1 “油改電”技術的發(fā)展

目前，“油改電”ERTG 主要有電纜卷筒、低架滑觸線、高架滑觸線 3 種方式，其中后 2 種應用更普遍。低架“油改電”方式簡單、靈活、應用廣，早期的低架“油改電”采用手動插拔，成本低，非常吸引人。但在應用過程中也暴露出很多問題，手動插拔效率低下( 輪胎吊效率下降很大，往往僅有原來的一半) 、工作量大( 需要專職人員和車輛負責插拔) 、安全性差( 易出現(xiàn)人身和設備安全事故) 。這幾個問題非常嚴重，以至于很難被港口操作人員接受，導致很多碼頭雖然實施了低架“油改電”，但往往司機作業(yè)時盡量不用市電，“油改電”供電系統(tǒng)利用率僅為50% ～60%。因此在新上的低架“油改電”系統(tǒng)中，已經(jīng)把自動插拔取電小車技術列為必要技術和裝備。

自動插拔取電小車用于低架“油改電”，使得原來手動插拔的低架“油改電”漸漸失去了成本優(yōu)勢，但自動插拔取電小車技術復雜且不成熟，小車和取電方式仍需改進，如用液壓自動插拔，再改進到氣動自動插拔等，由于系統(tǒng)復雜和笨重，目前還沒有辦法采用*優(yōu)的電動自動插拔方式。低架“油改電”存在很多致命缺點，如系統(tǒng)故障多，結構容易變形，安全可靠性差，使用不方便等，在港口作業(yè)中實際利用率仍然比較低，通常僅為 65% ～ 75% ，與高架“油改電”95% ～ 98% 的利用率相比，僅此一項，低架“油改電”就相當于作業(yè)成本提高了 1 倍。

筆者認為，傳統(tǒng)的低架“油改電”系統(tǒng)結構存在缺陷，在此結構上無法從根本上解決問題，通過多年對高架和低架“油改電”的研究，考慮港口裝卸作業(yè)的需求和特點，我們變換思路，提出了全新的低架“油改電”結構，從結構上保證了自動插拔小車可以非常簡單、輕巧。系統(tǒng)非常簡單可靠，故障少，壽命長，經(jīng)濟性也非常好。該技術已經(jīng)完成了產(chǎn)品化和標準化工作，進入了推廣應用階段，并且已經(jīng)在港口大面積推廣應用。

在“油改電”技術發(fā)展過程中，電纜卷筒重點解決了單個輪胎吊供電問題; 低架滑觸線重點解決了單個箱區(qū)供電和移動問題; 高架滑觸線重點解決了跨箱區(qū)供電和移動問題。

與其他“油改電”技術相比，高空跨箱區(qū)滑觸線技術更加安全、方便和經(jīng)濟實用，保留了輪胎吊的機動性，因此，得到了業(yè)界和用戶的好評。

2 低架“油改電”的插拔取電技術

2006 年，青島港率先把滑觸線式的移動供電應用到輪胎式集裝箱門式起重機上，取得了重大突破?；|線在工廠行車的移動供電中已經(jīng)是非常廣泛應用的成熟技術，工廠行車的滑觸線是安裝在固定的支撐剛性墻體上的，取電小車通常是利用滾動輪以槽鋼作為軌道進行移動的。而在集裝箱堆場沒有這個支撐墻，因此，*初滑觸線的支撐結構采用了*為經(jīng)濟方便的形式，即以槽鋼和方鋼為主要結構的支撐墻，用于橫向支撐的槽鋼同時也作為移動小車的軌道。同樣為了經(jīng)濟，架設高度通常不超過 2～ 3 m，每隔 3 m 左右須有 1 個立桿作滑觸線支撐，由于高度有限，需采用安全滑觸線，供電電壓通常為機上電壓( 如 460 V) ，所以，也稱為低架“油改電”。

2． 1 手動插拔取電小車重點解決輪胎吊供電問題

在低架滑觸線結構上引入集電小車，由輪胎吊牽引，集電小車以鋼結構上的槽鋼作為軌道進行移動，通常有 4 組輪子。為了防止集電小車從軌道中被拉出，通常在槽鋼上每個接觸點采用 1 組輪，有承重輪、定位輪等共計 3 ～ 4 個。當需要進入另外 1 個箱區(qū)時，輪胎吊必須切換電源，啟動柴油發(fā)電機等，通常需要增加 10 ～ 20 min 的額外時間。另外，早期的低架“油改電”采用人工插拔，插拔效率低下，并且非常不安全。

