岸邊集裝箱橋吊電氣控制系統探究

劉曉波 祝學東

摘要：當前商品貿易時代對貨運措施的提升，使得集裝箱運輸以及港口裝卸設備的需求快速升高，在此需求下，以橋吊為主的裝卸運載設備及其相關的電氣設備系統成為了行業研究的重點內容，通過提升電氣控制系統的操作便利性以及結構設計的簡便性，能夠更好的實現高效率化的運輸效率。

關鍵詞：岸邊集裝箱；裝卸橋吊；電氣控制系統

橋吊設備多數是以其內部接卸結構進行傳動帶動大型機械吊裝集裝箱等重型物資，根據其動作特點以及物資類型需要多重輔助機構、起升、小車、大車和俯仰機構等器具實現橋吊整體運轉。當前國內橋吊技術設備的發展已貼近世界化的水平，但對于很多電氣配件的選擇搭配，甚至設計方面的因素考量，還都存在不成熟的細節情況，而為了調動橋吊的各部分設備，需要合理規劃電氣設備的傳動位置以及線路搭配方法，因此對于專門處理集裝箱物資的橋吊設備，需要合理設計其電氣控制系統，不僅能夠提升運載效率，同時能夠節約能源物資。

一、國內橋吊設備電氣控制系統現狀

集裝箱貨運體系在國際上占據的運輸類型比例已經逐漸提升到了相當高的水平，并且貨運類型以及規格種類都開始有了明確的標準，與其相配套的橋吊設備也因此具備了更高效率的控制系統，尤其是電氣控制系統的升級進步更是迅猛發展，我國在集裝箱橋吊電氣控制系統方面發展時間短但進步迅速，并且為了保證多種類使用模式，應對船舶運輸的周期逐步縮短，更加需要大功率同時高安全性的電氣控制系統以維持港口裝卸貨運的效率。

當前港口電氣控制系統的改革主要在于通過常規繼電器控制加上發動機到電動機的可編程式傳動，以PLC編程控制驅動直流驅動器進行工作，讓裝載效率能夠大幅度提升，傳統橋吊設備在電氣控制系統上需要以繼電器進行多個環節的聯動操作，不僅對于人員技能經驗要求高，同時容易出現誤操作等情況，而當前通過可控編程的模式，能夠極大的提升工作效率，并且保證穩固性，因此這一電氣控制系統的升級帶來了行業性的革命。

而另外一項技術上的大進步則在于驅動方式，直流驅動固然能夠帶來良好的效率，但當前通過國際市場的經驗總結，交流驅動能夠帶來更多的優勢，保持功率因數的穩定，并且產生的諧波電流可控范圍更為標準，甚至不需要額外的濾波裝置即可進行常規操作，減輕了橋吊設備的成本負擔，同時為設備整體進行了減重，讓橋吊結構的一體化屬性更加成熟。交流驅動技術已成為橋吊設備的電氣控制系統的主流驅動方式。現在的橋吊電控系統有多種選擇，ABB ，安川，西門子等電控系統都已廣泛應用于橋吊中，高壓10KV -20KV通過高壓進線柜再到主變壓器降壓到480V到主驅動器，經過整流和逆變，通過驅動系統控制各個機構的運轉；通過輔變壓器降壓后，可以控制橋吊的各個輔助系統。對于各個橋吊所需要的工況進行PLC編程，再將PLC 與各個控制站建立通訊，精準控制實現各個功能。

二、橋吊設計結構與電氣控制系統的關系

橋吊設備體積巨大并且運載力也屬于高水準，因此其外形設計與其控制系統的運作具有相當高的關聯度，當前橋吊設備的外形設計已經基本趨于一致，一方面是為了保證維修和規格化的標準一致，同時也為了保證運作過程中維持相同的電氣控制系統，避免因技術規格或者操作方式不同造成工作人員重復培訓的資源浪費。

通常起升機構以及俯仰機構加上各類輔助機構就能夠完整形成一套集裝箱橋吊設備的外貌，并且搭載照明、運載等系統后，能夠更為高效的實現設備運輸以及人員更替等行為。橋吊在正式投入作業前，也需要對各部分設施進行檢測檢查，避免運作過程中發生危險，對于這一點，電氣控制系統也不例外。

而電氣控制系統在其中的主要作用就是通過執行控制以及監控管理來產生效用，各類傳感器以及硬件檢測元件的使用用于提升編程控制器的效率，并且能夠通過故障檢測隨時監控系統設備的使用情況以及潛在故障區，現在的橋吊基本都有故障顯示軟件，當機構發生故障，在顯示屏都會有顯示，以實現對于橋吊運行狀況的實時監控。例如在橋吊使用過程中運載力以及能源設備維持情況的顯示，能夠通過電氣控制系統的輸出幅度有所展現，操作人員根據控制系統回饋的數據可分析出當前橋吊運載集裝箱貨物的強度是否超出預期，避免超負荷運載對橋吊設備產生損傷。

