1 概述
全球燃油价格飞涨，各国对环保、节能要求的不断提高，使得 “油改电 ”ｅＲＴＧ技术得到迅猛发展和提高。 “油改电 ”ｅＲＴＧ是指用电力驱动来代替原来用柴油驱动的轮胎吊，它既利用了电力“清洁能源 ”环保低耗的优点，又具有轮胎吊灵活转场的优点。 “油改电 ”ｅＲＴＧ以其无比的优越性成为国家交通部近期在港口推广 “节能减排 ”技术的带头兵。
“油改电 ”ｅＲＴＧ是新近发展的技术，其发展和完善本身具有一个循序渐进的过程，人们对新技术的认识和要求也在不断提高和完善。本文对不同形式的 “油改电 ”技术特点作一个分析和比较，以期对各个码头选择合适自己的方案提供一些帮助。
2 ＲＴＧ和 ｅＲＴＧ的发展过程
目前世界港口 90％以上的集装箱堆场龙门吊是人们熟悉的 ＲＴＧ它以柴油发电机作为动力，柴油发电机是安装在轮胎吊上自成一体的，所以它具有 “灵活转场 ”的优点。与轮胎吊同期存在的还有一种是轨道吊，它是在轨道上行走的，采用电网供电的形式，具有节能环保的优点。但是由于集装箱堆场龙门吊须 “灵活转场 ”，人们更加愿意选择轮胎吊。
轮胎吊利用柴油发电机作为动力，“喝油 ”厉害，有其先天的 “效率低下 ”问题。轮胎吊柴油发电机的容量必须覆盖吊机的*大功率，而吊机的*大功率仅仅当提升重载集装箱加速运行的一瞬间，使用时间往往只持续几秒，还不到吊机工作时间的 1％，而其它用不到*大功率时候的柴油发电机也必须满速运转，效率非常低下。人们也发展了不少技术来提高柴油发电机的效率，如：柴油机调速、大小柴油发电机、柴油双速发电机、混合动力减小柴油机容量等等。它们的目的是提高柴油发电机的效率或使用率 （通常也就 10％ －30％效率的提升 ），但与使用市电的大型发电机组相比效率仍然很低，成本也高。比较而言，*彻底的方法是采用电网供电来代替柴油发电机，即 “油改电 ”技术。电网供电可以根据需要开关电源和调节电量供给，目前 “油改电 ”节约营运成本可达到 60％ －80％。
*初的 “油改电 ”技术更多从单纯吊装节能效果来考虑，当初也将 “ＲＴＧ油改电描述为需要在 ＲＴＧ上增加一个供电系统。当 ＲＴＧ在堆场上进行正常堆垛作用时，关闭柴油发电机组，将供电选择开关切换到岸电供电；当 ＲＴＧ需要转场时，分离岸电，供电切换到柴油发电机组 ”。而电源的分离和切合、柴油发电机的启动和停止往往为轮胎吊带来很大的不方便性。
而实际中，特别是对于现代规模化集装箱码头，不仅仅是利用 “油改电 ”的节能减排特点，同时还需要充分利用保留轮胎吊 “灵活机动 ”的特点。因此，在油改电方案之初就应该更加注重轮胎吊的转场问题、驾驶问题，*理想的是尽可能“带电转场 ”，减少电源插拔和柴油机启停，同时又不会对驾驶带来大的影响。
3 “油改电 ”岸电上机方式和特点比较目前已有的 “油改电 ”方法是采用电缆卷筒、低空滑触线、高架跨箱区滑触线三种方案。
3．1 电缆卷筒供电方式 （单箱区移动 ）该技术是*早得到应用的 “油改电 ”技术，在国外个别有环保要求的小型集装箱场地，如挪威奥斯陆港口自 2003年初开始使用。国内 2003年末也在东北一边贸集装箱堆场使用。随后在深圳招商港和上海沪东集装箱码头分别使用。*近由于 “油改电 ”技术的推广应用，部分码头开始大规模地推广，如天津，深圳等地的部分码头年内会有40－50台投入使用。
该技术就是通过将电缆卷筒安装在轮胎吊上，利用供电电缆将市电采集到轮胎吊上 （见图1），其典型特点是：
● 在原 ＲＴＧ基础上，再增加一套市电供电装置，主 要 有 机 载 变 压 器 （如，1000Ｖ／460Ｖ，460ｋＶＡ）；电缆卷筒驱动控制柜 （电缆卷筒控制电
源，ＰＬＣ，变频器 ）；电缆卷筒 （如，卷筒外径 4ｍ内径 2ｍ），卷筒驱动电机和支持支架和维修平台；整机重量增加约 3．5ｔ，会增加轮胎磨损和电能驱动。
● 轮胎吊跑道上通常需要挖设电缆沟，操作需要防止车辆或者轮胎吊压到供电电缆，从而导致供电电缆受损。往往还需要在轮胎吊加装防撞装置和减速运行。一旦发生碰撞，维护成本较高。
● 由于电缆卷筒的局限，系统增加一定的电缆和变压器损耗，约是总功率的 10％ －15％。
