电动RTG的开发与应用

基于锂电池的混合动力RTG中交第二航务工程勘察设计院有限公司陈光1混合动力的兴起随着全球燃油价格飞涨以及对环保减排要求的不断提高，对柴油驱动的RTG 进行改造已势在必行。

电力驱动的ERTG 技术的发展解决了设备在节能和环保方面的问题，但仍存在转场费时、滑触线等电网设备受环境影响较大等缺点。

另外，在费用方面，除了起重机设备改造的直接费用外，还需要花巨资改造或新建电网。

混合动力技术的出现为传统RTG 的改造提供了一种新的选择。

特别是对于有些已建成使用的港口，在已无法布置新的电站和电网的情况下，应用混合动力技术只需对设备本身进行改造，就可达到节能减排的目的，而且最大程度地保留了RTG 转场灵活的优点［1］。

2混合动力RTG 的工作原理2．1系统基本原理混合动力技术就是在柴油发电机的基础上增加1套电气控制系统，将集装箱在下降过程中产生的势能转化为再生电能储存起来，用作下一个循环的工作动力，系统结构见图1。

改造后的小型发电机组安装在门腿下方，充电放电控制器和能量储蓄单元置于电气房内。

图1系统结构在传统的柴油驱动系统中，柴油机的功率由所需要的电流峰值决定。

而在实际工作中，电流的峰值仅出现在起升加速时，其他时间里柴油机均以较稳定的功率输出，造成了很大的浪费。

作为混合动力系统的核心，充电放电控制器控制着能量储蓄单元的充电和放电。

它可以根据起升电机所需要的能量，自动调节能量储蓄单元的输出功率，柴油发电机组只需负担一小部分负载电流，其余不足的部分由储蓄的电流负担。

所以即使处于最大负载时，发电机组的输出功率仍可保持一定，这样就可以大幅减小柴油机的功率。

2．2能量储蓄单元的选择目前用于混合动力RTG 能量储蓄单元的，主要有超级电容和锂电池2种。

超级电容在能量储存过程中基本不产生化学反应，因此具有寿命长、充放电时间短等优点。

但作为RTG 的能量储蓄单元，超级电容也有较大的弱点，如能量密度低，单位容积的电量存储有限。

另外，超级电容的放电电流不太稳定，作为动力电源难以控制［2］。

锂电池组储能的混合动力RTG系统设计作者：常奇王玥牛王强来源：《现代电子技术》2014年第17期摘要：锂电池组与柴油机构成的混合动力起重机系统是港口节能减排的一项重要技术。

针对起重机再生制动能量的回收，设计了双向DC⁃DC变换器来实现锂电池组储能系统的两种工作模式（再生制动模式和锂电池组放电模式）；对双向DC⁃DC变流器升压工作方式设计了双闭环控制器，降压工作方式设计了电流环和电压环两种控制器，并进行了对比，从而实现了对锂电池组储能系统充、放电过程和不同运行模式间切换过程的控制。

运用PLECS搭建了系统仿真模型，仿真结果表明，在制动能量回收过程中，采用电压环控制器可以实现较高效率的制动能量回收。

关键词：混合动力轮胎式起重机；锂电池组；双向DC⁃DC变换器；再生能源存储；PLECS中图分类号： TN911.7⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）17⁃0132⁃05Abstract： The hybrid power system of rubber tyred gantry crane （RTGC）， which consists of a lithium battery pack and a diesel engine， is important for energy conservation and emission reduction in the port. To solve the problem of energy storage in the backing mode of RTGC， a bidirectional DC⁃DC converter was designed to achieve two operating modes （regenerative braking mode and lithium battery pack discharge mode） of lithium battery pack storage device. A double closed⁃loop controller was designed for the boost operating mode of bidirectional DC⁃DC converter. Two controllers with a current loop and voltage loop was designed for the buck operating mode of the bidirectional DC⁃DC converter. With the controllers， the control of lithium battery pack storage system was realized in the charging， discharging and switching process of the different modes. The PLECS is used to build a simulation model of the system. The simulation results show that the voltage loop controller can efficiently implement the braking energy recovery in the braking process.Keywords： hybrid power RTGC； lithium battery pack； bidirectional DC⁃DC converter；regenerative energy storage； PLECS0 引言轮胎式集装箱起重机（RTG）是从20世纪70年代初逐渐发展起来的一种集装箱堆场作业的专用装卸设备。

