CN104640793A - 高架起重机以及至少两台高架起重机的组件 - Google Patents

Abstract

高架起重机(21,22)，用于起升和移动集装箱(2)，该高架起重机(21,22)包括通过常规的根柱子(25)的方式支持于地面的轨道(23,24)以及框架(31,32)，该框架(31,32)能够沿所述轨道(23,24)移动并设有用于拾起和起升集装箱(2)的机构。特别地，所述框架(31,32)为适于完整容纳至少一个集装箱(2)的框架。在所描述的至少两台高架起重机(21,22)的组件(20)中，所述高架起重机(21,22)的所述轨道(23,24)在相对于地面的不同高度上延伸，彼此大致平行，并且通过常规的根柱子(25)的方式支持在所述地面上。此结构的一个优点是所述高架起重机(21,22)能够通过彼此。

Description

高架起重机以及至少两台高架起重机的组件

技术领域

本发明涉及用于起升和移动集装箱的高架起重机，包括通过根柱子的形式支撑于地面的轨道以及沿轨道可移动的框架，该框架设置有用于拾起和起升集装箱的机构。本发明还涉及至少两台高架起重机的组件。

背景技术

用于起升和移动集装箱的高架起重机可用于海港集装箱终端和内陆港口终端。海港集装箱终端通常包括三个区域。带状区，该带状区直接位于水面并具有大约50m的宽度，也被称为船到岸(STS)区域。在该区域，集装箱从进入港口登陆的远洋船舶，利用已装船的大型起重机(也称为STS起重机)进行转运。

在STS区域的直接后方，STS区域的朝岸一侧上，具有转运区域，在该区域，集装箱通过所谓的跨运车或自动导引车(AVG’s)被送至储货场。此区域大概为100m至200m宽。该储货场也被称为堆积区域。

根据终端的尺寸和运输方式，堆积区域的宽度在300m至700m的范围内变动。该堆积区域的长度一般等长于码头周围。

在最近20年的过程中，STS区域的装载和卸货速度稳步提升，以确保船舶尽可能短时间地停泊在码头周围。这导致在堆积区域的正前方或堆积区域内造成拥挤，需要创建中间缓冲。

本发明的一个目的是相较于现有情况在堆积区域加快处理速度。本发明的另一个目的是增加堆积容量，同时并不增加表面面积。更高的堆积密度节省宝贵的空间。集装箱堆积的更高的确增加堆积密度，但是对于目前在堆积区域中使用的起重机系统，即所谓的堆积起重机系统而言，当底层的集装箱必须第一个被运输时，在所耗费的时间(“挖掘时间”)方面是不利的。

利用跨运车跨过终端运送的堆积集装箱的堆积高度通常为1到3层(1over 3)。这也就意味着堆积物包括3层并且第3层被保留为用于该第3层之上的运输移动。

尽管存在以上提及的增加“挖掘时间”的缺点，在具有通常被称为轨道式集装箱龙门起重机(RMGs)，即可被定义为在铺设于地平面的轨道上运行的龙门起重机的情况下，堆积高度已经为1到4层或者甚至1到6层。

为了完整性，需要注意的是在堆积时的有效处理速度在很大程度上由运输和起升时的起重机的数量和速度、堆积密度、自动化程度、失败的易感性(the susceptibility to failure)、冗余和堆积通道(stack lanes)的长宽比决定。

如上所述，集装箱终端的堆积区域内的起重机通常构成为运行在设置于地平面的轨道系统上的RMGs。这些RMGs具有的缺点是不能彼此通过，因而一台RMGs的工作区域与终端的朝海一侧或朝岸一侧相联系。另一缺点是龙门结构具有相当大的自重(dead load)，并且因此需求大量的动力能源以驱动起重机。较为寻常的是使用自重为150吨的起重机去运输30吨重的集装箱。此外，由于重心位于车轮之上，这对于运输时的纵向稳定性和横向稳定性以及自重的摆动均是不利的，因而运输速度受限。

为了使得RMGs在堆积区域的一个通道(也称为轨道)中能够彼此通过，根据现有技术，当一个RMGs失效时，增加超大型的RMG以作替代。此方案的缺点是所增加的适应于超大型RMG的轨道系统占据了沿通道的整个长度的大量空间。另一缺点是各个RMG在正常工作期间的工作载荷低于两台RMG在一个通道中的情形。在具有两台RMG的通道中，当两台RMG都失效时，由于两台RMG不能彼此通过，问题再次出现。为解决问题，开发了一个所谓的救援起重机以用于现有工况，该救援起重机可被用于拾起故障的RMG并移开它。

