第四章-集装箱装卸专用设备与技术

集装箱装卸专用设备与技术2香港3深圳港4上海港一、集装箱与集装箱运输的定义（一）集装箱的定义

集装箱是我国大陆的称谓，其英文名称是container。在中国香港称为“货箱”，在中国台湾称做“货柜”。6集装箱

定义说明：根据国际标准化组织（ISO）TC/04委员会的定义，凡具备下列条件的运输容器，可称为集装箱。

1、具有足够的强度，能长期反复使用；

2、中途转运时，不用搬动箱内的货物，可整体转载；

3、备有便于装卸的装点，能进行快速装卸；

4、便于货物的装入和卸出；

5、具有1立方米以上的内部容积。分类：杂货集装箱（通用集装箱）；散料集装箱；框架集装箱；冷藏集装箱；保温集装箱；罐状集装箱7二、集装箱的分类1．按用途分类（1）干货集装箱（DryCargoContainer）（2）开顶集装箱（OpenTopContainer）（3）台架式及平台式集装箱（PlatformBasedCOntainer）（4）通风集装箱（VentilatedContainer）（5）冷藏集装箱（ReeferContainer）（6）散货集装箱（BulkContainer）（7）动物集装箱（PenCOntainer）（8）罐式集装箱（TankContainer）（9）汽车集装箱（CarContainer）8通用集装箱9罐式集装箱10通风集装箱11保温集装箱12散货集装箱13恒温集装箱14集装袋

定义说明：集装袋又称柔性集装箱，是集装单元器具的一种，配以起重机或叉车，就可以实现集装单元化运输。它适用于装运大宗散状粉粒状物料。

它的特点是结构简单、自重轻、可以折叠、回空所占空间小、价格低廉。性能参数：适用型式重复使用型／一次使用型

形状圆桶型／方型／圆锥型／折叠型

提升方式顶面／底面／侧面

排料口有／无

材料橡胶／塑料／帆布

充填重量0.5/1.0/1.5/2.0/2.5/3吨

容积500/640/840/1000/1250/1500/1750/2000立方米152．按其主体材料分类（1）钢制集装箱（2）铝制集装箱（3）不锈钢制集装箱（4）玻璃钢制集装箱

163．按结构分类（1）内柱式（linteriorposttypecontainer)与外柱式集装箱(outsidepoosttypecontainer)（2）折叠式集装箱（collapsidecontainer)（3）薄壳式集装箱（monocoquecontainer)

（二）国际标准的集装箱

国际标准化组织ISO/TC104技术委员会对集装箱国际标准作过多次补充和修改，现行的国际标准为第I系列共13种，如表1所示。

表1国际标准集装箱规格箱型长度L宽度W高度H最大总重量/kg3m(10ft)箱ID2.99m(9ft9.75in)2.44m(8ft0in)2.44m(8ft0in)10160IDX<2.44m(8ft0in)6.1m(20ft)箱ICC6.05m(19ft10.25in)2.44m(8ft0in)2.59m(8ft6in)24000IC2.44m(8ft0in)ICX<2.44m(8ft0in)9.1m(30ft)箱IBBB9.12m(29ft11.25in)2.44m(8ft0in)2.9m(9ft6in)28400IBB2.59m(8ft6in)IB2.44m(8ft0in)IBX<2.44m(8ft0in)12.2m(40ft)箱IAAA12.2m(40ft0in)2.44m(8ft0in)2.9m(9ft6in)30480IAA2.59m(8ft6in)IA2.44m(8ft0in)IAX<2.44m(8ft0in)图1几种常见箱型的集装箱

目前，在海上运输中，经常使用的是IAA型和ICC型集装箱，在实际使用中常以不同长度作为区别的标准，如6.1m（20ft）、12.2m（40ft）集装箱就是指ICC、IAA型集装箱。二、集装箱运输的特点与优越性22集装箱示意图2320’标准集装箱2420’侧开门集装箱2520’侧开双门集装箱26开顶散货集装箱27冷藏集装箱浙江国际海运职业技术学院港口管理学院埃玛·马士基埃玛马士基是以摩勒—马士基集团(A.P.Moller-Maersk)前主席马士基·麦金尼·摩勒(MaerskMc-KinneyMoller)已故夫人的名字命名的。

