倪松挺

近年來，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，輪胎式龍門吊（以下簡稱“輪胎吊”）憑借其較高的堆場利用率和堆垛能力以及靈活的轉(zhuǎn)場作業(yè)能力，廣受集裝箱碼頭的青睞。寧波遠(yuǎn)東碼頭經(jīng)營有限公司現(xiàn)有62臺輪胎吊，其中：10臺輪胎吊通過柴油機(jī)供電，37臺輪胎吊通過高架滑觸線供電；還有15臺既可以通過柴油機(jī)供電，也可以通過高架滑觸線供電。高架滑觸線供電的輪胎吊轉(zhuǎn)場時需要利用移動發(fā)電機(jī)組供電，并由人工完成集電桿與滑觸線的對接及取電空氣開關(guān)的轉(zhuǎn)換，整體操作效率較低且安全性較差。本文基于對輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場的研究，提出符合堆場要求且行之有效的自動轉(zhuǎn)場裝置改造方案。

1 輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置簡介

輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置由機(jī)械裝置和控制單元組成。機(jī)械裝置采用全電動操作，由可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）對不同位置的傳感器進(jìn)行采樣，有序控制各個電機(jī)，從而自動對接集電桿上的碳刷和滑觸線。自動轉(zhuǎn)場裝置采用人機(jī)交互操作界面，能夠?qū)崟r顯示故障和狀態(tài)信息。

2 輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置改造

2.1 改造目標(biāo)

改造后的輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動取電、自動斷電功能，并且當(dāng)柴油機(jī)出現(xiàn)故障時，能夠及時人工轉(zhuǎn)換為高架滑觸線供電模式。

2.2 結(jié)構(gòu)及功能

輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置由起升機(jī)構(gòu)、糾偏機(jī)構(gòu)、測距激光、鎖定機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及電控箱等組成，各個運(yùn)動部件由傳感器定位并由電控箱內(nèi)的PLC程序控制，通過有序的動作實(shí)現(xiàn)碳刷和滑觸線的對接和分離，從而實(shí)現(xiàn)輪胎吊的自動取（斷）電以及自動轉(zhuǎn)場功能。輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置改造前后對比見圖1。

改造后的自動轉(zhuǎn)場裝置的結(jié)構(gòu)及功能如下。

（1）起升機(jī)構(gòu)：實(shí)現(xiàn)集電桿的上升和下降運(yùn)動。

（2）糾偏機(jī)構(gòu)：當(dāng)碳刷和滑觸線在上升運(yùn)動中錯位時，調(diào)整碳刷和滑觸線，從而使其對位準(zhǔn)確。

（3）測距激光：檢測碳刷和導(dǎo)向板間距，并反饋給PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)計算，以便判斷是否需要糾偏以及需要糾偏的偏移量。

（4）激光反射板：反射測距激光信號。

（5）鎖定機(jī)構(gòu)：當(dāng)輪胎吊轉(zhuǎn)場且高架滑觸線供電時鎖定集電桿，防止集電桿晃動。

（6）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：確保碳刷和滑觸線精準(zhǔn)對位并完全接觸。

（7）凸輪開關(guān)：分段控制起升結(jié)構(gòu)。

（8）電控箱：內(nèi)置PLC，有序控制整個機(jī)械結(jié)構(gòu)，完成自動取（斷）電。

（9）司機(jī)室操作盒：便于司機(jī)在司機(jī)室內(nèi)遠(yuǎn)程操作，控制取（斷）電。

（10）動作連桿：確保在上升、下降運(yùn)動和糾偏時4根集電桿同時動作。

2.3 工作流程

輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置的自動取電流程和自動斷電流程分別見圖2和圖3。

2.4 改造難點(diǎn)

改造后的輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置增加1根動作連桿，并將4根集電桿相互連接，從而確保在上升、下降運(yùn)動和糾偏時4根集電桿同時動作。輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置改造完成后，在轉(zhuǎn)場方面取得預(yù)期效果，較人工操作轉(zhuǎn)場更為方便，且操作簡單；但在電車作業(yè)時，改變了原來高架滑觸線取電的特性，存在的問題及解決辦法如下。

