軌道式集裝箱龍門起重機（以下簡稱軌道吊）在我國集裝箱港口的裝卸作業中，通常采用岸邊集裝箱起重機加輪胎式集裝箱龍門起重機（以下簡稱輪胎吊）的裝卸方案，以輪胎吊作為后方堆場的主要裝卸機械。在國內，軌道吊僅在一些貨場有所應用，這些軌道吊在工作級別、電控系統、管理系統等方面遠遠落后于現有的港口機械水平，不能滿足現代港口集裝箱裝卸的需要。本文就軌道吊在我國港口中的應用進行討論。
1、國內外概況及發展趨勢
目前，國外制造大型軌道吊的廠商主要有美國的Paceco、德國的Noell、英國的Morris、芬蘭的Val-met、韓國的三星和現代，以及日本的三菱、三井、住友等。隨著國際集裝箱運輸事業的飛速發展，對軌道吊的要求越來越高，使得各大廠商在新研制的起重機堆碼高度、跨度以及速度等主要參數上都有了較大的進展。目前世界上比較先進的機型其堆高已達7一8層、吊具下的起重量已達45 t、滿載起升速度達30 m/min、小車速度超過50 m/min、大車運行速度超過120 m/min。
長期以來，軌道吊僅小車運行機構采用交流驅動，近年來，起升機構和大車運行也相繼采用了交流驅動技術，這樣減少了維護和修理費，降低了營運成本。最近日本三井公司成功地采用了交流變頻調速裝置，解決了起升機構位勢負載和車輪支承壓力變化導致車輪轉速變化的關鍵技術，達到了集裝箱堆場作業的使用要求。德國派納公司將其在自動控制）領域所擁有的豐富經驗成功地應用在大型軌道吊上,滿足了現代化集裝箱堆場對自動化控制的需要。如歐洲聯合碼頭公司應用光纜傳輸技術，可靠地將軌道吊與港站管理計算機聯網，實現了無人裝卸作業和堆物全盤自動化。
據統計，歐洲作為傳統上的輪胎吊的大訂戶，1995年訂購的軌道吊多達58臺，從一個側面反映出軌道吊的市場潛力和應用前景。另一方面，從世界上一些著名的港口的發展趨勢看，軌道吊將向大型化、高效化、自動化方向發展。
我國從90年代開始著手研制軌道吊，主要用于鐵路系統的集裝箱堆場。由于受各方面條件的限制，與國外同類產品相比，國產軌道吊還存在不少差距，如技術性能、質量水平、作業效率等相對較低，尤其是海港堆場使用的現代化軌道吊，國內尚屬空白，國內市場均被進口產品所占領。隨著鐵路、高速公路集裝箱運輸業務的高速發展，我國必將形成以港口、內陸轉運站為主的集裝箱集疏運系統。就目前集裝箱運輸的實際情況來說，龐大的鐵路運輸遠遠滯后于海運和公路運輸。其中的關鍵因素主要是集裝箱堆場裝卸機械落伍和嚴重匾乏，構成了鐵路集裝箱運輸的瓶頸。隨著集裝箱運輸業務的進一步發展、港口吞吐量的增加、新建碼頭的陸續投入使用和舊碼頭的技術改造、對大型、高效、性能先進的集蘭州相堆場起重設備的需求量將逐年增加。
目前我國已能批量生產具有國際90年代先進水平的岸邊集裝箱起重機和輪胎吊，而軌道吊的研究與開發能力相對落后，尤其是中轉樞紐港堆場使用的軌道吊，國內目前還是空白。因此，開發大型、高效、性能先進的軌道吊變得尤為迫切。
2、軌道吊與輪胎吊的比較
2.1外形尺寸
受輪胎的承載力、整機跑偏等問題的限制，在目前條件下，輪胎吊的外型尺寸已不太可能再有大的突破，通常跨距不超過23．47 m（6列集裝箱加1條車道），堆高不超過18. 2 m（堆5過6）。而軌道吊的跨距可達40 m（12列集裝箱）以上，只要堆場承載能力足夠，堆高可超過7一8層，且軌道吊還可有外伸。因此軌道吊的場地利用率要高于輪胎吊。
2.2成本分析
目前，在軌距、速度等技術參數相同時，2種設備的采購價格相差不大，軌道吊略低。對于碼頭的要求，軌道吊可采用較多車輪，與目前通常為8個車輪的輪胎吊相比，輪壓低些，但軌道吊需建配套變電站，鋪設電纜、軌道等，堆場建設投資較高。
在運行中，軌道吊通過電網直接用電，而輪胎吊則必須用自帶柴油機發電，在完成同樣動作、消耗同樣能量的情況下，直接從電網用電比自行發電成本低。另外，輪胎吊處于等待狀態時，柴油機還需損耗部分額外的油料，而軌道吊在起升機構下降時還有部分能量反饋到電網。因此，軌道吊的能耗顯然要低得多，在運行成本上有較大優勢。
輪胎吊采用柴油機，即便是進口的柴油機組也有較高的故障率，還需要定期進行維護和大修、小修等，而軌道吊采用的是電纜卷筒供電，進口電纜卷筒廠家通常可以保證其3 -5年無故障運行。軌道吊采用鋼制車輪，壽命基本上可以保證和整機相同，而輪胎吊的輪胎需定期更換。
2.3工作效率
由于軌道和集裝箱位置相對固定，軌道吊節省了對箱時間，效率稍高；輪胎吊的大車經常跑偏，車道和集裝箱位置無法固定，需要有經驗的司機經常進行吊具回轉和大車糾偏動作，影響工作效率。目前尚未出現很有效的自動糾偏系統。
2.4自動控制和碼頭管理系統
