JP5643044B2 - 岸壁クレーン - Google Patents

Description

本発明は、港湾や内陸地のコンテナターミナルなどでコンテナの荷役に使用するクレーン等に、地震対策を施した岸壁クレーンに関するものである。

港湾や内陸地等のコンテナターミナルでは、岸壁クレーン、門型クレーン、コンテナトレーラによって、船舶及びトレーラ間のコンテナの荷役を行っている。このコンテナターミナルにおける地震対策として、岸壁クレーンに免震構造を備えたクレーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図５に、免震装置を設置した従来型の岸壁クレーンの１例を示す。岸壁クレーン１Ｘは、陸側走行装置３Ｘに油圧シリンダ等の減衰機構を有する免震装置を有している。この免震装置３Ｘは矢印で示す様に垂直方向に伸縮する。

また、岸壁クレーン１Ｘは脚構造物４を有している。この脚構造物４は、海側脚６及び陸側脚７と、この脚を連結する水平材であるポータルタイビーム４１と、海側脚６の上方に延伸したマスト３７を有している。更に、脚構造物４は、上方にブーム３４及びガーダ３５を有している。更に、この脚構造物４は、岸壁４０に平行な方向（図５の紙面手前から奥の方向）に、海側シルビーム３２、陸側シルビーム３３を有している。上記のブーム３４及びガーダ３５に沿って、荷役装置（トロリ）３６が走行し、コンテナ３９の荷役を行うように構成している。なお、５は走行装置、３０は走行装置に設置した車輪、３１は岸壁４０に敷設したレール、３８はコンテナ船を示している。

図６乃至８に、岸壁クレーン１Ｘの免震構造のモデルを示す。図６に、コンテナの荷役作業等を行う通常時における岸壁クレーン１Ｘの振動解析用モデルを示す。このモデルは、地表面（岸壁）４０上に、免震装置３Ｘ（陸側脚に設置した免震装置）を介して、岸壁クレーン１Ｘの重心である質点ｍを支持している状態を示している。なお、走行装置５と地表面４０は、鉄製の車輪３０とレール３１で接触しているため、モデルでは紙面に垂直方向の軸を持つピン支持と見なすことができる。また、免震装置３Ｘは、ダンパー機構１６とバネ機構１７の組合せで示している。

図７に、岸壁クレーン１Ｘのモデルに地震動として、海側走行装置と陸側走行装置を交互に浮き上がらせる（上下移動させる）ような縦ねじれ振動Ｓ（ロッキングともいう）を加え、質点ｍが振動している様子を示す。このとき、免震装置３Ｘには、荷重Ｆｘが生じている。この縦ねじれ振動Ｓ０に対して、免震装置３Ｘが垂直方向に振動を減衰しながら伸縮する。この構造により、質点ｍの縦ねじれ振動Ｓ０を抑制することができる。

しかしながら、平成１８年の港湾法改正以降、想定される地震波が大きくなり、現行の免震装置のままでは、図８に示すように、縦ねじれ振動Ｓ１により車輪３０がレール３１から浮き上がる現象が発生する。この車輪３０の浮き上がりが発生すると脱輪や着地時の衝撃による破損が問題となる。前述の免震装置では、この走行装置等の破損に対する修理や、交換等に多大な時間とコストがかかるという問題を有している。また、大規模地震に対応するように、免震装置３Ｘを大型化する等の改造を行うことは、コスト、設置スペース及び重量増加の観点から現実的ではない。

特開２００７−２８４２３０号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、鉛直方向に伸縮する免震装置を有した岸壁クレーンにおいて、地震発生時に、走行装置の車輪の浮き上がりを防止することができる岸壁クレーンを提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る岸壁クレーンは、免震装置を有する岸壁クレーンにおいて、前記免震装置を、バネ機構と、流体を充填したシリンダ型のダンパー機構を有して鉛直方向に伸縮するように構成すると共に、前記免震装置を、前記岸壁クレーンの走行装置に、又は、該走行装置と脚構造物の間に設置して、２つの前記免震装置で免震ユニットを形成し、該免震ユニットの２つの前記免震装置の前記ダンパー機構のシリンダを流体を充填した連結管で連通し、且つ、該連結管の開閉を行うバルブを有して構成し、地震発生時に、前記バルブを開放して前記連結管を開として、この２つの前記免震装置の前記シリンダ間で流体が移動できるようにして、一方の前記シリンダが鉛直方向に伸長したときに他方の前記シリンダが鉛直方向に収縮し、一方の前記シリンダが鉛直方向に収縮したときに他方の前記シリンダが鉛直方向に伸長するようにしたことを特徴とする。

