クレーンの運転方法、及びその制御装置
【課題】エンジンと発電機を有する電源装置を搭載したクレーンの運転方法、及びその制御装置において、クレーンの運転に必要となる最低限の電力を供給し、発電効率が高く、省燃費で、且つ排気ガス中の有毒物質を削減することのできるクレーンの運転方法、及びその制御装置を提供する。
【解決手段】クレーン１が、コンテナターミナル管理システム１５から、荷役対象であるコンテナ３６の重量情報を含むコンテナ情報Ｄ１を受信するデータ受信ステップと、コンテナの重量情報をもとに、主機６が必要とする必要電力量を算出する必要電力算出ステップと、必要電力量Ｗからエンジン２の目標回転数を算出する目標エンジン回転数算出ステップと、エンジンの回転数を、目標エンジン回転数にあわせると共に、コンテナ３６の荷役を開始するステップを有する。
【解決手段】クレーン１が、コンテナターミナル管理システム１５から、荷役対象であるコンテナ３６の重量情報を含むコンテナ情報Ｄ１を受信するデータ受信ステップと、コンテナの重量情報をもとに、主機６が必要とする必要電力量を算出する必要電力算出ステップと、必要電力量Ｗからエンジン２の目標回転数を算出する目標エンジン回転数算出ステップと、エンジンの回転数を、目標エンジン回転数にあわせると共に、コンテナ３６の荷役を開始するステップを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海上輸送用コンテナを荷役するクレーン（岸壁クレーン、門型クレーン、ストラドルキャリア）等で、エンジンと発電機からなる電源装置を有するクレーンにおいて、必要電力量に応じてエンジンの回転数を制御するクレーンの運転方法及びその制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
港湾や内陸地等のコンテナターミナル（コンテナヤードともいう）では、岸壁クレーンや門型クレーンによって、コンテナ船及びコンテナトレーラトラック（以下、トレーラ又はシャーシと呼ぶ）間のコンテナの荷役を行っている。図９にコンテナターミナル４０の概略を示す。
【０００３】
以下に、コンテナターミナル４０におけるコンテナの荷役搬送システムに関して説明する。コンテナターミナル４０では、まず、コンテナ船３８に搭載したコンテナ３６を、岸壁クレーン１Ｂにより荷揚げする。岸壁クレーン１Ｂは、コンテナ３６をトレーラ３７に積載する。このトレーラ３７は、コンテナ３６をコンテナ載置エリア４１まで運搬する。コンテナ載置エリア４１では、門型クレーン１Ａが、トレーラ３７からコンテナ３６を荷下ろしする。以上のようにして、コンテナ３６を、コンテナ船３８から荷揚げする。
【０００４】
また、コンテナターミナル４０では、岸壁クレーン１Ｂ、門型クレーン１Ａ、トレーラ３７等の荷役機器の運用を、管理センター４２に設置したコンテナターミナル管理システムにより行っているものもある。
【０００５】
以下に、コンテナターミナル管理システムに関して説明する。このコンテナターミナル管理システムは、いくつかのシステムを組み合わせて構成している。例えば、ヤードプランコンピュータシステム（以下、ＹＰＣＳ）に、ベッセルプランモジュール（ＶＰ）及びヤードプランモジュール（以下、ＹＰ）を組み合わせたものがある。
【０００６】
次に、各システムの働きを説明する。ヤードプランコンピュータシステム（ＹＰＣＳ）は、オンライン且つリアルタイムに、コンテナ３６に関するコンテナ情報（コンテナ識別番号、位置情報、行き先情報等）を管理し、コンテナヤード４０内におけるコンテナ３６の在庫管理と、ハンドリングスケジュール（荷役作業の予定）の計画等、及び輸出入コンテナのコンテナターミナル４０への搬出入管理を行う。このＹＰＣＳは、コンテナターミナル管理システムの中心となるシステムである。
【０００７】
また、ベッセルプランモジュール（ＶＰ）は、コンテナ船３８におけるコンテナ情報（識別番号、位置情報、行き先情報等）を保持しており、この情報に基づいて、コンテナ３６の荷役作業の予定を作成し、岸壁クレーン１Ｂに指示する。この指示（コンテナの位置情報、識別番号等）に基づいて、クレーンオペレータは、荷揚げすべきコンテナ３６を識別し、荷役作業を行う。
【０００８】
また、ヤードプランモジュール（ＹＰ）は、コンテナヤード４０におけるコンテナ情報を保持しており、この情報に基づいてコンテナ載置計画や、コンテナシフトプラン等を作成し、門型クレーン１Ａ等に指示する。
【０００９】
このコンテナターミナル管理システムの導入により、コンテナ３６の荷役作業の効率化を実現している。つまり、コンテナターミナル４０では、例えば、あるコンテナ船３８か
ら異なるコンテナ船へ、一部のコンテナ３６の積み替えを行う場合があり、この乗換えを行うコンテナ３６は、移動先のコンテナ船が到着する岸壁の近くに載置する必要がある。
【００１０】
また、外来のトレーラによりコンテナターミナル４０の外部に運搬するコンテナ３６は、コンテナターミナル４０の出口近傍に載置する必要がある。このコンテナ３６の載置する位置の指示をコンテナターミナル管理システムにより行い、荷役作業を行う領域を分散し、荷役効率の向上を実現している。以上が、コンテナターミナル４０における荷役搬送システムの概要である。
【００１１】
次に、海上輸送用コンテナ３６を荷役するクレーン（例えば、岸壁クレーン、門型クレーン、ストラドルキャリア等）に搭載しているエンジンと発電機からなる電源装置に関して説明する。
【００１２】
図１０に、門型クレーン１Ａに搭載した電源装置１０Ｘの概略を示す。ここでは、特に門型クレーン１Ａを例に説明するが、岸壁クレーン等の他の荷役機器にも同様に適用している場合がある。電源装置１０Ｘは、エンジン２と発電機３を組み合わせて発電を行なっている。発電機３で発電した交流電気を、インバータ４Ｘで整流、周波数制御する。そしてインバータ４Ｘから、蓄電装置（キャパシタ、リチウムイオン電池、鉛蓄電池など）５に直流電気を送り、主機６（例えば巻上装置等）、補機７に交流電気を送るように構成している。ここで、符号１１の実線は、電線を示している。なお、エンジン２は、ディーゼルエンジンを使用することが多いが、ガソリンエンジンや、他の内燃機関で代用することも可能である。
【００１３】
主機６は、駆動装置としてモータ３０を有している。このモータ３０で発生した動力を、減速機３２を介してワイヤ３４を巻き取るドラム３３に伝達するように構成している。このドラム３３の回転により、コンテナ３６を把持しているスプレッダ３５の上げ下げ、つまりコンテナ３６の荷役作業を行う。なお、符号３１の二重線は、機械的接続を示しており、特に符号３４はワイヤを示している。
【００１４】
また、補機７は、門型クレーン１Ａで使用している電気機器を示しており、例えば、照明器具、操作室の空調装置、コンテナ３６の触れ止め制御装置等を示している。
【００１５】
次に、電源装置１０Ｘの制御に関して説明する。この電源装置１０Ｘにおいて一般的には、エンジン２の回転数を一定に保つように制御している。例えばエンジン２がディーゼルエンジンの場合は、１５００〜１８００ｒｐｍ程度である。
【００１６】
つまり、この制御方法では、モータ３０が加速中で動力消費が大きい場合でも、モータが定速中や減速中で動力消費が少ない場合でも、エンジン２は同じ速度で回転し、一定周波数で発電を行なう。エンジン２は、常に一定の回転数で回転しており、負荷の増減により燃料噴射量が変化する。
【００１７】
なお、電力消費量が微量であり、発電機３にほとんど負荷がかかっていない場合であっても、エンジン２は一定の回転数を保つように回転している。そのため、これがエネルギーロスとなっており、問題であった。
【００１８】
これに対して、省燃費、排気ガス中有毒物質の削減、運転中の振動及び騒音の削減等を目的として、エンジン回転数を制御できる電源装置が実用化されている（例えば特許文献１乃至４参照）。特許文献１には、主機の必要とする電力量（必要電力量）に応じて、エンジンの回転数を制御する制御方法が開示されている。
【００１９】
特許文献２には、ディーゼルエンジンと発電機の間に増速器と流体接手を設置した構成が開示されている。この構成により、ディーゼルエンジンを燃費効率の高い回転数に制御しながら、発電機では、任意の周波数及び電圧を有する電気を発電することができる。
【００２０】
特許文献３には、発電機と補機の間に切替器及びインバータを設置した構成が開示されている。この構成により、エンジンの回転数を下げる制御を行った場合であっても、周波数及び電圧の安定した電気をインバータから、補機に供給することができる。
【００２１】