锂电池在轮胎式集装箱起重机(RTG)上的应用上海振华（集团）股份有限公司上海市200125摘要：随着全球集装箱运输业的快速发展，集装箱机械也得到了前所未有的跨越式发展。

对于，轮胎式集装箱起重机因通常使用柴油机驱动。

其能耗高、噪音大、废气污染大，严重影响当地环境。

本文介绍了新型锂电池在我集团轮胎式集装箱起重机上的应用现状。

关键词：锂电池；轮胎式集装箱起重机；节能；环保abstract: with the development of global shipping of containers, the container machines also get the great growing. for the power of rtg usually use diesel engine. the high energy consumption, noise, air pollution, the serious influence the local environment. this article introduces the status of the new type of lithium battery use on rtg, that on our company.keywords：lithium battery ;rubber tyre gantry container cranes; energy saving; environmental protection 随着集装箱运输业的快速发展，集装箱堆场用的轮胎式龙门集装箱起重机（rtg）使用量剧增。

由于经常转场的需要，无一例外的使用柴油发电机组为动力源。

这种rtg存在燃油高消耗，对环境造成严重污染问题。

如何在保持rtg原有的机动性和使用特点的前提下，实现节能rtg，绿色rtg，正是我们锂电池供电轮胎吊能解决的问题。

该锂电池供电rtg不仅保留了常规轮rtg的机动性和原有使用特点，而且其节能效果远远大于目前市场上其他的一些采用储能设备的节能rtg。

新型RTG电气系统开发和设计摘要：针对传统门式起重机驱动控制系统简单，故障率高，小车自重较大，整机不可转场等问题。

本文详细介绍了一种新型RTG电气系统。

其各机构驱动方式分别为：起升采用两套双驱动；小车采用牵引方式驱动；大车采用轮胎式可旋转结构，并由四套单独驱动控制。

这种新型RTG可以大大降低使用成本、提高效率、操作方便，有广泛的应用前景。

关键词：RTG 电气系统变频PLC 节能随着工农业的发展，起重机被越来越广泛使用应用于工农业各个领域，传统轨道式起重机，使用成本高，弊端显现出来。

新型RTG 可满足用户需求，新型RTG是由轮胎式集装箱门式起重机发展演变过来。

新型RTG动力用成本更低的市电，机上柴油机只用转场。

1 总体结构轮胎式门式起重机总体主要分三大部分：钢结构、机构、电气控制部分。

具体主要有门架结构、起升机构、小车运行机构、大车运行机构、大车转向机构、电气控制系统、司机室等组成。

门架结构及机构。

门架结构由主梁和门腿组成；机构包括起升机构、小车运行机构、大车运行机构。

起升机构由两套起升机构组成，一套起升机构有两台电机同时驱动一台卷筒和两个制动器组成。

2 电气系统每套起升机构由电机、减速机、卷筒、制动器、安全限位等。

小车运行机构由电机、减速机、卷筒、制动器、编码器、安全限位等。

大车运行机构由电机、车桥、制动器、转向电机、锁销电机、安全限位等。

控制系统采用PLC控制。

2.1 起升机构电气设计电机容量计算和校验变频电机启动时惯性载荷较小，所需加速力矩很小。

2.1.1 电机初选起升机构电机所需转矩是满载起升稳定转矩。

电机功率按照起升静功率计算2.1.2 电机过载校验规范规定：电机最大转矩或堵转转矩应保证机构启动需要。

因为力矩与功率成一定比例，故在校验计算中，常以功率表示。

2.1.3 变频器及低压元件配置起升机构电机四台,型号：YZP250M-6 45kW ID=89A；所以变频器型号：CIMR-HB4A0150 55kW；断路器选型电机电流In=82A×2=164A IQ=200A>1.2In=196A 选择ABB断路器S2N250，整定Ie=200A 接触器型号为：A210-30-11。

