2011 年天津五洲國際集裝箱碼頭有限公司開始對岸邊集裝箱起重機 ( 以下簡稱岸橋) 小車機構供電系統進行移動滑觸線改造以來，先后完成 6臺原上海港機公司岸橋改造，是**在中國大陸北方港口大規模采用小車機構移動滑觸線供電的集裝箱碼頭。在 2 年的運行中，對常見故障找出故障原因，提出解決改進方案，使滑觸線運行可靠性又上一個新臺階。

1 滑觸線方案

岸橋小車機構滑觸線移動供電系統包括滑觸線總成、滑觸線支架、集電器、集電器支架、滑觸線維修平臺、無線漏波通信系統、電氣輔助控制系統等。其中滑觸線總成由滑線、連接器、鉸點對接器、懸吊夾、緊固夾等組成，滑觸線選擇現今在碼頭堆場 “油改電”項目中廣泛采用的分相式安全滑觸線，即各相之間相互獨立分開安裝，滑觸線主體為 H 形鋁合金型材，H 形中梁偏上且內部壓制為上拱形，下腔嵌入倒 V 形不銹鋼耐磨內襯，通過不銹鋼內襯與集電器的碳刷接觸，實現滑動過程中的連續摩擦供電。同時外殼采用絕緣 ABS 塑料作為整體保護層，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承軌箱梁梁底部的滑觸線支架上，如圖 1 所示，為從陸側看向海側。滑觸線各相間距為 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鉸點后大梁側的接線箱用電纜連接，鉸點位置滑觸線采用鉸點對接器進行導向固定，保證碳刷在過鉸點時不出槽。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行導電。每段滑觸線之間采用連接器連接，內置螺栓夾緊的鋁制連接片保證電力連續，外殼為絕緣 ABS 保護殼。滑觸線支架用 50 mm × 50 mm× 5 mm 角鋼制作，支撐點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為 0 點，前后均布安裝，間距 2 m。

4 滑觸線電氣系統

岸橋小車機構滑觸線電氣系統主要是從電氣房引入動力電源及緊停信號至鉸點接線箱，通過接線箱內部的接觸器以電纜為介質輸送電力至滑觸線，再通過集電器小車上的集電器碳刷與滑觸線連接導通至小車接線箱，然后通過電纜與小車機構的供電系統相連接，給起重機小車系統提供電源及緊停信號。

動力線采用三相四線方式，分別為 L1、L2、L3、PE，其中三相動力滑觸線采用載流量為 1 000A 的鋁導線，接地線采用載流量為 500 A 的鋁導線。小車緊停控制電源、緊停信號滑觸線采用載流量為500 A 的鋁導線。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) 在岸橋作業過程中，岸橋小車運行到前大梁中間部位時，滑觸線與碳刷之間容易出現打火甚至出現缺相斷電故障。此故障總計發生 10 次，導致岸橋停機檢修共計 407 min。經過檢查發現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接部位，滑觸線對接部位電力傳輸是通過螺栓緊固鋁片與兩端滑觸線 “H”上腔緊密接觸而導電的。岸橋在作業時前大梁上下起伏波動，導致鋁片連接螺栓松動與滑觸線接觸**，出現缺相斷電的情況。2) 缺相斷電故障多發生氣溫變化劇烈的季節，可能由于滑觸線熱膨脹產生的縱向位移，致使對接器中的供電鋁片與滑觸線松動，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果。

2) 前面介紹的岸橋小車滑觸線為 H 形，這種結構型材在水平放置時，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，滑觸線幾乎垂直，寒冷雨雪天氣滑觸線 H 形下腔就會堆積雪甚至結冰。2012 年冬天在岸橋前大梁處于仰起狀態 時，滑 觸 線 出 現 大 面 積 滑 道 結 冰 阻塞現象。

3) 碳刷設計使用壽命為 2 a，約為 8 000 h，在使用過程發現其壽命較短，且小車高速狀態時偶爾出現刺耳異響。經過檢查發現滑觸線不銹鋼內襯表面和碳刷表面存在不規則的刮痕及損傷，滑道內面存在雜質顆粒和積塵。正是由于這些雜質顆粒和積塵加劇了碳刷磨損，同時產生刺耳異響。

