JP2014189349A - 港湾荷役機器の制御方法と港湾荷役機器 - Google Patents

Abstract

【課題】吊り具の巻上げ下げやトロリの横行などの主要動作を行う主機以外の装置である補機で消費される電力を低減する港湾荷役機器の制御方法と港湾荷役機器を提供する。
【解決手段】岸壁クレーンの主要動作を行う主機１０ａ以外の装置であり、主機１０ａを冷却する主機用冷却装置、主機１０ａの荷役動作範囲を照らす荷役用照明装置、室内を冷却する室内用冷却装置、及び室内を照らす室内用照明装置を含む補機２０を備え、岸壁クレーンの運転中に、主機１０ａの動作状況、又は室内の状況が予め定めた電力削減条件を満たすと、主機１０ａの動作状況、又は室内の状況を維持している補機２０を通常稼働時よりも消費される電力が少ない省電力状態にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、吊荷を巻上げ下げする港湾荷役機器の冷却装置や照明装置などの補機が消費する電力を低減し、また、荷役時間（以下サイクルタイムという）を短縮した分で、余分に消費されている電力を削減する港湾荷役機器の制御方法と港湾荷役機器に関する。

昨今、国際航路におけるコンテナ輸送システムの急速な進展に伴い、コンテナ船は大型化しており、コンテナ船との荷の積み卸しを行う港湾荷役機器（岸壁クレーン、又はヤードクレーンなど）の荷役効率を上げることが求められている。また、社会的に環境問題としてＣＯ２を削減する省エネルギー化が求められている。

そこで、吊荷の重量に基づいて吊荷保持に必要な吊荷保持用トルクを算出する吊荷保持用トルク算出部と、吊荷を巻上げ下げするモータが出し得る最大トルクを算出する最大トルク算出部と、前記最大トルクから前記吊荷保持用トルクを引いて求められる吊荷の加速トルクの領域内において前記モータの加速制御を行う制御部を備えた装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この装置は吊荷の巻上げ、及び巻下げにかかる時間を短縮することで、サイクルタイムを短縮している。結果として、荷役にかかる時間を短縮することができるので、エネルギーの消費を低減することができる。

一方、港湾荷役機器には、荷役作業などの主要動作を行う主機と、その主機以外の装置で、荷役動作に伴い発生する熱により温度が高くなった主機、及び港湾荷役機器の室内を冷却する冷却装置や、暗い中での作業による危険性を回避するため、荷役動作範囲を照らす照明装置などを含む補機を備えている。

そのような冷却装置や照明装置などの補機は、港湾荷役機器の稼働中は絶えず動作しており、その消費電力は港湾荷役機器全体の消費電力に対して、約３０％〜６０％にもなる。よって、港湾荷役機器が消費する電力を低減するためには、港湾荷役機器の主要動作を改善して消費電力を低減すると共に、その補機についても消費電力を低減する必要がある。

ところが、上記の装置には主要動作における電力の消費を低減することはできるが、補機が消費する電力を低減するものではない。

特許第４６１６４４７号

そこで本発明の目的は、港湾荷役機器の走行や巻上げなどの主要動作を行う主機以外の装置である補機が消費する電力を削減し、港湾荷役機器の消費電力を削減することができる港湾荷役機器の制御方法と港湾荷役機器を提供することである。

上記の問題を解決するための本発明の港湾荷役機器の制御方法は、港湾荷役機器の主要
動作を行う主機以外の装置であり、前記主機を冷却する主機用冷却装置、荷役動作範囲を照らす荷役用照明装置、前記港湾荷役機器の室内を冷却する室内用冷却装置、及び前記室内を照らす室内用照明装置を含む補機を備える港湾荷役機器の制御方法において、前記港湾荷役機器の運転中に、前記主機の動作状況、又は室内状況が予め定めた電力削減条件を満たすと、前記主機の動作状況、又は前記室内状況を維持している前記補機を通常稼働時よりも消費される電力が少ない省電力状態にすることを特徴とする方法である。

この方法によれば、主機（主巻きモータ、横行モータ、及び走行用モータなど）以外の装置である補機を、例えば主巻きモータの冷却ファン、機械室の換気ファン、運転室の室内灯、及び投光器などを、港湾荷役機器の運転中に通常稼働時よりも消費される電力が少ない省電力状態にすることができる。そのため、補機の消費電力を抑え、港湾荷役機器の消費エネルギーを低減することができる。

なお、ここでいう省電力状態とは、通常の稼働と比較して、消費される電力が低減された状態であり、停止した状態や、低電力で稼働している状態を示す。例えば、主巻きモータの冷却ファンの場合は、冷却ファンの回転速度が通常よりも低速な状態で動作することや、投光器の場合は、通常よりも減光した状態で動作することを含む。

加えて、ここでいう主要動作とは、例えば岸壁クレーンの場合は、船舶から、又は船舶へコンテナを積み上げ、又は積み卸しする動作（荷役動作）などのことであり、荷役動作範囲とは、岸壁クレーンのトロリの横行範囲や吊り具の巻上げ下げの範囲のことを示す。

また、上記の港湾荷役機器の制御方法において、前記主機が動作している場合に、前記主機の温度が予め定めた第１主機温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記主機用冷却装置を前記省電力状態にし、前記主機が動作していない場合に、前記主機の温度が第２主機温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記主機用冷却装置を前記省電力状態にする第１工程と、前記主機が動作している場合に、前記荷役動作範囲の明るさが予め定めた主機照度判定値以上になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記荷役用照明装置を前記省電力状態にし、前記主機が動作していない場合に、前記電力削減条件を満たしたとして、前記荷役用照明装置を前記省電力状態にする第２工程と、の少なくともどちらか一方を含むと、港湾荷役機器の運転中に過剰に動作している主機用冷却装置と荷役用照明装置を省電力状態にすることができるので、補機が消費するエネルギーを低減することができる。