2.4.1 彈簧壓力

為了保證碳刷和滑觸線充分接觸，要求自動轉(zhuǎn)場裝置單根集電桿的彈簧壓力達(dá)到140 N。雖然改造過程中沒有調(diào)整彈簧壓力，但改造后的彈簧壓力自行下降至115 N，導(dǎo)致碳刷和滑觸線無法充分接觸，從而造成大車行走過程中跳電，大風(fēng)情況下碳刷偏離。

（1）缺陷 動作連桿的自身質(zhì)量為10 kg，在每根集電桿上的平均作用力為25 N，導(dǎo)致彈簧壓力從140 N降至115 N。

（2）解決辦法 將動作連桿移至集電器尾座，從根本上解決動作連桿對集電桿的壓力損耗，恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)集電桿的可靠性。

2.4.2 碳刷磨損

單根完整碳刷的厚度為，當(dāng)碳刷磨損厚度大于或碳刷偏磨嚴(yán)重時，必須更換碳刷。改造前，單根碳刷1周磨損，且不偏磨；改造后，單根碳刷1周磨損，且偏磨嚴(yán)重。碳刷保養(yǎng)記錄顯示：改造前，單根碳刷使用壽命為左右；改造后，單根碳刷使用壽命僅為。由此可見，改造工程大大縮短了碳刷的使用壽命，且增加了自動轉(zhuǎn)場裝置的維修成本。

（1）缺陷 動作連桿限制單根集電桿在左右方向的微調(diào)，導(dǎo)致碳刷偏磨。

（2）解決辦法 在集電桿上安裝獨(dú)立鋼絲繩進(jìn)行牽引，從而解決碳刷偏磨問題。

2.4.3 碳刷保養(yǎng)

改造完成后，自動轉(zhuǎn)場裝置集電桿下降高度減少10 cm（被鎖定機(jī)構(gòu)抵住）且底部相連，加之集電桿“靴頭”在更換碳刷時上升50 cm，導(dǎo)致集電桿在更換碳刷時受力加大且容易變形，從而增加更換碳刷的難度。

（1）缺陷 鎖定機(jī)構(gòu)限制集電桿的下降高度，從而增加碳刷保養(yǎng)的難度。

（2）解決辦法 將自動轉(zhuǎn)場裝置前端的整體鎖定機(jī)構(gòu)改造成獨(dú)立導(dǎo)槽及鎖鉤，在無電情況下可人工收回集電桿，從而方便檢查并更換碳刷。

3 輪胎吊高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置應(yīng)用

經(jīng)過觀察，發(fā)現(xiàn)改造后的自動轉(zhuǎn)場裝置與原裝置特性相似，在再次改造中取消動作連桿，避免動作連桿對彈簧壓力產(chǎn)生影響，并采用后端開閉式連桿對集電桿進(jìn)行等間隔（€保┛刂疲傭岣嘸綹恕把ネ貳苯勐剩Vぜ綹恕把ネ貳苯凼鋇耐叫??？

對油電切換的輪胎吊進(jìn)行高架滑觸線自動轉(zhuǎn)場裝置改造，自動轉(zhuǎn)場流程如下：（1）在作業(yè)過程中收到轉(zhuǎn)場命令時，立刻啟動發(fā)動機(jī)待命；（2）待發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，從電車狀態(tài)切換到油車狀態(tài)；（3）待操作臺油車指示燈亮起后，集電桿自動收起，進(jìn)行轉(zhuǎn)場作業(yè)；（4）轉(zhuǎn)場完畢后，集電桿與滑觸線自動接合；（5）從油車狀態(tài)切換到電車狀態(tài)；（6）操作臺電車指示燈亮起后，關(guān)閉發(fā)動機(jī)，完成自動轉(zhuǎn)場作業(yè)。自動轉(zhuǎn)場裝置改造后，司機(jī)無需工程技術(shù)人員協(xié)助，即可獨(dú)立完成轉(zhuǎn)場操作，簡便快捷，避免了輪胎吊轉(zhuǎn)場時的人工升降集電桿，增強(qiáng)了輪胎吊轉(zhuǎn)場的機(jī)動性，提高了輪胎吊轉(zhuǎn)場的作業(yè)效率，降低了工程維修人員的勞動強(qiáng)度。

（編輯：許玲 收稿日期：2017-05-19）