发明内容

本发明旨在加快堆积区中利用高架起重机的处理速度，一般能够获得比RMGs更高的速度。特别的，本发明提供了一种高架起重机，该高架起重机的框架，例如桁架，能够完整容纳至少一个集装箱。为完全容纳，意味着集装箱的底部边缘位于框架的最底端边缘之上。换言之，集装箱由框架(桁架)围绕。桁架提供一种(三维)结构，能够从底侧打开以使得集装箱能够移动至框架围绕的空间内。也就是说，集装箱能够留持在框架内，使得集装箱没有任何部分超出框架的边界延伸。这有利地允许紧凑的高架起重机的结构能够应用在多台此起重机的组件中，其中一台起重机(至少其可移动部分)能够通过另一台起重机。此组件的多种实施例在本申请和随附的权利要求中得以描述。

已知的高架起重机的组件中，集装箱始终定位为大致低于搭载该集装箱的高架起重机的框架。在传统的“多层”结构中，起重机能够从下方或上方通过彼此，起重机之间的距离必须是足够的，因为搭载的集装箱也必须能够通过彼此而不产生碰撞。这具有的缺点是组件的所需高度大大提高。

因此，本发明还提供了至少两台具有桁架的高架起重机的组件，其中所述高架起重机的所述轨道在相对于地面的不同高度上延伸且彼此大致平行，并且所述轨道通过常规的根柱子的方式支持在所述地面上。在一个有利的实施例中，平行的轨道设置为彼此距离使得沿各自轨道移动的两台高架起重机能够刚好通过彼此。由于此高架起重机具有能够完全容纳集装箱的框架，因而也能使搭载集装箱的高架起重机通过彼此。这将有利地使得在单个“通道”中相较于传统高架起重机的组件使用更多的高架起重机。换言之，由于根据本发明的高架起重机，集装箱能够在框架内完全起升，在起重机的端部，框架能够在底侧打开，在高架起重机的组件的水平面内能够在很短的距离内分开地层叠状输送集装箱。在此情况下，高架起重机也能够在一个通道及同一通道内以同一或反向的移动方向通过彼此。

支撑各个高架起重机的轨道的根柱子能够在高架起重机之间共享。对于可具有多台高架起重机的单个通道，单套根柱子可以足够。也可以为各个高架起重机提供一套轨道(在不同的高度上以允许多余一台的高架起重机工作在通道的整个区域的上方)。也可以具有两台或更多的高架起重机分享轨道。

根据本发明的高架起重机可构成为至少两个主要结构，即在轨道的高度之上的具有顶部桁架梁的桁架，以及在轨道的高度之下的具有底部桁架梁的桁架。具有顶部桁架梁的桁架可构成为在一侧或两侧具有吊箱架。该吊箱架有利地允许高架起重机(在框架内)搭载负荷在轨道上方沿横向运送至另一通道。还有另一实施例，能够完全容纳集装箱的框架可带来优点。无论所选择的高架起重机的结构如何，桁架优选地构成为使得在失效的情况下，一台起重机能够拾起另一台起重机的框架并移动至工作区域之外。

总之，本发明的以下的优点和其它部分能够被提及。

在空载或负载的情况下，高架起重机均能在同一通道内通过彼此。

集装箱能够起升直至完全进入高架起重机的框架之内。其结果是，在水平面内能够在很短的距离内分开地层叠状输送集装箱。

各个高架起重机能够拾起另一高架起重机的框架并带到另一位置。

若具有顶部桁架梁的框架的高架起重机作为最高的起重机使用，集装箱事实上能够堆积在与顶部桁架梁相同的高度上，顶部桁架梁限定所述起重机的轨道。从而相较于传统的高架起重机的情况，根柱子能够做的更低。由于具有顶部桁架梁的高架起重机能够在堆积体的顶层之上运送集装箱，空余的半层也得以产生，这对于为了能够最优化使用堆积区域是非常重要的。

通过从具有略高于集装箱的高度的两个桁架梁构建高架起重机的框架，能够产生更轻的结构，同样能够相较于传统的高架起重机具有更高的强度和刚度。高架起重机的自重因而比现有的高架起重机的自重更小，并且极大地降低了RMGs的自重。