2019年第4期 总第333期13DOI: 10.13340/j .cont. 2019.04.005裝备技术一混合动力系统改造及应用效果轮胎式龙门起重机大连集装箱码头有限公司许升元，潘明德，颜飞轮胎式龙门起重机(rubber-tyred gantry crane,RTG )具有作业灵活、占地面积小、工作效率高等优 点，是当前多数集装箱码头堆场作业主要设备。

传统RTG 通过大功率柴油发电机组发电提供动能，存 在油耗高、污染严重等问题。

对RTG 进行油电混合 动力系统改造，以“大容量锂电池组+小功率柴油发电机组”替代原大功率柴油发电机组，使RTG 依靠 锂电池组储存的电量工作，并通过能量回馈，将起 升机构下降及各机构减速过程中产生的再生能量 回馈至锂电池组,从而实现降低能耗和码头运营成本的目的。

1 RTG 油电混合动力系统改造RTG 油电混合动力系统改造采用大容量钛酸 锂电池组和小功率柴油发电机组作为RTG 供电系统。

锂电池组容量为120 A-h,电压为525 V,可为RTG 转场提供电源;锂电池组直接向RTG 整机变频 器上的宜流母排提供工作电源，同时势能可回馈至锂电池组。

此外，增加恒压恒频辅助逆变电源系统,将直流母排上的直流电源逆变成三相交流电源,作为辅助电源供整机照明、控制等使用。

锂电池组的 充电电源为80kW 柴油发电机组或外部电源。

柴油 发电机组控制配电箱中设有柴油发电与市电充电 切换开关;供电系统动力房内配有200 A 、400 7三相航空插座,方便使用岸电快速充电。

14Vol. 30 No. 4 General Serial No. 3331.1锂电池组供电系统硬件构成 组、可控整流单元模块、DC-DC 变换器、电池储能单E Q U I P M E N TT E C H N O L O G Y1.1.1 柴油发电机组锂电池组供电系统使用80kW 小功率柴油发电 机组替代原大功率柴油发电机组为锂电池储能单元充电。

