2011 年天津五洲國(guó)際集裝箱碼頭有限公司開始對(duì)岸邊集裝箱起重機(jī) ( 以下簡(jiǎn)稱岸橋) 小車機(jī)構(gòu)供電系統(tǒng)進(jìn)行移動(dòng)滑觸線改造以來(lái)，先后完成 6臺(tái)原上海港機(jī)公司岸橋改造，是**在中國(guó)大陸北方港口大規(guī)模采用小車機(jī)構(gòu)移動(dòng)滑觸線供電的集裝箱碼頭。在 2 年的運(yùn)行中，對(duì)常見(jiàn)故障找出故障原因，提出解決改方案，使滑觸線運(yùn)行可靠性又上一個(gè)新臺(tái)階。

1 滑觸線方案

岸橋小車機(jī)構(gòu)滑觸線移動(dòng)供電系統(tǒng)包括滑觸線總成、滑觸線支架、集電器、集電器支架、滑觸線維修平臺(tái)、無(wú)線漏波通信系統(tǒng)、電氣輔助控制系統(tǒng)等。其中滑觸線總成由滑線、連接器、鉸點(diǎn)對(duì)接器、懸吊夾、緊固夾等組成，滑觸線選擇現(xiàn)今在碼頭堆場(chǎng) “油改電”項(xiàng)目中廣泛采用的分相式安全滑觸線，即各相之間相互獨(dú)立分開安裝，滑觸線主體為 H 形鋁合金型材，H 形中梁偏上且內(nèi)部壓制為上拱形，下腔嵌入倒 V 形不銹鋼耐磨內(nèi)襯，通過(guò)不銹鋼內(nèi)襯與集電器的碳刷接觸，實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)過(guò)程中的連續(xù)摩擦供電。同時(shí)外殼采用絕緣 ABS 塑料作為整體保護(hù)層，除 H 形下部與集電器碳刷接觸外，安裝后的滑觸線無(wú)外露導(dǎo)電體，提升滑觸線安全性。

2 滑觸線橫向布置

滑觸線和漏波電纜安裝于岸橋左側(cè)承軌箱梁梁底部的滑觸線支架上，如圖 1 所示，為從陸側(cè)看向海側(cè)?；|線各相間距為 90 mm，漏波電纜與相線間距為 100 mm。

3 滑觸線縱向布置

滑觸線縱向布置如圖 2 所示，由于岸橋前大梁可以俯仰，前大梁滑觸線供電通過(guò)鉸點(diǎn)后大梁側(cè)的接線箱用電纜連接，鉸點(diǎn)位置滑觸線采用鉸點(diǎn)對(duì)接器進(jìn)行導(dǎo)向固定，保證碳刷在過(guò)鉸點(diǎn)時(shí)不出槽。而集電器和漏波電纜接收器安裝于岸橋小車上的集電器支架上，其中集電器碳刷支架通過(guò)拉伸彈簧使集電器碳刷以恒定的壓力接觸于滑觸線進(jìn)行導(dǎo)電。每段滑觸線之間采用連接器連接，內(nèi)置螺栓夾緊的鋁制連接片保證電力連續(xù)，外殼為絕緣 ABS 保護(hù)殼?；|線支架用 50 mm × 50 mm× 5 mm 角鋼制作，支撐點(diǎn)安裝方式為懸吊夾和緊固夾相互間隔，以岸橋前后大梁鉸點(diǎn)為 0 點(diǎn)，前后均布安裝，間距 2 m。

4 滑觸線電氣系統(tǒng)

岸橋小車機(jī)構(gòu)滑觸線電氣系統(tǒng)主要是從電氣房引入動(dòng)力電源及緊停信號(hào)至鉸點(diǎn)接線箱，通過(guò)、接線箱內(nèi)部的接觸器以電纜為介質(zhì)輸送電力至滑觸線，再通過(guò)集電器小車上的集電器碳刷與滑觸線連接導(dǎo)通至小車接線箱，然后通過(guò)電纜與小車機(jī)構(gòu)的供電系統(tǒng)相連接，給起重機(jī)小車系統(tǒng)提供電源及緊停信號(hào)。

動(dòng)力線采用三相四線方式，分別為 L1、L2、L3、PE，其中三相動(dòng)力滑觸線采用載流量為 1 000A 的鋁導(dǎo)線，接地線采用載流量為 500 A 的鋁導(dǎo)線。小車緊?？刂齐娫础⒕o停信號(hào)滑觸線采用載流量為500 A 的鋁導(dǎo)線。小車與電氣房之間的通信采用漏波電纜和無(wú)線通信的方案。