例えば、主巻きモータを使用していないときに、主巻きモータの温度が低い場合に、主巻きモータを冷却するファンを通常よりも低速で駆動する、又は停止することができ、また、日中の荷役作業の場合に、運転室の下の室外灯を通常よりも減光する、又は停止することができる。

加えて、上記の港湾荷役機器の制御方法において、前記主機の動作速度と動作経路とを、少なくとも荷役時間の短縮を目的関数とする遺伝的アルゴリズムを用いて最適化する最適化工程と、前記最適化工程で最適化された前記動作速度と前記動作経路で前記主機を動作し、荷役動作の完了後に、前記主機を停止する主機停止工程と、を含むと、港湾荷役機器の主要動作、例えばトロリの横行速度や吊り具の巻上げ下げの速度、及びトロリの横行経路や吊り具の巻上げ下げの経路を、遺伝的アルゴリズムを用いて最適化し、荷役時間を短縮することで、主機を早く停止し、短縮した分の補機が消費する電力も削減することができので、より消費エネルギーを削減することができる。

なお、遺伝的アルゴリズムとは、生物の進化過程を模倣した最適解採索手法であり、例えば交叉と突然変異の二つの操作により、すでに存在する解から新しい解候補を生成し、
自然淘汰のアイデアに基づいて解の選択を行なって、世代交代を繰り返して最適解を探索する手法である。

さらに、上記の港湾荷役機器の制御方法において、前記港湾荷役機器の運転中に、前記室内の温度が予め定めた室内温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記室内用冷却装置を前記省電力状態にし、前記室内の明るさが予め定めた室内照度判定値以上になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記室内用照明装置を前記省電力状態にする第３工程を含むと、港湾荷役機器の運転中に、過剰に動作している機械室の換気ファンや、運転室の室内灯などの補機を省電力状態にすることができる。

また、上記の問題を解決する港湾荷役機器は、港湾荷役機器の主要動作を行う主機以外の装置であり、前記主機を冷却する主機用冷却装置、荷役動作範囲を照らす荷役用照明装置、前記港湾荷役機器の室内を冷却する室内用冷却装置、及び前記室内を照らす室内用照明装置を含む補機を備える港湾荷役機器において、前記港湾荷役機器の運転中に、前記主機の動作状況、又は室内状況が予め定めた電力削減条件を満たすと、前記主機の動作状況、又は前記室内状況を維持している前記補機を通常稼働時よりも消費される電力が少ない省電力状態にする補機制御装置を備えて構成される。

また、上記の港湾荷役機器において、前記補機制御装置が、前記主機が動作している場合に、前記主機の温度が予め定めた第１主機温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記主機用冷却装置を前記省電力状態にし、前記主機が動作していない場合に、前記主機の温度が第２主機温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記主機用冷却装置を前記省電力状態にする第１手段と、前記主機が動作している場合に、前記荷役動作範囲の明るさが予め定めた主機照度判定値以上になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記荷役用照明装置を前記省電力状態にし、前記主機が動作していない場合に、前記電力削減条件を満たしたとして、前記荷役用照明装置を前記省電力状態にする第２手段と、の少なくともどちらか一方を備えると、従来港湾荷役機器の運転中に稼働していた補機を、主機の動作に合せて省電力状態にすることができる。

これにより、補機制御装置が、補機を省電力状態にしても主機、又は室内に問題が起きないことを判断するので、港湾荷役機器の動作に影響を与えずに、港湾荷役機器の運転中に過剰に動作していた補機を省電力状態にすることができ、補機が消費していた分の電力を削減することで、港湾荷役機器の消費電力を削減することができる。

加えて、上記の港湾荷役機器において、前記主機の動作を制御する制御装置を備えると共に、前記制御装置が、前記主機の動作速度と動作経路とを、少なくとも荷役時間の短縮を目的関数とする遺伝的アルゴリズムを用いて最適化する最適化プログラムと、前記最適化プログラムを用いて最適化された前記動作速度と前記動作経路で前記主機を動作し、荷役動作の完了後に、前記主機を停止する主機停止手段と、を備えると、制御装置が、港湾荷役機器の主要動作にかかる時間を短縮して、その短縮した時間で、補機を停止することにより、さらに港湾荷役機器の消費電力を削減することができる。

さらに、上記の港湾荷役機器において、前記補機制御装置が、前記港湾荷役機器の運転中に、前記室内の温度が予め定めた室内温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記室内用冷却装置を前記省電力状態にし、前記室内の明るさが予め定めた室内照度判定値以上なると前記電力削減条件を満たしたとして、前記室内用照明装置を前記省電力状態にする第３手段を備えると、より補機が消費している電力を低減することができる。

本発明によれば、港湾荷役機器の走行や巻上げなどの主要動作を行う主機以外の装置である補機が消費する電力を削減し、港湾荷役機器の消費電力を削減することができる。また、主機の動作を最適化して、荷役時間を短縮し、その短縮した時間分の補機が消費する電力を削減することができる。

本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器を示した側面図である。 本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器を示した概略図である。 本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器の制御装置と補記制御装置を示した概略図である。 本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器の荷役作業における速度と時間との関係を表したグラフであり、荷役時間を短縮する手段を用いたときと用いない場合を示す。 本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器の荷役作業における消費電力と時間との関係を表したグラフであり、荷役時間を短縮する手段を用いたときと用いない場合を示す。 本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器の制御方法の第１工程を示したフローチャートを示す。 本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器の制御方法の第２工程を示したフローチャートを示す。 本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器の制御方法の第３工程を示したフローチャートを示し、（ａ）は室内用冷却装置の制御方法を示し、（ｂ）は室内用照明装置の制御方法を示す。