この構成により、走行装置の車輪がレールから浮き上がることを防止することができる。つまり、荷重を受けて収縮した免震装置のシリンダから、対応する他の免震装置に流体が移動し、この免震装置を伸張することができるためである。

上記の岸壁クレーンにおいて、前記免震ユニットを、一方の前記免震装置を海側に配置した海側免震装置と、他方の前記免震装置を陸側に配置した陸側免震装置とを前記連結管で連結して構成すると共に、前記免震ユニットを２組を有し、地震発生時に、２組の前記免震ユニットがそれぞれ有する前記バルブをそれぞれ開放して前記連結管をそれぞれ開として、前記海側免震装置と前記陸側免震装置の前記シリンダ間でそれぞれ流体が移動できるように構成したことを特徴とする。この構成により、岸壁クレーンに横方向（海陸方向）の縦ねじれ振動が生じた場合に、走行装置の車輪がレールから浮き上がることを防止することができる。

上記の岸壁クレーンにおいて、２組の前記免震ユニットの前記海側免震装置同士と、前記陸側免震装置同士の少なくとも１方を前記連結管とは異なる免震ユニット間用の連結管で連結し、該免震ユニット間用の連結管に免震ユニット間用のバルブを設け、地震発生時に、前記免震ユニット間用のバルブをそれぞれ開放して前記免震ユニット用の連結管をそれぞれ開とし、２組の前記免震ユニットにおいて、前記海側免震装置同士の前記シリンダ間、又は、前記陸側免震装置同士の前記シリンダ間で流体が移動できるように構成したことを特徴とする。この構成により、免震ユニット間でも流体が移動するため、複数の免震装置間での流体の移動を実現することができる。つまり、岸壁クレーンに横行方向及び走行方向（岸壁に沿った方向）の縦ねじれ振動が発生した場合であっても、走行装置の車輪がレールから浮き上がることを防止することができる。

上記の岸壁クレーンにおいて、少なくとも１つの前記連結管の途中に、前記流体を充填したタンクを設置したことを特徴とする。この構成により、免震装置間における圧力の伝達速度を向上することができる。これにより、周期の短い地震が発生した場合に、走行装置の車輪がレールから浮き上がることを防止することができる。

本発明に係る岸壁クレーンによれば、鉛直方向に伸縮する免震装置を有した岸壁クレーンにおいて、地震発生時に、走行装置の車輪の浮き上がりを防止することができる岸壁クレーンを提供することができる。

本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンを示した概略図である。 本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンを示した側面図である。 本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンを示した正面図である。 本発明に係る異なる実施の形態の岸壁クレーンを示した概略図である。 従来の岸壁クレーンを示した概略図である。 従来の岸壁クレーンを示した概略図である。 従来想定規模の地震動を受ける、従来の岸壁クレーンを示した概略図である。 大規模の地震動を受ける、従来の岸壁クレーンを示した概略図である。

以下、本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンについて、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明に係る実施の形態の岸壁クレーン１の概略図を示す。岸壁クレーン１は、脚構造物４にそれぞれ連結した走行装置５自体、又は脚構造物４とそれぞれの走行装置５の間に２組の免震ユニット８、９を有している。この第１免震ユニット８は、海側免震装置２ａと、陸側免震装置３ａと、この２つの免震装置２ａ、３ａのシリンダを連通し且つ流体を充填した第１連結管１１と、第１連結管の開閉を行う第１バルブ２１を有している。同様に第２免震ユニット９は、海側免震装置２ｂと、陸側免震装置３ｂと、第２連結管１２と、第２バルブ２２を有している。

