消費電力を低減することができるクレーンとその消費電力削減方法と消費電力を表示するプログラム
【課題】消費される電力を削減することができるクレーンとその消費電力削減方法と消費電力を表示するプログラム。
【解決手段】吊り具１４と巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、船舶Ｓ上に積み付けされたコンテナＣ１、Ｃ２の情報（高さＨ１、Ｈ２と重量）を取得する手段（位置計測工程と重量計測工程）を有し、前記吊り具１４の巻上げ下げが行われるクレーンにおいて、高さＨ１、Ｈ２と重量からコンテナＣ１が荷役される際の前記吊り具１４の予想巻上げ高さｈ２を算出する手段（予想巻上げ高さ算出工程）と、予想巻上げ高さｈ２から予想消費電力を算出する手段（予想消費電力算出工程）と、前記吊り具１４の巻上げ高さｈ１を算出する手段（巻上げ高さ計測工程）を備え、予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力と、前記予想巻上げ高さｈ２と前記巻上げ高さｈ１を表示する表示装置を備えて構成。
【解決手段】吊り具１４と巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、船舶Ｓ上に積み付けされたコンテナＣ１、Ｃ２の情報（高さＨ１、Ｈ２と重量）を取得する手段（位置計測工程と重量計測工程）を有し、前記吊り具１４の巻上げ下げが行われるクレーンにおいて、高さＨ１、Ｈ２と重量からコンテナＣ１が荷役される際の前記吊り具１４の予想巻上げ高さｈ２を算出する手段（予想巻上げ高さ算出工程）と、予想巻上げ高さｈ２から予想消費電力を算出する手段（予想消費電力算出工程）と、前記吊り具１４の巻上げ高さｈ１を算出する手段（巻上げ高さ計測工程）を備え、予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力と、前記予想巻上げ高さｈ２と前記巻上げ高さｈ１を表示する表示装置を備えて構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転手の技量によらずに消費電力を低減することができ、吊荷を巻上げ下げするクレーンとその消費電力削減方法とその消費電力を表示するプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、国際航路におけるコンテナ輸送システムの急速な進展に伴い、コンテナ船は大型化しており、コンテナ船との吊荷の積み卸しを行うコンテナクレーンの荷役効率を上げることが求められている。また、社会的に環境問題としてＣＯ２を削減する省エネルギー化が求められている。コンテナターミナル全体の消費電力からみて、コンテナクレーンのエネルギーの消費量は全体の１０％にもなり、コンテナクレーンの消費電力を低減することが求められている。
【０００３】
安全性を確保するため、自動化できず、運転手の技量により吊荷を巻上げ下げするクレーンは、仮に自動化されたクレーンの動作と比べると吊荷を巻上げる高さが不必要に高くなるなどの無駄な操作が多く、その分電力を消費している。また、吊荷を巻上げる高さが不必要に高くなることで荷役に係る時間も増加していることになる。
【０００４】
ここで、図７に示すように、従来の岸壁クレーン１０の動作を説明する。岸壁クレーン１０はブーム１１を備える。また、ブーム１１上を横行するトロリ１２と運転室１３と吊り具１４とワイヤー１５と機械室１６も備えている。そして、岸壁Ｇに接岸する船舶Ｓに積み付けられたコンテナＣを運転室１３に運転手が乗り込み、運転装置を操作する。ワイヤー１５は機械室１６に接続されており、機械室１６に設けられた巻上げ装置（図示しない）がワイヤー１５を巻上げ又は巻下げることにより、トロリ１２の横行と吊り具１４の巻上げ下げを行う。
【０００５】
まず運転手は、巻上げ装置によって、トロリ１２をコンテナＣ上まで横行させて、ワイヤー１５を巻下げ、吊り具１４がコンテナＣを掴める位置に配置する。次に、吊り具１４がコンテナＣを掴むと、今度は巻上げ装置により、ワイヤー１５を巻上げる。そして、トロリ１２をコンテナＣの受け渡しを行う搬送台車１７上に横行させて、ワイヤー１５を巻下げ、コンテナＣを搬送台車１７へ渡す。
【０００６】
コンテナＣを荷役する際は、コンテナＣが他のコンテナＣにぶつからない位置まで巻上げる必要がある。例えばコンテナＣ１を荷役する場合を説明する。船舶上に積み付けされたコンテナＣ１の下面と岸壁Ｇとの高さＨ１の位置からコンテナＣ１を巻上げて、横行させるには、障害物となるコンテナＣ２の上面と岸壁Ｇとの高さＨ２よりも、巻上げられたコンテナＣ１の下面と岸壁Ｇとの高さＨ３が大きくなければならない。
【０００７】
高さＨ３から高さＨ１を減算した数値となる巻上げ高さｈ１は、運転室１３に搭乗している運転手（図示しない）の操縦の技量に左右されてしまう。運転手が障害物となるコンテナＣ２にコンテナＣ１が衝突しないように、安全にコンテナＣ１を荷役しようとすると、巻上げ高さｈ１が高くなってしまうことがある。
【０００８】
ここで、障害物となるコンテナＣ２に接触することがない範囲で、コンテナＣ１の巻上げを低くした最適な巻上げ高さを予想巻上げ高さｈ２とする。この予想巻上げ高さｈ２分コンテナＣ１を巻上げて荷役することができれば、荷役効率が高く、しかも、消費する電力を削減した荷役作業を行うことができる。
【０００９】
一方、コンテナＣ１を巻上げ高さｈ１まで巻上げてしまうことは荷役効率を下げることになり、また、無駄な電力を消費することになる。そのため、岸壁クレーン１０の消費する電力を抑えながら効率よく荷役する、つまり予想巻上げ高さｈ２までコンテナＣ１を巻上げ、横行させることができれば、岸壁クレーン１０の効率のよい荷役を達成でき、且つ消費電力を削減することに繋がる。この予想巻上げ高さｈ２で荷役するには、船舶Ｓ上に配置されたコンテナＣ１、Ｃ２の位置を取得する必要がある。
【００１０】
そこで船舶とクレーンにそれぞれＧＰＳを設け、荷物の横行時の障害物高さ及び横行される荷物の下面の高さを演算して、クレーンの巻上げ量を制御するクレーンや（例えば特許文献１参照）、距離センサー及びカメラを設け、コンテナとの相対位置を測定するクレーンがある（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
さらには、船舶に積み込みする前、もしくは積み込みする際にコンテナの配置位置の情報を取得して、船舶から荷役する際に、コンテナターミナル管理システムにその情報を送り、その情報を元に岸壁クレーンへ荷役順などを指示する方法もある。
【００１２】
しかし、上記の装置、方法によって船舶上の吊荷の配置情報を取得しても、クレーンの巻上げ下げを自動化しなければそれらの作用効果を生じ得ない。ところが、クレーンを自動化するためには安全面の問題が発生すると共に、クレーンに制御装置やセンサー類を多く搭載しなければならず、製造コストも高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−３２０７３７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７３５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで本発明の目的は、上記の問題を解決するために、従来の運転手によって操縦されるクレーンにおいて、最適な荷役動作による消費電力と、実際に運転手が操縦した荷役動作による消費電力との比較から、運転手に無駄な動作を報知して、運転手の技量によらずにクレーンの荷役効率を上げると共に、消費電力を削減することができるクレーンとその消費電力削減方法とその消費電力を表示するプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の問題を解決するための本発明のクレーンは、吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する手段を有し、前記吊り具の巻上げ下げが行われるクレーンにおいて、前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出する手段と、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する手段とを備え、前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示する表示装置を備えて構成される。