各个高架起重机包括用于拾起和起升集装箱的机构。可以是已知的吊箱架。尽管起重机仅包括一个吊箱架，起重机仍然能够同时提升两个集装箱。这是由于框架上靠近沿纵向可移动的地板部分的底侧设有多个可旋转或可倾斜的支撑。第一集装箱能够通过该支撑的方式保持在框架内，同时吊箱架能够移动至相邻位置以拾起第二集装箱。在此实施例中，因此能够在堆积区域内沿纵向同时运送4个40英尺或8个20英尺的集装箱，这有效地解决了拥挤的问题。

在堆积区域内可以自由确定的一个位置，更高的高架起重机可安装为横向经过所述高架起重机的组件的通道，从而使得能够以简单方式将高架起重机从一个通道移动至另一通道。这在出现毛病或失效的情况下是非常有用的，但同时，例如，在堆积的特定区域可能需要更多的容量。

相较于传统的RMGs，此系统使得能够以平行于码头周围的方向代替以码头周围成直角的方向上移动集装箱。

清楚的是，目前的RMGs也能够安装根据本发明的桁架(见图12和图13)，以使得RMGs能够一次性输送多于一个的集装箱。尽管这将增加操作速度，但不会消除以上提及的具有更大自重、不能彼此通过以及重心高的缺陷。

此外，目前的RMGs实际上经常使用在堆积通道中，其中集装箱的纵向轴线定位为与码头周围成直角。

附图说明

基于附图，以上提及的本发明的方面、特征和优点得以更具体地阐述。其中，相同或相似的部分被同一参考数字标识。在附图页中：

图1和图2显示了传统的RMGs的使用；

图3和图4显示了根据本发明的优选实施方式的两台高架起重机的组件；

图5显示了根据本发明的优选实施方式的可旋转支撑的应用；

图6、图7、图8和图9图示了本发明的优选实施方式的优点；

图10显示了根据本发明的优选实施方式的顶部高架起重机的横截面；

图11显示了根据本发明的优选实施方式的集装箱仓库的图解截面图；

图12显示了根据本发明的优选实施方式的可旋转吊箱架(spreader)；以及

图13图示了根据本发明的优选实施方式的安装有桁架的RMG。

具体实施方式

图1显示了使用两台传统的RMGs 1以用于起升和移动集装箱2，该RMGs在轨道11、12上运行，一台在另一台的后方。该RMGs包括龙门结构13和用于拾起和起升集装箱2的机构14，该机构位于龙门结构13的顶部横梁15上并能够相对于所述顶部横梁15移动。

图2显示了使用两台传统RMGs 1a、1b以用于起升和移动集装箱2，其中一台RMGs为超大型的RMG 1b，该RMG 1b沿分开的、额外的宽轨道12’运行。

图3和图4显示了根据本发明的两台高架起重机21、22的组件20，其中一台在另一台上运行，在不同的水平面上，彼此间隔相对较短的距离，且运行在位于地平面上方并由常规的根柱子25支撑的轨道23、24上。轨道23、24均连接于常规的纵向支撑50，该纵向支撑50可以是桁架或其它类型的支撑。纵向支撑50由常规的根柱子支撑。底部高架起重机21包括大体上位于相关的轨道23的水平面之下的桁架31，同时顶部高架起重机22包括桁架32，该桁架32大体上位于相关的轨道24的水平面之上。

对于本领域技术人员而言清楚的是，高架起重机21和22的变型体都是可以的，其中厢体14和卷扬机设置在桁架的顶部，如图3a所示。

图5显示了顶部高架起重机22的桁架32中的可旋转支撑33的应用。可旋转支撑33可用于将集装箱22保持在桁架32内。如图5所示，此方面近似应用于底部高架起重机21中。

支撑33可多种方式构成。在图3中，这些支撑显示为单个的可倾斜的横向支撑。在图4和图5中，这些支撑彼此连接，使得集装箱的底部也在纵向上获得支撑。等同的支撑(未显示)也可以，例如，在底部边缘之间沿纵向可移动的地板结构，并具有与集装箱相同的长度。

图6显示了有利的事实在于，在根据本发明的组件20中，顶部高架起重机22的桁架32可由底部高架起重机21起升，其后所述桁架32能被运送至重置位置或工作车间或其它希望的位置。为此，底部高架起重机21的桁架31可设置有起升装置。

图7显示了有利的事实在于，在根据本发明的组件20中，如果需要可通过吊箱架的方式，将底部高架起重机21的桁架31由顶部高架起重机22起升。其后所述桁架31能被运送至重置位置或工作车间或其它希望的位置。