另外當前技術水平的提升讓橋吊設備也具有了更高的可操控性，甚至能夠通過網絡連接對外傳輸監控視頻，提升吊裝裝卸的遠程監控水準，進一步保障安全系數。電氣系統的覆蓋范圍在橋吊使用中也因此不斷提升，未來還會有更多電子設備成為橋吊當中的重要輔助工具，為提升工作效率帶來良性的轉化。

為了保障橋吊設備的安全性能，一般都需要配備低壓配電保護設施以及PLC控制柜等設備提升安全性能，部分對系統工作效率具有關鍵性影響力的設備都有專門的提示，方便維修檢測人員進行維護工作，同時單獨連接的繼電器能夠避免多重連線產生的安全故障。不過在岸邊工作環境下這一類型的保護柜需要妥善的保護措施，在安裝固定 散熱空間 方便維修 以及受潮等方面尤其需注意。

三、橋吊電氣設備提升工作效率的具體方式

對于橋吊設備的電氣控制輔助，除了常規的電路設備之外，還有一部分承擔自動控制的預備方案，尤其是在人工操作精度以及細微性難以達到對應的等級的情況下，通過吊具自動加裝的方式，運用電氣控制來實現更為精密的操作方法，也是橋吊集裝箱過程中經常使用的一種辦法，其中包括電子防搖技術。

通常電子防搖以直接或間接兩種方式完成，通過加裝反饋反射裝置對吊裝集裝箱的擺動幅度進行控制，減少因為人為操作出現的晃動等問題，而間接方式則是通過搖擺幅度進行控制，將其限定在一定的范圍區間內，因此晃動幅度相比于直接式要大一些，但所需要的控制難度更小。

對于橋吊自動作業控制，需要細致化的編程才能夠完成，將閉鎖結構以及裝箱布局完整輸入到橋吊操控機械設備中，在測定具體方位后，按照預定數值起吊，充分發揮自動定位運行的優勢，縮短平均的橋吊作業時間。這也是電氣設備在橋吊吊裝集裝箱過程中最具技術化的應用方式。現在的橋吊正在往自動化方向發展，未來自動化也必將成為趨勢。現在的上海洋山港和國外的摩洛哥港口等橋吊的自動化控制都已比較成熟。除了電子防搖等功能，自動化橋吊也運用了集卡引導系統CPS（Chassis Position System）和SPSS船型掃描系統系統（Ship Profile Scanning System）。集卡引導系統是基于3D激光掃描的定位系統，可縮短岸橋下的集裝箱裝卸時間，提高裝卸效率。船型掃描系統系統使用激光器實時掃描下方的堆箱輪廓、建立基于小車坐標系的輪廓圖，通過與PLC之間的通訊，控制機構及時減速，避免可能的碰撞危險，實現小車防撞與智能軟著箱功能。

當前不僅在國內應用這些技術手段，同時我國在技術發展前景上也已經達到國際先進水平，甚至部分發達國家的作業工程也會專門通過我國的橋吊技術來完成機械組裝或者大型設備搬運的工作，如圖（1）的岸邊橋吊大型作業場景，即為我國設備服務于國際產業。未來在岸邊橋吊集裝箱產業當中，中國技術也將具有一席之地。

四、結束語

通過對當前市場經驗的總結，港口機械設備使用著實需要通過設計規范以及調整技術標準來實現更高效率的集裝箱運載效果，未來電氣設備的行業使用需求要求其控制系統的更新效率提升，也就代表著每一代電器控制系統的使用壽命將逐漸縮短，同時也是對于操作人員技術要求的一個巨大上升，需要隨時保持活躍性以及與行業的同步性，因此在實際工作中應當總結經驗同時對集裝箱橋吊設備的使用及電氣系統的控制形成規范化的操作體系，及時更新系統以保證工作效率，為高效便捷化的港口裝卸模式提供有力保障。

參考文獻：

[1]瞿俊杰， 劉韓臣， 倪青亮. 岸邊集裝箱橋吊電氣控制系統[J]. 設備管理與維修， 2017（11）：89-91.

[2]段朝輝. 離散貨源需求下的集裝箱橋吊配置優化[J]. 中國航海， 2016， 39（2）：120-124.

（作者單位：上海振華港機重工有限公司）