【００１６】
安全性の問題などから自動化できずに、有人操作が必要なクレーンにおいては、仮に自動化されたクレーンの動作と比べると吊荷を巻上げる高さが高くなるなどの無駄な操作が多く、その分電力を消費している。吊荷を巻上げる高さを最適な高さにして、消費電力の少ない荷役を行うには運転手の技量に左右されてしまう。
【００１７】
この構成によれば、船舶に積み付けされた、又は蔵置レーンに蔵置された吊荷の位置と
吊荷の重量とから予想される吊荷の巻上げ高さのうち、障害物に接触することがない範囲で一番低い高さである予想巻上げ高さで吊荷を荷役した際の消費電力となる予想消費電力を算出する。そして、巻上げ装置に設けた電力計測装置で実際の荷役の際に消費される電力を計測して、クレーンの運転手にその予想消費電力と実際の消費電力とを報知することができる。そのため、運転手がクレーンの操作の無駄を認識することができる。
【００１８】
また、無駄を認識した運転手は実際の荷役した際に消費される電力を予想消費電力に近づけようとクレーンの操作を修正するため、運転手の技量に左右されずに、クレーンの消費電力を削減することができる。加えて、クレーンの消費電力が削減されることは吊荷の荷役効率が上がることにもつながり、運転手の技量による荷役効率のばらつきもなくすことができる。
【００１９】
上記の構成では、船舶上に積み付けされた、又は蔵置レーンに蔵置された吊荷の情報の内、少なくとも配置位置（岸壁から吊荷までの距離）や重量が必要であり、その取得手段は例えば船舶に積み込む際に、又は蔵置レーンに蔵置する際に計測された各吊荷の情報を、クレーンを管理、指示する管理システムから通信で受け取る手段を用いることができる。また、クレーンに備えたトロリに設けたカメラやレーザー装置から形成される位置計測センサーから船舶上の吊荷の配置位置を計測する手段と電力計測装置で計測した電流又は電力から重量を算出する手段などを用いることができる。
【００２０】
また、上記のクレーンは、前記吊り具の巻上げ高さを算出する手段を備え、前記表示装置に前記巻上げ高さと前記予想巻上げ高さとを表示して構成される。
【００２１】
この構成によれば、吊荷を巻上げる際の吊り具の巻上げ高さを計測し、最適巻上げ高さと実際の巻上げ高さとを比較することができ、より運転手に消費電力を低減したクレーンの操縦を促すことができる。予想巻上げ高さと実際の巻上げ高さとを比較した数値やグラフなどを運転手に報知することで、より予想巻上げ高さに近づけた操縦を行うことができる。
【００２２】
吊り具の巻上げ高さを計測する手段は、船舶上に段積みされた、又は蔵置レーンに段積みされたコンテナのプロファイル（各列のコンテナの高さ）の測定と吊り具の高さの測定の２つの方式が必要となる。前者はトロリ下に配置された距離計測のセンサー（レーザー、超音波又はミリ波など）、後者は枚揚げドラム軸端に設置されたパルスジェネレーターが行う。さらに、吊り具を巻上げる際に実際に消費される電力から巻上げ高さを算出する手段もあり、この手段であれば、前述のようにセンサーなどが不必要となり、クレーンの製造コストを低減することができる。
【００２３】
加えて、上記のクレーンは、前記巻上げ高さが前記予想巻上げ高さよりも低くなると、前記表示装置が前記吊り具に吊り上げられた吊荷の下面と障害物との異常接近を警報する手段を備えて構成される。
【００２４】
この構成によれば、吊荷を吊り具が掴む際、又は吊荷を横行する際、あるいは吊荷を巻下げる際に吊荷が最適高さよりも低くなった場合又は吊荷が障害物と異常接近した場合に運転手に警報を知らせることができる。そのため、消費電力を低減するために、最適巻上げ高さにできるだけ近づけて荷役しても、吊荷が障害物と接触することなく、安全性の高い荷役を行うことができる。この警告する手段としては、例えば表示装置に運転手に警告と判断できる表示をする手段や警告音を発する手段などである。
【００２５】
また、上記の問題を解決するためのクレーンの消費電力低減方法は、吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計
測装置とを備え、前記吊り具の巻上げ下げが行われるクレーンが吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する工程を有したクレーンの消費電力低減方法において、前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出し、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する工程を含み、前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示装置に表示する。
【００２６】
この方法によれば、前述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
さらに、上記の問題を解決するためのクレーンの消費電力を表示するプログラムは、吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する手段を有したクレーンの演算装置を、前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出する手段と、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する手段と、前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示装置に表示する手段として機能させる。
【００２８】
この構成によれば、クレーンに設けた演算装置が、クレーンの消費電力の比較を表示装置に表示させることができ、運転手に消費電力からクレーンの操作の無駄を教示することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、従来の運転手によって操縦されるクレーンにおいて、最適な荷役動作による消費電力と、実際に運転手が操縦した荷役動作による消費電力との比較から、運転手に無駄な動作を報知して、運転手の技量によらずにクレーンの荷役効率を上げると共に、消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のクレーンを示した側面図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態のクレーンを示したブロック図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態の動作を示したフローチャートである。
【図４】図３に示した予想消費電力算出工程を示したフローチャートである。
【図５】本発明に係る第２の実施の形態のクレーンを示したブロック図である。
【図６】本発明に係る第１及び第２の実施の形態の表示装置を示した図である。
【図７】従来のクレーンを示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る実施の形態のクレーンについて、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の岸壁クレーン１０は、前述した従来の岸壁クレーンに、図２に示す装置及び手段を備えたクレーンである。具体的に説明すると、岸壁クレーン１０の機械室１６に巻上げ装置２０と巻上げ装置２０に電力を供給する電力供給装置２１と電力計測装置２２とを設ける。電力供給装置２１はケーブルリールやバスバーを通じた地上より給電され、トランスやインバータなども含む。電力計測装置２２は流れる電力又は電流を計測して、消費電力を算出する装置である。
【００３３】
