傳統的低架安全滑觸線結構簡單、施工方便、成本低廉，受到較多集裝箱港口的青睞。但是，由于早期的低架輪胎吊油改電的取電小車是手動插拔的，其在 RTG 轉場時人工插拔的效率和安全性都很差，一直是其在港口推廣應用的主要障礙。近年來，人們已經不能夠接受這種手動插拔的低架滑觸線輪胎吊油改電系統，希望采用自動插拔技術。
傳統的低架油改電的集電小車以槽鋼作為軌道，且通常在槽鋼上每個接觸點采用一組輪，有承重輪、定位輪等共計 3 ～ 4 個。為防止小車脫離軌道，它們需要在槽鋼的上下左右幾個方向定位，因此集電小車與鋼結構的切合和分離比較困難，通常需要有一個引導區，讓小車與滑觸線和軌道進行對位。為了避免集電小車與鋼結構的切合和分離的困難，有的方案把小車留在軌道上，僅僅進行電源的插拔，但這也不容易，并且帶來了如何配置小車等新問題。從 2008 年開始，國內外廠商開發了不同原理、不同結構的多種自動插拔取電小車，但多以失敗告終，沒有得到推廣應用［1 － 2］。
上海能港電氣經過大量的研究，認為如果在小車軌道上進行設計，就可以使小車與軌道的分離和切合從原理上變得簡單方便。這種從問題的起因上來解決問題的方法取得了實質性的突破，開發了原理性樣機，經過認真評估，連云港新東方集裝箱碼頭決定與上海能港電氣合作，使這一技術走向應用。
1 輪胎吊低架油改電方式
幾種類型的低架油改電方案的主要區別在于自動插拔系統的差異，而該系統是*復雜也是*困難的。
1． 1 槽鋼軌道低架油改電形式
在原有的低架滑觸線取電系統上發展出低架自動插拔系統。原低架安全滑觸線用槽鋼作為滑觸線取電小車的導向槽，小車通過 4 組定位輪( 每組 2個) 在槽鋼的內外側進行定位，4 組承重輪在槽鋼上方承重。由于作為軌道的槽鋼有方向性，一組運動輪上下左右都有，很難進行小車與軌道的分離和切合，所以必須有一個引導段。引導段采用另一組槽鋼和小車上另一組運動輪，來幫助小車的運動輪被引導到軌道上去。所以，小車移動機構通常有 14 ～18 個運動輪和定位輪。每個運動點通常需要接近開關測量運動輪是否接觸到位，所以小車非常復雜、笨重，通常會達到 200 ～ 300 kg。
槽鋼受力大且復雜，從實際使用情況看，雖然采用了較大規格的槽鋼，但仍存在較大的扭曲與變形。
由于取電小車復雜和笨重，所以用于插拔取電小車的機械手臂必須出力大，不得不采用液壓驅動方式。顯而易見，與電驅動相比，液壓驅動有很多缺
點。通過一系列的改進，目前正在開發和推廣的氣動驅動方式，較液壓方式有了一定的改善，但穩定性還需要一定的檢驗，要進化到電動方式仍然有很多
困難。
雖然目前有個別產品投入應用，但自動取電小車結構復雜和笨重的問題仍然存在，使得支撐小車的鋼結構和插拔取電小車的機械手臂也非常復雜和笨重。整個系統在運行中的沖擊力和摩擦力也非常大，故障很多。
1． 2 無縫鋼管軌道低架油改電形式
軌道的結構對自動取電小車與軌道的分離方便與否有重要影響，軌道的合理設計是解決自動插拔問題的關鍵。通過大量的分析研究，用無縫鋼管作為軌道的低架油改電形式( 見圖 1) ，可以很好地解決這個問題，其原理如同火車軌道和游樂場的過山車一樣。
采用無縫鋼管作為低架滑觸線小車的行走軌道，取電小車可以采用凹槽形的輪來代替一組承重輪和定位輪，不再需要邊輪作為小車行走的輔助輪，也不需要外加自動插拔的導向輪，結構簡單，而鋼管在各個方向上有很好的力學特性，采用鋼管軌道代替槽鋼軌道，用鋼量可以大大減少，且受力及抗彎性更好，不存在軌道扭曲、變形的問題。
2 低架滑觸線油改電方案的應用
2． 1 低架油改電方案的選擇［3］
連云港新東方國際集裝箱碼頭根據自身情況選擇了無縫鋼管軌道形式的低架油改電方案。該方案具有以下優點:
( 1) 結構復雜程度低。自動取電小車僅有 4 個輪子，檢測點少，所以故障點少。新系統檢測和故障點大幅度下降。
( 2) 重量輕。自動取電小車體型輕盈，只有 60～ 80 kg，因此結構受力小，運動時的沖擊力和摩擦力小，系統不容易變形，故障率大大降低。
( 3) 體積小。自動取電小車體形較小，常規的自動取電小車輪胎吊下面的液壓泵站和液壓管道需要移位，費用較大，而且取電小車在不取電時需要掛在輪胎吊油箱的外側，使得這部分位置的總體寬度增加約 1 m，容易引起輪胎吊的碰撞和損壞。新系統取電小車可以收縮在油箱的下方，不增加寬度，體積很小，不需要移動液壓泵站。