また、第１免震ユニット８と第２免震ユニット９を、第３バルブ２３を有する第３連結管１３、及び第４バルブ２４を有する第４連結管１４で連結している。つまり、免震装置２、３に設置したシリンダの流体が、バルブ２１、２２、２３、２４（総称してバルブ２０という）を有する連結管１１、１２、１３、１４（総称して連結管１０という）を介して、互いに移動可能に構成している。

ここで、この免震装置２、３は、簡単のためバネ機構を省略し、ダンパー機構（油圧シリンダ等）のみで示している。また、免震装置２、３のダンパー機構は、油圧を利用した機構に限定されない。例えばエアダンパー等、他の流体を使用するダンパー機構（シリンダ）で構成してもよい。

更に、第１免震ユニット８と第２免震ユニット９を、２つの連結管１３、１４で連結しているが、これは１つで連結してもよい。加えて、海側免震装置２ａ、２ｂを第３連結管１３で連結したものを、免震ユニットとして構成することもできる。同様に陸側免震装置３ａ、３ｂを第４連結管１４で連結したものを、免震ユニットとして構成することもできる。加えて、海側免震装置２ａと陸側免震装置３ｂを連結して免震ユニットとして構成することもできる。

なお、４は脚構造物、５は走行装置、６は海側脚、７は陸側脚、３４はブーム、３５はガーダ、３１はレールを示している。また、走行装置５は、車輪３０を有している。更に、ｘはクレーンの横行方向、ｙはクレーンの走行方向、ｚは鉛直方向を示している。

図２Ａに、通常時の岸壁クレーン１の側面を示す。このとき、第１バルブ２１（第２バルブ２２）は閉止されており、海側免震装置２ａ（２ｂ）と陸側免震装置３ａ（３ｂ）の間に、流体の移動はない。図２Ｂに、地震発生時のクレーン１の側面を示す。このとき、第１バルブ２１（第２バルブ２２）は開放されており、海側免震装置２ａ（２ｂ）と陸側免震装置３ａ（３ｂ）の間で、流体が自由に移動するように構成している。

次に、免震装置２、３の動作について説明する。なお、側面視で奥に位置する免震装置等（図番でｂを付与）も手前側と同様に動作しているものとして説明する。岸壁クレーン１は、地震の発生を、緊急地震速報又は地震計等で検知し、第１バルブ２１を開放する。地震動によりクレーン１に生じた荷重Ｆ１が、陸側免震装置３ａを収縮させる。この陸側免震装置３ａの収縮に伴い、内部の流体は、第１連結管１１を介して海側免震装置２ａに
移動する。この流体の移動により、海側免震装置２ａは、強制的に伸張される。従来レール３１から浮き上がっていた海側免震装置２ａ側の走行装置５は、この海側免震装置２ａの伸張によりレール３１に押し付けられる。つまり、走行装置５の車輪３０とレール３１の接触は常に維持される。

なお、地震動により、海側免震装置２ａ及び陸側免震装置３ａは、交互に収縮と伸張を繰り返す。また、岸壁クレーン１は、自重が８００〜１３００ｔ程度であり、１コーナ（１台の免震装置）あたりの最大荷重は４００〜６００ｔ程度となる。つまり、荷重Ｆ１の最大値は、６００ｔ程度となる。

上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、従来浮き上がっていた走行装置側の免震装置２、３が、強制的に伸張され、車輪３０がレール３１に押し付けられるため、この車輪３０がレール３１から浮き上がることを防止することができる。従って、走行装置５の脱輪及び損傷を防止することができる。

第２に、免震装置２、３にかかる荷重のバランスに応じて、免震装置２、３の伸縮量が自ずときまるため、クレーン１は、全ての車輪３０がレール上から浮き上がらないように構成することができる。

