Gkdq1

2012

港口装卸机械电气控制技术

（10481-2）

Kairry
2012‐2‐13

港口装卸机械电气控制技术 [10481~2] Created by Kairry

港口装卸机械电气控制技术
前言
说到港口，人们自然想到的是其基本功能——水陆空交通的集结点和枢纽，

工农业产品和外贸进出口物资的集散地，船舶停泊、装卸货物、上下旅客、

补充给养的场所。而随着世界经济和贸易的高度发展，港口商业化的趋势进

一步增强，港口物流成为现代物流发展的重要领域。港口已发展成为一个巨

大的生产单位。

联合国贸易与发展会议在《第三代港口市场和挑战》报告中强调指出：
“贸

易港口作为海运转为其他运输方式（陆运、空运或内河航运）的必要过渡点

的作用逐渐减弱，作为组织外贸的战略要点的作用日益增强，成为综合运输

链当中的一个主要环节，是有关区域经济和产业发展的支柱……国家贸易的

后勤总站。”

港口在现代国际生产、贸易和物流中发挥着重要的战略作用：

（1）货物集结点。世界贸易的 90％以上是通过港口实现的。

（2）信息中心。在港口地区落户的有货主、货运商、批发商、物流企业、

海关、商品检验机构及其他各种有关机构，汇集了大量的货源信息、技术信

息和服务信息，促使港口成为重要的信息中心。

（3）现代产业中心。港口是生产要素的最佳结合点

（4）国际贸易服务基地。船舶、汽车、火车、飞机、货物、集装箱提供

中转运输、装卸仓储等综合物流服务；提供如代理、保险、融资、货代、船


代、通关等商贸和金融服务。

世界港口的发展大体经历了三代，

第一代‘航运中转型’，主要提供船舶停靠、海运货物的装卸、转运和仓

储等；

第二代‘加工增值型’，功能定位为“运输＋服务中心”，除了提供货物的

装卸仓储等，还增加了工业和商业活动，使港口具有了货物的增值功能；

第三代‘资源配置型’，功能定位为“国际物流中心”，除了作为海运的必

经通道在国际贸易中继续保持有形商品的强大集散功能并进一步提高有形商

品的集散效率之外，还具有集有形商品、技术、资本、信息的集散于一体的

物流功能。第三代港口处理的主要货物是集装箱，服务的主要对象是班轮公

司联盟，是国际海陆间物流通道的重要枢纽和节点、是区域性乃至国际性的

商务中心、是区域性的信息中心。

目前，世界主要港口中第三代港口仍是发展的主流，但随着经济全球化、

市场国际化和信息网络化，一些大型港口已经开始提出了第四代港口理念—

—“低碳智网型”国际航运中心概念。

在中国，以上海及周边长三角口岸为中间，以香港－广州－深圳和天津－

大连－青岛为两翼的中国国际航运中心方针已经呈现出宏大的成长潜力与晋

升空间。

名港介绍——鹿特丹港

鹿特丹港位于莱茵河和马斯河入海的三角洲，濒临世界海运最繁忙的多佛

尔海峡，是西欧水陆交通的要塞，是荷兰和欧盟的货物集散中心，运入西欧


各国的原油、石油制品、谷物、煤炭、矿石等都经过这里，有“欧洲门

户”之称。曾一度占据着世界第一大港的地位。

鹿特丹港挖入式雁列港池鹿特丹港夜景

（1）多样化的集装箱运输形式。鹿特丹港是欧洲最大的集装箱码头，它的装

卸过程完全用电脑控制，集装箱装卸量已超过 320 万箱。鹿特丹的集装箱运

输形式主要有公路集装箱运输、铁路集装箱运输和驳船集装箱运输。

（2）港城一体化的国际城市。鹿特丹作为重要的国际贸易中心和工业基地，

在港区内实行“比自由港还自由”的政策，是一个典型的港城一体化的国际

城市，拥有大约 3500 家国际贸易公司，拥有一条包括炼油、石油化工、船舶

修造、港口机械、食品等部门的临海沿河工业带。

（3）现代化的港口建设。鹿特丹港以新航道为主轴，港池多采用挖入式，雁

列于主航道两侧，按功能分设干散货、集装箱、滚装船、液货及原油等专用

和多用码头，实行“保税仓库区”制度，构成由港口铁路、公路、内河、管

道和城市交通系统及机场连接的集疏运系统。

（4）功能齐全的配送园区。鹿特丹港在离货物码头和联运设施附近大力规划

建设物流园区，其主要功能有拆装箱、仓储、再包装、组装、贴标、分拣、