● 移动受限，目前只能单箱区内运行，换箱区工作需要切换电源，启动柴油发电机，需要增加额外 的 时 间。相 邻 间 箱 区 转 场 通 常 在 20－30ｍｉｎ。
● 电源插头由于需安全防水，插拔电源有一定安全性，目前大多需要工程技术部来人帮助。
● 电源插头需要能方便快捷进行电缆插拔，目前主要还采用国外进口部件可控性差。
● 电缆卷筒需要占用宝贵的运行安全空间（约 30－40ｃｍ如安装在门架内，可能被吊具和集装箱碰撞，如安装在门架外，可能影响轮胎吊行驶安全）。
● 在已有的应用中表明，防碰撞系统是非常重要的配置，但由于不象低空滑触线可以用固定板做为基准，目前常用的方法 （如激光、超声波 ）还没有很好的解决方案。
● 另外，防碰撞系统仅仅可以减少碰撞事故，但驾驶不方便性仍然存在，往往通过牺牲驾驶速度来完成，这样也影响效率，目前针对该问题已有自动驾驶技术 （如 ＧＰＳ，图像处理技术 ）推出需要一定的支出。
● 需要有效的换向装置，以确保使用较少的电缆和对电缆弯曲疲劳的影响。
● 机上东西较复杂，使用寿命有限 （部分主要部件寿命仅 5－10年 ），如电缆弯曲疲劳和老化，变频电缆卷筒寿命等，有一定的维护成本。
● 改造费用估算：2台 ＲＴＧ在2×250ｍ堆场范围内，地面供电部分改造费用 160万机上改造部分 100万，平均每台改造费用为 130万人民币。
造价较高。
● 由于其电缆和变压器的损耗，以及轮胎吊重量的增加，在可比条件下，年耗油 55万元的工作频率下，平均每台节约营运成本为在 66％ （上海沪东单位标箱油耗 1．01ｋｇ＝4．55元，单位标箱电耗 2度 ＝1．54元 ），节约效率较低。投资回报期约为 3．5－4年。由于系统的寿命较短，按 10年计算，投资回报期占系统寿命约35％ －40％。
● 该技术地面工作较少，轮胎吊改造可以不占用工作场地，对堆场影响较小。
● 使用该技术的轮胎吊相对完整独立，可以分批分期单独改造，轮胎吊今后转场和利用比较容易。
● 应用面广，适合于不同大小、形状的场地，特别是对小码头，轮胎吊数量少 （10台以内 ）、密度小 （平均每台覆盖 2、3个箱区以上 ），有较高的性价比。
● 该技术相对应用时间较长，且深受主机厂欢迎并积极推广，在市场上有一定的影响力。
3．2 低空滑触线供电 （单箱区移动 ）
该技术是 2006年中由青岛港提出和开始使用，并且快速进行大面积推广，在青岛完成 60多台轮胎吊改造，是*先完成批量使用、得到系统使用经验的。随后盐田国际和香港 ＨＩＴ分别有小批量 10－20台轮胎吊使用。*近由于 “油改电 ”技术的推广应用，部分码头开始大规模地推广，如盐田年内会有 70－80台使用。低空滑触线供电是采用刚体滑触线作为ＲＴＧ供电的导体 （见图 2），其特点：
● 一般架设高度为 2～3ｍ每隔 3ｍ左右，须有一个电线杆作滑触线支撑，由于高度有限，滑触线须采用安全滑触线，供电电压通常是机上电压（如 460Ｖ）。
● 轮胎吊跑道上必须架设安全滑触线支架，操作需防止车辆或者轮胎吊撞到供电支架，从而导致供电滑触受损，往往在轮胎吊需要加装防撞装置和减速运行。一旦发生碰撞，维护成本极高。
● 移动受限，目前只能单箱区内运行，换箱区工作需要切换电源，启动柴油发电机，需要增加额外的时间，相邻间箱区转场通常在 10－20ｍｉｎ。
● 由于安全需要，插拔电源必须先切断线路电源开关，目前大多需要工程技术部来人帮助。
● 滑触线的集电装置需要保证安全供电和牵引，较为复杂，长度必须可以调节，质量要求高，目前主要采用进口部件。
● 安全滑触线支架需要占用相当宝贵的运行安全空间，通常在 50－100ｃｍ，非常影响驾驶安全。在已有的应用中，防碰撞系统 （如激光、超声波 ）几乎成为必须的配置，如在青岛和盐田，增加一定的成本。
● 另外，防碰撞系统仅仅可以减少碰撞事故，但驾驶不方便性仍然存在，往往通过牺牲驾驶速度来完成，这样也影响效率。目前针对该问题已有自动驾驶技术 （如 ＧＰＳ图像处理技术 ）推出需要一定的支出。
● 由于该技术源自于工业行车供电方式，为节约成本，通常采用铝滑线，与铜滑线相比，线损耗较大，同时寿命也短很多。
