CN102119115A - 电动跨运车、码头牵引车或相应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动集装箱跨运车、码头牵引车或等同的以橡胶轮胎行驶并搬运集装箱的自由移动的装置。该装置(1、2、3)设置有可重复充电的电力存储器和连接至该电力存储器的自动充电系统，该自动充电系统布置成对于搬运集装箱的装置(1、2、3)的工作周期的一部分耦联至电力的外部源，以便在不干扰装置的正常工作周期的情况下对电力存储器充电。当装置是在货运码头中在起重机(4)与集装箱互换区域(5)之间操作的运输跨运车(1)时，自动充电系统包括电源站(7)，该电源站在码头区域中有利地布置成与集装箱互换区域(5)结合、并设置有电源头，由此集装箱跨运车(1)设置有连接至电力存储器并耦联至电源站(7)的充电头(12)。

Description

电动跨运车、码头牵引车或相应装置
技术领域
本发明涉及在港口和码头尤其是借助于所谓的集装箱跨运车、码头牵引车或等同物的搬运集装箱。更详细地，本发明涉及电动集装箱跨运车、码头牵引车或等同的以橡胶轮胎行驶并搬运集装箱的自由移动的装置。
背景技术
在港口和货运码头处使用的集装箱搬运装置传统地由柴油机驱动。特别是近来，由于存在减少燃料消耗的趋势，所以柴油燃料价格已上涨相当多。集装箱搬运装置是大型机械，并因此耗费大量燃料。高燃料消耗的结果自然是集装箱搬运装置的尾气排放大。当然，燃烧燃料产生由于气候变化的压力早已应减少的CO2排放。燃烧柴油燃料还造成对健康有害的细颗粒物排放。大型港口和货运码头常常紧邻城镇或者在大型港市中甚至位于中心附近，由此细颗粒物排放可显著恶化环境的空气质量并甚至造成健康危险。因此，必须减少由燃烧(柴油)燃料所引起的缺点。从经济和环境的观点，理想的解决方案是在集装箱搬运装置中完全排除柴油发动机驱动。
考虑到现有知识，燃料电池技术可被认为是完美的解决方案，但其技术上尚不可实现，并且其利用可能延迟到久远的将来。
先前已知的与集装箱搬运装置结合的全电动驱动不是在集装箱跨运车和码头牵引车中，而是在门式起重机(RTG-橡胶轮胎门式起重机)中。例如在中国公开申请No.CN101104498中描述了这样的系统。从该说明书已知一种布置，在该布置中，电导体以直线的方式布置在码头区域中，并且门式起重机设置有集电器，经由该集电器将电力输送至门式起重机的电动机。起重机始终经由集电器连接至电导体。这种应用实际上可用于门式起重机的情形，因为门式起重机在码头区域中沿相同的直线的长的行驶线行驶。然而，该系统不能应用于集装箱跨运车和码头牵引车，因为该系统会过分地限制集装箱跨运车和码头牵引车合适的使用并且甚至阻碍它们的使用，在这些装置的使用中，它们必须在码头区域中能够行驶变化、弯曲的路线。
混合驱动系统先前因集装箱搬运装置的一部分而众所周知。混合驱动系统在该情况下指的是包括产生电力的柴油发电机组和由电动机构成的组合的系统，该电动机还可连接有作为用于动力的中间存储器的电池系统。需要这样的中间存储器，以便不使柴油发电机组的尺寸太大以适用所有可能的最高电力需求。即使电池技术大大地发展，型号、重量和成本的问题仍与设置有混合驱动系统的重型集装箱搬运装置中的电池驱动相关。该情形确实存在于连续驱动机动工作装置中，即使该连续驱动机动工作装置的平均输出在60...80kW的范围之内，并且最大输出在300kW的范围之内。
由于新近研制的电池技术采用NiMH电池，并且在不久的将来，在较高的输出中也在相对于它们的寿命和成本开发Li-Ion电池，所以电池驱动仍然具有潜力。在连续使用的装置中(甚至全天候地使用(每天24小时、每周7天地使用))，例如从小型叉车已知的电池例如在夜间的传统替换或充电是不可能的。该后果是太多的额外替换工作或太长时间的停工。这样的电池被使用直到例如在工作班次期间耗尽的工作方式同样不适合于跨运车或码头牵引车，因为这将导致电池型号太大并且同时还导致太短的电池寿命。