马士基·麦金尼·摩勒现年93岁，已在2003年卸下集团董事主席职位。他的父亲是摩勒—马士基集团的创办人。浙江国际海运职业技术学院港口管理学院当今世界最大的集装箱船。全长397．7米，宽56．4米，载箱量为11000标准箱。可容纳1000个40英尺冷冻集装箱，是目前世上可运载最多冷藏货的集装箱船之一。这么大的集装箱船只需13名船员负责，这要归功于船上的先进系统与设备。浙江国际海运职业技术学院港口管理学院浙江国际海运职业技术学院港口管理学院浙江国际海运职业技术学院港口管理学院浙江国际海运职业技术学院港口管理学院浙江国际海运职业技术学院港口管理学院浙江国际海运职业技术学院港口管理学院浙江国际海运职业技术学院港口管理学院2007远洋船队运力全球排行前10名船公司缩写代码国家或地区1马士基MAERSK

MSK丹麦2地中海航运MSCMSC瑞士3达飞轮船CMACMA法国４长荣海运EVERGREENCEG台湾５郝伯罗特航运Hapag-LloydHLC德国６中海集团CHINASHIPPING

CSL中国７美国总统APLAPL新加坡８韩进海运HANJINHJS韩国９中远集团COSCOCOS中国10日本邮船NYKNYK日本2007世界前十大港口排行榜1上海2新加坡3香港4深圳5釜山6高雄7鹿特丹8洛杉矶9汉堡10迪拜2007年中国前十大港口排行榜1上海港2深圳港3青岛港4宁波-舟山港5广州港6天津港7厦门港8大连港9连云港10营口港大纲集装箱吊具岸边集装箱起重机集装箱龙门起重机集装箱正面吊运机其他集装箱装卸设备第二节集装箱吊具一、集装箱吊具的种类

—分不可伸缩的固定式吊具、组合式和伸缩吊具三种。

1．固定式吊具（1）直接吊装式吊具：为20ft或40ft集装箱专用吊具，通过吊具上液压装置的转动旋锁装置直接与角配件连接或松脱。

特点：结构简单、重量轻、只适用于起吊一定尺寸的集装箱。对不同尺寸的集装箱必须更换吊具。（2）吊梁式吊具（可更换吊具）将专门制作的吊梁悬挂在起升钢丝绳上。只需更换各种集装箱专用吊具（液压装置装在吊具上）即可吊各种不同尺寸集装箱。（3）组合式吊具由一种由两种不同规格的吊具组合在一起并可快速装拆的组合式吊具。液压旋锁装置装在20ft吊具上，吊40ft集装箱时将40ft专用吊具作为从吊具附加在20ft主吊具上即可。图5-3组合式吊具荷兰鹿特丹港ECT自动化码头直接吊装式吊具吊梁式吊具

2．伸缩式吊具其吊架可伸缩，可适应不同规格的集装箱吊运，吊具的伸缩由司机操纵。变换时间短，自重大，能实现快装快卸，用途广泛。旋销驱动装置导向装置吊具吊具滑轮油泵驱动装置及油箱电缆储存器上架底架伸缩架伸缩式吊具（二）集装箱吊具的主要部件1．连接装置连接装置的工作原理

（1）定轴旋锁装置旋锁相对于吊具旋转箱不能摆动，只能转动。

（2）浮式旋锁装置旋锁可在旋转箱内摆动，以适应集装箱的制造误差和工作变形。2．导向装置吊具接近集装箱时起定位作用，常用导向板式，末端用钢板制成可上下转动1800的锥形包角。不工作时可翻转向上。3．悬挂及倾斜装置集装箱船出现纵倾或横倾时，要求吊具也能在前后左右方向允许有±50的倾斜。一般通过液压缸伸缩或卷筒钢丝绳的收放来实现。4．操纵控制装置

