近年來，隨著國際油價的不斷攀升，以及人們越來越多地重視居住環(huán)境、重視節(jié)約能源、重視可持續(xù)發(fā)展，使得輪胎吊油改電這一項新的技術(shù)產(chǎn)生且迅猛發(fā)展，并且被越來越多的碼頭堆場所接受和使用。

目前，主流的油改電輪胎吊主要分三種：電纜卷盤式、低架滑觸線和高架滑觸線，即三種不同的供電方式。油改電后輪胎吊的作業(yè)能耗下降明顯。使用了清潔能源，基本無廢氣排放，節(jié)能減排效果顯著。但是以上三種形式的輪胎吊中的任一種，與原先相比機動性減弱的問題暴露無疑，即在線路上工作時，橫向轉(zhuǎn)場作業(yè)沒有任何問題。但是在輪胎吊需要縱向轉(zhuǎn)場作業(yè)就較為復雜了。為了滿足生產(chǎn)需要，三種方式的電車轉(zhuǎn)場都需要靠人力工作實現(xiàn)，電纜卷筒式和低架滑觸線需要人力拔插快速接頭完成油轉(zhuǎn)電和電轉(zhuǎn)油，而高架則需要進行手動收放集電桿來完成油轉(zhuǎn)電和電轉(zhuǎn)油。

1  高架油改電輪胎吊快速轉(zhuǎn)場系統(tǒng)

高架油改電快速轉(zhuǎn)場系統(tǒng)針對的是目前使用*廣泛的高架滑觸線式的電車。系統(tǒng)主要有兩個方面組成：油改電集電器自動升降系統(tǒng)和油改電油電自動切換系統(tǒng)。

1.1  公司概況

振東集裝箱碼頭分公司是上海國際港務(集團)股份有限公司的全資分公司，年集裝箱吞吐量占上海港的20%以上。現(xiàn)擁有輪胎式集裝箱門式起重機76臺。實施高架油改電改造后，目前已擁有油改電輪胎吊56臺，高架油改電線路16條，總長9 362m，公司目前堆場面積為731 266m3，堆場使用率高達80%。因此輪胎吊轉(zhuǎn)場作業(yè)和跨箱區(qū)作業(yè)相當頻繁。根據(jù)以上實際情況，設(shè)計并實際應用高架油改電快速轉(zhuǎn)場系統(tǒng)。

本系統(tǒng)由油改電輪胎吊自動升降集電器和油改電油電自動切換兩大塊組成。而油改電輪胎吊自動升降集電器又包括了由安裝在油改電鐵塔臂上的升降導板系統(tǒng)以及安裝在輪胎吊上的集電器升降系統(tǒng)兩個部分。

1.2  高架油改電輪胎吊自動升降集電器

通過安裝在司機室的集電桿收放開關(guān)，控制卷筒收放電機正反轉(zhuǎn)收放鋼絲繩，牽引集電桿來實現(xiàn)集電桿自動收放功能。在卷揚裝置上加裝有凸輪限位，檢測集電桿的上下位置，在電氣房加裝滑觸線電源檢測繼電器，檢測集電桿是否正常取電。在架空線鐵塔上安裝升降導板，保證集電器可靠有效地導入架空線。在PLC程序上編制邏輯關(guān)系，將各路信號正確采集到PLC 內(nèi)，在PLC內(nèi)編制安全保護邏輯，在升降系統(tǒng)防止故障時發(fā)生危險，及時緊急停止。通過以上各步實現(xiàn)集電桿自動導入或脫離架空線。

1.2.1 升降導板

自動升降導板采用高強度復合材料板制成，具有耐腐蝕、抗紫外線、高強度等特點。它不會因為日曬雨淋而變脆、風化，滿足露天長時間使用性能良好的技術(shù)要求。導板采用熱折彎技術(shù)，將導板制成八字型，能夠很好的將碳刷導入到滑觸線上，保證碳刷和滑觸線可靠接觸，見圖2。

為了更好的減少風阻，在自動升降導板上每隔50mm 有直徑為12mm的圓孔，有效地減少了迎風面，降低了強風對導板的影響。在導板的側(cè)面也同樣設(shè)置了倒八字口，以便于集電桿順利導入到滑觸線上。

導板安裝在鋼制支架上，支架與滑觸線鐵塔間采用復合絕緣子連接，有效地保證了系統(tǒng)的絕緣，防止漏電故障發(fā)生。

1.2.2  集電桿自動升降

振東集裝箱碼頭分公司油改電輪胎吊的集電桿安裝在輪胎吊的電氣房側(cè)。集電桿的拉繩是用掛鉤掛在有拖令電纜一側(cè)大梁邊的扶手上，而集電桿的升降裝置就安裝在位于集電桿對面的大梁上，見圖2。