特許文献４には、主発電機及び副発電機を、切替器を介して補機に接続した構成が開示されている。この構成により、エンジンの回転数を下げる制御を行った場合であっても、周波数及び電力の安定した電気を副発電機から、補機に供給することができる。
【００２２】
上記の発明では、エンジン回転数をクレーンの必要電力量に応じて制御して、発電効率の向上を実現している。特に特許文献４では、消費した電力に応じて低下する電力を検知し、この電圧をパラメータとしてエンジンの回転数を制御するように構成している。具体的には、クレーンでコンテナを吊上げる際、まずエンジンの回転数をアイドリング回転数（例えば７００ｒｐｍ程度）から最大（例えば１８００ｒｐｍ程度）まで上昇し、コンテナの吊上げを開始する。
【００２３】
その後、電力を検知しながら、必要最低限の発電を行なうように、エンジンの回転数を下げていく。この制御により、エンジン回転数を必要電力に応じて制御するため、エンジン回転数を低く抑制することができる。
【００２４】
しかしながら、上記の制御方法は、コンテナを吊上げる直前に、エンジン回転数を最大まで上昇し、必要電力量に応じてエンジン回転数を下げる制御を行っている。このため、制御開始時には、エンジンは必要以上の仕事（エネルギーロス）をしてしまうという問題を有している。
【００２５】
一方で、エネルギーロスを避けるために、コンテナを吊上げると同時に、エンジン回転数を最低（アイドリング）から上昇し、必要電力に応じてエンジン回転数を上げる制御を行うことが考えられる。この制御において、クレーンは、発電機による発電量が必要電力量まで達するまで、エネルギー不足から減速運転を余儀なくされ、荷役効率が低下してしまう。なお、クレーンは、荷役の最初の段階（コンテナが地切りするまでの段階）に、最も多くのエネルギーを必要とする。
【特許文献１】特許４２１６７３８号
【特許文献２】特開２００８−２４７５６７号公報
【特許文献３】特開２００８−２４７５９０号公報
【特許文献４】特開２００８−２４７５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンと発電機を有する電源装置を搭載したクレーンの運転方法、及びその制御装置において、クレーンの運転に必要となる最低限の電力を供給し、発電効率が高く、省燃費で、且つ排気ガス中の有毒物質を削減することのできるクレーンの運転方法、及びその制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記の目的を達成するための本発明に係るクレーンの運転方法は、海上輸送用コンテナを荷役するコンテナターミナルで使用するクレーンの運転方法において、前記クレーンが
、エンジンと発電機からなる電源装置と、少なくとも前記エンジンの回転数を制御するクレーン制御装置と、前記コンテナを荷役する主機を有しており、また、前記コンテナターミナルが、前記コンテナの少なくとも位置情報及び重量情報を管理するコンテナターミナル管理システムを有しており、前記クレーンが、前記コンテナターミナル管理システムから、荷役対象であるコンテナの重量情報を含むコンテナ情報を受信するデータ受信ステップと、前記コンテナの重量情報をもとに、前記主機が必要とする必要電力量を算出する必要電力算出ステップと、前記必要電力量から前記エンジンの目標回転数を算出する目標エンジン回転数算出ステップと、前記エンジンの回転数を、前記目標エンジン回転数にあわせると共に、前記コンテナの荷役を開始するステップを有することを特徴とする。
【００２８】
この構成により、クレーンは、対象となるコンテナの荷役に必要なエンジン回転数を、荷役作業前に算出することができる。このため、このエンジンの回転数を必要最低限に抑えることができ、電源装置の発電効率を高めることができる。つまり、主機（例えば巻上装置）の作動に必要となる電力量（以下、必要電力量という）に合わせた発電を行なうため、無駄な発電を抑制することができる。
【００２９】
上記のクレーンの運転方法において、前記クレーンが、ＯＣＲ装置を有しており、前記ＯＣＲ装置が、前記コンテナの本体に表示しているコンテナ識別番号、又は前記コンテナを運搬するトレーラに表示しているトレーラ識別番号を読取るＯＣＲステップと、前記ＯＣＲ装置で読取ったコンテナ識別番号又はトレーラ識別番号と、前記データ受信ステップで得たコンテナ情報を比較するコンテナ確認ステップを有することを特徴とする。
【００３０】
この構成により、クレーンは、対象となるコンテナの重量情報を正確且つ確実に得ることができる。このため、クレーンの電源装置は、必要以上に発電を行なうことがなくなる。つまり、電源装置は、コンテナの荷役に必要な最低限の電力のみを発電するため、発電効率を向上することができる。従って、コンテナターミナルにおいて、コンテナが誤った場所に載置されている場合であっても、クレーンの電源装置は、高い発電効率を維持することができる。
【００３１】
上記のクレーンの運転方法において、前記クレーン制御装置が、前記コンテナの重量情報及び前記クレーンの運転パターンマップから、前記エンジンの回転数を制御する制御パターンマップを生成し、前記制御パターンマップをもとに、前記エンジンの回転数を制御する予測制御ステップを有することを特徴とする。
【００３２】
この構成により、クレーンは、運転パターンマップから電源装置にかかる負荷を予測し、この予測にもとづいてエンジン回転数の制御をする（制御パターンマップ）ことができる。このため、電源装置で発電する電力量を、高い精度で必要電力量の変化に追従させることができる。
【００３３】
上記の目的を達成するための本発明に係るクレーンの運転制御装置は、海上輸送用コンテナを荷役するコンテナターミナルで使用するクレーンの運転制御装置において、前記クレーンが、エンジンと発電機からなる電源装置と、少なくとも前記エンジンの回転数を制御するクレーン制御装置と、前記コンテナを荷役する主機を有しており、また、前記コンテナターミナルが、前記コンテナの少なくとも位置情報及び重量情報を管理するコンテナターミナル管理システムを有しており、前記クレーンが、前記コンテナターミナル管理システムから、荷役対象であるコンテナの重量情報を含むコンテナ情報を受信する車載端末と、前記コンテナの重量情報をもとに、前記主機が必要とする必要電力量を算出し、前記必要電力量から前記エンジンの目標回転数を算出し、前記エンジンの回転数を前記目標エンジン回転数にあわせる制御を行う前記クレーン制御装置を有していることを特徴とする。この構成により、前述したクレーンの運転方法と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
上記のクレーンの運転制御装置において、前記クレーンが、前記コンテナの本体に表示しているコンテナ識別番号、又は前記コンテナを運搬するトレーラに表示しているトレーラ識別番号を読取るＯＣＲ装置を有しており、前記クレーン制御装置が、前記ＯＣＲ装置で取得したコンテナ識別番号又はトレーラ識別番号と、前記車載端末で受信した前記コンテナ情報を比較するように構成したことを特徴とする。この構成により、前述したクレーンの運転方法と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係るクレーンの運転方法、及びその制御装置によれば、クレーンの運転に必要となる最低限の電力量（必要電力量）を予め算出し、必要最低限の電力を供給できる程度にエンジンの回転数を制御することができるため、発電効率が高く、省燃費で、且つ排気ガス中の有毒物質を削減したクレーンの運転方法、及びその制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る実施の形態のクレーンの運転制御装置の概略を示した図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のクレーンの運転方法の概略を示した図である。
【図３】本発明に係る実施の形態のクレーンの運転方法の概略を示した図である。
【図４】本発明に係る実施の形態のクレーンの運転方法の概略を示した図である。
【図５】クレーンの荷役作業における巻上速度及び必要電力量の推移を表したグラフである。
【図６】クレーンの荷役作業における最大供給電力量の推移を表したグラフである。
【図７】クレーンの荷役作業における最大供給電力量の推移を表したグラフである。
【図８】クレーンの荷役作業における最大供給電力量の推移を表したグラフである。
【図９】従来のコンテナターミナルの概略を示した図である。
