滑觸線供電技術(shù)在集裝箱起重機上的應(yīng)用

馬震國 唐青赟

摘要：通過對岸邊集裝箱起重機小車機構(gòu)傳統(tǒng)移動供電方式存在問題的分析，引出以滑觸線技術(shù)和漏波電纜為基礎(chǔ)的新型移動供電系統(tǒng)。介紹目前國內(nèi)常用的滑觸線系統(tǒng)的運行原理和特性，分析該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點。

關(guān)鍵詞：岸邊集裝箱起重機;移動供電;滑觸線;無線通訊

近年來航運事業(yè)發(fā)展迅速，船舶大型化勢不可擋，岸邊集裝箱起重機技術(shù)更新也越來越快。碼頭為了提高作業(yè)效率，對于小車行走速度的要求也不斷提高。因此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(tǒng)小車移動供電方式

傳統(tǒng)的小車移動供電主要有兩種，拖令電纜系統(tǒng)和拖鏈系統(tǒng)，但這兩種系統(tǒng)在當(dāng)前碼頭的實際使用中都已顯現(xiàn)出不同程度的缺點。

第一代移動供電產(chǎn)品-拖令系統(tǒng)，雖然還是大部分港口起重機的供電方式，但是拖令系統(tǒng)中小車滾輪在高速運行中易發(fā)生滾輪脫落，軸承卡死，如果不定期保養(yǎng)維護(hù)，會引起高空墜物等危險。其次，拖令系統(tǒng)由于大風(fēng)等原因容易引起電纜勾掛，纏繞等情況，情況嚴(yán)重時有拖令電纜被拉斷的可能，從而導(dǎo)致整個設(shè)備停機。為了避免風(fēng)載勾掛隨之應(yīng)用的第二代移動供電產(chǎn)品-塑料拖鏈系統(tǒng)雖然避免了風(fēng)載的安全隱患，但由于該系統(tǒng)主要是由眾多鏈節(jié)構(gòu)成，活動關(guān)節(jié)較多，往往是一個鏈節(jié)損壞、卡滯即導(dǎo)致整個系統(tǒng)的故障停機。極端情況下因關(guān)節(jié)卡滯會導(dǎo)致整個拖鏈系統(tǒng)翻出滑槽，引發(fā)高空墜落事故，造成整個系統(tǒng)報廢，嚴(yán)重影響停機停產(chǎn)。另外塑料拖鏈耐氣候性差，尤其不適于北方雨雪結(jié)冰氣候，時間長了易產(chǎn)生老化，脆裂和磨損，這些因數(shù)都不適合現(xiàn)代碼頭的發(fā)展方向。

2.新型滑觸線供電及無線通信方式的優(yōu)點

由于這兩種移動供電系統(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)正逐步在集裝箱碼頭上得到推廣和使用，并取得了較好的使用效果。

滑觸線及無線通信系統(tǒng)是一種幾乎免維護(hù)的小車移動供電的最佳解決方案。對比拖令/拖鏈系統(tǒng)其主要具有以下幾個優(yōu)點：

2.1使用壽命長，維護(hù)成本低;

2.2可滿足集裝箱碼頭全天候作業(yè)需求;

2.3無線通信采用非接觸式數(shù)據(jù)傳輸，可靠性高、免維護(hù);

2.4安全可靠，有效避免高空墜物隱患。

3.滑觸線供電及無線通信的技術(shù)特點

集裝箱起重機小車滑觸線系統(tǒng)的關(guān)鍵是控制信號的傳輸技術(shù)，考慮到可靠性及穩(wěn)定性，可采用西門子工業(yè)無線以太網(wǎng)及漏波電纜技術(shù)來實現(xiàn)控制信號的傳輸，這種信號傳輸方式主要具有以下優(yōu)點：

3.1可控的無線電收發(fā)技術(shù);

3.2信號傳輸可靠，與外部信號無相互干擾;