操纵装置：包括旋锁驱动装置、导向板驱动装置、吊具前后斜装置和吊具伸缩装置，都采用液压传动

控制装置：在吊具的四个角配件处装有指示灯，只有四个角配件同时旋合时，指法示灯才全亮，才允许吊运集装箱第二节岸边集装箱起重机

由门架（前后两门框）+桥架+起重小车组成，进行装卸船作业。

结构特点：桥架伸出码头外面的部分可以俯仰，以便船舶靠离码头。对高速型岸边起重机还吊具装有减摇装置。前伸(悬)臂主梁后伸臂门架岸边集装箱起重机`一、岸边集装箱起重机的结构种类1。按门架结构形式分A形——对船舶上层建筑避性好，整机重量小。

H形——高度低，制造拼装容易，实际中多用

d）为A形门架内、外侧常用结构e）、f）为H形门框常用结构2、按前大梁结构形式分类

前伸梁可俯仰或伸缩，以避让船舶或飞行器有俯仰式、折叠式和伸缩式三种俯仰式折叠式伸缩式H形门架前大梁俯仰式H形门架前大梁伸缩式3、按行走小车牵引方式分类

（1）自行小车式

起升与小车运行机构均装在小车架上。

特点：小车可自行，结构较简单，钢丝绳磨损小，驾驶员视野好，前大梁仰起后，小车可继续作业，但小车自重较大。

（2）全绳索牵引小车式

起升机构和行走机构都设在机器房内，小车行走靠钢丝绳牵引。

特点：小车自重小，牵引性能好，起动加速时不会打滑，但钢丝绳系统复杂，维修不便。

（3）半绳索牵引小车式

起升机构在机器房内，行走机构装在小车架上，取消小车牵引钢丝绳系统。

特点：兼有自行小车式和全绳索牵引小车式的优点，缺点是钢丝绳易磨损。

（4）导杆牵引小车式

起升机构和行走机构都设在机器房内，但小车的行走机构用一套摆动导杆机构驱动。

特点：小车自重小，行走速度高，起动加速性能好，不产生打滑，但结构尺寸大，制造工艺要求高。二、主要技术参数的确定

（一）起重量指额定起重量与吊具重量之和。即额定起重量不包括吊具重量集装箱一般为满箱不满载，40ft集装箱的最大重量为30.5t，伸缩式吊具重量取10t，改进后为8～8.5t，故大多数起重量取为40.5t和37.5t（二）尺寸参数

1、起升高度与船舶型深、吃水、潮差、船上集装箱堆装情况有关。一般要求轻载高水位时能装卸三层并能堆高四层集装箱，满载低水位时能取到舱底的集装箱，按30000t级船型2m水位差计，取起升高度为轨道面以上下25m，下放深度为12m。2、外伸距海侧轨道中心到吊具垂直中心线的距离。考虑甲板堆四层集装箱、外倾30能取货，常用外伸距为35m。3、内伸距陆侧轨道中心向内至吊具垂直中心线间的距离。考虑内伸距对卸船集装箱的缓冲作用和承放舱盖板的要求，常取内伸距为7～11m。4、轨距主要考虑起重机稳定性和轮压对轨道的影响及码头前沿的装卸工艺要求。一般要求轨道内能放三列集装箱，并允许跨运车通过（集装箱一般不进行车船直接换装），轨道取为16m，宽轨型取26m。

5、门架净空高度取决于门架下通过的流动搬运机械的外形高度要求能通过跨运车，并留有0.8m～1m的安全间隙。常取堆码三层或通过两层集装箱跨运车（9m），门架净空高度取10m。6、基距指同一轨道上两上主支承中心线间的距离。应能通过40ft集装箱和大型舱盖板。并考虑摆运而留有一定的间隙，多取16m三、主要工作机构的特点1、起升机构多装起重中部或尾部的机房内。采用晶闸管直流恒功率调速系统。由于集装箱吊具多为四点悬挂，起升机构用两双联卷筒卷绕起升绳，并保持刚性同步。

1-电动机；2-2传动轴；3-减速箱；4-车轮；5-起升卷筒

2、小车运行和减摇装置小车运行距离和运行速度较大，会引起重物摆动，必须加设减摇装置。通常的办法是调整小车架上的起升滑轮现吊具上的滑轮之间的距离，以加大起升绳的夹角，通过张力的变化来吸收摆动能量实现减摆