测试、报关、集装箱堆存修理以及向欧洲各收货点配送等，发挥港口物

流功能，提供一体化服务。

（5）不断创新的管理机制。鹿特丹港务管理局不断在进行功能调整，由先前

的港务管理功能向物流链管理功能转变，继续扩大港口区域，尝试使用近海

运输、驳船和铁路等方式，来促进对物流专家的教育和培训，建设信息港，

发展增值物流。

由上介绍，一言以蔽之：港口发展已是多领域综合化、区域城市化、国际

社会化。在此背景下，特别是当今中国欲成为世界强国之际，学习本课程之

意义尤自以思之。

回到本课程题《港口装卸机械电气控制技术》，我们研讨的对象是港口装

卸机械，属物流机械之一。

港口机械→装卸(起重)机械

物流
运输机械智能仓储机械
机械

包装机械


上篇港口大型电动装卸机械及吊具

第一章电动装卸机械主要结构

第二章电动装卸机械上的吊具

中篇港口大型电动装卸机械的电气驱动与控制

第三章电动装卸机械的电气驱动系统

第四章电动装卸机械自动控制装置

下篇港口大型电动装卸机械电气控制系统实例

第五章岸边集装箱起重机电气设备

第六章轮胎式集装箱龙门起重机电气设备

附：故障诊断

课程的基本要求

1、熟悉港口大型装卸机械的主要运行机构装置、主要技术参数及运行原理；

2、掌握港口大型装卸机械电气拖动的方法及控制原理；

3、学会典型电气控制系统的原理分析；

4、了解港口大型装卸机械电控系统的日常维护保养方法及常见电气故障的排

除方法。


上篇港口大型电动装卸机械及吊具
第一章大型电动装卸机械主要结构

港口装卸机械种类很多，这里主要探讨四种大型港口电动装卸机械。

1.1 岸边集装箱起重机（QUAYSIDE CONTAINER CRANES）

梯形架
机器房

桥架
小车

门框
横梁吊具

岸边集装箱起重机也称为集装箱岸桥。是一种在岸边工作，专门装卸集装

箱的专用起重机（设吊钩横梁，具有吊装散货的能力）。由于它服务的对象是

集装箱船，从侧面看其形状像一个悬臂梁（见图）。我国集装箱装卸桥的制造

开始于 1978 年，上海港机制造厂为天津港制造了我国的第一台装卸桥。

岸边集装箱起重机由于外伸距的不同分为小巴拿马① 型；标准巴拿马型；

超巴拿马型和特大超巴拿马型。参见岸桥装卸现场视频


1.1.1 岸桥的主要结构

由门架（海陆侧两门框）+桥架+起重小车组成。配置小车行走机构、起升

机构、大车行走机构、俯仰机构。

门架结构有 A 形（避碰性好，

整机重量小）和 H 形（高度

低，制造拼装容易）。

结构特点：桥架伸出码头外

面的部分可以俯仰，以便船

舶靠离码头。对高速型岸边

起重机还装有减摇装置。

一、小车行走机构

按其牵引方式分为以下

几种类

（1）全绳索牵引式鹅颈式俯

起升机构和行走机构的

驱动装置都设在机器房内，起升和小车牵引钢丝绳经过一套卷绕系统以完成
————————————————————————————————————————————
①巴拿马运河位于南、北美洲间，北纬约 10 度，西经约 85 度，长 82.4 公里，东南西北走向。1882 年
法国首先开掘，因资金而停工；1903 年美国介入。1906 年重新开掘并于 1914 年完工，成为沟通大西洋
与太平洋的重要航道(三级船闸)。1551 年巴拿马是西班牙的殖民地; 1876 年成为哥伦比亚的一个省，在
巴拿马要求独立时，美国介入并逼迫签署“美巴运河协定”让美国拥有永久使用、占领控制权。随着民
主运动的发展，
巴拿马人民终于在 1999 年收回巴拿马运河的主权。年已开始巴拿马运河扩建工程，
2007
将作为 2014 年巴拿马运河百年诞辰的献礼。巴拿马运河最窄处 32.7 米, 航运界习惯上凡船宽 32 米左右，
能通过巴拿马运河限宽的船舶，称为巴拿马型船舶。而超过此值的船舶称为超巴拿马型船舶。能对超巴
拿马型船舶进行装卸的岸桥，就称为超巴拿马型岸桥。因此，外伸距大于 40 米的岸桥习惯上称为超巴
拿马型岸边集装箱起重机。而外伸距大于 65 米的岸桥则称为特大超巴拿马型。