升降裝置4根鋼絲繩的間距為400mm，與集電桿之間間距相同，確保在集電桿收放過程同步、垂直。

輪吊大梁上升降裝置安裝空間狹小，為了使結(jié)構(gòu)更緊湊，選用了將電機、減速機、制動器三合一的方案，即電機中自帶減速箱和制動器。針對直接纏繞可能產(chǎn)生的鋼絲繩卡阻現(xiàn)象，采用了動定配合的方法，即將4根鋼絲繩一頭通過定滑輪安裝在一根同步方管上，中間用絕緣介質(zhì)連接。方管與卷筒通過2根尼龍繩關(guān)聯(lián)，尼龍繩一頭固定在卷筒上、一頭固定一個重錘。這樣，當集電器收起的時候，卷筒收起的只是尼龍繩，避免了卡阻現(xiàn)象，在數(shù)量上也減少了一半，同時也解決了漏電的問題；

當集電桿導入架空線后時，依據(jù)力的平衡ΣF=0,通過 Tg=Gg+Gz，G=mg,通過反復測量并計算，讓牽引鋼絲繩繃直所需要的拉力 T，*后得出*合適的重錘質(zhì)量，解決了當集電桿導入架空線后由于架空線的落勢差而可能造成的鋼絲繩過度松弛，從而避免和小車上的機構(gòu)發(fā)生干涉，避免設(shè)備的損壞。在整個的收放過程中，牽引鋼絲繩只是在位置上發(fā)生了變化，見圖3。

1.3  油電自動切換系統(tǒng)

油電切換系統(tǒng)由電氣房控制和小車頂電氣箱控制兩個部分組成。

電氣房部分主要是切換發(fā)電機供電與市電線路供電的主電源回路以及切換司機室和電氣房控制的控制回路。通過安裝在電氣房的選擇開關(guān)確定是司機室控制還是電氣房控制。當需要在司機室控制時只需將開關(guān)選擇到司機室控制，通過電氣房的互鎖接觸器來達到油電切換的目的。同時PLC 內(nèi)編制保護邏輯，保證切換的安全，見圖4。

小車頂控制箱主要是檢測回路和保護回路，見圖 5。用于檢測集電桿是否有效可靠受電以及相序的平衡，并安裝有浪涌保護器，當出現(xiàn)過電、欠電、以及三相不平衡等情況下及時切斷供電電源。

1.4  油改電輪胎吊快速轉(zhuǎn)場系統(tǒng)的實際應用油電切換操作：首先在電氣房內(nèi)將選擇開關(guān)切換在司機室操作。

發(fā)電機供電切換至市電供電：操作司機將輪胎吊停至自動升降導板下方，按下輪胎吊司機室緊停按鈕（非發(fā)動機緊停），導入集電桿后，將選擇開關(guān)從發(fā)電機位置轉(zhuǎn)向架空線電位置。司機室會有市電供電指示燈亮起，此時說明切換成功。發(fā)動機熄火，恢復警停按鈕，切換結(jié)束。

市電供電切換至發(fā)電機供電：啟動發(fā)動機，600A 空氣開關(guān)合上，待發(fā)動機進入高速后，按下輪胎吊司機室緊停按鈕（非發(fā)動機緊停），將選擇開關(guān)從架空線位置轉(zhuǎn)向發(fā)電機位置。司機室會有發(fā)電機供電指示燈亮起，此時說明切換成功。將集電桿收起，恢復緊停按鈕，切換結(jié)束。

無需工程技術(shù)人員的協(xié)助，司機一人即可完成電車轉(zhuǎn)箱區(qū)所有的操作，簡便快捷。解決了油改電輪胎吊在縱向轉(zhuǎn)場方面不足的問題，提高輪胎吊轉(zhuǎn)場作業(yè)效率，降低了維修人員勞動強度。根據(jù)計算，原來需要2人花1.5h對集電桿進行收放操作（含等待時間），平均每天有2臺次需要操作，這樣1年需2×1.5×365=1 095 h；計算需花費1 095 h ÷（21.75×6×12）（年工作1 566 h）×10萬元工資×2人=14萬元費用。現(xiàn)在不再需要技術(shù)人員對集電桿進行手動收放，司機可自動完成操作，人工費用可節(jié)約。

同時輪胎吊平均每小時作業(yè)效率為12TEU/H，年可多作業(yè)集裝箱13 140TEU，可增加產(chǎn)值65.7萬元，（假設(shè)輪吊作業(yè)每TEU的產(chǎn)值為50元）。

2  結(jié)束語

將可編程控制技術(shù)運用到輪胎吊油改電系統(tǒng)集電器升降上，解決了輪胎吊高架油改電系統(tǒng)原本需要靠人工升降集電器的問題，提高了油改電系統(tǒng)的便捷性和機動性，大大降低了高架油改電輪胎吊由于轉(zhuǎn)箱區(qū)造成的冗余工作，也更大地提高了高架油改電系統(tǒng)在操作和維護上的安全可靠性，為油改電系統(tǒng)更便捷的使用提供了技術(shù)保障。