Taifuntauglicher Portalkran für Küstenhäfen: 40t Windschutz-Design
Projektübersicht
Branche: Hafenlogistik (Containerlagerplatz) | Ausstattung: 4 Stück 40t schienengebundene Container-Portalkrane (RMG) | Spannweite: 35m (8 Containerreihen + LKW-Spur) | Kragarm: beidseitig je 8m | Triebwerksgruppe: A6~A7 | Windwiderstandsklasse: Betrieb ≤20m/s (Stufe 8), Verankerung ≤55m/s (Stufe 16)
Containerlagerplätze in Küstenhäfen gehören zu den anspruchsvollsten Einsatzbereichen für Krane – das Wetter bestimmt den Betrieb. Während der Taifunsaison von Juni bis Oktober müssen die Krane bei Windstärke 8 oder mehr stillgesetzt und verankert werden; jeder Stillstandstag verursacht Verluste in sechsstelliger Höhe. Wie lässt sich die verfügbare Betriebszeit maximieren, ohne die Windsicherheit zu gefährden? Vier 40t schienengebundene Container-Portalkrane (RMG) in einem südchinesischen Küstenhafen liefern die praxisbewährte Antwort.
Spannweite optimieren: Mehr ist nicht immer besser
Die Spannweite eines Container-Portalkrans bestimmt die Lagerkapazität des Containerlagers – wie viele Containerreihen innerhalb der Spannweite gestapelt werden können und ob eine LKW-Spur durch die Spannweite führt. In diesem Hafen stapelt jeder RMG 8 Containerreihen (Standard-20ft-Container) plus eine LKW-Spur innerhalb der Spannweite. Bei einer Spannweite von 35m und beidseitigen Kragarmen von je 8m ergibt sich eine Gesamtabdeckung von über 50m. Eine größere Spannweite hat jedoch ihren Preis:
① Das Gewicht der Stahlkonstruktion steigt überproportional. Bei einer Vergrößerung der Spannweite von 30m auf 35m muss die Querschnittshöhe des Hauptträgers von 2,2m auf 2,8m erhöht werden, was eine Zunahme des Eigengewichts um ca. 25% bedeutet. Jeder zusätzliche Meter Spannweite verursacht Materialzusatzkosten für den Hauptträger von ca. 3–5 Mio. CNY. Gemäß den Steifigkeitsanforderungen der Norm DIN 15018 (Durchbiegung in Feldmitte ≤ L/800) wächst das erforderliche Flächenträgheitsmoment des Hauptträgers mit der dritten Potenz der Spannweite.
② Konzentrierte Radlasten. Bei 35m Spannweite erreicht die maximale Radlast der 8-rädrigen Laufkatze nahezu 350kN, womit die Tragfähigkeitsgrenze von Schienenfundament und Kaidecke erreicht ist. Bei einer Vergrößerung auf 40m Spannweite könnte die Radlast 400kN überschreiten, was zusätzliche Laufräder (von 8 auf 12) erforderlich machen würde – mit Mehrkosten von 15%–20%.
③ Höhere Anforderungen an die Synchronsteuerung des Kranfahrens. Je größer die Spannweite, desto deutlicher fällt die Asynchronität des Kranfahrens an den beiden Stützbeinen aus (verursacht durch Schienenunebenheiten und Windgeschwindigkeitsdifferenzen). Dieser Hafen setzt ein Synchronisationskonzept mit Master-Slave-Encoder und Laser-Entfernungsmessung um – die gleiche technische Lösung wie bei der Tandembetrieb-Synchronsteuerung in Werften.
Windsicherheitskonzept: Betriebsfähigkeit und Verankerungssicherheit in einem System
| Windschutzklasse | Windgeschwindigkeit | zugehörige Windstärke | Zustand | Maßnahme |
|---|---|---|---|---|
| Normalbetrieb | ≤20m/s | ≤8zugehörige Windstärke | Normalbetrieb | Schienenklemmenicht geklemmt(Manuell Freigabe), Kran Freilauf |
| Frühwarnung | 20~25m/s | 8~10zugehörige Windstärke | Betrieb mit reduzierter Geschwindigkeit | Fahrgeschwindigkeitauf Nennwert begrenzt50%, Laufkatzeund Heben / Anhebenunbegrenzt.Windgeschwindigkeitswarnung im Führerhaus Frühwarnung |
| Stillstand und Verankerung | >25m/s | >10zugehörige Windstärke | Betriebsstopp | Kranautomatische Fahrt zur Verankerung Positionierung Position, Schienenklemmenicht geklemmt+Windschutzseil Verankerung |
| Extremverankerung | ≤55m/s | ≤16zugehörige Windstärke | Auslegungsgrenze | Schienenklemme+Windschutzseil+Bodenanker+Vierstufige Radsicherung mit Keilen, kein Kippen der Konstruktion |
Kernstrategie: Automatisierte, abgestufte Reaktion durch Windmesser-SPS-Verbund statt manueller Entscheidung. 30 Minuten vor Taifunbeginn erhält der Kranführer eine Vorwarnung und positioniert den Kran am Verankerungspunkt. Die SPS übernimmt anschließend automatisch das Spannen der Schienenklemmen und die Verankerung der Windschutzseile – dies eliminiert das Risiko unvollständiger Verankerung bei Personalknappheit.