牵引小车运行和起升下降。牵引式小车的最大优点是大大减轻了起重小

车重量，小车轮压大大降低，结构简单，从而减小小车驱动功率。由于起重

小车运行驱动是由牵引绳来实现的，在起制动时不受车轮与轨道之间的粘着

力的影响而产生打滑现象，起制动性能好。但增加了一套钢丝绳缠绕装置和

牵引绳的张紧装置，卷绕系统较复杂，钢丝绳用量大，增加了钢丝绳和滑轮

的维修工作量。

（2）起重自行式

这种型式的起重小车是

将运行小车的驱动机构和起升

机构均装在起重小车上。与牵引

式小车相比，取消了整套绳索牵

引装置，大大减少了钢丝绳用量

和滑轮用量，起升绳长度短，钢

丝绳使用寿命长，结构紧凑，但小车自重较大（通常可达 60～95 t），限制了

小车运行速度，吊具摇摆大，难于对箱。小车轮压也较大，驱动功率大。起

重机轮压大，要求码头具有较高的承受能力。

（3）半绳索牵引式（自行非起重式）

起升机构驱动装置在机器房内，行走机构驱动装置装在小车架上，起升

绳从机器房中引出，经过主梁后部滑轮及小车上的滑轮，绕入吊具上架滑轮

至前主梁的端部固定。它介于自行式起重小车和全绳索牵引式两者之间，因

此自重介于两者之间；无需设置一套牵引绳卷绕系统和张紧装置，滑轮和钢


丝绳用量比全牵引式小车要少。但小车运行加速度受到打滑条件限制。

是目前用得较多的一种运行方式。

（4）差动减速器驱动机构小车

起升机构和行走机构都设在机器房内，起升、下降运动和小车运动是靠差

动减速箱来叠力完成。即减速箱可以实现功率的分解和叠加。差动减速箱的

关键部件是行星包，当起升机构和行走机构驱动电动机，同时以各自所需的

速度输入不同的转速时，行星包就将它们按一定速比进行叠加，并在两个卷

筒上输出相应的转速。其特点是小车自重小，行走速度高，起动加速性能好，

不产生打滑，但结构尺寸大，制造工艺要求高。

二、起升机构

岸桥起升机构的作用是实现集装箱或吊具升降运动，它是岸桥最主要的工

作机构。

起升

机构由一

组或两组

对称布置

的起升绞

车（分别

由一台或两台电机驱动），相应的联轴器、制动器、减速器等部件组成，通过

驱动钢丝绳卷筒进行卷扬动作。当采用两组对称布置的起升绞车时，为了保

持同步运行，必须在高速轴（电机轴端）和低速轴（卷筒轴）之间装设同步


装置。如果采用电驱动技术能确保同步，也可以不要机械同步，但必须

征得用户认可。由于岸桥的起重量一般为 40t 或更大，通常用 4 根钢丝绳并通

过吊具滑轮形成 8 根独立的钢丝绳承受外载荷。

三、大车行走机构

在岸桥上，大车运行机构的

作用是实现整机沿着码头前沿

轨道作水平运动。在装卸船作业

过程中和换船作业对相位需要


经常移动大车，因而要求大车行走机构具有良好的微动和制动性能。

大车行走机构由设在门框下的 4 组行走台车组成。每组上的车轮数根据自

重和码头承载能力来确定（通常有 8 轮、10 轮和 12 轮），其中分有驱动轮和

从动轮。为使每个行走轮受力均匀，通过中间平衡梁、大平衡梁再与门框下

横梁铰接，整个岸桥的重量通过 4 个大平衡梁，使重量均布到行走台车的每

个车轮上。

每个大车行走台车组，由一套或多套驱动装置驱动。电动机经联轴器驱动

减速器再通过开式齿轮传递给主动车轮轴，驱动车轮转动，从而实现起重机

沿轨道行驶。

为保证岸桥运行安全和可靠性，大车行走机构还需装设可靠的安全保护装

置。如在大车行走机构的 4 个角端部各配一组防撞缓冲器（小车也需配置）

以吸收可能的碰撞冲击能量（大车、小车缓冲器多为气液缓冲器）。

此外，还需装设减速和终点限位开关、防爬器、顶轨器、断轴保护、防风

锚定销和防台风钢索固紧装置等。

防爬器、顶轨器都是用来防止阵风情况下岸桥沿轨道滑移的。风速大于 16m/s，

小于 35m/s 的情况下，应使用顶轨器。风速大于 35m/s，小于 55m/s 的情况下，

还应使用锚定装置和防风系固装置，防止起重机在大风情况下被吹移动和倾

覆。

顶轨器与大车驱动电机具有联锁关系。除司机室设有大车运行控制外，在

岸桥门腿海、陆侧还需设置大车低速运行控制装置。


四、俯仰机构

在岸桥上，实现前大梁绕大梁铰点作俯仰运动的机构称之为俯仰机构。电

机通过联轴器，经减速器等传动装置驱动钢丝绳卷筒进行卷绕动作实现前大

梁的俯仰运动。俯仰钢丝绳从卷筒，经过梯形架顶部滑轮组和前伸臂架滑轮

组之间的卷绕系统，通过卷扬机构来实现臂架的俯仰动作。

俯仰机构与起升机构

有许多类似之处。前者是

用来实现前大梁的俯仰

运动，后者是实现货物的

升降运动，但是俯仰机构

速度比起升机构速度低，而且是非经常性工作机构。因此，俯仰机构与起升

机构除工况不同外，其构造基本相同，特殊的是俯仰机构的低速轴必须装设

可靠的制动器，以备前大梁下降发生超速时紧急制动。

俯仰机构驱动装置由电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒及支承等组

成。钢绳卷绕系统包括钢丝绳、动滑轮、平衡滑轮均衡装置以及钢丝绳接头

等装置。安全钩装置包括钩体、电动液力推杆、配重、支承座、限位开关等

部件。

为了保证岸桥俯仰动作的安全，必须配置有高速级制动和低速级制动双重