2． 2 液壓或氣動自動插拔取電小車重點解決輪胎吊轉場問題

由于輪胎吊需要頻繁轉場，人們漸漸認識到原來手動插拔的低架“油改電”已經(jīng)不能滿足要求，而且，手動插拔效率低、安全性差等問題越來越嚴重，人們不惜大幅度增加投資來引入自動插拔技術。

然而，由于集電小車以槽鋼作為軌道，且通常在槽鋼上每個接觸點采用 1 組輪，為防止小車脫離軌道，需要在中槽鋼上下左右?guī)讉€方向定位，因此集電小車與鋼結構的切合和分離比較困難，也有采用把小車 留 在 軌 道 上，僅進行電源的插拔等方式的。2008 年以來，國內(nèi)外多家廠商相繼開發(fā)了不同原理、不同結構的自動插拔取電小車，但大多數(shù)以失敗告終。

雖然目前有個別產(chǎn)品進入商業(yè)化推廣應用，但其問題仍然存在，自動取電小車結構復雜、龐大和笨重，使得支撐小車的鋼結構和插拔取電小車的機械手臂也非常復雜、龐大和笨重，整個系統(tǒng)在運行中的沖擊力和摩擦力也非常大，故障很多。

由于取電小車復雜、龐大和笨重，用于插拔取電小車的機械手臂必須出力大，因此不得不采用液壓驅(qū)動方式，而與電驅(qū)動相比，液壓驅(qū)動有很多缺點。此外，經(jīng)過不斷改進的氣動驅(qū)動方式的效果還需要進一步改善。

2． 3 電動自動插拔式低架“油改電”系統(tǒng)重點解決系統(tǒng)的結構性問題

上海能港電氣工程科技有限公司經(jīng)過大量的研究，變換思路，徹底改變了傳統(tǒng)低架安全滑觸線的結構，在設計中就考慮了適合于自動插拔取電小車的使用，從結構上保證了自動插拔小車可以非常簡單、輕巧。這樣，不同于其他低架“油改電”復雜笨重的自動插拔小車需要采用液壓或氣動的方式，取電小

車可以采用電動自動插拔。因此該系統(tǒng)也稱為電動自動插拔式輪胎吊低架“油改電”系統(tǒng)。該技術已完成了產(chǎn)品化和標準化工作，達到了成熟推廣應用階段，已經(jīng)在港口得到大面積推廣應用，克服了傳統(tǒng)低架“油改電”的許多缺陷。應用結果表明: 系統(tǒng)簡單、可靠、實用，故障少，壽命長，經(jīng)濟性也非常好，有很好的推廣價值。

由于新的低架安全滑觸線的結構就是適合自動插拔取電小車工作的，所以取電小車非常簡單、輕巧、經(jīng)濟耐用，而一旦取電小車從根本上得到簡化，其他問題也就迎刃而解了。

電動自動插拔系統(tǒng)有以下優(yōu)點:

( 1) 用無縫鋼管代替槽鋼。承重無縫鋼管作為小車的導軌，小車運動輪是與無縫鋼管吻合的凹槽輪，鋼管與凹槽輪接觸是線/面接觸，接觸面大，支撐受力好。

( 2) 滾動滑行，凹槽輪自動形成喇叭口導角，無受力死角，為自平衡式，拉力非常小。

( 3) 集電小車僅用 3 ～ 4 個輪子，既可以在自動插拔中使用，又可以在小車移動中使用，無需其他輔助定位、導向、承重的輪子，結構簡單，受力均勻，慣性和沖擊均小。

( 4) 小車與軌道定位準確、**，自動定位**，始終與軌道平行。

( 5) 支架采用無縫鋼管，支承在小車重心上，結構簡單，輕巧，受力均勻，無側向力，不易變形。

( 6) 導入和導出無不平衡受力，進出平穩(wěn)。

( 7) 引導區(qū)短，對位方便，受電區(qū)域?qū)?，確保能吊裝端部集裝箱。

( 8) 采用電動取電手臂，結構簡單、方便，故障少，壽命長( 5 年免維護) 。

2． 4 2 種自動插拔低架“油改電”技術的對比電動自動插拔式低架“油改電”系統(tǒng)從根本上解決了液壓或氣動自動插拔“油改電”系統(tǒng)存在的以下問題:

