專利名稱：高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及港口作業(yè)領(lǐng)域，特別涉及一種高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，大多數(shù)的港口對集裝箱的裝卸、處理還是采用岸橋?qū)Υ鳂I(yè)，堆場上一般多 用集卡和場橋(包括輪胎式龍門吊和軌道式龍門吊)配合作業(yè)的作業(yè)方式，輔以叉車、正面 吊和堆高機(jī)等。也有的港口采用跨運車方式。極少數(shù)港口使用自動導(dǎo)引車系統(tǒng)?，F(xiàn)存的作業(yè)方式無疑都存在作業(yè)環(huán)節(jié)多且需要各環(huán)節(jié)密切配合，堆場利用率低， 導(dǎo)致整個集裝箱碼頭作業(yè)效率偏低，堆場通過能力滿足不了需求。當(dāng)港口陸域面積受到自 然條件及城市規(guī)劃等社會條件限制不能無限擴(kuò)大時，堆場的通過能力低下就會嚴(yán)重限制港 口的發(fā)展。尤其在土地資源日益減少，深水岸線難得以及節(jié)能環(huán)保呼聲越來越高的現(xiàn)狀下， 迫切需要一種裝卸效率高，堆場利用率高并且節(jié)能環(huán)保的新型一體化裝卸系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng)，解決現(xiàn)在 傳統(tǒng)集裝箱碼頭作業(yè)效率偏低，過分倚重擴(kuò)大規(guī)模來提高堆場通過能力，傳統(tǒng)作業(yè)方式環(huán) 節(jié)繁瑣，銜接要求高，容易出現(xiàn)“瓶頸”及安全系數(shù)低，污染嚴(yán)重等問題。為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供的一種高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng)，包括由立 柱支撐的多條等間距高架軌道，并通過斜拉鋼索固定，兩相鄰高架軌道之間搭設(shè)大車橋，所 述大車橋沿高架軌道運動，所述大車橋上設(shè)有可來回往復(fù)運動的小車，所述小車上設(shè)有集 裝箱專用吊具。本裝卸系統(tǒng)突破傳統(tǒng)的多機(jī)種協(xié)同作業(yè)的作業(yè)方式，采用一體化作業(yè)這種全新的 運營模式。用全自動單機(jī)作業(yè)取代了過去包括岸橋、場橋等多種集裝箱專用起重機(jī)械在內(nèi) 的作業(yè)功能。它仿照了現(xiàn)代大跨度斜拉橋的建造工藝以立柱和高架軌道構(gòu)成了整個系統(tǒng)的 承載基礎(chǔ)(如圖2)。等間距分布的高架軌道不僅覆蓋了整個堆場，也覆蓋了碼頭泊位?？看?舶的上方(如圖1)。眾多的大車橋攜帶著裝有集裝箱專用吊具的小車在高架軌道上往復(fù)運 動。小車就在這些大車橋上來回運動。當(dāng)兩相鄰的軌道間的大車橋在同一條直線上時，其 上的小車就可以由這個大車橋運動到另一個大車橋上去，實現(xiàn)了小車的跨軌運動(如圖3)。 這樣，整個系統(tǒng)上的任一小車都可以運動到高架軌道所覆蓋到的所有地方。同時，本系統(tǒng)在 軟件支持下可以建成精確的坐標(biāo)定位系統(tǒng)。由于高架軌道是固定不動的，所以很容易在其 覆蓋的范圍內(nèi)建立精確的二維平面及三維立體坐標(biāo)。其精度可以精確到毫米。這樣的精確 度對于集裝箱吊具的對位及相鄰高架軌道間的大車橋在組成臨時單軌道時的對位來說已 經(jīng)足夠了。本系統(tǒng)的發(fā)明運用具有眾多的優(yōu)勢和實際效果。( 1)高效率這種作業(yè)方式可以容納多小車同時作業(yè)。