保护。

其中，任意一个都可以在另一个制动开释的情况下，将前大梁停在任意位置

上。在俯仰机构启动时，两个制动应同时启动。


正常制动工作时，高速级首先制动，延迟 0.5~1s 后，机构动作接近

停止时前，低速级才制动。

而在紧急情况下，两个制动器同时制动，以确保安全。

俯仰超速保护是俯仰机构运行重要保护措施之一。超速/测速开关设在低速

级，当前大梁俯仰速度超过额定速度 1.15 倍时，能自动切断控制回路使电机

停止工作，同时使高、低速级制动器制动，保证前大梁的俯仰安全。

此外，除高、低速级制动器外，还配有减速限位开关、终点限位开关、极

限限位开关及松绳限位开关等多种安全保护限位装置。

参见岸桥图片视频

1.1.2 桥吊的主要技术参数

岸桥的基本参数描述了岸桥的特征、能力和主要技术性能。基本参数主要

包括几何尺寸、起重量、速度、控制与供电、防摇要求和生产率等。

一、尺寸参数


1、外伸距 R 0——小车带载向着海侧运行到前终点位置时，吊具中心线

离码头海侧轨道中心线之间的水平距离，称为外伸距，目前最大外伸距达

67.5m。

2、后伸距 R b——小车带载向着陆侧运行到后终点位置时，吊具中心线离码头

陆侧轨道中心线之间的水平距离，称为后伸距。

3、轨距 S——轨距是码头上海侧与陆侧两轨道中心线之间的水平距离。轨距

越大，对起重机的稳定性越有利，轮压也可以降低。必须指出，在多数情况

下，轨距大，起重机自重并不加大，因而并不增加造价。但加大了码头前沿

区域的面积从而增加了投资。

4、起升高度 H——包括轨面以上起升高度 Hu 和轨面以下起升高度 Hd，轨上

起升高度是指吊具被提升到最高工作终点位置时，吊具转锁箱下平面离码头

海侧轨顶面的垂直距离。轨下起升高度是指吊具被下降到正常终点位置时，

吊具转锁箱下平面离海侧轨顶面的垂直距离。

5、联系横梁下的净空高度 Chp

海陆侧门框联系横梁下平面与码头面的距离称为联系横梁下的净空高度。

联系横梁下的净空高度是为了使岸桥门框之间可以通过流动搬运设备，如火

车、集卡等。

6、门框的净空宽度 Cwp——进入司机室平台以下的海（陆）侧门框左右门框

内侧之间的水平距离，称为门腿之间的净宽，记为 Cwp。门框净宽主要是为保

证船舶的舱盖板和超长集装箱能通过门腿之间。舱盖板的长度一般不超过 14

m，45 ft 集装箱的使用已很普遍，长度也不超过 14 m，再考虑两侧安全空间


各留 lm 后，普通岸桥内净宽 16 m，可以满足装卸一般集装箱的需要。

但由于 48 ft、53 ft 超长箱也已投入使用（53 ft 箱长度为 16.154 m），因而新一

代超巴拿马型岸桥门框内净宽需增大到 18 m。

7、基距 B——门框下横梁上与左右两侧大车行走机构大平衡梁支点之间的中

心距离，称为岸桥基距，用符号 B 来表示。基距越小，岸桥在侧向风力或对

角方向风力作用下的轮压越大，侧向稳定性也越差。因此，只要岸桥总宽 W b

允许，基距 B 应尽可能布置得大一些，行走支点越靠近门框立柱中心越好。

8、岸桥总宽 Wb ——岸桥总宽是指岸桥同一侧行走轨道上的左右两组行走台

车外侧缓冲器端部之间，在自由状态下的距离，用 Wb 表示。

9、门框下横梁上表面离地高度 Hs——为了提高装卸速度，吊具带着集装箱经

过门框上横梁上表面的起升高度越低越好。因此，门框下横梁上平面离地高

度 Hs 有一定的限制，一般要求 5m 以下。这对 2000TEU(Twentyfoot Equivalent

Units)以下的小型集装箱船的作业有意义，而对超巴拿马型以上船的作业意义

不大。因为在一般码头的水文条件和码头标高情况下，超巴拿马船在装卸甲

板以下的集装箱时，船舶干舷高出码头一般均在 6m 以上。

10、门框外档宽度 Wp——门框外档宽度 Wp 是指门腿左右立柱截面外侧翼缘

表面之间的水平距离，主要由门框两立柱内档净空尺寸、大车总宽度，以及

两台岸桥紧靠在一起时相互之间不能产生干涉为前提来决定。

11、梯形架顶点高度 H 和仰起后岸桥总高 HS

（1）岸桥在作业状态的总高，是指前大梁放平时梯形架的最高点离开海

侧轨道顶面的垂直距离 Ho，它是岸桥整机在作业状态下的总高度，如图所示。


（2）岸桥仰起后的总高 HS 是指岸桥在非工作状态下前大梁处于仰起

挂钩位置，前大梁的最高端点至海侧轨道顶面的垂直距离，如图所示。

（3）决定梯形架顶点高 Ho 和仰起后岸桥总高 HS 的主要因素，是所处的

码头上方有航空障碍高度限制。

二、起重量（额定起重量和最大起重量）

（1）最大起重量：额定起重量 +吊具自重；

（2）额定起重量：起吊的集装箱最大重量。

所以，额定起重量不包括吊具重量。

内部尺寸
規格总重 kg 空柜重 kg
長宽高
20'0" 8'0" 8'6"
20 24000 2330
6.058m 2.438m 2.591m
40'0" 8'0" 8'6"
40 30480 4000
12.192m 2.438m 2.591m
45’0” 8’0” 8'6"
45 30480 4800
13.716m 2.438 m 2.591 m