5 滑觸線主要故障及原因分析

1) 在岸橋作業(yè)過(guò)程中，岸橋小車運(yùn)行到前大梁中間部位時(shí)，滑觸線與碳刷之間容易出現(xiàn)打火甚至出現(xiàn)缺相斷電故障。此故障總計(jì)發(fā)生 10 次，導(dǎo)致岸橋停機(jī)檢修共計(jì) 407 min。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)此故障由于兩方面原因所致: 1) 岸橋前大梁在豎直方向存在一定程度的豎直變形，中間部位變形*大。滑觸線存在同樣的變形，此處正好是兩段滑觸線對(duì)接部位，滑觸線對(duì)接部位電力傳輸是通過(guò)螺栓緊固鋁片與兩端滑觸線 “H”上腔緊密接觸而導(dǎo)電的。岸橋在作業(yè)時(shí)前大梁上下起伏波動(dòng)，導(dǎo)致鋁片連接螺栓松動(dòng)與滑觸線接觸**，出現(xiàn)缺相斷電的情況。2) 缺相斷電故障多發(fā)生氣溫變化劇烈的季節(jié)，可能由于滑觸線熱膨脹產(chǎn)生的縱向位移，致使對(duì)接器中的供電鋁片與滑觸線松動(dòng)，從而使相線電力斷路，滑觸線缺相斷電故障是由以上兩種原因單一或相互作用的結(jié)果。

2) 前面介紹的岸橋小車滑觸線為 H 形，這種結(jié)構(gòu)型材在水平放置時(shí)，可以保證 H 形下腔無(wú)雜物積累。但在岸橋前大梁處于仰起時(shí)，滑觸線幾乎垂直，寒冷雨雪天氣滑觸線 H 形下腔就會(huì)堆積雪甚至結(jié)冰。2012 年冬天在岸橋前大梁處于仰起狀態(tài) 時(shí)，滑觸線出現(xiàn)大面積滑道結(jié)冰 阻 塞現(xiàn)象。

3) 碳刷設(shè)計(jì)使用壽命為 2 a，約為 8 000 h，在使用過(guò)程發(fā)現(xiàn)其壽命較短，且小車高速狀態(tài)時(shí)偶爾出現(xiàn)刺耳異響。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)滑觸線不銹鋼內(nèi)襯表面和碳刷表面存在不規(guī)則的刮痕及損傷，滑道內(nèi)面存在雜質(zhì)顆粒和積塵。正是由于這些雜質(zhì)顆粒和積塵加劇了碳刷磨損，同 時(shí) 產(chǎn) 生 刺 耳異響。

4) 鉸點(diǎn)處的滑觸線導(dǎo)向槽采用喇叭口形式，喇叭口對(duì)中精度要求較高，上下左右偏差不能超過(guò) 2 mm。實(shí)際作業(yè)過(guò)程碳刷在喇叭口幫助下滑入滑道，原喇叭口材質(zhì)為硬質(zhì) ABS 塑料，強(qiáng)度上不能滿足高速移動(dòng)碳刷沖擊，喇叭口側(cè)板多次出現(xiàn)裂紋甚至斷裂的情形。日常維保檢查共 9 次發(fā)現(xiàn)喇叭口存在裂紋隱患，對(duì)滑觸線可靠運(yùn)行造成很

大威脅。

6 解決方案

1) 滑觸線鋁合金主體增加熱膨脹伸縮縫，同時(shí)伸縮縫處滑觸線采用軟銅線連接，保證電力連續(xù)。在氣溫為 + 38℃ ～ － 18℃ 之間，實(shí)地測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度 6 m 滑觸線熱膨脹伸縮距離約為 1. 6 mm。首先為了保證鉸點(diǎn)處滑觸線熱膨脹位移為*小，鉸點(diǎn)處前后大梁的第 1 段滑觸線為*短長(zhǎng)度，分別為 1. 3 m 和 1. 7 m，在第 1 段與第 2 段之間留3 mm 間隙。其次把岸橋前后大梁的第 4、5、6 段固定滑觸線的懸吊夾全部改為緊固夾，熱膨脹時(shí)強(qiáng)制滑觸線以這 3 段中心向左右位移。*后由于前大梁滑觸線中間部位下垂距離*大，拆除兩端滑觸線對(duì)接盒中的硬性連接的鋁片，更換為軟銅線連接，保證滑觸線在過(guò)*大垂度位置電力的連續(xù)性，同時(shí)在此處留有 3 mm 熱膨脹縫隙。

2) 為了徹底消除滑觸線寒冷氣候下滑道結(jié)冰問(wèn)題，選用石油行業(yè)廣泛使用的管道伴熱帶，保證滑觸線在寒冷雨雪氣候下不產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象。伴熱帶可以根據(jù)需要定制，伴熱帶結(jié)構(gòu)如圖 3所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和溫度測(cè)量選用安徽環(huán)瑞 JB2C型伴熱帶，熱功率為 70 W/m，環(huán)境溫度為 － 18℃時(shí)，滑觸線溫度保持在 10℃ 左右。安裝于滑觸線H 形上腔，如圖 4 所示。

