桥吊知识 集装箱运输的发展概况.doc

第一章 概述第一节 集装箱运输的发展概况一、什么是集装箱？ 集装箱（Container）是一种货物运输设备,便于使用机械装卸,可长期反复使用。也称作货箱或货柜。 二、集装箱运输方式集装箱运输是一种先进的运输方式，它利用特制的箱体运送货物，周转快、货物损失少、运费低。集装箱化始于1966年，当时，美国海陆公司在北大西洋航线上开始使用改装的集装箱船Fairland号，从此，可以载运许多集装箱船取代了传统的班轮船舶。集装箱运输发展迅速，很快成为水路、陆路、空中运输的一种统一方式。集装箱运输和传统的运输方法相比有以下特点：1、最有效地提高件杂货的装卸效率。件杂货是国际贸易中进入集装箱的主要货种，现代岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）平均每小时可以作业 3040 TEU（标箱）。每个标箱以 11t计，即每小时装卸 350400 t。过去装卸件货多采用门座起重机或船舶吊杆，由于件杂货堆码、出舱不便等原因，生产率低，如起重量为 10 t的门座起重机每小时平均生产率只有 3035 t。采用集装箱运输后，件杂货的装卸效率奇迹般地提高了十几倍，甚至几十倍（多机作业）。2、保证货物在运输过程中的安全，防止货物被盗，大幅度减少甚至消灭了货损货差。用传统方式装卸件杂货，出现12的货损和货差是难免的，对于玻璃类易碎货物则高达10以上，而集装箱运输基本消灭了令运输企业极为头痛的货损货差。现在玻璃器皿、建筑材料和各种瓶装饮料能够大量地在国际间运送，首先应归功于这种安全可靠的运输方式。件杂货在运输过程中如何防偷盗始终是运输企业面临的一大难题，而集装箱运输用“门锁铅封”的办法，从根本上解决了防止偷盗的问题。3、船舶装卸实现全天候作业。过去在件杂货码头，为减少货损，作业规程规定逢雨天必须关闭舱口、停止作业。在多雨季节，不少码头几乎有 13的日历时间不能作业。为解决这个难题，不少专家出谋献策，但始终没有好办法。集装箱运输从根本上解决了这个问题，使件杂货装卸实现全天候作业。4、充分利用了堆存货场面积和空间，基本取消了仓库。过去件杂货到岸后必须进入仓库，即便放在货场，也需遮盖。集装箱运输则利用原箱堆码在货场；它既可防雨，又可防盗。一般集装箱堆场可以堆码45个箱高，在少数国家和地区，其堆码高度高达7个箱高（国际集装箱的设计规定每箱承压为9个高），充分利用了堆场面积和空间。5、集装箱可重复使用。运输件杂货过程必须有包装。除去产品自身的外包装以外，作为一组货物必须有成组包装。采用金属钢质的集装箱，可以多次重复使用，大大降低了包装成本。除去船公司拥有货箱以外，国际上出现了箱子租赁业即租箱公司，为开展集装箱运输提供了方便。6、实现了门到门的运送货物。如何减少货物中间装卸环节，是提高货物运输效率、减少货损货差、降低成本的一大课题。过去国际货运由产到销的运输过程常需810个装卸环节（铁路货场、装车船码头、船运、入库存放，经公路或铁路运输、库场存放、进入用户工厂、仓库或实现商场售货），每个环节都要有装卸作业，需要机具和劳力，易产生货损货差，而集装箱运输由于货物始终装在特制的箱子内，由生产厂到用户，不必开箱倒载，实现了最高效率、最安全可靠的门到门运输。7、大大降低了运输成本。如上所述，不论从节省码头建设投资还是从提高装卸运输效率来看，集装箱运输都大幅度地降低了运输成本。例如，目前从上海到美国西岸每个标准箱的运费大约为1000美元，标准箱按11t货物计，每千克货物的越洋运费仅为0.1美元。低的越洋运输成本是促进国际贸易大发展、实现全球经济一体化的重要前提。8、缩短了货物运输时间。集装箱运输是定点、定向、定船、定期的运输。在两港之间航线相对固定，船舶固定，到达和启程时间也固定。航运公司向世界公布各航线到达首尾港、中间港的船期和收货时间，因而可以准确预知货物启程和到达的时刻，从而最有效地计划货物的产销周期。现代集装箱船航速高达 2428 kn，高速集装箱班轮缩短了路途时间。如从上海到美国西岸的定期集装箱班轮，每航次只需1214天，而过去杂货船每航次约需1个半月。由于缩短了货物的路途时间，所以大大提高了资金利用率，促进商品高速周转。三、集装箱码头 我国第一座集装箱码头，是1974年6月开始在天津新港兴建的，经过7年的建设，第一个泊位于1981年12月正式交付使用。开展集装箱运输较早还有上海、广州、青岛等港口。上海是目前我国集装箱运输量最大的港口，2004年的吞吐量达到了1455.72万TEU。