岸邊集裝箱起重機移動供電技術的改進

王冀蘇

摘要：隨著全球經濟的快速發展，人們對于港口的吞吐量和貨物處理能力提出了更高的要求。在當前，港口設備使用拖令或拖鏈系統作為岸邊集裝箱起重機小車移動供電的主流方式。但是，通過實際操作人們發現，傳統的移動供電方式在使用之中較容易出現故障，導致設備停機，港口作業效率將會大大降低，這時就需要考慮一種新型的移動供電方式來解決。本文便以港口設備的小車移動供電技術為研究主題，談一談對該問題的一些看法。

關鍵詞：港口設備；移動供電；無線通訊技術

隨著全球經濟的發展，航運物流業發展迅速，集裝箱起重機的技術更新換代也越來越快。碼頭為了提高作業效率，減少船舶?？繒r間，對集裝箱起重機的小車機構運行速度的要求也在不斷提高。在速度提高的大環境要求下，作為集裝箱起重機的制造廠商，如何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方式主要有兩種，拖令系統和拖鏈系統。但這兩種系統在岸邊起重機的應用上都有著不同程度的缺點。

首先對于拖令系統來說，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，拖令系統在面對大風情況時容易引起電纜勾掛，纏繞等危險，發生故障的幾率大。情況嚴重者，面臨著拖令電纜被拉斷的可能，從而導致整個設備停機。

為了避免風載勾掛這種隱患，隨之而生的塑料拖鏈系統雖然避免了風載的安全隱患，但相對的也存在著自身的缺憾，主要是因為塑料拖鏈系統由眾多鏈節構成，若其中一個鏈節斷裂，卡滯則會造成整個系統的故障，導致設備停機。嚴重者因關節卡滯會產生高空墜落事故，整個拖鏈系統翻出滑槽，造成整個系統報廢，嚴重影響停機停產。另外塑料拖鏈對環境要求較高，特別是在北方雨雪結冰氣候下會出故障。并且日久易產生老化，脆裂和磨損，一般的使用壽命為5～8年，必須定期檢查更換，維護成本較大。

2 滑觸線供電及無線通信方式

考慮到現代碼頭裝卸設備的高負荷運行，為保證作業的安全高效，因此根據碼頭作業環境可以考慮設計一種嶄新的小車移動供電方式，即使用滑觸線供電與無線通信方式。

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。其主要具有幾個優點：

1）使用壽命長，一次投入，與主機同壽命；

2）可實現全氣候作業；抗風載、冰雪能力強；

3）無線通信采用非接觸式的數據傳輸，可靠性高、免于維護；

4）安全可靠，無高空墜物之虞。

3 滑觸線供電以及無線通信的技術特點

新型小車供電系統的關鍵技術是通訊信號的傳輸，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，這種方式主要具有以下優點：

1）可控的無線電收發技術；

2）因為可控，所以可靠，與外部信號無相互干擾；

3）無線傳輸，實現零維護。

西門子工業無線局域網（IWLAN）技術是西門子SIMATIC SCALANCE W工業無線技術家族的一個成員，它的運用可以使工業現場移動通訊的可靠性和穩定性得到了極大的提高。漏波電纜主要是一種天線技術，主要是針對工業現場比較復雜的環境，如鋼結構、隧道等，不利于射頻信號有效覆蓋的區域，而設計的一種通過特殊饋線電纜傳播射頻信號的技術。漏波電纜作為一種用于苛刻要求的無線應用射頻電纜，它可以作為連接SCALANCE W接入點的特殊天線。在規格上有 2.4 G Hz 和5.8 G Hz兩個頻段的產品。漏波電纜能與所有SCALANCE W的接入點和客戶端，以及IWLAN PB/Link PN IO完結合。

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。機構設計上遵循2.4G或5G的衍射原理將特定的饋線等距離的開出一列漏波孔，射頻信號通過漏波孔向外輻射。這種天線能避開障礙物的屏蔽作用，將信號隨著電纜的敷設位置而延伸，最長可達200米的敷設距離，漏波電纜可以像滑觸線一樣隨著橋吊大梁而敷設。這種天線具有定向發射的特點，可以形成一個錐形的無線場，非常適合用于復雜的無線電覆蓋區。

漏波電纜很好的解決了信號發射傳輸的問題，而信號接收則要靠定向接收天線，其主要目的是增加抗干擾能力。就好像在天線背后安裝了一個碗狀的反射面，信號只能夠向前面傳遞，后面的信號都被反射面擋住并反射到了前方，從而加強了前面的信號強度。接收天線可以將無線電磁場聚集在一個錐面上。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的特性，因此將兩者有機地結合在一起，就可以實現無線通訊的可靠性，增強抗干擾能力。

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

岸邊集裝箱起重機滑觸線移動供電系統的主要部件如圖所示等部件組成，其中滑觸線及漏波電纜安裝在起重機大梁下部的滑觸線支架上。對于因鉸點斷開的滑觸線，通過在大梁鉸點兩側布置接線箱，使用柔性活動電纜進行連接，集電器和定向天線接收器則安裝在起重機移動小車上的集電器牽引支架上。因為起重機的前大梁需要俯仰抬起或下降，所以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牽引支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

岸變集裝箱起重機滑觸線移動供電系統，其主要原理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、起升上極限信號等一些需要硬件連接的信號也通過滑觸線傳輸；小車司機室與電氣房 PLC 之間的通訊則采用漏波電纜和無線通信的方式；

4.3 無線通信回路構成

電氣房主PLC和小車架司機室從站各配置一塊以太網通信模塊，主PLC與從站PLC之間通過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，經過功率分配器，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 IEEE 802.11 b/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相連接，從而構成了無線通訊回路。

5 結語

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，從而提高系統的可靠性，穩定性。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。

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