图8显示了优选项，其中位于相关联的轨道24的水平面之上的桁架32与越过轨道24延伸的展臂34设置在一侧或两侧，并且作为其结果，也可在邻近的堆积通道中放下或拾起集装箱。

图9显示了优选项，其中设有升高的横向起重机架26，以使得能够在堆积区域从一个通道将高架起重机21、22运送至另一通道。横向起重机架26包括位于水平厢体或起重机轨道梁上的支撑，轨道23、24设置在起重机轨道梁上。横向起重机架26的支撑显然位于水平厢体上，高架起重机21、22以此方式越过支撑而被运送。

图10显示了带有起升的集装箱2的顶部高架起重机22的横截面。为防止集装箱2在运送过程中侧向摇摆，在每个集装箱2两侧的至少两个位置上启动水平支撑38。在此实施例中，支撑38包括垂直导向且具有些微初始偏斜的弹簧钢带，通过压力机构35，该弹簧钢带被推向至集装箱2的侧壁。当顶部高架起重机22到达目的地时，压力机构35将继而上升，如果需要可以是自动的，并且集装箱2可放下。

在图10中也清楚显示，由于这种新型的高架集装箱起重机22的桁架32的相对较大的宽度，可将厢体36和卷扬机37以结构高度最小化的方式进行设计，因此在两台高架起重机21、22的组件20的整个结构内节省空间。如图10所示，此方面近似应用于底部高架起重机21中。对于本领域技术人员而言清楚的是，高架起重机21和22的变型体都是可以的，其中厢体和卷扬机安装在桁架的顶部。

正如高架厢体和卷扬机一样，桁架的形状也提供利用可旋转吊箱架的可能性。图12和图13显示了可旋转吊箱架14如何定位并将自身固定在两个桁架梁之间的底部工件中。尽管图13涉及在地平面的轨道11、12上的一台RMG，对于本领域技术人员而言清楚的是，在水平面上可旋转的吊箱架14可用在根据本发明的任何(桁)架上。

以上描述了用于提升和移动集装箱2的高架起重机21、22，其包括轨道23、24和桁架31、32，轨道23、24通过根柱子25支撑在地面，桁架31、32沿轨道23、24能够移动并且设有用于拾起和提升集装箱2的机构。桁架31、32设置在例如车轮的两侧，车轮在轨道23、24的铁轨上行走。特别地，框架(frame)31、32为适于完全容纳至少一个集装箱2的桁架(truss frame)。在至少两台所描述的高架起重机21、22的组件20中，高架起重机21、22的轨道23、24相对于地面在不同的水平面上延伸，基本上相互平行，并通过常规的根柱子25的形式支撑到地面。此设置具有的重大优点在于高架起重机21、22在产生失效时能够通过彼此，并且能够将另一者拾起并运送至重置位置。

尽管以上对于高架起重机的描述主要在于其应用在集装箱终端中。很多优点也体现在高架起重机于仓库和分配中心的使用时，如图11所示。

图11为集装箱仓库40的图解截面图。当使用传统的高架起重机39时，比起使用根据本发明的具有顶部桁架梁的高架起重机而言，起重机轨道梁需要安装在更高的位置。

这意味着水平制动力作用在地平面上的更高点上，相较于起重机轨道梁位于更低的高度(level)时，需要结构更强的建筑以获得相似的刚度。

传统的高架起重机的另一缺点在于，由于涉及解决失效和维护的安全需要，在屋顶结构40与起重机39之间须允许更大的空间，相较于使用根据本发明的高架起重机而言，需要更高的建筑。

以上已描述了起重机22相较于起重机39的更小的自重的优点。

本申请中描述的本发明的各个方面已通过计算机仿真验证。

根据本发明的高架起重机(两台/通道)的仿真结果显示了增大的堆积密度，为大约1400TEU/Ha，相较于传统的RMGs，则为1100TEU/Ha。根据该仿真，高架起重机执行60次移动/小时，相较于RMGs的20次移动/小时。高架起重机的重量仅需要20吨，相应地对于传统的RMG系统则需要120吨。仿真显示了每次移动的行走距离的降低以及每次移动的行走时间的降低。其结果是，终端区域可减小。更高的堆积密度导致更高的储存容量。总之，增加了灵活性并减少了运营和投资成本。