以下、本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器の制御方法と港湾荷役機器について、図面を参照しながら説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。

なお、この実施の形態では、港湾荷役機器として岸壁に沿って走行し、船舶に対して荷役を行う岸壁クレーンを例に説明するが、本発明を適用することができる港湾荷役機器は岸壁クレーンに限定しない。例えば、岸壁クレーン、門型のヤードクレーン、ゴライアスクレーン、ジブクレーン、タワークレーン、アンローダークレーン、天井クレーン、及びストラドルキャリアなどの港湾荷役機器に適用することができる。

まず、主機と室内と補機について定義する。主機とは、港湾荷役機器の主要動作（荷役作業、及び走行を含む）を行う際に稼働する装置であり、例えば、港湾荷役機器を走行させるための走行用モータや、港湾荷役機器がコンテナを巻き上げ下げするための主巻モータなどの駆動装置や、吊り具などのその駆動装置により動作する装置などのことをいう。また、合わせてそれらモータへ電力を供給する電力供給装置も含む。加えて、室内とは主機を設ける機械室、運転手が搭乗する運転室などのことをいう。

補機とは、前述の主機以外の装置を示し、港湾荷役機器の荷役動作には直接関わることがないが、主機の稼働を補助する装置や主要動作を安全に行うために補助する装置である。例えば、主巻モータを冷却する冷却ファンなどの冷却装置や、荷役動作範囲を照らす投光器などの照明装置のことであり、主機の動作状況（動作中の温度や動作範囲の照度）又は室内状況（室内温度や室内照度）を最適に維持する装置である。

実施の形態の説明では、図示しないが主機全般を示す場合は主機１０ａ、室内全般を示す場合は室内１０ｂ、補機全般を示す場合は補機２０、補機２０の中で主機１０ａを冷却
する装置を主機用冷却装置２０ａ、主機１０ａの動作範囲を照らす装置を荷役用照明装置２０ｂ、室内１０ｂを冷却する装置を室内用冷却装置２０ｃ、及び室内１０ｂを照らす装置を室内用照明装置２０ｄとする。

次に、本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器（岸壁クレーン）について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１に示すように、船舶Ｓに対して荷役を行う岸壁クレーン１は、ブーム２、ガーダー３、トロリ４、吊り具５、脚構造物８、及び走行装置９を備え、室内１０ｂとして運転室６と機械室７ａ（電気室７ｂを含む）とを備える。

また、図２に示すように、岸壁クレーン１は、主機１０ａとして、ケーブルリール１１、コンバータ１２、インバータ１３、主巻モータ１４、ドラム１５、横行モータ１６、及び走行モータ１７を備える。加えて、主機用冷却装置２０ａとして、主巻モータ用冷却ファン２３と横行モータ用冷却ファン２４とを備え、室内用冷却装置２０ｃとして、機械室用換気ファン２１、電気室用空調装置２２、及び運転室用空調装置２５を備え、さらに、荷役用照明装置２０ｂとして、投光器２７、２８ａ〜２８ｃ、及び２９を備え、室内用照明装置２０ｄとして、運転室内灯２６を備える。

なお、荷役用照明装置２０ｂが照らす荷役動作範囲の一例として、岸壁クレーン１の場合、吊り具５が動作する範囲Ａ１をしめす。この荷役動作範囲Ａ１は、吊り具５の動作を、運転室６から確認することができるように、投光器２７と投光器２８ａで照らされている。この他、この荷役動作範囲として、トロリ４の横行する範囲などがある。

この実施の形態では、上記の主機用冷却装置２０ａ、荷役用照明装置２０ｂ、室内用冷却装置２０ｃ、及び室内用照明装置２０ｄのそれぞれを、通常稼働（駆動と停止）の他に、消費される電力を低減した状態（省電力状態）にすることが可能な装置を用いる。例えば、主巻モータ用冷却ファン２３の場合は、通常稼働時よりも回転速度の遅い低速で回転可能なファンを用い、また、運転室内灯２６の場合は、調光して、減光可能な照明を用いる。しかし、本発明はこれに限定せず、稼働又は停止の制御しかできない補機２０にも適用することができる。

また、この実施の形態では上記の構成を例に説明するが、本発明は上記の構成に限定せず、周知の技術のクレーンを用いることができる。例えば、走行装置９にディーゼルエンジンを搭載したものや、動力として蓄電池を用いたものなどを使用することができる。また、図示しないブーム２を上げ下げするモータを備えてもよい。加えて、機械室７ａと電気室７ｂに室内灯を設けてもよい。

本発明に係る実施の形態の岸壁クレーン１は、上記の構成に加えて、図３に示すように、制御装置３０に補機制御装置３１を備える。そして、岸壁クレーン１を運転する際には、運転室６に設けた操作装置３２から操作信号を制御装置３０へ送り、制御装置３０からインバータ１３へ制御信号を送って、主機１０ａを稼働する。また、この制御装置３０と接続される温度センサ３３ａ〜３３ｅ、及び、照度センサ３４ａ〜３４ｆを備える。

制御装置３０は、パーソナルコンピュターのように通信手段や記憶手段を備えており、主機１０ａの動作を制御する装置である。この実施の形態では、制御装置３０を電気室７ｂに設けたが、図示しないコンテナターミナルの管理棟や運転室６に設けてもよい。