機械室１６には演算装置３１を設け、演算装置３１が予想消費電力算出手段（工程）Ｓ１と予想巻上げ高さ算出手段（工程）Ｓ５とを備える。加えて、運転室１３には、運転手が目視できる表示装置３２と岸壁クレーン１０を操縦するための運転装置３３とを設ける。表示装置３２と運転装置３３とは運転室１３のコンソールになる。
【００３４】
演算装置３１はパーソナルコンピュータ（以下ＰＣという）のように通信手段や記憶手段などを備えており、予想消費電力算出手段（工程）Ｓ１と巻上げ高さ計測手段（工程）Ｓ２と予想巻上げ高さ算出手段（工程）Ｓ５はプログラムとして組み込まれている。表示装置３２はディスプレイで形成され、船舶Ｓ上のコンテナＣの積み付け情報などが表示されている。また、表示装置３２は警告手段（工程）Ｓ３を備える。
【００３５】
巻上げ装置２０に巻上げ装置２０が巻上げ下げするワイヤー１５の長さを計測する巻上げ高さ計測装置２３を設ける。この巻上げ高さ計測装置２３はワイヤー１５の長さを計測する方法以外にも、例えば巻上げ装置２０のワイヤー１５を巻き付けるドラム（図示しない）の回転角度を計測する方法をでもよい。具体的にはドラムの軸端に設けたパルスジェネレーターなどである。
【００３６】
図示しないコンテナターミナルの管理棟に管理システム４０を設ける。この管理システム４０はコンテナターミナルのシステムの制御を行う制御部でもあり、船舶Ｓ上に積み込まれたコンテナＣの積み込み状態や、コンテナＣを荷役する際の荷役順番などを表示装置３２へと送っている。管理システム４０は位置計測手段（工程）Ｓ４と重量計測手段（工程）Ｓ６とを備える。それぞれ、コンテナＣが船舶Ｓに積み込みする前又は積み込み時に取得したデータ（情報）を用いて、各コンテナＣの配置位置や重量を取得しており、演算装置３１へ送っている。
【００３７】
本発明に係る第１の実施の形態のクレーンは上記の構成の岸壁クレーン１０に限らず、例えばヤードクレーンや倉庫内に設けられる天井クレーンなどでもよい。また、運転室１３は必ずしもクレーンに設けられる必要はなく、例えば管理棟に運転装置３３や表示装置３２を設けてもよい。その場合クレーンは遠隔操作で動作する。
【００３８】
次に、岸壁クレーン１０の動作を説明する。図３に示すように、岸壁クレーン１０が荷役するコンテナＣ１が管理システム４０で選択され、管理システム４０が岸壁クレーン１０にコンテナＣ１を荷役するように指示を送る。このとき、次に荷役するコンテナＣ１の位置データが送られ、表示装置３２に表示される。その表示に従った運転手によって、コンテナＣ１を荷役するためにトロリ１２がブーム１１上を横行する。このとき、同時に管理システム４０は、演算装置３１へコンテナＣ１の位置データ（図１に示す、岸壁ＧとコンテナＣ１の下面との高さＨ１を含む）とコンテナＣ１の重量Ｗ１とを送る。
【００３９】
運転手の操縦と平行して、次に予想消費電力算出工程Ｓ１を開始する。
【００４０】
図４に示すように、位置計測工程Ｓ４と重量計測工程Ｓ６が開始する。位置計測工程Ｓ４は荷役するコンテナＣ１とコンテナＣ１から岸壁Ｇに向かって並ぶコンテナの列の中で一番高いコンテナＣ２を決定する。すると先程、管理システム４０から得たデータ（情報）から岸壁ＧからコンテナＣ１の下面までの高さＨ１と岸壁ＧからコンテナＣ２の上面までの高さＨ２を算出する。
【００４１】
同時の開始された重量計測工程Ｓ６は、先程の位置計測工程Ｓ４と同様に管理システム４０から得たデータ（情報）からコンテナＣ１の重量Ｗ１を算出する。
【００４２】
次に予想巻上げ高さ算出工程Ｓ５が開始される。予想巻上げ高さｈ２は以下の数式１で表すことができる。
【数１】
【００４３】
数式１において、ＸはコンテナＣ２の上面に対して、荷役中にコンテナＣ１の下面が接触せずに、安全に荷役することができるように考慮された高さである。よって、予想巻上げ高さｈ２はコンテナＣ１を横行させるときに、障害物となるコンテナＣ２にコンテナＣ１が接触しない範囲で、且つ巻上げる高さを低く制限した高さとなる。このとき考慮される高さＸは０．５ｍ〜１．０ｍの範囲である。
【００４４】
次に算出された予想巻上げ高さｈ２と重量Ｗ１とを用いて、コンテナＣ１を予想巻上げ高さｈ２分巻上げたときに消費される予想消費電力Ｐ２を算出する。この予想消費電力Ｐ２は以下の数式２で表すことができる。
【数２】
【００４５】
数式２において、ηは機械効率、Ｖ１は巻上げ速度を示す。
【００４６】
実際問題として考える場合、右の項は全体の１％未満であるため無視出来る。例えばＷ１＝３０ｔ、η＝０．８８、Ｈ３＝１５ｍ、Ｖ１＝１ｍ／ｓとすると、左項は５０１３、右項は４となる。従って、予想消費電力Ｐ２は巻上げ速度Ｖ１に依存せず、コンテナＣ１の重量Ｗ１と予想巻上げ高さｈ２に依存することが分かる。よって、予想消費電力Ｐ２を以下の数式３から算出する。
【数３】
【００４７】
そして、予想巻上げ高さｈ２と予想消費電力Ｐ２とを表示装置３２に表示し、予想消費電力算出工程Ｓ１が完了する。運転手は表示装置３２に表示された予想巻上げ高さｈ２と予想消費電力Ｐ２とを確認して、コンテンＣ１の巻上げ作業を行う。
【００４８】
次に、運転手の運転装置３３の操縦によって、巻上げ装置２０が動作して、ワイヤー１５を巻下げ、吊り具１４とコンテナＣ１の上面とが接触する。そして、コンテナＣ１を吊り具１４が掴み、その後、運転装置３３の操縦によって、巻上げ装置２０が動作し、ワイヤー１５を巻上げ、コンテナＣ１を巻き上げる。
【００４９】
上記の動作中に、図３に示すように、電力計測装置２２が実際のコンテナＣ１の巻上げ動作で消費される電力Ｐ１を計測する。表示装置３２はこの消費電力Ｐ１を表示する。また、同時に巻上げ高さ計測工程Ｓ２が開始する。巻上げ高さ計測装置２３が巻上げ装置２０で巻上げられるワイヤー１５の長さを計測し、その長さからコンテナＣ１の実際の巻上げ高さｈ１を計測する。そして、表示装置３２は計測した巻上げ高さｈ１を表示する。
【００５０】
この消費電力Ｐ１と巻上げ高さｈ１の計測はコンテナＣ１を荷役するまで一定の単位時間毎、もしくは消費電力Ｐ１の計測を一定の単位ｋＷ毎に計測し、巻上げ高さｈ１を一定の単位距離（ｍ）毎に行う。
【００５１】
ここまでの動作で、表示装置３２は予想消費電力算出工程Ｓ１で算出及び計測された予想巻上げ高さｈ２と予想消費電力Ｐ２と実際の消費電力Ｐ１、そして、巻上げ高さ計測工程Ｓ２で計測された巻上げ高さｈ１とを表示する。
【００５２】
ここで、図１に示すように、コンテナＣ１を実際に荷役した際のコンテナＣ１の軌跡を軌跡ｒ１、予想巻上げ高さｈ２で荷役した際のコンテナＣ１の軌跡を軌跡ｒ２とする。すると表示装置３２には巻上げ高さｈ１が予想巻上げ高さｈ２よりも大きく、また消費電力Ｐ１が予想消費電力Ｐ２よりも大きく表示されているため、運転手は実際の荷役作業に無駄な操縦があることが分かる。
【００５３】
図３に示すように、巻上げ高さｈ１が予想巻上げ高さｈ２よりも小さくなるときに、警告工程Ｓ３が開始する。例えば、図１に示すように、コンテナＣ１を実際に荷役した際のコンテナＣ１の軌跡を軌跡ｒ３とすると、その巻上げ高さは予想巻上げ高さｈ２よりも小さい。予想巻上げ高さｈ２は障害物となるコンテナＣ２を避けることができる高さであるため、それよりも小さい巻上げ高さでは、コンテナＣ１とコンテナＣ２とが接触してしまう。そのため、それを運転手に知らせるために表示装置３２は運転手に一目で警告と分かる表示を行う、又は警告音を出す。運転手はその警告により、巻上げ高さを修正することで安全に荷役を行うことができる。
【００５４】
最後に、搬送台車１７にコンテナＣ１を受け渡すと荷役作業が完了する。
【００５５】
上記の動作によって、岸壁クレーン１０を操縦する運転手が、荷役効率が高く、消費される電力が少ない最適なコンテナＣ１の予想巻上げ高さｈ２と予想消費電力Ｐ２と、実際のコンテナＣ１の巻上げ高さｈ１と消費電力Ｐ１とを比較することができ、操縦の無駄を知ることができる。また、その操縦を修正して最適な荷役操縦に近づけることができる。そのため、荷役効率を上げると共に、消費される電力を低減することができる。また、巻上げ高さｈ１が予想巻上げ高さｈ２より低くなると運転手に対して警告することで、安全な荷役を行うことができる。
【００５６】
