沙晓峰

（上海铁路局 上海铁路装卸服务(集团)有限公司装卸修造分公司，上海 200434）

随着铁路集装箱运输的大力发展，许多铁路货场内开辟了集装箱专用作业区域[1]。而现有的通用吊钩门式起重机 ( 以下简称通用门吊 ) 已不能适应大批量集装箱到发的装卸作业要求，需要配备集装箱专用门式起重机 ( 以下简称集装箱门吊 )。铁路货场新增集装箱门吊的投资额一般在 600 万元/台以上，因而将现有的 36 t 通用门吊，经过一定的技术改造，使之具备集装箱门吊的所有功能，可以大幅度降低投资费用。

1 通用门吊与集装箱门吊的机构比较与改进

1.1 门架结构

通用门吊与集装箱门吊的门架结构基本相同，需要根据改造后的工况条件进行校验计算，以确定是否需要进行加固。

近 10 多年来，铁路货场进行了大量的各吨位通用门吊的增吨改造工作，门架结构的改造方案已日趋成熟。

1.2 大小车运行机构

通用门吊与集装箱门吊的大小车运行机构工作原理相同，需要按改造后的工况条件进行校验计算，根据校验结果采取局部补强措施。

1.3 电气系统

通用门吊与集装箱门吊的电气系统工作原理基本相同，改造时按电气容量调整部分电气元件和线缆，增加一组专用吊架电气控制系统。

1.4 司机室

通用门吊的司机室一般为固定式，即司机室固定安装于主梁底面。集装箱门吊跨度大时，司机室安装于起重小车底部，随小车运动；跨度不大时，可以固定安装于主梁底面。

1.5 起升机构

集装箱门吊一般为四吊点起升机构，以确保集装箱装卸作业过程平稳，同时要求起升机构带旋转功能，以便于吊架对箱、集装箱对货位。

通用门吊为单吊点工作方式，需要吊装集装箱时，在钩头上加装吊架，吊架对箱及挂钩后旋转集装箱时，往往需要辅助作业人员用人力推拉吊架或集装箱。而在现场实际作业中，司机往往图省事，违章采取集装箱撞支腿或其他集装箱的方式使集装箱转向。这种作业方式造成集装箱剧烈碰撞，是造成铁路集装箱箱体及货物破损较多的重要原因。

1.6 减摇装置

通用门吊没有减摇装置。集装箱门吊为使集装箱在高速吊运过程中，迅速减轻晃动和缩短摇摆衰减时间，需要安装减摇装置[2]。现阶段的减摇装置，可以通过采用力矩电机感应集装箱侧向摆动时产生的力矩，自动收放减摇钢丝绳。

2 通用门吊集装化应用改造的起升机构选型

根据上述比较分析，通用门吊改造为集装箱门吊需要解决的关键技术是起升机构的改造方案，即起升机构的选型设计[3]。改造方案可以简单总结为两项要求：①起升机构要实现机械旋转功能；②起升机构要实现四吊点功能。

2.1 实现机械旋转功能

2.1.1 采用双层小车实现机械旋转功能(方案一)

采用双层小车实现机械旋转功能 ( 方案一 ) 的工作原理如图 1 所示。

将小车架设计为双层结构，旋转机构轨道 4 固定于下层小车架 5 上，上层小车架 2 安装有旋转机构。起升机构 1、旋转机构车轮 3 安装在上层小车架 2 上，通过旋转机构沿圆形旋转机构轨道 4 实现集装箱的机械旋转功能。方案一的特点如下。

（1）可简化集装箱专用吊架结构，外购吊架时可节约采购费用。

（2）空间尺寸允许时，可以尽量加大旋转轨道直径，以利于提高集装箱吊装时的稳定性。

（3）小车架制造工艺比较复杂，改造费用比较高。

（4）外形尺寸比较大，悬臂端作业时空间局限性大。

图1 双层小车实现旋转功能示意图

2.1.2 采用带旋转机构实现机械旋转功能 (方案二)