下图是2004年全国港口前10名的吞吐量：序港名2004年12月(万TEU )2004年1-12月累计(万TEU)同比增幅%1上海133.001455.7229.002深圳121.381361.5228.203青岛45.04513.9721.304宁波36.37400.5544.505天津31.90381.4026.506广州34.57330.8219.507厦门23.98287.1723.208大连23.87221.1232.409中山8.6092.1522.1010福州6.3770.7918.60第二节 集装箱装卸桥的发展概况我国集装箱装卸桥的制造开始于1978年，上海港机制造厂为天津港制造了我国的第一台装卸桥，该装卸桥的主要参数是：轨距：16米 前伸距：35米后伸距：8.5米 起升高度：25米起重量：30.5吨该装卸桥可以装卸800箱以下的集装箱船只（第一代）。 20世纪90年代初，世界上主要港口配备的装卸桥的起重量增加到4045吨，起升高度增加到32米，可以接卸2000TEU以下的船只。如图： 20世纪90年代末，装卸桥的起重量增加到50吨，起升高度增加到36米，可以接卸5000TEU以下的船只。如图：进入21世纪后，随着超巴拿马型集装箱船只的投入运营，超巴拿马型桥吊成为世界主要港口主要设备。超巴拿马桥吊的主要参数都发生了很大的变化。起重量增加倒65100吨，前伸距增加到6570米，起升高度增加到3845米。随着集装箱船只班轮化，码头公司对装卸效率的要求越来越高，装卸桥制造厂商制造出了可以提高装卸效率的装卸桥。(1)双小车集装箱装卸桥：采用前后两个小车，前小车将集装箱卸到中转平台，后小车将集装箱吊装到集卡上。采用这种装卸桥，使装卸效率可以提高很多。如图：(2)双吊具装卸桥：采用2个伸缩的中锁可移动的双箱吊具，可以同时装卸4个20尺和2个40尺的集装箱，使装卸效率大为提高。如图：（3）双小车双吊具装卸桥：采用前后2个小车，2个伸缩的中锁可移动的双箱吊具，理论上装卸效率可提高70。如图：第二章 桥吊的主要参数岸桥的基本参数描述了岸桥的特征、能力和主要技术性能。基本参数主要包括几何尺寸、起重量、速度、控制与供电、防摇要求和生产率等。第一节 几 何 尺寸 参 数几何尺寸参数是表示岸桥作业范围、外形尺寸大小及限制空间的技术数据，主要有以下8个参数；外伸 R 0 轨上轨下起升高度 H u /H d轨距 S 联系横梁下净空高度 C hp 后伸距 R b 门框内净宽 C wp 基距 B 岸桥（大车缓冲器端部之间）总宽 W b 此外，还有门框下横梁上表面离地高度h s、门框外档宽度W p、前大梁宽度Bb或小车总宽Bt；、梯形架顶点高度H0、仰起后岸桥总高Hs、前大梁前端点离海侧轨道中心线的水平面距离L 0、后大梁尾端离陆侧轨道中心线的水平面距离Lb、前大梁下表面离地高Hb、缓冲器安装高Sb，岸桥与船干涉限制尺寸Sf、Sh、，以及岸桥与码头固定设施或流动设备干涉的限制尺寸C1、C2、C3、C4、C5等等。尺寸参数示意图如图311所示。一、外伸距R 0小车带载向着海侧运行到前终点位置时，吊具中心线离码头海侧轨道中心线之间的水平距离，称为外伸距，用R 0表示。图312为岸桥外伸距示意图。外伸距是表示岸桥可以装卸船舶大小的主要参数。它受到船宽（甲板上集装箱排数）和层高，船的横倾角、船舶吃水、码头前沿（岸壁至海侧轨中心线之间）的距离F码头防碰靠垫（也称护舷）的厚度f 以及预留小车制动的安全距离等因素的影响。岸桥的外伸距除应考虑船宽外，还应考虑船倾斜的影响，因而它与装载的集装箱层高有关。 超巴拿马型岸桥的外伸距是以能装卸超巴拿马集装箱船（宽度32.3 m以上）为标志的。世界各国码头前沿距离F和碰靠垫厚度f各不相同，Fmin2m，Fmax7.5 m，fmin0.6 m，f max2.0 m。超巴拿马型船宽从14排起至22排不等，因此，超巴拿马型岸桥的外伸距也各不相同。通常，码头前沿F=3 m，碰靠垫f1.5 m，14排箱的船宽为35m，甲板上5层箱横倾3的增量约1.5 m，R 031.5（351.25）1.5，R 040 m。目前最大外伸距达67.5 m。二、后伸距R b 小车带载向着陆侧运行到后终点位置时，吊具中心线离码头陆侧轨道中心线之间的水平距离，称为后伸距，用R b表示（图3l1）。后伸距是按搬运和存放集装箱船的舱盖板，以及特殊情况下作为接卸车辆的一条通道或临时堆放集装箱的要求来确定的。舱盖板沿船宽方向可以分放置1块、2块和3块舱盖板3种，如图(313a 、b）所示。 舱盖板沿船长方向的尺寸一般不超过14 m，以便从起重机门框立柱间（净宽一般为1618 m）通过；沿船宽方向的尺寸为1517.5 m，可堆放67列集装箱。由于是在其中点起吊，考虑到陆侧门框陆侧边应留有上机的斜梯和行走净空宽度2.5m左右（见图311）中尺寸C4，因此最小的后伸距通常取R bmin1422.510m即可。考虑舱盖板宽度17.5 m，取R bmax=12m足够。如果考虑后伸距下作为临时堆场，则后伸距需尽可能大，一般为15.2427 m，甚至达到38.5 m（只要轮压和堆场灯杆净空允许）。 