轮胎式龙门吊高架滑触线自动转场装置改造

  近年来，随着技术的不断**和发展，轮胎式龙门吊（以下简称“轮胎吊”）凭借其较高的堆场利用率和堆垛能力以及灵活的转场作业能力，广受集装箱码头的青睐。宁波远东码头经营有限公司现有62 台轮胎吊，其中：10台轮胎吊通过柴油机供电，37台轮胎吊通过高架滑触线供电；还有15 台既可以通过柴油机供电，也可以通过高架滑触线供电。高架滑触线供电的轮胎吊转场时需要利用移动发电机组供电，并由人工完成集电杆与滑触线的对接及取电空气开关的转换，整体操作效率较低且安全性较差。本文基于对轮胎吊高架滑触线自动转场的研究，提出符合堆场要求且行之有效的自动转场装置

改造方案。

1 轮胎吊高架滑触线自动转场装置简介

轮胎吊高架滑触线自动转场装置由机械装置和控制单元组成。机械装置采用全电动操作，由可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）对不同位置的传感器进行采样，有序控制各个电机，从而自动对接集电杆上的碳刷和滑触线。自动转场装置采用人机交互操作界面，能够实时显示故障和状态信息。

2 轮胎吊高架滑触线自动转场装置改造

2.1 改造目标

改造后的轮胎吊高架滑触线自动转场装置能够实现自动取电、自动断电功能，并且当柴油机出现故障时，能够及时人工转换为高架滑触线供电模式。

2.2 结构及功能

轮胎吊高架滑触线自动转场装置由起升机构、纠偏机构、测距激光、锁定机构、导向机构以及电控箱等组成，各个运动部件由传感器定位并由电控箱内的PLC程序控制，通过有序的动作实现碳刷和滑触线的对接和分离，从而实现轮胎吊的自动取（断）电以及自动转场功能。轮胎吊高架滑触线自动转场装置改造前后对比见图 1。

改造后的自动转场装置的结构及功能如下。

（1）起升机构：实现集电杆的上升和下降运动。

（2）纠偏机构：当碳刷和滑触线在上升运动中错位时，调整碳刷和滑触线，从而使其对位准确。

（3）测距激光：检测碳刷和导向板间距，并反馈给PLC进行数据计算，以便判断是否需要纠偏以及需要纠偏的偏移量。

（4）激光反射板：反射测距激光信号。

（5）锁定机构：当轮胎吊转场且高架滑触线供电时锁定集电杆，防止集电杆晃动。

（6）导向机构：确保碳刷和滑触线精准对位并完全接触。

（7）凸轮开关：分段控制起升结构。

（8）电控箱：内置PLC，有序控制整个机械结构，完成自动取（断）电。

（9）司机室操作盒：便于司机在司机室内远程操作，控制取（断）电。

（10）动作连杆：确保在上升、下降运动和纠偏时 4 根集电杆同时动作。

2.3 工作流程

轮胎吊高架滑触线自动转场装置的自动取电流程和自动断电流程分别见图 2 和图 3。

2.4 改造难点

改造后的轮胎吊高架滑触线自动转场装置增加 1 根动作连杆，并将 4 根集电杆相互连接，从而确、保在上升、下降运动和纠偏时4根集电杆同时动作。

轮胎吊高架滑触线自动转场装置改造完成后，在转场方面取得预期效果，较人工操作转场更为方便，且操作简单；但在电车作业时，改变了原来高架滑

触线取电的特性，存在的问题及解决办法如下。

2.4.1 弹簧压力

为了保证碳刷和滑触线充分接触，要求自动转场装置单根集电杆的弹簧压力达到 140 N。虽然改造过程中没有调整弹簧压力，但改造后的弹簧压力自行下降至 115 N，导致碳刷和滑触线无法充分接触，从而造成大车行走过程中跳电，大风情况下碳刷偏离。

（1）缺陷 动作连杆的自身质量为 10 kg，在每根集电杆上的平均作用力为 25 N，导致弹簧压力从140 N降至 115 N。

（2）解决办法 将动作连杆移至集电器尾座，从根本上解决动作连杆对集电杆的压力损耗，恢复原有结构，从而增强集电杆的可靠性。

2.4.2 碳刷磨损

单根完整碳刷的厚度为 20 mm，当碳刷磨损厚度大于 10 mm 或碳刷偏磨严重时，必须更换碳刷。改造前，单根碳刷 1 周磨损 2.5 mm，且不偏磨；改造

后，单根碳刷 1 周磨损 7 mm，且偏磨严重。碳刷保养记录显示：改造前，单根碳刷使用寿命为 30 d 左右；改造后，单根碳刷使用寿命仅为 10 d。由此可见，改造工程大大缩短了碳刷的使用寿命，且增加了自动转场装置的维修成本。

（1）缺陷 动作连杆限制单根集电杆在左右方向的微调，导致碳刷偏磨。

（2）解决办法 在集电杆上安装独立钢丝绳进行牵引，从而解决碳刷偏磨问题。

2.4.3 碳刷保养

改造完成后，自动转场装置集电杆下降高度减少 10 cm（被锁定机构抵住）且底部相连，加之集电杆“靴头”在更换碳刷时上升 50 cm，导致集电杆在

更换碳刷时受力加大且容易变形，从而增加更换碳刷的难度。

（1）缺陷 锁定机构限制集电杆的下降高度，从而增加碳刷保养的难度。

（2）解决办法 将自动转场装置前端的整体锁定机构改造成独立导槽及锁钩，在无电情况下可人

工收回集电杆，从而方便检查并更换碳刷。

3 轮胎吊高架滑触线自动转场装置应用

经过观察，发现改造后的自动转场装置与原装置特性相似，在再次改造中取消动作连杆，避免动作连杆对弹簧压力产生影响，并采用后端开闭式连杆对集电杆进行等间隔（400 mm±20 mm）控制，从而提高集电杆“靴头”进槽率，保证集电杆“靴头”进槽时的同步性。

对油电切换的轮胎吊进行高架滑触线自动转场装置改造，自动转场流程如下：（1）在作业过程中收到转场命令时，立刻启动发动机待命；（2）待发动机高速运转后，从电车状态切换到油车状态；（3）待操作台油车指示灯亮起后，集电杆自动收起，进行转场作业；（4）转场完毕后，集电杆与滑触线自动接合；（5）从油车状态切换到电车状态；（6）操作台电车指示灯亮起后，关闭发动机，完成自动转场作业。

自动转场装置改造后，司机无需工程技术人员协助，即可独立完成转场操作，简便快捷，避免了轮胎吊转场时的人工升降集电杆，增强了轮胎吊转场的机

动性，提高了轮胎吊转场的作业效率，降低了工程维修人员的劳动强度。