0 引言
天津五洲國際集裝箱碼頭有限公司配備有 12臺岸邊集裝箱起重機 ( 以下簡稱岸橋) ，其小車機構(gòu)采用的移動供電方式為采用 IGUS 拖鏈系統(tǒng)，該系統(tǒng)在使用初期由于故障率低、維護成本低，是國內(nèi)主要集裝箱碼頭岸橋設(shè)備廣泛采用的移動供電系統(tǒng)。近年來，隨著我公司岸橋設(shè)備使用年限的增加，IGUS 拖鏈系統(tǒng)逐漸體現(xiàn)出其在使用上存在的一些弊端，具體表現(xiàn)為: 1) 拖鏈鏈節(jié)由塑料構(gòu)成，塑料材質(zhì)主體在戶外海邊鹽霧條件下不可避免地會老化、脆裂和磨損，只能達(dá)到設(shè)計壽命( 15 a 左右) 的三分之一左右，且必須定期檢查，如需更換必須全套替換，維護成本比較大; 2) 塑料拖鏈彎曲環(huán)節(jié)多，電纜與鏈節(jié)上的分隔片摩擦，造成外皮磨損，電纜的使用壽命短。3) 拖鏈系統(tǒng)由眾多鏈節(jié)構(gòu)成，活動關(guān)節(jié)較多，若 1 個鏈節(jié)損環(huán)、卡滯即導(dǎo)致整個系統(tǒng)故障停機，嚴(yán)重時會使整個拖鏈拱起墜落造成嚴(yán)重事故; 4) 拖鏈出現(xiàn)斷裂故障，造成停機，對生產(chǎn)造成極大影響。
鑒于此，使用 6、7 年后的拖鏈已經(jīng)很難滿足公司高負(fù)荷連續(xù)運行需要，為保證岸橋設(shè)備安全高效運行，必須設(shè)計出高可靠的小車移動供電解決方案。
1 滑觸線技術(shù)
近年來，由于拖鏈供電系統(tǒng)存在的技術(shù)問題不能從根本上得到解決，滑觸線移動供電技術(shù)作為第 3 代岸橋小車移動供電系統(tǒng)正逐步在其他集裝箱碼頭得到推廣和使用，并取得了較好的使用效果。對比拖鏈供電系統(tǒng)其 主要優(yōu)點體現(xiàn)為:
1) 運行可靠性高，可有效避免集裝箱作業(yè)高空墜物隱患; 2) 使用壽命長，設(shè)備生命周期維護成本低; 3) 可滿足集裝箱碼頭全氣候條件下作業(yè)需求; 4) 無線通信采用非接觸式數(shù)據(jù)傳輸，可靠性高，免維護。
2 滑觸線系統(tǒng)供電系統(tǒng)回路
1) 動力線采用 3 相 4 線 方 式，分 別 為 L1、L2、L3、PE，其中 3 相動力滑觸線采用載流量為1 000 A 的鋁導(dǎo)線，DHH － 700 /1000A，接地線采用載流量為 320 A 的鋁導(dǎo)線，DHH － 200 /320A。
2) 緊停信號原來經(jīng)過拖令電纜的緊停線改用2 根緊停滑觸線 E － STOP、E － STOP 構(gòu)成回路，緊停滑觸線采用載流量為 320 A 的鋁導(dǎo)線，DHH－ 200 /320A。
3) 遠(yuǎn)程 I/O 控制電源 AC220V 采用 2 根載流量為 500 A 的銅導(dǎo)線 CL、CN，DHHT － 160 /500A。
4) 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;
3 滑觸線選型
1) 滑導(dǎo)線選擇無錫永大產(chǎn)品，該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國內(nèi)港口油改電項目，技術(shù)可靠性高;
2) 滑導(dǎo)線導(dǎo)體采用上等鋁型材，碳刷采用摩根產(chǎn)品，具有導(dǎo)電面積大，散熱性好，許用載流量大;
3) 滑觸線導(dǎo)體與電刷間采用 V 型接觸面，接觸面更大，高速運行更穩(wěn)定，*高運行速度可達(dá)到 340 m /min;
4) 選用摩根碳刷，具有良好的潤滑性，能有效抑制電弧的產(chǎn)生; 采用特殊配方的工程塑料，具有良好的阻燃性，耐溫可達(dá)到 75 ℃，防護等級 IP23;
5) 滑觸線供電系統(tǒng)機械設(shè)計完全適合集裝箱起重機結(jié)構(gòu)，在前、后大梁采用雙回路供電，集電器采用雙碳刷受電，保證前后大梁過渡時整個小車系統(tǒng)供電穩(wěn)定性和可靠性;
6) 集電器支架采用不銹鋼，彈簧采用上等不銹鋼彈簧鋼制作，保證集電器碳刷與母材接觸壓力穩(wěn)定，碳刷使用壽命長;
7) 整套設(shè)備易損件只有碳刷和彈簧，維護保養(yǎng)費用低;
8) 結(jié)構(gòu)簡單，日常維護簡單;
9) 整套設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)件均采用熱浸鋅處理或其他防腐處理，產(chǎn)品使用壽命長。
4 無線通信回路
1) 小車滑觸線系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是控制信號的傳輸問題，原來拖鏈系統(tǒng)里除了動力線和緊停信號線以外，小車上的所有控制信號均通過無線系統(tǒng)與主機進(jìn)行聯(lián)系，通信系統(tǒng)采用西門子公司的工業(yè)無線移動通訊技術(shù) SCALANCEW。