當(dāng)在船舶上方建立多條由大車橋形成的臨時單軌道時，在合理的規(guī)劃小車運行路線的基礎(chǔ)上，同一時間內(nèi)的作業(yè)小車數(shù)量可以遠(yuǎn) 遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的多岸橋作業(yè)時的小車數(shù)量，實現(xiàn)對船舶的“全覆蓋作業(yè)”，因此效率可以成倍提尚。(2)精確定位，自動化程度高由于系統(tǒng)建立了精確的坐標(biāo)定位系統(tǒng)，所以可以真正實現(xiàn)集裝箱碼頭的整體無人 操作，而且三維的立體坐標(biāo)還可以根據(jù)集裝箱箱位的高度合理控制吊具的收放速度，以保 證效率和安全。綜上，使用本系統(tǒng)將大大降低勞動力的使用量，加快吊具的對位速度，優(yōu)化 吊具的收放速度，提高整體效率。(3)翻箱、倒垛便捷盡管所有的集裝箱碼頭都在做一項努力，那就是盡量減少翻箱和倒垛。但是由于 各種原因和現(xiàn)實導(dǎo)致堆場內(nèi)的翻箱和倒垛作業(yè)還是非常普遍。而傳統(tǒng)的堆場作業(yè)機(jī)械在進(jìn) 行翻箱和倒垛作業(yè)時都有效率低下，動作繁瑣，重復(fù)操作的弊端。高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng) 在堆場的集裝箱倒垛、翻箱作業(yè)上卻有得天獨厚的優(yōu)勢。傳統(tǒng)場橋或者其他堆場作業(yè)機(jī)械 只能一個一個的將箱子取出后依次放于他處，將要提取的箱子提走后再依次把其他箱子取 回。這之中包含了大量的場橋移動、吊具的對位起吊和放置。而本系統(tǒng)就可以多小車同時 上陣，起吊后隨大車橋沿高架軌道移動一段距離后停止不動，其他小車依次動作。最后一個 小車提走箱子后，各小車再依次返回。這樣省去了很多步驟，減少了對位過程，大大提高了 效率。(4)提高堆場利用率和通過能力在堆場的利用率上，采用本系統(tǒng)的集裝箱碼頭取消了碼頭前沿的岸橋運行空間和 大部分集卡車道。堆場內(nèi)部只需要很少的集卡通道以備不時之需。實際上可以讓集卡在閘 門口直接卸箱由高架橋系統(tǒng)上的小車運送集裝箱到箱位。但為了作業(yè)更靈活可以預(yù)留少量 的集卡通道。傳統(tǒng)場橋的運行也需要相當(dāng)大的安全空間都可以節(jié)省出來用來設(shè)置箱位。堆 場內(nèi)的機(jī)構(gòu)設(shè)置可以省去大部分的集卡停車場。維修車間、加油點等的規(guī)?？梢源蟠鬁p小。 加之系統(tǒng)在翻箱上存在無可比擬的優(yōu)勢并且高架軌道的高度很高，所以堆場內(nèi)的集裝箱可 以適當(dāng)?shù)脑黾訉訑?shù)。通過這兩方面的改進(jìn)，堆場的通過能力也會大幅提高。堆場利用率有 了很可觀的提高，這樣就可以在碼頭規(guī)劃時減少堆場的面積，節(jié)省投資。(5)安全流暢可以看出，本系統(tǒng)對集裝箱的作業(yè)是一體化作業(yè)。從集裝箱船舶到堆場的堆垛再 到集裝箱出間門前(包括其逆過程)都是有本系統(tǒng)單機(jī)作業(yè)，減少了中間機(jī)械間的銜接過 程，既省去了很多的吊具與箱子的對位過程又避免了諸如龍門吊大車走偏撞箱等這類的事 故。這樣既加快了作業(yè)效率，又提高了作業(yè)的安全系數(shù)。(6)運行成本低本系統(tǒng)采用市電供電，沒有燃料油到電能的轉(zhuǎn)換過程，運行費用大大減少。沒有了前方堆場，也就避免了將集裝箱提前提取到前方堆場再進(jìn)行裝船的二次操 作，節(jié)省了大量時間和成本。而且由于系統(tǒng)本身裝卸效率極高，翻箱簡易，在船舶上方的裝 船順序及位置都很靈活，可以降低船舶配積載的難度，很好的彌補(bǔ)了前方堆場職能喪失的 不便。