在當(dāng)前科學(xué)發(fā)展、節(jié)能降耗的大背景下，國內(nèi)港口紛紛對(duì)輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)（以下簡稱輪胎吊）實(shí)施油電切換技術(shù)改造。改造后的輪胎吊新增岸電供電模式，能夠通過受電器接收來自高架滑觸線的市電。與柴油發(fā)電機(jī)組供電模式相比，岸電供電模式具有能耗低、效率高的優(yōu)點(diǎn)；但油改電輪胎吊在生產(chǎn)過程中也暴露出一些安全隱患，需要采取針對(duì)性措施加以解決，以免造成安全事故。

1 輪胎吊高架滑觸線供電安全隱患

1.1 大車行走超限及轉(zhuǎn)向油電切換

采用岸電供電模式后，輪胎吊大車行走范圍受到滑觸線長度的限制，特別是當(dāng)大車行至滑觸線兩端時(shí)，如果司機(jī)操作不慎，輪胎吊很容易超出滑觸線的范圍，從而引發(fā)安全事故：輕則造成受電器損壞，影響輪胎吊的正常使用；重則造成滑觸線損壞，影響整條供電線路上的輪胎吊正常運(yùn)作。此外，若司機(jī)在大車轉(zhuǎn)向時(shí)未進(jìn)行油電切換，也可能對(duì)滑觸線和受電器造成損壞。

1.2 受電器跳槽

大車快速行走或起吊重箱時(shí)，可能導(dǎo)致輪胎吊上的受電器跳出高架滑觸線，引發(fā)設(shè)備斷電。跳出的受電桿可能接觸其他相線上的滑觸線，造成短路，影響輪胎吊的正常作業(yè)。

1.3 滑觸線供電設(shè)施遭雷擊

集裝箱碼頭堆場安裝的高壓滑觸線鐵塔高達(dá)34 m，在雷雨季節(jié)極易受到雷電襲擊，造成整條滑觸線斷路。此外，輪胎吊上的受電器也經(jīng)常遭到雷擊。

1.4 滑觸線供電設(shè)施遭撞擊

箱區(qū)內(nèi)流動(dòng)機(jī)械工作頻繁，夜間作業(yè)時(shí)可能與處于堆場道路中央的滑觸線鐵塔和變電站發(fā)生碰撞，導(dǎo)致設(shè)備受損。

2 輪胎吊高架滑觸線供電安全系統(tǒng)

針對(duì)上述安全隱患，利用科技手段開發(fā)輪胎吊高架滑觸線供電安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由輪胎吊大車行走終點(diǎn)保護(hù)裝置、輪胎吊安全運(yùn)行保護(hù)裝置、高架滑觸線供電設(shè)施防雷裝置、高架滑觸線輸電鐵塔防撞警示裝置等組成。

2.1 輪胎吊大車行走終點(diǎn)保護(hù)裝置

在岸電供電模式下，輪胎吊大車行走范圍限制在懸掛高架滑觸線的2座端塔之間，這就要求輪胎吊大車行走終點(diǎn)保護(hù)裝置既能自動(dòng)識(shí)別端塔，又能自動(dòng)識(shí)別岸電供電模式和柴油發(fā)電機(jī)組供電模式，從而確保岸電供電模式下輪胎吊大車安全行走。

本文采用非接觸式傳感器檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)輪胎吊大車行走終點(diǎn)保護(hù)功能。由于輪胎吊沒有固定軌道，因此其移動(dòng)軌跡并不是**的，這就增加了輪胎吊定位的難度。為此，選用檢測范圍較大、靈敏度相對(duì)較高的光電傳感器安裝于輪胎吊電氣房外，利用PLC系統(tǒng)編程控制輪胎吊大車的減速和停止，并向司機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（1）硬件部分 首先，在輪胎吊的指定位置安裝4 個(gè)帶開關(guān)量輸出的光學(xué)鏡面反射傳感器（光電限位），再通過電氣連接將傳感器輸出的開關(guān)量信號(hào)傳送至PLC系統(tǒng)；其次，為配合光電傳感器的使用，在端塔上安裝特制的長條形反光鏡，安裝時(shí)與傳感器錯(cuò)開，以免二者相互干擾。由于輪胎吊采用充氣式橡膠輪胎驅(qū)動(dòng)大車，造成大車移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一定的高低起伏（約100mm），加上輪胎氣壓變化使整機(jī)高度產(chǎn)生1~100mm的偏差，*終導(dǎo)致安裝在輪胎吊上的限位有近200mm的浮動(dòng)。為此，端塔反光鏡的有效檢測范圍必須大于300mm。

（2）軟件部分 運(yùn)用PLC的邏輯運(yùn)算功能處理從光電傳感器采集到的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎吊的自動(dòng)控制。

2.2 輪胎吊安全運(yùn)行保護(hù)裝置

通過安裝在輪胎吊上的岸電供電信號(hào)采集器和柴油發(fā)電機(jī)組供電信號(hào)采集器監(jiān)控岸電供電模式下受電器的工作情況：當(dāng)受電器跳出滑觸線時(shí)，保護(hù)裝置切斷電源，設(shè)備停止運(yùn)行，同時(shí)受電器上安裝的防跳掛鉤將跳出的受電桿擋在滑觸線下方，以免受電桿撞擊用于懸掛滑觸線的橫擔(dān)；當(dāng)司機(jī)未收起受電桿卻向輪胎吊發(fā)出大車轉(zhuǎn)向指令時(shí)，保護(hù)裝置對(duì)輪胎吊控制系統(tǒng)發(fā)出拒絕執(zhí)行轉(zhuǎn)向指令的信號(hào)，并提醒司機(jī)收起受電桿。

2.3 高架滑觸線供電設(shè)施防雷裝置

（1）直擊雷電波入侵防護(hù)裝置 在供電鐵塔頂端安裝預(yù)放電避雷針，避雷針用直徑57mm的鍍鋅鋼管連接，針尖高出塔頂2.5m，有效保護(hù)半徑大于75 m（箱區(qū)鐵塔間距為143.6m，在避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)）；用橫截面積25mm2的導(dǎo)線將避雷針與輪胎吊供電線頂端的避雷線連接起來，形成針帶組合體；避雷針底部連接鍍鋅扁鋼至接地體，單獨(dú)組成引下線；連接鐵塔攀梯扶手?jǐn)嗫冢⑴c接地體連接，再組成引下線。實(shí)踐證明，該裝置防直擊雷效果優(yōu)于之前使用的避雷索。

（2）感應(yīng)雷電波入侵防護(hù)裝置 在輪胎吊供電箱內(nèi)安裝48組480V**電涌保護(hù)器，并在輪胎吊場地配電箱中安裝36組480V**電涌保護(hù)器。

2.4 高架滑觸線輸電鐵塔防撞警示裝置

為防止流動(dòng)機(jī)械在夜間作業(yè)時(shí)與高架滑觸線輸電鐵塔發(fā)生碰撞，在鐵塔上安裝警示燈，對(duì)流動(dòng)機(jī)械司機(jī)予以警示。警示燈的供電系統(tǒng)采用綠色能源：白天通過太陽能電池板產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)，將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能，并對(duì)電瓶充電；夜晚由電瓶向警示燈提供電力。控制系統(tǒng)采用單片機(jī)檢測太陽能電池板的輸出電壓：當(dāng)自然光線強(qiáng)烈、太陽能電池板的輸出電壓上升時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)充電繼電器閉合，警示燈關(guān)閉；當(dāng)自然光線微弱、太陽能電池板的輸出電壓下降時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)充電繼電器斷開，警示燈打開。