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 ( 以下簡稱岸橋) ，其小車機構采用的移動供電方式為采用 IGUS 拖鏈系統，該系統在使用初期由于故障率低、維護成本低，是國內主要集裝箱碼頭岸橋設備廣泛采用的移動供電系統。近年來，隨著我公司岸橋設備使用年限的增加，IGUS 拖鏈系統逐漸體現出其在使用上存在的一些弊端，具體表現為: 1) 拖鏈鏈節由塑料構成，塑料材質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，只能達到設計壽命( 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，維護成本比較大; 2) 塑料拖鏈彎曲環節多，電纜與鏈節上的分隔片摩擦，造成外皮磨損，電纜的使用壽命短。3) 拖鏈系統由眾多鏈節構成，活動關節較多，若 1 個鏈節損環、卡滯即導致整個系統故障停機，嚴重時會使整個拖鏈拱起墜落造成嚴重事故; 4) 拖鏈出現斷裂故障，造成停機，對生產造成極大影響。

鑒于此，使用 6、7 年后的拖鏈已經很難滿足公司高負荷連續運行需要，為保證岸橋設備安全高效運行，必須設計出高可靠的小車移動供電解決方案。

1 滑觸線技術

近年來，由于拖鏈供電系統存在的技術問題不能從根本上得到解決，滑觸線移動供電技術作為第 3 代岸橋小車移動供電系統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。對比拖鏈供電系統其 主要優點體現為:

1) 運行可靠性高，可有效避免集裝箱作業高空墜物隱患; 2) 使用壽命長，設備生命周期維護成本低; 3) 可滿足集裝箱碼頭全氣候條件下作業需求; 4) 無線通信采用非接觸式數據傳輸，可靠性高，免維護。

2 滑觸線系統供電系統回路

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 的鋁導線，DHH － 700 /1000A，接地線采用載流量為 320 A 的鋁導線，DHH － 200 /320A。

2) 緊停信號原來經過拖令電纜的緊停線改用2 根緊停滑觸線 E － STOP、E － STOP 構成回路，緊停滑觸線采用載流量為 320 A 的鋁導線，DHH－ 200 /320A。

3) 遠程 I/O 控制電源 AC220V 采用 2 根載流量為 500 A 的銅導線 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) 滑導線選擇無錫永大產品，該產品廣泛應用于國內港口油改電項目，技術可靠性高;

2) 滑導線導體采用上等鋁型材，碳刷采用摩根產品，具有導電面積大，散熱性好，許用載流量大;

3) 滑觸線導體與電刷間采用 V 型接觸面，接觸面更大，高速運行更穩定，*高運行速度可達到 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生; 采用特殊配方的工程塑料，具有良好的阻燃性，耐溫可達到 75 ℃，防護等級 IP23;

5) 滑觸線供電系統機械設計完全適合集裝箱起重機結構，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供電穩定性和可靠性;

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定，碳刷使用壽命長;

7) 整套設備易損件只有碳刷和彈簧，維護保養費用低;

8) 結構簡單，日常維護簡單;

9) 整套設備鋼結構件均采用熱浸鋅處理或其他防腐處理，產品使用壽命長。

4 無線通信回路

1) 小車滑觸線系統的關鍵技術是控制信號的傳輸問題，原來拖鏈系統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與主機進行聯系，通信系統采用西門子公司的工業無線移動通訊技術 SCALANCEW。

2) 原來小車 PLC 通過拖鏈系統光纖電纜與電氣房主 PLC 進行 CP － 215 通訊，采用安川 215 協議方式，滑觸線系統中無線發射模塊 SCALANCEW784 IWLAN 接入點 ( AP) 要求工業以太網的形式接入，故在主 PLC 和小車 PLC 上需要各配置一塊安川的以太網模塊 CP － 218，轉換成以太網形式接入無線發射裝置，無線方案的 1 次圖見圖 1。

3) 漏波電纜采用日立產品，具有抗干擾能力強、衰減小、定向發射等特點，已經廣泛應用于地鐵、高速軌道線等場合。漏波電纜內部均勻布置了信號泄漏口，既保證發射的方向，又能保證發射的功率。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，又不會干擾附近機器。現場安裝時，要求漏波電纜與天線之間的距離為 0. 2 m 左右 ( 定向天線從司機室引出，安裝于集電器一側，與集電器同步滑行) ，漏波電纜的發射信號會在 5 m 以外大幅衰減，經現場測試，改造后不會對其他設備形成干擾。

4 ) RCoax 漏 波 電 纜 的 接 入 點 由 符 合IEEE802. 11 b /g ( 2. 4 GHz) 標 準 的 SCALANCEW784 － 1 組成，數據傳輸速率理論高達 54 Mbit /s。經試驗臺測試，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) 的司機室 3 相電源 ( R/S /T6502) 改線進入 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線電源，JB04 內并聯安裝滑觸線動力電源開關和拖令電纜的動力電源開關。

在小車司機室頂部安裝 1 個 雙 電 源 開 關 箱( JB03) ，內部安裝有 1 個 ABB 的雙電源開關，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的進線端子;在試運行期間，采用滑觸線動力電源作主電源，該雙電源開關具備欠壓、失壓、缺相等保護功能。當動力滑觸線出現非正常故障時，開關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進行手動恢復到主電源供電。

5. 2 緊停信號

緊停信號原來從后大梁接線箱 ( JB7) 經拖令電纜引到司機室頂接線箱 ( JB10) ，再引到司機室右聯動臺 ( 101. 1) ，安裝滑觸線后，進 JB7 的信號改線進入 JB04，經過開關后接入滑觸線，在滑觸線中單獨安裝 2 根緊停線，在滑觸線集電器側將緊停信號接入司機室頂 JB03 內，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引入司機室內，司機可操作各個位置的投光燈開關。安裝滑觸線系統后，投光燈的控制信號進入 PLC 的 I/O 模塊，經過通信方式與外部投光燈進行控制，改造后的投光燈控制系統做到與原來控制系統一樣的操作方便，同時可以司機室控制和外部控制。

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入主電控系統，采用滑觸線后采用進入 PLC 的 I/O 模塊。

5. 5 無線通信系統

采用滑觸線系統后，原來的 215 的光纜通信改為無線通信方式，在試運行期間，程序切換到無線通信方式 ( CP218 通信) ，如果無線通信出現故障時，可通過程序切換開關切換到 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 改造經濟性分析

岸橋小車機構移動供電系統改造的經濟性體現見表 1 所示。

7 結論

小車滑觸線移動供電系統作為第 3 代岸橋小車移動供電系統，體現出了良好的經濟性和技術可靠性，在國內其他港口的實際應用過程中，取得了較好的使用效果。