1 引言

岸桥在作业过程中，由于操作不当或受作业条件影响，如波浪影响、船的倾斜等，很容易发生挂舱事故，可能会对岸桥产生巨大伤害，造成严重事故。挂舱是指吊具在空载或者吊载起升过程中，吊具或者集装箱挂住船舱或相邻的集装箱，导致钢丝绳力迅速增加，远远超过额定值的情况。由于载荷迅速增大，导致结构、机构、索具等产生巨大应力，如不加以保护，可能会对起重机结构、机构产生严重危害[1-2]。因此，岸桥应配备挂舱保护系统。

挂舱保护系统的功能是：在检测到挂舱发生时，系统可以快速动作，利用制动器使机构快速停止，或同时采用其他手段，如液压油缸的回缩等，阻止钢丝绳力进一步增加，达到保护岸桥的目的[3]。

2 挂舱的检测和挂舱值的设定

目前，市场上在用的挂舱保护系统有多功能液压挂舱保护系统和机械挂舱保护系统。同时，某些厂商还在开发其他新型的挂舱保护系统。设定挂舱值，是挂舱保护系统判断是否发生挂舱的关键。液压挂舱保护系统、机械挂舱保护系统都是以钢丝绳力作为判定条件的，当钢丝绳力达到一定值或者在联轴节上产生一定力矩时，即认为发生挂舱。也有厂商尝试通过检测吊具上架的动作来判定是否挂舱。

对液压挂舱保护系统来说，以前其设定值是通过公式(1)计算出来的：

F挂舱=1.25×IMP×LLE

(1)

式中，F挂舱为挂舱时钢丝绳力大小；IMP为冲击系数，一般取1.25；LLE为集装箱双向偏心载荷，一般取额载集装箱横向、纵向各偏心10%时的值。

(2)联轴节设定力矩的大小完全取决于理论计算，无法检测。同时，由于设定力矩的大小取决于弹簧力和摩擦系数，应用一段时间多次脱开后，受润滑等因素的影响，摩擦系数会发生变化，其力矩稳定性也值得探讨。

但通过长时间的应用与研究情况来看，由于钢丝绳是弹性元件，它会通过调整自身的长度来补偿集装箱的偏心，从而导致吊具上架不同角上的钢丝绳力比理论值小，所以需要对挂舱设定值做一定调整。现在一般按公式(2)进行设定：

F挂舱=1.25×IMP×LLL

(2)

此系统的保护分为四角挂舱保护和单角挂舱保护。在四角挂舱情形下，当钢丝绳达到设定值时，钢丝绳会把联轴节拉脱开，联轴节上面的限位会感应到此动作，发出挂舱信号，应急制动器快速闭合，高速制动器正常闭合，令卷筒停转，从而阻止钢丝绳力继续升高，保护岸桥。

由式(2)设定的挂舱值可以更好地保护岸桥。

机械挂舱保护系统采用特殊设计的高速联轴节和快速闭合应急制动器来进行保护(见图2)。此系统中高速联轴节的传递力矩可以进行设定，当传递到联轴节的力矩大于设定力矩时，联轴节脱开。在挂舱发生时，利用联轴节脱开来切断电机部分的转动惯量，同时，利用应急制动器实现系统快速停止，达到保护岸桥的目的。

机械挂舱保护系统的设定值是由供应商根据起重机生产商提供的参数计算给出，并由供应商提供的独立PLC控制；以上架状态作为判定挂舱的标准，其设定值是基于实际做船的统计数据，目前还没有公布相关数据。

(1)挂舱后复位过程长，若联轴节脱开，需先复位联轴节，再进行电气复位。

3 各系统简介及优缺点分析

3.1 液压挂舱保护系统

液压挂舱保护系统是目前主流的挂舱保护系统。它利用岸桥尾部的4个液压油缸来实现挂舱保护功能，其位置可以参考图1中液压油缸1～4。从图1可以看出，钢丝绳力通过一个杠杆作用在油缸上。因此，钢丝绳力与液压系统压力有对应关系。

图1 起升缠绕原理图

此系统通过压力继电器来检测液压系统压力。当压力继电器检测到系统压力达到挂舱设定压力时，就会发出挂舱信号给PLC，PLC会令驱动断电或增加反力矩。反力矩是否施加取决于具体控制系统情况。同时，制动器闭合，使电机、卷筒快速停止。在压力继电器发信号的同时，液压系统溢流阀在钢丝绳力作用下溢流，液压油缸在钢丝绳力作用下快速回缩，抵消在此过程中吊具的起升位移，阻止钢丝绳力进一步增大，达到保护岸桥的目的。总的来说，此系统采用制动器制动，结合油缸回缩的方式对岸桥进行保护[4]。

此系统成本较低，性能稳定可靠，能够保证岸桥正常作业；同时，由于采用液压系统，对冲击载荷有缓冲作用，可以更全面地保护岸桥，不会有误触发的情况发生。目前绝大多数岸桥都采用此系统。

