軌道式龍門吊在集裝箱海鐵聯運中的應用

肖小平 虞海波

在國內外新的經濟發展形勢下，以公路運輸為主的集裝箱物流模式已經不能滿足未來發展需要，具有成本低、集疏運量大、覆蓋范圍廣等優點的集裝箱海鐵聯運迎來新一輪的發展機遇。隨著集裝箱海鐵聯運規模的不斷擴大，專業化裝卸設備應運而生。受集裝箱生成量、港口空間等因素的影響，現階段我國集裝箱海鐵聯運裝卸設備呈多樣化發展趨勢，主要包括集裝箱正面吊、輪胎式龍門吊（以下簡稱“輪胎吊”）、軌道式龍門吊（以下簡稱“軌道吊”）等。一般而言，單股道作業場地多采用集裝箱正面吊或小型龍門吊，2～4股道作業場地普遍采用輪胎吊分組模式，5～8股道作業場地多采用軌道吊或輪胎吊。本文以寧波北侖第一集裝箱碼頭有限公司（以下簡稱“北一集司”）為例，介紹軌道吊在集裝箱海鐵聯運中的應用。

1 軌道吊在集裝箱海鐵聯運中的應用優勢

集裝箱海鐵聯運作業場地多為長窄型。就輪胎吊而言，在長窄型場地尤其是在多股道長窄型場地，受車輛通行、場地空間等因素的制約，其進出場地和維修作業存在諸多不便，并且其采購成本較高。就集裝箱正面吊而言，其存在作業效率低、能耗高、污染大等缺點，無法滿足多股道海鐵聯運集裝箱的裝卸作業需求。相比之下，軌道吊采用清潔能源電能驅動，具有操作簡單、作業效率高、能耗低、污染小等優點，非常適合多股道海鐵聯運集裝箱裝卸作業。根據鐵路局的明確規定，集裝箱海鐵聯運相關設備必須配備集裝箱超偏載檢測裝置，以便對集裝箱進行超載、偏載檢測，從而防止超限集裝箱進入運輸通道，提高集裝箱海鐵聯運安全性。軌道吊配備性能優良的集裝箱超偏載檢測系統，大大提高集裝箱超偏載檢測的準確率，便于場站和貨主對集裝箱海鐵聯運實施組織管理。

北一集司海鐵聯運集裝箱裝卸作業場地設置4股道（見圖1），配備4臺輪胎吊，軌道和輪胎吊采用2×2作業模式，同時配1臺調箱門機；裝卸作業鐵路線長約520m，一次最多可容納4列34節列車車廂。此外，北一集司另有6股道新場地（見圖2），裝卸作業鐵路線長395m，一次最多可容納6列25節列車車廂，預計年裝載能力為43.2萬TEU。2017年北一集司完成海鐵聯運箱量38.38萬TEU。

結合北一集司6股道海鐵聯運集裝箱裝卸作業場地的總體布置情況，根據其集裝箱海鐵聯運業務量，裝卸設備優先采用軌道吊，具體理由如下。

（1）單臺裝卸設備跨3條鐵路股道。海鐵聯運集裝箱裝卸區通常分鐵路區、集裝箱堆存區和道路交通區，場地劃分相對固定，道路和場地都具有特殊性。本方案要求單臺裝卸設備橫跨3條鐵路股道。輪胎吊軌距為23.47m，無法滿足裝卸區規劃要求；而軌道吊可滿足28～40m大跨距的變化需求。從本方案場地布局來看，軌道吊比輪胎吊更能適應鐵路集裝箱裝卸區的設計規劃要求。

（2）無須轉道作業。碼頭后方堆場通常選用輪胎吊作為集裝箱裝卸設備，其原因為：一方面，碼頭后方堆場路況較好；另一方面，輪胎吊在轉道方面的靈活性能滿足生產作業的要求。相比之下，在海鐵聯運集裝箱裝卸場地，裝卸設備橫跨鐵路實施作業，只須在固定的軌道上運行即可，而無須轉道作業；因此，從實用性角度來看，軌道吊比輪胎吊更符合鐵路集裝箱裝卸作業需求。