系統(tǒng)的精確定位及高度自動化的運行也比傳統(tǒng)集裝箱碼頭節(jié)省了大量的人力資源。(7)節(jié)能減排本系統(tǒng)借鑒電車的供電方式及現(xiàn)在廣為流行的場橋“油改電”技術(shù)，大車橋采用軌 道內(nèi)側(cè)滑觸供電，小車則是大車橋下單軌道雙外側(cè)滑觸供電，電能直接來源于城市電網(wǎng)。基 本實現(xiàn)了集裝箱堆場廢氣的零排放，節(jié)省了能源，降低了運營成本，大大加速了港口的綠色 化進(jìn)程，順應(yīng)了建設(shè)綠色港口的時代要求。(8)間接節(jié)省大量投資雖然初始投資較高，但采用本系統(tǒng)作為集裝箱碼頭的裝卸系統(tǒng)后，碼頭前沿及堆 場在建設(shè)時就不再需要考慮高輪壓的破壞作用而刻意加大地面強(qiáng)度了。這樣的話，碼頭的 建設(shè)成本就會降低很多。加之上文所述堆場面積的節(jié)省，碼頭的初期投資會有一個很可觀 的折扣。采用本系統(tǒng)后，人力資源的減少，全電力驅(qū)動的節(jié)能環(huán)保也會減少碼頭以后的運 營成本。由于本系統(tǒng)是單一機(jī)械系統(tǒng)涵蓋了對場內(nèi)所有的操作流程，基本不需要或很少需 要其他種類機(jī)械的配合，這在整機(jī)購買時會比單獨分別購買和更新如岸橋、場橋、集卡、跨 運車、叉車、堆高機(jī)、自動導(dǎo)引車等要有利一些。而且可以避免單獨更新造成的各種機(jī)械種 類之間的通過能力的不匹配，形成瓶頸的問題。避免了多機(jī)種聯(lián)合作業(yè)難以協(xié)調(diào)一致，容易 一環(huán)不暢全盤卡死的問題。同時，單一機(jī)種的維護(hù)保養(yǎng)也比多機(jī)種聯(lián)合保養(yǎng)維修要容易的 多，人力、維修車間的成本都會大幅下降。這些成本上的節(jié)省、減少都極大的緩解了本系統(tǒng) 的初始購機(jī)成本高對港口造成的資金壓力。

圖1是高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng)整體俯視圖。圖2是一條高架軌道的側(cè)視圖。圖3是圖1中I處放大圖(即高架軌道、大車橋和小車的連接關(guān)系示意圖)。附圖標(biāo)識1、高架軌道；2、大車橋；3、碼頭岸線；4、立柱；5、斜拉鋼索；6、小車。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1至圖3所示，本實施例的高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng)，包括由立柱4支撐的 多條等間距高架軌道1，并通過斜拉鋼索5固定，兩相鄰高架軌道1之間搭設(shè)大車橋2，所述 大車橋2沿高架軌道1運動，所述大車橋2上設(shè)有可來回往復(fù)運動的小車6，所述小車6上 設(shè)有集裝箱專用吊具。系統(tǒng)主要由支撐立柱、高架軌道、大車橋、小車、吊具及裝卸車操作員 駕駛室等組成。高架軌道垂直于碼頭岸線而等間距平行架設(shè)，覆蓋了整個碼頭泊位水域上 方和絕大部分堆場。每兩條高架軌道間都有若干大車橋在其上沿軌道往復(fù)運動。小車則沿 大車橋下方的大車軌道運行或者由大車橋攜帶隨大車橋一起運動。大車橋與高架軌道間的 高架滑觸線接觸供電(類似電車的供電)，小車則采用大車軌道外側(cè)滑觸供電。當(dāng)兩個相鄰高架軌道上的大車橋在一條直線上時，其中一個大車橋上的小車就可 以運動到另一個大車橋上，實現(xiàn)跨軌運動。由于立柱及高架軌道都有一定的厚度，所以相鄰 的兩個大車橋之間就會有一個距離。要實現(xiàn)跨軌運動小車的長度就必須大于兩倍的這個距離(一般取1. 25——1. 