【図１０】従来のクレーンの電源装置の概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に、本発明に係る実施の形態のクレーンの運転方法及びその制御装置について、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図１に、本発明に係る実施の形態のクレーンの運転制御装置の概略を示す。クレーン１は、エンジン２及び発電機３からなる電源装置１０を有している。この発電機３とインバータ４を電線１１で接続している。また、インバータ４は、蓄電装置５、主機６及び補機７と電線１１で接続している。
【００３９】
また、エンジン２にクレーン制御装置８を接続している。このクレーン制御装置８は、少なくともエンジン２の回転数を制御することができる。また、クレーン制御装置８に車載端末９を接続している。なお、一点鎖線は電気信号的接続を示している。
【００４０】
車載端末９は、コンテナターミナル管理システム１５からコンテナ情報Ｄ１を受信するように構成している。このコンテナ情報Ｄ１は、無線ＬＡＮ又は無線通信等を利用することが望ましい。加えて、コンテナターミナル管理システム１５は、少なくとも荷役機器運行管理システム１６、及びコンテナＩＤ管理システム１７を有するように構成する。
【００４１】
ここで、荷役機器運行管理システム１６は、コンテナターミナル４０で荷役作業を行う門型クレーン１Ａ、岸壁クレーン１Ｂ、トレーラ３７等の運行を管理している。また、コンテナ３６の動きも同時に管理している。つまり、各荷役機器のオペレータは、荷役機器
運行管理システム１６からの指示に従い、コンテナの荷役作業を行う。また、コンテナＩＤ管理システム１７は、各コンテナのコンテナ情報を保持しており、具体的にはコンテナ識別番号、コンテナの位置、行き先、コンテナ重量、荷主等の情報を保持している。
【００４２】
なお、荷役機器運行管理システム１６及びコンテナＩＤ管理システム１７として、従来のヤードプランコンピュータシステムや、ヤードプランモジュールを利用することもできる。本発明においては、少なくともコンテナ識別番号、コンテナが載置されている位置の情報、及びコンテナの重量の情報を、前述のコンテナターミナル管理システム１５が保持するように構成すればよい。また、コンテナ３６の重量情報は、コンテナの運搬依頼書に記載してある数値を利用するか、又は、コンテナ３６を預かる際に測定した数値を利用するように構成するとよい。
【００４３】
また、車載端末９又はクレーン制御装置８に、光学文字認識（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）装置（以下、ＯＣＲ装置１２という）を接続してもよい。このＯＣＲ装置は、コンテナ３６や、トレーラ３７に印字された識別番号（コンテナ識別情報Ｄ２）を、カメラ等で読み取り、デジタルデータとして、クレーン制御装置８等に送ることができる。
【００４４】
次に、クレーン１の運転方法について説明する。図２に、クレーン１の運転方法の制御フローを示す。図２に示す様に、クレーン１は、運転開始（クレーンの運転制御開始Ｓ１１）と共に、スプレッダ３５の降下を行う（主機の運転によるスプレッダ巻下げＳ１２）。スプレッダ３５が下降を開始する前、あるいは下降中に、スプレッダ３５に設置したカメラで、コンテナ３６に印字した識別番号を読取る（ＯＣＲステップＳ１３）。なお、ＯＣＲステップ（Ｓ１３）は、例えばクレーンの脚部等の本体に設置したカメラで、トレーラ３７の識別番号を読取るようにしても良い。
【００４５】
一方、車載端末９で、コンテナターミナル管理システム１５に蓄積したコンテナ情報Ｄ１（コンテナ情報収集ステップＳ２１）を受信する（データ受信ステップＳ２２）。ここで、受信するコンテナ情報Ｄ１は、１つではなく、複数のコンテナ情報Ｄ１であることが望ましい。また、コンテナ情報Ｄ１は、リアルタイムで更新するように構成することが望ましい。この構成により、車載端末９は、常に最新の情報を保持することができる。そして、このコンテナ情報Ｄ１を、クレーン制御装置８に送る。
【００４６】
クレーン制御装置８では、ＯＣＲ装置１２で取得したコンテナ又はトレーラの識別番号と、コンテナターミナル管理システム１５から受信したコンテナ情報Ｄ１を比較する（コンテナ確認ステップＳ２３）。このコンテナターミナル管理システム１５は、ターミナル内のある位置に、ある番号のコンテナ３６を載置しているという情報を有している。しかしながら、稀に、誤った位置にコンテナ３６が載置されている場合がある。この場合、ＯＣＲ装置１２で取得した識別番号と受信したコンテナ情報Ｄ１が不一致となる。そこで、クレーン制御装置８は、ＯＣＲ装置１２で取得した識別番号に対応するコンテナ情報Ｄ１を、車載端末９から読み込み（重量情報の読み込みＳ２４）、荷役対象であるコンテナ３６の正しい重量情報を取得する。
【００４７】
次に、コンテナの重量情報にもとづいて、電源装置１０のエンジン２の目標回転数を算出する（演算ステップＳ３０）。そして、エンジン２を目標回転数に合わせるように制御する（エンジンの回転数上昇Ｓ１４）。このエンジン２の制御により、主機６に電力を供給し、コンテナ３５とスプレッダ２６の連結（Ｓ１５）の後に、主機６（ドラム３３）の運転を開始する（主機の運転によるコンテナとスプレッダの巻上げＳ１６）。
【００４８】
主機の運転中は、必要電力量を予測しながらエンジンの回転数を制御する（予測制御ス
テップＳ４０）。なお、この制御は、従来の電力を検知しながらエンジンの回転数を制御する方法でもよい。そして、コンテナをコンテナ載置エリア４１又はトレーラ３７に載置して、荷役を完了する（荷役完了Ｓ１７）。
【００４９】
図３に、演算ステップ（Ｓ３０）の詳細な制御フローを示す。この演算ステップ（Ｓ３０）では、車載端末９から得たコンテナの重量Ｍを入力値として、必要電力量Ｗを算出する（Ｓ３１）。つまり、必要電力量Ｗは、コンテナの重量Ｍの関数として表すことができる。
【００５０】
次に、必要電力量Ｗを入力値として、目標エンジン回転数Ｒを算出する（Ｓ３２）。つまり、目標エンジン回転数Ｒは、必要電力量Ｗの関数として表すことができる。この目標エンジン回転数Ｒを出力し（Ｓ３３）、この回転数Ｒに合わせるように、エンジンの回転数を上昇する制御を行う（Ｓ１４）。
【００５１】
図４に、予測制御ステップ（Ｓ４０）の詳細な制御フローを示す。この予測制御ステップ（Ｓ４０）では、主機（ドラム３３）の運転状態から、その後の運転パターンを予測する運転パターンマップを選択して読み込む（Ｓ４１）。クレーンの荷役作業は、例えば、コンテナを吊上げ、トレーラ上で降下し、搭載する等、一定の運転パターンを繰り返すことが多い。そのため、この運転パターンマップと、コンテナの重量情報から、必要電力量Ｗの推移を推定することができる。
【００５２】
この必要電力量Ｗの推移をもとに、エンジン回転数の推移、すなわちエンジン回転数の制御パターンマップを生成する（Ｓ４２）。この制御パターンマップと主機の運転状態から、新たな目標エンジン回転数を決定する（Ｓ４３）。この目標エンジン回転数に合せるようにエンジン２の制御を行う。
【００５３】
ここで、運転パターンマップは、クレーン制御装置８において複数のパターンを保持するように構成することが望ましい。例えば、門型クレーン１Ａの場合は、コンテナ載置エリア４１からトレーラ３７に荷役するパターン、トレーラ３７からコンテナ載置エリア４１に荷役するパターン等を保持するように構成する。また、岸壁クレーン１Ｂの場合は、コンテナ船３８からトレーラ３７に荷役するパターン、トレーラ３７からコンテナ船３８に荷役するパターン等を保持するように構成する。これらの運転パターンマップは、それぞれコンテナを荷役する速度、コンテナの移動軌跡が異なる。このため、必要電力量Ｗの推移のパターンも異なるため、それぞれの運転パターンマップを適宜選択して利用する。
【００５４】
なお、コンテナ確認ステップ（Ｓ２３）、演算ステップ（Ｓ３０）及び予測制御ステップ（Ｓ４０）は、クレーン制御装置８、車載端末９、又はこれらに付属するコンピュータ等で処理を行うように構成している。
【００５５】
上記のクレーン１の運転方法により、以下のような作用効果を得ることができる。第１に、クレーン制御装置８は、予めコンテナ３６の重量を知ることができる。このため、この重量情報をもとに、必要最低限の電力量（必要電力量Ｗ）を算出することができる。これにより、エンジン２の回転数を必要最低限に抑えることができる。
【００５６】
特に、コンテナ３６の重量が軽い場合は、主機６が必要とする電力量が小さくなる。このため、従来の最大回転数から回転数を下げる方法に比べ、電源装置１０のエネルギー効率を向上することができる。