三、轨距S 轨距是码头上海侧与陆侧两轨道中心线之间的水平距离。轨距越大，对起重机的稳定性越有利，轮压也可以降低。必须指出，在多数情况下，轨距大，起重机自重并不加大，因而并不增加造价。但加大了码头前沿区域的面积从而增加了投资。一般情况下，较大规模的专业化集装箱码头，宜发展大轨距，可以开辟多车道以提高装卸效率；中小码头，尤其是老码头，不宜盲目采用大轨距，而应经技术经济分析比较后确定。目前，世界各国或地区己经形成了一些岸桥轨距系列。中国大陆、日本主要有16 m、26.05 m、30 m 3种。中国大陆的一些合资码头也有20 m、22 m、24.384 m（80 ft）3种。中国香港和英、美国家（如新加坡、澳大利亚、南非、欧洲大多数国家）主要有50 ft（15.24 m）、80 ft（24.384 m）、100ft（30.48。）、35m4种。南美部分国家及北非大多数国家。西班牙及葡萄牙有15m、18m、20 m、22 m、27 m、31m、35m、37 m等几种。目前轨距尚无国际标准，各国、各地区甚至各码头，轨距均不统一，由各国、各地区根据不同的要求自行确定。四、起升高度H 1.定义起升高度H包括轨面以上起升高度hu和轨面以下起升高度hd，轨上起升高度是指吊具被提升到最高工作终点位置时，吊具转锁箱下平面离码头海侧轨顶面的垂直距离。轨下起升高度是指吊具被下降到正常终点位置时，吊具转锁箱下平面离海侧轨顶面的垂直距离，分别用符号Hu和Hd表示，如图314所示。需要注意的是。个别用户对轨上起升高度要求规定以吊具导板放下时导板下边缘至轨顶面的垂直距离为轨上起升高度。2.轨上起升高度Hu 岸桥的轨上起升高度应满足在下列条件下能搬运最高层箱子到陆侧区域：对象船处于高水位（标高值WH），轻载吃水Dm，甲板上堆箱层数视不同船型为47层（其中9 ft6 in超高箱层数最多取3层），船舶横倾到允许值（），并留安全过箱高度H（一般取H=101.5m）。用代数式表示如下：HuSHcHa（H2.5）Hn+ Hcv（m）式中：S船的甲板至码头海侧轨面高度， S= DsDm(WF-WH) Ds一一船舶的型深，m； Dm船舶轻载吃水（箱位上装满集装箱，甲板上堆有最高层的集装箱。据统计，满箱平均箱重约10 t。不论单个集装箱的装载程度如何轻，船舶载重量按统计，一般情况下，可按至少为满载的50来考虑），m；D1船舶满载吃水(3000 TEU以下的船，D112m；300010000 TEU的超巴拿马船，D114 m。），m；D2船舶空载（不计货物，燃料，压载水，淡水、船员、粮食等重量，仅计船舶本身的全部重量）吃水，可查对象船资料。WF一一码头海侧轨道顶面的标高（WF随码头条件不同而不同），m；WH一一码头前沿水域的高水位标高，m；Hn舱口高度，m； Hcv一一舱盖板高度，m；Hc舱盖板上集装箱的堆放总高度（Hc2.5n1；2.9n2，堆放高度为Hc2.5 m（一层箱高）， 其中：n2为甲板上9 ft6 in箱的层数，一般甲板上总层数为5层以内时，n2取2层；甲板上总层数为6层以上时，n2取3。按实际对象船确定。n1为甲板上除9 ft 6 in箱以外标准箱的层数），m；H一一船舶横倾到允许值（）时，最外侧箱子的升高量： H1/2Bstg （m）式中：Bs一一船舶的型宽，m； Ha安全过箱高度，一般取h0.51.0m；H般应圆整到0.5m的整数倍，英制时为英尺的整数值。此外，还应校核当吊具伸开到最大值（45 ft），在吊具横倾、导板放下时吊具导板下缘可否通过顶层箱。应该指出，轨上起升高度越大，岸桥适应能力越强。但均应以满足对象船在经常条件下能正常作业为准，而不能盲目认为轨上起升高度越高越好。因为不适当地增大轨上起升高度，不仅增加了起重机的整机高度和重心高度，降低了稳定性，增加了轮压，而且高度增加了，不利于司机对箱而影响作业效率。因此，必须合理确定轨上起升高度。3.轨下起升高度Hd 岸桥的轨下起升高度受码头标高、潮差、码头前沿水深、对象船的装载特性等诸多因素的影响，一般在1215 m之间。此值取富裕一些对设计制造影响不大，只需要适当增加卷筒容绳量。Hd可按下述估算方法：即估算码头轨顶平面到港池底高度，减去船底距港池底安全距离0.5lm，再减去船底至舱底的高度（一般为2m），再减去一个最大箱高。设港池底到轨面高度为y则 Hdy（0.51）一22.5（m） 五、联系横梁下的净空高度 海陆侧门框联系横梁下平面与码头面的距离称为联系横梁下的净空高度。联系横梁下的净空高度是为了使岸桥门框之间可以通过流动搬运设备，如火车、集卡，特别是跨运车等。 一般说来，不通过跨运车而用集卡装一层箱或火车运输时，横梁净空的理论尺寸只需6m，如双层箱需9m；若使用跨运车，横梁净空高视不同堆高而异，而堆三个箱高的跨运车净空高则需15 m。 