1 工程概况[1]
通过对青岛港前湾港区部分非电动化作业的集装箱堆场和主要装卸机械——轮胎式集装箱龙门吊（简称RTG），进行直接使用城市电网电力的电动化改造，**提升青岛港集装箱生产作业系统的电动化水平，实现集装箱装卸作业更加节能、减排、环保，更加节支、降耗、增效的目的。
该项目对青岛港前湾港区二期集装箱码头堆、场20个箱区，17台柴油RTG进行电动化改造，见图
1。对青岛港前湾港区三期集装箱码头堆场25个箱区，20台柴油RTG进行电动化改造。共改造45个箱区，37台RTG。改造箱区的总长度约10 460 m，面积约为30×104m2。
2 改造方案
青岛港前湾港区二期、三期集装箱码头在前期已进行过“油改电”改造工程，本工程是前期工程的延续，考虑到前期改造方案实施后生产运营效果良好，且操作人员在生产组织、操作使用和维护保养等方面均已积累一定的经验，本次改造工程延续前期“油改电”改造方案，采用低架刚性安全滑触线可自动接驳方案。
滑触线方式是沿电动RTG（简称E-RTG）行驶跑道外侧架设滑触线供电线路和集电小车轨道，并在轨道上安装沿滑触线运行的集电小车的一种“油改电”技术方案。当E-RTG作业时，所需动力由专门设计的机械装置将市电从滑触线输送到E-RTG，集电小车沿其轨道跟随E-RTG移动，实现移动供电。当需转场到其他箱区作业时，则切断市电与E-RTG的联系，改由机载柴油发电机组或配置动力车配合完成。转场后，工作动力再切换为市电供电。
2.1 RTG供电改造方案
低架刚性安全滑触线系统主要由滑触线、集电小车、集电小车轨道以及滑触线悬吊立柱组成，具体改造方案如下：
1）滑触线布置方式：滑触线共5根相线，其中3根相线、1根地线和1根零线。采用2排5线制供电，3根相线在上，地线和零线在下；上排相线距离地面高度约为2.3 m，下排地线和零线距离地面约为1.8 m。滑触线布置见图2。
2）集电小车轨道布置：集电小车垂直布置，以减小T型供电系统总宽度，并相应增加RTG轨道中线至T型架*外端的距离，减小了对RTG的跑偏要求，便于司机操作。
3）滑触线悬吊立柱：采用2段不等截面冷拔钢管，其中上部钢管直径80 mm，下部钢管直径140 mm，立柱总高度为2.6 m。
立柱间距为4.5 m，每隔1.5 m将小车轨道与“工”字型角钢框架用螺栓连接起来，以增加轨道的刚度和抗撞能力，避免小车轨道容易产生位移。滑触线悬吊立柱结构见图3。
4）集电小车：集电小车及配电箱进行一体化设计，小车前后加防撞钢梁，以保护配电箱和电缆，见图4。
5）其他：由于集电小车主体在滑触线一侧运行，在T型架顶部安装防雨防晒尼龙护板，侧面安装金属护板，起到定位反射板和安全护板双重作用。
2.2 RTG机上改造方案[2]
本次改造的37台RTG动力均为柴油内燃机驱动交流发电机组供电，电压等级为460 VAC，电机驱动电压为380～420 VAC。通过对RTG的改造，可实现将高压市电转化为低压440 V交流电，并通过低架安全滑触线和集电小车输送给RTG。机上改造方案包括以下4个方面:
1）供电电源：改造完成后，RTG上具备2套供电电源，即柴油-发电机组供电和市电供电。两套电源通过安装在RTG机房内的电源切换装置自动切换。在电源切换装置中加装一套接触器电器和机械互锁保护装置，以保证供电电源的**性。另外，加装通电延时时间继电器（1S），以保证在供电电源电压稳定后接触器才吸合。
2）在RTG大车电气房侧与发动机侧分别安装市电供电电源插座和电源切换装置，以保证RTG转场灵活。因发动机侧的市电供电线路和柴油-发电机组供电线路需共用大梁内的动力供电线路，所以电气房侧的电源切换装置与发动机侧的电源切换装置为两极安装。在市电电源突发停电故障时，可不用插拔供电插头，直接使发动机启动，实现发电机组供电，保证RTG作业效率及安全运行。