次に、図５に示すように、本発明に係る第２の実施の形態の岸壁クレーン１０について説明する。岸壁クレーン１０は機械室１６に電力計測装置２２を備える。また、トロリ１２に位置計測センサー２４を設け、演算装置３１に重量計測手段（工程）Ｓ６と巻上げ高さ計測手段（工程）Ｓ２と位置計測手段（工程）Ｓ４とを備える。
【００５７】
位置計測センサー２４は例えばレーザー、超音波及びミリ波などを用いて距離を計測することができる装置である。他にも位置計測センサー２４をカメラのような画像または映像撮影装置で形成し、撮影した画像などを解析して岸壁Ｇや吊り具１４との相対距離を算出する方法を備えてよい。
【００５８】
次に本発明に係る第２の実施の形態の岸壁クレーン１０の動作を説明する。図３、図４に示し、前述した動作と同様の動作を行うが、巻上げ高さ計測工程Ｓ２と位置計測工程Ｓ４と重量計測工程Ｓ６とが、装置とその方法も異なるため、説明する。
【００５９】
トロリ１２に設けた位置計測センサー２４が、吊り具１４の巻上げ高さｈ１を計測する巻上げ高さ計測工程Ｓ２を行う。また、位置計測センサー２４が、船舶Ｓ上に積み付けられたコンテナＣを計測する位置計測工程Ｓ４も行う。
【００６０】
まず位置計測工程Ｓ４は、位置計測センサー２４によって、船舶Ｓ上に積み付けされたコンテナＣが計測され、荷役するコンテナＣ１とコンテナＣ１から岸壁Ｇに向かって並ぶコンテナの列の中で一番高いコンテナＣ２を抽出する。そして、岸壁ＧからコンテナＣ１
の下面までの高さＨ１と岸壁ＧからコンテナＣ２の上面までの高さＨ２を計測する。
【００６１】
次いで、巻上げ高さ計測工程Ｓ２は、位置計測センサー２４によって、吊り具１４を一定の単位時間毎に、位置計測工程Ｓ４と同様に計測し、巻上げ高さｈ１を計測して、表示装置３２に送る。
【００６２】
重量計測工程Ｓ６は、電力計測装置２２によって、巻上げ装置２０が吊り具１４を巻き上げる際に流れる電流Ｉ又は電力Ｐ１を計測し、そのデータを演算装置３１に送る。
【００６３】
上記の動作によって、前述した作用効果と同様の効果を得ることができる。また、位置計測センサー２４と電力計測装置２２とで、コンテナＣ１の位置情報や重量を計測するため、管理システム４０からのデータ（情報）を利用する方法と比べ、正確に計測することができる。例えばコンテナＣ１の位置情報は海面の状態によっても変化する。そのため、船舶Ｓから荷役する際に計測することが望ましい。
【００６４】
前述したように巻上げ高さ計測工程Ｓ２、位置計測工程Ｓ４、及び重量計測工程Ｓ６は上記の構成に限らない。例えば、巻上げ高さ計測工程Ｓ２は数式２及び数式３の式と消費電力Ｐ１を用いて、実際の巻上げ高さｈ１を算出する方法を用いることができる。この方法によれば、実際の巻上げ高さｈ１を計測するための装置が不要となり、製造コストを抑えることができる。また、巻上げ高さ計測装置２３を巻上げ装置２０のドラムの回転角を計測することで、吊り具１４の巻上げ高さｈ１を算出する方法でもよい。
【００６５】
加えて、位置計測工程Ｓ４は、岸壁Ｇからの距離ではなく、吊り具１４との相対距離を計測した数値を用いたりすることができ、コンテナＣ１、Ｃ２と吊り具１４のそれぞれの高さを計測できればよい。さらに、重量計測工程Ｓ６は、吊り具１４に加重変換器を設けて重量を計測する方法を用いることができる。
【００６６】
次に図６に示す、表示装置３２に表示される運転エコメータ３４について説明する。運転エコメータ３４は上記の方法によって算出された実際のコンテナＣ１の巻上げ高さｈ１と消費電力Ｐ１と、最適な荷役動作を示す予想巻上げ高さｈ２と予想消費電力Ｐ２とを表示することができるプログラムである。
【００６７】
項目３５は予想巻上げ高さｈ２を目標値として表示し、一定の単位時間毎に計測された巻上げ高さｈ１をグラフ上に表示して、目標値として設定した予想巻上げ高さｈ２に対して、運転手の操縦による巻上げ高さｈ１がどの程度乖離しているかを知ることができる。
【００６８】
項目３６は消費電力Ｐ１と予想消費電力Ｐ２とを単位時間あたりの消費電力として換算して、表示する。単位時間あたりにどのぐらい消費電力Ｐ１と予想消費電力Ｐ２とが乖離しているかを知ることができる。
【００６９】
運転エコメータ３４はその他にも、項目３７のように、荷役毎の巻上げ高さｈ１と予想巻上げ高さｈ２との差を表示することや、項目３８のように、消費電力Ｐ１と予想消費電力Ｐ２とから削減することができた二酸化炭素の削減量を表示することもできる。
【００７０】
また、トロリ１２の横行装置の動作を計測した実際の横行距離Ｌ１と、前述のコンテナＣ１の配置位置のデータから算出した予想横行距離Ｌ２とを表示する項目５１を設けてもよい。加えて、そのトロリ１２の横行によって消費される電力Ｐ３と予想横行消費電力Ｐ４とを表示する項目５２を設けてもよい。
【００７１】
さらに、巻上げ消費電力Ｐ１と横行消費電力Ｐ３を加算し、また、予想巻上げ消費電力
Ｐ２と予想横行消費電力Ｐ４とを加算して表示すると、クレーンの消費している電力や二酸化炭素の排出量をより正確に把握することができる。
【００７２】
上記の構成によれば、運転手が一目見て、現在の荷役作業が最適な動作かどうか知ることができる。そのため、運転手が巻上げ下げ動作をすぐに修正することができる。また、無駄な操縦を運転手が知ることで、次回からの操縦の目安にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のクレーンは、コンテナを荷役する際に、運転手に無駄な巻上げ高さを知らせることができるので、荷役効率を上げると共にエネルギーの消費を抑えることができる。そのため、岸壁などに設け、海上輸送と陸上輸送との拠点として用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 岸壁クレーン
１１ ブーム
１２ トロリ
１３ 運転室
１４ 吊り具
１５ ワイヤー
１６ 機械室
２０ 巻上げ装置
２１ 電力供給装置
２２ 電力計測装置
２３ 巻上げ高さ計測装置
２４ 位置計測センサー
３１ 演算装置
３２ 表示装置
３３ 運転装置
３４ 運転エコメータ
Ｇ 岸壁
Ｓ 船舶
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２ コンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転手の技量によらずに消費電力を低減することができ、吊荷を巻上げ下げするクレーンとその消費電力削減方法とその消費電力を表示するプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、国際航路におけるコンテナ輸送システムの急速な進展に伴い、コンテナ船は大型化しており、コンテナ船との吊荷の積み卸しを行うコンテナクレーンの荷役効率を上げることが求められている。また、社会的に環境問題としてＣＯ２を削減する省エネルギー化が求められている。コンテナターミナル全体の消費電力からみて、コンテナクレーンのエネルギーの消費量は全体の１０％にもなり、コンテナクレーンの消費電力を低減することが求められている。
【０００３】
安全性を確保するため、自動化できず、運転手の技量により吊荷を巻上げ下げするクレーンは、仮に自動化されたクレーンの動作と比べると吊荷を巻上げる高さが不必要に高くなるなどの無駄な操作が多く、その分電力を消費している。また、吊荷を巻上げる高さが不必要に高くなることで荷役に係る時間も増加していることになる。
【０００４】
ここで、図７に示すように、従来の岸壁クレーン１０の動作を説明する。岸壁クレーン１０はブーム１１を備える。また、ブーム１１上を横行するトロリ１２と運転室１３と吊り具１４とワイヤー１５と機械室１６も備えている。そして、岸壁Ｇに接岸する船舶Ｓに積み付けられたコンテナＣを運転室１３に運転手が乗り込み、運転装置を操作する。ワイヤー１５は機械室１６に接続されており、機械室１６に設けられた巻上げ装置（図示しない）がワイヤー１５を巻上げ又は巻下げることにより、トロリ１２の横行と吊り具１４の巻上げ下げを行う。
【０００５】