( 1) 結構復雜。原自動取電小車是在手動插拔的基礎上改過來的，小車輪子通常多達 12 ～ 18 個，檢測點多，所以故障點多。新系統(tǒng)僅有 4 個輪子，檢

測點和故障點大幅度減少。

( 2) 重量大，受力大。原自動取電小車體形笨重，通常重達 200 ～ 300 kg，容易引起結構受力大、運動時沖擊力大、摩擦力大、容易變形等問題，從而引起故障率大大提高。新系統(tǒng)重量僅為 100 kg 以下，摩擦力減小 60% ～80%，從而極大地改善了系統(tǒng)性能。

( 3) 體積大。原自動取電小車體形大，常規(guī)的輪胎吊下面的轉向液壓泵站和液壓管道需要移位，費用較大，另外，即使這樣，取電小車在不取電時需要掛在輪胎吊油箱的外側，使得總體寬度增加約 1m，容易引起碰撞。新系統(tǒng)取電小車可以收縮在油箱的下方，不增加寬度，體積很小，不需要移動液壓泵站。

( 4) 驅(qū)動系統(tǒng)復雜。原較成熟的自動取電小車中大多數(shù)采用氣動和液壓動力( 由于重量大，無法采用電動推進) ，導致其自動小車系統(tǒng)復雜，需要額外的液壓系統(tǒng)或氣動系統(tǒng)來驅(qū)動，還容易出現(xiàn)漏油、漏氣現(xiàn)象，故障率高。新系統(tǒng)采用電氣控制，簡單、安全、可靠。

( 5) 運行沖擊力大。原自動取電小車與輪胎吊剛性鏈接，導致滑觸線經(jīng)常拉斷，不能很好地釋放各個方向的力，同時碼頭集裝箱堆場在使用過程中都會有不同程度的沉降，易造成原小車不能再使用，尤其是進出場不能自動對位，小車不能導入導出。新系統(tǒng)小車與輪胎吊連接處采用的是柔性連接，系統(tǒng)成熟可靠，受干擾力很小。

( 6) 軌道易變形。原自動取電小車的軌道支架采用槽鋼，受力不好，容易變形; 新系統(tǒng)的支架采用無縫鋼管，結構簡單，輕巧，受力均勻，不會變形。

( 7) 側向受力大。原自動取電小車的軌道支架與小車的重心嚴重偏離，側向力很大，故障率高。新系統(tǒng)的支撐在小車重心上，無側向力。

( 8) 盲道占據(jù)空間大。原鋼結構在盲道所占寬度大，達到 800 mm，已經(jīng)是可以運行的極限，容易與輪胎吊發(fā)生碰撞，通常要求輪胎吊減速運行，若采用

滑觸線上下結構形式以降低寬度，則要增加 500 ～1 000 mm 的高度。新系統(tǒng)結構緊湊，鋼結構寬度僅為 670 mm，可滿足絕大部分堆場的要求，大大提高了輪胎吊大車行走的安全性和方便性。

( 9) 投資成本和使用成本高。原產(chǎn)品結構復雜，用鋼量大，投資成本高，另外，由于結構復雜、故障多，使用維護成本也高。新系統(tǒng)簡單、方便、可靠，

經(jīng)濟性也非常好。

3 結語

經(jīng)過多年發(fā)展，人們對“油改電”技術的認識越來越清晰，從*初只考慮節(jié)能效果，轉變到綜合考慮系統(tǒng)的性能，港口輪胎吊“油改電”技術走向成熟。產(chǎn)品從復雜、龐大、笨重走向簡單、輕盈、可靠，發(fā)展了低架“油改電”技術。我們提出了全新的低架“油改電”結構，并且開發(fā)了適用的電動自動插拔取電小車。該技術已經(jīng)在港口得到大面積推廣應用，克服了傳統(tǒng)低架“油改電”的許多缺陷，取得了非常好的效果，具有很好的推廣價值。