伸缩式吊具重量约 8～8.5t 取 10t，集装箱一般为满箱不满载，故大多数起重

量为 40t，世界上先进的集装箱装卸桥起重量 60~75t。

三、速度参数

1、起升（下降）速度

集装箱吊具提升或下降的线速度称为起升或下降速度。

（1）额定起升（下降）速度

它是指吊具吊着额定起重量（通常称满载）的吊具，在起升卷筒牵引下集


装箱的提升或下降的线速度，

（2）空吊具起升（下降）速度

它是指空吊具在起重卷筒牵引下，吊具的起升或下降的线速度，称为空吊

具起升（下降）速度。

空载要高于满载起升速度两倍以上。如普通岸桥起重满载起升速度为

40～50m/min，空载速度为 80～120m/min。

2、小车额定运行速度

小车在规定的作业工况下，带着额定起升载荷逆风运行时的最高稳定线速

度，称为小车额定运行速度。

通常小车行走时间约占整个工作循环时间的 25%左右，因此，提高小车行

走速度对缩短工作循环时间，提高生产率是有意义的。但小车行走速度的提

高，将会增加吊具的摇摆和司机的疲劳，小车行走速度一般在 50～150m/min。

（1）满载和空载时的小车运行速度

通常，小车运行的调速方式是基速下的调压调速，只与给定电压有关，而

与额定值以下的负载大小无关。特别是从机构角度看，垂直载荷引起的滚动

摩擦阻力矩与风阻力矩和水平惯性力矩相比，占很少一部分。因此，起重小

车带载与不带载运行速度是基本相同的。

（2）不同风压下的小车运行速度

小车额定运行速度所依据的风压，是根据买方文件或规范中的规定值来确

定。在这个设定风压以下，不管有风无风，不管风压大小，小车运行速度不

变。若超过这个风压，小车运行速度将减慢。属超风速工况，小车电机处于


过载状态，不可长时间工作。

（3）小车运行加（减）速时间的限制

小车运行速度有不断提高的趋势。

从合理利用小车驱动电机功率角度看，小车运行加（减）速时间越长越有

利于减小起（制）动惯性功率。

从操作角度看，加（减）速时间太短，会造成起（制）动太猛烈，吊具会

产生较大的摆动和容易引起司机疲劳。但如果加（减）速时间太长，则影响

作业效率。因此，应合理选取小车运行加（减）速度。
2
一般情况，小车运行加（减）速度的取值范围为 0.45～0.8m/s 。高速取高值，

低速取低值，使加（减）速时间控制在 4.5～8s 以内，如下表所示。

3、大车运行速度

岸桥整机在规定的作业工况下，小车带着额定起升载荷，起重机逆风水平

运行的最高稳定线速度称为大车运行速度。属非工作机构，只用来调整作业

位置。

（1）满载和空载的大车运行速度

由于大车运行机构是非工作性机构，故大车运行速度一般为 45～50m/min，

个别用户要求达 60m/min。与小车运行类似，大车运行功率主要是克服风阻力


和起/制动惯性阻力（由岸桥整机重量引起的滚动摩擦阻力只占大车运

行总阻力的 25％～30％，而起升载荷引起的大车运行阻力只占大车运行总阻

力的 1.5％～2％，所占比例非常小。）因此，大车运行速度在满载和空载时是

同一个速度。

（2）不同风速时的大车运行速度

风阻力是大车移动需克服的主要阻力。在通常作业工况下，规定岸桥大车

在 50%工作风速下，能在规定的加速时间内达到额定运行速度；在 100％工作

风速下能达到 70％的额定速度；在 110％超工作风速下大车能迎风移动到锚

定位置，而移动速度和加速度无要求。这时电机处于短时过载状。运行距离

长时，可分段运行。

（3）大车加（减）速时间的限制

大车加（减）速的惯性阻力是大车运行起动时消耗功率的主要部分。由于

大车运行为非工作性机构，使用不频繁，起（制）动频次就更少，由起（制）

动引起的惯性阻力主要靠大车运行的电机过载能力加以克服。

从减少电机功率角度看，大车运行的起（制）动时间越长越好；从操作角度

看，较大的起/制动加（减）速度会使大车运行驱动的机械传动件遭受较猛烈

的冲击，整机将产生大幅振动，容易造成机械的损坏，也使操作人员感觉不

适。大车运行加速度不宜太大，起动时间一般推荐为 5～10s。FEM（欧洲起

重机械设计规范）给出如下值：
2
当运行速度为 60 m/min 时，加（减）速度值≤0.15 m/s ，加（减）速时间≥

6.7 s；


2
当运行速度为 45 m/min 时，加（减）速度值≤0.12 m/s ，加（减）速

时间≥6.25s。

（4）地面操作的大车运行速度和慢速控制

大车运行可由司机在司机室内操作，也可在行走台车的地面操作站上操作。

在地面操作站上操作时，随着大车移动，操作者要走动，为确保操作者的安

全，应有慢速档。因此，地面操作站上一般有快慢档开关供操作者选择。快

档可以接近全速，慢档约为全速的 1/3。需要将岸桥移到锚定位置时，为使岸

桥上的锚定插销或插板准确地对准码头面上的锚定孔，防风系固杆对准码头

面上的防风系固座，大车移动控制应设点动（寸动）功能。

4、前大梁俯仰时间

前大梁的俯仰时间，是指前大梁从水平位置运动到仰起的挂钩位置的时间，

或者从仰起的挂钩位置运动到水平位置所需的时间。确切地说，前大梁俯仰

速度应用前大梁俯仰单程时间来表示，一般取 5～6.5min。

5、吊具倾转的角度范围和速度

吊具倾转是吊具左右倾、前后倾和平面回转的总称。前后倾(或称横倾）的

角度范围理论上一般不超过上±5°，左右倾（或称纵倾）不超过±3°。全

倾转行程要求在 10～30 s 内完成。

以下是几代岸桥的主要技术参数对比


1.2 轮胎式集装箱起重机

集装箱轮胎吊，又叫集装箱场桥或轮胎式集装箱龙门吊 Rubber Tyre

Gantry(RTG)。专门用于集装箱专业码头、堆场堆码作业或由集装箱底盘车（半

挂车）装卸作业的机械。

1.2.1 轮胎式集装箱起重机的主要结构

场桥的主体结构由两条箱形大梁、腿柱和底梁组

成，两片门框左右两侧分别安装在底梁上，各部

件采用法兰螺栓连接构成龙门架，支承在充气的

橡胶轮胎上。小车行走轨道分别铺设在两个大梁

上，场桥的运行机构安装于支腿的下横梁上。场桥的运动方式有两种，直线

行走和直角转向（用于转场）。所以，与轨道式场桥相比，其机动性能好。

可见，场桥的主要工作机构由起升机构、大车行走及小车行走机构。

场桥的动力驱动方式有两种：柴油机—发电机—电动驱动方式（多用）