3、大车运行机构大车运行主要为了对正船上的货舱取货，要求具有调速、微动和制动性能

4、驱动和供电方式一般多采用直流电动机调速系统，各机构采用直流电动机驱动。供电方式有三种

交流电动机-直流发电机方式可控硅整流方式柴油机-直流发电机供电方式荷兰鹿特丹港MAERSK码头NOELL桥吊阿联酋迪拜港的ZPMC双40英尺桥吊埃及塞得港NOELL桥吊阿联酋迪拜港的ZPMC桥吊德国不来梅港ZPMC单箱梁桥吊德国不来梅港ZPMC双箱梁桥吊德国汉堡港HHLA码头NOELL双小车桥吊德国汉堡港CTA码头ZPMC双小车桥吊第三节集装箱龙门起重机

集装箱龙门起重机指专门用于集装箱堆场进行堆码和装卸作业的机械，按行走部分有轮胎式和轨道式两种。

一、轮胎式集装箱龙门起重机

1、结构

由前后两片门框和底梁组成门架，橡胶充气轮胎组成行走机构，小车沿门框上横梁上行走，进行堆码作业或装卸底盘车。多采用内燃机-电力驱动集装箱龙门起重机图-1集装箱龙门起重机图-2轮胎式集装箱龙门起重机3、工作机构1）起升机构2）小车行走机构3）大车行走机构由前后两片门框和底梁组成门架，橡胶充气轮胎组成行走机构，小车沿门框上横梁上行走，进行堆码作业或装卸底盘车。大车行走机构起升机构小车运行机构减摇系统纲丝绳缠绕系统.2、回转和减摇装置吊具可在±50的小范围内回转，以便吊具对正集装箱锁孔。因大、小车经常移动，必在前后、左右四个方向上设减摇装置。

3、行走微动措施行走小车位置的变化或吊重的变化，轮胎充气压力不完全一致等，导致辆两侧轮胎变形量不同，出现走偏或蛇行。防止措施：

A．设走偏指示杆和行走限位报警器

B．无线电感应轨迹自动控制装置4、小车运行机构分别驱动：两台电动机分别通过减速驱动左右车轮。集中驱动：一台电动机采用低速成共轴形式驱动左右车轮。

齿轮齿条驱动的小车运行机构原理

特点：小车定位准确，恶劣气候不出现打滑1-联轴节2-齿条3-小车运行轨道4-小车行走轮5-驱动齿轮6-驱动半轴7-减速器8-联轴节9-电动机

5、轮胎龙门起重机的转向

A．定轴转向：转弯半径大，适用于宽敞、设备台数少，使用不频繁的堆场。

B．900直角转向：在每个支腿下安装一900转向装置。1、2、3、4-支腿34121-向液压缸；2-向销；3-轮；4-杆；5-销液压缸；6-锁销；7-转向板；8-限位开关6、轮胎式龙门起重机的主要参数◆起重量

由额定起重量和吊具重量决定

◆跨距

取决于跨下所需堆码的集装箱列数和底盘车的通道宽度。多按6列集装箱和1条底盘车考虑，取23.5m

◆起升高度取决于起重机下所堆放的集装箱层数和高度。一般按堆放四层，通过三层考虑取11—12m

◆运行速度

有普通型和高速型两种，表4-7型号及制造设计单位LMJ40

上海港机厂LMJ40B

上海港机厂日本三井

造船公司日本日立

制作所起重量/t40.540.540.540.5额定起重量/t30.530.530.530.5跨距/m23.4723.4723.4723.47起升高度/m12.2212.2212.2212.22基距/m6.46.46.46.4起升速度/（m/min）满载1213.51513.5空载24273527小车行走速度/（m/min）50657070大车行走速度/（m/min）满载252525空载12013090130行走轮数/个8888最大轮压/kN250250240240自重/t122.5114使用港口天津、上海、青岛港天津、上海、青岛港天津、上海港天津、广州港我国港口使用的轮胎式集装箱龙门起重机的主要技术参数

