FI125622B - Konttilukin, terminaalitraktorin tai vastaavan käyttöjärjestelmä - Google Patents

Description

Konttilukin, terminaalitraktorin tai vastaavan käyttöjärjestelmä

Keksintö liittyy konttien käsittelyyn satamissa ja terminaaleissa, erityisesti ns. konttiluk-kien, terminaalitraktorien tai vastaavien avulla. Yksityiskohtaisemmin keksinnön kohteena on konttilukin, terminaalitraktorin tai vastaavan, rahtiterminaaleissa, kuten satamissa käytettävän kontteja käsittelevän laitteen käyttöjärjestelmä.

Satamissa ja rahtiterminaaleissa käytettävät kontinkäsittelylaitteet ovat perinteisesti olleet dieselmoottorikäyttöisiä. Dieselpolttoaineen hinta on varsinkin viime aikoina kallistunut huomattavasti, minkä johdosta polttoaineen kulutusta pyritään saamaan pienemmäksi. Kontinkäsittelylaitteet ovat suuria ja raskaita koneita ja sen johdosta ne kuluttavat paljon polttoainetta. Suuresta polttoaineen kulutuksesta on luonnollisena seurauksena se, että kontinkäsittelylaitteiden pakokaasupäästöt ovat suuret. Polttoaineen palamisesta syntyy tietenkin CC^-päästöjä, joita jo ilmastonmuutospaineiden takia tulisi saada pienemmiksi. Dieselpolttoaineen palamisesta aiheutuu lisäksi terveydelle haitallisia pienhiukkaspäästö-jä. Suuretkin satamat ja rahtiterminaalit sijaitsevat usein aivan kaupunkien välittömässä läheisyydessä tai jopa suurten satamakaupunkien keskustan läheisyydessä, jolloin pien-hiukkaspäästöt voivat merkittävästi huonontaa ympäristön ilmanlaatua ja aiheuttaa jopa terveysriskin. (Diesel-)polttoaineen palamisen aiheuttamia haittoja on siten saatava pienemmiksi. Ihanteellinen ratkaisu sekä taloudellisesti että ympäristön kannalta ajatellen olisi päästä kokonaan pois dieselmoottorikäytöstä kontinkäsittelylaitteissa.

Polttokennoteknologiaa voitaisiin nykytiedon valossa pitää ihanteellisena ratkaisuna, mutta se ei ole vielä teknisesti valmis käyttöön otettavaksi, vaan sen hyödyntäminen lykkääntyy mahdollisesti jopa kauas tulevaisuuteen. Hybridikäyttöjärjestelmät ovat kontinkäsittelylaitteiden osalta ennestään tunnettuja. Hybridikäyttöjärjestelmällä ymmärretään tässä yhteydessä järjestelmää, joka käsittää sähköenergiaa tuottavan dieselgeneraattorikoneikon ja sähkömoottorien muodostaman yhdistelmän, johon voi lisäksi olla liitetty energian välivarastona toimiva akkujärjestelmä. Tällainen välivarasto on tarpeellinen sen vuoksi, että dieselgeneraattorikoneikkoa ei tarvitse mitoittaa turhan suureksi kattamaan myös kaikkia mahdollisia huipputehotarpeita. Vaikka akkuteknologia onkin kehittymässä voimakkaasti, liittyy akkukäyttöön kuitenkin myös hybridikäyttöjärjestelmällä varustetuissa raskaissa kontinkäsittelylaitteissa koko-ongelma, paino-ongelma ja kustannusongelma. Kysymyksessähän ovat jatkuvakäyttöiset mobiilityölaiteet, joiden keskimääräinenkin teho on luokkaa 60... 80 kW ja huipputeko luokkaa 300 kW.