柴油机—液压泵—液压马达驱动方式


一、起升机构

采用柴油机电动驱动方式的集装箱轮

胎吊，起升机构由电动机通过减速器驱动

起升钢丝绳卷筒，但在布置方式上却因具

体结构而有所不同。

起升机构设有测速装置（增量式旋转编

码器）和超速保护装置（超速开关）。他们

均设在电机的尾部，当电机转速达到额定

转速 115%时，超速保护装置动作，使起升机构停止工作。限位保护装置（凸

轮限位）装在卷筒的另一端，经由齿轮传动，该装置使起升机构受到下列的

保护：

1）起升上升上终点停止

2）起升下降下终点停止

3）上、下终点前减速

4）起升上升的极限限位

图示为电动机与起升卷筒呈平行布置方式，由电动机通过减速器驱动起升卷

筒。起升机构一般应具有恒功率调速特性，即当起吊重量小于额定起重量时，

起升速度成反比例地增加，以提高轮胎吊的生产效率。

二、小车行走机构

一般由电动机、减速器、联轴器、行走轮组成。电动机通过减速器带动行

走轮在轨道上行走。可以是每侧用一台电机驱行走轮；或可由一台电机同时


驱动两侧的行走轮。小车

上还设置有水平轮，水平轮的

设置是为了保证小车沿小车

轨道运行而采取的强制性手

段，水平轮系由支座、偏心轴、

水平轮等组成，共计二套。安装在相应的水平轮支架上。水平轮与轨道侧面

接触，确保小车在运行过程中不至于过度跑偏和晃动。

另有一种行走机构采用齿轮齿条传动方式，即在小车轨道内侧铺设两条与

轨道平行的齿条，电动机通过联轴器、减速器、联轴器驱动两根半轴，半轴

的末端装有驱动齿轮，齿轮在齿条上转动，从而驱动小车行走。

采用这种传动方式，行走轮主要起承载作用。小车行走定位较准确，雨雪

天或高速运行状态下不会打滑，也不会跑偏。故应用较为普遍。


对于采用柴油机电动方式的集装箱轮胎吊，大车行走机构一般由电动机经

减速器、小链轮、滚子链条和大链轮驱动车轮行走。驱动轮一般每侧一只对

角分布，大链轮固定在车轮上，车轮随大链轮一起转动，控制电机的转向就

可控制场桥的行走方向。目前，也有采用无链驱动大车的减速箱直接驱动方

式，从根本上解决了大车链条易拉断的故障。

场桥由于行走路面状况、轮胎充气压力、行走小车位置和轮胎吊所受风力

等因素，使轮胎上分布的载荷不均匀，因而轮胎吊两侧的轮胎变形量不尽一

致，导致行驶走偏或产生蛇行，容易发生碰箱事故。为此，在轮胎式集装箱


轮胎吊行走机构中需装设保证直线行走的装

置，并采取相应的纠偏措施(如轮胎气压监测系

统)。

所以，大车行走时，司机应随时注意装设

在轮胎吊一侧的指示杆是否超越在堆场上所划出的行走线，如发现超出行车

线，即在司机室内扳动控制手柄，调整两行走电机的转速。同时，在集装箱

轮胎吊两侧应装有行走限位警报装置，当轮胎吊的警报接触器碰到堆场上的

集装箱或相邻的轮胎吊时，即向司机发出警报，提醒司机调整行走位置。

为了使集装箱轮胎吊能从一个堆场转移到另一个堆场上工作，需要装设转

向装置。由于集装箱轮胎吊跨距大，如按照一般车辆转向方式进行任意转向，

转弯半径很大，需占用相当大的场地面积，因而在国际集装箱专用码头和中

转站，均采用 90°直角转向方式，仅在货场相当宽敞的内陆集装箱中转站采用

定轴转向方式。大车运行机构与大车转向机构装设有联锁保护。如车轮锁销

全部退出方可转向；车轮锁销全部进销后，方可允许大车运行等。

轮胎吊设有大车运行防碰装置，当轮胎吊与集装箱碰撞之前，能发出讯号

报警。并立即切断继续向前运行电源，但可倒退行驶。

另外，在门腿上装有大风紧固装置。用来防止大风时轮胎吊爬行和倒下。

参见场桥图片视频

1.2.2 场桥基本参数和主要技术数据

1) 起重量——起重量是根据额定起重量和吊具的自重来确定的。轮胎吊的起

重量是吊具下允许吊起集装箱的质量。


Q=Qe+W

其中：Q 集装箱轮胎吊的起重量；Qe 额定起重量；

W 吊具自重；

额定起重量一般是按所吊集装箱的最大总重量来确定。

2) 堆垛层数——指轮胎吊能堆垛集装箱的最高层数。通过集装箱层数是场桥

吊具下载有集装箱时，能通过场地上集装箱的最高层数。如堆六过五。

3) 跨距——场桥的跨距是指两侧行走轮中心之间的距离。跨距的大小取决于

所需跨越的集装箱的列数和底盘车的通道宽度。根据集装箱堆场的布置，通

常按跨六列集装箱和一条底盘车道考虑。目前世界许多国家大都按 6 列集装

箱和 1 条底盘车通道考虑，取跨距为 23.5m。

4) 起升高度——起升高度是集装箱吊具旋锁底平面离地的最大垂直距离。它

取决于轮胎吊作业的堆码层数。如果堆场的集装箱层数为 5 层，考虑轮胎吊

在作业时的方便，吊具需跨过集装箱，故吊具的最低点应大于 6 层集装箱的

高度。

5）基距——指两门框主柱中心线之间的距离。

6）轮压——分为最大工作轮压和最大非工作轮压。最大工作轮压是指工作风

速在 16m/s 的情况下，起吊额定起重量时，每个轮胎所承受的最大压力。最

大轮压是设计轮胎吊行走路面承载能力的依据。

7）工作速度——轮胎吊的工作速度应与码头前沿岸边集装箱轮胎吊的生产率

相适应，工作速度的大小一般根据装卸工作周期的要求确定。速度过低，会

影响码头堆场的作业进度，但如果速度过高，则会使集装箱摆动幅度过大，


影响作业的安全

为此，各厂家将轮胎吊分别设计成普通型和高速型。

普通型：满载起升 9m/min，

空载起升 18m/min，小车满载运行 35m/min、大车空载运行 90m/min。

高速型：满载起升 13.5m/min，

空载起升 27m/min，小车满载运行 70m/min、大车空载运行 130m/min。
下表为青岛港某台场吊技术数据
项目数值单位备注
额定起重量 40.5 t 吊具下
起升高度 18.35 m
起升满载 23 m/min
空载 52 m/min
工作
大车满载 75 m/min
速度
空载 135 m/min
小车 70 m/min
跨距 23.47 m
基距 6.9 m
总轮数/驱动轮数 8/2 只
吊具水平回转 ±5 度
规格型号 KTA19G3 CUMMINS
柴油机功率 600 HP
转速 1500 rmp
规格型号 HC534F STAMFORD
发电机功率 400 KW
转速 1500 rmp
堆码集装箱层数. 6 层
通过集装箱层数. 5 层