2) 原來小車 PLC 通過拖鏈系統(tǒng)光纖電纜與電氣房主 PLC 進(jìn)行 CP － 215 通訊，采用安川 215 協(xié)議方式，滑觸線系統(tǒng)中無線發(fā)射模塊 SCALANCEW784 IWLAN 接入點 ( AP) 要求工業(yè)以太網(wǎng)的形式接入，故在主 PLC 和小車 PLC 上需要各配置一塊安川的以太網(wǎng)模塊 CP － 218，轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)形式接入無線發(fā)射裝置，無線方案的 1 次圖見圖 1。
3) 漏波電纜采用日立產(chǎn)品，具有抗干擾能力強、衰減小、定向發(fā)射等特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地鐵、高速軌道線等場合。漏波電纜內(nèi)部均勻布置了信號泄漏口，既保證發(fā)射的方向，又能保證發(fā)射的功率。同時配合定向接收天線，安裝時使電纜泄漏口方向朝地面，定向天線的接收面對應(yīng)泄漏口的方向朝天安裝，可以保證信號可靠接收，又不會干擾附近機器。現(xiàn)場安裝時，要求漏波電纜與天線之間的距離為 0. 2 m 左右 ( 定向天線從司機室引出，安裝于集電器一側(cè)，與集電器同步滑行) ，漏波電纜的發(fā)射信號會在 5 m 以外大幅衰減，經(jīng)現(xiàn)場測試，改造后不會對其他設(shè)備形成干擾。
4 ) RCoax 漏 波 電 纜 的 接 入 點 由 符 合IEEE802. 11 b /g ( 2. 4 GHz) 標(biāo) 準(zhǔn) 的 SCALANCEW784 － 1 組成，數(shù)據(jù)傳輸速率理論高達(dá) 54 Mbit /s。經(jīng)試驗臺測試，在接收天線與漏波電纜之間為 0. 2m 距離時，平均傳輸速率為 8·10 Mbit /s，按照視頻信號傳輸所需要約 10 M 帶寬計算，已經(jīng)適合所有小車信號的傳輸，方便以后增容時所需。
5 滑觸線及無線通訊的可靠性解決方案
5. 1 動力電源
原來接入后大梁接線箱 ( JB7) 的司機室 3 相電源 ( R/S /T6502) 改線進(jìn)入 JB7 旁邊增加的接線箱 ( JB04) ，做為滑觸線和拖令電纜動力的公共進(jìn)線電源，JB04 內(nèi)并聯(lián)安裝滑觸線動力電源開關(guān)和拖令電纜的動力電源開關(guān)。
在小車司機室頂部安裝 1 個 雙 電 源 開 關(guān) 箱( JB03) ，內(nèi)部安裝有 1 個 ABB 的雙電源開關(guān)，將滑觸線動力電源 ( 主電源) 與拖令電纜的動力電源 ( 備用電源) 分別接入雙電源開關(guān)的進(jìn)線端子;在試運行期間，采用滑觸線動力電源作主電源，該雙電源開關(guān)具備欠壓、失壓、缺相等保護功能。當(dāng)動力滑觸線出現(xiàn)非正常故障時，開關(guān)自動切換到備用電源供電; 故障跳閘切換電源后，待排除故障后由維修人員對雙電源開關(guān)進(jìn)行手動恢復(fù)到主電源供電。
5. 2 緊停信號
緊停信號原來從后大梁接線箱 ( JB7) 經(jīng)拖令電纜引到司機室頂接線箱 ( JB10) ，再引到司機室右聯(lián)動臺 ( 101. 1) ，安裝滑觸線后，進(jìn) JB7 的信號改線進(jìn)入 JB04，經(jīng)過開關(guān)后接入滑觸線，在滑觸線中單獨安裝 2 根緊停線，在滑觸線集電器側(cè)將緊停信號接入司機室頂 JB03 內(nèi)，再接入 JB10 緊停信號接線端子。
5. 3 投光燈控制
岸橋投光燈分布在橋吊的各個位置，原來控制電纜通過拖令電纜系統(tǒng)引入司機室內(nèi)，司機可操作各個位置的投光燈開關(guān)。安裝滑觸線系統(tǒng)后，投光燈的控制信號進(jìn)入 PLC 的 I/O 模塊，經(jīng)過通信方式與外部投光燈進(jìn)行控制，改造后的投光燈控制系統(tǒng)做到與原來控制系統(tǒng)一樣的操作方便，同時可以司機室控制和外部控制。
5. 4 重錘和極限旁路信號
重錘和極限旁路信號原來通過拖令電纜進(jìn)入主電控系統(tǒng)，采用滑觸線后采用進(jìn)入 PLC 的 I/O 模塊。
5. 5 無線通信系統(tǒng)
采用滑觸線系統(tǒng)后，原來的 215 的光纜通信改為無線通信方式，在試運行期間，程序切換到無線通信方式 ( CP218 通信) ，如果無線通信出現(xiàn)故障時，可通過程序切換開關(guān)切換到 215 ( 光纜) 通信方式。每根滑觸線的兩端均安裝斷路器，用于滑觸線與拖鏈電纜之間切換及方便滑觸線檢修。
6 改造經(jīng)濟性分析
岸橋小車機構(gòu)移動供電系統(tǒng)改造的經(jīng)濟性體現(xiàn)見表 1 所示。
7 結(jié)論
小車滑觸線移動供電系統(tǒng)作為第 3 代岸橋小車移動供電系統(tǒng)，體現(xiàn)出了良好的經(jīng)濟性和技術(shù)可靠性，在國內(nèi)其他港口的實際應(yīng)用過程中，取得了較好的使用效果。