伴熱帶采用自動(dòng)控制方式: 雨雪傳感器監(jiān)測(cè)天氣情況; 環(huán)境氣溫低于 5℃ 時(shí); 岸橋前大梁仰起狀態(tài)下，這三種條件同時(shí)滿足時(shí)自限溫伴熱帶起動(dòng)，保證滑觸線溫度處于 10℃，避免滑觸線 H 形下腔結(jié)冰。

3) 集電器選型及詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)參考文獻(xiàn) ［1］，集電器主要改進(jìn)部分是碳刷及碳刷絕緣盒。為了**不銹鋼滑道附著的雜物顆粒，消除小車運(yùn)行過(guò)程滑觸線刺耳異響，在碳刷中間部位加裝銅質(zhì)毛刷，同時(shí)在碳刷絕緣盒內(nèi)碳刷安裝位置左右兩端處加裝銅質(zhì)毛刷，如圖 5 所示。

碳刷與碳刷絕緣盒固定方式改進(jìn): 碳刷設(shè)計(jì)壽命為 2 a 更換，但實(shí)際使用壽命較短，從 20 個(gè)月的運(yùn)行情況來(lái)看，共計(jì)更換碳刷 32 塊 ( 包括試驗(yàn)更換碳刷 18 塊) ，更換率為 45% 。由于在現(xiàn)場(chǎng)維修時(shí)，碳刷裝配工藝不能達(dá)到工廠預(yù)制精度，導(dǎo)致碳刷磨損較快。經(jīng)過(guò)寧波偉隆公司科技攻關(guān)，設(shè)計(jì)了新型碳刷及配套碳刷盒，如圖 6 所示。同時(shí)碳刷絕緣盒相應(yīng)改進(jìn)，通過(guò)碳刷緊固螺絲夾緊，保證碳刷在現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)的精度，延長(zhǎng)碳刷壽命，如圖 7 所示。

集電器改進(jìn): 集電器采用雙頭型集電器，如圖 8 所示。由于帶清潔刷碳刷壽命短，為了減少碳刷更換頻率，采用折中安裝方式，雙頭集電器一端使用帶毛刷的碳刷，另一段使用不帶毛刷的碳刷。

4) 鉸點(diǎn)喇叭口改造: 滑觸線鉸點(diǎn)處的喇叭口材質(zhì)改為鐵質(zhì)，外層包裹 ABS 絕緣塑料，增強(qiáng)了喇叭口強(qiáng)度。此改造于 2012 年 5 月完成后，經(jīng)過(guò)半年多的運(yùn)行，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)喇叭口裂紋，徹底消除了隱患。

7 岸橋滑觸線保養(yǎng)維護(hù)措施

1) 滑觸線支架每 6 個(gè)月檢查一次，需要緊固滑觸線支架螺絲，保證整條滑觸線水平方向和軸線方向都在一條直線上;

2) 集電器支架、懸吊夾、緊固件、對(duì)接器部位需要每 3 個(gè)月檢查。除必須保證緊固之外，集電器支架還要定期進(jìn)行除塵和潤(rùn)滑，并對(duì)彈簧的張力做 適 當(dāng) 調(diào) 整，確保碳刷和滑觸線摩擦力適中。

3) 碳刷盒和碳刷每個(gè)月檢查一次。碳刷盒和碳刷都是易損件，需要經(jīng)常檢查，尤其是帶清潔毛刷的碳刷，壽命較短，需要經(jīng)常檢查磨損量，防止磨損過(guò)度或損壞導(dǎo)致滑觸線不銹鋼內(nèi)襯表面出現(xiàn)損傷。

4) 滑觸線鉸點(diǎn)處及喇叭口是滑觸線關(guān)鍵部位，如果喇叭口錯(cuò)位導(dǎo)致碳刷不能進(jìn)入滑槽內(nèi)，碳刷沖擊力會(huì)嚴(yán)重撞壞滑觸線，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)故障，此位置需經(jīng)常檢查。

滑觸線供電系統(tǒng)對(duì)于港口行業(yè)來(lái)說(shuō)是新型移動(dòng)供電形式，為岸橋小車機(jī)構(gòu)提供全新的移動(dòng)供電解決方案?；|線供電在裝備制造行業(yè)早已廣泛應(yīng)用，其技術(shù)成熟可靠。在使用初期存在一些問(wèn)題，主要是安裝、調(diào)試不規(guī)范以及日常維護(hù)不當(dāng)，對(duì)滑觸線運(yùn)行規(guī)律不了解所致。通過(guò)規(guī)范滑觸線安裝調(diào)試工藝，制定科學(xué)合理維保制度，是保證滑觸線穩(wěn)定可靠運(yùn)行的有力措施。