因為在軌道上運行，軌道吊較容易實現整機狀態的監測定位，可實現多種自動、半自動控制，提高效率。在電控系統進一步發展的情況下，未來軌道吊有可能發展為不需要駕駛員的無人堆場系統；而輪胎吊的整機狀態定位困難，難以實現自動控制；軌道吊可采用光纖與碼頭中控室通訊，帶寬大，抗干擾能力好，目前技術也比較成熟，輪胎吊只能采用無線通訊，帶寬窄，抗干擾能力差，目前多數只能單向接收一些箱位等簡單信息，還難以完成像岸邊集裝箱起重機那樣的RCMS系統。另外，無線通訊還存在一定的傳輸死角。
單臺軌道吊對應的集裝箱密度較大，堆高也較高，需要較高的管理水平，以避免頻繁翻箱。
2.5安全性和環境保護
軌道吊在軌道上運行，不會跑偏碰箱，而輪胎吊因無法控制跑偏，需設置碰箱限位，且仍無法完全避免碰箱和碰車事故。
軌道吊用電，清潔無污染，而輪胎吊使用柴油機發電，產生較大污染和噪聲。
雖然以上問題目前對港口的影響還不明顯，但從長遠來看，這些問題不得不認真考慮。
2.6轉場靈活性
軌道吊轉場困難，雖然目前大多數軌道吊技術都比較成熟，但工作中仍不能排除發生故障的可能性，因此在一條軌道上至少要配置2臺軌道吊。另外，盡管可以在堆場布置上做出安排，但不能完全排除因同一條軌道上發生突發事件而需要多臺軌道吊同時工作的情況。根據國外的經驗，一般在同一軌道上都要配置多臺軌道吊。輪胎吊因為可以頻繁轉場，就沒有這方面的問題。因此，對于某些軌道較短而跨數較多的堆場，軌道吊并不適合。
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為了增強轉場靈活性，軌道吊也可有幾種轉場方案，這也是軌道吊研究的一個方向。另外，國外也有在大跨距的軌道吊跨距內再配置一小跨距軌道吊的方案。
3、軌道吊的主要技術難點
3.1大車高速運行狀態下的結構變形問題
軌道吊的跨距較大，金屬結構的變形也相應較大，如整機剛性過大，則容易出現啃軌現象，剛性過小則易導致整機晃動，因此剛度設計需取得比較好的平衡。
門架受力時軌距有增大的趨勢，當整機處在靜止狀態時，因為靜摩擦力的影響尚可保持軌距，但大車運行時的側向動摩擦力不足以保持軌距不變，在大車高速運行時容易產生啃軌現象。這就需要精確地計算出各種情況下可能的變形，并通過一定的工藝措施將變形控制在允許范圍內。車輪也需經過特殊的設計，以應對可能的啃軌現象。
3.2大車高速運行狀態下的輸配電問題
軌道吊的大車運行速度通常較高，高速運行對整機的輸配電系統提出了較高要求。軌道吊采用電纜卷筒供電，高速運行時大車與電纜卷筒須有較好的同步性。傳統的磁滯式電纜卷筒不能滿足這一要求，因此需采用由專門PLC控制的電纜卷筒。目前國內的電纜卷筒水平還達不到這樣的要求，需從國外進口。進口電纜卷筒的成本并不高。
3.3大車高速運行狀態下的電氣控制問題
因為采用了高速行走的大車，2條軌道上的大車電機運行必須高度同步，否則很容易發生大車跑偏以至啃軌的現象。可在電氣控制系統中采用2個變頻器分別控制兩側車輪，保證整機兩側同步運行，同時對角線布置編碼器，檢測大車跑偏。
3.4與碼頭中控室的通訊及RCMS系統
場橋的CMS系統（起重機管理系統）在輪胎吊上的應用已經比較成熟，但類似集裝箱橋吊的遠程管理系統還不多見，這是因為輪胎吊與碼頭中控室的通訊問題一直沒有辦法解決。軌道吊可采用上機高壓電纜中的光纖來進行通訊，因此需開發適用于軌道吊的遠程起重機控制系統。
4、40.5t-32 m軌道吊簡介
該機是上海港機重工有限公司按國際標準，采用先進的技術工藝，為港口專業集裝箱堆場研制的，能起吊20 ft ,40 ft ,45 ft國標標準集裝箱，自重輕、裝卸效率高、安全可靠。其主要技術性能參數如下：
軌距/m 32
起升高度/m 18．2
吊具下的額定起重量/t 40.5
提升速度滿載40.5 t時/m " min’30
空吊具時／m•min’60
小車運行速度／m•min一’90
大車運行速度/m•min一’120
輪壓八＜20
整機重量/t‘＜190
供電電源三相1%kV 50 Hz
電控系統全變頻交流調速驅動系統／
對于相同參數的軌道吊，若整機進口每漢約需／150萬美元，而自行研制則只需70萬一80萬美元可為國家節約大量的外匯，憑借我國機械產品的格優勢，還可打人國際市場。
該機有如下特點：
（1）32 m軌距，可放置8列集裝箱和2條車道。
(2)跨距較大，經分析和計算機模擬工作狀態，現采用的兩邊剛性腿的金屬結構形式有比較好的平衡性。
(3)采用自行式小車驅動形式，即小車的驅動電動機、減速箱、制動器等均安裝于小車架上，通過萬向節傳動來驅動前后4個車輪。采用這種驅動形式可以減少維護更換鋼絲繩的工作量。
(4）小車軌道采用進口的A65矮軌，它踏面寬、高度低、側向剛性好，能更好地承受由于小車偏斜啃
