岸边集装箱起重机移动供电技术的改进

王冀苏

摘要：随着全球经济的快速发展，人们对于港口的吞吐量和货物处理能力提出了更高的要求。在当前，港口设备使用拖令或拖链系统作为岸边集装箱起重机小车移动供电的主流方式。但是，通过实际操作人们发现，传统的移动供电方式在使用之中较容易出现故障，导致设备停机，港口作业效率将会大大降低，这时就需要考虑一种新型的移动供电方式来解决。本文便以港口设备的小车移动供电技术为研究主题，谈一谈对该问题的一些看法。

关键词：港口设备；移动供电；无线通讯技术

随着全球经济的发展，航运物流业发展迅速，集装箱起重机的技术更新换代也越来越快。码头为了提高作业效率，减少船舶停靠时间，对集装箱起重机的小车机构运行速度的要求也在不断提高。在速度提高的大环境要求下，作为集装箱起重机的制造厂商，如何选取安全可靠的小车移动供电方式成为首先要解决的问题。

1 传统小车移动供电方式

传统的小车移动供电方式主要有两种，拖令系统和拖链系统。但这两种系统在岸边起重机的应用上都有着不同程度的缺点。

首先对于拖令系统来说，拖令系统中小车滚轮在高速运行中易发生滚轮脱落，轴承卡死，如果不定期保养维护，会引起高空坠物等危险。其次，拖令系统在面对大风情况时容易引起电缆勾挂，缠绕等危险，发生故障的几率大。情况严重者，面临着拖令电缆被拉断的可能，从而导致整个设备停机。

为了避免风载勾挂这种隐患，随之而生的塑料拖链系统虽然避免了风载的安全隐患，但相对的也存在着自身的缺憾，主要是因为塑料拖链系统由众多链节构成，若其中一个链节断裂，卡滞则会造成整个系统的故障，导致设备停机。严重者因关节卡滞会产生高空坠落事故，整个拖链系统翻出滑槽，造成整个系统报废，严重影响停机停产。另外塑料拖链对环境要求较高，特别是在北方雨雪结冰气候下会出故障。并且日久易产生老化，脆裂和磨损，一般的使用寿命为5～8年，必须定期检查更换，维护成本较大。

2 滑触线供电及无线通信方式

考虑到现代码头装卸设备的高负荷运行，为保证作业的安全高效，因此根据码头作业环境可以考虑设计一种崭新的小车移动供电方式，即使用滑触线供电与无线通信方式。

滑触线及无线通信系统是一种几乎免维护的小车移动供电的最佳解决方案。其主要具有几个优点：

1）使用寿命长，一次投入，与主机同寿命；

2）可实现全气候作业；抗风载、冰雪能力强；

3）无线通信采用非接触式的数据传输，可靠性高、免于维护；

4）安全可靠，无高空坠物之虞。

3 滑触线供电以及无线通信的技术特点

新型小车供电系统的关键技术是通讯信号的传输，考虑到可靠性及稳定性，可采用西门子工业无线以太网及漏波电缆技术来实现控制信号的传输，这种方式主要具有以下优点：

1）可控的无线电收发技术；

2）因为可控，所以可靠，与外部信号无相互干扰；

3）无线传输，实现零维护。

西门子工业无线局域网（IWLAN）技术是西门子SIMATIC SCALANCE W工业无线技术家族的一个成员，它的运用可以使工业现场移动通讯的可靠性和稳定性得到了极大的提高。漏波电缆主要是一种天线技术，主要是针对工业现场比较复杂的环境，如钢结构、隧道等，不利于射频信号有效覆盖的区域，而设计的一种通过特殊馈线电缆传播射频信号的技术。漏波电缆作为一种用于苛刻要求的无线应用射频电缆，它可以作为连接SCALANCE W接入点的特殊天线。在规格上有 2.4 G Hz 和5.8 G Hz两个频段的产品。漏波电缆能与所有SCALANCE W的接入点和客户端，以及IWLAN PB/Link PN IO完结合。