双梁龙门起重机二、轨道式集装箱龙门起重机适用于堆场面积有限和吞吐量较大的集装箱专用码头1、结构两片双悬臂的门架由上、下横梁连接，门架通过大车运行机构沿地面固定的轨道运行，在港口多采用双梁箱形焊接结构的轨道式集装箱龙门起重机。轨道式起重机轨道式集装箱龙门起重机图电气房司机室夹轮器高速变频电缆卷筒八绳悬挂系统链板式供电装置`

2、轨道式集装箱龙门起重机的配置岸边集装箱起重机将集装箱从船上卸至码头前沿挂车上，拖至堆场后，由轨道式集装箱龙门起重机进行装卸堆码作业，或者相反。为适应岸边集装箱起重机生产率的要求，一般采用一个泊位两台岸边机+三台轨道机，其中两台供前方船舶装卸作业，一台供后方进箱和提箱用。3、回转机构回转机构装在载重小车上，驱动方式：

A、转盘下装四个滚轮，两个主动两个从动。由两台对称布置的驱动装置驱动。B、采用大直径滚柱轴承，回转较平稳，只需一套驱动装置。轨道式集装箱龙门起重机与轮胎式相比跨度较大，可跨14列或者更多列集装箱，堆码层数多，最多可堆放5~6层集装箱；堆场面积利用率高，提高了堆场的堆贮能力；机械结构简单，维修保养容易，作业可靠；机械由电力驱动，节约能源；机械岩轨道运行，灵活性差，作业范围受限制；适用于堆场面积有限和吞吐量较大的集装箱专用码头。第四节集装箱正面吊运机集装箱正面吊动机是一种多用途的流动式集装箱装卸搬运机械

集装箱正面吊.

性能特点（与叉车比较）：

机动性高稳定性好轮压小堆码层数高可隔箱作业、堆场利用率高

组成：运行机构臂架伸缩机构变幅机构可回转、伸缩、转向的吊具一、集装箱正面吊运机的结构特点1、有可伸缩和左右回转1200的吊具悬挂在伸缩臂架上的吊具可绕轴线回转，且可左右移动各800mm，几乎可以在任何条件下在集装箱堆场进行作业

2、有能带载变幅的伸缩臂架集装箱的升降运动由臂架伸缩和变幅来共同完成，无专门起升机构，伸缩和变幅可同时进行，升降速度大，生产效率高

3、作业幅度大，能堆码多层集装箱及跨箱作业

具有集装箱叉式装卸车和跨运车的共同特点，能吊装四到五个箱高，且可跨箱作业

4、具有多种保护装置，能保证作业安全

●防倾覆保护

限制各种工作幅度下的起重量允许值。超起重量时臂架不能伸缩、俯仰，吊具不能回转，有红色信号灯警告

●旋锁动作保护

旋锁完全进入集装箱角配件孔中，旋锁才动作；或是旋锁不在全开或全闭的状态下，臂架伸缩、俯仰和吊具回转都不能动作，同时也有信号灯指示

●高速保护

起吊集装箱后，整机不能用高速档行驶，否则发动机自行停止运转

●变速杆入档后，发动机不能启动●臂架最大仰角的限位保护

●入档后再拉手制动，发动机即停止5、加装吊钩后，可吊装其他重大件货物能实现所谓集成吊运，即将集装箱连同公路运输的拖车一同吊装上火车。6、轮压低由于满载后整车的重心位置仍在前后轮之间的接近中心处，并有八个轮胎接地，因此轮压比叉车低。二、集装箱正面吊运机的结构类型1．单臂架集装箱正面吊运机起重臂为单箱式结构，用两个变幅油缸支撑吊运倾斜的集装箱时，用吊具与臂架间的摆动进行对位吊具与臂架是单支点连接，吊运装载重心偏移的集装箱要通过横移吊具保持平衡。吊机行走时，路面不平易导致摇摆。