補機制御装置３１は、主機１０ａの動作状況（動作中の主機の温度や荷役動作範囲の照度）又は室内状況（室内温度や室内照度）が予め定めた電力削減条件満たすと、その主機１０ａの動作状況、又は室内状況を維持していた補機２０を省電力状態にする装置であり、制御装置３０にプログラムとして組み込まれている。この実施の形態では、補機制御装
置３１を制御装置３０に設けたが、制御装置３０と別々に設けてもよく、運転室６などの別の場所に設けることができる。

なお、ここでいう省電力状態とは、補機２０を停止する状態、又は補機２０を通常稼働時よりも低い電力で稼働する（低電力駆動ともいう）する状態のどちらか一方のことを示しており、通常稼働時よりも消費される電力が少ない状態のことである。

温度センサ３３ａ〜３３ｅは、周知の技術の温度センサであり、温度センサ３３ａは機械室７ａ内の温度を、温度センサ３３ｂは主巻モータ１４の温度を、温度センサ３３ｃは電気室７ｂ内の温度を、温度センサ３３ｄは横行モータ１６の温度を、温度センサ３３ｅは運転室６内の温度をそれぞれ検知している。照度センサ３４ａ〜３４ｆは、周知の技術の照度センサであり、照度センサ３４ａは運転室６内の照度を、照度センサ３４ｂは運転室６の下方の吊り具５の巻上げ下げの範囲（荷役動作範囲）の照度を、照度センサ３４ｃ〜３４ｅはブーム２又はガーダー３の下方のトロリ４の横行の範囲（荷役動作範囲）の照度を、照度センサ３４ｆは脚構造物８の上部の照度をそれぞれ検知している。

上記の構成の岸壁クレーン１は、岸壁クレーン１の運転中に、主機１０ａの動作状況、又は室内１０ｂの状況が予め定めた電力削減条件を満たすと、主機１０ａの動作状況、又は室内１０ｂの状況を維持している補機２０を通常稼働時よりも消費される電力が少ない省電力状態にすることを特徴とし、岸壁クレーン１の消費電力を低減することができる。

次に、図３に示すように、岸壁クレーン１の補機２０の動作について説明する。この岸壁クレーン１は、ケーブルリール１１から電力を受電し、電気室７ｂ内に設けたインバータ１３から各装置へ電力を分配している。そして、操作装置３２の操作によって、制御装置３０がインバータ１３を制御することによって、横行モータ１６を駆動してトロリ４を横行し、主巻モータ１４を駆動してドラム１５を回転させて吊り具５を巻上げ下げし、及び走行モータ１７を駆動して岸壁クレーン１を走行する。

この主要動作を行う際に、主機１０ａ、又は室内１０ｂは、温度が上昇する。そこで、機械室用換気ファン２１、電気室用空調装置２２、主巻モータ用冷却ファン２３、横行モータ用冷却ファン２４、及び運転室用空調装置２５も稼働させ、主機１０ａ又は室内１０ｂを冷却する。

また、特に悪天候時や夜間時の作業の場合に、荷役動作範囲（例えば、図１の荷役動作範囲Ａ１）が暗いと作業を安全に行うことができないため、荷役用照明装置２０ｂである投光器２７、２８ａ〜２８ｃ、及び２９で照らす。

補機２０は、岸壁クレーン１の主要動作に関わらない装置であればよく、上記の種類に限定しない。例えば、岸壁クレーン１がブーム２を上げ下げする構成であれば、その駆動モータを冷却するファンや、この実施の形態では自冷式とした走行モータ１７を他冷式にしたときの冷却ファンなども含む。また、上記の種類以外の補機を用いる場合は、その補機が補助する役割を考慮したセンサも同時に用いることとする。

次に、制御装置３０と補機制御装置３１について説明する。図３に示すように、制御装置３０は、補機制御装置３１の他に、最適化プログラム３５を備える。また、補機制御装置３１に、第１手段（工程）３６、第２手段（工程）３７、及び第３手段（工程）３８を備える。なお、この図では、温度センサ３３ａ〜３３ｅを統合して温度センサ３３、及び照度センサ３４ａ〜３４ｆを照度センサ３４とする。また、図中の矢印は信号の流れを示す。

上記で説明した主機１０ａの操作を、操作装置３２で行い、その操作による主機１０ａの動作、詳しくは主機１０ａの動作速度と、動作経路を制御装置３０の最適化プログラム３５で最適化して、主機１０ａを実際に稼働する。この最適化プログラム３５を用いた最適化を予め行い、各主機１０ａの動作速度と動作経路を制御してもよい。

この最適化プログラム３５とは、少なくとも荷役時間の短縮を目的関数とし、主巻モータ１４、及び横行モータ１６それぞれの回転速度、回転加速度、及び回転減速度、若しくはトロリ４及び吊り具５それぞれの動作経路（例えば、トロリ４の場合は横行距離や、吊り具５の場合は巻上げ下げの長さのこと）を変数とし、遺伝的アルゴリズムを用いて、その変数を最適化したプログラムである。

なお、遺伝的アルゴリズムとは、生物の進化過程を模倣した最適解採索手法であり、例えば交叉と突然変異の二つの操作により、すでに存在する解から新しい解候補を生成し、自然淘汰のアイデアに基づいて解の選択を行なって、世代交代を繰り返して最適解を探索する手法である。

例えば、主巻モータ１４を駆動して吊り具５を巻上げ下げするときに、最大巻き上げ下げ速度に達する前の回転加速度、及び回転減速度を大きく設定して、吊り具５の巻上げ下げにかかる時間を短縮する最適化を用いることができる。また、吊り具５の巻上げ下げの長さ、又はトロリ４の横行距離などを正確にし、無駄な動作をしない最適化も用いることができる。