3.3無線傳輸，實現(xiàn)零維護(hù)。

區(qū)別于定向天線和全向天線，漏波電纜可以覆蓋無線波盲區(qū)，可以實現(xiàn)“非直視”通訊，防止角度變化無法通訊。它是借鑒了標(biāo)準(zhǔn)饋線傳輸信號損耗小的優(yōu)點，以及2-5GHz信號的衍射特性而設(shè)計的一種線狀天線，區(qū)別于通常的桿狀或面狀天線，射頻信號通過漏波孔向外輻射。這種天線可以很好的規(guī)避障礙物的屏蔽作用，將射頻信號隨著電纜的敷設(shè)位置而向外延伸，單節(jié)最長可達(dá)200M的敷設(shè)距離。這種天線具有抗干擾能力強、定向發(fā)射特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地鐵、高速軌道線等場合。

漏波電纜很好的解決了信號發(fā)射傳輸?shù)膯栴}，同時配合定向接收天線，可以保證信號可靠接收，又不會干擾附近機器。使用定向天線，在開度角范圍內(nèi)，無線電場可以沿水平和垂直方向傳播，在這些區(qū)域形成集中，并產(chǎn)生被動增強效應(yīng)。

也正是由于漏波電纜的定向發(fā)射和接收天線的定向接收特性，將兩者有機地結(jié)合在一起，可以實現(xiàn)無線鏈路的可靠性，提高抗干擾能力及減少對外部無線電場的干擾問題。

4.系統(tǒng)在岸邊集裝箱起重機上的實際運用

4.1系統(tǒng)機械運行原理

岸橋滑觸線移動供電系統(tǒng)如圖1所示，其中滑觸線和漏波電纜安裝于岸邊集裝箱起重機大梁底部的滑觸線支架上，對于因鉸點斷開的滑線，通過鉸點處的接線箱用電纜進(jìn)行連接。而集電器和漏波電纜接收器安裝于岸邊集裝箱起重機小車上的集電器牽引支架上，因岸橋集裝箱起重機的前大梁需俯仰，因此對于鉸點位置的滑觸線采用鉸點對接器進(jìn)行集電器的導(dǎo)向連接，其中集電器碳刷安裝于集電器小車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(jìn)行導(dǎo)電。

4.2系統(tǒng)電氣運行原理

岸橋滑觸線移動供電系統(tǒng)，其主要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(nèi)部的接觸器以電纜為介質(zhì)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(lián)接導(dǎo)通至小車接線箱，然后通過電纜與小車的供電系統(tǒng)相聯(lián)接，給起重機小車系統(tǒng)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?？刂齐娫?、緊停信號、起升上極限這幾個需要硬連接的信號也通過滑觸線傳輸;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。

4.3無線通信回路構(gòu)成

電氣房主PLC和小車PLC各配置一塊以太網(wǎng)通信模塊，主控PLC與遠(yuǎn)程站PLC之間采用以太網(wǎng)方式進(jìn)行通信;在主控柜內(nèi)安裝光電轉(zhuǎn)換交換機，通過光纖傳輸?shù)轿挥阢q點處的滑觸線控制箱;鉸點滑觸線控制箱內(nèi)配置一個與之對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換交換機，將光纜信號轉(zhuǎn)成以太網(wǎng)信號接入西門子IWLAN無線通信模塊，經(jīng)過分配器，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IEEE802.11b/g（2.4GHz）標(biāo)準(zhǔn)的AP組成，實現(xiàn)了接入點與客戶端之間的無線實時通訊;在小車頂?shù)幕|線控制箱內(nèi)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(jìn)行定距離高可靠信號傳輸;客戶端的另一側(cè)則通過以太網(wǎng)與司機室內(nèi)PLC站的以太網(wǎng)通信模塊連接。

圖1滑觸線系統(tǒng)圖

5.結(jié)束語

滑觸線供電及無線通信技術(shù)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，在國內(nèi)各大碼頭已有了數(shù)年的實際應(yīng)用，體現(xiàn)出了良好的經(jīng)濟性和技術(shù)可靠性。對碼頭而言，該系統(tǒng)降低了維護(hù)成本及停機時間，實現(xiàn)了低投資成本。