まず運転手は、巻上げ装置によって、トロリ１２をコンテナＣ上まで横行させて、ワイヤー１５を巻下げ、吊り具１４がコンテナＣを掴める位置に配置する。次に、吊り具１４がコンテナＣを掴むと、今度は巻上げ装置により、ワイヤー１５を巻上げる。そして、トロリ１２をコンテナＣの受け渡しを行う搬送台車１７上に横行させて、ワイヤー１５を巻下げ、コンテナＣを搬送台車１７へ渡す。
【０００６】
コンテナＣを荷役する際は、コンテナＣが他のコンテナＣにぶつからない位置まで巻上げる必要がある。例えばコンテナＣ１を荷役する場合を説明する。船舶上に積み付けされたコンテナＣ１の下面と岸壁Ｇとの高さＨ１の位置からコンテナＣ１を巻上げて、横行させるには、障害物となるコンテナＣ２の上面と岸壁Ｇとの高さＨ２よりも、巻上げられたコンテナＣ１の下面と岸壁Ｇとの高さＨ３が大きくなければならない。
【０００７】
高さＨ３から高さＨ１を減算した数値となる巻上げ高さｈ１は、運転室１３に搭乗している運転手（図示しない）の操縦の技量に左右されてしまう。運転手が障害物となるコンテナＣ２にコンテナＣ１が衝突しないように、安全にコンテナＣ１を荷役しようとすると、巻上げ高さｈ１が高くなってしまうことがある。
【０００８】
ここで、障害物となるコンテナＣ２に接触することがない範囲で、コンテナＣ１の巻上げを低くした最適な巻上げ高さを予想巻上げ高さｈ２とする。この予想巻上げ高さｈ２分コンテナＣ１を巻上げて荷役することができれば、荷役効率が高く、しかも、消費する電力を削減した荷役作業を行うことができる。
【０００９】
一方、コンテナＣ１を巻上げ高さｈ１まで巻上げてしまうことは荷役効率を下げることになり、また、無駄な電力を消費することになる。そのため、岸壁クレーン１０の消費する電力を抑えながら効率よく荷役する、つまり予想巻上げ高さｈ２までコンテナＣ１を巻上げ、横行させることができれば、岸壁クレーン１０の効率のよい荷役を達成でき、且つ消費電力を削減することに繋がる。この予想巻上げ高さｈ２で荷役するには、船舶Ｓ上に配置されたコンテナＣ１、Ｃ２の位置を取得する必要がある。
【００１０】
そこで船舶とクレーンにそれぞれＧＰＳを設け、荷物の横行時の障害物高さ及び横行される荷物の下面の高さを演算して、クレーンの巻上げ量を制御するクレーンや（例えば特許文献１参照）、距離センサー及びカメラを設け、コンテナとの相対位置を測定するクレーンがある（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
さらには、船舶に積み込みする前、もしくは積み込みする際にコンテナの配置位置の情報を取得して、船舶から荷役する際に、コンテナターミナル管理システムにその情報を送り、その情報を元に岸壁クレーンへ荷役順などを指示する方法もある。
【００１２】
しかし、上記の装置、方法によって船舶上の吊荷の配置情報を取得しても、クレーンの巻上げ下げを自動化しなければそれらの作用効果を生じ得ない。ところが、クレーンを自動化するためには安全面の問題が発生すると共に、クレーンに制御装置やセンサー類を多く搭載しなければならず、製造コストも高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−３２０７３７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７３５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで本発明の目的は、上記の問題を解決するために、従来の運転手によって操縦されるクレーンにおいて、最適な荷役動作による消費電力と、実際に運転手が操縦した荷役動作による消費電力との比較から、運転手に無駄な動作を報知して、運転手の技量によらずにクレーンの荷役効率を上げると共に、消費電力を削減することができるクレーンとその消費電力削減方法とその消費電力を表示するプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の問題を解決するための本発明のクレーンは、吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する手段を有し、前記吊り具の巻上げ下げが行われるクレーンにおいて、前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出する手段と、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する手段とを備え、前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示する表示装置を備えて構成される。
【００１６】
安全性の問題などから自動化できずに、有人操作が必要なクレーンにおいては、仮に自動化されたクレーンの動作と比べると吊荷を巻上げる高さが高くなるなどの無駄な操作が多く、その分電力を消費している。吊荷を巻上げる高さを最適な高さにして、消費電力の少ない荷役を行うには運転手の技量に左右されてしまう。
【００１７】
この構成によれば、船舶に積み付けされた、又は蔵置レーンに蔵置された吊荷の位置と
吊荷の重量とから予想される吊荷の巻上げ高さのうち、障害物に接触することがない範囲で一番低い高さである予想巻上げ高さで吊荷を荷役した際の消費電力となる予想消費電力を算出する。そして、巻上げ装置に設けた電力計測装置で実際の荷役の際に消費される電力を計測して、クレーンの運転手にその予想消費電力と実際の消費電力とを報知することができる。そのため、運転手がクレーンの操作の無駄を認識することができる。
【００１８】
また、無駄を認識した運転手は実際の荷役した際に消費される電力を予想消費電力に近づけようとクレーンの操作を修正するため、運転手の技量に左右されずに、クレーンの消費電力を削減することができる。加えて、クレーンの消費電力が削減されることは吊荷の荷役効率が上がることにもつながり、運転手の技量による荷役効率のばらつきもなくすことができる。
【００１９】
上記の構成では、船舶上に積み付けされた、又は蔵置レーンに蔵置された吊荷の情報の内、少なくとも配置位置（岸壁から吊荷までの距離）や重量が必要であり、その取得手段は例えば船舶に積み込む際に、又は蔵置レーンに蔵置する際に計測された各吊荷の情報を、クレーンを管理、指示する管理システムから通信で受け取る手段を用いることができる。また、クレーンに備えたトロリに設けたカメラやレーザー装置から形成される位置計測センサーから船舶上の吊荷の配置位置を計測する手段と電力計測装置で計測した電流又は電力から重量を算出する手段などを用いることができる。
【００２０】
また、上記のクレーンは、前記吊り具の巻上げ高さを算出する手段を備え、前記表示装置に前記巻上げ高さと前記予想巻上げ高さとを表示して構成される。
【００２１】
この構成によれば、吊荷を巻上げる際の吊り具の巻上げ高さを計測し、最適巻上げ高さと実際の巻上げ高さとを比較することができ、より運転手に消費電力を低減したクレーンの操縦を促すことができる。予想巻上げ高さと実際の巻上げ高さとを比較した数値やグラフなどを運転手に報知することで、より予想巻上げ高さに近づけた操縦を行うことができる。
【００２２】
吊り具の巻上げ高さを計測する手段は、船舶上に段積みされた、又は蔵置レーンに段積みされたコンテナのプロファイル（各列のコンテナの高さ）の測定と吊り具の高さの測定の２つの方式が必要となる。前者はトロリ下に配置された距離計測のセンサー（レーザー、超音波又はミリ波など）、後者は枚揚げドラム軸端に設置されたパルスジェネレーターが行う。さらに、吊り具を巻上げる際に実際に消費される電力から巻上げ高さを算出する手段もあり、この手段であれば、前述のようにセンサーなどが不必要となり、クレーンの製造コストを低減することができる。
【００２３】
加えて、上記のクレーンは、前記巻上げ高さが前記予想巻上げ高さよりも低くなると、前記表示装置が前記吊り具に吊り上げられた吊荷の下面と障害物との異常接近を警報する手段を備えて構成される。
【００２４】
この構成によれば、吊荷を吊り具が掴む際、又は吊荷を横行する際、あるいは吊荷を巻下げる際に吊荷が最適高さよりも低くなった場合又は吊荷が障害物と異常接近した場合に運転手に警報を知らせることができる。そのため、消費電力を低減するために、最適巻上げ高さにできるだけ近づけて荷役しても、吊荷が障害物と接触することなく、安全性の高い荷役を行うことができる。この警告する手段としては、例えば表示装置に運転手に警告と判断できる表示をする手段や警告音を発する手段などである。