区别于定向天线和全向天线，漏波电缆可以覆盖无线波盲区，可以实现“非直视”通讯，防止角度变化无法通讯。机构设计上遵循2.4G或5G的衍射原理将特定的馈线等距离的开出一列漏波孔，射频信号通过漏波孔向外辐射。这种天线能避开障碍物的屏蔽作用，将信号随着电缆的敷设位置而延伸，最长可达200米的敷设距离，漏波电缆可以像滑触线一样随着桥吊大梁而敷设。这种天线具有定向发射的特点，可以形成一个锥形的无线场，非常适合用于复杂的无线电覆盖区。

漏波电缆很好的解决了信号发射传输的问题，而信号接收则要靠定向接收天线，其主要目的是增加抗干扰能力。就好像在天线背后安装了一个碗状的反射面，信号只能够向前面传递，后面的信号都被反射面挡住并反射到了前方，从而加强了前面的信号强度。接收天线可以将无线电磁场聚集在一个锥面上。使用定向天线，在开度角范围内，无线电场可以沿水平和垂直方向传播。在这些区域形成集中，并产生被动增强效应。

也正是由于漏波电缆的定向发射和接收天线的定向接收的特性，因此将两者有机地结合在一起，就可以实现无线通讯的可靠性，增强抗干扰能力。

4 系统在岸边集装箱起重机上的实际运用

4.1 系统机械运行原理

岸边集装箱起重机滑触线移动供电系统的主要部件如图所示等部件组成，其中滑触线及漏波电缆安装在起重机大梁下部的滑触线支架上。对于因铰点断开的滑触线，通过在大梁铰点两侧布置接线箱，使用柔性活动电缆进行连接，集电器和定向天线接收器则安装在起重机移动小车上的集电器牵引支架上。因为起重机的前大梁需要俯仰抬起或下降，所以对于铰点位置的滑触线采用铰点对接器进行集电器的导向连接，其中集电器碳刷安装于集电器牵引支架上通过集电器的拉伸弹簧，使集电器碳刷以一个恒定的压力接触于滑触线进行导电。

4.2 系统电气运行原理

岸变集装箱起重机滑触线移动供电系统，其主要原理是通过从电气房引入动力电源及控制信号至铰点接线箱，通过接线箱内部的接触器以电缆为介质输送电源至滑触线，再通过集电器小车上的集电器碳刷与滑触线联接导通至小车接线箱，然后通过电缆与小車的供电系统相联接，给起重机小车系统提供电源及控制信号。动力线采用三相四线方式，分别为 L1、L2、L3、PE；小车紧停控制电源、紧停信号、起升上极限信号等一些需要硬件连接的信号也通过滑触线传输；小车司机室与电气房 PLC 之间的通讯则采用漏波电缆和无线通信的方式；

4.3 无线通信回路构成

电气房主PLC和小车架司机室从站各配置一块以太网通信模块，主PLC与从站PLC之间通过以太网方式进行通信；在主控柜内安装光电转换交换机，通过光纤传输到位于铰点处的滑触线控制箱；铰点滑触线控制箱内配置一个与之对应的光电转换交换机，将光缆信号转成以太网信号接入西门子IWLAN无线通信模块，经过功率分配器，分别接入前后大梁的漏波通信电缆；通信电缆采用了2.4GHz 漏波电缆，漏波电缆的馈入站由符合 IEEE 802.11 b/g（2.4GHz）标准的AP组成，实现了接入点与客户端之间的无线实时通讯；在小车顶的滑触线控制箱内配置西门子IWLAN无线通信模块的客户端，客户端的接收天线与漏波电缆之间进行高可靠信号传输；客户端的另一侧则通过以太网与司机室内PLC站的以太网通信模块相连接，从而构成了无线通讯回路。

5 结语

滑触线供电及无线通信技术在岸边集装箱起重机上可以很好的解决固有小车移动供电方式的弊端，从而提高系统的可靠性，稳定性。对码头而言，该系统降低了维护成本及停机时间，实现了低投资成本。

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