沙曉峰

（上海鐵路局 上海鐵路裝卸服務(wù)(集團)有限公司裝卸修造分公司，上海 200434）

隨著鐵路集裝箱運輸?shù)拇罅Πl(fā)展，許多鐵路貨場內(nèi)開辟了集裝箱專用作業(yè)區(qū)域[1]。而現(xiàn)有的通用吊鉤門式起重機 ( 以下簡稱通用門吊 ) 已不能適應(yīng)大批量集裝箱到發(fā)的裝卸作業(yè)要求，需要配備集裝箱專用門式起重機 ( 以下簡稱集裝箱門吊 )。鐵路貨場新增集裝箱門吊的投資額一般在 600 萬元/臺以上，因而將現(xiàn)有的 36 t 通用門吊，經(jīng)過一定的技術(shù)改造，使之具備集裝箱門吊的所有功能，可以大幅度降低投資費用。

1 通用門吊與集裝箱門吊的機構(gòu)比較與改進

1.1 門架結(jié)構(gòu)

通用門吊與集裝箱門吊的門架結(jié)構(gòu)基本相同，需要根據(jù)改造后的工況條件進行校驗計算，以確定是否需要進行加固。

近 10 多年來，鐵路貨場進行了大量的各噸位通用門吊的增噸改造工作，門架結(jié)構(gòu)的改造方案已日趨成熟。

1.2 大小車運行機構(gòu)

通用門吊與集裝箱門吊的大小車運行機構(gòu)工作原理相同，需要按改造后的工況條件進行校驗計算，根據(jù)校驗結(jié)果采取局部補強措施。

1.3 電氣系統(tǒng)

通用門吊與集裝箱門吊的電氣系統(tǒng)工作原理基本相同，改造時按電氣容量調(diào)整部分電氣元件和線纜，增加一組專用吊架電氣控制系統(tǒng)。

1.4 司機室

通用門吊的司機室一般為固定式，即司機室固定安裝于主梁底面。集裝箱門吊跨度大時，司機室安裝于起重小車底部，隨小車運動；跨度不大時，可以固定安裝于主梁底面。

1.5 起升機構(gòu)

集裝箱門吊一般為四吊點起升機構(gòu)，以確保集裝箱裝卸作業(yè)過程平穩(wěn)，同時要求起升機構(gòu)帶旋轉(zhuǎn)功能，以便于吊架對箱、集裝箱對貨位。

通用門吊為單吊點工作方式，需要吊裝集裝箱時，在鉤頭上加裝吊架，吊架對箱及掛鉤后旋轉(zhuǎn)集裝箱時，往往需要輔助作業(yè)人員用人力推拉吊架或集裝箱。而在現(xiàn)場實際作業(yè)中，司機往往圖省事，違章采取集裝箱撞支腿或其他集裝箱的方式使集裝箱轉(zhuǎn)向。這種作業(yè)方式造成集裝箱劇烈碰撞，是造成鐵路集裝箱箱體及貨物破損較多的重要原因。

1.6 減搖裝置

通用門吊沒有減搖裝置。集裝箱門吊為使集裝箱在高速吊運過程中，迅速減輕晃動和縮短搖擺衰減時間，需要安裝減搖裝置[2]?，F(xiàn)階段的減搖裝置，可以通過采用力矩電機感應(yīng)集裝箱側(cè)向擺動時產(chǎn)生的力矩，自動收放減搖鋼絲繩。

2 通用門吊集裝化應(yīng)用改造的起升機構(gòu)選型

根據(jù)上述比較分析，通用門吊改造為集裝箱門吊需要解決的關(guān)鍵技術(shù)是起升機構(gòu)的改造方案，即起升機構(gòu)的選型設(shè)計[3]。改造方案可以簡單總結(jié)為兩項要求：①起升機構(gòu)要實現(xiàn)機械旋轉(zhuǎn)功能；②起升機構(gòu)要實現(xiàn)四吊點功能。

2.1 實現(xiàn)機械旋轉(zhuǎn)功能

2.1.1 采用雙層小車實現(xiàn)機械旋轉(zhuǎn)功能(方案一)

采用雙層小車實現(xiàn)機械旋轉(zhuǎn)功能 ( 方案一 ) 的工作原理如圖 1 所示。

將小車架設(shè)計為雙層結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)軌道 4 固定于下層小車架 5 上，上層小車架 2 安裝有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。起升機構(gòu) 1、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)車輪 3 安裝在上層小車架 2 上，通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)沿圓形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)軌道 4 實現(xiàn)集裝箱的機械旋轉(zhuǎn)功能。方案一的特點如下。

（1）可簡化集裝箱專用吊架結(jié)構(gòu)，外購吊架時可節(jié)約采購費用。

（2）空間尺寸允許時，可以盡量加大旋轉(zhuǎn)軌道直徑，以利于提高集裝箱吊裝時的穩(wěn)定性。

（3）小車架制造工藝比較復(fù)雜，改造費用比較高。

（4）外形尺寸比較大，懸臂端作業(yè)時空間局限性大。

圖1 雙層小車實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能示意圖

2.1.2 采用帶旋轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)機械旋轉(zhuǎn)功能 (方案二)