上記の最適化プログラム３５で、主機１０ａを動作させることにより、主機１０ａが最適化された動作速度及び動作経路で動作するので、荷役時間を短縮することができる。

加えて、この制御装置３０に、主機１０ａによる荷役作業が完了したときに、主機１０ａを停止する手段を備えると、岸壁クレーン１の荷役作業を短縮して、その短縮した時間分で消費される電力を削減することができるので、より消費電力の少ない岸壁クレーン１を提供することができる。

さらに、この実施の形態では、主機１０ａの動作速度と動作経路を最適化プログラム３５により最適化した例を説明したが、例えば、港湾荷役機器としてアンローダを用いる場合には、バケットの掴み容量などを最適化してもよい。

ここで、岸壁クレーン１の制御装置３０に、最適化プログラム３５が無いものと、有りのものとの主巻モータ１４の作業時間と吊り具５の巻き上げ下げ速度を示す図４のグラフと、主巻モータ１４の作業時間と消費電力を示す図５のグラフを参照しながら、最適化プログラム３５の効果について説明する。

図４に示すように、最適化プログラム３５を用いると、吊り具５の巻上げの加速度と巻き下げの減速度が増加していることがわかる。また、吊り具５の巻き下げの最高速度も増加している。これにより、最適化プログラム３５が無いものと比較すると、作業が終了する時間が短縮されていることがわかる。

また、図５に示すように、最適化プログラム３５を用いると、吊り具５の巻き上げのとき、特に加速時に消費される電力が増加していることがわかる。一方、巻き下げのときに発生する回生電力が増加していることがわかる。よって、最適化プログラム３５を用いても主機１０ａである吊り具５の巻上げ下げで消費される電力には、略変化が無いことがわかる。

よって、最適化プログラム３５を用いることで、荷役時間が短縮された分だけ、補機２０を停止することで、岸壁クレーン１の消費される電力を低減することができる。これは、その短縮された分に通常は動作していた補機２０を補機制御装置３１で停止することができ、その分の消費電力を低減するからである。

補機制御装置３１について、説明する。この補機制御装置３１が補機２０を稼働、停止、又は省電力状態にする方法は、インバータ１３に制御信号を送り、供給電力を制御する方法を用いる。なお、ここで主機１０ａの温度をＴｘ、室内１０ｂの温度をＴｙ、荷役動作範囲の照度をＬｘ、及び室内１０ｂの照度をＬｙとし、第１主機温度判定値をＴα、第２主機温度判定値をＴβ、室内温度判定値をＴσ、主機照度判定値をＬα、及び室内照度判定値をＬβとする。

第１手段３６は、主機１０ａが動作している場合に、主機１０ａの温度Ｔｘが予め定めた第１主機温度判定値Ｔα以下になると電力削減条件を満たしたと判断して、主機用冷却装置２０ａを省電力状態にし、主機１０ａが動作していない場合に、主機１０ａの温度Ｔｘが予め定めた第２主機温度判定値Ｔβ以下になると電力削減状態を満たしたと判断して、主機用冷却装置２０ａを省電力状態にする手段である。

例えば、主巻モータ１４の動作中に、温度センサ３３ｂが検知する主巻モータ１４の温度Ｔｘが第１主機温度判定値Ｔαよりも低くなった場合に、主巻モータ用冷却ファン２３を低電力で稼働させる（低速回転させる）、又は停止する。一方、温度Ｔｘが第１主機温度判定値Ｔαよりも高くなった場合に、主巻モータ用冷却ファン２３を稼働する。また、主巻モータ１４の動作が完了した後に、温度センサ３３ｂが検知する主巻モータ１４の温度Ｔｘが第１主機温度判定値Ｔαよりも低くなった場合に、主巻モータ用冷却ファン２３を低電力で稼働させる（低速回転させる）、又は停止する。

第２手段３７は、主機１０ａが動作している場合に、荷役動作範囲の照度Ｌｘが予め定めた主機照度判定値Ｌα以上になると電力削減条件を満たしたと判断して、荷役用照明装置２０ｂを省電力状態にする手段であり、主機１０ａが動作していない場合に、荷役用照明装置２０ｂを省電力状態にする手段である。

例えば、吊り具５の動作中に、照度センサ３４ｂが検知する投光器２７の照射範囲、つまり吊り具５の荷役動作範囲の照度Ｌｘが主機照度判定値Ｌαよりも高くなった場合に、投光器２７を低電力で稼働させる（減光させる）、又は停止する。一方、照度Ｌｘが主機照度判定値Ｌαよりも低くなった場合に、投光器２７を稼働する。また、吊り具５の動作が完了した後に、投光器２７を減光させる、又は停止する。

第３手段３８は、室内１０ｂの室内温度Ｔｙが予め定めた室内温度判定値Ｔσ以下になると電力削減条件を満たしたとして、また、室内照度Ｌｙが予め定めた室内照度判定値Ｌβ以上になると電力削減条件を満たしたとして室内用冷却装置２０ｃと室内用照明装置２０ｄを省電力状態にする手段である。

例えば、機械室７ａに設けた温度センサ３３ａが検知した室内温度Ｔｙが室内温度判定値Ｔσよりも低くなった場合に、機械室用換気ファン２１を低速で駆動する、又は停止する。また、運転室６に設けた照度センサ３４ａが検知した室内照度Ｌｙが室内照度判定値Ｌβ以上になった場合に、運転室内灯２６を減光する、又は停止する。

この実施の形態では、上記の第１手段３６〜第３手段３８を用いて、岸壁クレーン１の補機２０を停止しているが、岸壁クレーン１の運転中に、主機１０ａの動作に関わらず、補機２０を主機１０ａが安全に動作する範囲内で停止することができればよく、例えば、
主機１０ａが停止すると電力削減条件を満たしたとして、補機２０を省電力状態にする手段を設けてもよい。