【００５７】
第２に、コンテナ３６を吊上げてから、エンジン２の回転数を徐々に下げていく制御を行う場合、コンテナの重量がわかっているため、回転数を従来よりも早い段階で落とすこ
とができる。つまり、従来は必要電力量（消費電力量）が低下したことを、電圧低下等で検知し、この情報をもとに、エンジン回転数の制御を行っていた。これに対して、本発明では、予めコンテナ３６の重量がわかっている。このため、この重量情報とコンテナ荷役の作業のパターン（運転パターンマップ）から、必要電力量が低下するタイミングを予測して、エンジン回転数を下げることができる。
【００５８】
第３に、ＯＣＲ装置１２を利用する構成により、コンテナターミナル管理システム１５が有しているコンテナ情報と、実際にクレーン１が荷役するコンテナ３６が異なっていた場合、つまり、コンテナ３６が前段階の荷役作業にて誤って行われた場合、コンテナ３６に印字した識別番号から、この誤りを検知することができる。
【００５９】
この場合は、車載端末９の有するコンテナ情報の中から、ＯＣＲ装置１２で読取った識別番号を抽出し、正しいコンテナの重量情報を得ることができる。つまり、クレーン１は、荷役対象としているコンテナ３６の重量情報を、正確に取得することが可能となる。
【００６０】
次に、クレーン１でコンテナ３６を荷役する場合の電源装置１０の制御を説明する。図５に、クレーン１で、コンテナ３６を地表面から一定の高さまで吊上げる荷役動作を例として、クレーン１の巻上速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）及び必要電力量Ｗ（Ｗｓ）と、経過時間Ｔ（ｓｅｃ）の関係を示す。
【００６１】
破線２６は、巻上速度Ｖの変化を示している。これは、クレーン１がコンテナを把持し、巻上速度を加速し（加速領域２１）、巻上速度Ｖが最高速度に達すると速度を維持し（定速領域２２）、コンテナの到達点に向けて減速を行い（減速領域２３）、到達点で停止する様子を示している。
【００６２】
また、二点鎖線２４Ａは、必要電力量Ｗの変化を示している。ここで、必要電力量Ｗ（Ｗｓ）とは、破線２６に示すようにクレーン１を運転した際に、必要となる電力量を示す。図５に示す様に、コンテナを地切りする際に、クレーンのドラム３３に最も大きな負荷がかかり、必要電力量Ｗが急激に増大する。その後は、加速領域２１から定速領域２２、減速領域２３と、順に必要電力量Ｗが低下する。
【００６３】
図６に、必要電力量Ｗ（Ｗｓ）及び最大供給電力Ｗｍａｘ（Ｗｓ）と、経過時間Ｔ（ｓｅｃ）の関係を示す。二点鎖線２４Ａは、必要電力量Ｗの変化を示している。
【００６４】
また、一点鎖線２５Ｙは、従来のエンジン回転数制御を行った場合の最大供給電力量Ｗｍａｘの変化を示している。ここで、最大供給電力量Ｗｍａｘとは、電源装置で発電する電力量を示しており、エンジン回転数の関数として与えられる。
【００６５】
一点鎖線２５Ｙに示す様に、クレーンの荷役開始と共に、電源装置のエンジンの回転数は最大まで上昇する。その後、この制御は、必要電力量Ｗを電圧変化等で検知しながら、エンジン回転数を下げていく。
【００６６】
図７に、コンテナの重量が軽い場合の必要電力量Ｗ（Ｗｓ）及び最大供給電力Ｗｍａｘ（Ｗｓ）と、経過時間Ｔ（ｓｅｃ）の関係を示す。二点鎖線２４Ｂは、コンテナの重量が軽いなど、主機の負荷が小さい場合の必要電力量Ｗの変化を示している。
【００６７】
なお、図６に示した必要電力量Ｗは、コンテナ重量が最大の場合（例えば５０ｔｏｎ）である。これに対して、図７に示した必要電力量Ｗは、コンテナ重量が小さい場合（例えば１０ｔｏｎ）である。
【００６８】
また、一点鎖線２５Ｙは、従来のエンジンン回転数制御を行った場合の最大供給電力Ｗｍａｘの変化を示している。一点鎖線２５Ｙに示す様に、クレーンの荷役開始と共に、電源装置のエンジン回転数は最大まで上昇する。そのため、荷役作業の初期段階において、電源装置は必要以上の電力を供給してしまう。つまり、コンテナの重量がわからないため、コンテナ重量が最大であることを前提に発電を行なっている。
【００６９】
図８に、コンテナの重量が軽い場合の必要電力量Ｗ（Ｗｓ）及び最大供給電力Ｗｍａｘ（Ｗｓ）と、経過時間Ｔ（ｓｅｃ）の関係を示す。実線２５は、本発明で提案している制御方法を採用した場合の最大供給電力Ｗｍａｘ（Ｗｓ）の変化を示している。実線２５に示す様に、クレーンの荷役開始と共に、電源装置のエンジンの回転数は、コンテナ重量に応じた回転数（目標エンジン回転数）まで上昇する。このため、従来の制御方法（一点鎖線２５Ｙ）に比べて、無駄の少ない電力供給を行うことができる。なお、斜線に示す部分は、従来の制御方法から本発明の制御方法に変更した場合、削減することのできるエネルギー量を示している。
【００７０】
つまり、演算ステップ（Ｓ３０）の制御により、荷役を開始する初期段階における最大供給電力量Ｗｍａｘを適切に抑制することができる。また、予測制御ステップ（Ｓ４０）により、必要電力量Ｗの変化にほぼ沿う形で、最大供給電力量Ｗｍａｘを制御することができる。
【００７１】
その結果、極めてロスの少ない電源装置の制御が可能となる。また、省燃費で、且つ排気ガス中の有毒物質を削減したエンジンの運転を制御することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ クレーン
１Ａ 門型クレーン
１Ｂ 岸壁クレーン
２ エンジン
３ 発電機
６ 主機
８ クレーン制御装置
９ 車載端末
１０ 電源装置
１５ コンテナターミナル管理システム
Ｗ 必要電力量
Ｗｍａｘ 最大供給電力量
Ｄ１ コンテナ情報
Ｓ３０ 演算ステップ
Ｓ４０ 予測制御ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海上輸送用コンテナを荷役するクレーン（岸壁クレーン、門型クレーン、ストラドルキャリア）等で、エンジンと発電機からなる電源装置を有するクレーンにおいて、必要電力量に応じてエンジンの回転数を制御するクレーンの運転方法及びその制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
港湾や内陸地等のコンテナターミナル（コンテナヤードともいう）では、岸壁クレーンや門型クレーンによって、コンテナ船及びコンテナトレーラトラック（以下、トレーラ又はシャーシと呼ぶ）間のコンテナの荷役を行っている。図９にコンテナターミナル４０の概略を示す。
【０００３】
以下に、コンテナターミナル４０におけるコンテナの荷役搬送システムに関して説明する。コンテナターミナル４０では、まず、コンテナ船３８に搭載したコンテナ３６を、岸壁クレーン１Ｂにより荷揚げする。岸壁クレーン１Ｂは、コンテナ３６をトレーラ３７に積載する。このトレーラ３７は、コンテナ３６をコンテナ載置エリア４１まで運搬する。コンテナ載置エリア４１では、門型クレーン１Ａが、トレーラ３７からコンテナ３６を荷下ろしする。以上のようにして、コンテナ３６を、コンテナ船３８から荷揚げする。
【０００４】
また、コンテナターミナル４０では、岸壁クレーン１Ｂ、門型クレーン１Ａ、トレーラ３７等の荷役機器の運用を、管理センター４２に設置したコンテナターミナル管理システムにより行っているものもある。
【０００５】
以下に、コンテナターミナル管理システムに関して説明する。このコンテナターミナル管理システムは、いくつかのシステムを組み合わせて構成している。例えば、ヤードプランコンピュータシステム（以下、ＹＰＣＳ）に、ベッセルプランモジュール（ＶＰ）及びヤードプランモジュール（以下、ＹＰ）を組み合わせたものがある。
【０００６】
次に、各システムの働きを説明する。ヤードプランコンピュータシステム（ＹＰＣＳ）は、オンライン且つリアルタイムに、コンテナ３６に関するコンテナ情報（コンテナ識別番号、位置情報、行き先情報等）を管理し、コンテナヤード４０内におけるコンテナ３６の在庫管理と、ハンドリングスケジュール（荷役作業の予定）の計画等、及び輸出入コンテナのコンテナターミナル４０への搬出入管理を行う。このＹＰＣＳは、コンテナターミナル管理システムの中心となるシステムである。
【０００７】
また、ベッセルプランモジュール（ＶＰ）は、コンテナ船３８におけるコンテナ情報（識別番号、位置情報、行き先情報等）を保持しており、この情報に基づいて、コンテナ３６の荷役作業の予定を作成し、岸壁クレーン１Ｂに指示する。この指示（コンテナの位置情報、識別番号等）に基づいて、クレーンオペレータは、荷揚げすべきコンテナ３６を識別し、荷役作業を行う。