过去跨运车因可以提高岸桥作业效率曾风靡一时，但因需较大的堆场，自身构造复杂，视野差，故障率高等原因，不能适应超巴拿马船型高效装卸的要求，逐渐为集装箱轮胎龙门起重机（场桥）和集卡方式取代。我国各港口码头很少采用跨运车方式作业。 六、门框的净空宽度CwpO 进入司机室平台以下的海（陆）侧门框左右门框内侧之间的水平距离，称为门腿之间的净宽，记为CwpO门框净宽主要是为保证船舶的舱盖板和超长集装箱通过门腿之间。舱盖板的长度一般不超过14 m，45 ft集装箱的使用已很普遍，长度也不超过14 m，再考虑两侧安全空间各留lm后，普通岸桥内净宽 16 m，可以满足装卸一般集装箱的需要。但是，由于48 ft、53 ft超长箱也已投入使用（53 ft箱长度为16.154 m），因而新一代超巴拿马型岸桥门框内净宽需增大到18 m。对于吊具来说，不论是48 ft还是53 ft集装箱，均在45 ft位置有角配件，故用45 ft吊具进行作业。45 ft吊具在以下三种状态的外形尺寸为：第一种，吊具伸至45 ft位置，导板不工作状态（向上翻） 外形尺寸13 750（长）2 440（宽）（mm）第二种，吊具伸至45 ft位置，导板工作状态（向下翻） 外形尺寸14 100（长）2800（宽）（mm）第三种，吊具伸至45 ft位置，导板处于水平伸展状态 外形尺寸 14 950（长）3 640（宽）（mm）由此可见：吊具最大长度为 14.95 m时仍小于53 ft箱长度，故门框内净宽一般定为18 m，目前，这个宽度有足够的适用性。七、基距B 门框下横梁上与左右两侧大车行走机构大平衡梁支点之间的中心距离，称为岸桥基距，用符号B来表示，如图315所示。基距越小，岸桥在侧向风力或对角方向风力作用下的轮压越大，侧向稳定性也越差。因此，只要岸桥总宽 W b允许，基距B应尽可能布置得大一些，行走支点越靠近门框立柱中心越好。 侧向稳定性计算时，如果起重机侧向倾转点不是基距处的铰点，而是另设有抗倾复支承块，计算侧向稳定性时可用倾复支承的位置尺寸（图315），即B1（B十B2）/2八、岸桥总宽Wb 岸桥总宽是指岸桥同一侧行走轨道上的左右两组行走台车外侧缓冲器端部之间，在自由状态下的距离，用 Wb表示。为了多台岸桥同时作业，Wb值应尽量小，一般取为2627 m，这时2台起重机就能中间隔着一个 40 ft箱位而同时作业（图 3l6）。例如，每条支腿采用 8轮台车，只要合理布置（如取 12m轮距），Wb可以减小到26 m。某些码头的承重能力不能满足要求，需要增加车轮数，如将8轮增至10轮或12轮，这时起重机总宽度可以达到30 m，两台起重机中间要隔2个40 ft箱位同时作业。 九、门框下横梁上表面离地高度Hs 为了提高装卸速度，吊具带着集装箱经过门框上横梁上表面的起升高度越低越好。因此，门框下横梁上平面离地高度Hs（图311）有一定的限制，一般要求5 m以下。这对2 000 TEU以下的小型集装箱船的作业有意义，而对超巴拿马型以上船的作业意义不大。因为在一般码头的水文条件和码头标高情况下，超巴拿马船在装卸甲板以下的集装箱时，船舶干舷高出码头一般均在6m以上。十、门框外档宽度Wp门框外档宽度Wp是指门腿左右立柱截面外侧翼缘表面之间的水平距离，主要由门框两立柱内档净空尺寸、大车总宽度，以及两台岸桥紧靠在一起时相互之间不能产生干涉为前提来决定。此外，如用叉装方式作整机运输时，还应考虑门框总宽能被叉装船的两个前叉所包容，见图317中A向视图。它是整机运输所需的尺寸参数。当用叉装船叉装运输时，叉装船的叉臂叉在左右门腿外侧临时安装的发运用支腿上。岸桥的整机重量通过门框外侧的该对支腿支承在船的一对叉臂上，如图317所示。荷兰叉装船的叉臂内开档Bf只有 20.7 m。十一、前大梁宽度Bb或小车总宽Bt的限制由于集装箱船的船桥雷达天线桅杆和前桅杆等上层建筑与邻近的20 ft集装箱之间的净空（图 318中的尺寸A1和A2）有一定限制，一般A1、A2不小于5 ft（1.524 m），最小4 ft（1.22 m）。为了装卸最近上层建筑的 20 ft集装箱，岸桥的宽度中心必须移动到该排20 ft箱的中心线。该中心线离上层建筑的限制距离为：20 ft集装箱长度之半A1；（或A2） 4.553 m。因此，前大梁的总宽或小车总宽不能超过24.559.lm。为留有余量，一般前大梁或小车的总宽应控制在8.9m以内。前大梁如果装设钢丝绳防碰装置，考虑到钢丝绳防碰作用距离为1.5m，则前大梁的两侧的防护钢丝之间总宽至少达到 11m。当装卸与上层建筑邻近的 20 ft箱，防碰钢丝绳碰到船上上层建筑时拉动限位开关。由于钢丝绳与大梁间仍有1.5m的空间，因此一般不会对上层建筑造成损坏，但这时操作应十分谨慎。如果使用非机械式的前大梁防碰装置，如用红外线或雷达，在起重机前大梁中心距船上层建筑11m时就会自动停止，这时可以暂时按旁路按钮解除碰撞限位保护，慢速移动大车到该排 20 ft箱位进行作业。