Akkukäyttö on kuitenkin mahdollinen, sillä kehittyneen akkuteknologian myötä jo nykyisin on käytössä NiMH-akkuja ja lähitulevaisuudessa isommissa tehoissa myös Li-Ion akut ovat kehittymässä kestoiän ja kustannusten suhteen. Jatkuvasti käytössä olevassa laitteessa (jopa 24/7 käytössä) perinteinen esim. pienistä haarukkatrukeista tuttu akkujen vaihto tai lataus esim. yön aikana ei tule kysymykseen. Seurauksena olisi liian paljon ylimääräistä vaihtotyötä tai liian pitkiä seisokkiaikoja. Tällainen työtapa, jossa akku käytetään esim. työvuoron aikana tyhjäksi on myös sopimaton lukkiin tai terminalitraktoriin, koska se johtaisi liian isoon akkukokoon ja samalla kuitenkin akun lyhyeen kestoikään.

Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan uudenlainen täyssähköinen käyttöjärjestelmä kontinkäsittelylaitteita, erityisesti konttilukkeja, terminaalitraktoreita ja vastaavia varten, jolla saadaan aikaan parannus nykyisiin järjestelmiin nähden ja jolla vältetään useita hybridikäyttöjäijestelmiin liittyviä haittapuolia.

Edellä kuvattuun ja jäljempänä esille käyviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiassa tunnusomaista, että täyssähköinen käyttöjärjestelmä, joka sisältää sähkökäyttöiset ajo-, nosto- ja siirtomoottorit ja tarvittavat apulaitteet ja -moottorit, käsittää toistuvasti varattavan, mainittuihin sähkökäyttöisiin moottoreihin ja apulaitteisiin kytketyn sähköisen energiavaraston ja energiavarastoon liittyvän automaattisen latausjäijestelmän, joka on kontteja käsittelevän laitteen normaalin työkierron aikana sovitettu toistuvasti kytkeytymään ulkopuoliseen sähköenergialähteeseen ja suorittamaan energiavaraston lataamisen toistuvasti määrätyllä osalla laitteen normaalia työkiertoa.

Sähköisenä energiavarastona käytetään yhtä tai useampaa ladattavaa akkua, yhtä tai useampaa superkondensaattoria tai akkujen ja superkondensaattorien yhdistelmää.

Kun laite, johon käyttöjärjestelmä on asennettu, on kuljetuslukki, joka operoi rahtiterminaalissa, kuten satamassa nosturin ja kontin vaihtoalueen välillä, latausjärjestelmä käsittää terminaalialueelle edullisesti kontin vaihtoalueen yhteyteen järjestetyn, virransyöttöpäällä varustetun virransyöttöaseman, jolloin konttilukki on varustettu energiavarastoon liitetyllä ja virransyöttöasemaan kytkeytyvällä latauspäällä. Latauspää on sopivasti joustava ja se on asennettu konttilukkiin siten, että konttilukki on aj ettavissa virransyöttöasemaan siten, että latauspää kytkeytyy automaattisesti virransyöttöpäähän.

Kun konttilukki on pinoava konttilukki, joka operoi terminaalialueella siirtäen ja järjestäen kontteja konttiriveihin ja -pinoihin ja niistä pois, latausjärjestelmä käsittää edullisesti terminaalialueelle konttilukin työskentelyalueelle kannatinpylväiden varaan järjestetyt virtajohtimet ja että konttilukki on varustettu energiavarastoon liitetyllä ja työkierron aikana virtajohtimiin kosketukseen tulevalla latauspäällä. Virtajohtimet on tällöin järjestetty konttirivin/-pinon yläpuolelle ja latauspää on asennettu konttilukin päälle, jolloin latauspää on konttilukin pinotyöskentelyn aikana sovitettu kosketukseen virtajohtimien kanssa.

Terminaalitraktorin tapauksessa latausjärjestelmä käsittää terminaalialueelle määrättyyn kohtaan terminaalitraktorin toistuvalle ajoreitille kannatinpylväiden varaan järjestetyt virtajohtimet tai RTG-nosturin alle konttien purkaus-/lastauspisteeseen järjestetyn virran-syöttöpisteen ja itse terminaalitraktori on varustettu energiavarastoon liitetyllä latauspäällä, joka on sovitettu tulemaan kosketukseen virtajohtimien tai mainitun virransyöttöpis-teen kanssa.