通用门吊上的原小车架结构基本维持不变，采用带旋转机构的集装箱专用吊架实现旋转功能 ( 方案二)，其工作原理如图 2 所示。

图2 带旋转功能的集装箱专用吊架示意图

专用吊架通过吊架四吊点滑轮 2 悬挂于小车架上，通过改造后的四吊点起升机构进行升降。需要旋转集装箱时，启动电控装置驱动旋转机构 1 实现旋转功能。方案二的特点如下。

（1）小车架结构基本维持不变，仅需要根据改造后的荷载进行强度校验后确定补强方案，台面尺寸及部件布局按改造后的起升机构重新设计。

（2）需配置的专用吊架结构较复杂，外购吊架时采购成本较高。

（3）专用吊架高度增大，影响门吊有效起升高度。

2.2 实现四吊点功能

通用门吊起升机构一般采用双联卷筒缠绕钢丝绳驱动吊钩的形式实现货物升降，提供的是单吊点功能。为实现集装箱的四吊点功能，必须对现有的起升机构进行改造。目前，为实现四吊点功能，起升机构可供选择的主要形式有以下 3 种。

2.2.1 采用单电机、双减速箱、双联双卷筒形式(形式一)

起升机构采用单电机、双减速箱、双联双卷筒形式，如图 3 所示。

图3 单电机、双减速箱、双联双卷筒形式示意图

2.2.2 采用单电机、单减速箱、四联单卷筒形式(形式二)

起升机构采用单电机、单减速箱、四联单卷筒形式，如图 4 所示。

2.2.3 采用单电机、单减速箱、双联双卷筒形式(形式三)

起升机构采用单电机、单减速箱、双联双卷筒形式，如图 5 所示。

2.3 起升机构改造形式选型

通用门吊集装化改造时，以上 3 种起升机构形式各有利弊，应根据改造项目的实际情况进行选择，选择时主要考虑的因素如下。

图4 单电机、单减速箱、四联单卷筒形式示意图

图5 单电机、单减速箱、双联双卷筒形式示意图

（1）原机起升机构零部件状况。原机零部件及小车架状况较好时，可以考虑充分利用原机的零部件，适当增加需要的部件，以节省投资费用。此时，较适合选用形式一和形式三。原机零部件状况较差，需要全部更新时，上述 3 种形式均可以考虑采用。

（2）原机小车架几何尺寸。原机为单卷扬机构，小车架台面窄时，可以考虑形式三；原机为双卷扬，台面空间较宽裕，有足够的位置布置下绳口时，可以考虑形式一和形式二。

（3）改造资金。需要根据上述 3 种形式的详细改造预算进行比较，确定最佳方案。

（4）加工工艺。形式二的零件加工及部件装备工艺要求相对较高，可以根据项目执行单位的生产能力确定选用形式。

3 实施案例及效果

上海铁路装卸服务 ( 集团 ) 有限公司装卸修造分公司近 2 年在上海铁路局管内先后实施了 3 台 36 t 通用门吊改造为集装箱门吊项目工程。项目采用的方案均为小车架结构不变，配用带旋转功能的专用吊架，以及单电机、单减速箱、双联双卷筒形式。项目改造费用总价为单台约 150 万元 ( 含金属结构补强及门吊大修 )，相对于新增集装箱门吊投资，3 台总计节约投资上千万元，取得了良好的经济效益。改造项目投产后，现场装卸作业人员普遍反映司机的作业劳动强度明显降低，作业效率显著提高，惯性违章作业现象也得到有效遏制，取得了良好的社会效益。

[1] 陆园园，李夏苗，朱晓立. 中国铁路集装箱运输的现状及发展思考[J]. 物流科技，2008(9)：4-6.

[2] 陈国璋. 集装箱龙门起重机[M]. 北京：中国铁道出版社，1983.

[3] 张质文，虞和谦，王金诺，等. 起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1998.