完成后移到其他作业箱位，恢复前大梁碰撞限位保护。虽然在集装箱岸桥上装设了防碰装置，但为了安全起见，起重机在靠近船的上层建筑进行作业时，司机应谨慎和慢速移动大车来防止前大梁与船舶上层建筑的碰撞。十二、梯形架顶点高度H和仰起后岸桥总高HS （1）岸桥在作业状态的总高，是指前大梁放平时梯形架的最高点离开海侧轨道顶面的垂直距离Ho，它是岸桥整机在作业状态下的总高度，如图311所示。 （2）岸桥仰起后的总高HS是指岸桥在非工作状态下前大梁处于仰起挂钩位置，前大梁的最高端点至海侧轨道顶面的垂直距离，如图3l1所示。 （3）决定梯形架顶点高Ho和仰起后岸桥总高HS的主要因素，是所处的码头上方有航空障碍高度限制。根据具体的高度限制值，在选择和设计岸桥前大梁型式时要考虑以下几点：（1） 工作情况且无高度限制（125 m以上时被认为无高度限制）时，可设计成全仰式普通前大梁（一般为80仰角）。 （2）高度有一定限制时，可设计成鹅颈式折臂前大梁（图233），或设计成小仰角前大梁（图319），根据具体情况决定。 （3）高度限制很严（一般小于50 m）时，可设计成水平伸缩式前大梁的低架型岸桥，如图2-3-2所示。整机运输时，如果水路通道上方设有高架过江电缆或过江大桥，则要考虑其允许通过高度。 第二节 速 度 参 数一、起升（下降）速度 集装箱吊具提升或下降的线速度称为起升或下降速度。1 额定起升（下降）速度它是指吊具吊着额定起重量（通常称满载）的吊具，在起升卷筒牵引下集装箱的提升或下降的线速度，称为额定起升（下降）速度。2.空吊具起升（下降）速度 它是指空吊具在起重卷筒牵引下，吊具的起升或下降的线速度，称为空吊具起升（下降）速度。通常它是以额定速度作为基速，按照恒功率控制的原则及电机的极限转速等条件决定。起升（下降）加减速度和加减速时间按以下方法确定：(1)一般取值范围。起升（下降）加减速度目前尚无国际标准，一般公认的最大控制值不超过1.2m/s2，较合理的取值范围为0.50.8m/s2。额定起升速度高时取大值，速度低时取小值，加减速时间的取值范围一般为满载1.252.0s。空吊具为2.54.0s。(2)加速度符号设定。设满载起升加速度为aLHA，满载起升减速度为aLHD，满载下降加速度为aLDA，满载下降减速为aLDD，空吊具上升加速度为aSHA，空吊具上升减速度为aSHD，空吊具下降加速度为aSDA，空吊具下降减速度为aSDD 。(3)升（降）、满载（空吊具）加减速度相等时，为简化起见，一般可取上升加（减）速度与下降加（减）速度相等，满载加（减）速度与空吊具加（减）速度相等，即 aLHA=aLHD=aLDA=aLDD=aSHA=aSHD=aSDA=aSDD(4)升（降）、满载（空吊具）的加（减）速度不相等时，为了充分利用电动机功率，按升（降）、满（空）载吊具的加（减）速各阶段的瞬时最大功率尽量接近的原则，各阶段加（减）速度和加（减）速时间取不同值，以减少上升（下降）的运动时间，提高效率。合理的取值原则如下：满载起升加速度aLHA满载起升减速度aLHD；满载下降加速度aLDA满载下降减速度aLDD；空吊具起升加速度aSHA空吊具起升减速度aSHD；空吊具下降加速度aSDA空吊具下降减速度aSDD。按上述原则，对于额定起升（下降）速度为60 mmin，空吊具上升（下降）速度为 150 mmin的岸桥起升机构来说，一个较合理的加（减）速时间（注意加（减）速时间与加（减）速度成反比）的取值如表321所示。上例是针对充分利用电动机功率为目的设定的加速度值，但不同的电控系统能设定不同加速度的区段数量是不同的。如 GE公司的电控系统中可以达到表 32l中的值，而有的电控系统就可能有困难。二、小车额定运行速度 小车在规定的作业工况下，带着额定起升载荷逆风运行时的最高稳定线速度，称为小车额定运行速度。 1 满载和空载时的小车运行速度 通常，小车运行的调速方式是基速下的调压调速，只与给定电压有关，而与额定值以下的负载大小无关。特别是从机构角度看，垂直载荷引起的滚动摩擦阻力矩与风阻力矩和水平惯性力矩相比，占很少一部分。因此，起重小车带载与不带载运行速度是基本相同的。2.不同风压下的小车运行连度小车额定运行速度所依据的风压，是根据买方文件或规范中的规定值确定。在这个设定风压以下，不管有风无风，不管风压大小，小车运行速度不变。若超过这个风压，小车运行速度将减慢。这是超风速工况，小车电机处于过载状态，不可长时间工作。3.小车运行加（减）速时间的限制 小车运行速度有不断提高的趋势。从合理利用小车驱动电机功率角度看，小车运行加（减）速时间越长越有利于减小起（制）动惯性功率。从操作角度看，加（减）速时间太短，会造成起（制）动太猛烈，吊具会产生较大的摆动和容易引起司机疲劳。但如果加（减）速时间太长，则影响作业效率。