目前，港口的环保及节能是普遍关心的问题。所以，许多港口进行了“油

改电”改造，场桥改用市电。厂家也推出了使用市电的 RTG 产品，只配置小

功率柴油发电机组（约 100kW）作转场用。


1.3 斗轮堆取料机（Bucket Wheel StakerReclaimer）

斗轮堆取料机是利用斗轮连续堆取料，用机上的带式输送机连续堆取料的

有轨式装卸机械。主要用于散货专业码头的矿石、煤焦碳、砂石等颗粒、块

状货物堆场的装卸作业。

1.3.1 斗轮堆取料机的主要结构

斗轮堆取料机按结构分为臂架型和桥架型两类，这里以前者为例。

臂架式斗轮堆取料机由斗轮机构、回转机构、带式输送机（中继和臂架）、尾

车、俯仰机构与大车行走机构组成。

主机的上部结构由前臂架、门柱、平衡架及前、后拉杆等组成，各构件之间

用铰轴连接，构成一个整体结构，可以实现整体变幅运动或回转运动。

斗轮堆取料机的总体结构比较复杂，见下图


前臂架 4 前端装有斗轮机构 1，后部的配重架装有平衡配重 20。上

部结构通过支承铰座 24 固定于转盘 23 上，整个上部结构可以绕支撑铰点俯

仰摆动，由位于转盘与门柱之间的液压缸作用实现上部结构的整体俯仰。回

转驱动装置固定在转盘上，通过回转减速器输出轴装设的小齿轮与固定在下

座圈上的轴承下半体大齿圈啮合，带动上部结构绕回转中心转动。

尾车 14 是将料场带式输送机与斗轮堆取料机联系在一起的机构。尾车用

连杆与主机连接。

中部转运料斗 8 设在主机的回转中心线上，上口与尾车头部落料斗(尾车处

于堆料工况时)及悬臂带式输送机驱动滚筒处导料槽衔接；下口与尾车头部落

料斗(尾车处于取料工况时)衔接。

堆料时，尾车变幅机架上仰到堆料位，尾车头部落料斗与主机上的中部料

斗连接；

取料时，尾车变幅机架下俯到取料位，物料经中部转运料斗落到尾车带式

输送机上输出。尾车上装有动力控制电缆卷筒、电气室、尾车变换驱动装置

及除尘系统的水源装置。

门座采用四点支撑方式。

一、斗轮机构

斗轮机构包括斗轮和斗轮驱动装置，作为挖取物料之用。斗轮驱动机构主

要有电机、减速器、制动器、液力联轴节、铲斗等组成。采用短轴式与斗轮

同侧布置。电动机通过液力联轴节的减速机来驱动斗轮。

当取料机构工作时，通过电机、液力联轴节、减速箱，使斗轮转动，铲斗


切入物料堆挖取物料，物料沿弧形导料板转动到卸料区，卸料区没有弧

形导料板挡住物料，物料依靠自重卸到溜板上，最后落到皮带上，通过皮带

的运转输送物料。

斗轮机构的关键部件之一是大速比的减速器，设有强制润滑系统。减速机

的齿轮为密封油浴式润滑，油路设双重过滤及油压和流量监控装置。

斗轮按其结构型式可分为：

有格式斗轮——斗轮体内部分成许多扇形格子，每个格子的内表面制成曲

线形状，每个斗都有自己相应的卸料槽。主要应用在取磨损性大的物料的斗

轮设备上，如取铁矿石、石灰石等物料。

无格式斗轮——斗轮体是用钢板焊成的环状结构，在靠近带式输送机一侧

是敞开式的，采用“重力侧卸式”工作方式。主要应用在取磨损性小的物料

的斗轮装置上，如煤炭等物料。

与有格式斗轮比较，无格式斗轮相对斗轮直径一般会略小一点，斗轮转速

也略高一点。

无格式斗轮的铲斗装的过满时，会使物料在铲斗内压实，妨碍自由卸料。因

此，也出现了半格式斗轮。


二、臂架俯仰机构

臂架俯仰机构主要用于调节堆料、取

料时臂架的高度，配合其它机构满足生

产要求。臂架自重平衡多采用移动重心

式如图所示。移动重心平衡原理是利用

杠杆系统或拉索使臂架与配重的合成重心沿近似水平线移动，即应用平衡配

重的上升或下降来抵偿臂架重心的下降或上升。

臂架俯仰机构驱动装置形式有电力驱动和液压驱动式。

电驱动臂架俯仰机构由驱动装置、传动装置、制动装置、卷绕系统以及安全

辅助装置等组成。这里不再介绍。


行走机构的主要作用是用来支承和移动堆取料机，按行走机构的结构特点

来分：有轨行走和无轨行走。

行走机构主要由支承机构和驱动装置两部分组成。此外，还有多种安全防护

装置组成，如行走限位、清轨器、缓冲器、夹轨器、锚固器等。

行走机构驱动装置多采用所谓

‘三合一’套装式电力驱动，由

电机、减速器、内制式制动器等

组成，变频无极调速且适应于频

繁启制动要求。

为保证斗轮堆取料机的安全运行，在斗轮堆取料机高速运行时，大车驱动装


置与臂架位置（臂架与轨道平行）联锁。

四、回转机构

回转机构的作用是使臂架围绕着旋转中心转动，回转机构和俯仰机构与行

走机构配合，在工作范围内进行堆取料满足装卸作业的要求。

回转机构采用一个带外齿圈的大型

三排滚柱轴承，回转驱动用三套驱动装

置，对称布置在回转平台上，制动器采

用闸瓦液力推杆式。每个回转驱动装置

包括电机、联轴器、制动器及行星减速

器。

因为堆取料旋转部分对调速要求较

高，一般采用调速性能较好的直流调速和交流变频调速。卧式电动机 4 通过

极限力矩联轴节 5 直接驱动行星轮减速器 6 带动行星齿轮 7，绕针齿圈 8 旋转。

极限力矩联轴节是用来预防因旋转阻力矩的急剧增加（例如，过猛的起制动

以及臂架碰到障碍物等）时，电机、传动装置或旋转驱动元件，甚至臂架可