図３Ａに、通常時の岸壁クレーン１の正面を示す。このとき、第３バルブ２３（第４バルブ２４）は閉止されており、海側免震装置２ａ、２ｂ同士（陸側免震装置３ａ、３ｂ同士）の間に、流体の移動はない。図３Ｂに、地震発生時のクレーン１の正面モデルを示す。このとき、第３バルブ２３（第４バルブ２４）は開放されており、海側免震装置２ａ、２ｂ同士（陸側免震装置３ａ、３ｂ同士）の間で、流体が自由に移動するように構成している。

次に、免震装置２の動作について説明する。なお、正面視で奥に位置する陸側免震装置３等も手前側と同様に動作しているものとして説明する。岸壁クレーン１は、地震の発生を、緊急地震速報又は地震計等で検知し、第３バルブ２３を開放する。地震動によりクレーン１に生じた荷重Ｆ２が、海側免震装置２ａを収縮させる。この海側免震装置２ａの収縮に伴い、内部の流体は、第３連結管１３を介して他方の海側免震装置２ｂに移動する。この流体の移動により、海側免震装置２ｂは、強制的に伸張される。従来レール３１から浮き上がっていた海側免震装置２ｂ側の走行装置５は、この海側免震装置２ｂの伸張によりレール３１に押し付けられる。つまり、走行装置５の車輪３０とレール３１の接触は常に維持される。なお、地震動により、海側免震装置２ａ、２ｂは、交互に収縮と伸張を繰り返す。上記の構成により、図２で説明したものと同様の作用効果を得ることができる。

前述のように図２及び３を参照して、免震装置２、３の働きについて説明した。実際に地震が発生した場合は、図２に示した横行方向ｘの振動と、図３に示した走行方向ｙの振動が複合的に発生する。そのため、流体は、４箇所の免震装置２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの間を移動する。

図４に本発明の異なる実施の形態の岸壁クレーン１Ｂを示す。クレーン１Ｂは、海側免震装置２ａと陸側免震装置３ａの間にタンク１８ａを有している。同様に海側免震装置２ｂと陸側免震装置３ｂの間にタンク１８ｂを有している。また、海側免震装置２ａ、２ｂ同士、及び陸側免震装置３ａ、３ｂ同士をそれぞれ連結管１０で連結している。更に、連結管１０は、バルブ２０を有している。

次に、地震発生時の免震装置２、３の働きについて説明する。地震発生に伴い、例えば海側免震装置２ａが収縮した場合、海側免震装置２ａ内の流体は、タンク１８ａに移動す
る。その後、タンク１８ａ内で圧力が伝達され、他端側の流体が陸側免震装置３ａに移動する。

この構成により、免震装置２、３の間での圧力の伝達速度を向上することができる。そのため、地震動に対する免震装置２、３の応答速度を向上することができる。なお、クレーン１Ｂは海側免震装置２ａ（２ｂ）と陸側免震装置３ａ（３ｂ）の間にタンク１８ａ（１８ｂ）を有しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、海側免震装置２ａ、２ｂの間にタンク１８を設置し、陸側免震装置３ａ、３ｂの間に他のタンク１８を設置する構成としてもよい。また、クレーン１に１つのタンク１８を設置し、このタンク１８に免震装置２、３をそれぞれ連結するように構成してもよい。ここで、タンク１８は、平板状、又は中心部に空間を有する枠状等に形成することができる。

上記の構成により、免震装置２、３の地震動に対する応答速度を向上することができる。これは、それぞれの免震装置２、３がタンク１８との間でそれぞれ流体の移動を行うためである。このとき、タンク１８内の流体は、最も圧力の低い免震装置（つまり、最も走行装置の浮き上がりが発生しそうな免震装置）に流れる。

以上より、地震発生時の車輪の脱輪発生を抑制した岸壁クレーン１、１Ｂを提供することができる。なお、岸壁クレーン１は、海側免震装置２ａと陸側免震装置３ａを連結する第１連結管１１、及び海側免震装置２ｂと陸側免震装置３ｂを連結する第２連結管１２のみを有するように構成してもよい。この構成により、クレーン１の横行方向ｘに発生する縦ねじれ振動を抑制し、車輪３０の脱輪を防止することができる。

