分离式上架在岸边集装箱起重机上的应用

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摘要：0 引言 世界范围内各大船东对于集装箱码头的效率提高有着强烈诉求，为此各大码头为争取更多的船舶停靠，从各个方向着手提高自身的集装箱装卸效率。以当前的集装箱发展趋势上看

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世界范围内各大船东对于集装箱码头的效率提高有着强烈诉求，为此各大码头为争取更多的船舶停靠，从各个方向着手提高自身的集装箱装卸效率。以当前的集装箱发展趋势上看，提高集装箱装卸效率最为有效的方式为集装箱码头的自动化，这也是未来码头的发展趋势。为了适应自动化码头的发展需要，码头方需要采购对应的双起升岸边集装箱起重机或双小车岸边集装箱起重机以便达到自动装卸集装箱效率的最优解。对于新码头来说，可以在码头的设计初期予以设计、规划，问题相对容易解决。对于老码头来说，其基建建造已结束，设定的泊位数的限制导致无法采购新岸桥对其码头装卸进行扩容并优化，故转型为自动化码头十分困难。然而，分离式上架的出现从一定意义上为老码头转型为自动化码头，提升装卸效率提供了一个可行的实施方案。

1 分离式上架系统工况简述

目前，全球分离式上架的主要设计生产商有3家，分别为Stinis、Ram 及 ZPMC。以上三家的分离式上架，在机械构成上都包含起升滑轮、吊具连接旋锁、滑移、上架连接等装置。装置在细节上又依据各自的设计理念有所不同，各有其优缺点。这方面的内容国内有相当多的论著对其详细描述。在电气系统架构上，分离上架上的各种信号基于CAN bus通讯方式，以吊具电缆作为传输媒介，将信号传输至主控系统，之后由主控分析信号，确定上架运行状态进而达到对上架各装置的控制满足所需工况要求。分离式上架最为重要的运行工况有两种，分别为单上架模式切换为双上架模式、双上架模式切换为单上架模式。具体的形态形式变化见图1、图2。

图1 上架初始状态

图2 双上架模式

1.1 单上架模式切换为双上架模式

上架初始状态如图1所示，为切换至如图2所示的双上架模式。首先由司机操作起升上升，并运行小车机构至吊具搁架上方，之后起升慢速下降直至吊具完全进入搁架，触发吊具入框检测限位（见图3）。此时副上架的主副锁定液压缸开锁，脱开副上架与吊具之间的机械连接。主副上架之间的分离液压缸在确认副上架脱开的前提下同时伸出，推动副上架向副过渡架移动直至副过渡架的中间位置，触发副上架定位限位。副上架主副锁定液压缸执行闭锁指令，机械上刚性连接副上架与副吊具。另一方面，主上架在确认副上架与副吊具连接之后，主上架锁定液压缸开锁，伸缩液压缸执行收缩动作使主上架移动至主过渡架的中间位置，并再次触发锁定液压缸执行锁定动作，主上架与主吊具达到刚性连接。最后副上架上的插拔液压缸执行上架插头自动对接，确保副吊具的正常供电。完成单上架切换至双上架。其序列指令图如图4所示。

图3 吊具检测限位示意图

图4 单上架切换为双上架模式序列指令流程图

1.2 双上架模式切换为单上架模式

双上架模式切换为单上架模式首先由司机在司机室内按下入框位按钮，吊具上架在接收到指令后伸缩液压缸开始动作，并确保主副上架之间的标准间隙为200 mm（不同项目其设定值略有不同）；之后由司机操作起升机构及小车机构将吊具放入至搁架内，触发吊具入框检测限位。自动插拔液压缸将副吊具电缆插头拔出，此时副上架与副过渡架之间的电源断开。主上架的锁定液压缸脱开，伸缩液压缸开始伸出使得主上架向远离主过渡架中心位置的方向移动直至单吊具锁定位置，执行闭锁动作。另一方面，当主上架移动至单吊具锁定位置后，副上架锁定液压缸开锁，伸缩液压缸执行缩回动作，拖动副上架向主过渡架移动直至分离液压缸收缩至最小位，副上架锁定液压缸执行闭锁动作。由此，完成双上架切换至单上架，其序列指令图如图5所示。

图5 双上架切换为单上架模式序列指令流程图

1.3 双上架模式下的其他非标工况

为应对集装箱所放位置的多变性，各大厂家为用户提供更适应现场情况的各种双上架工况，除上述过程中所提到的主副上架之间伸缩工况外，双上架仍可适应由于集装箱高度偏差导致的高低差工况、由于集装箱摆放偏差导致的八字工况、由于集装箱左右摆放偏差导致的特殊工况。以上均为非标工况，是否存在需求应基于用户现场作业情况而决定添加与否。图6为双上架模式的几种非标工况图示。

图6 双上架模式的几种非标工况

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