因此，应合理选取小车运行加（减）速度。对集装箱岸桥小车运行速度为中高速的起重机，FEM规范根据小车运行额定速度，对其加（减）速度值和加（减）速时间的规定如表322所示。一般情况，小车运行加（减）速度的取值范围为0.50.7m/s2，最大不超过0.8 m/s2。高速取高值，低速取低值，使加（减）速时间控制在57s以内，最大不超过8.0s，不小于4.5s 。 a) 小车运行速度对装卸作业生产率的影响 装卸作业循环的时间，主要包括垂直运动的升（降）时间和小车水平运行时间。由于超巴拿马岸桥的前伸距均大于40 m，现已达到67.5 m，而实际作业时平均起升高度大多不足20 m，故提高小车运行速度对减少作业循环时间、提高生产率效果明显。b) 目前岸桥不同型式的小车的运行速度目前牵引式小车的运行速度目前已达到 250m/min。如果能有效解决因小车运行速度提高而产生的不利影响，根据目前大伸距超巴拿马型岸桥生产率和工作循环，牵引式小车速度根据需要可提高到300m/min以上。ZPMC已向上海港外高桥集装箱码头公司提供300350m/min的高速岸桥。目前载重小车的运行速度设计值目前己达到 240m/min。在实际作业时，由于小车质量大、惯性大，起（制）动时加速度大使司机感觉不舒服，故载重式小车的运行速度实际控制在210m/min以下。三、大车运行速度 岸桥整机在规定的作业工况下，小车带着额定起升载荷，起重机逆风水平运行的最高稳定线速度称为大车运行速度。1 满载和空载的大车运行速度 由于大车运行机构是非工作性机构，故大车运行速度一般为 4550mmin，个别用户要求达 60mmin。与小车运行类似，大车运行功率主要是克服风阻力和起制动惯性阻力（由岸桥整机重量引起的滚动摩擦阻力只占大车运行总阻力的2530，而起升载荷引起的大车运行阻力只占大车运行总阻力的1.52，所占比们非常小。）因此，大车运行速度在满载和空载时是同一个速度。 2 不同风速时的大车运行速度风阻力是大车移动需克服的主要阻力。在通常作业工况下，规定岸桥大车在50%工作风速下，能在规定的加速时间内达到额定运行速度；在100工作风速下能达到70的额定速度；在110超工作风速下大车能迎风移动到锚定位置，而移动速度和加速度无要求。这时电机处于短时过载状。运行距离长时可分段运行。3.大车加（减）速时间的限制 大车加（减）速的惯性阻力是大车运行起动时消耗功率的主要部分。由于大车运行为非工作性机构，使用不频繁，起（制）动频次就更少，由起（制）动引起的惯性阻力主要靠大车运行的电机过载能力加以克服。从减少电机功率角度看，大车运行的起（制）动时间越长越好；从操作角度看，较大的起制动加（减）速度会使大车运行驱动的机械传动件遭受猛烈冲击，整机将产生大幅振动，容易造成机械的损坏，也使操作人员感觉不适。大车运行加速度不宜大，起动时间一般推荐为610s，最快不得小于5s。FEM规范给出如下值：当大车运行速度为 60 mmin时，加（减）速度值0.15 ms2，加（减）时间6.7 s：当运行速度为 45 mmin时，加（减）速度0.12 ms2，加（减）速时间6.25s。4.地面操作的大车运行速度和慢速控制 大车运行可由司机在司机室内操作，也可在行走台车的地面操作站上操作。在地面操作站上操作时，随着大车移动，操作者要走动，为确保操作者的安全，应有慢速档。因此，地面操作站上一般有快慢档开关供操作者选择。快档可以接近全速，慢档约为全速的1/3。需要将岸桥移到锚定位置时，为使岸桥上的锚定插销或插板准确地对准码头面上的锚定孔，防风系固杆对准码头面上的防风系固座，大车移动控制应设点动（寸动）功能。四、前大梁俯仰时间 前大梁的俯仰时间，是指前大梁从水平位置运动到仰起的挂钩位置的时间，或者从仰起的挂钩位置运动到水平位置所需的时间（min）。确切地说，前大梁俯仰速度应用前大梁俯仰单程时间来表示，一般取56.5min。五、应急机构速度为了保证安全生产，当码头高压断电或出现紧急情况时，可将岸电临时转换到交流控制的应急拖动系统的驱动机构作业，使得吊具前大梁和吊具（连同负荷）运行小车回到安全工作位置。该驱动机构称为应急机构。因为应急机构是为应急设置的非工作性机构，其速度可以低一些。俯仰时间一般为单程45 min左右，最慢不宜超过60 min。主起升机构和小车应急机构也可参照俯仰机构的应急机构功率来确定其速度。六、吊具倾转的角度范围和速度吊具倾转是吊具左右倾、前后倾和平面回转的总称。前后倾（或称横倾）的角度范围理论上一般不超过上5，左右倾（或称纵倾）不超过3。全倾转行程要求在1030 s内完成。具体要求如下：(1)吊具左右倾（纵倾）是为适应船舶纵倾角（一般允许值为1.5而设的。一般取吊具左右倾角范围为3，速度约为0.2s，03之间取15 s；33之间取 30 s。 (2)吊具前后倾是为适应船舶横倾角（一般允许值为 3）而设的。