

1.3 存在安全隱患

場橋電源轉換時插拔電電工對集電小車及插頭插座進行直接接觸操作，存在安全隱患。插拔電電工戶外作業，工作環境差，勞動強度大，有可能出現由于疲勞，人員情緒等因素導致的沒有按照操作規程的插拔電操作，存在安全隱患。

1.4 雷暴、雨雪天氣不能插拔電操作

為保證插拔電電工人身安全，安全操作規程規、定在雷暴 雨雪天氣情況下不進行插拔電操作。導致部分已插電的場橋在雷暴雨雪天氣不能拔電轉場，直接影響了場橋正常的作業。

1.5 插拔電期間耗費大量資源造成浪費和空氣污染

由于等待插電時間較長，場橋轉場后利用柴油供電等待，場橋浪費大量的柴油，并且增加了發動機保養和大修的費用。

2 改造目的

為彌補手動轉場方式存在的缺陷，解決工作中的安全隱患，提高作業效率，場橋自動轉場接電方式的改造勢在必行。通過改造實現場橋進出場地完全通過司機在司機室進行取斷電操作，無需現場操作及其他人員輔助，可以全天候運行。提高電源轉換效率，壓縮轉場時間，提高作業效率，進一步降低成本，減少空氣污染。

3 方案選擇

根據調研結果，了解到場橋自動轉場技術已經比較成熟，多家碼頭公司使用了場橋自動轉場設備，進行了自動轉場的改造。

主要的低架滑觸線人工取電方式自動轉場改造方案有以下幾種：

1）氣動結構，此種方案自動化程度較高，控制、檢測精度要求高但需配置氣源，日久會有故障隱患，改造成本高。

2）受電弓結構，此種方案易于操作，結構簡單但體積較大，占用安裝空間。

3）電動牽引結構，此種方案采用鋼絲繩牽引，隨動性較好但結構龐大，對位不便，取電滑入故障多，重量大，行走時小車晃動厲害，使可靠性降低。

結合實際運行情況，選擇結構簡單易于操作的受電弓結構的電動驅動改造方案。

4 自動轉場系統

場橋低架滑觸線自動轉場系統主要包括自動取電小車、地面司機操作站、視頻監控系統和場地端頭的安裝和改造。

4.1 自動取電小車

場橋在轉場時通過自動小車上的集電器與低架滑觸線連接和脫離完成取斷電的動作。自動取電小車安裝位于場橋海陸側的梁上。采用帶拉壓彈性桿件的取電弓機構，既保證了取電弓有一定的剛性，又保證了自動取電機構在場橋運行在地面不平及與滑觸線不平行時，在超過限定的力值后，彈性桿件會自動伸縮，釋放多余的破壞力，避免了拉壞滑觸線及自身。全電動操作，采用 PLC控制技術，信息豐富的人機界面顯示。

4.2 地面和司機操作站

在司機室和海陸側地面都設置了操作站，在司機室和地面均能進行自動小車接駁、脫離滑線操作。在地面操作站設置故障顯示器，能監控系統運行情況，對運行數據進行統計，對實時故障進行顯示和分析。.

4.3 滑線端頭的改造

滑線端頭改造需要增加立柱，新增立柱在離最外側立柱2 m距離固定在地基上，地基與原滑線相同，在新立柱與最外側老立柱之間增加對位擋板，滑線端部增加導向喇叭口，作滑線小車進滑線前的導向作用。

4.4 視頻監控系統

司機室內設置視頻監控系統，在自動小車動作過程中，司機可以利用視頻對自動取斷電過程進行監控。監控系統有存儲功能，能夠進行視頻回放。

圖3 視頻監控系統示意

5 改造后的效果

改造后的場橋進出場地完全通過司機在司機室進行取斷電操作，無需其他人員輔助。以進場為例，司機進場操作步驟如下：

1）場橋進場時，按照地面噴涂的指示區域進行對位，當到達對位區時，慢速進入對位區，司機室操作盒上的對位指示燈亮，蜂鳴器鳴響，場橋大車自動停止。司機在司機室操作盒上按小車伸縮按鈕，此時小車自動進行伸出動作。

2）小車自動伸出完成后，司機室操作盒上自動伸出完成指示燈亮，場橋大車可以慢速向場地內行駛。

3）當場橋進入換電區時，司機室操作盒上換電區指示燈亮，蜂鳴器鳴響，場橋大車會自動停止。

4）場橋進入換電區后，司機要關閉發動機，待發動機完全停機并且司機室操作盒上柴電指示燈熄滅后，將市電/柴電開關選擇到市電。待司機室操作盒上的市電指示燈亮起后，場橋進場換電操作完成。

6 結 語

改造后的場橋進出場地完全通過司機在司機室進行取斷電操作，無需其他人員輔助。改造后從以下幾方面節約了成本：1）插拔電人員的人力資源成本；2）由于插電等待時間減少，節約場橋等待期間所耗費柴油費用；3）柴油機臺時減少，節約的場橋柴油機保養和大修費用；4）節省每年皮卡燃油及維保費用。

場橋取電由人工插拔改造為自動取電后，避免人員與插頭插座直接接觸，有效避免觸電危險，消除了安全隱患；并且場橋可以全天候運行，電源轉換效率提高，壓縮場橋轉場時間，進一步降低作業成本，減少空氣污染，效果顯著。