Keksinnöllä saadaan aikaan tekniikan tasoon nähden useita etuja, joista merkittävimpänä etuna voitanee pitää sitä, että keksinnön mukaisessa järjestelmässä on päästy kokonaan pois dieselgeneraattorista ja dieselmoottorikäytöstä. Tämän myötä keksinnön mukainen järjestelmä on käytössä täysin saasteeton. Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selostuksesta, joissa kuvattuihin keksinnön toteuttamismuotoihin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus ahtaasti rajoittaa.

Seuraavaksi keksintöä selostetaan esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla.

Kuvio 1 esittää täysin kaaviomaisesti keksinnön mukaisen järjestelmän sovellusta kulje-tuslukkiin eli kuljettavaan konttilukkiin.

Kuvio 2 esittää vastaavasti keksinnön mukaisen järjestelmän sovellusta pinoavaan kontti-lukkiin.

Kuvio 3 puolestaan esittää keksinnön mukaisen järjestelmän sovellusta terminaalitrakto-riin.

Kuviossa 1 on siis kaaviomaisesti esitetty kuljetuslukki 1, joka kuvion esimerkissä operoi satamanosturin 4 ja kontin vaihtoalueen 5 välillä siirtäen kontteja satamanosturilta 4 kontin vaihtoalueelle 5 ja päinvastoin. Kuljetuslukki 1 on varustettu sähkökäytöllä, etenkin nykyaikaisella AC sähkökäytöllä, sekä tarvittavalla määrällä ladattavia akkuja tai tarvittavan kokoisella ladattavalla akulla. Kuljetuslukin 1 tapauksessa sähkökäyttöä käytetään sekä kuljetuslukin siirtoajoon että konttien nostoliikkeeseen siten, että sähköiset käyttö-moottorit käsittävät ajo-, nosto- ja siirtomoottorit sekä tarvittavat apulaitteet ja -moottorit. Käyttömoottoreita ja akkuja ei erikseen ole kuvioissa esitetty. Akku/akut toimivat siten energi avarastona, josta lukin sähkömoottorit saavat tarvittavan käyttövoimansa. Akun/akkujen lisäksi voidaan energiavarastona käyttää myös superkondensaattoreita tai vastaavaa superkondensaattoritekniikkaa. Superkondensaattorien etuina ovat keveys, huoltovapaus ja pitkäikäisyys sekä suuri varautumiskyky, mutta haittapuolena se, että ne eivät pysty luovuttamaan suuria tehoja pitkäkestoisesti, lyhyen aikaa kylläkin. Siten voitaisiin ajatella, että jatkuvaan pitkäjaksoiseen käyttöön ja esim. siirtoajoon kuljetuslukin 1 sähkökäyttö saa tarvittavan energiansa akuista ja vastaavasti esim. huipputehon tarve, esim. nostoliikkeen vaatima energia tyydytetään akkujen lisäksi superkondensaattoreilla. Eräänä lisävaihtoehtona voidaan vielä ajatella, että energiavarasto muodostetaan kokonaisuudessaan yhdestä tai useammasta superkondensaattorista.

Koska akkuja tulee jatkuvasti ladata ja jotta akuille saataisiin riittävän pitkä kestoikä, on lukki 1 varustettu automaattilatausjärjestelmällä, jolla akkujen lataus voidaan suorittaa normaalisti sopivassa kohdassa työkiertoa häiritsemättä olennaisesti työkierron kulkua. Kuvion 1 mukaisessa esimerkissä tämä on ratkaistu siten, että kontin vaihtoalueelle 5 on sijoitettu virransyöttöpäällä varustettu virransyöttöasema 7, esim. tolppaan tai vastaavaan, johon tuodaan joko tasavirta tai 3-vaihevirta. Vastaavasti on kuljetuslukki 1 varustettu latauspäällä 12, joka on sovitettu esim. lukin oikeaan etupilariin. Latauspää 12 on muodostettu ajosuunnassa joustavaksi ja sovitettu sellaiselle korkeudelle, että se osuu virran-syöttöaseman 7 virransyöttöpäähän, kun lukilla ajetaan latauspää 12 kiinni virransyöttö-asemaan 7.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen järjestelmän sovellusta pinoavaan konttilukkiin, jota on merkitty viitenumerolla 2. Tällaisella pinoavalla konttilukilla 2 operoidaan rahtisata-massa tai vastaavalla terminaalialueella, jossa lukilla 2 siirretään ja järjestellään kontteja konttiriveihin ja -pinoihin 6, joista kontteja vastaavasti siirretään edelleen kuljetettavaksi esim. konttiajoneuvoilla ja -perävaunuilla tai vaikkapa terminaalitraktoreilla.