【０００８】
また、ヤードプランモジュール（ＹＰ）は、コンテナヤード４０におけるコンテナ情報を保持しており、この情報に基づいてコンテナ載置計画や、コンテナシフトプラン等を作成し、門型クレーン１Ａ等に指示する。
【０００９】
このコンテナターミナル管理システムの導入により、コンテナ３６の荷役作業の効率化を実現している。つまり、コンテナターミナル４０では、例えば、あるコンテナ船３８か
ら異なるコンテナ船へ、一部のコンテナ３６の積み替えを行う場合があり、この乗換えを行うコンテナ３６は、移動先のコンテナ船が到着する岸壁の近くに載置する必要がある。
【００１０】
また、外来のトレーラによりコンテナターミナル４０の外部に運搬するコンテナ３６は、コンテナターミナル４０の出口近傍に載置する必要がある。このコンテナ３６の載置する位置の指示をコンテナターミナル管理システムにより行い、荷役作業を行う領域を分散し、荷役効率の向上を実現している。以上が、コンテナターミナル４０における荷役搬送システムの概要である。
【００１１】
次に、海上輸送用コンテナ３６を荷役するクレーン（例えば、岸壁クレーン、門型クレーン、ストラドルキャリア等）に搭載しているエンジンと発電機からなる電源装置に関して説明する。
【００１２】
図１０に、門型クレーン１Ａに搭載した電源装置１０Ｘの概略を示す。ここでは、特に門型クレーン１Ａを例に説明するが、岸壁クレーン等の他の荷役機器にも同様に適用している場合がある。電源装置１０Ｘは、エンジン２と発電機３を組み合わせて発電を行なっている。発電機３で発電した交流電気を、インバータ４Ｘで整流、周波数制御する。そしてインバータ４Ｘから、蓄電装置（キャパシタ、リチウムイオン電池、鉛蓄電池など）５に直流電気を送り、主機６（例えば巻上装置等）、補機７に交流電気を送るように構成している。ここで、符号１１の実線は、電線を示している。なお、エンジン２は、ディーゼルエンジンを使用することが多いが、ガソリンエンジンや、他の内燃機関で代用することも可能である。
【００１３】
主機６は、駆動装置としてモータ３０を有している。このモータ３０で発生した動力を、減速機３２を介してワイヤ３４を巻き取るドラム３３に伝達するように構成している。このドラム３３の回転により、コンテナ３６を把持しているスプレッダ３５の上げ下げ、つまりコンテナ３６の荷役作業を行う。なお、符号３１の二重線は、機械的接続を示しており、特に符号３４はワイヤを示している。
【００１４】
また、補機７は、門型クレーン１Ａで使用している電気機器を示しており、例えば、照明器具、操作室の空調装置、コンテナ３６の触れ止め制御装置等を示している。
【００１５】
次に、電源装置１０Ｘの制御に関して説明する。この電源装置１０Ｘにおいて一般的には、エンジン２の回転数を一定に保つように制御している。例えばエンジン２がディーゼルエンジンの場合は、１５００〜１８００ｒｐｍ程度である。
【００１６】
つまり、この制御方法では、モータ３０が加速中で動力消費が大きい場合でも、モータが定速中や減速中で動力消費が少ない場合でも、エンジン２は同じ速度で回転し、一定周波数で発電を行なう。エンジン２は、常に一定の回転数で回転しており、負荷の増減により燃料噴射量が変化する。
【００１７】
なお、電力消費量が微量であり、発電機３にほとんど負荷がかかっていない場合であっても、エンジン２は一定の回転数を保つように回転している。そのため、これがエネルギーロスとなっており、問題であった。
【００１８】
これに対して、省燃費、排気ガス中有毒物質の削減、運転中の振動及び騒音の削減等を目的として、エンジン回転数を制御できる電源装置が実用化されている（例えば特許文献１乃至４参照）。特許文献１には、主機の必要とする電力量（必要電力量）に応じて、エンジンの回転数を制御する制御方法が開示されている。
【００１９】
特許文献２には、ディーゼルエンジンと発電機の間に増速器と流体接手を設置した構成が開示されている。この構成により、ディーゼルエンジンを燃費効率の高い回転数に制御しながら、発電機では、任意の周波数及び電圧を有する電気を発電することができる。
【００２０】
特許文献３には、発電機と補機の間に切替器及びインバータを設置した構成が開示されている。この構成により、エンジンの回転数を下げる制御を行った場合であっても、周波数及び電圧の安定した電気をインバータから、補機に供給することができる。
【００２１】
特許文献４には、主発電機及び副発電機を、切替器を介して補機に接続した構成が開示されている。この構成により、エンジンの回転数を下げる制御を行った場合であっても、周波数及び電力の安定した電気を副発電機から、補機に供給することができる。
【００２２】
上記の発明では、エンジン回転数をクレーンの必要電力量に応じて制御して、発電効率の向上を実現している。特に特許文献４では、消費した電力に応じて低下する電力を検知し、この電圧をパラメータとしてエンジンの回転数を制御するように構成している。具体的には、クレーンでコンテナを吊上げる際、まずエンジンの回転数をアイドリング回転数（例えば７００ｒｐｍ程度）から最大（例えば１８００ｒｐｍ程度）まで上昇し、コンテナの吊上げを開始する。
【００２３】
その後、電力を検知しながら、必要最低限の発電を行なうように、エンジンの回転数を下げていく。この制御により、エンジン回転数を必要電力に応じて制御するため、エンジン回転数を低く抑制することができる。
【００２４】
しかしながら、上記の制御方法は、コンテナを吊上げる直前に、エンジン回転数を最大まで上昇し、必要電力量に応じてエンジン回転数を下げる制御を行っている。このため、制御開始時には、エンジンは必要以上の仕事（エネルギーロス）をしてしまうという問題を有している。
【００２５】
一方で、エネルギーロスを避けるために、コンテナを吊上げると同時に、エンジン回転数を最低（アイドリング）から上昇し、必要電力に応じてエンジン回転数を上げる制御を行うことが考えられる。この制御において、クレーンは、発電機による発電量が必要電力量まで達するまで、エネルギー不足から減速運転を余儀なくされ、荷役効率が低下してしまう。なお、クレーンは、荷役の最初の段階（コンテナが地切りするまでの段階）に、最も多くのエネルギーを必要とする。
【特許文献１】特許４２１６７３８号
【特許文献２】特開２００８−２４７５６７号公報
【特許文献３】特開２００８−２４７５９０号公報
【特許文献４】特開２００８−２４７５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンと発電機を有する電源装置を搭載したクレーンの運転方法、及びその制御装置において、クレーンの運転に必要となる最低限の電力を供給し、発電効率が高く、省燃費で、且つ排気ガス中の有毒物質を削減することのできるクレーンの運転方法、及びその制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記の目的を達成するための本発明に係るクレーンの運転方法は、海上輸送用コンテナを荷役するコンテナターミナルで使用するクレーンの運転方法において、前記クレーンが
、エンジンと発電機からなる電源装置と、少なくとも前記エンジンの回転数を制御するクレーン制御装置と、前記コンテナを荷役する主機を有しており、また、前記コンテナターミナルが、前記コンテナの少なくとも位置情報及び重量情報を管理するコンテナターミナル管理システムを有しており、前記クレーンが、前記コンテナターミナル管理システムから、荷役対象であるコンテナの重量情報を含むコンテナ情報を受信するデータ受信ステップと、前記コンテナの重量情報をもとに、前記主機が必要とする必要電力量を算出する必要電力算出ステップと、前記必要電力量から前記エンジンの目標回転数を算出する目標エンジン回転数算出ステップと、前記エンジンの回転数を、前記目標エンジン回転数にあわせると共に、前記コンテナの荷役を開始するステップを有することを特徴とする。
【００２８】
この構成により、クレーンは、対象となるコンテナの荷役に必要なエンジン回転数を、荷役作業前に算出することができる。このため、このエンジンの回転数を必要最低限に抑えることができ、電源装置の発電効率を高めることができる。つまり、主機（例えば巻上装置）の作動に必要となる電力量（以下、必要電力量という）に合わせた発電を行なうため、無駄な発電を抑制することができる。
【００２９】
上記のクレーンの運転方法において、前記クレーンが、ＯＣＲ装置を有しており、前記ＯＣＲ装置が、前記コンテナの本体に表示しているコンテナ識別番号、又は前記コンテナを運搬するトレーラに表示しているトレーラ識別番号を読取るＯＣＲステップと、前記ＯＣＲ装置で読取ったコンテナ識別番号又はトレーラ識別番号と、前記データ受信ステップで得たコンテナ情報を比較するコンテナ確認ステップを有することを特徴とする。