堆场门禁系统在自动化RTG中的应用随着现代港口的高速发展和大规模化生产，自动化RTG已经成为港口集装箱堆码运输系统的关键设备。

随之，堆场门禁系统也被广泛应用于自动化RTG中，成为确保堆场安全、提高作业效率和减少管理成本的重要手段。

自动化RTG是指通过计算机控制和自动化技术实现堆场内集装箱的装卸、搬运和堆码作业。

其主要优点是能够提高作业效率、减少人工劳动量、降低运营成本、缩短作业周期和提高作业安全性。

而堆场门禁系统的作用则是保护堆场安全、控制进出行为、识别、记录、监控和管理进出堆场车辆和人员，并协助相关人员进行作业计划和决策。

一、进出口车辆和人员的控制管理当车辆或人员进入或离开堆场时，必须通过门禁系统进行身份验证和授权才能进入或继续作业。

堆场门禁系统可以通过电子标识卡、指纹识别、人脸识别等技术手段，识别来访车辆或人员的信息，并根据管理系统预设的规则进行授权或拒绝。

堆场门禁系统在实际应用中，还可以对车辆进行限制进出、指定道口、限定作业时间等特殊管理。

例如，只有具备特定作业许可证的车辆才能进入堆场进行特定作业，或只能与指定RTG配合作业等等。

二、堆场作业信息的实时采集和传输堆场门禁系统不仅可以识别进出堆场车辆和人员的信息，还可以实时采集并传输堆场内部的作业信息。

通过采集RTG的实时位置、主要作业任务、堆场内状况等信息，与堆场管理系统进行联动，可大大提高作业效率和准确性。

例如，在RTG移动过程中，门禁系统可以实时采集车辆位置信息，并传输到堆场管理系统进行位置跟踪、作业计划优化、以及车辆驾驶员能力评估等。

另外，在进行高度单箱作业时，堆场门禁系统可以通过传感器实时检测装卸作业状态，及时反馈给RTG操作系统，以便控制箱体重量、精确调整位置和落箱等作业。

三、安全风险的预防和应对措施堆场运输作业存在着许多安全隐患，如堆码倾覆、RTG碰撞或侧翻、人员误伤等等。

堆场门禁系统通过对进出堆场车辆和人员的信息采集和管理，可以提前预知和避免潜在安全风险，并在发生危险时迅速响应和应对措施。

堆场门禁系统在自动化RTG中的应用
随着物流行业的飞速发展，堆场的自动化管理成为了必然的趋势。

自动化RTG（Rubber Tyred Gantry）是现代堆场管理的重要组成部分，它能够提高堆场的作业效率和安全性。

而堆场门禁系统作为堆场安全管理的重要组成部分，也在自动化RTG中发挥着重要的作用。

一、自动化RTG的特点
自动化RTG是一种利用自动化技术实现堆场货物装卸和堆放的设备。

与传统的手动RTG相比，自动化RTG具有以下几个特点：
1. 自动化程度高：自动化RTG能够通过自动驾驶技术实现全自动运行，无需人工干预。

2. 作业效率高：自动化RTG能够通过电脑系统实现货物的快速装卸和堆放，大大提高了堆场的作业效率。

3. 安全性高：自动化RTG具有自动避让障碍物的能力，减少了事故的发生概率，提高了堆场的安全性。

二、堆场门禁系统的重要性
堆场门禁系统作为堆场安全管理的一项重要措施，具有以下几个方面的重要性：
1. 保障堆场安全：堆场门禁系统能够对进出堆场的车辆和人员进行管控，防止非法
人员和车辆的进入，保障堆场的安全。

2. 提高作业效率：堆场门禁系统能够对合法车辆和人员进行快速的通行管理，减少
了等待时间，提高了作业效率。

3. 易于管理：堆场门禁系统采用智能化管理模式，能够对进出堆场的车辆和人员进
行全面的监控，便于管理者进行监控和分析。

在自动化RTG中，堆场门禁系统发挥着重要的作用，主要体现在以下几个方面：。

堆场门禁系统在自动化RTG中的应用随着信息时代的到来，物流行业也在不断地迎来新的发展机遇。

作为物流行业中至关重要的一环，堆场管理的自动化技术也在不断地更新换代。

而堆场门禁系统在自动化RTG 中的应用，无疑成为了物流行业中的一个热点话题。

RTG（Rubber Tyre Gantry）是指使用橡胶轮胎的绞车，它是一种用于堆场搬运作业的设备。

传统的RTG操作需要人工操作，但随着技术的发展，自动化RTG逐渐成为了主流。

而堆场门禁系统在自动化RTG中的应用，则可以使得自动化操作更加高效和安全。

堆场门禁系统，是指通过技术手段对堆场进出口进行严格的管控和监测，从而确保堆场内的安全和运营的顺利进行。

在自动化RTG中的应用，主要体现在以下几个方面：1. 保障运营安全自动化RTG是通过计算机系统和机械装置实现全自动操作的设备，它的运行涉及到大量的重型机械和货物，因此安全性是首要考虑的因素。

堆场门禁系统可以通过对进出口的监控和管控，确保只有授权人员和车辆才能够进入堆场，从而避免未经授权的人员或车辆进入堆场而造成意外事故。

2. 提高操作效率自动化RTG的优势之一就是可以实现24小时不间断的工作，而在这种情况下，堆场门禁系统可以有效地控制车辆和人员的出入，避免过多的人员干扰自动化操作，从而提高了操作效率。