3.2 机械挂舱保护系统

为进一步研究关键区感热偏强和偏弱年,长江以南地区垂直速度的差异,通过偏弱年减去偏强年的垂直速度,进行了合成分析得到图7e、7f。从图7e看,长江以南地区高空250 hPa以下,气流仍以上升为主,即沿纬向平均,长江以南地区偏弱年份上升速度要大于偏强年份。从图7f看,长江以南区域250 hPa以下,气流同样以上升为主,即沿经向平均,长江以南地区偏弱年份上升速度要大于偏强年份。综上,长江以南地区在250 hPa高空以下,感热偏弱年份垂直上升速度大于偏强年份。

图2 起升机构布置图

式中，F挂舱为挂舱时钢丝绳力大小；IMP为冲击系数，一般取1.25；LLL为集装箱横向(集装箱长度方向)偏心载荷，一般取额载集装箱横向偏心10%时的值。

《公羊传》曰：“大去者何？灭也。孰灭之？齐灭之。曷为不言齐灭之？为襄公讳。《春秋》为贤者讳。何贤乎襄公？复仇也。……远祖者，几世乎？九世矣。九世犹可以复仇乎？虽百世可也。家亦可乎？曰不可。国何以可？国君一体也。先君之耻，犹今君之耻也；今君之耻，犹先君之耻也。国君何以为一体？国君以国为体，诸侯世，故国君为一体也。……上无天子，下无方伯，缘恩疾者可也。”[7]112

在论证单元水资源评价和项目实施后2015年、2020年规划水平年需水预测的基础上，进行多年平均地下水资源量和规划水平年开采量的比较分析，以确定论证单元在规划水平年开采情况下是否超采，是否会造成地下水持续下降。

此系统反应速度快，可以使系统快速停止。但其成本较高，应用中还存在如下问题：

白天明又苦笑了一下，他说：“苏石在城里没事，没啥大事，这是他叫我带回来给你的。”他指了指屋檐下的那旅行包，鼓鼓囊囊的。他又说：“我先走了，有什么事你问爸吧，刚才我都跟爸说了。”说着，白天明就跟小偷似的，拎起自己的包，折转屁股溜了。

4)自愈合效果最佳组合是微胶囊掺量 0.8%、微胶囊粒径200 μm、养护龄期7 d、养护温度40 ℃。

(3)每2～3 a需对安全联轴节元件进行检查和更换。

(4)存在误挂舱或脱开现象。如果设定值不合适，会在作业过程中产生误报挂舱的情况；在紧停情况下和日常工作过程中，都有可能发生脱开现象，对码头操作效率有一定影响。

(5)稍有冲击就可能导致脱开，试车时间比较长。

在单角挂舱情况下，外载不足以令联轴节脱开，这时候的挂舱保护是通过重量传感器来实现的。在挂舱系统独立PLC(以下简称系统PLC)中会对空载和满载2种情况分别设置1个挂舱值。当钢丝绳力达到挂舱值时，重量传感器发出挂舱信号给系统PLC，系统PLC控制应急制动器迅速闭合，高速制动器正常闭合，令卷筒停转。此情形下，联轴节是否脱开，取决于挂舱时的电机速度和控制情况。实践证明，反力矩的施加会导致联轴节脱开几率增加。因此，机械挂舱保护系统在控制时不建议加反力矩。

3.3 其他挂舱保护系统

目前，供应商也在开发其他类型的挂舱保护系统，主要有如下2种：

基于STM32的嵌入式远程视频监控系统设计………………………………马跃辉, 冀保峰, 程一淼,等(52)

一种与机械挂舱保护系统的布置基本相同，主要区别是用常规联轴节替换了特殊设计的高速联轴节；同时，采用快速闭合高速制动器代替常规高速制动器。这样，在挂舱情况下，其高、低速制动器都能以比常规制动器闭合速度快很多的速度来闭合，从而使系统快速停止。此系统不会有联轴节脱开的问题，但由于采用与机械挂舱保护系统类似的设定和控制，同样可能会存在误挂舱的情况；同时，由于高、低速制动器几乎同时闭合，对岸桥的冲击较大。目前，此系统还在试验中。

另外一种挂舱保护系统，通过检测吊具上架的状态来预判挂舱。判定挂舱后，通过快速闭合制动器快速制动，达到保护岸桥的目的。此挂舱保护系统通过试验，统计正常工作状态和挂舱状态下上架状态的不同，在正常工作值和挂舱值之间找1个平衡点作为挂舱判定值，其准确性取决于统计结果的准确性。目前，此系统也在测试过程中。

4 结语

在岸桥大型化的趋势下，挂舱保护系统成为岸桥必不可少的配置。目前，液压挂舱保护系统是比较主流的挂舱保护形式；其他形式的挂舱保护系统也在大力改进和开发当中。

参 考 文 献

[1] 符敦鉴.岸边集装箱起重机[M].武汉：湖北科学技术出版社，2007.

[2] 李宗昊.岸桥挂舱保护装置的分析及计算[J].港口装卸,2011(4): 25-26.

[3] 张燕敏,王健.岸边集装箱起重机挂舱保护装置的设计[J].起重运输机械,2017(7): 24-27.

[4] 张卫,王培山,王延春,等.集装箱岸桥吊具挂舱的原因分析及应对措施[J].港口装卸,2016(2): 43-45.