【００２５】
また、上記の問題を解決するためのクレーンの消費電力低減方法は、吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計
測装置とを備え、前記吊り具の巻上げ下げが行われるクレーンが吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する工程を有したクレーンの消費電力低減方法において、前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出し、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する工程を含み、前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示装置に表示する。
【００２６】
この方法によれば、前述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
さらに、上記の問題を解決するためのクレーンの消費電力を表示するプログラムは、吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する手段を有したクレーンの演算装置を、前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出する手段と、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する手段と、前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示装置に表示する手段として機能させる。
【００２８】
この構成によれば、クレーンに設けた演算装置が、クレーンの消費電力の比較を表示装置に表示させることができ、運転手に消費電力からクレーンの操作の無駄を教示することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、従来の運転手によって操縦されるクレーンにおいて、最適な荷役動作による消費電力と、実際に運転手が操縦した荷役動作による消費電力との比較から、運転手に無駄な動作を報知して、運転手の技量によらずにクレーンの荷役効率を上げると共に、消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のクレーンを示した側面図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態のクレーンを示したブロック図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態の動作を示したフローチャートである。
【図４】図３に示した予想消費電力算出工程を示したフローチャートである。
【図５】本発明に係る第２の実施の形態のクレーンを示したブロック図である。
【図６】本発明に係る第１及び第２の実施の形態の表示装置を示した図である。
【図７】従来のクレーンを示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る実施の形態のクレーンについて、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の岸壁クレーン１０は、前述した従来の岸壁クレーンに、図２に示す装置及び手段を備えたクレーンである。具体的に説明すると、岸壁クレーン１０の機械室１６に巻上げ装置２０と巻上げ装置２０に電力を供給する電力供給装置２１と電力計測装置２２とを設ける。電力供給装置２１はケーブルリールやバスバーを通じた地上より給電され、トランスやインバータなども含む。電力計測装置２２は流れる電力又は電流を計測して、消費電力を算出する装置である。
【００３３】
機械室１６には演算装置３１を設け、演算装置３１が予想消費電力算出手段（工程）Ｓ１と予想巻上げ高さ算出手段（工程）Ｓ５とを備える。加えて、運転室１３には、運転手が目視できる表示装置３２と岸壁クレーン１０を操縦するための運転装置３３とを設ける。表示装置３２と運転装置３３とは運転室１３のコンソールになる。
【００３４】
演算装置３１はパーソナルコンピュータ（以下ＰＣという）のように通信手段や記憶手段などを備えており、予想消費電力算出手段（工程）Ｓ１と巻上げ高さ計測手段（工程）Ｓ２と予想巻上げ高さ算出手段（工程）Ｓ５はプログラムとして組み込まれている。表示装置３２はディスプレイで形成され、船舶Ｓ上のコンテナＣの積み付け情報などが表示されている。また、表示装置３２は警告手段（工程）Ｓ３を備える。
【００３５】
巻上げ装置２０に巻上げ装置２０が巻上げ下げするワイヤー１５の長さを計測する巻上げ高さ計測装置２３を設ける。この巻上げ高さ計測装置２３はワイヤー１５の長さを計測する方法以外にも、例えば巻上げ装置２０のワイヤー１５を巻き付けるドラム（図示しない）の回転角度を計測する方法をでもよい。具体的にはドラムの軸端に設けたパルスジェネレーターなどである。
【００３６】
図示しないコンテナターミナルの管理棟に管理システム４０を設ける。この管理システム４０はコンテナターミナルのシステムの制御を行う制御部でもあり、船舶Ｓ上に積み込まれたコンテナＣの積み込み状態や、コンテナＣを荷役する際の荷役順番などを表示装置３２へと送っている。管理システム４０は位置計測手段（工程）Ｓ４と重量計測手段（工程）Ｓ６とを備える。それぞれ、コンテナＣが船舶Ｓに積み込みする前又は積み込み時に取得したデータ（情報）を用いて、各コンテナＣの配置位置や重量を取得しており、演算装置３１へ送っている。
【００３７】
本発明に係る第１の実施の形態のクレーンは上記の構成の岸壁クレーン１０に限らず、例えばヤードクレーンや倉庫内に設けられる天井クレーンなどでもよい。また、運転室１３は必ずしもクレーンに設けられる必要はなく、例えば管理棟に運転装置３３や表示装置３２を設けてもよい。その場合クレーンは遠隔操作で動作する。
【００３８】
次に、岸壁クレーン１０の動作を説明する。図３に示すように、岸壁クレーン１０が荷役するコンテナＣ１が管理システム４０で選択され、管理システム４０が岸壁クレーン１０にコンテナＣ１を荷役するように指示を送る。このとき、次に荷役するコンテナＣ１の位置データが送られ、表示装置３２に表示される。その表示に従った運転手によって、コンテナＣ１を荷役するためにトロリ１２がブーム１１上を横行する。このとき、同時に管理システム４０は、演算装置３１へコンテナＣ１の位置データ（図１に示す、岸壁ＧとコンテナＣ１の下面との高さＨ１を含む）とコンテナＣ１の重量Ｗ１とを送る。
【００３９】
運転手の操縦と平行して、次に予想消費電力算出工程Ｓ１を開始する。
【００４０】
図４に示すように、位置計測工程Ｓ４と重量計測工程Ｓ６が開始する。位置計測工程Ｓ４は荷役するコンテナＣ１とコンテナＣ１から岸壁Ｇに向かって並ぶコンテナの列の中で一番高いコンテナＣ２を決定する。すると先程、管理システム４０から得たデータ（情報）から岸壁ＧからコンテナＣ１の下面までの高さＨ１と岸壁ＧからコンテナＣ２の上面までの高さＨ２を算出する。
【００４１】
同時の開始された重量計測工程Ｓ６は、先程の位置計測工程Ｓ４と同様に管理システム４０から得たデータ（情報）からコンテナＣ１の重量Ｗ１を算出する。
【００４２】
次に予想巻上げ高さ算出工程Ｓ５が開始される。予想巻上げ高さｈ２は以下の数式１で表すことができる。
【数１】
【００４３】
数式１において、ＸはコンテナＣ２の上面に対して、荷役中にコンテナＣ１の下面が接触せずに、安全に荷役することができるように考慮された高さである。よって、予想巻上げ高さｈ２はコンテナＣ１を横行させるときに、障害物となるコンテナＣ２にコンテナＣ１が接触しない範囲で、且つ巻上げる高さを低く制限した高さとなる。このとき考慮される高さＸは０．５ｍ〜１．０ｍの範囲である。
【００４４】