还从德国公开申请DE102004010988已知这样的用于门式起重机的混合驱动系统，其中柴油发电机产生电，起重机的电动机用所述电进行操作。电流还输送至作为电力的中间存储器操作的电池和超级电容器的组合，从该组合获得电流以适用可能的最高功率需求。由于该系统采用高效的柴油机来产生电，所以尽管是混合驱动，但该系统的尾气排放、尤其是其CO2排放仍然相当大。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于集装箱搬运装置、尤其是用于集装箱跨运车、码头牵引车及等同物的新颖的驱动系统，借助于该驱动系统，提供与新近的系统相关的改进，并且借助于该驱动系统，避免了与混合驱动系统相关的许多缺点。
为了达到上述及稍后介绍的目的，本发明的主要特征在于，该装置设置有可重复充电的电力存储器和连接至该电力存储器的自动充电系统，该自动充电系统布置成对于搬运集装箱的装置的工作周期的一部分耦联至电力的外部源，以便在不干扰装置的正常工作周期的情况下对电力存储器充电。
将一个或更多个可充电电池、一个或更多个超级电容器或电池与超级电容器的组合用作电力存储器。
当根据本发明的装置是在诸如港口的货运码头中在起重机与集装箱互换区域之间操作的运输跨运车时，自动充电系统包括电源站，该电源站在码头区域中有利地布置成与集装箱互换区域结合、并设置有电源头，由此集装箱跨运车设置有连接至电力存储器并耦联至电源站的充电头。充电头是适当地有弹性的，并且该充电头安装在集装箱跨运车中，使得可在电源站驱动集装箱跨运车，以便充电头自动耦联至电源头。
当根据本发明的装置是在码头区域中操作以将集装箱输送并布置到集装箱排或堆垛中和从集装箱排或堆垛向外输送并布置集装箱的堆垛集装箱跨运车时，自动充电系统包括电流导体，该电流导体在码头区域中以支撑在支撑柱上的方式有利地布置在集装箱跨运车的操作范围中，并且集装箱跨运车设置有连接至电力存储器并在工作周期期间与电流导体接触的充电头。于是，将电流导体布置在集装箱排/堆垛上方，并且充电头安装在集装箱跨运车的顶部上，由此充电头布置成在集装箱跨运车的堆垛工作期间与电流导体接触。
在码头牵引车的情况下，自动充电系统包括在码头区域中以支撑在支撑柱上的方式布置在码头牵引车的循环路线的特定点处的电流导体、或者在集装箱卸载/装载点处布置在RTG起重机下方的电源点，并且实际的码头牵引车设置有连接至电力存储器的充电头，该充电头布置成与电流导体或所述电源点接触。
本发明相对于现有技术提供多个优点，最重要的优点可被认为是根据本发明的系统完全避免利用柴油发电机和柴油机驱动。除此以外，根据本发明的系统在使用中完全是无污染的。本发明的其他优点和特征将在本发明的以下对于所描述的实施例的详细说明中变得明显，其中本发明不狭隘地局限于所描述的实施例。
附图说明
现在将以示例的方式参考附图中的各个图来描述本发明。
图1完全示意性地示出将根据本发明的系统应用于运输跨运车、即运输集装箱跨运车。
图2等同地示出将根据本发明的系统应用于堆垛集装箱跨运车。
图3再次示出将根据本发明的系统应用于码头牵引车。
具体实施方式
图1如此示意性地示出运输跨运车1，其在附图的示例中在港岸起重机4与集装箱互换区域5之间操作，以便将集装箱从港岸起重机4输送至集装箱互换区域5，并且反之亦然。运输跨运车1设置有橡胶轮胎，并且其在诸如港口的装载区中自由地移动。运输跨运车1设置有电力驱动、尤其地设置有现代AC电力驱动，并设置有所需数量的可充电电池或所需型号的可充电电池。在运输跨运车1的情况下，电力驱动用于运输跨运车的运输行驶和集装箱的提升运动，使得电力驱动电机包括驱动、提升和转移电机以及所需的辅助装置和电机。驱动电机和电池在附图未单独地示出。于是，电池作为电力存储器操作，跨运车的电动机从该电力存储器获得它们所需的驱动功率。除电池之外，还可能将超级电容器或等同的超级电容器技术用作电力存储器。超级电容器的优点是它们轻、免维护、寿命长并具有高的充电容量，但缺点是它们不能长时间、仅能短时输送高功率。于是，人们认为，对于连续的长期使用和例如对于转移驱动，运输跨运车1的电力驱动从电池获得其所需的功率以及等同地获得例如最高功率需求、例如提升运动所需的功率，并且除电池以外设置有超级电容器。另一替代可被认为是整个电力存储器由一个或更多个超级电容器构成。
