劉曉波 祝學東

摘要：當前商品貿(mào)易時代對貨運措施的提升，使得集裝箱運輸以及港口裝卸設備的需求快速升高，在此需求下，以橋吊為主的裝卸運載設備及其相關(guān)的電氣設備系統(tǒng)成為了行業(yè)研究的重點內(nèi)容，通過提升電氣控制系統(tǒng)的操作便利性以及結(jié)構(gòu)設計的簡便性，能夠更好的實現(xiàn)高效率化的運輸效率。

關(guān)鍵詞：岸邊集裝箱；裝卸橋吊；電氣控制系統(tǒng)

橋吊設備多數(shù)是以其內(nèi)部接卸結(jié)構(gòu)進行傳動帶動大型機械吊裝集裝箱等重型物資，根據(jù)其動作特點以及物資類型需要多重輔助機構(gòu)、起升、小車、大車和俯仰機構(gòu)等器具實現(xiàn)橋吊整體運轉(zhuǎn)。當前國內(nèi)橋吊技術(shù)設備的發(fā)展已貼近世界化的水平，但對于很多電氣配件的選擇搭配，甚至設計方面的因素考量，還都存在不成熟的細節(jié)情況，而為了調(diào)動橋吊的各部分設備，需要合理規(guī)劃電氣設備的傳動位置以及線路搭配方法，因此對于專門處理集裝箱物資的橋吊設備，需要合理設計其電氣控制系統(tǒng)，不僅能夠提升運載效率，同時能夠節(jié)約能源物資。

一、國內(nèi)橋吊設備電氣控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

集裝箱貨運體系在國際上占據(jù)的運輸類型比例已經(jīng)逐漸提升到了相當高的水平，并且貨運類型以及規(guī)格種類都開始有了明確的標準，與其相配套的橋吊設備也因此具備了更高效率的控制系統(tǒng)，尤其是電氣控制系統(tǒng)的升級進步更是迅猛發(fā)展，我國在集裝箱橋吊電氣控制系統(tǒng)方面發(fā)展時間短但進步迅速，并且為了保證多種類使用模式，應對船舶運輸?shù)闹芷谥鸩娇s短，更加需要大功率同時高安全性的電氣控制系統(tǒng)以維持港口裝卸貨運的效率。

當前港口電氣控制系統(tǒng)的改革主要在于通過常規(guī)繼電器控制加上發(fā)動機到電動機的可編程式傳動，以PLC編程控制驅(qū)動直流驅(qū)動器進行工作，讓裝載效率能夠大幅度提升，傳統(tǒng)橋吊設備在電氣控制系統(tǒng)上需要以繼電器進行多個環(huán)節(jié)的聯(lián)動操作，不僅對于人員技能經(jīng)驗要求高，同時容易出現(xiàn)誤操作等情況，而當前通過可控編程的模式，能夠極大的提升工作效率，并且保證穩(wěn)固性，因此這一電氣控制系統(tǒng)的升級帶來了行業(yè)性的革命。

而另外一項技術(shù)上的大進步則在于驅(qū)動方式，直流驅(qū)動固然能夠帶來良好的效率，但當前通過國際市場的經(jīng)驗總結(jié)，交流驅(qū)動能夠帶來更多的優(yōu)勢，保持功率因數(shù)的穩(wěn)定，并且產(chǎn)生的諧波電流可控范圍更為標準，甚至不需要額外的濾波裝置即可進行常規(guī)操作，減輕了橋吊設備的成本負擔，同時為設備整體進行了減重，讓橋吊結(jié)構(gòu)的一體化屬性更加成熟。交流驅(qū)動技術(shù)已成為橋吊設備的電氣控制系統(tǒng)的主流驅(qū)動方式?，F(xiàn)在的橋吊電控系統(tǒng)有多種選擇，ABB ，安川，西門子等電控系統(tǒng)都已廣泛應用于橋吊中，高壓10KV -20KV通過高壓進線柜再到主變壓器降壓到480V到主驅(qū)動器，經(jīng)過整流和逆變，通過驅(qū)動系統(tǒng)控制各個機構(gòu)的運轉(zhuǎn)；通過輔變壓器降壓后，可以控制橋吊的各個輔助系統(tǒng)。對于各個橋吊所需要的工況進行PLC編程，再將PLC 與各個控制站建立通訊，精準控制實現(xiàn)各個功能。

二、橋吊設計結(jié)構(gòu)與電氣控制系統(tǒng)的關(guān)系

橋吊設備體積巨大并且運載力也屬于高水準，因此其外形設計與其控制系統(tǒng)的運作具有相當高的關(guān)聯(lián)度，當前橋吊設備的外形設計已經(jīng)基本趨于一致，一方面是為了保證維修和規(guī)格化的標準一致，同時也為了保證運作過程中維持相同的電氣控制系統(tǒng)，避免因技術(shù)規(guī)格或者操作方式不同造成工作人員重復培訓的資源浪費。

通常起升機構(gòu)以及俯仰機構(gòu)加上各類輔助機構(gòu)就能夠完整形成一套集裝箱橋吊設備的外貌，并且搭載照明、運載等系統(tǒng)后，能夠更為高效的實現(xiàn)設備運輸以及人員更替等行為。橋吊在正式投入作業(yè)前，也需要對各部分設施進行檢測檢查，避免運作過程中發(fā)生危險，對于這一點，電氣控制系統(tǒng)也不例外。