Keksinnön mukaisesti konttilukki 2 on varustettu sähkökäytöllä, kuten kuvion 1 osaltakin kuljetuslukin tapauksessa. Sähkökäyttö on myös toteutettu vastaavalla tavalla, esim. AC sähkökäytöllä, sekä tarvittavalla määrällä ladattavia akkuja tai tarvittavan kokoisella ladattavalla akulla. Sähkökäyttöä käytetään konttilukin 2 liikutteluun että konttien nosto-liikkeeseen ja pinoamiseen. Myöskään kuviossa 2 ei käyttömoottoreita ja akkuja ole erikseen esitetty. Akkujen ja/tai superkondensaattorien käyttö energiavarastona ja niiden ominaisuudet tässä tarkoituksessa ovat vastaavat, kuin on selostettu jo kuvion 1 yhteydessä.

Myös kuvion 2 mukainen konttilukki 2 varustettu automaattilatausjärjestelmällä, jolla akkujen lataus voidaan suorittaa normaalisti sopivassa kohdassa työkiertoa häiritsemättä olennaisesti työkierron kulkua. Kuvion 2 mukaisessa esimerkissä tämä on ratkaistu siten, että konttilukin 2 työskentelyalueelle, edullisesti konttipinon 6 päälle on järjestetty kanna-tinpylväiden 9a, 9b varaan virtajohtimet 8, joihin tuodaan joko tasavirta tai 3-vaihevirta. Vastaavasti on konttilukki 2 varustettu automaattisella latauspäällä 13, joka on sovitettu esim. konttilukin 2 rungon päälle. Latauspää 13 voi olla esim. vastaavantyyppinen virroi-tin, jota käytetään mm. sähköjunissa ja raitiovaunuissa. Latauspää 13 on tällöin kosketuksessa virtajohtimiin 8 konttilukin 2 pinotyöskentelyn aikana.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen järjestelmän sovellusta terminaalitraktoriin, jota on merkitty viitenumerolla 3. Terminaalitraktoriin kytkettyä perävaunua on vastaavasti merkitty viitemerkinnällä 3a. Terminaalitraktorin 3 tapauksessa latauspää 14 on sijoitettu ohjaamon katolle ja se voi olla samantyyppinen kuin edellä selostettu pinoavan konttilukin 2 latauspää 13. Virtajohtimet 10 ja niitä kannattelevat kannatinpylväät 11 on tässä tapauksessa järjestetty ja sijoitettu esim. määrättyyn kohtaan terminaalitraktorin 3 toistuvaa ajoreittiä, jolloin akkujen pikalataus suoritetaan aina, kun terminaalitraktori 3 kyseisen kohdan ohittaa. Terminaalitraktorin 3 tapauksessa voi akkujen lataus olla toteutettu myös siten, että esim. RTG-nosturin (Rubber Tyred Gantry) alle konttien purkaus-/lastauspisteeseen on järjestetty virransyöttöpiste, johon terminaalitraktorin 3 latauspää 14 on kytkeytynyt kuorman purkamisen ja/lastauksen ajaksi. Tällöin latauspää voija on ehkä syytäkin olla toisen tyyppinen kuin kuviossa 3 on esitetty.

Keksinnön mukaista järjestelmää sovelletaan siis laitteisiin, joiden paino sinänsä on huomattavan suuri, jopa yli 100 tonnia. Keksinnössä akkujen koko on laitteen painoon nähden suhteellisen pieni, yleensä luokkaa 30...80 kWh. Akun/akkujen varauskapasiteetista käytetään yhdellä työkierrolla n. 5 % eli luokkaa 1,5.. .4 kWh.. Jotta akuille saadaan pitkä kestoikä, keksinnön mukainen laite varustetaan automaattilatausjärjestelmällä siten, että energiavaraston lataus voidaan tehdä normaalisti sopivassa työkierron kohdassa häiritsemättä merkittävästi työkierron kulkua.

Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu koskemaan yksinomaan kuvioissa esitettyjä esimerkkejä, vaan keksinnön eri toteuttamismuodot voivat vaihdella oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (8)

1. Konttilukin, terminaalitraktorin tai vastaavan, rahtiterminaaleissa, kuten satamissa käytettävän kontteja käsittelevän laitteen täyssähköinen käyttöjärjestelmä, joka sisältää sähkökäyttöiset ajo-, nosto-ja siirtomoottorit ja tarvittavat apulaitteet ja -moottorit, tunnettu siitä, että käyttöjärjestelmä käsittää toistuvasti varattavan, mainittuihin sähkökäyttöisiin moottoreihin ja apulaitteisiin kytketyn sähköisen energiavaraston ja energiavaras-toon liittyvän automaattisen latausjärjestelmän, joka on kontteja käsittelevän laitteen normaalin työkierron aikana sovitettu toistuvasti kytkeytymään ulkopuoliseen sähköener-gialähteeseen ja suorittamaan energiavaraston lataamisen toistuvasti määrätyllä osalla laitteen normaalia työkiertoa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että sähköisenä energiavarastona käytetään yhtä tai useampaa ladattavaa akkua.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että sähköisenä energiavarastona käytetään yhtä tai useampaa superkondensaattoria tai akkujen ja super-kondensaattorien yhdistelmää.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen konttilukin käyttöjärjestelmä, jolloin konttilukki on kuljetuslukki (1), joka operoi rahtiterminaalissa, kuten satamassa nosturin (4) ja kontin vaihtoalueen (5) välillä, tunnettu siitä, että latausjärjestelmä käsittää terminaalialueelle edullisesti kontin vaihtoalueen (5) yhteyteen järjestetyn, virransyöttöpäällä varustetun virransyöttöaseman (7) ja että konttilukki (1) on varustettu energiavarastoon liitetyllä ja virransyöttöasemaan (7) kytkeytyvällä latauspäällä (12).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen käyttöjäqestelmä, tunnettu siitä, että latauspää (12) on joustava ja se on asennettu konttilukkiin (1) siten, että konttilukki (1) on ajettavissa virransyöttöasemaan (7) siten, että latauspää (12) kytkeytyy automaattisesti virransyöttö-päähän.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen konttilukin käyttöjärjestelmä, jolloin kont-tilukki on pinoava konttilukki (2), joka operoi terminaalialueella siirtäen ja järjestäen kontteja konttiriveihin ja -pinoihin ja niistä pois, tunnettu siitä, että latausjärjestelmä käsittää terminaalialueelle konttilukin (2) työskentelyalueelle kannatinpylväiden (9a, 9b) varaan järjestetyt virtajohtimet (8) ja että konttilukki (2) on varustettu energiavarastoon liitetyllä ja työkierron aikana virtajohtimiin (8) kosketukseen tulevalla latauspäällä (13).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen käyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että virtajohtimet (8) on järjestetty konttirivin/-pinon (6) yläpuolelle ja että latauspää (13) on asennettu konttilukin (2) päälle, jolloin latauspää (13) on konttilukin (2) pinotyöskentelyn aikana sovitettu kosketukseen virtajohtimien kanssa.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen terminaalitraktorin käyttöjäqestelmä, joka terminaalitraktori (3) siirtää kontteja terminaalialueella, tunnettu siitä, että latausjärjestelmä käsittää terminaalialueelle määrättyyn kohtaan terminaalitraktorin (3) toistuvalle ajoreitille kannatinpylväiden (11) varaan jäljestetyt virtajohtimet (10) tai RTG-nosturin alle konttien purkaus-/lastauspisteeseen järjestetyn virransyöttöpisteen ja että terminaali-traktori (3) on varustettu energiavarastoon liitetyllä latauspäällä (14), joka on sovitettu tulemaan kosketukseen virtajohtimien (10) tai mainitun virransyöttöpisteen kanssa.