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(jī) (以下簡稱岸橋)，其小車機(jī)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(hù)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(hù)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(jī)，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(jī)，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(yùn)行需要，為保證岸橋設(shè)備安全高效運(yùn)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(diǎn)體現(xiàn)為:

1) 運(yùn)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(hù)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(hù)。

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?；|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(xiàng)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(yùn)行更穩(wěn)定，*高運(yùn)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(hù)等級IP23;

5) 滑觸線供電系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計完全適合集裝箱起重機(jī)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(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低;

8) 結(jié)構(gòu)簡單，日常維護(hù)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(jī)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(diǎn) ( 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(qiáng)、衰減小、定向發(fā)射等特點(diǎn)，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(jī)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(jī)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(diǎn)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(yàn)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(jī)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(jī)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(yùn)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(hù)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(jī)室頂接線箱 ( JB10)，再引到司機(jī)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(dú)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(jī)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(jī)室內(nèi)，司機(jī)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(jī)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(yùn)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(jì)性分析

岸橋小車機(jī)構(gòu)移動供電系統(tǒng)改造的經(jīng)濟(jì)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(jì)性和技術(shù)可靠性，在國內(nèi)其他港口的實(shí)際應(yīng)用過程中，取得了較好的使用效果。