无人码头“搬运工”的强劲心脏
西门子Elfa驱动系统助力新加坡全自动化港口
在经济飞速发展的今天，海运已经成为交通运输不可或缺的重要组成部分。而码头作为货物的集散地，如何提升其装卸效率长久以来都是全球港口管理者研究的课题。
作为重型港口装备制造业的知名企业，上海振华重工（集团）股份有限公司（振华重工）先人一步，依托西门子Elfa驱动系统，合作生产了性能优越的自动引导运输车辆（AGV），成功应用于新加坡港口，世界上最大的无人全自动化码头之一。
2015年7月，随着首批AGV在新加坡完成调试并顺利交付使用，无人全自动化码头开启了新的一页。
相较于传统码头，无人全自动化码头不再依赖装卸设备的操作者，降低了人力成本，但对于定位精度以及可靠性有了更高的要求。因此，在无人全自动化码头中，AGV是项目的关键。
AGV装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，并具有安全保护以及各种移载功能。它的出现使码头的运输车辆装卸无人化成为可能，并最终实现码头无人全自动化。在新加坡港口首批交付使用的AGV中，动力总成系统是西门子Elfa系统。
基于混合动力技术的Elfa系统，能够整合各种动力组合，采用模块化设计，达到最优效率，并降低能耗。在面对不同客户的不同需求时，车辆制造商可以灵活配置其动力系统。优化的系统组合加上策略的能源管理使车辆的燃料消耗和废气排放达到最低。
得益于其灵活的结构和模块化的系统组件，Elfa系统能广泛应用于诸如城市公交客车、清洁车、矿山工程车以及游船游艇等交通工具上。西门子能提供一系列的发动机、发电机、电池、超级电容、燃料电池的组合来应对不同要求。
保证全自动港口的运输——高精度控制、节能环保、强大驱动
在与振华重工的合作中，西门子全面考量了AGV的载重需求、港口环境以及成本等因素，联合了其全球研发设计以及项目团队，为AGV量身打造了使用油电混合动力的Elfa系统，为新加坡港口运输提供强大的动力支持和运行保障。西门子为AGV提供了动力总成系统，包括了发电机、驱动电机、电池管理等设备。
为适应港口运输的高精度要求，西门子对Elfa做了适应性的调整，使其和自动化硬件完美磨合。装配Elfa的AGV对于控制信号的反应速度能达到毫秒级，并根据程序，自动将重量最高达60吨的集装箱以最快7米/秒的运行速度，送至指定位置，偏差不超过1厘米。
经过测试，Elfa系统与单一动力的非Elfa系统相比，工作效率有着显著的提高，并能在相同的时间内完成更多的装载，保证了繁忙港口的高效工作，并能减少维护成本。
经过测算，同使用柴油动力系统的装卸设备相比，装配Elfa系统可以实现节能高达50%，帮助用户从中受益，使运输车减少对化石燃料的依赖，也大大减少对于港口环境的污染，对于打造绿色环保的自动化港口意义重大。
即使在实现自动化的港口上，装卸运输过程中的工况千变万化。这对Elfa系统的适应能力提出了很高要求。考虑到港口应用情况，在Elfa系统的设计过程中，西门子采用了独特的双电机冗余结构。这一方面能为车辆提供更强大的驱动力，来适应各种工作环境。另一方面，冗余的结构可以保证在一个电机故障的情况下，整车仍可以正常运行，不会因运输中断而影响货物装载。
除了定期的维护轮检以外，AGV可以基本实现不间断工作。西门子Elfa系统拥有2万小时无故障运行的完美纪录。
在整体效率上，Elfa系统的能量管理单元能让发电机、驱动以及电池做到完美协同，以达到最大效率。此外，系统还具有能量回馈功能。在系统运行过程中，特别是制动过程中，会产生大量的再生电能。Elfa能量管理单元能将这部分电能有效回收到电池中，并加以再利用。
Elfa的卓越表现得到了客户的高度认可。振华重工的项目负责人胡军表示：“这种无人自动化，高精度控制，节能环保的运输设备是未来港口应用的发展方向，给港口用户带来可观的经济和社会效益。按照实施计划，今后每年会有上百台这样的AGV运输车加入新加坡港口的运输大队，我们期待和西门子一起提供更优化的产品、解决方案与服务。”
在未来，无人码头将逐渐成为主流，中国国内的众多港口也正在加快建设全自动化码头的步伐，AGV将是不可或缺的装载主力军。新加坡港口的自动引导运输车提供了一个绝佳的样本。先进、成熟的西门子技术得到用户的亲睐，帮助其实现了可靠、精密、稳定和节能的目标。优化的能源管理锦上添花，使燃料消耗和排放达到最低。
西门子团队将继续和客户合作，持续优化其Elfa系统，期待能在更广阔的领域得到展示和应用，也将会给市场以更大的想象空间。
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