通用門吊上的原小車架結(jié)構(gòu)基本維持不變，采用帶旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的集裝箱專用吊架實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能 ( 方案二)，其工作原理如圖 2 所示。

圖2 帶旋轉(zhuǎn)功能的集裝箱專用吊架示意圖

專用吊架通過吊架四吊點滑輪 2 懸掛于小車架上，通過改造后的四吊點起升機構(gòu)進行升降。需要旋轉(zhuǎn)集裝箱時，啟動電控裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機構(gòu) 1 實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能。方案二的特點如下。

（1）小車架結(jié)構(gòu)基本維持不變，僅需要根據(jù)改造后的荷載進行強度校驗后確定補強方案，臺面尺寸及部件布局按改造后的起升機構(gòu)重新設(shè)計。

（2）需配置的專用吊架結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外購吊架時采購成本較高。

（3）專用吊架高度增大，影響門吊有效起升高度。

2.2 實現(xiàn)四吊點功能

通用門吊起升機構(gòu)一般采用雙聯(lián)卷筒纏繞鋼絲繩驅(qū)動吊鉤的形式實現(xiàn)貨物升降，提供的是單吊點功能。為實現(xiàn)集裝箱的四吊點功能，必須對現(xiàn)有的起升機構(gòu)進行改造。目前，為實現(xiàn)四吊點功能，起升機構(gòu)可供選擇的主要形式有以下 3 種。

2.2.1 采用單電機、雙減速箱、雙聯(lián)雙卷筒形式(形式一)

起升機構(gòu)采用單電機、雙減速箱、雙聯(lián)雙卷筒形式，如圖 3 所示。

圖3 單電機、雙減速箱、雙聯(lián)雙卷筒形式示意圖

2.2.2 采用單電機、單減速箱、四聯(lián)單卷筒形式(形式二)

起升機構(gòu)采用單電機、單減速箱、四聯(lián)單卷筒形式，如圖 4 所示。

2.2.3 采用單電機、單減速箱、雙聯(lián)雙卷筒形式(形式三)

起升機構(gòu)采用單電機、單減速箱、雙聯(lián)雙卷筒形式，如圖 5 所示。

2.3 起升機構(gòu)改造形式選型

通用門吊集裝化改造時，以上 3 種起升機構(gòu)形式各有利弊，應(yīng)根據(jù)改造項目的實際情況進行選擇，選擇時主要考慮的因素如下。

圖4 單電機、單減速箱、四聯(lián)單卷筒形式示意圖

圖5 單電機、單減速箱、雙聯(lián)雙卷筒形式示意圖

（1）原機起升機構(gòu)零部件狀況。原機零部件及小車架狀況較好時，可以考慮充分利用原機的零部件，適當(dāng)增加需要的部件，以節(jié)省投資費用。此時，較適合選用形式一和形式三。原機零部件狀況較差，需要全部更新時，上述 3 種形式均可以考慮采用。

（2）原機小車架幾何尺寸。原機為單卷揚機構(gòu)，小車架臺面窄時，可以考慮形式三；原機為雙卷揚，臺面空間較寬裕，有足夠的位置布置下繩口時，可以考慮形式一和形式二。

（3）改造資金。需要根據(jù)上述 3 種形式的詳細改造預(yù)算進行比較，確定最佳方案。

（4）加工工藝。形式二的零件加工及部件裝備工藝要求相對較高，可以根據(jù)項目執(zhí)行單位的生產(chǎn)能力確定選用形式。

3 實施案例及效果

上海鐵路裝卸服務(wù) ( 集團 ) 有限公司裝卸修造分公司近 2 年在上海鐵路局管內(nèi)先后實施了 3 臺 36 t 通用門吊改造為集裝箱門吊項目工程。項目采用的方案均為小車架結(jié)構(gòu)不變，配用帶旋轉(zhuǎn)功能的專用吊架，以及單電機、單減速箱、雙聯(lián)雙卷筒形式。項目改造費用總價為單臺約 150 萬元 ( 含金屬結(jié)構(gòu)補強及門吊大修 )，相對于新增集裝箱門吊投資，3 臺總計節(jié)約投資上千萬元，取得了良好的經(jīng)濟效益。改造項目投產(chǎn)后，現(xiàn)場裝卸作業(yè)人員普遍反映司機的作業(yè)勞動強度明顯降低，作業(yè)效率顯著提高，慣性違章作業(yè)現(xiàn)象也得到有效遏制，取得了良好的社會效益。

[1] 陸園園，李夏苗，朱曉立. 中國鐵路集裝箱運輸?shù)默F(xiàn)狀及發(fā)展思考[J]. 物流科技，2008(9)：4-6.

[2] 陳國璋. 集裝箱龍門起重機[M]. 北京：中國鐵道出版社，1983.

[3] 張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等. 起重機設(shè)計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1998.