由于运输跨运车1在装载区中自始至终必须充分地自由移动，以便能够将集装箱从一个预期的位置输送至另一位置，所以该运输跨运车1没有持续地自始至终连接至电力的外部源。运输跨运车1同样不能像常规电池驱动车辆一样不间断地连接至电力的外部源，因为该运输跨运车1基本上自始至终可供使用。为了使运输跨运车1自始至终可供使用，必须重复地对用作可充电电力存储器的电池充电。为此并为了获得电池足够长的寿命，跨运车1设置有自动充电系统，通过该自动充电系统，能在大致不干扰工作周期的进展的情况下在工作周期中合适的点正常地进行对电池充电。实际的充电事件仅为装置的整个工作周期的一小部分，并且该实际的充电事件布置成与工作周期结合，使得充电事件不会显著地干扰正常的工作周期。在根据图1的示例中，上述情形已得到解决，使得在集装箱互换区域5中设置有电源站7，该电源站7例如在引入直流电或三相电流的柱或等效物中设置有电源头。等同地，运输跨运车1设置有充电头12，该充电头12例如布置在跨运车的右前柱中。充电头12构造成沿驱动方向有弹性，并布置在一高度，使得当跨运车快速地向电源站7驱动充电头12时，该充电头接触电源站7的电源头。在充电事件中，这是所谓的自动插入操作的情形。
图2示出将根据本发明的系统应用于用附图标记2指示的堆垛集装箱跨运车。堆垛集装箱跨运车2设置有橡胶轮胎，并且其在装载区中自由移动。这样的堆垛集装箱跨运车2在货运港口或等同的码头区域中操作，在货运码头或等同的码头区域中，跨运车2输送集装箱并将集装箱布置成集装箱排和堆垛6，集装箱从该集装箱排和堆垛6被等同地输送，以例如用集装箱车辆和拖车或也许用码头牵引车进一步运输。
根据本发明，与在图1的运输跨运车的情况下一样，集装箱跨运车2设置有电力驱动。同样以等同的方式、例如用AC电力驱动、和用所需数量的可充电电池或所需型号的可充电电池实现电力驱动。电力驱动用于使集装箱跨运车2移动和集装箱的提升运动和堆垛。在图2中同样地，驱动电机和电池未单独地示出。在这方面，作为电力存储器的电池和/或超级电容器的使用及它们的特征等同于已结合图1所描述的。
与在图1的运输跨运车的情况下一样，根据图2的堆垛集装箱跨运车2在装载区中自始至终同样必须充分地自由移动，以便能够将集装箱从一个预期的位置输送至另一位置，该运输跨运车2没有持续地自始至终连接至电力的外部源。在根据该实施例的布置中同样地，运输跨运车2不能像常规电池驱动车辆一样不间断地连接至电力的外部源，因为该运输跨运车2基本上自始至终可供使用。为了使运输跨运车2自始至终可供使用，必须重复地对用作可充电电力存储器的电池充电。为此并为了获得电池足够长的寿命，集装箱跨运车2同样设置有自动充电系统，通过该自动充电系统，能在基本上不干扰工作周期的进展的情况下在工作周期中合适的点正常地进行对电池充电。实际的充电事件仅为装置的整个工作周期的一小部分，并且该实际的充电事件布置成与工作周期结合，使得充电事件不会显著地干扰正常的工作周期。
因此，在根据图2的示例中，集装箱跨运车2设置有自动充电系统，通过该自动充电系统，能在大致不干扰工作周期的进展的情况下在工作周期中合适的点正常地重复进行对用作电力存储器的电池充电。在根据图2的示例中，上述情形已得到解决，使得在集装箱跨运车2的操作范围中、有利地在集装箱堆垛6的顶部上布置有电流导体8，该电流导体8支撑在引入直流电或三相电流的支撑柱9a、9b上。等同地，集装箱跨运车2设置有例如布置在集装箱跨运车2的框架的顶部上的自动充电头13。其中，充电头13例如可以是等同于在电气列车和电车中所使用的集电器。于是，充电头13在集装箱跨运车2的堆垛工作期间与电流导体8接触。充电头13决不自始至终与电流导体8接触，而是电流导体布置在集装箱跨运车2的操作范围中，使得由此所述充电头13与电流导体8接触的实际充电事件仅是整个工作周期的一小部分，使得充电事件不会显著地干扰正常的工作周期。
图3示出将根据本发明的系统应用于用附图标记3指示的码头牵引车。连接至码头牵引车的拖车等同地用附图标记3a指示。在码头牵引车3的情况下，充电头14设置在驾驶室的顶部上，并且该充电头14类似于上述堆垛集装箱跨运车2的充电头13。电流导体10和支撑该电流导体10的支撑柱11在该情况下布置并设置在例如码头牵引车3的循环路线的特定点处，由此当码头牵引车3通过所讨论的点时总是进行电池的快速充电。在该情况下同样地，充电头14不能自始至终与电流导体10接触。在码头牵引车3的情况下，同样能实现电池的充电，使得例如低于橡胶轮胎门式起重机(RTG)，在集装箱卸载/装载点布置有电源点，在该电源点中，在卸载/装载货物的时间期间耦联码头牵引车3的充电头14。于是，充电头与图3所示的充电头相比较可具有或应该具有不同的类型。于是，充电头可被认为利用例如类似于根据图1的示例所示的布置。