【００３０】
この構成により、クレーンは、対象となるコンテナの重量情報を正確且つ確実に得ることができる。このため、クレーンの電源装置は、必要以上に発電を行なうことがなくなる。つまり、電源装置は、コンテナの荷役に必要な最低限の電力のみを発電するため、発電効率を向上することができる。従って、コンテナターミナルにおいて、コンテナが誤った場所に載置されている場合であっても、クレーンの電源装置は、高い発電効率を維持することができる。
【００３１】
上記のクレーンの運転方法において、前記クレーン制御装置が、前記コンテナの重量情報及び前記クレーンの運転パターンマップから、前記エンジンの回転数を制御する制御パターンマップを生成し、前記制御パターンマップをもとに、前記エンジンの回転数を制御する予測制御ステップを有することを特徴とする。
【００３２】
この構成により、クレーンは、運転パターンマップから電源装置にかかる負荷を予測し、この予測にもとづいてエンジン回転数の制御をする（制御パターンマップ）ことができる。このため、電源装置で発電する電力量を、高い精度で必要電力量の変化に追従させることができる。
【００３３】
上記の目的を達成するための本発明に係るクレーンの運転制御装置は、海上輸送用コンテナを荷役するコンテナターミナルで使用するクレーンの運転制御装置において、前記クレーンが、エンジンと発電機からなる電源装置と、少なくとも前記エンジンの回転数を制御するクレーン制御装置と、前記コンテナを荷役する主機を有しており、また、前記コンテナターミナルが、前記コンテナの少なくとも位置情報及び重量情報を管理するコンテナターミナル管理システムを有しており、前記クレーンが、前記コンテナターミナル管理システムから、荷役対象であるコンテナの重量情報を含むコンテナ情報を受信する車載端末と、前記コンテナの重量情報をもとに、前記主機が必要とする必要電力量を算出し、前記必要電力量から前記エンジンの目標回転数を算出し、前記エンジンの回転数を前記目標エンジン回転数にあわせる制御を行う前記クレーン制御装置を有していることを特徴とする。この構成により、前述したクレーンの運転方法と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
上記のクレーンの運転制御装置において、前記クレーンが、前記コンテナの本体に表示しているコンテナ識別番号、又は前記コンテナを運搬するトレーラに表示しているトレーラ識別番号を読取るＯＣＲ装置を有しており、前記クレーン制御装置が、前記ＯＣＲ装置で取得したコンテナ識別番号又はトレーラ識別番号と、前記車載端末で受信した前記コンテナ情報を比較するように構成したことを特徴とする。この構成により、前述したクレーンの運転方法と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係るクレーンの運転方法、及びその制御装置によれば、クレーンの運転に必要となる最低限の電力量（必要電力量）を予め算出し、必要最低限の電力を供給できる程度にエンジンの回転数を制御することができるため、発電効率が高く、省燃費で、且つ排気ガス中の有毒物質を削減したクレーンの運転方法、及びその制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る実施の形態のクレーンの運転制御装置の概略を示した図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のクレーンの運転方法の概略を示した図である。
【図３】本発明に係る実施の形態のクレーンの運転方法の概略を示した図である。
【図４】本発明に係る実施の形態のクレーンの運転方法の概略を示した図である。
【図５】クレーンの荷役作業における巻上速度及び必要電力量の推移を表したグラフである。
【図６】クレーンの荷役作業における最大供給電力量の推移を表したグラフである。
【図７】クレーンの荷役作業における最大供給電力量の推移を表したグラフである。
【図８】クレーンの荷役作業における最大供給電力量の推移を表したグラフである。
【図９】従来のコンテナターミナルの概略を示した図である。
【図１０】従来のクレーンの電源装置の概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に、本発明に係る実施の形態のクレーンの運転方法及びその制御装置について、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図１に、本発明に係る実施の形態のクレーンの運転制御装置の概略を示す。クレーン１は、エンジン２及び発電機３からなる電源装置１０を有している。この発電機３とインバータ４を電線１１で接続している。また、インバータ４は、蓄電装置５、主機６及び補機７と電線１１で接続している。
【００３９】
また、エンジン２にクレーン制御装置８を接続している。このクレーン制御装置８は、少なくともエンジン２の回転数を制御することができる。また、クレーン制御装置８に車載端末９を接続している。なお、一点鎖線は電気信号的接続を示している。
【００４０】
車載端末９は、コンテナターミナル管理システム１５からコンテナ情報Ｄ１を受信するように構成している。このコンテナ情報Ｄ１は、無線ＬＡＮ又は無線通信等を利用することが望ましい。加えて、コンテナターミナル管理システム１５は、少なくとも荷役機器運行管理システム１６、及びコンテナＩＤ管理システム１７を有するように構成する。
【００４１】
ここで、荷役機器運行管理システム１６は、コンテナターミナル４０で荷役作業を行う門型クレーン１Ａ、岸壁クレーン１Ｂ、トレーラ３７等の運行を管理している。また、コンテナ３６の動きも同時に管理している。つまり、各荷役機器のオペレータは、荷役機器
運行管理システム１６からの指示に従い、コンテナの荷役作業を行う。また、コンテナＩＤ管理システム１７は、各コンテナのコンテナ情報を保持しており、具体的にはコンテナ識別番号、コンテナの位置、行き先、コンテナ重量、荷主等の情報を保持している。
【００４２】
なお、荷役機器運行管理システム１６及びコンテナＩＤ管理システム１７として、従来のヤードプランコンピュータシステムや、ヤードプランモジュールを利用することもできる。本発明においては、少なくともコンテナ識別番号、コンテナが載置されている位置の情報、及びコンテナの重量の情報を、前述のコンテナターミナル管理システム１５が保持するように構成すればよい。また、コンテナ３６の重量情報は、コンテナの運搬依頼書に記載してある数値を利用するか、又は、コンテナ３６を預かる際に測定した数値を利用するように構成するとよい。
【００４３】
また、車載端末９又はクレーン制御装置８に、光学文字認識（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）装置（以下、ＯＣＲ装置１２という）を接続してもよい。このＯＣＲ装置は、コンテナ３６や、トレーラ３７に印字された識別番号（コンテナ識別情報Ｄ２）を、カメラ等で読み取り、デジタルデータとして、クレーン制御装置８等に送ることができる。
【００４４】
次に、クレーン１の運転方法について説明する。図２に、クレーン１の運転方法の制御フローを示す。図２に示す様に、クレーン１は、運転開始（クレーンの運転制御開始Ｓ１１）と共に、スプレッダ３５の降下を行う（主機の運転によるスプレッダ巻下げＳ１２）。スプレッダ３５が下降を開始する前、あるいは下降中に、スプレッダ３５に設置したカメラで、コンテナ３６に印字した識別番号を読取る（ＯＣＲステップＳ１３）。なお、ＯＣＲステップ（Ｓ１３）は、例えばクレーンの脚部等の本体に設置したカメラで、トレーラ３７の識別番号を読取るようにしても良い。
【００４５】
一方、車載端末９で、コンテナターミナル管理システム１５に蓄積したコンテナ情報Ｄ１（コンテナ情報収集ステップＳ２１）を受信する（データ受信ステップＳ２２）。ここで、受信するコンテナ情報Ｄ１は、１つではなく、複数のコンテナ情報Ｄ１であることが望ましい。また、コンテナ情報Ｄ１は、リアルタイムで更新するように構成することが望ましい。この構成により、車載端末９は、常に最新の情報を保持することができる。そして、このコンテナ情報Ｄ１を、クレーン制御装置８に送る。
【００４６】