一般取吊具前后倾角度为5，速度为0.661.0/s，05之间57.5 s：55之间1015 s（仅吊具时）。 (3)吊具平面回转是为适应集装箱拖车和船舶停泊位置与起重机大车轨道不平行而设的，一般取吊具平面回转角为5。专用集装箱船停泊时，船舶的纵轴线与大车轨道的平行度一般为上2.5，且易保证平行度：对装载集装箱和件杂货的混装船，平行度较差，船舶与大车轨道平行度有时可能超过5，但吊具回转5的能力能满足绝大多数情况下的作业。（4）吊具上述倾转动作的角度范围，一般是在空吊具状态下测量的。在带载倾斜时，由于载荷重心低于吊具平面，因对悬吊顶点的“回位”作用，前后倾转数值有些偏差。第三节 电 气 参 数一、供电电源的形式，电压和频率 1.电源型式 电源有柴油发电机供电，高压交流电供电两种类型。2.电压 （1）用柴油发电机组供电时，电压通常为 440V480V；超大功率时，少数用 575 V。（2）用高压交流电供电时，由于各国电制不同，差别很大。常见的有3.3kV、4.16kV、6kV、6.3kV、10kV、11kV、12kV、13.2kV、15kV等。中国、中国台湾、中国香港和日本、新加坡等，大多用3.3 kV、6 kV、10 kV；北美地区（美国和加拿大）通常为4.16 kV、12 kV；南美常用11 kV或13.2 kV；欧洲常用6 kV、10 kV、15 kV。3.频率 交流电，不管是高压交流电还是发电机组，只有50 HZ和60 HZ两种。二、设备总功率和装机容置1 设备总功率设备总功率是指岸桥所有电气设备额定功率的总和，是表示岸桥所装备的用电设备额定总容量的值，是静态值，一般小于装机容量。2 装机容量 装机容量是指岸桥上同时使用的用电设备瞬时（起制动）消耗的最大功率，是动态值的极限。装机容量值用来确定变压器容量或柴油发电机组容量的大小，是码头输配电设计施工的重要参数。三、码头面作业区域的照度 1.范围和定义 码头面上岸桥作业区域，是指沿岸桥纵向中心线宽为12 m，长为海侧门框内侧至后伸距的矩形区域。码头面作业区域的照度，一般是以上述区域中任一点的最小照度值作为该区域的照度值的；也可以该作业区域中的平均照度和均匀度两项指标来表示。通常平均照度值高于最小照度值。 2.照度值要求FEM规范规定，码头面工作区域照明的最小照度为 30 lx，但由于各个国家和地区要求不同，因此各个码头公司都提出更高的要求。如美国奥克兰港和巴西桑托斯（SANTOS）港要求100 Ix，美国塔科码港、荷兰鹿特丹港要求200 Ix，美国迈阿密港要求250 Ix，海陆香港码头和美国APC洛杉矾码头、海陆阿曼码头要求 300 Ix。阿姆斯特丹港要求 430 Ix，不莱梅港等德国港口最近要求 200 Ix，中国码头只要求50100Ix。从上面的例子可以看出，各个码头的照度要求各不相同，且都超出FEM规范的规定，有竟相提高照度要求的趋势，有的甚至超过了体育运动场馆的照明标准。从作业本身看也不需这么亮，应根据不同港口的要求确定，一般选用200 Ix就足够了。 第三章 桥吊电控系统说明 第一节 高压供电系统一、电源及电压等级装卸桥由三相交流电源供电，供电电压根据码头的供电要求，一般在3.3KV-16KV；通过一个主要动力变压器(功率在800KVA4500KVA之间)，供起升、大车、俯仰、小车驱动电源用；另有一个辅助变压器(功率在100KVA300KVA之间)供辅助机构、控制和照明用。频率50HZ或60HZ。青岛港装卸桥的电压等级和类别:主电源: 三相10千伏，交流，50HZ；起升/大车、俯仰/小车驱动器电源: 525伏,交流；辅助动力电源: 380/220伏，交流，三相，50HZ；控制电源: 220伏，交流，单相,50HZ； 24伏,直流；维修照明电源: 380/220伏，交流，50HZ。二、供电方式:1、 码头接线箱提供n千伏电源，通过机上电缆卷筒接至机器房内的高压进线柜并由变压器配电柜供电给变压器。各机构驱动装置主要变压器装卸桥高压配电柜装卸桥高压电缆卷筒码头供电设施控制系统、照明、辅助系统辅助变压器 2、 急岸电电源(380V,50Hz)，通过海侧门腿上的应急电源箱接到电气房内低压柜，供机构应急运行和PLC、照明、维修用电。3、 小车及吊具上的驱动与控制电源及通讯电缆，均经过电缆悬挂装置由电气房接至司机室吊具柜内，后大梁电缆槽、机房底部电缆槽与电气房底部相通。4、 吊具电缆采用48芯特软电缆；吊具上下架的电气连接采用55芯专用插头插座。三、变压器1、整机变频驱动电源采用/Yn0连接，缠绕纤维三相干式变压器。2、整机辅助机构、控制和照明电源采用/Yn0连接,缠绕纤维三相干式变压器。四 控制柜:1、 高压进线柜: 包括高压进线端子，高压负荷开关，柜面板上安装有电压表、电流表及电源指示灯。柜内安装电度表, 显示驱动机构耗电量。