次に、本発明に係る実施の形態の港湾荷役機器の制御方法について、図６〜図８を参照しながら説明する。まず、主機用冷却装置２０ａの制御方法である第１工程について、図６を参照しながら説明する。

岸壁クレーン１が稼動し、荷役を開始すると、運転手が操作装置３２を操作する（ステップＳ１０）。次に、操作装置３２に入力された操作信号を制御装置３０に伝達し、制御装置３０が、最適化工程を行う。この最適化工程は、最適化プログラム３５で主機１０ａの動作速度と動作経路を最適化する（ステップＳ２０）工程である。このとき、少なくとも荷役時間の短縮を目的関数とする遺伝的アルゴリズムを用いて主機１０ａの動作速度と動作経路を最適化する。

なお、このステップＳ２０の最適化工程で、主機１０ａの温度の上昇を抑制するように目的関数を追加すると、主機１０ａの温度の上昇を抑制することができるので、主機１０ａの動作中の主機用冷却装置２０ａの停止時間を長くすることができ、さらに消費電力を低減することができる。

また、このステップＳ２０を予め行い、主機１０ａの最適化された動作速度と動作経路を制御装置３０に記憶させておき、操作装置３２の操作に応じて読み出してもよい。

次に、制御装置３０により、主機１０ａが動作をする（ステップＳ３０）と、次に、温度センサ３３で主機１０ａの温度Ｔｘを検知し、補機制御装置３１が主機１０ａの温度Ｔｘが第１主機温度判定値Ｔα以下か否かを判断する（ステップＳ４０）。

このステップＳ４０で、主機１０ａの温度Ｔｘが第１主機温度判定値Ｔαよりも大きいと判断されると、次に、補機制御装置３１は主機用冷却装置２０ａを通常稼働する（ステップＳ５０）。これにより、主機１０ａを冷却し、主機１０ａの温度Ｔｘが過剰に上昇することを防ぐことができる。

一方、ステップＳ４０で主機１０ａの温度Ｔｘが第１主機温度判定値Ｔα以下と判断されると、次に、補機制御装置３１は、主機用冷却装置２０ａを省電力状態にする（ステップＳ６０）。このステップＳ６０により、主機１０ａを過剰に冷却することを抑制して、主機用冷却装置２０ａの消費する電力を低減することができる。

このステップＳ４０からＳ６０までは、主機１０ａの動作が完了するまでの間、常に主機１０ａの温度Ｔｘを監視して、行われる工程であり、予め定めた時間毎に行うようにするとよい。

次に、制御装置３０が、主機１０ａの動作が完了したか否かを判断する（ステップＳ７０）。このステップＳ７０では、操作装置３２の操作信号より、主機１０ａの動作が完了し、制御装置３０が、主機停止工程を行い、主機１０ａを停止すると、主機１０ａの動作が完了したと判断する。

次に、温度センサ３３で主機１０ａの停止後の温度Ｔｘを検知し、補機制御装置３１が主機１０ａの温度Ｔｘが第２主機温度判定値Ｔβ以下か否かを判断し（ステップＳ８０）、主機１０ａの温度Ｔｘが第２主機温度判定値Ｔβより大きいと判断すると、次に、主機用冷却装置２０ａを通常稼働して（ステップＳ９０）、ステップＳ８０へと戻る。一方、ステップＳ８０で、主機１０ａの温度Ｔｘが第２主機温度判定値Ｔβ以下と判断すると、
次に、主機用冷却装置２０ａを省電力状態にする（ステップＳ１００）。以上で主機用冷却装置２０ａの制御方法は完了する。

第１主機温度判定値Ｔαと第２主機温度判定値Ｔβはそれぞれ任意に設定できる値であり、主機１０ａが過剰に加熱することを防ぐことができる値に設定すればよい。好ましくは、この実施の形態のように、第１主機温度判定値Ｔαと第２主機温度判定値Ｔβを別々に設定し、第２主機温度判定値Ｔβを第１主機温度判定値Ｔαよい高く設定すると、主機１０ａが動作していないとき（主機１０ａの停止後）は、その後の加熱がないので、過剰な冷却による電力のロスを防ぐことができる。

この方法によれば、主機１０ａの温度Ｔｘを各主機温度判定値Ｔα又はＴβと比較することによって、主機用冷却装置２０ａを省電力状態にすることができるので、主機１０ａを過剰に冷却することがなく、主機用冷却装置２０ａが消費していた分の電力を低減することができるので、岸壁クレーン１の消費エネルギーを削減することができる。

また、最適化プログラム３５を用いて主機１０ａの動作速度と動作経路を最適化するので、最適化プログラム３５を用いない主機１０ａの動作と比べると、より早く主機１０ａを停止し、その分主機用冷却装置２０ａも早く省電力状態にすることができるので、消費電力を低減することができる。

例えば、操作装置３２の操作信号により横行モータ１６を駆動してトロリ４を横行する。横行モータ１６の温度が上昇し、温度センサ３３ｄの検知する温度Ｔｘが第１主機温度判定値Ｔαより大きくなると、横行モータ用冷却ファン２４が駆動して、横行モータ１６を冷却する。また、横行モータ１６の動作中に温度Ｔｘが第１主機温度判定値Ｔα以下になると、横行モータ用冷却ファン２４を通常よりも低速で回転させて、省電力状態にする。

次に、操作装置３２の操作信号により、横行モータ１６を停止してトロリ４を停止する。次に、横行モータ１６の温度が低下し、温度センサ３３ｄの検知する温度Ｔｘが第２主機温度判定値Ｔβ以下になると、横行モータ用冷却ファン２４を停止する。