● 改造费用估算：目前国产低空滑触线约2500元／ｍ，进口低空滑触线 4000元／ｍ，考虑到同比采用铜滑线，每米需增加 1000元，2台 ＲＴＧ在 250ｍ堆场范围内，同时考虑必须的防碰撞系统，投资费用：平均每台改造费用为 45－60万人民币。造价较低。
● 由于铝滑线的损耗较大，目前报道平均每台节约营运成本为在 61％ （青岛港单位标箱 5．9元下降为 2．3元 ），在可比条件下，年耗油 55万元的工作频率下，投资回报期约为 1．3－1．4年。由于铝滑线的寿命限制，和系统在地面的安全性等问题的影响，按 15年使用寿命计算，投资回报期占系统寿命约 8．5％ －9．5％。
● 该技术地面工作较多，对堆场影响较大。轮胎吊改造需要有一定的小批量同时进行。
● 适用面较广，对于中等规模 （10－20台 ），中等工作密度 （平均每台覆盖 2、3个箱区 ）的堆场有较高的性价比。
● 该技术有批量应用业绩，目前在批量推广中有一定的市场。
3．3 高空跨箱区滑触线供电方式 （跨箱区移动 ）
该技术是2007年初由上海港 （与上海海得共同推出 ）率先开始使用，并且是后来居上，*快得到大面积推广应用的。在上海目前已经完成 80多台轮胎吊改造，并且在宁波、广州、妈湾、扬州等港口开始批量和大批量使用，近期上述码头和上海港还会有 100－120台使用。
高空跨箱区滑触线供电方式是以电车铜滑触线作为载流导体，架设在 ＲＴＧ的顶上，以承重钢绞线作为铜滑触线的承载装置，承受滑触线的重量并保证铜滑线的水平，加上其它辅助措施，保证轮胎吊的可靠供电 （见图 3），其特点：
● 供电铜滑线电压通常是机上电压 （如460Ｖ），架设高度在 25ｍ以上，由于高度超过轮胎吊和其它码头运动设备的高度，对港口设备没有妨碍，避免由于碰撞可能引起的高额维修费。
● 轮胎吊司机无需改变操作习惯，可操作性很好，安全性也强。
● 在直线箱 区 间 移 动 自 由 （即 “带 电 转场 ” ），保证了绝大部分轮胎吊转场机动性的要求。因此，可以结合其它简单方法，彻底让轮胎吊从柴油发电机中解放出来 （是前述两种方法无法做到的 ），并省去相当大的柴油机维护成本。另外，由于卸掉柴油机，可以减轻数吨的重量，对轮胎吊的轮胎磨损和轮胎吊行走节能都有帮助。
● 轮胎吊切换供电时，由于电源开关的安全距离达 2米，系统安全性很高。但操作需要爬到吊车顶部，不很方便，不过好在这种需要在大堆场的机会很少，另外如需要可以引入自动切换系统。
● 高空滑触线的架线依靠高杆塔来完成，塔高35～45ｍ，间隔100～300ｍ，因此，可选择相当次要的空间来安装，保证不影响运行，没有碰撞危险。
● 设备使用寿命很长，主要部件在 30－50年以上寿命，维护成本低，所以部件均为国内生产。
● 改造费用估算：目前以 1200ｍ计算，每米造价为8000元，可以提供10－12台，一次性投资费用平均每台改造费用为80－96万人民币，价格中等。
● 由于采用铜滑线，损耗较小，也没有变压器损耗，甚至还可以省掉柴油机的重量，是目前节约营运成本*多的，平均每台为 77％ （上海港振东码头单位标箱耗油 0．87升 ＝4．47元，单位标箱电耗 1．36度 ＝1．02元 ），在可比条件下，年耗油 55万元的工作频率下投资回报期约为 1．9－2．2年。由于系统的安全性高，使用寿命长，按 30年使用寿命计算，投资回报期占系统寿命约6．5％－8％系统综合经济性*好。
● 该技术地面工作中等，对堆场影响中等。轮胎吊改造需要有一定的批量同时进行。
5 总结
● “ 油改电 ”技术是目前 ＲＴＧ*有效的 “节能减排 ”技术，值得大力发展和推广，有条件的港口应该尽快应用该技术。
● 目前三种方法各有其特点和应用场合，无法完全取代，码头应该根据自己的条件选用合适自己的技术。
● 总体来讲，对于小码头较适合用电缆卷筒方案，中小规模的可选用低空滑触线方案，中大规模的更适合用高架滑触线方案。
● 由于总体性能是高架滑触线*优，低空滑触线居中，电缆卷筒较低。因此，在满足资金、场地、运行条件的情况下，应该按上述顺序选择应用方案。