4) 鉸點處的滑觸線導向槽采用喇叭口形式，喇叭口對中精度要求較高，上下左右偏差不能超過 2 mm。實際作業過程碳刷在喇叭口幫助下滑入滑道，原喇叭口材質為硬質 ABS 塑料，強度上不能滿足高速移動碳刷沖擊，喇叭口側板多次出現裂紋甚至斷裂的情形。日常維保檢查共 9 次發現喇叭口存在裂紋隱患，對滑觸線可靠運行造成很大威脅。

6 解決方案

1) 滑觸線鋁合金主體增加熱膨脹伸縮縫，同時伸縮縫處滑觸線采用軟銅線連接，保證電力連續。在氣溫為 + 38℃ ～ － 18℃ 之間，實地測量標準長度 6 m 滑觸線熱膨脹伸縮距離約為 1. 6 mm。首先為了保證鉸點處滑觸線熱膨脹位移為*小，鉸點處前后大梁的第 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，熱膨脹時強制滑觸線以這 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性，同時在此處留有 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冰問題，選用石油行業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生結冰現象。伴熱帶可以根據需要定制，伴熱帶結構如圖 3所示。

根據現場試驗和溫度測量選用安徽環瑞 JB2C型伴熱帶，熱功率為 70 W/m，環境溫度為 － 18℃時，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。

伴熱帶采用自動控制方式: 雨雪傳感器監測天氣情況; 環境氣溫低于 5℃ 時; 岸橋前大梁仰起狀態下，這三種條件同時滿足時自限溫伴熱帶起動，保證滑觸線溫度處于 10℃，避免滑觸線 H 形下腔結冰。

3) 集電器選型及詳細說明見參考文獻 ［1］，集電器主要改進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，消除小車運行過程滑觸線刺耳異響，在碳刷中間部位加裝銅質毛刷，同時在碳刷絕緣盒內碳刷安裝位置左右兩端處加裝銅質毛刷，如圖 5 所示。

碳刷與碳刷絕緣盒固定方式改進: 碳刷設計壽命為 2 a 更換，但實際使用壽命較短，從 20 個月的運行情況來看，共計更換碳刷 32 塊 ( 包括試驗更換碳刷 18 塊) ，更換率為 45% 。由于在現場維修時，碳刷裝配工藝不能達到工廠預制精度，導致碳刷磨損較快。經過寧波偉隆公司科技攻關，設計了新型碳刷及配套碳刷盒，如圖 6 所示。同時碳刷絕緣盒相應改進，通過碳刷緊固螺絲夾緊，保證碳刷在現場裝配時的精度，延長碳刷壽命，如圖 7 所示。

集電器改進: 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) 鉸點喇叭口改造: 滑觸線鉸點處的喇叭口材質改為鐵質，外層包裹 ABS 絕緣塑料，增強了喇叭口強度。此改造于 2012 年 5 月完成后，經過半年多的運行，沒有發現喇叭口裂紋，徹底消除了隱患。

7 岸橋滑觸線保養維護措施

1) 滑觸線支架每 6 個月檢查一次，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、對接器部位需要每 3 個月檢查。除必須保證緊固之外，集電器支架還要定期進行除塵和潤滑，并對彈簧的張力做適當調整，確保碳刷和滑觸線摩擦力適中。

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

4) 滑觸線鉸點處及喇叭口是滑觸線關鍵部位，如果喇叭口錯位導致碳刷不能進入滑槽內，碳刷沖擊力會嚴重撞壞滑觸線，導致長時間停機故障，此位置需經常檢查。

滑觸線供電系統對于港口行業來說是新型移動供電形式，為岸橋小車機構提供全新的移動供電解決方案。滑觸線供電在裝備制造行業早已廣泛應用，其技術成熟可靠。在使用初期存在一些問題，主要是安裝、調試不規范以及日常維護不當，對滑觸線運行規律不了解所致。通過規范滑觸線安裝調試工藝，制定科學合理維保制度，是保證滑觸線穩定可靠運行的有力措施。