これにより、横行モータ１６を使用していないときや、横行モータ１６の温度Ｔｘが低いときに、横行モータ用冷却ファン２４を停止することができ、その分消費電力を低減することができる。

次に、荷役用照明装置２０ｂの制御方法について、図７を参照しながら説明する。なお、図６のフローチャートで説明したステップと同様のステップについては、同じ符号を用いて、その説明を省略する。まず、ステップＳ１０〜Ｓ３０までが完了すると、次に、照度センサ３４で荷役動作範囲の照度Ｌｘを検知し、補機制御装置３１が荷役動作範囲の照度Ｌｘが主機照度判定値Ｌα以上か否かを判断する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０で照度Ｌｘが主機照度判定値Ｌαより小さいと判断されると、次に、補機制御装置３１は荷役用照明装置２０ｂを通常稼働する（ステップＳ１２０）。これにより、荷役作業が開始される前に、荷役動作範囲を安全に作業することができる照度にすることができる。

一方、ステップＳ１１０で照度Ｌｘが主機照度判定値Ｌα以上と判断されると、次に、荷役用照明装置２０ｂを省電力状態にする（ステップＳ１３０）。このステップＳ１３０により、荷役動作範囲を過剰に明るくすることを抑制して、荷役用照明装置２０ｂの消費する電力を低減することができる。

このステップＳ１１０からＳ１３０までは、主機１０ａの動作が完了するまでの間、常に主機１０ａの動作範囲の照度Ｌｘを監視して、行われる工程であり、予め定めた時間毎に行うようにするとよい。

次に、制御装置３０が、主機１０ａの動作が完了したか否かを判断する（ステップＳ７０）。このステップＳ７０では、操作装置３２の操作信号より、主機１０ａの動作が完了し、制御装置３０が、主機停止工程を行い、主機１０ａを停止すると、主機１０ａの動作が完了したと判断する。主機１０ａの動作が完了したと判断すると、次に、荷役用照明装置２０ｂを省電力状態にする（ステップＳ１４０）。以上で荷役用照明装置２０ｂの制御方法は完了する。

上記の制御方法によれば、主機１０ａの動作前は、主機１０ａの動作範囲の照度Ｌｘによって荷役用照明装置２０ｂを省電力状態にすることができ、また、主機１０ａが停止した後は、直ぐに荷役用照明装置２０ｂを省電力状態にすることができるので、稼働の必要のない荷役用照明装置２０ｂが消費する電力を削減し、岸壁クレーン１の消費エネルギーを削減することができる。

加えて、最適化プログラム３５を用いて主機１０ａの動作速度と動作経路を最適化するので、最適化プログラム３５を用いない主機１０ａの動作と比べると、より早く主機１０ａを停止することができるので、その分消費電力を低減することができる。

例えば、吊り具５を巻き上げ下げするときに、運転室６の下方に設置した照度センサ３４ｂが検知した荷役動作範囲の照度Ｌｘが主機照度判定値Ｌαより小さくなると、投光器２７を稼働する。投光器２７により荷役動作範囲が明るくなると吊り具５の巻き上げ下げを開始する。一方、吊り具５の動作中に照度Ｌｘが主機照度判定値Ｌα以上になると、投光器２７を調光して減光する。

吊り具５の巻上げ下げが完了すると、主巻モータ１４を停止する。次に、投光器２７を停止する。これにより、吊り具５の巻上げ下げ作業を確認するために使用する投光器２７を、吊り具５を使用しないときに停止することができ、その分消費電力を低減することができる。

一方、ブーム２又はガーダー３の下の複数の投光器２８ａ〜２８ｃの照射範囲を検知している照度センサ３４ｃ〜３４ｅは、それぞれの投光器２８ａ〜２８ｃそれぞれの照射範囲がトロリ４の影になる場合を検知して、トロリ４の影になる投光器を消して、その分の消費電力を削減してもよい。

次に、室内用冷却装置２０ｃと室内用照明装置２０ｄの制御方法について、図８を参照しながら説明する。岸壁クレーン１の運転中に、図８の（ａ）に示すように、室内１０ｂの室内温度Ｔｙが室内温度判定値Ｔσ以下になるか否かを判断し（ステップＳ２１０）、室内温度判定値Ｔσよりも大きいと判断すると、補機制御装置３１が室内用冷却装置２０ｃを通常稼働し（ステップＳ２２０）、一方、室内温度Ｔｙが室内温度判定値Ｔσ以下と判断すると、補機制御装置３１が室内用冷却装置２０ｃを省電力状態にする（ステップＳ２３０）。

また、岸壁クレーン１の運転中に、図８の（ｂ）に示すように、室内１０ｂの室内照度Ｌｙが室内照度判定値Ｌβ以上になるか否かを判断し（ステップＳ２４０）、室内照度判定値Ｌβよりも小さいと判断すると、補機制御装置３１が室内用照明装置２０ｄを通常稼働し（ステップＳ２５０）、一方、室内照度Ｌｙが室内照度判定値Ｌβ以上と判断すると
、補機制御装置３１が室内用照明装置２０ｄを省電力状態にする（ステップＳ２６０）。

例えば、上記の制御方法は、運転室６の運転室用空調装置２５と運転室内灯２６に適用することができる。また、室内１０ｂに運転手や点検者が入室することを検知するセンサを設け、そのセンサが室内１０ｂへの出入りを検知すると室内用冷却装置２０ｃと室内用照明装置２０ｄを稼働するようにしてもよい。