因此，根据本发明的系统适用于本身重量相当大、甚至超过100吨的装置。在本发明中，电池的型号相对于装置的重量相对小、通常在30...80kWh。一个工作周期使用电池大约5％的充电容量、即在1.5...4kWh的范围内。为了获得作为电力存储器的电池长的寿命，根据本发明的装置设置有自动充电系统，通过该自动充电系统，能在不显著干扰工作周期的进展的情况下在工作周期中合适的点正常地重复进行电力存储器的充电。采用该自动重复充电的方式，能保持电力存储器的型号相对小，并且能获得该电力存储器长的寿命。
以上以示例的方式参考附图中的各个图描述了本发明。然而，本发明不仅仅局限于附图所示的实施例，而是可在所附权利要求所提出的发明思想的范围内改变本发明的各种实施例。

Claims (8)

1.一种电动集装箱跨运车、码头牵引车或等同的以橡胶轮胎行驶并搬运集装箱的自由移动的装置，其特征在于，所述装置(1、2、3)设置有可重复充电的电力存储器和连接至所述电力存储器的自动充电系统，所述自动充电系统布置成在搬运集装箱的所述装置(1、2、3)的工作周期的一部分期间耦联至电力的外部源，以便在不干扰所述装置的正常工作周期的情况下对所述电力存储器充电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，将一个或更多个可充电电池用作所述电力存储器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，将一个或更多个超级电容器或电池与超级电容器的组合用作所述电力存储器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的搬运集装箱的装置，所述装置为集装箱跨运车、尤其为运输跨运车(1)，所述装置在诸如港口的货运码头中在起重机(4)与集装箱互换区域(5)之间操作，其特征在于，所述集装箱跨运车(1)的自动充电系统包括电源站(7)，所述电源站在所述码头区域中有利地布置成与所述集装箱互换区域(5)结合、并设置有电源头，由此所述集装箱跨运车(1)设置有连接至所述电力存储器并耦联至所述电源站(7)的充电头(12)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述充电头(12)是弹性的，并且所述充电头安装在所述集装箱跨运车(1)中，使得能够在所述电源站(7)中驱动所述集装箱跨运车(1)，以便所述充电头(12)自动耦联至所述电源头。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的搬运集装箱的装置，所述装置为堆垛集装箱跨运车(2)，所述装置在码头区域中将集装箱输送并布置到集装箱排和堆垛中并且从所述集装箱排和堆垛向外输送并布置集装箱，其特征在于，所述集装箱跨运车(2)的自动充电系统包括电流导体(8)，所述电流导体在所述码头区域中以支撑在支撑柱(9a、9b)上的方式布置在所述集装箱跨运车(2)的操作范围中，并且所述集装箱跨运车(2)设置有连接至所述电力存储器并在所述工作周期的一部分期间与所述电流导体(8)接触的充电头(13)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电流导体(8)布置在集装箱排/堆垛(6)上方，并且所述充电头(13)安装在所述集装箱跨运车(2)的顶部上，由此所述充电头(13)布置成在所述集装箱跨运车(2)的堆垛工作期间与所述电流导体接触。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的搬运集装箱的装置，所述装置为码头牵引车(3)，所述装置在码头区域中输送集装箱，其特征在于，所述码头牵引车(3)的自动充电系统包括在所述码头区域中以支撑在支撑柱(11)上的方式布置在所述码头牵引车(3)的循环路线的特定点处的电流导体(10)、或者在集装箱卸载/装载点处布置在橡胶轮胎门式起重机下方的电源点，并且所述码头牵引车(3)设置有连接至所述电力存储器的充电头(14)，所述充电头布置成与所述电流导体(10)或所述电源点接触。
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