堆场门禁系统还可以通过智能化的管控，避免车辆之间的碰撞和交通拥堵，进一步提高了运营效率。

3. 防止盗窃和损坏堆场内堆放着大量的货物，这些货物的价值往往很高，因此堆场的安全非常关键。

通过堆场门禁系统的应用，可以对进出货物进行严格的管控和监测，避免货物被盗或者遭到损坏。

在自动化RTG的操作过程中，货物本身也会得到更好的保护，避免因为人为因素导致的货物损坏。

4. 数据化管理堆场门禁系统在自动化RTG中的应用，还可以实现对进出货物和车辆的数据记录和管理。

通过这些数据，管理者可以清晰地了解到每辆车辆的进出时间及运输的货物信息，从而做出更加精准的运营决策。

利用自主开发的RTG智能调度系统提高堆场作业效率在公司各部门的努力下，围头港区今年的月吞吐量节节升高，并屡创新高，在可喜的成绩下，同时也给生产带来了很大的压力。

尤其面对堆场机械不足，在没有增加机械的情况提高堆场的作业效率是公司需要解决的一个难题。

经过操作部和信息中心一段时间调研和跟踪，决定通过开发“RTG智能调度系统”来解决上述问题。

经过近3个月时间的运行，效果显著。

现简要介绍如下。

首先我们介绍一下围头港区RTG的作业情况。

围头港区现有8台RTG机械，作业区域为11区到20区共10个区。

由于机械需要定期停机保养和故障停机维修，正常只有6台或7台RTG能同时投入生产。

不能做到一区一机械，每台RTG转龙需要依靠中控人员时时跟踪生产的情况进行调度。

人工调度对中控人员的业务水平、责任心依赖很大，调度滞后或者不合理的情况时常发生。

因此迫切需要通过系统实现智能调度。

系统首先开发了一个“堆场机械设置”的界面，如图。

这里先说明几个叫法。

A）转龙：即RTG从当前的作业区转到另一个作业区，如从11区转龙到15区；B）图上的“当前”：表示RTG当前正在作业的区；C）图上的“作业区域”：表示RTG可以看到并作业的指令的所有区；D）图上的“可作业区域”：表示RTG可以转龙的所有区，即RTG可作业的范围。

但在当前状态下，该台RTG是不可以看到并作业其中非“作业区域”的区的指令；E）图上的“卸船”、“装船”、“移箱”三个选项是来过滤每台RTG转龙时是否要判断其对应选项的指令。

通过这些设置，系统就可以实现“空闲转龙”和“强制转龙”两种智能调度方式。

空闲转龙，即空闲机械自动转龙到有指令无机械的区。

当任何一台正在作业的RTG，其“作业区域”里所有的区已经没有外拖作业指令和符合其选中的指令（即通过“卸船”、“装船”、“移箱”三个选项来控制），该机械表示进入空闲状态。

智能调度系统立即搜索“可作业区域”是否有存在有作业指令且没有机械正在作业的区，若存在就按照待转入区指令的超时严重情况、指令数量、距离“当前区”远近三个因素考虑，智能调度空闲机械自动进行转龙。

RTG操作模拟器的设计应用陈瑞锦【摘要】该文探讨轮胎式集装箱龙门吊(简称“RTG”)操作模拟器的设计及应用,提出采用便携式RTG远程操作模拟器开展设备维修定检,并着重介绍RTG无线操作模拟器的设计及应用情况,从而提高设备维修效率和减少操作司机加班次数.【期刊名称】《海峡科学》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】3页(P44-46)【关键词】轮胎式龙门吊;远程操作;模拟器【作者】陈瑞锦【作者单位】厦门集装箱码头集团有限公司【正文语种】中文在港口集装箱装卸行业中，轮胎式龙门吊（以下简称“RTG”）是主要的堆场装卸机械。