本発明の港湾荷役機器は、主要動作を行う主機以外の補機を、主機の動作と別々に制御することで、補機で消費される電力を削減することができるので、港湾荷役機器のエネルギーの消費を抑えることができる。そのため、消費エネルギーの少ない岸壁クレーンやヤードクレーンとして用いることができる。

１ 岸壁クレーン
２ ブーム
３ ガーター
４ トロリ
５ 吊り具
６ 運転室
７ａ 機械室
７ｂ 電気室
８ 脚構造物
９ 走行装置
１０ａ 主機
１０ｂ 室内
１１ ケーブルリール
１２ コンバータ
１３ インバータ
１４ 主巻モータ
１５ ドラム
１６ 横行モータ
１７ 草稿モータ
２０ 補機
２０ａ 主機用冷却装置
２０ｂ 荷役用照明装置
２０ｃ 室内用冷却装置
２０ｄ 室内用照明装置
２１ 機械室用換気ファン
２２ 電気室用空調装置
２３ 主巻モータ用冷却ファン
２４ 横行モータ用冷却ファン
２５ 運転室用空調装置
２６ 運転室内灯
２７、２８ａ〜２８ｃ、２９ 投光器
３０ 制御装置
３１ 補機制御装置
３２ 操作装置
３３ 温度センサ
３４ 照度センサ
３５ 最適化プログラム
３６ 第１手段（第１工程）
３７ 第２手段（第２工程）
３８ 第３手段（第３工程）

Claims (8)

1. 港湾荷役機器の主要動作を行う主機以外の装置であり、前記主機を冷却する主機用冷却装置、荷役動作範囲を照らす荷役用照明装置、前記港湾荷役機器の室内を冷却する室内用冷却装置、及び前記室内を照らす室内用照明装置を含む補機を備える港湾荷役機器の制御方法において、
   前記港湾荷役機器の運転中に、前記主機の動作状況、又は室内状況が予め定めた電力削減条件を満たすと、前記主機の動作状況、又は前記室内状況を維持している前記補機を通常稼働時よりも消費される電力が少ない省電力状態にすることを特徴とする港湾荷役機器の制御方法。
2. 前記主機が動作している場合に、前記主機の温度が予め定めた第１主機温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記主機用冷却装置を前記省電力状態にし、
   前記主機が動作していない場合に、前記主機の温度が第２主機温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記主機用冷却装置を前記省電力状態にする第１工程と、
   前記主機が動作している場合に、前記荷役動作範囲の明るさが予め定めた主機照度判定値以上になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記荷役用照明装置を前記省電力状態にし、
   前記主機が動作していない場合に、前記電力削減条件を満たしたとして、前記荷役用照明装置を前記省電力状態にする第２工程と、の少なくともどちらか一方を含む請求項１に記載の港湾荷役機器の制御方法。
3. 前記主機の動作速度と動作経路とを、少なくとも荷役時間の短縮を目的関数とする遺伝的アルゴリズムを用いて最適化する最適化工程と、
   前記最適化工程で最適化された前記動作速度と前記動作経路で前記主機を動作し、荷役動作の完了後に、前記主機を停止する主機停止工程と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の港湾荷役機器の制御方法。
4. 前記港湾荷役機器の運転中に、前記室内の温度が予め定めた室内温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記室内用冷却装置を前記省電力状態にし、
   前記室内の明るさが予め定めた室内照度判定値以上になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記室内用照明装置を前記省電力状態にする第３工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の港湾荷役機器の制御方法。
5. 港湾荷役機器の主要動作を行う主機以外の装置であり、前記主機を冷却する主機用冷却装置、荷役動作範囲を照らす荷役用照明装置、前記港湾荷役機器の室内を冷却する室内用冷却装置、及び前記室内を照らす室内用照明装置を含む補機を備える港湾荷役機器において、
   前記港湾荷役機器の運転中に、前記主機の動作状況、又は室内状況が予め定めた電力削減条件を満たすと、前記主機の動作状況、又は前記室内状況を維持している前記補機を通常稼働時よりも消費される電力が少ない省電力状態にする補機制御装置を備えることを特徴とする港湾荷役機器。
6. 前記補機制御装置が、
   前記主機が動作している場合に、前記主機の温度が予め定めた第１主機温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記主機用冷却装置を前記省電力状態にし、
   前記主機が動作していない場合に、前記主機の温度が第２主機温度判定値以下になると
   前記電力削減条件を満たしたとして、前記主機用冷却装置を前記省電力状態にする第１手段と、
   前記主機が動作している場合に、前記荷役動作範囲の明るさが予め定めた主機照度判定値以上になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記荷役用照明装置を前記省電力状態にし、
   前記主機が動作していない場合に、前記電力削減条件を満たしたとして、前記荷役用照明装置を前記省電力状態にする第２手段と、の少なくともどちらか一方を備えることを特徴とする請求項５に記載の港湾荷役機器。
7. 前記主機の動作を制御する制御装置を備えると共に、
   前記制御装置が、前記主機の動作速度と動作経路とを、少なくとも荷役時間の短縮を目的関数とする遺伝的アルゴリズムを用いて最適化する最適化プログラムと、
   前記最適化プログラムを用いて最適化された前記動作速度と前記動作経路で前記主機を動作し、荷役動作の完了後に、前記主機を停止する主機停止手段と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の港湾荷役機器。
8. 前記補機制御装置が、前記港湾荷役機器の運転中に、前記室内の温度が予め定めた室内温度判定値以下になると前記電力削減条件を満たしたとして、前記室内用冷却装置を前記省電力状態にし、
   前記室内の明るさが予め定めた室内照度判定値以上なると前記電力削減条件を満たしたとして、前記室内用照明装置を前記省電力状態にする第３手段を備えることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の港湾荷役機器。

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