而電氣控制系統(tǒng)在其中的主要作用就是通過執(zhí)行控制以及監(jiān)控管理來產(chǎn)生效用，各類傳感器以及硬件檢測元件的使用用于提升編程控制器的效率，并且能夠通過故障檢測隨時監(jiān)控系統(tǒng)設備的使用情況以及潛在故障區(qū)，現(xiàn)在的橋吊基本都有故障顯示軟件，當機構(gòu)發(fā)生故障，在顯示屏都會有顯示，以實現(xiàn)對于橋吊運行狀況的實時監(jiān)控。例如在橋吊使用過程中運載力以及能源設備維持情況的顯示，能夠通過電氣控制系統(tǒng)的輸出幅度有所展現(xiàn)，操作人員根據(jù)控制系統(tǒng)回饋的數(shù)據(jù)可分析出當前橋吊運載集裝箱貨物的強度是否超出預期，避免超負荷運載對橋吊設備產(chǎn)生損傷。

另外當前技術(shù)水平的提升讓橋吊設備也具有了更高的可操控性，甚至能夠通過網(wǎng)絡連接對外傳輸監(jiān)控視頻，提升吊裝裝卸的遠程監(jiān)控水準，進一步保障安全系數(shù)。電氣系統(tǒng)的覆蓋范圍在橋吊使用中也因此不斷提升，未來還會有更多電子設備成為橋吊當中的重要輔助工具，為提升工作效率帶來良性的轉(zhuǎn)化。

為了保障橋吊設備的安全性能，一般都需要配備低壓配電保護設施以及PLC控制柜等設備提升安全性能，部分對系統(tǒng)工作效率具有關(guān)鍵性影響力的設備都有專門的提示，方便維修檢測人員進行維護工作，同時單獨連接的繼電器能夠避免多重連線產(chǎn)生的安全故障。不過在岸邊工作環(huán)境下這一類型的保護柜需要妥善的保護措施，在安裝固定 散熱空間 方便維修 以及受潮等方面尤其需注意。

三、橋吊電氣設備提升工作效率的具體方式

對于橋吊設備的電氣控制輔助，除了常規(guī)的電路設備之外，還有一部分承擔自動控制的預備方案，尤其是在人工操作精度以及細微性難以達到對應的等級的情況下，通過吊具自動加裝的方式，運用電氣控制來實現(xiàn)更為精密的操作方法，也是橋吊集裝箱過程中經(jīng)常使用的一種辦法，其中包括電子防搖技術(shù)。

通常電子防搖以直接或間接兩種方式完成，通過加裝反饋反射裝置對吊裝集裝箱的擺動幅度進行控制，減少因為人為操作出現(xiàn)的晃動等問題，而間接方式則是通過搖擺幅度進行控制，將其限定在一定的范圍區(qū)間內(nèi)，因此晃動幅度相比于直接式要大一些，但所需要的控制難度更小。

對于橋吊自動作業(yè)控制，需要細致化的編程才能夠完成，將閉鎖結(jié)構(gòu)以及裝箱布局完整輸入到橋吊操控機械設備中，在測定具體方位后，按照預定數(shù)值起吊，充分發(fā)揮自動定位運行的優(yōu)勢，縮短平均的橋吊作業(yè)時間。這也是電氣設備在橋吊吊裝集裝箱過程中最具技術(shù)化的應用方式。現(xiàn)在的橋吊正在往自動化方向發(fā)展，未來自動化也必將成為趨勢?，F(xiàn)在的上海洋山港和國外的摩洛哥港口等橋吊的自動化控制都已比較成熟。除了電子防搖等功能，自動化橋吊也運用了集卡引導系統(tǒng)CPS（Chassis Position System）和SPSS船型掃描系統(tǒng)系統(tǒng)（Ship Profile Scanning System）。集卡引導系統(tǒng)是基于3D激光掃描的定位系統(tǒng)，可縮短岸橋下的集裝箱裝卸時間，提高裝卸效率。船型掃描系統(tǒng)系統(tǒng)使用激光器實時掃描下方的堆箱輪廓、建立基于小車坐標系的輪廓圖，通過與PLC之間的通訊，控制機構(gòu)及時減速，避免可能的碰撞危險，實現(xiàn)小車防撞與智能軟著箱功能。

當前不僅在國內(nèi)應用這些技術(shù)手段，同時我國在技術(shù)發(fā)展前景上也已經(jīng)達到國際先進水平，甚至部分發(fā)達國家的作業(yè)工程也會專門通過我國的橋吊技術(shù)來完成機械組裝或者大型設備搬運的工作，如圖（1）的岸邊橋吊大型作業(yè)場景，即為我國設備服務于國際產(chǎn)業(yè)。未來在岸邊橋吊集裝箱產(chǎn)業(yè)當中，中國技術(shù)也將具有一席之地。

四、結(jié)束語

通過對當前市場經(jīng)驗的總結(jié)，港口機械設備使用著實需要通過設計規(guī)范以及調(diào)整技術(shù)標準來實現(xiàn)更高效率的集裝箱運載效果，未來電氣設備的行業(yè)使用需求要求其控制系統(tǒng)的更新效率提升，也就代表著每一代電器控制系統(tǒng)的使用壽命將逐漸縮短，同時也是對于操作人員技術(shù)要求的一個巨大上升，需要隨時保持活躍性以及與行業(yè)的同步性，因此在實際工作中應當總結(jié)經(jīng)驗同時對集裝箱橋吊設備的使用及電氣系統(tǒng)的控制形成規(guī)范化的操作體系，及時更新系統(tǒng)以保證工作效率，為高效便捷化的港口裝卸模式提供有力保障。

參考文獻：

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[2]段朝輝. 離散貨源需求下的集裝箱橋吊配置優(yōu)化[J]. 中國航海， 2016， 39（2）：120-124.

（作者單位：上海振華港機重工有限公司）