在之前的附图描述中，结合具体实施方式描述了本发明。但是在不背离本发明附上的权利要求里总结的保护范围的情况下，显然可做出各种修改和变化。

特别地，本发明的各个方面的具体特征可结合。本发明的某个方面通过添加涉及在本发明的另一个方面中描述的特征，可进一步地增强优点。

需要理解的是，本发明仅由附上的权利要求及其等同技术特征限定。在此文件及在其权利要求中，词语“包括”及其词形变化是在非限定语境下使用的，意味着该词语后的特征是被包括的，而非排除未具体提及的特征。此外，由不明确的冠词“一个(a或an)”对部件做的限定并不排除多余一个部件的存在的可能性，除非内容明确需要有一个或仅有一个部件。因而所述不明确的冠词“一个”一般意为“至少一个”。

Claims (17)

1.至少两台高架起重机(21,22)的组件(20)，其中，各个高架起重机包括框架(31,32)，该框架(31,32)能够沿各自的轨道(23,24)移动并设有用于拾起和起升集装箱(2)的机构，其中各个框架(31,32)适于完全容纳至少一个集装箱(2)，并且其中所述高架起重机(21,22)的所述轨道(23,24)在相对于地面的不同高度上延伸且彼此大致平行，并且所述轨道(23,24)通过常规的根柱子(25)的方式支持在所述地面上。

2.根据权利要求1所述的组件(20)，其中，所述轨道(23,24)连接于常规的纵向支撑(50)，该纵向支撑(50)例如通过所述常规的根柱子(25)的方式支持在所述地面上的梁。

3.根据权利要求1或2所述的组件(20)，其中，所述框架为桁架(31,32)，例如三维的桁架(31,32)。

4.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，其中，第一高架起重机(21)的框架(31)大致低于对应的所述轨道(23)的高度。

5.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，其中，第二高架起重机(22)的框架(32)大致高于对应的所述轨道(24)的高度。

6.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，其中，在所述框架(24)的至少一个侧向上设有越过所述轨道(24)延伸的展臂(34)。

7.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，包括至少一个可旋转的或可倾斜的支撑(33)或者地板部分，该地板部分能够沿所述纵向方向移动并设置为靠近所述框架(31,32)的底面，以在通过所述起重机(21,22)将集装箱(2)起升且定位在所述框架(31,32)内侧之后支撑该集装箱(2)。

8.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，包括支撑(38)和压力机构(35)，该压力机构用于按压所述支撑(38)抵靠于已被起升并定位在所述框架内的集装箱(2)的侧壁上。

9.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，其中，用于拾起并起升集装箱(2)的所述机构包括吊箱架(14)，该吊箱架能够在水平面上旋转。

10.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，其中，一台高架起重机(21)设置为大致低于该高架起重机(21)的轨道(23)的高度，并且另一台高架起重机(22)设置为大致高于该高架起重机(22)的轨道(24)的高度。

11.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，其中，位于更高高度的高架起重机(22)中设置有构成为起升位于更低高度的所述高架起重机(21)的所述框架(31)的装置。

12.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，其中，位于更低高度的高架起重机(21)中设置有构成为起升位于更高高度的所述高架起重机(22)的所述框架(32)的装置。

13.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，还包括相较于所述至少两台高架起重机(21,22)的大致平行的所述轨道(23,24)而言，相对于地面位于更高高度的轨道(26)，并且该轨道(26)与所述轨道(23,24)形成大致直角。

14.根据上述权利要求任意一项所述的组件(20)，其中，设有至少两个平行通道，其中的各个通道设有至少一台高架起重机(21,22)并且所述轨道(26)构成为输送高架起重机(21,22)从一个通道至另一通道。

15.集装箱仓库，该集装箱仓库设有根据权利要求1-14中任意一项所述的组件(20)。

16.高架起重机(21,22)，用于起升和移动集装箱(2)，该高架起重机(21,22)包括通过常规的根柱子(25)的方式支持于地面的轨道(23,24)以及框架(31,32)，该框架(31,32)能够沿所述轨道(23,24)移动并设有用于拾起和起升集装箱(2)的机构，其中所述框架(31,32)能够沿所述轨道(23,24)运动，并且其中所述框架(31,32)适于完整容纳至少一个集装箱(2)，以使得所述集装箱的底面位于所述框架的底面之上。

17.框架，优选为桁架(31,32)，具有权利要求16的其中之一的所述框架的特征，该框架构成为安装至位于地面高度的轨道(11,12)上的高架起重机的所述支撑结构上。