2011 年天津五洲國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，先后完成6臺(tái)原上海港機(jī)公司岸橋改造，是**在中國大陸北方港口大規(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)常見故障找出故障原因，提出解決改進(jìn)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“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，通過不銹鋼內(nèi)襯與集電器的碳刷接觸，實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)過程中的連續(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)。滑觸線各相間距為90mm，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50mm×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1000A 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)過程中，岸橋小車運(yùn)行到前大《起重運(yùn)輸機(jī)械》 2013 (12)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?；|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2 mm。實(shí)際作業(yè)過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)地測量標(biāo)準(zhǔn)長度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*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)場試驗(yàn)和溫度測量選用安徽環(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)說明見參考文獻(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)，通過碳刷緊固螺絲夾緊，保證碳刷在現(xiàn)場裝配時(shí)的精度，延長碳刷壽命，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)過半年多的運(yùn)行，沒有發(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)來說是新型移動(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。