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1 鹅颈式岸桥使用中存在问题及原因
1.1 使用中存在问题
根据生产及业务需要，厦门港海天集装箱码头于1998年添置2台鹅颈式岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）。由于放置地点受航空限高的限制，鹅颈式岸桥的前大梁采用挂钩形式（见图1）。自码头交付使用以来，鹅颈式岸桥在使用中存在以下问题。
图1 鹅颈式岸桥前大梁的挂钩状态
（1）大车运行时，岸桥前大梁外端摆幅较大，操作司机在操作室感觉晃动明显，前大梁上的工作人员无法立稳。
（2）在前大梁升降过程中，前大梁前段外端会向下移位。当前大梁前段与前大梁平直状态成约30°角时，岸桥整机的冲击晃动明显，机构电流突然加大，前大梁在升降的起始和终了阶段可能会触及船上集装箱或上层建筑，存在安全隐患。
（3）岸桥使用不久后，在前大梁升降过程中，前铰点的轴承处出现异响，严重影响司机操作。
1.2 问题产生的原因分析
（1）鹅颈式岸桥的前大梁分成前后两段，中间通过鹅颈铰点连接，与传统直臂式岸桥相比，其刚性较弱。
（2）在鹅颈式岸桥前大梁升起的起始阶段（见图2）和降落的终了阶段，俯仰机构的钢丝绳和前拉杆同时处于受力状态，前大梁前段则在升降过程向下移位，因此，前大梁前段的位置比平放时的位置低。
图2 鹅颈式岸桥前大梁升起的起始阶段
（3）由于鹅颈式岸桥前大梁的起臂点只有1个且位于大梁后段上，在前大梁升起时，前大梁前段的拉杆铰轴在一定角度（约成30°角）位置必须进入前大梁后段的固定支座内，以确保前大梁的前后两段没有相对角度和位移变化；之后再由俯仰钢丝绳提升前大梁整体，此时前大梁的重力载荷全部由俯仰钢丝绳承受，由于钢丝绳的受力突然加大，对岸桥机构及结构造成冲击，从而使岸桥整机产生抖动。
（4）由于鹅颈铰点处的受力较大，对制作、安装铰点的精度要求较高，并且由于维护条件较差，致使铰点轴承容易损坏。
2 鹅颈式岸桥前大梁的直臂式改造
2.1 改造准备
（1）可行性分析 根据鹅颈式岸桥前大梁的结构特点，海天集装箱码头在与岸桥制造企业共同研讨、分析和计算后，确定岸桥前大梁的鹅颈式结构具备直臂式改造的结构条件。
（2）作业方案设计 ①为岸桥前大梁设置30°的俯仰角度，以避让船舶，进行船舶作业时则降下前大梁。②在防台时，根据航空管制的要求，在无航班起降的时段，升起前大梁进入安全挂钩状态；在台风预警取消且航班恢复时，及时放下前大梁。
2.2 改造方案
2.2.1 方案选择
鹅颈式岸桥前大梁直臂式改造的基本方案包括：（1）重新设计、制作前大梁；（2）保留原来的两段式前大梁，对之进行加固处理。以上两种改造方案均须重新核算并设计相关部件的尺寸和性能；但相比之下，前者的改造费用高，工期长，且对安装工艺的要求较高，安全风险较大，同时对码头生产的影响也更大（因为在改造作业过程中需封航，影响船舶进出）。综合考虑各方面因素，海天集装箱码头最终选择对原前大梁进行加固处理的方案。
2.2.2 各机构具体方案
（1）结构加固处理 在保留前铰点的基础上对鹅颈式前大梁直接进行加固处理，具体措施为：保留前铰点轴承及销轴，同时将前铰点处的4根维修销轴全部装入孔内并加以紧固；在前铰点周围的左右侧、上端的副梁之间以及铰点位置的主梁底部加装板梁；将前大梁前后段之间的缝隙用钢板填满，然后采用焊接的方法使之连接成整体。
（2）前拉杆设计改造 前大梁2组拉杆的位置不变，并保留第二组拉杆；第一组拉杆变更为4节拉杆组合，保留原第一节拉杆，其余4节拉杆全部拆除，重新设计、制作本组的后3节拉杆；拆除第一组拉杆的原支座及搁座，重新设计、布置拉杆的导向搁座。
（3）前大梁升降起臂点布置 根据前大梁的强度校核，前大梁改成直臂式后应设置2个起臂点，分别位于距离变幅铰点和处；通过计算、分析原前铰点存在的间隙及加固位置的截面变化，为避免加固位置在前大梁升降过程中变形，选择俯仰钢丝绳前级倍率为6，后级倍率为4（与原有滑轮组前后级倍率为8∶2的分配相比，直臂式改造后前铰点处的弯矩从下降至 m，前铰点的角位移明显减小）；将俯仰钢丝绳的长度由调整为，抽绳量基本不变。
