于 江

天津港滚装码头有限公司



一种新型滚装多功能应急装置的研制

于 江

天津港滚装码头有限公司

针对滚装码头商品车作业中，长期存在商品车因电瓶没电或轮胎没气造成的作业动态延误现象，设计了一种适用于滚装码头的新型多功能应急装置，实现了车辆应急启动和补气等功能，满足了故障商品车接卸要求，提高了作业效率。

应急装置； 滚装； 汽车； 电瓶

1 引言

天津港滚装码头汽车及滚装货物的年吞吐量达70万辆以上。在日常作业中，由于商品车辆经过长时间海运，部分车辆会出现电瓶没电、轮胎胎压不足等情况，造成车辆不能正常行驶。针对上述情况，以往解决办法主要是采用备用电瓶直接搭电、车辆跨接、外请救援车等应急启动，但这些应急启动方式工作强度大、效率低且容易误操作。因此亟需研制一种适合滚装作业的多功能应急装置，减少对装卸效率及港口船舶动态的影响。

2 设计思路

通过深度调查，市场上没有适合滚装码头作业要求的相关应急设备。为此，技术部门对研制新型救援装置展开攻关，设计了以下3种方案。

2.1 方案一：引擎动力型

车上配置1台动力输出设备，可提供12 V、24 V电压转换输出，输出设备动力由车辆引擎提供，且为气泵提供电力输出。配置电瓶线卷线器，可自由伸缩和卷起，电瓶线长度达到30 m。当车辆没电时，可将故障车辆与救援车辆上的动力输出设备直接连接，进行车辆充电作业(见图1)。

图1 方案一示意图

2.2 方案二：发电机动力型

车上配置发电机、气泵各1台，发电机动力使用柴油动力，提供220 V、12 V、24 V电压输出。其中220 V电压为气泵动力，12 V、24 V电压为商品车辆动力。配置电瓶线卷线器，可自由伸缩和卷起，电瓶线长度达到30 m。当车辆没电时，可将故障车辆与救援车辆上发电机的12 V、24 V端口连接，进行车辆充电作业(见图2)。

图2 方案二示意图

2.3 方案三：电瓶动力型

车辆搭载电瓶组，通过电瓶组不同的串、并联形式由电瓶为商品车搭电和气泵输出电压(见图3)。气泵应符合简单压力容器标准，即额定压力小于1.4 MPa、气罐容积15 L、功率200 W、排气量>40 L/min。为便于后期维护，可选择无油静音空压机，其具有不使用空压机油、免维护、低噪音、节能、寿命长等特点。

此外，考虑到车辆空间利用和未来经济成本等

方面因素，在充分满足作业需求和生产安全的前提下，均购置小型电瓶和气泵。其中电瓶组采用超级电容组并联电瓶使用，具有电容量大、充放电寿命长、能提供很高的启动电流、保护原车电瓶、充电时间短等优点。