3）RTG大车行走自动纠偏及安全停止保护系统：在RTG的两侧分别加装一组信号纠偏处理器和停止处理器，当大车行走出现跑偏时，纠偏处理器会发出信号，PLC系统根据收到信号自动调节大车行走机构两电机间速度差，实现自动纠偏。
4）集电小车的自动接驳：采用集电小车自动接驳系统以提高电动RTG的转场效率。自动接驳系统的基本原理：取电时，连接在RTG上的接驳装置将集电小车水平推出，使小车压靠在取电支架的导板上，RTG前进带动集电小车前进，小车在一块设在取电支架上的斜导向板的作用下依靠前进力产生一个向上的分力，抬升到预定高度，实现小车入轨，集电器碳刷再通过一个喇叭形的引导口导入滑触线内，实现自动取电；反之实现自动断电。RTG两侧各安装1台集电小车及附属供电缆、接驳装置及测距定位系统。
3 地面供电系统改造方案
经测算，前湾二、三期工程现有的中心配电所容量有余量，能够满足E-RTG增加的用电负荷，无需扩容。
本次改造中二期工程共有20个箱区设E-RTG滑触线，设置3台容量为1 000 kVA的箱变。其中2台箱变分别为9条滑触线供电，1台箱变为6条滑触线（含已改造完成的4条）供电，每条滑触线按2台同时作业设置。改造完成后，将从附近的11#中心变电所将6 kV市电由箱变转化成为低压440 V
交流电，然后通过低架刚性安全滑触线和集电小车输送给RTG。
三期工程共有25个箱区设E-RTG滑触线，设置5台箱变，其中3台箱变容量为1 600 kVA、2台箱变容量为800 kVA。1 600 kVA 箱变中的2台分别为6条滑触线供电，1台为7条滑触线供电；2台800 kVA箱变分别为3条滑触线供电，每条滑触线可按3台E-RTG同时作业设置。改造完成后，将从附近的17#，18#中心变电所将6 kV市电由箱变转化成为低压440 V交流电，然后通过低架刚性安全滑触线和集电小车输送给RTG。
4 工程改造节能效果
RTG采用柴油发电机组提供动力，其工作模式为间歇式（据青岛港统计，RTG发动机启动后，真正用于装卸作业的时间只有41.5%，其它58.5%的时间为空耗，1台RTG每小时空耗的柴油达15～15.5 L），存在能耗高、运行成本高、污染重、空耗大等缺点。按青岛地区当前柴油、电力价格计算， RTG柴油发电机组的发电成本比直接使用市电供电要高3倍以上；另外，柴油发电机组工作时产生的废气、噪声以及油、水等泄漏，使港口环境受到了较大的污染。以青岛港为例，2010年青岛港的集装箱吞吐量为1 021万TEU，如果全部是柴油RTG操作，将至少消耗柴油1 400万L，燃烧后将至少排放CO23.8万t，SO2105 t。
从2006年7月起，青岛港对前湾集装箱堆场RTG进行了分期改造。目前，该技术已在青岛港获得规模化应用。青岛港已投资6 387万元完成了85个箱区、69台RTG的电动化改造；截至2010上半年，该技术改造已为青岛港累计节约能源费支出7 096万元，减少CO2排放4.5万t以上，SO2排放124 t以上，节约标准煤近1万t，取得了良好的投资效益和社会效益。
本次改造45个箱区和37台轮胎吊，将使前湾港区二期、三期码头的前沿集装箱堆场全部改造为可电动化作业场区；集装箱柴油RTG全部改造为E-RTG。本项目实施后，青岛港前湾港区每年将再减少柴油消耗421万L左右，扣除新增的耗电量691万kWh，每年节约标煤约2 863 t左右，具有非常好的节能效果。
本工程实施后，前湾港区二期、三期码头的前沿集装箱堆场全部改造为可电动化作业场区；集装箱柴油RTG全部改造为E-RTG。改造完成后，前湾港二、三期码头的集装箱堆场作业，仅能源费支出每年将节约3 500万元以上，加上其他省去的费用，如大功率柴油机组维修费、保养费等，每年还可节约1 200万元以上， 总计每年可节约4 700万元以上，投资效益十分显著。