（4）俯仰机构改造 经重新核算，单根俯仰钢丝绳的最大受力由变为，原电动机的额定功率（）及其过载能力不能满足改造后俯仰机构的承载要求，为此，重新选择型号为QABP355M6A的连续工作制电动机，其电压为，额定功率为，能承受额定转矩的200%过载，历时；联轴器改用弹性梅花形联轴器；经核算，原高速轴和低速轴制动器的制动力矩以及减速机的启动扭矩和热功效均能满足使用要求，因此保留原制动器和减速机。
（5）电控系统改造 由于俯仰电动机的功率变大，小车变频器无法满足俯仰机构与小车行走机构共用变频器的要求，最终确定由原来的起升机构与大车行走机构共用变频器改为起升机构与俯仰机构共用变频器，并由原来的小车行走机构与俯仰机构共用变频器改为小车行走机构与大车行走机构共用变频器的驱动控制方式。具体措施为：重新设定4个变频器的参数；对可编程控制器的部分程序进行修改；对俯仰电动机的电缆及其他相关电缆进行重新布线、改线和接线；为大车变频器增加1个三位选择开关，用于变频器故障情况下的切换。
（6）轮压及稳定性核算 经核算，直臂式改造后岸桥整机的静态稳定性、动态稳定性、后倾稳定性及非工作状态的稳定性均能满足使用要求。
（7）其他机构方案 对起臂点滑轮支座处的副梁内部作加强处理；对原拖缆小车进行锚固，使改造后的直臂式前大梁可直接升降。
2.3 改造实施
鹅颈式岸桥前大梁的直臂式改造由岸桥制造企业负责实施。除设计、工件制作及采购外，改造的主体工作在码头现场进行。鉴于鹅颈铰点的加固处理及拉杆安装均为高空危险作业，且可借鉴的施工经验较少，海天集装箱码头为改造工程制定专门施工组织设计方案，对改造内容、材料选用、制作工艺及技术要求、安装和吊装工艺要求、施工机械的配备等作出规定，并针对工程质量、安全和工期制定保证性措施。经多方充分准备后，海天集装箱码头鹅颈式岸桥前大梁直臂式改造项目于2008年3月17日开始实施，并于4月20日完成（见图3），经试车后，顺利投入生产使用。
图3 鹅颈式岸桥前大梁直臂式改造完成后的挂钩状态
3 结束语
通过对鹅颈式岸桥实施直臂式改造，海天集装箱码头解决了原岸桥在鹅颈式结构设计上的缺陷和不足，使岸桥的使用操作更加安全、稳定和可靠；岸桥完成改造投入使用后，装卸效率明显提高，目前是海天集装箱码头的主力岸边作业设备。
（编辑：曹莉琼 收稿日期：2011-12-30）
1.1 使用中存在问题
根据生产及业务需要，厦门港海天集装箱码头于1998年添置2台鹅颈式岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）。由于放置地点受航空限高的限制，鹅颈式岸桥的前大梁采用挂钩形式（见图1）。自码头交付使用以来，鹅颈式岸桥在使用中存在以下问题。
图1 鹅颈式岸桥前大梁的挂钩状态
（1）大车运行时，岸桥前大梁外端摆幅较大，操作司机在操作室感觉晃动明显，前大梁上的工作人员无法立稳。
（2）在前大梁升降过程中，前大梁前段外端会向下移位。当前大梁前段与前大梁平直状态成约30°角时，岸桥整机的冲击晃动明显，机构电流突然加大，前大梁在升降的起始和终了阶段可能会触及船上集装箱或上层建筑，存在安全隐患。
（3）岸桥使用不久后，在前大梁升降过程中，前铰点的轴承处出现异响，严重影响司机操作。
1.2 问题产生的原因分析
（1）鹅颈式岸桥的前大梁分成前后两段，中间通过鹅颈铰点连接，与传统直臂式岸桥相比，其刚性较弱。
（2）在鹅颈式岸桥前大梁升起的起始阶段（见图2）和降落的终了阶段，俯仰机构的钢丝绳和前拉杆同时处于受力状态，前大梁前段则在升降过程向下移位，因此，前大梁前段的位置比平放时的位置低。
图2 鹅颈式岸桥前大梁升起的起始阶段
（3）由于鹅颈式岸桥前大梁的起臂点只有1个且位于大梁后段上，在前大梁升起时，前大梁前段的拉杆铰轴在一定角度（约成30°角）位置必须进入前大梁后段的固定支座内，以确保前大梁的前后两段没有相对角度和位移变化；之后再由俯仰钢丝绳提升前大梁整体，此时前大梁的重力载荷全部由俯仰钢丝绳承受，由于钢丝绳的受力突然加大，对岸桥机构及结构造成冲击，从而使岸桥整机产生抖动。
（4）由于鹅颈铰点处的受力较大，对制作、安装铰点的精度要求较高，并且由于维护条件较差，致使铰点轴承容易损坏。
2 鹅颈式岸桥前大梁的直臂式改造
2.1 改造准备
（1）可行性分析 根据鹅颈式岸桥前大梁的结构特点，海天集装箱码头在与岸桥制造企业共同研讨、分析和计算后，确定岸桥前大梁的鹅颈式结构具备直臂式改造的结构条件。