( 4) 驅動系統簡易。系統采用電動傳動系統，簡單、安全、可靠，基本免維護，沒有氣動和液壓動力系統容易出現漏油漏氣的問題，故障率低。
( 5) 運行沖擊力降低。系統小車與輪胎吊連接處采用柔性鏈接，系統成熟可靠，受干擾力很小。
( 6) 軌道不易變形。系統的支架采用圓管，結構簡單輕巧，受力均勻，不易變形。
( 7) 側向受力小。小車的重心低，側向力小，系統支撐在小車重心上，力臂原理好，可靠性好。
( 8) 盲道占據空間減小。原鋼結構在盲道所占寬度大，結構寬度達到 800 mm，已經是可以運行的極限，容易引起結構與輪胎吊的碰撞，通常還要求輪胎吊減速運行。有的不能接受這一寬度，采用滑觸線上下結構的形式來降低寬度，但又增加了 500 ～1 000 mm 的高度。新系統結構緊湊，鋼結構寬度僅為 670 mm，比原來的減小 16% ，從而可以滿足絕大部分堆場的要求，且大大提高了 RTG 大車行走的安全性。
2． 2 低架油改電方案的實施
2． 2． 1 結構的設計
( 1) 鋼結構立柱支架為“T”型和“Γ”型 2 種結構形式，軌道采用無縫鋼管，其剛度和強度能滿足承受額定載荷的要求，并具有一定的過負荷儲備能力及受外力碰撞能力。
( 2) 在每條滑觸線路上，每 30 m 設與大地接地點，并保證整個滑觸線的可靠接地，每個接地點的接地電阻不大于 5 Ω。
( 3) 整個滑觸線支架通過螺栓連接，連成一個導電整體，電源的地線設多處重復接地。
( 4) 所有鋼結構在**次涂層前經預處理，鋼結構支架、軌道等在拋丸后噴涂一道環氧磷酸富鋅底漆。在鋼結構發運前涂上 2 層聚氨酯面漆，漆膜總厚度應大于 200 μm，滑觸線結構涂上黃色油漆。
( 5) 軌道與立柱采用長孔不銹鋼螺栓連接，并有防松斜墊片，留有膨脹間隙。所有的螺栓、墊片等緊固件都選用熱鍍鋅材料制造。
2． 2． 2 滑觸線設計
滑觸線電源為三相四線制，440 V、50 Hz。單層布置，分別為 PE、A、B、C 相。其中 PE 線起保護作用，不讓有效負載通過。滑觸線 裝 置 ( 雙 側 含 小 車) * 大 寬 度 為 660mm。
中低架絕緣滑觸線移動供電設備為全天候供電系統，能在暴雨及臺風等惡劣天氣環境下安全工作。滑觸線導體下端距離地面的高度不低于 2． 20 m。單極滑觸線采用 V 形槽壓裝工藝，將不銹鋼與鋁型材緊密壓合而成，牢固可靠，結合強度大，剛性好，不易彎曲變形。滑觸線平直度小于 1 /1 000。散熱面大，溫升小。使用耐高溫護套后，可耐 120℃ 高溫。
每條滑觸線路徑設 3 處與大地接地點，接地點的接地電阻不小于 5 Ω，保證整個滑觸線的可靠接地。整個滑觸線使用連接固件連成一個導電整體，保證取電裝置在滑觸線全線上運行安全可靠。
2． 2． 3 自動取電裝置設計
取電裝置采用三級推桿設計，全部為電驅動，體積小。取電小車采用 4 個尼龍輪子，配有感應限位開關，一旦小車輪子走出即可報警。小車結構件的剛度和強度高于行業標準，緊固件全部采用不銹鋼或者熱鍍鋅材質。小車運行的牽引裝置，保證輪胎吊大車在全速( 100 m /min) 行走的情況下，偏差在 ± 500 mm 范圍內，安全可靠。運行的牽引裝置保證輪胎吊行駛偏差在 ± 400 mm 內時不碰撞滑觸線支架。軸承使用進口 NSK 含油封閉軸承，能良好地自潤滑，壽命大于 15 000 h。行走時無聲平穩，長期使用牽引力不會發生變化。
小車兩端配備三重安全保護，有效地防止小車被意外拉出: 機械限位必要時可自動切斷輪胎吊電源; 行走時的反光板在端頭截斷，使得激光測距可判斷到達端頭; 小車與軌道切合和分離定位反光板，通過另外一組激光進行定位。
2． 2． 4 項目的實施情況及經濟效益
該油改電項目由上海能港電氣工程科技有限公司提供油改電的技術并承建該項目的油改電工程，在各方的努力下，克服了工期緊張、碼頭繁忙等困難，并且結合碼頭的具體應用情況，進行了大量實用性的改進和**，于 2011 年底完成了 7 條油改電項目的建設，并順利投入生產。據統計，每臺 RTG 用電比用油節約費用 81% 。
3 結語
該新型自動插拔系統自 2011 年投入運行以來，運行穩定可靠，取得了良好的節能減排效果和經濟效益。運行結果表明，該系統設計合理、運行可靠，達到了預期目標，比傳統的低架油改電有明顯的優勢。