由于设备成本高、工作效率高，RTG的维护是港口作业设备管理部门的一项重要工作任务。

RTG采用了最先进的控制设备，需要有较强技术能力的技术人员进行维护保养与维修，也必须由受过专业及安全认证培训的司机才能进行设备操作。

这样，经过认证的司机既要面对设备维护配合协助，也要全力保障装卸生产。

随着生产规模的不断加速扩大，有相应技能的司机人数出现较大缺口，设备维护水平与生产高效运行形成了一对矛盾。

为解决这一问题，我们在开展RTG电控系统改造时设计了RTG操作维修模拟器，设想通过一个远程控制台（可无线接入）由维修人员随身携带，根据需要操作RTG的各个机构，确保定检达到良好的效果。

RTG操作模拟器的设计思想来源于日常维修吊具用的吊具模拟器。

吊具是码头装卸设备必备的关键部件，一般吊具故障占设备故障的比例达30%。

因此，为保障吊具稳定、可靠地运行，需要不断地定期检修维护、反复测试，以达到良好的工况。

而从设备上换下的吊具一般通过吊具模拟器来测试工况。

技术人员通过一边操作吊具机构一边查找发现问题，不影响装卸作业。

因此，通过设计RTG操作模拟器将司机操作联动台改成了可移动式，这样它既可以作为通用型的吊具模拟器，还可以用于其他机构的动态定检，特别是制动器调整等方面的应用。

另外，为了能较快培养出一批港口机电设备维护保养与维修的高技能技术人才，应当让新进的技术人员有一个真实的实践培训环境，但由于装卸作业繁忙、设备价格昂贵及运行费用高等问题，不可能让新进技术人员在作业现场停机很长时间来学习设备保养维修技能。

锂电池混动系统在RTG的应用摘要：传统集装箱码头轮胎吊作业中，燃油轮胎吊动力来源全靠大功率发动机提供，在轮胎吊工作过程中因燃烧不充分会产生废气、固态积碳粉尘污染环境。

为适应绿色港口的发展需要，本文研究了锂电池混动系统应用于RTG，该系统采用小柴油发电机组+动力锂电池储能组对原系统进行优化，避免大柴油发电机组空转浪费，并通过势能等再生电能、发电机组控制等方式有效降低能耗。

经测试，该系统比原系统节油率达到60%以上。

关键词：RTG；锂电池；绿色港口；混动0 引言轮胎式集装箱龙门起重机（简称RTG）是集装箱堆场装卸作业的关键装备。

尽管其灵活性、机动性的装卸特性深受用户欢迎，但大量的燃油消耗且产生环境污染和下降过程中的能量浪费一直成为这种设备的瑕疵。

而锂电池混动系统为动力的轮胎吊在保持其灵活性、机动性的同时，由于锂电池可以提供能量，从而可以大幅度减少原来机上配备的柴油发动机容量，不仅可以节能，还能节约柴油机的维护成本。

1混合动力系统简介图1混合动力系统框图混合动力系统控制电源取RTG控制系统控制电源，由单组启动电池供混合动力系统PLC电源、智能电池管理系统（BMS）电源、AC/DC整流器控制电源、DC/DC变换器控制电源和辅助电源逆变器控制电源。

混合动力系统PLC通过CAN总线与智能电池管理系统(简称为BMS)通信、读取BMS数据。

同时通过检测BMS的触点输出信号（故障、电池电量低、电池电量高等）。

混合动力系统PLC检测柴油发电机组状态（故障、运行等），AC/DC整流器状态(故障、运行)，DC/DC逆变器以及辅助电源逆变器状态。

同时控制柴油发电机组、AC/DC整流器、DC/DC 逆变器和辅助电源逆变器运行和停止。

混合动力系统PLC通过I/O输入、输出信号与RTG电气控制系统PLC通讯。

发送混合动力系统故障、运行、应急运行、急停等状态给RTG电气控制系统PLC、允许或禁止RTG运行。

当RTG电气控制系统PLC收到混合动力系统故障时，RTG立即停车，紧急制动。