（3）系統可靠性高。相較于輪胎吊，軌道吊運動機構和電氣設備更少，運行更穩定，機械和電氣系統可靠性更高，更能適應鐵路集裝箱標準化裝卸作業需求。

（4）稱重系統誤差小。鐵路局對海鐵聯運集裝箱裝卸設備的稱重系統有特殊要求，尤其是對超偏載檢測精度的要求較高。在專用軌道上運行的軌道吊在正常作業時機身整體晃動幅度較輪胎吊小，可以最大限度地減小因機身晃動而引起的稱重系統誤差，大大提高超偏載檢測的準確率。

（5）作業安全性高。軌道吊采用固定專用軌道運行方式，便于海鐵聯運集裝箱裝卸作業場地道路規劃，方便集卡進出場地，有利于提高整體裝卸作業效率，減少人機交叉安全隱患，從而使作業安全性更高。

（6）作業效率高。一方面，單懸臂軌道吊的軌距達28m，可橫跨3條鐵路股道，滿足鐵路集裝箱裝卸作業需求；另一方面，軌道吊操作方便，作業效率高，且采購成本較低（單臺設備配置比輪胎吊節省300萬～500萬元）。

（7）運行成本低且污染小。輪胎吊采用燃油作為動力源，具有油耗高、污染大、使用成本高等缺點；而軌道吊以清潔能源電能驅動，具有污染小、運行成本低等優點。統計測算表明，每晝夜輪胎吊單位能耗比軌道吊高約2000元，軌道吊每年可節省單位能耗成本約73萬元。

2 應用于集裝箱海鐵聯運軌道吊的基本參數及技術要點

2.1 基本參數

北一集司在6股道海鐵聯運集裝箱裝卸作業場地配備4臺單懸臂軌道吊作為主要裝卸設備。軌道吊軌距為28.0m，外伸距為10.5m；在軌道外側規劃2條集卡通道，軌道吊跨距內可堆3列集裝箱，布置3條鐵路股道；軌道吊起升高度為15.3m，堆4過5，配備專業旋轉小車（見圖3）。

2.2 技術要點

（1）軌道吊橫跨多條鐵路股道，作業人員不能隨意穿越鐵軌；因此，司機手動操作大車錨定極不方便。為解決此問題，本方案采用雙側電動錨定，即在司機室通過按鈕操作實現錨定板的升降，同時保留傳統手動錨定功能，以便于應急操作。

（2）鐵路裝箱需要頻繁調箱門，傳統單一液壓式吊具旋轉方式具有故障率高、液壓系統容易漏油、修復難度大、維修費用高等缺點。為此，本方案采用吊架整體旋轉方式，由4個3kW變頻電機驅動，可實現小車在15°～195°范圍內的旋轉；為了防止轉速過快導致鋼絲繩打結，轉速設置為1r/min。，

（3）專業設計集裝箱超偏載檢測裝置。對傳統軌道吊配置的集裝箱超偏載檢測裝置實施技術改造，將鋼絲繩末端板環拉式拉力傳感器布置形式優化設計為轉銷式拉力傳感器結構形式，以提高稱重系統精度。改造后的集裝箱超偏載檢測系統具有檢測準確率高、智能化程度高等優點，并具備遠程監控功能，能夠將系統數據準確無誤地傳輸到后臺海鐵聯運管理系統，從而減少理貨人員的重復操作和司機的輸入操作，大大提高裝卸效率。

（4）軌道吊鋼結構采用大外伸距單懸臂形式，有利于合理布局海鐵聯運集裝箱裝卸作業場地的鐵路股道、集卡運輸車道和箱區，提高海鐵聯運集裝箱整體裝卸效率。

3 結束語

隨著集裝箱海鐵聯運的持續發展，集裝箱裝卸設備也將不斷實現技術優化和升級，軌道吊遠程控制將是未來集裝箱裝卸設備技術的發展方向。北一集司在實施上述軌道吊項目時已經考慮到未來發展趨勢，在硬件配置中預留大型起重機遠程控制監視系統端口和接口，以便日后根據業務發展及生產需要開發遠程控制系統。