次に算出された予想巻上げ高さｈ２と重量Ｗ１とを用いて、コンテナＣ１を予想巻上げ高さｈ２分巻上げたときに消費される予想消費電力Ｐ２を算出する。この予想消費電力Ｐ２は以下の数式２で表すことができる。
【数２】
【００４５】
数式２において、ηは機械効率、Ｖ１は巻上げ速度を示す。
【００４６】
実際問題として考える場合、右の項は全体の１％未満であるため無視出来る。例えばＷ１＝３０ｔ、η＝０．８８、Ｈ３＝１５ｍ、Ｖ１＝１ｍ／ｓとすると、左項は５０１３、右項は４となる。従って、予想消費電力Ｐ２は巻上げ速度Ｖ１に依存せず、コンテナＣ１の重量Ｗ１と予想巻上げ高さｈ２に依存することが分かる。よって、予想消費電力Ｐ２を以下の数式３から算出する。
【数３】
【００４７】
そして、予想巻上げ高さｈ２と予想消費電力Ｐ２とを表示装置３２に表示し、予想消費電力算出工程Ｓ１が完了する。運転手は表示装置３２に表示された予想巻上げ高さｈ２と予想消費電力Ｐ２とを確認して、コンテンＣ１の巻上げ作業を行う。
【００４８】
次に、運転手の運転装置３３の操縦によって、巻上げ装置２０が動作して、ワイヤー１５を巻下げ、吊り具１４とコンテナＣ１の上面とが接触する。そして、コンテナＣ１を吊り具１４が掴み、その後、運転装置３３の操縦によって、巻上げ装置２０が動作し、ワイヤー１５を巻上げ、コンテナＣ１を巻き上げる。
【００４９】
上記の動作中に、図３に示すように、電力計測装置２２が実際のコンテナＣ１の巻上げ動作で消費される電力Ｐ１を計測する。表示装置３２はこの消費電力Ｐ１を表示する。また、同時に巻上げ高さ計測工程Ｓ２が開始する。巻上げ高さ計測装置２３が巻上げ装置２０で巻上げられるワイヤー１５の長さを計測し、その長さからコンテナＣ１の実際の巻上げ高さｈ１を計測する。そして、表示装置３２は計測した巻上げ高さｈ１を表示する。
【００５０】
この消費電力Ｐ１と巻上げ高さｈ１の計測はコンテナＣ１を荷役するまで一定の単位時間毎、もしくは消費電力Ｐ１の計測を一定の単位ｋＷ毎に計測し、巻上げ高さｈ１を一定の単位距離（ｍ）毎に行う。
【００５１】
ここまでの動作で、表示装置３２は予想消費電力算出工程Ｓ１で算出及び計測された予想巻上げ高さｈ２と予想消費電力Ｐ２と実際の消費電力Ｐ１、そして、巻上げ高さ計測工程Ｓ２で計測された巻上げ高さｈ１とを表示する。
【００５２】
ここで、図１に示すように、コンテナＣ１を実際に荷役した際のコンテナＣ１の軌跡を軌跡ｒ１、予想巻上げ高さｈ２で荷役した際のコンテナＣ１の軌跡を軌跡ｒ２とする。すると表示装置３２には巻上げ高さｈ１が予想巻上げ高さｈ２よりも大きく、また消費電力Ｐ１が予想消費電力Ｐ２よりも大きく表示されているため、運転手は実際の荷役作業に無駄な操縦があることが分かる。
【００５３】
図３に示すように、巻上げ高さｈ１が予想巻上げ高さｈ２よりも小さくなるときに、警告工程Ｓ３が開始する。例えば、図１に示すように、コンテナＣ１を実際に荷役した際のコンテナＣ１の軌跡を軌跡ｒ３とすると、その巻上げ高さは予想巻上げ高さｈ２よりも小さい。予想巻上げ高さｈ２は障害物となるコンテナＣ２を避けることができる高さであるため、それよりも小さい巻上げ高さでは、コンテナＣ１とコンテナＣ２とが接触してしまう。そのため、それを運転手に知らせるために表示装置３２は運転手に一目で警告と分かる表示を行う、又は警告音を出す。運転手はその警告により、巻上げ高さを修正することで安全に荷役を行うことができる。
【００５４】
最後に、搬送台車１７にコンテナＣ１を受け渡すと荷役作業が完了する。
【００５５】
上記の動作によって、岸壁クレーン１０を操縦する運転手が、荷役効率が高く、消費される電力が少ない最適なコンテナＣ１の予想巻上げ高さｈ２と予想消費電力Ｐ２と、実際のコンテナＣ１の巻上げ高さｈ１と消費電力Ｐ１とを比較することができ、操縦の無駄を知ることができる。また、その操縦を修正して最適な荷役操縦に近づけることができる。そのため、荷役効率を上げると共に、消費される電力を低減することができる。また、巻上げ高さｈ１が予想巻上げ高さｈ２より低くなると運転手に対して警告することで、安全な荷役を行うことができる。
【００５６】
次に、図５に示すように、本発明に係る第２の実施の形態の岸壁クレーン１０について説明する。岸壁クレーン１０は機械室１６に電力計測装置２２を備える。また、トロリ１２に位置計測センサー２４を設け、演算装置３１に重量計測手段（工程）Ｓ６と巻上げ高さ計測手段（工程）Ｓ２と位置計測手段（工程）Ｓ４とを備える。
【００５７】
位置計測センサー２４は例えばレーザー、超音波及びミリ波などを用いて距離を計測することができる装置である。他にも位置計測センサー２４をカメラのような画像または映像撮影装置で形成し、撮影した画像などを解析して岸壁Ｇや吊り具１４との相対距離を算出する方法を備えてよい。
【００５８】
次に本発明に係る第２の実施の形態の岸壁クレーン１０の動作を説明する。図３、図４に示し、前述した動作と同様の動作を行うが、巻上げ高さ計測工程Ｓ２と位置計測工程Ｓ４と重量計測工程Ｓ６とが、装置とその方法も異なるため、説明する。
【００５９】
トロリ１２に設けた位置計測センサー２４が、吊り具１４の巻上げ高さｈ１を計測する巻上げ高さ計測工程Ｓ２を行う。また、位置計測センサー２４が、船舶Ｓ上に積み付けられたコンテナＣを計測する位置計測工程Ｓ４も行う。
【００６０】
まず位置計測工程Ｓ４は、位置計測センサー２４によって、船舶Ｓ上に積み付けされたコンテナＣが計測され、荷役するコンテナＣ１とコンテナＣ１から岸壁Ｇに向かって並ぶコンテナの列の中で一番高いコンテナＣ２を抽出する。そして、岸壁ＧからコンテナＣ１
の下面までの高さＨ１と岸壁ＧからコンテナＣ２の上面までの高さＨ２を計測する。
【００６１】
次いで、巻上げ高さ計測工程Ｓ２は、位置計測センサー２４によって、吊り具１４を一定の単位時間毎に、位置計測工程Ｓ４と同様に計測し、巻上げ高さｈ１を計測して、表示装置３２に送る。
【００６２】
重量計測工程Ｓ６は、電力計測装置２２によって、巻上げ装置２０が吊り具１４を巻き上げる際に流れる電流Ｉ又は電力Ｐ１を計測し、そのデータを演算装置３１に送る。
【００６３】
上記の動作によって、前述した作用効果と同様の効果を得ることができる。また、位置計測センサー２４と電力計測装置２２とで、コンテナＣ１の位置情報や重量を計測するため、管理システム４０からのデータ（情報）を利用する方法と比べ、正確に計測することができる。例えばコンテナＣ１の位置情報は海面の状態によっても変化する。そのため、船舶Ｓから荷役する際に計測することが望ましい。
【００６４】
前述したように巻上げ高さ計測工程Ｓ２、位置計測工程Ｓ４、及び重量計測工程Ｓ６は上記の構成に限らない。例えば、巻上げ高さ計測工程Ｓ２は数式２及び数式３の式と消費電力Ｐ１を用いて、実際の巻上げ高さｈ１を算出する方法を用いることができる。この方法によれば、実際の巻上げ高さｈ１を計測するための装置が不要となり、製造コストを抑えることができる。また、巻上げ高さ計測装置２３を巻上げ装置２０のドラムの回転角を計測することで、吊り具１４の巻上げ高さｈ１を算出する方法でもよい。
【００６５】
加えて、位置計測工程Ｓ４は、岸壁Ｇからの距離ではなく、吊り具１４との相対距離を計測した数値を用いたりすることができ、コンテナＣ１、Ｃ２と吊り具１４のそれぞれの高さを計測できればよい。さらに、重量計測工程Ｓ６は、吊り具１４に加重変換器を設けて重量を計測する方法を用いることができる。
【００６６】
次に図６に示す、表示装置３２に表示される運転エコメータ３４について説明する。運転エコメータ３４は上記の方法によって算出された実際のコンテナＣ１の巻上げ高さｈ１と消費電力Ｐ１と、最適な荷役動作を示す予想巻上げ高さｈ２と予想消費電力Ｐ２とを表示することができるプログラムである。
【００６７】
項目３５は予想巻上げ高さｈ２を目標値として表示し、一定の単位時間毎に計測された巻上げ高さｈ１をグラフ上に表示して、目標値として設定した予想巻上げ高さｈ２に対して、運転手の操縦による巻上げ高さｈ１がどの程度乖離しているかを知ることができる。
【００６８】
項目３６は消費電力Ｐ１と予想消費電力Ｐ２とを単位時間あたりの消費電力として換算して、表示する。単位時間あたりにどのぐらい消費電力Ｐ１と予想消費電力Ｐ２とが乖離しているかを知ることができる。