35倍)，而且小車的輪子一定要多于三排。這樣小車在跨軌時當(dāng)一端 已經(jīng)接觸到另一個大車橋時，其重心還在原來的大車橋上。這時小車由于和兩個大車橋同 時接觸，實際上有兩個電源并聯(lián)供電。當(dāng)另一端離開原來的大車橋時，重心已經(jīng)提前轉(zhuǎn)移到 新的大車橋上了。這樣就保證了小車順利的跨軌。本系統(tǒng)有精確的坐標(biāo)定位操作子系統(tǒng)。實際上是兩套坐標(biāo)系統(tǒng)的擬合。一套是用 于整個系統(tǒng)在運作過程中實現(xiàn)精確定位，準(zhǔn)確的執(zhí)行操作指令的，是具體精確的距離坐標(biāo)。 一套是用于操作界面，便于操作員下達(dá)動作指令的箱位坐標(biāo)。整個系統(tǒng)由碼頭的控制塔遙 控操作?？刂扑?nèi)的操作員每人負(fù)責(zé)至少兩組高架軌道，控制兩個以上(視熟練情況而定) 的小車，并要負(fù)責(zé)調(diào)度高架軌道內(nèi)的大車橋配合小車運行。操作員的操作界面是集裝箱堆 場和船舶上的集裝箱位代碼和一個選擇操作對象的選擇界面共同組成的。以卸船過程為例。當(dāng)船舶開始系纜時，高架橋上的掃描定位系統(tǒng)就開始對船舶進(jìn) 行初步掃描定位。船舶靠泊完畢時，系統(tǒng)也就完成了對船舶的精確定位。配合船舶的積載 圖，系統(tǒng)會自動對船舶生成上述兩套坐標(biāo)體系。每一個箱位代碼都會有一個精確的距離坐 標(biāo)與之匹配。操作員選擇小車完成起吊后，再選擇大車橋作為操作對象，輸入目的箱位代碼 的字母代碼，則大車橋就帶動小車向目的箱位所在的排運動。這時操作員應(yīng)轉(zhuǎn)而選擇其他 大車橋來完成臨時軌道的構(gòu)建。當(dāng)攜帶小車的大車橋進(jìn)入到臨時軌道線并制動后，操作員 重新選擇小車，輸入目的箱位代碼的數(shù)字代碼，則小車沿臨時軌道做跨軌運動到達(dá)目的箱 位后制動，最后放下箱子完成卸船過程。如果集裝箱需要直接提箱出港，則小車運動到臨近 港區(qū)閘門的集卡裝卸車位上方，將集裝箱卸在定位完畢的集卡上由其直接運出港區(qū)。小車 選擇合適路線或沿原路返回進(jìn)行下一個集裝箱的卸船過程，這就完成了一個完整的工作循 環(huán)。
權(quán)利要求1. 一種高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng)，其特征在于，所述高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng)包括 由立柱(4)支撐的多條等間距高架軌道(1)，并通過斜拉鋼索(5)固定，兩相鄰高架軌道(1) 之間搭設(shè)大車橋(2)，所述大車橋(2)沿高架軌道(1)運動，所述大車橋(2)上設(shè)有可來回往 復(fù)運動的小車(6 )，所述小車(6 )上設(shè)有集裝箱專用吊具。
專利摘要本實用新型公開了一種高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng)。所述高架橋式集裝箱裝卸系統(tǒng)包括由立柱(4)支撐的多條等間距高架軌道(1)，并通過斜拉鋼索(5)固定，兩相鄰高架軌道(1)之間搭設(shè)大車橋(2)，所述大車橋(2)沿高架軌道(1)運動，所述大車橋(2)上設(shè)有可來回往復(fù)運動的小車(6)，所述小車(6)上設(shè)有集裝箱專用吊具。
文檔編號B66C17/06GK201864488SQ20102057894
公開日2011年6月15日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者王天陽, 趙越超, 陳小鳳 申請人:大連海事大學(xué)