同様に、岸壁クレーン１は、海側免震装置２ａ、２ｂ同士を連結する第３連結管１３と、陸側免震装置３ａ、３ｂ同士を連結する第４連結管１４のみを有するように構成してもよい。この構成により、クレーン１の走行方向ｙに発生する縦ねじれ振動を抑制し、車輪３０の脱輪を防止することができる。

また、連結管１０（１１、１２、１３、１４）又はタンク１８を、クレーン１の脚構造物内に敷設することができる。具体的には、海側シルビーム３２、陸側シルビーム３３及びポータルタイビーム４１内に敷設することができる。この構成により、断面積の大きい連結管１０を使用することができる。これは、クレーン１の外形に影響がないためである。この連結管１０の断面積を大きくすると、流体の移動速度が上昇するため、地震発生時の荷重Ｆ１、Ｆ２に対する免震装置２、３の応答速度を向上することができる。

更に、バルブ２０（２１、２２、２３、２４）を、予め定めた閾値以上の圧力がかかった際に、自動的に開放されるように構成してもよい。また、バルブ２０にソレノイドバルブ等を使用する場合は、電源がオフとなった場合に、バルブが開となるように構成することが望ましい。これは、地震発生と同時に、停電となる場合があるためである。

１ 岸壁クレーン、クレーン
２、２ａ、２ｂ 海側免震装置
３、３ａ、３ｂ 陸側免震装置
４ 脚構造物
５ 走行装置
８ 第１免震ユニット
９ 第２免震ユニット
１０ 連結管
１１ 第１連結管
１２ 第２連結管
１３ 第３連結管
１４ 第４連結管
１６ ダンパー機構
１８ タンク
２０ バルブ
２１ 第１バルブ
２２ 第２バルブ
２３ 第３バルブ
２４ 第４バルブ

Claims (4)

1. 免震装置を有する岸壁クレーンにおいて、
   前記免震装置を、バネ機構と、流体を充填したシリンダ型のダンパー機構を有して鉛直方向に伸縮するように構成すると共に、
   前記免震装置を、前記岸壁クレーンの走行装置に、又は、該走行装置と脚構造物の間に設置して、２つの前記免震装置で免震ユニットを形成し、
   該免震ユニットの２つの前記免震装置の前記ダンパー機構のシリンダを流体を充填した連結管で連通し、且つ、該連結管の開閉を行うバルブを有して構成し、
   地震発生時に、前記バルブを開放して前記連結管を開として、この２つの前記免震装置の前記シリンダ間で流体が移動できるようにして、一方の前記シリンダが鉛直方向に伸長したときに他方の前記シリンダが鉛直方向に収縮し、一方の前記シリンダが鉛直方向に収縮したときに他方の前記シリンダが鉛直方向に伸長するようにしたことを特徴とする岸壁クレーン。
2. 前記免震ユニットを、一方の前記免震装置を海側に配置した海側免震装置と、他方の前記免震装置を陸側に配置した陸側免震装置とを前記連結管で連結して構成すると共に、
   前記免震ユニットを２組を有し、
   地震発生時に、２組の前記免震ユニットがそれぞれ有する前記バルブをそれぞれ開放して前記連結管をそれぞれ開として、前記海側免震装置と前記陸側免震装置の前記シリンダ間でそれぞれ流体が移動できるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の岸壁クレーン。
3. ２組の前記免震ユニットの前記海側免震装置同士と、前記陸側免震装置同士の少なくとも１方を前記連結管とは異なる免震ユニット間用の連結管で連結し、該免震ユニット間用の連結管に免震ユニット間用のバルブを設け、
   地震発生時に、
   前記免震ユニット間用のバルブをそれぞれ開放して前記免震ユニット用の連結管をそれぞれ開とし、２組の前記免震ユニットにおいて、前記海側免震装置同士の前記シリンダ間、又は、前記陸側免震装置同士の前記シリンダ間で流体が移動できるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の岸壁クレーン。
4. 少なくとも１つの前記連結管の途中に、前記流体を充填したタンクを設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の岸壁クレーン。

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