Drei entscheidende Details bei der Kranauswahl
① Schiene P50 oder P60? Bei einer Radlast ≤350 kN ist die P50-Schiene ausreichend. Für Küstenhäfen empfiehlt sich jedoch die P60-Variante – ihr Querschnitt ist 20 % größer als bei P50 und bietet eine höhere Verschleißreserve. Die Kosten eines Produktionsstopps durch Quetschungen oder Seitenverschleiß an der Hafenschiene übersteigen die reine Preisdifferenz des Schienenmaterials bei weitem (P60 ist nur ca. 80 CNY pro Meter teurer als P50).
② Vorspannkraft der Windschutzseile. Ein zu lockeres Seil ohne Vorspannung führt bei Böen dazu, dass der Kran zunächst eine Wegstrecke zurücklegt, bevor das Seil die Last aufnimmt. Die daraus resultierende Schlaglast kann das Seil reißen oder die Verankerungspunkte aufreißen. Standard ist eine Vorspannkraft von 5–10 kN, um die Lose zu beseitigen, bevor die Spannschlösser arretiert werden.
③ Notwendigkeit von Bremsen an den Brückenfahrmotoren. Bei einigen RMG-Konzepten ist das Kranfahrwerk ohne eigene Bremse ausgelegt und verlässt sich auf die elektrische Bremsung des Frequenzumrichters. Dies stellt im Hafenbetrieb ein Risiko dar – bei Stromausfall während eines Taifuns versagt die elektrische Bremse, und die Schienenklemmen allein bieten keine ausreichende Sicherheit. Das hier beschriebene Hafenkonzept sieht daher eine separate hydraulische Scheibenbremse an jedem Antriebsrad der Kranbrücke vor.
Häufige Fragen zur RMG-Konstruktion
F: Warum kein RTG (Reifenportalhubwagen)?
A: Der schienengebundene RMG bietet eine höhere Windwiderstandsklasse als der RTG auf Gummireifen – der RTG hat zwar ein hohes Eigengewicht, ist aber nicht an eine Schiene gebunden und kann bei Windstärke 15 bereits abrutschen. Für einen Küstenhafen mit häufigen Taifunen ist der RMG die sicherere Wahl. RTG eignet sich eher für Binnenhäfen oder Regionen mit weniger als 2 Taifunen pro Jahr.
F: Reicht eine Spannweite von 35 m? Wie viele Lagen sind möglich?
A: Bei 35 m Spannweite lassen sich 8 Reihen 20-Fuß-Container (Reihenabstand 3,6 m) plus eine 5 m breite LKW-Spur unterbringen – das ergibt 33,8 m und lässt eine Sicherheitsmarge von 1,2 m. In der Höhe ermöglicht der RMG mit einer Hubhöhe von 18 m über Schiene das Stapeln von 6 über 7 (6 Lagen Container, darüber 1 Lage). Für 7 über 8 wäre eine Hubhöhe von über 22 m erforderlich, was durch die höhere Portalstruktur deutlich höhere Kosten verursacht.
F: Wie ist das Kosten-Nutzen-Verhältnis eines unbemannten RMG?
A: Für 4 RMG wären herkömmlich 12 Kranführer im Drei-Schicht-Betrieb erforderlich. Nach dem Umbau auf unbemannten Betrieb reduziert sich das Team auf 2 Bediener im Leitsstand – eine jährliche Einsparung von ca. 127.000–152.000 EUR. Die Umbaukosten für die Automatisierung liegen bei etwa 102.000–152.000 EUR pro Kran (inkl. Sensoren und ACS-Dispositionssystem), was eine Amortisationszeit von 3–4 Jahren ergibt. Das ist zwar etwas länger als bei Stahlcoil-Lagern (2–3 Jahre), aber dennoch wirtschaftlich positiv.
F: Wie wird die Auslegerlänge dimensioniert?
A: Unter dem Kragarm verläuft in der Regel eine LKW-Spur (3 m Breite plus Sicherheitsmarge = 5 m), zusätzlich ist Platz für 1–2 Reihen temporär gelagerter Container (3,6 m pro Reihe) vorzusehen. Beidseitig 8 m Auslegerlänge decken damit eine 5 m LKW-Spur plus eine Containerreihe ab. Mit zunehmender Auslegerlänge steigt das Biegemoment an der Hauptträgerwurzel – mehr als 10 m sind nicht empfehlenswert, da sonst die Querschnittshöhe des Hauptträgers in eine höhere Stufe wechseln müsste, was die Kosten erheblich steigert.
Fallstudienquelle: Branchenrecherche | Referenznormen: DIN 15018 · DIN 15018 · FEM 1.001