【００６９】
運転エコメータ３４はその他にも、項目３７のように、荷役毎の巻上げ高さｈ１と予想巻上げ高さｈ２との差を表示することや、項目３８のように、消費電力Ｐ１と予想消費電力Ｐ２とから削減することができた二酸化炭素の削減量を表示することもできる。
【００７０】
また、トロリ１２の横行装置の動作を計測した実際の横行距離Ｌ１と、前述のコンテナＣ１の配置位置のデータから算出した予想横行距離Ｌ２とを表示する項目５１を設けてもよい。加えて、そのトロリ１２の横行によって消費される電力Ｐ３と予想横行消費電力Ｐ４とを表示する項目５２を設けてもよい。
【００７１】
さらに、巻上げ消費電力Ｐ１と横行消費電力Ｐ３を加算し、また、予想巻上げ消費電力
Ｐ２と予想横行消費電力Ｐ４とを加算して表示すると、クレーンの消費している電力や二酸化炭素の排出量をより正確に把握することができる。
【００７２】
上記の構成によれば、運転手が一目見て、現在の荷役作業が最適な動作かどうか知ることができる。そのため、運転手が巻上げ下げ動作をすぐに修正することができる。また、無駄な操縦を運転手が知ることで、次回からの操縦の目安にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のクレーンは、コンテナを荷役する際に、運転手に無駄な巻上げ高さを知らせることができるので、荷役効率を上げると共にエネルギーの消費を抑えることができる。そのため、岸壁などに設け、海上輸送と陸上輸送との拠点として用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 岸壁クレーン
１１ ブーム
１２ トロリ
１３ 運転室
１４ 吊り具
１５ ワイヤー
１６ 機械室
２０ 巻上げ装置
２１ 電力供給装置
２２ 電力計測装置
２３ 巻上げ高さ計測装置
２４ 位置計測センサー
３１ 演算装置
３２ 表示装置
３３ 運転装置
３４ 運転エコメータ
Ｇ 岸壁
Ｓ 船舶
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２ コンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する手段を有し、前記吊り具の巻上げ下げが行われるクレーンにおいて、
前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出する手段と、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する手段とを備え、
前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示する表示装置を備えたことを特徴とするクレーン。
【請求項２】
前記吊り具の巻上げ高さを算出する手段を備え、前記表示装置に前記巻上げ高さと前記予想巻上げ高さとを表示することを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
【請求項３】
前記巻上げ高さが前記予想巻上げ高さよりも低くなると、前記表示装置が前記吊り具に吊り上げられた吊荷の下面と障害物との異常接近を警報する手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のクレーン。
【請求項４】
吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、前記吊り具の巻上げ下げが行われるクレーンが吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する工程を有したクレーンの消費電力低減方法において、
前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出し、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する工程を含み、前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示装置に表示することを特徴とするクレーンの消費電力低減方法。
【請求項５】
吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する手段を有したクレーンの演算装置を、
前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出する手段と、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する手段と、前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示装置に表示する手段として機能させることを特徴とするクレーンの消費電力を表示するプログラム。
【請求項１】
吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する手段を有し、前記吊り具の巻上げ下げが行われるクレーンにおいて、
前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出する手段と、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する手段とを備え、
前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示する表示装置を備えたことを特徴とするクレーン。
【請求項２】
前記吊り具の巻上げ高さを算出する手段を備え、前記表示装置に前記巻上げ高さと前記予想巻上げ高さとを表示することを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
【請求項３】
前記巻上げ高さが前記予想巻上げ高さよりも低くなると、前記表示装置が前記吊り具に吊り上げられた吊荷の下面と障害物との異常接近を警報する手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のクレーン。
【請求項４】
吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、前記吊り具の巻上げ下げが行われるクレーンが吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する工程を有したクレーンの消費電力低減方法において、
前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出し、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する工程を含み、前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示装置に表示することを特徴とするクレーンの消費電力低減方法。
【請求項５】
吊荷の吊り具と前記吊り具を巻上げ下げする巻上げ装置と前記巻上げ装置が消費する電力を計測する電力計測装置とを備え、吊荷の少なくとも配置位置と重量を取得する手段を有したクレーンの演算装置を、
前記配置位置から吊荷が荷役される際の前記吊り具の予想巻上げ高さを算出する手段と、前記予想巻上げ高さと前記重量から予想消費電力を算出する手段と、前記予想消費電力と前記電力計測装置で計測された消費電力とを表示装置に表示する手段として機能させることを特徴とするクレーンの消費電力を表示するプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３２８２９（Ｐ２０１２−２３２８２９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０２８９１（Ｐ２０１１−１０２８９１）
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
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