2、 高压动力配电柜: 包括动力变压器用高压真空断路器及控制线路。柜面板 上安装有电流表，操作按钮及电源指示灯。3、高压辅助配电柜： 包括辅助变压器用高压真空断路器及控制线路，柜面 板上安装有电流表，操作按钮及电源指示灯。第二节 控制柜及其用途 装卸桥主要有控制单元柜、主进线柜、主接触器柜、滤波单元柜、变流器柜、1#起升/大车驱动器柜、2#起升/大车驱动器柜、小车/俯仰驱动器柜、1#起升/大车切换柜、2#起升/大车切换柜、小车/俯仰切换柜、辅助柜、驾驶室吊具柜、驾驶室联动台等。一、辅助柜： 设有以下设备的空气开关及相关接触器、热继电器：起升1#制动器，2制动器，起升紧急制动器，小车制动器，俯仰制动器，俯仰紧急制动器，大车制动器，起升1#马达风机，起升2#马达风机，俯仰马达风机，电缆卷筒，海侧夹轮器,陆侧夹轮器，1#4#机房风机，俯仰安全钩，托缆、小车张紧装置，大梁投光灯，大车投光灯，扶梯走道灯。并有大车PLC分站电源开关。门上装有大车、大梁投光灯、扶梯走道灯控制按钮。左右倾、平面回转电机，换绳装置，俯仰应急电机，大车警报等。并有辅助电源总开关，司机室总电源、理货室电源、切换接触器控制电源、岸电开关，控制电源开关，大车制动器电源开关，空压机电源开关，空调电源开关，小车/吊具柜电源开关，机房配电柜电源开关，司机室PLC分站电源开关，电焊机插座电源开关，三相维修电源插座开关，维修行车电源开关，电梯电源开关及部分PLC远程模块等。二、主控柜： 装有ADERVANT CONTROLLER系列PLC，PLC工作电源及光纤通讯收发器。三、小车/吊具柜: 装有PLC分站，光纤通讯收发器，小车/吊具柜总电源开关，吊具控制电源开关，吊具油泵马达电源开关，控制接触器，吊具控制继电器等。四、CMMS柜：装有管理系统计算机主机、显示器、打印机及电源UPS 等。五、大车I/O柜 装有远程I/O模块（S800），光纤通讯收发器。地面操纵箱。六、操作台、操作箱、仪表箱 1、左操作台: 面板设置： 小车主令控制器，俯仰操作按钮，导板前、后、左、右落操作倒板全起、全落操作杆。故障报警蜂鸣器，吊具归零带灯按钮，故障消音按钮，故障报警按钮，吊具20、40、45选择开关及，小车停车位置带灯按钮，小车锚定指示灯。限位旁路开关，吊具前后倾、左右倾开关，吊具水平回转开关等。2、右操作台: 面板设置： 起升/大车主令控制器，控制电源开/关带灯按钮，故障复位按钮，紧停按钮，紧停指示灯，夹轮器带灯按钮，指示灯，开闭锁操作杆，俯仰安全钩指示灯，试灯按钮，防摇开关，防摇模式选择开关，雨刮器及喷水器开关，大车锚定指示灯，及CABINVIEW装置等。 七、 俯仰操作箱： 操作按钮及指示灯- 俯仰停止按钮，俯仰快/慢速选择开关，俯仰上升带灯按钮，俯仰下降带灯按钮，俯仰停止按钮，俯仰抬钩/放钩开关，控制电源关带灯按钮，控制电源开/复位带灯按钮，俯仰手动/自动选择开关，紧停按钮，故障复位按钮，试灯按钮，故障指示灯，紧停指示灯，俯仰终点停止指示灯，俯仰紧急制动器释放指示灯，俯仰水平指示灯，俯仰挂钩指示灯。八、操作按钮及指示灯状态选择开关，夹轮器夹紧/释放带灯按钮，速度选择按钮，大车左行按钮，大车右行按钮，起升上升按钮，起升下降按钮，控制电源关带灯按钮、控制电源开/复位带灯按钮，紧停按钮，旁路开关，大梁投光灯选择开关，故障复位按钮，试灯按钮，故障指示灯，各机构及整机工作时间表等。第三节 整机控制保护第三章 岸桥的电气驱动和电气设备 第一节 直流驱动和交流驱动 一、岸桥的负载特点 岸桥在选择一个电气驱动方案时，首先要考虑的是该驱动对象的负载特点。岸桥的负载有以下特点： （1）起升机构是一个位能性负载，当箱重一定时，在任何转速下负载转矩总是保持恒定，而且负载转矩的方向也不随电机转速方向的改变而改变。 （2）集装箱起重机的载荷有效率是50%，即有一半时间是空吊具运行的。即使是在带箱的时候，也不都是满箱起吊额定负荷。为了提高生产效率，希望在轻载时能提高速度。负载转矩与转速成反比，即形成恒功率控制。负载的恒功率性质是就一定的速度范围而言的，当负载很低时，受机械强度和电气系统特殊性的限制，转速不可能无限增大，一般恒功率调速范围为额定速度的22.5倍。 （3）起升机构和小车行走机构都是间隔短时重复连续工作制，即对箱、吊箱、运行、对箱，周期性的起停或加减速，间隔很短。它要求具有良好的调速性能，除了要求有足够的热功率和起制动转矩外，还要考虑过载能力的迅速反应和电动机的良好通风散热。 （4）起升机构下放重物的过程是一个能量转换的过程，此时的电动机处于发电状态。如何吸收这部分机械能量，是岸边集装箱起重机电气控制必须解决的问题。 二、直流驱动与交流驱动的分析比较 针对岸桥负载的特点，过去选用直流驱动较多，这是因为： （1）直流驱动的调速性能好，很容易实现基速下的恒磁场改变电枢电压的调压调速，以及基速上的弱磁