馬震國 唐青赟

摘要：通過對岸邊集裝箱起重機(jī)小車機(jī)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(yùn)行原理和特性，分析該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：岸邊集裝箱起重機(jī);移動供電;滑觸線;無線通訊

近年來航運(yùn)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(jī)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(shí)際使用中都已顯現(xiàn)出不同程度的缺點(diǎn)。

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(jī)的供電方式，但是拖令系統(tǒng)中小車滾輪在高速運(yùn)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(jī)。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(jī)。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(jī)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(diǎn)

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(diǎn)：

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(diǎn)

集裝箱起重機(jī)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(shí)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(diǎn)：

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(shí)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(shí)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(diǎn)，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(qiáng)、定向發(fā)射特點(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(jī)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(qiáng)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(jī)地結(jié)合在一起，可以實(shí)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(jī)上的實(shí)際運(yùn)用

4.1系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)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(jī)大梁底部的滑觸線支架上，對于因鉸點(diǎn)斷開的滑線，通過鉸點(diǎn)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(jī)小車上的集電器牽引支架上，因岸橋集裝箱起重機(jī)的前大梁需俯仰，因此對于鉸點(diǎn)位置的滑觸線采用鉸點(diǎn)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(yùn)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(diǎn)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(jī)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(jī)，通過光纖傳輸?shù)轿挥阢q點(diǎn)處的滑觸線控制箱;鉸點(diǎn)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(jī)，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(shí)現(xiàn)了接入點(diǎn)與客戶端之間的無線實(shí)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(jī)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(jī)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(shí)際應(yīng)用，體現(xiàn)出了良好的經(jīng)濟(jì)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(jī)時間，實(shí)現(xiàn)了低投資成本。