クレーン制御装置８では、ＯＣＲ装置１２で取得したコンテナ又はトレーラの識別番号と、コンテナターミナル管理システム１５から受信したコンテナ情報Ｄ１を比較する（コンテナ確認ステップＳ２３）。このコンテナターミナル管理システム１５は、ターミナル内のある位置に、ある番号のコンテナ３６を載置しているという情報を有している。しかしながら、稀に、誤った位置にコンテナ３６が載置されている場合がある。この場合、ＯＣＲ装置１２で取得した識別番号と受信したコンテナ情報Ｄ１が不一致となる。そこで、クレーン制御装置８は、ＯＣＲ装置１２で取得した識別番号に対応するコンテナ情報Ｄ１を、車載端末９から読み込み（重量情報の読み込みＳ２４）、荷役対象であるコンテナ３６の正しい重量情報を取得する。
【００４７】
次に、コンテナの重量情報にもとづいて、電源装置１０のエンジン２の目標回転数を算出する（演算ステップＳ３０）。そして、エンジン２を目標回転数に合わせるように制御する（エンジンの回転数上昇Ｓ１４）。このエンジン２の制御により、主機６に電力を供給し、コンテナ３５とスプレッダ２６の連結（Ｓ１５）の後に、主機６（ドラム３３）の運転を開始する（主機の運転によるコンテナとスプレッダの巻上げＳ１６）。
【００４８】
主機の運転中は、必要電力量を予測しながらエンジンの回転数を制御する（予測制御ス
テップＳ４０）。なお、この制御は、従来の電力を検知しながらエンジンの回転数を制御する方法でもよい。そして、コンテナをコンテナ載置エリア４１又はトレーラ３７に載置して、荷役を完了する（荷役完了Ｓ１７）。
【００４９】
図３に、演算ステップ（Ｓ３０）の詳細な制御フローを示す。この演算ステップ（Ｓ３０）では、車載端末９から得たコンテナの重量Ｍを入力値として、必要電力量Ｗを算出する（Ｓ３１）。つまり、必要電力量Ｗは、コンテナの重量Ｍの関数として表すことができる。
【００５０】
次に、必要電力量Ｗを入力値として、目標エンジン回転数Ｒを算出する（Ｓ３２）。つまり、目標エンジン回転数Ｒは、必要電力量Ｗの関数として表すことができる。この目標エンジン回転数Ｒを出力し（Ｓ３３）、この回転数Ｒに合わせるように、エンジンの回転数を上昇する制御を行う（Ｓ１４）。
【００５１】
図４に、予測制御ステップ（Ｓ４０）の詳細な制御フローを示す。この予測制御ステップ（Ｓ４０）では、主機（ドラム３３）の運転状態から、その後の運転パターンを予測する運転パターンマップを選択して読み込む（Ｓ４１）。クレーンの荷役作業は、例えば、コンテナを吊上げ、トレーラ上で降下し、搭載する等、一定の運転パターンを繰り返すことが多い。そのため、この運転パターンマップと、コンテナの重量情報から、必要電力量Ｗの推移を推定することができる。
【００５２】
この必要電力量Ｗの推移をもとに、エンジン回転数の推移、すなわちエンジン回転数の制御パターンマップを生成する（Ｓ４２）。この制御パターンマップと主機の運転状態から、新たな目標エンジン回転数を決定する（Ｓ４３）。この目標エンジン回転数に合せるようにエンジン２の制御を行う。
【００５３】
ここで、運転パターンマップは、クレーン制御装置８において複数のパターンを保持するように構成することが望ましい。例えば、門型クレーン１Ａの場合は、コンテナ載置エリア４１からトレーラ３７に荷役するパターン、トレーラ３７からコンテナ載置エリア４１に荷役するパターン等を保持するように構成する。また、岸壁クレーン１Ｂの場合は、コンテナ船３８からトレーラ３７に荷役するパターン、トレーラ３７からコンテナ船３８に荷役するパターン等を保持するように構成する。これらの運転パターンマップは、それぞれコンテナを荷役する速度、コンテナの移動軌跡が異なる。このため、必要電力量Ｗの推移のパターンも異なるため、それぞれの運転パターンマップを適宜選択して利用する。
【００５４】
なお、コンテナ確認ステップ（Ｓ２３）、演算ステップ（Ｓ３０）及び予測制御ステップ（Ｓ４０）は、クレーン制御装置８、車載端末９、又はこれらに付属するコンピュータ等で処理を行うように構成している。
【００５５】
上記のクレーン１の運転方法により、以下のような作用効果を得ることができる。第１に、クレーン制御装置８は、予めコンテナ３６の重量を知ることができる。このため、この重量情報をもとに、必要最低限の電力量（必要電力量Ｗ）を算出することができる。これにより、エンジン２の回転数を必要最低限に抑えることができる。
【００５６】
特に、コンテナ３６の重量が軽い場合は、主機６が必要とする電力量が小さくなる。このため、従来の最大回転数から回転数を下げる方法に比べ、電源装置１０のエネルギー効率を向上することができる。
【００５７】
第２に、コンテナ３６を吊上げてから、エンジン２の回転数を徐々に下げていく制御を行う場合、コンテナの重量がわかっているため、回転数を従来よりも早い段階で落とすこ
とができる。つまり、従来は必要電力量（消費電力量）が低下したことを、電圧低下等で検知し、この情報をもとに、エンジン回転数の制御を行っていた。これに対して、本発明では、予めコンテナ３６の重量がわかっている。このため、この重量情報とコンテナ荷役の作業のパターン（運転パターンマップ）から、必要電力量が低下するタイミングを予測して、エンジン回転数を下げることができる。
【００５８】
第３に、ＯＣＲ装置１２を利用する構成により、コンテナターミナル管理システム１５が有しているコンテナ情報と、実際にクレーン１が荷役するコンテナ３６が異なっていた場合、つまり、コンテナ３６が前段階の荷役作業にて誤って行われた場合、コンテナ３６に印字した識別番号から、この誤りを検知することができる。
【００５９】
この場合は、車載端末９の有するコンテナ情報の中から、ＯＣＲ装置１２で読取った識別番号を抽出し、正しいコンテナの重量情報を得ることができる。つまり、クレーン１は、荷役対象としているコンテナ３６の重量情報を、正確に取得することが可能となる。
【００６０】
次に、クレーン１でコンテナ３６を荷役する場合の電源装置１０の制御を説明する。図５に、クレーン１で、コンテナ３６を地表面から一定の高さまで吊上げる荷役動作を例として、クレーン１の巻上速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）及び必要電力量Ｗ（Ｗｓ）と、経過時間Ｔ（ｓｅｃ）の関係を示す。
【００６１】
破線２６は、巻上速度Ｖの変化を示している。これは、クレーン１がコンテナを把持し、巻上速度を加速し（加速領域２１）、巻上速度Ｖが最高速度に達すると速度を維持し（定速領域２２）、コンテナの到達点に向けて減速を行い（減速領域２３）、到達点で停止する様子を示している。
【００６２】
また、二点鎖線２４Ａは、必要電力量Ｗの変化を示している。ここで、必要電力量Ｗ（Ｗｓ）とは、破線２６に示すようにクレーン１を運転した際に、必要となる電力量を示す。図５に示す様に、コンテナを地切りする際に、クレーンのドラム３３に最も大きな負荷がかかり、必要電力量Ｗが急激に増大する。その後は、加速領域２１から定速領域２２、減速領域２３と、順に必要電力量Ｗが低下する。
【００６３】
図６に、必要電力量Ｗ（Ｗｓ）及び最大供給電力Ｗｍａｘ（Ｗｓ）と、経過時間Ｔ（ｓｅｃ）の関係を示す。二点鎖線２４Ａは、必要電力量Ｗの変化を示している。
【００６４】
また、一点鎖線２５Ｙは、従来のエンジン回転数制御を行った場合の最大供給電力量Ｗｍａｘの変化を示している。ここで、最大供給電力量Ｗｍａｘとは、電源装置で発電する電力量を示しており、エンジン回転数の関数として与えられる。
【００６５】
一点鎖線２５Ｙに示す様に、クレーンの荷役開始と共に、電源装置のエンジンの回転数は最大まで上昇する。その後、この制御は、必要電力量Ｗを電圧変化等で検知しながら、エンジン回転数を下げていく。
【００６６】
図７に、コンテナの重量が軽い場合の必要電力量Ｗ（Ｗｓ）及び最大供給電力Ｗｍａｘ（Ｗｓ）と、経過時間Ｔ（ｓｅｃ）の関係を示す。二点鎖線２４Ｂは、コンテナの重量が軽いなど、主機の負荷が小さい場合の必要電力量Ｗの変化を示している。
【００６７】
なお、図６に示した必要電力量Ｗは、コンテナ重量が最大の場合（例えば５０ｔｏｎ）である。これに対して、図７に示した必要電力量Ｗは、コンテナ重量が小さい場合（例えば１０ｔｏｎ）である。
【００６８】
また、一点鎖線２５Ｙは、従来のエンジンン回転数制御を行った場合の最大供給電力Ｗｍａｘの変化を示している。一点鎖線２５Ｙに示す様に、クレーンの荷役開始と共に、電源装置のエンジン回転数は最大まで上昇する。そのため、荷役作業の初期段階において、電源装置は必要以上の電力を供給してしまう。つまり、コンテナの重量がわからないため、コンテナ重量が最大であることを前提に発電を行なっている。
【００６９】