图3 方案三示意图

可操作性方面，车辆设计有灯光照明和电瓶线伸缩功能，可以在最短时间内完成车辆救援工作。

2.4 确定设计方案

从经济成本、实现难易、可操作性等3个方面对3种设计方案进行了讨论，最终确立以“方案三”为研究方向(见表1)。

表1 设计方案优缺点对比

结合现场实际作业经验，最终在方案三的基础上进行如下修改：

(1)加装车厢盖，并采用杠杆支撑设计，方便员工开启，同时避免雨、雪等特殊天气情况的影响。

(2)加装仪表盘，仪表盘分别安装有12 V、24 V显示屏，并在电瓶缺电情况下，能够提前预警。

(3)车辆箱盖采用单向上扬开启设计，最大程度上降低了车辆整体作业高度，有效地解决了舱高的限制。

3 研制开发

3.1 基本技术参数

结合滚装码头以往作业的数据统计及车辆技术参数，该应急装置的基本参数如下：

(1)启动用电源输出DC24 V//DC12 V，最大启动电流1 000 A。

(2)补气用输出气压0.8 MPa。

(3)充电电源输入：AC220 V、50 Hz。

(4)空气压缩机系统：压缩机排量0.10 m3/min，系统工作气压0.4 MPa，最大气压0.8 MPa。

(5)电机的电压DC24 V，功率650 W。

(6)电池组：12 V×6块。

3.2 结构设计与工作说明

该多功能应急装置包括移动平台和安装于移动平台上的箱体2部分，选择东风日产ZN101U2S型皮卡作为移动平台，整体设计充分利用皮卡车后方的车厢空间(见图4)。其箱体内固定有空气压缩机、气罐、气管，输出电压为12 V的第一电池组，输出电压为12 V的第二电池组，充电器和控制电路。空气压缩机的气体输出端与所述气罐的进气口连接，气管一端与所述气罐的出气口连接，另一端安装有充气接头。

图4 平面布置图

控制电路原理图见图5。

图5 控制电路原理图

当需要对商品车充电时，按下商品车应急启动按钮S1，商品车应急控制继电器线圈KA1得电，商品车应急控制继电器的第一组常开触点KM1-1和第二组常开触点KM1-2闭合，同时，商品车应急控制继电器的常闭触点KM1-3打开，工程机械应急控制继电器线圈KA2失电，工程机械应急控制继电器的第一组常开触点KM2-1和第二组常开触点KM2-2打开，不能输出24 V电压，只能输出12 V电压给商品车供电。商品车供电完成后，按下商品车应急停止按钮S2，商品车应急控制继电器的第一组常开触点KM1-1和第二组常开触点KM1-2打开，停止给商品车供电。当需要给工程机械供电时，按下工程机械应急启动按钮S3，工程机械应急控制继电器线圈KA2得电，工程机械应急控制继电器的第一组常开触点KM2-1和第二组常开触点KM2-2闭合，工程机械应急控制继电器的常闭触点KM2-3打开，商品车应急控制继电器线圈KA1失电，商品车应急控制继电器的第一组常开触点KM1-1和第二组常开触点KM1-2打开，不能输出12 V电压，只能输出24 V电压给工程机械供电。

当第一电池组和第二电池组电量不足时，按下充电控制按钮T2，充电控制继电器线圈KA3得电，充电控制继电器常开触点KM3-1和KM3-2闭合，进行充电。

当胎压不足时，将充气接头插到车胎的气嘴上，进行充气。

3.3 技术效果

(1)本装置备有供汽车应急启动的12 V电池组及工程机械应急启动的24 V电池组，最大启动电流可达1 000 A，理论启动次数达15 000次以上。

(2)该装置的电路设计有安全保护功能，电路具有12 V与24 V切换互锁，实现工作时互不干扰，避免了同时使用12 V/24 V造成的机损事故。

(3)系统自带充电装置，充电时间取决于蓄电池组的使用情况，大约8～11 h。采用高性能蓄电池供电，通过优化电路设计使自放电不大于20%，且40 min内可充入95%以上的电量。大电流放电好，最高启动功率可达到98 kW。

(4)本装置配有DC24 V气泵及储气罐，利用本电池组作为气泵电源，具有向机械轮胎的补充气压的功能。

(5)该装置可在-35 ℃～75 ℃环境内安全使用。

(6)控制面板采用不锈钢材质，防锈蚀性能好，适合在沿海码头使用。后厢盖配有密封条，防水防尘，并安装液压支撑杆，操作简便。整体装置具有超强的抗震能力，在恶劣的船舱环境也能使用。

4 结语

该装置的研制和使用可以大大减少故障车对滚装作业动态的影响，目前在天津港范围内得到推广和应用，已实现经济效益350余万元，平均每台故障车的处理时间缩短为10 min以内。

于江： 300456，天津市天津新港六号路1599号

The Research of a Kind of New Roll-on Multi-function Emergency Device

Yu Jiang

Roll-on Wharf Limited Company, Tianjin Port

Aiming at the work dynamic delay phenomenon by battery lacking power or tire lacking gas existing long-termly in the roll-on wharf goods vehicle work, a kind of new multi-function emergency device applicable to roll-on wharf is designed to achieve vehicle emergency start, supplement gas and so on. And that meets the unloading requirements of malfunction goods vehicle and increases work efficiency.

emergency device; roll-on; vehicle; battery

2016-08-05

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.06.006