能因过载而损坏。当旋转机构所受到的阻力矩超过了极限力矩联轴节所规定

的极限力矩，两磨擦面间就发生打滑现象，因而对所传递的力矩加以限制，

起到安全保护作用，极限力矩的大小可由螺母和压紧弹簧调节。这种驱动装

置由于采用星形减速，其传动比大，结构紧凑。测速发电机 1 用于检测旋转

电机转速，实现闭环控制，稳定转速。

1.3.2 斗轮堆取料机主要参数


以下以某厂生产的 DQL5000/350045 型斗轮堆取料机为例

堆取料机主要技术参数

3500t/h（额定）
取料轨距 9m
4550t/h（最大）
生产率
5000t/h（额定）
堆料钢轨型式 QU80
6250t/h（最大）

行走速度（m/min） 0~30（变频调速）工作速度（m/min） 0~7（变频调速）

旋转角度 ±105 度旋转半径 45m(斗轮中心线至回转中线)

11~+13（非工作角）
旋转速度 0~0.11rpm 俯仰角度（俯仰机构）
11~+10（工作角）

0~5m/min
臂架皮带机托辊槽角 35 度（卸料点除外）俯仰速度（俯仰机构）
（斗轮中心线速度,变频调速）

臂架皮带机带宽 1600mm 尾车托辊槽角 35 度

供电电源（三相） 6000V，50Hz 供电方式电缆卷筒

轨上 14m 供水地面水槽供水
堆料高度
轨下 2m 车轮直径 ф650mm

堆料取料

双机三堆场


1.4 装船机(Ship Loader)

装船机是用于大宗散货装船作业，它

与后方皮带机系统相衔接，将皮带输送来

的货物，装载到船上。是一种具有整机移

动、臂架伸缩、俯仰回转功能的大型高效

率连续式装船作业机械。

1.4.1 装船机的主要结构

装船机可分为两部分：主机与尾车。主机也可分为机架和臂架两部分，机

架由门架、人字架、行走机构、俯仰回转机构、等组成；

臂架由内外臂、伸缩机构、臂架皮带机构、溜筒机构组成。

尾车由尾车架、尾车皮带机、电缆卷取机构的组成。其上部与门架联接，由

主机牵引移动。见下图。

一、俯仰机构

俯仰机构的驱动装置由电机、联轴器、制动器、减速器、卷筒组成。控制

系统采用交流变频调速，悬臂俯仰采用钢丝绳卷绕牵引。为确保安全制动设


置两套制动器，一套为液力推杆制动器，一套为电磁制动器，分别安装

在高速和低速侧。

俯仰范围最高与最低位置均限位开关，除此外还需考虑工作状态与非工作

状态及臂架伸缩工作位置的驱动联锁。

如：某机型俯仰设有凸轮式限位开关，分别为臂架俯仰的+14°、+35°、+65°

限位。俯仰角度范围为 0°~+75°。14°限位指的是工作角度为 0°~+14°，只有在

此限位以下，臂架皮带机才能运行，溜筒才能摆动；

35°限位为俯仰与臂架伸缩和溜筒旋转的联锁限位，即如果臂架回缩不到限位，

溜筒转不到位，臂架就不能上仰；

同时+35°限位也是臂架伸缩、溜筒摆动、弯头摆动动作的限位，即臂架不

下俯到+35°以下，上述三个动作将不能动作。

60°指的是司机室操作方式可以俯仰至+65°。

为防止偶然停电造成机损事故，俯仰机构设一套应急俯仰装置，在码头发

生突然停电事故时，由应急电源供电将臂架抬起。该装置由电机、减速箱、

电磁离合器组成。

二、行走机构

门架的四个支腿各由一个行走台车支持。每套台车的驱动轮不少于车轮总

数的一半。驱动装置也采用“三位一体”形式，交流变频无级调速。这些与

前述的基本相同。不再赘述。

三、回转机构

采用两套回转驱动机构，每套的结构和前述的相同。


四、臂架伸缩机构

臂架伸缩驱动由电机、制动

器、减速器、齿轮、齿条组成。

伸缩速度的调整采用双速电机

通过变极来实现。

目前，有改进成用双钢丝绳牵

引小车伸缩机构的，称为折返

式装船机。如振华重工 2007 年

为印度生产的产品。

五、溜筒伸缩机构

由溜筒伸缩装置和伸缩溜筒体组成，有维修通道。驱动机构由电机、减速

器、卷筒、钢丝绳组成。

另外，还有伸缩皮带机系统、降尘装置、尾车系统及电气室、机器房、司机

操作室。

1.4.2 装船机的主要技术参数
振华重工出口印度折返式装船机部分主要技术数据表

ZPMC 装船机主要技术参数

设计船型（万 t） 20 额定生产率（t/h） 4500

最大外伸/伸缩行程（m） 38.5/18.5 轨距/基距（m） 20/8

臂架俯仰角度（°） 8~+35 臂架回转角度（°） 10~+90

行走速度（m/min） 25 最大风速（m/s） 70

轮压（kN） 350 装机功率（kVA） 1300


思考题：
1、四种装卸机械在港口作业中的作用?各工作原理如何？
2、四种装卸机械的主要工作机构组成有哪些？安全保护装置各主要有哪几个？
3、请详细说明岸边起重机的起重量、尺寸参数、工作速度、生产率等主要技术参数及意义？
4、综合四种装卸机械，请归纳说明所采用的电力驱动机构都有哪些类型或方式？
5、岸桥行走小车牵引形式分有哪几类？各自的特点是什么？
6、岸桥行走小车牵引形式的变革，最终目的是为提高装卸机械的工作效率。以此为出发点，就所学的
岸桥，思考如何能提高工作效率，提出你的设想？（提示：从岸桥的工作循环考虑）

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