双油缸驱动变幅，易出现油缸工作不同步，使臂架受扭。2．双臂架集装箱正面吊运机采用箱形结构双起重臂

双臂架集装箱正面吊运机的主要特点：

1）用两个小断面的臂架代替一个大断面臂架。两个臂架都可以伸缩，并由两个变幅油缸分别支撑，两个臂架可以分别动作，也可同步动作，其结构和液压控制系统比较复杂2）臂架与吊具是双支承连接，吊具稳定性较好，即使遇到集装箱装载偏心或路面不平的情况，也不会引起吊具摆动。

三、集装箱正面吊运机的主要技术参数1．起重量根据额定起重量和吊具的重量来确定。额定起重量一般按所吊运的集装箱最大总重量确定，其吊具重量约为10t。2．起升高度即堆码高度，一般为四层箱高，起升高度一般为11m左右.要求堆五层箱高时，一般为13m左右3．工作幅度通常能跨一排箱作业。一般要求在对第一排箱作业时，前轮外沿离集装箱的距离为700m左右，工作幅度最小应距前轮外沿2m。在对第二排箱作业时，前轮离第一排集装箱的距离为500mm左右，工作幅度最小距离前轮外沿4.1m4．车身外形尺寸主要用于货场作业，要求能适应狭小的场地条件，对通过性能要求较高，需要控制车身宽度和长度一般要求正面吊运机能在7.5m左右的直角通道上转弯，在9.5m左右的通道内能900转向。要求最小转弯半径在8.5m左右，最大轴距为5.5m左右，车体带臂架长度约为7.5～8m左右，车宽一般为3.5～4m左右5．行走速度其运行距离一般在40〜50m以内较为合理。如距离太远，则应在前沿机械与堆场间用拖挂车来作水平运输。满载时只允许低速行驶，因集装箱正面吊运机自重较大，如行驶速度过快，则对爬坡、制动、整机稳定性以及发动机功率都有较大影响，故满载时最高速度一般不超过10km/h。空载时可高速行驶，一般为25km/h左右。结构特点有可伸缩和左右回转120度的吊具，特别适合在货场作业。有能带载变幅的伸缩臂架。作业幅度大，能堆码多层集装箱及跨箱作业。结构类型单臂架集装箱正面吊运机双臂架集装箱正面吊运机主要技术参数起重量起升高度工作幅度车身外形尺寸行走速度4-6其他集装箱装卸机械一．集装箱跨运车

是用于码头前沿和堆场水平搬运和堆码集装箱的专用机械。以门形车架跨在集装箱上，可堆码两、三层高。可对底盘车上的集装箱进行装卸,具有更大的机动性。货柜跨运车1、集装箱跨运车组成

门形跨架、起升机构、行走机械、传动系统等几部分◆门形跨架前跨架：四根管形纵梁和四或六根管形立柱构成前跨架——为起升机构提供升降支承与导轨后车架：箱形结构的后车架——作为动力设备、驾驶室和其它辅助设备的支承◆起升机构由提升架及升降油缸和吊具组成前跨架的立柱为其升降导轨，由液压油缸通过链轮驱动其升降。类似叉车的门架和货叉升降原理。◆行走机构轮胎式无轨行走机构。后车架下的轮子为驱动轮，前车架下的轮子为从动轮。采用梯形机构全液压转向◆传动系统机械式——柴油机直接通过传动轴驱动各机械；液压式——柴油机带液压油泵，油泵带油马达驱动各机构

◆吊具采用旋锁连接，具有侧移、倾斜和微动功能，以对准箱位

2、集装箱跨运车的选用考虑起重量、装卸搬运效率、堆码和通过集装箱的层数、车身高度、转弯半径、稳定性等因素集装箱叉式装卸车叉式装卸车简称叉车。集装箱叉式装卸车是集装箱码头和货场常用的一种进行集装箱装卸、堆码和搬运的专用机械。集装箱叉式装卸车分集装箱正面叉式装卸车和集装箱侧面叉式装卸车两种。它可以采用货叉插入集装箱底部叉槽内举升搬运集装箱，也可在门架上装一个顶吊架，借助旋锁件与集装箱连接，从顶部起吊集装箱。二、集装箱叉车和侧面集装箱叉车

叉运方式A，从集装箱底部叉槽内举起搬运集装箱

B，门架上装吊架、旋锁连接，从顶部起吊集装箱集装箱叉车的性能特