図８に、コンテナの重量が軽い場合の必要電力量Ｗ（Ｗｓ）及び最大供給電力Ｗｍａｘ（Ｗｓ）と、経過時間Ｔ（ｓｅｃ）の関係を示す。実線２５は、本発明で提案している制御方法を採用した場合の最大供給電力Ｗｍａｘ（Ｗｓ）の変化を示している。実線２５に示す様に、クレーンの荷役開始と共に、電源装置のエンジンの回転数は、コンテナ重量に応じた回転数（目標エンジン回転数）まで上昇する。このため、従来の制御方法（一点鎖線２５Ｙ）に比べて、無駄の少ない電力供給を行うことができる。なお、斜線に示す部分は、従来の制御方法から本発明の制御方法に変更した場合、削減することのできるエネルギー量を示している。
【００７０】
つまり、演算ステップ（Ｓ３０）の制御により、荷役を開始する初期段階における最大供給電力量Ｗｍａｘを適切に抑制することができる。また、予測制御ステップ（Ｓ４０）により、必要電力量Ｗの変化にほぼ沿う形で、最大供給電力量Ｗｍａｘを制御することができる。
【００７１】
その結果、極めてロスの少ない電源装置の制御が可能となる。また、省燃費で、且つ排気ガス中の有毒物質を削減したエンジンの運転を制御することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ クレーン
１Ａ 門型クレーン
１Ｂ 岸壁クレーン
２ エンジン
３ 発電機
６ 主機
８ クレーン制御装置
９ 車載端末
１０ 電源装置
１５ コンテナターミナル管理システム
Ｗ 必要電力量
Ｗｍａｘ 最大供給電力量
Ｄ１ コンテナ情報
Ｓ３０ 演算ステップ
Ｓ４０ 予測制御ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海上輸送用コンテナを荷役するコンテナターミナルで使用するクレーンの運転方法において、
前記クレーンが、エンジンと発電機からなる電源装置と、少なくとも前記エンジンの回転数を制御するクレーン制御装置と、前記コンテナを荷役する主機を有しており、また、前記コンテナターミナルが、前記コンテナの少なくとも位置情報及び重量情報を管理するコンテナターミナル管理システムを有しており、
前記クレーンが、前記コンテナターミナル管理システムから、荷役対象であるコンテナの重量情報を含むコンテナ情報を受信するデータ受信ステップと、
前記コンテナの重量情報をもとに、前記主機が必要とする必要電力量を算出する必要電力算出ステップと、
前記必要電力量から前記エンジンの目標回転数を算出する目標エンジン回転数算出ステップと、
前記エンジンの回転数を、前記目標エンジン回転数にあわせると共に、前記コンテナの荷役を開始するステップを有することを特徴とするクレーンの運転方法。
【請求項２】
前記クレーンが、ＯＣＲ装置を有しており、
前記ＯＣＲ装置が、前記コンテナの本体に表示しているコンテナ識別番号、又は前記コンテナを運搬するトレーラに表示しているトレーラ識別番号を読取るＯＣＲステップと、
前記ＯＣＲ装置で読取ったコンテナ識別番号又はトレーラ識別番号と、前記データ受信ステップで得たコンテナ情報を比較するコンテナ確認ステップを有することを特徴とする請求項１に記載のクレーンの運転方法。
【請求項３】
前記クレーン制御装置が、前記コンテナの重量情報及び前記クレーンの運転パターンマップから、前記エンジンの回転数を制御する制御パターンマップを生成し、前記制御パターンマップをもとに、前記エンジンの回転数を制御する予測制御ステップを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のクレーンの運転方法。
【請求項４】
海上輸送用コンテナを荷役するコンテナターミナルで使用するクレーンの運転制御装置において、
前記クレーンが、エンジンと発電機からなる電源装置と、少なくとも前記エンジンの回転数を制御するクレーン制御装置と、前記コンテナを荷役する主機を有しており、また、前記コンテナターミナルが、前記コンテナの少なくとも位置情報及び重量情報を管理するコンテナターミナル管理システムを有しており、
前記クレーンが、前記コンテナターミナル管理システムから、荷役対象であるコンテナの重量情報を含むコンテナ情報を受信する車載端末と、
前記コンテナの重量情報をもとに、前記主機が必要とする必要電力量を算出し、前記必要電力量から前記エンジンの目標回転数を算出し、前記エンジンの回転数を前記目標エンジン回転数にあわせる制御を行う前記クレーン制御装置を有していることを特徴とするクレーンの運転制御装置。
【請求項５】
前記クレーンが、前記コンテナの本体に表示しているコンテナ識別番号、又は前記コンテナを運搬するトレーラに表示しているトレーラ識別番号を読取るＯＣＲ装置を有しており、
前記クレーン制御装置が、前記ＯＣＲ装置で取得したコンテナ識別番号又はトレーラ識別番号と、前記車載端末で受信した前記コンテナ情報を比較するように構成したことを特徴とする請求項４に記載のクレーンの運転制御装置。
【請求項１】
海上輸送用コンテナを荷役するコンテナターミナルで使用するクレーンの運転方法において、
前記クレーンが、エンジンと発電機からなる電源装置と、少なくとも前記エンジンの回転数を制御するクレーン制御装置と、前記コンテナを荷役する主機を有しており、また、前記コンテナターミナルが、前記コンテナの少なくとも位置情報及び重量情報を管理するコンテナターミナル管理システムを有しており、
前記クレーンが、前記コンテナターミナル管理システムから、荷役対象であるコンテナの重量情報を含むコンテナ情報を受信するデータ受信ステップと、
前記コンテナの重量情報をもとに、前記主機が必要とする必要電力量を算出する必要電力算出ステップと、
前記必要電力量から前記エンジンの目標回転数を算出する目標エンジン回転数算出ステップと、
前記エンジンの回転数を、前記目標エンジン回転数にあわせると共に、前記コンテナの荷役を開始するステップを有することを特徴とするクレーンの運転方法。
【請求項２】
前記クレーンが、ＯＣＲ装置を有しており、
前記ＯＣＲ装置が、前記コンテナの本体に表示しているコンテナ識別番号、又は前記コンテナを運搬するトレーラに表示しているトレーラ識別番号を読取るＯＣＲステップと、
前記ＯＣＲ装置で読取ったコンテナ識別番号又はトレーラ識別番号と、前記データ受信ステップで得たコンテナ情報を比較するコンテナ確認ステップを有することを特徴とする請求項１に記載のクレーンの運転方法。
【請求項３】
前記クレーン制御装置が、前記コンテナの重量情報及び前記クレーンの運転パターンマップから、前記エンジンの回転数を制御する制御パターンマップを生成し、前記制御パターンマップをもとに、前記エンジンの回転数を制御する予測制御ステップを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のクレーンの運転方法。
【請求項４】
海上輸送用コンテナを荷役するコンテナターミナルで使用するクレーンの運転制御装置において、
前記クレーンが、エンジンと発電機からなる電源装置と、少なくとも前記エンジンの回転数を制御するクレーン制御装置と、前記コンテナを荷役する主機を有しており、また、前記コンテナターミナルが、前記コンテナの少なくとも位置情報及び重量情報を管理するコンテナターミナル管理システムを有しており、
前記クレーンが、前記コンテナターミナル管理システムから、荷役対象であるコンテナの重量情報を含むコンテナ情報を受信する車載端末と、
前記コンテナの重量情報をもとに、前記主機が必要とする必要電力量を算出し、前記必要電力量から前記エンジンの目標回転数を算出し、前記エンジンの回転数を前記目標エンジン回転数にあわせる制御を行う前記クレーン制御装置を有していることを特徴とするクレーンの運転制御装置。
【請求項５】
前記クレーンが、前記コンテナの本体に表示しているコンテナ識別番号、又は前記コンテナを運搬するトレーラに表示しているトレーラ識別番号を読取るＯＣＲ装置を有しており、
前記クレーン制御装置が、前記ＯＣＲ装置で取得したコンテナ識別番号又はトレーラ識別番号と、前記車載端末で受信した前記コンテナ情報を比較するように構成したことを特徴とする請求項４に記載のクレーンの運転制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−７３８４７（Ｐ２０１１−７３８４７Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２８３２７（Ｐ２００９−２２８３２７）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
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