（2）作业方案设计 ①为岸桥前大梁设置30°的俯仰角度，以避让船舶，进行船舶作业时则降下前大梁。②在防台时，根据航空管制的要求，在无航班起降的时段，升起前大梁进入安全挂钩状态；在台风预警取消且航班恢复时，及时放下前大梁。
2.2 改造方案
2.2.1 方案选择
鹅颈式岸桥前大梁直臂式改造的基本方案包括：（1）重新设计、制作前大梁；（2）保留原来的两段式前大梁，对之进行加固处理。以上两种改造方案均须重新核算并设计相关部件的尺寸和性能；但相比之下，前者的改造费用高，工期长，且对安装工艺的要求较高，安全风险较大，同时对码头生产的影响也更大（因为在改造作业过程中需封航，影响船舶进出）。综合考虑各方面因素，海天集装箱码头最终选择对原前大梁进行加固处理的方案。
2.2.2 各机构具体方案
（1）结构加固处理 在保留前铰点的基础上对鹅颈式前大梁直接进行加固处理，具体措施为：保留前铰点轴承及销轴，同时将前铰点处的4根维修销轴全部装入孔内并加以紧固；在前铰点周围的左右侧、上端的副梁之间以及铰点位置的主梁底部加装板梁；将前大梁前后段之间的缝隙用钢板填满，然后采用焊接的方法使之连接成整体。
（2）前拉杆设计改造 前大梁2组拉杆的位置不变，并保留第二组拉杆；第一组拉杆变更为4节拉杆组合，保留原第一节拉杆，其余4节拉杆全部拆除，重新设计、制作本组的后3节拉杆；拆除第一组拉杆的原支座及搁座，重新设计、布置拉杆的导向搁座。
（3）前大梁升降起臂点布置 根据前大梁的强度校核，前大梁改成直臂式后应设置2个起臂点，分别位于距离变幅铰点和处；通过计算、分析原前铰点存在的间隙及加固位置的截面变化，为避免加固位置在前大梁升降过程中变形，选择俯仰钢丝绳前级倍率为6，后级倍率为4（与原有滑轮组前后级倍率为8∶2的分配相比，直臂式改造后前铰点处的弯矩从下降至 m，前铰点的角位移明显减小）；将俯仰钢丝绳的长度由调整为，抽绳量基本不变。
（4）俯仰机构改造 经重新核算，单根俯仰钢丝绳的最大受力由变为，原电动机的额定功率（）及其过载能力不能满足改造后俯仰机构的承载要求，为此，重新选择型号为QABP355M6A的连续工作制电动机，其电压为，额定功率为，能承受额定转矩的200%过载，历时；联轴器改用弹性梅花形联轴器；经核算，原高速轴和低速轴制动器的制动力矩以及减速机的启动扭矩和热功效均能满足使用要求，因此保留原制动器和减速机。
（5）电控系统改造 由于俯仰电动机的功率变大，小车变频器无法满足俯仰机构与小车行走机构共用变频器的要求，最终确定由原来的起升机构与大车行走机构共用变频器改为起升机构与俯仰机构共用变频器，并由原来的小车行走机构与俯仰机构共用变频器改为小车行走机构与大车行走机构共用变频器的驱动控制方式。具体措施为：重新设定4个变频器的参数；对可编程控制器的部分程序进行修改；对俯仰电动机的电缆及其他相关电缆进行重新布线、改线和接线；为大车变频器增加1个三位选择开关，用于变频器故障情况下的切换。
（6）轮压及稳定性核算 经核算，直臂式改造后岸桥整机的静态稳定性、动态稳定性、后倾稳定性及非工作状态的稳定性均能满足使用要求。
（7）其他机构方案 对起臂点滑轮支座处的副梁内部作加强处理；对原拖缆小车进行锚固，使改造后的直臂式前大梁可直接升降。
2.3 改造实施
鹅颈式岸桥前大梁的直臂式改造由岸桥制造企业负责实施。除设计、工件制作及采购外，改造的主体工作在码头现场进行。鉴于鹅颈铰点的加固处理及拉杆安装均为高空危险作业，且可借鉴的施工经验较少，海天集装箱码头为改造工程制定专门施工组织设计方案，对改造内容、材料选用、制作工艺及技术要求、安装和吊装工艺要求、施工机械的配备等作出规定，并针对工程质量、安全和工期制定保证性措施。经多方充分准备后，海天集装箱码头鹅颈式岸桥前大梁直臂式改造项目于2008年3月17日开始实施，并于4月20日完成（见图3），经试车后，顺利投入生产使用。
图3 鹅颈式岸桥前大梁直臂式改造完成后的挂钩状态
3 结束语
通过对鹅颈式岸桥实施直臂式改造，海天集装箱码头解决了原岸桥在鹅颈式结构设计上的缺陷和不足，使岸桥的使用操作更加安全、稳定和可靠；岸桥完成改造投入使用后，装卸效率明显提高，目前是海天集装箱码头的主力岸边作业设备。
（编辑：曹莉琼 收稿日期：2011-12-30）