轮胎式集装箱起重机(以下简称场桥)是码头堆场中机动性好、应用广泛的集装箱起重机，由于其动力系统采用的是独立的柴油发电机组，节能和废气排放问题成为人们关注的焦点。西门子起重机和马士基集团联合开发了RTG驱动系统(ECO RTG) 。在马士基西班牙阿尔赫西拉斯码头ECO RTG模型机实际运行测试表明，在不降低作业效率的前提下，不增加超级电容的ECO RTG，与常规RTG相比油耗成本节约50％左右；增加超级电容的ECO RTG，与常规RTG相比油耗成本节约70％左右。废气排放也相应减少，还降低了噪声，减少了柴油机维修费用。自2005年以来，世界多个码头已经采购配置有西门子ECO RTG驱动系统的场桥。
1. ECO RTG电气控制系统
西门子ECO RTG(没有超级电容)电气控制系统原理图见图1，ECO RTG电气控制系统主要由1台柴油机、2台并行工作的发电机、5台DUO变流器构成。
5台DUO变流器完全相同，保证了良好的互换性，使用户备件变得更加简单方便。1个DUO变流由2个独立的变流器(2 120kVA)组成，可分别独立工作，也可合在一起象单个变流器一样工作。对于没有超级电容储存能量的ECO RTG系统，可使用DUO变流器的其中l相或2相作为制动单元连接能耗电阻，实现能耗制动。ECO RTG电气控制系统由1个DUO变流器作为整流单元，给公共直流母排供电。小车与辅助电源共用1个DUO变流器，该DUO变流器作为2个独立的逆变器分别给小车和RTG的辅助机构供电。在图1控制系统的基础上增加超级电容取代能耗制动电阻可组成混合动力ECO RTG电气控制系统。
2. ECO RTG驱动器
ECO RTG控制系统中的DUO变流器为西门子8相(双)ELFA 驱动器，ELFA驱动器作为成熟稳定的驱动器广泛应用于船舶、轨道交通和混合动力汽车中。
主要技术参数为：
输入电压650V DC
最大连续输出功率2 120kVA
输出电压3相交流440V
输出电流2 170A
环境温度-25℃～+85℃
通讯方式：CAN-Bus
ELFA驱动器采用水循环冷却，且外壳全封闭，因此对工作环境要求很低。这种变流器可在高温、多尘、相对湿度最大到100％的环境中工作，可直接与柴油机安装在一起，节省了空间。
3. ECO RTG节能分析
3.1能量控制系统
常规的RTG对柴油机的速度并不进行优化控制，ECO RTG根据起重机驱动系统的实际功率需求，通过对柴油机速度进行优化控制，使柴油机输出的功率满足起重机驱动系统的最小功率需求，且在起重机起升机构、大车机构和小车机构停止运行时，使柴油机运行在低怠速状态，避免了柴油机在空载情况下高怠速运转消耗不必要的柴油，达到柴油机速度最优化控制，从而起到节能的目的。对柴油机速度进行优化控制主要由柴油机控制系统来完成。
西门子ELFA驱动系统中的柴油机控制系统被广泛应用在船舶和混合动力汽车中，西门子起重机在此基础上，开发了适用于RTG的柴油机控制系统，预先编程并固化在芯片中，并且能过CAN Bus总线与DICO(Digital Input Control Unit)通讯，DICO的作用象ELFA驱动器与各个站点在CAN Bus通讯中的网关(见图2)。
3.2混合动力系统
混合动力系统是指至少拥有3个能量变换和3个能量存储系统的一种动力系统，混合动力系统最早是在柴油、电潜艇上出现。这类潜艇在水上时用柴油发动机推进并为电池充电，在水下则由电池推动。近些年来，世界各国都加大了对混合动力技术的研究，并把混合动力技术应用于汽车领域，极大地推动混合动力技术的发展。
西门子自动化与驱动集团的ELFA混合动力驱动系统，在船舶和汽车行业已经得到了广泛应用。西门子起重机在此基础上，把ELFA混合驱动系统成功地应用于起重机中，将超级电容作为储能装置并联在RTG的直流母排上组成混合动力RTG，这样的ECO RTG电气控制系统，可将起重机起升机构下降、大车小车机构制动时释放的能量收集起来，转化为电能储存在超级电容中，供起升加速负载使用。且通过节能控制系统，实现场桥柴油机组的间隙式工作(即在待机状态下柴油机停机或低怠速运行，由超级电容提供RTG照明和空调等用电)，实现RTG的整机节能，同时由于超级电容的水库效应(水多时储存，水少时放水供应需求)，减缓了柴油机发动机的负荷突变，杜绝了柴油机由于突加负载排放黑烟的现象，不仅提高了柴油机使用寿命，也大大改善了废气排放和噪声问题，实现了节能环保。
3.3冷却系统
ECO～RTG驱动器、发电机部分由水循环冷却，冷却水循环通过空气水热交换器与外界实现热交换。水泵有3挡速度，根据RTG运行环境温度选择适当的速度。在RTG起升、大车和小车机构长时间停止工作时，当检测到驱动器和发电机温度都低于一定值时，关闭水泵和空气水热交换器风机，达到节能目的。
柴油机冷却风扇通过离合器与柴油机连接，当离合器合上时，冷却风扇固定在柴油机轴上，与柴油机同步旋转。当离合器断开时，冷却风扇不完全固定在柴油机轴上，风扇转速与柴油机转速有一定滑差。在PLC控制中，可在柴油机启动时断开离合器，柴油机机身迅速达到柴油机要求的工作温度；在检测到柴油机温度没有过热时，也可断开离合器，以减少柴油机运行阻力，达到节能目的。
3.4 PLC控制系统
在ECO RTG的PLC控制系统中，还采取了多种节能措施。
(1)采用电动吊具，与常规RTG相比，避免了在RTG控制离合后，油泵一直持续运转。因此减少了不必要的油耗，起到一定的节能目的。
(2)采用感光元器件，随时检测光照强度，当光照强度达到一定程度时，关闭RTG走道灯，减少白天由于未及时关闭走道灯，而增加的不必要的油耗，因此起到节能作用。
4. ECO RTG运行测试结果
在马士基集团西班牙阿尔赫西拉斯码头，西门子与马士基集团联合完成ECO RTG开发后，在1年的时间内对开发的ECO RTG模型机进行了模拟测试。拟定在1h45min时间里，对一个集装箱完成30次循环移动，这样作为一个循环周期。测试结果见表l。
表1 ECO RTG(没有超级电容)模型机实际测试数据