集装箱码头的新型自动化装卸工艺的研究

200710612046刘宜彬集装箱码头管理课程论文1集装箱码头的新型自动化装卸工艺的研究摘要：阐述了新型自动化集装箱岸桥的结构、特点、工作过程以及集装箱堆场自动化堆存若干关键技术问题,参考了国外的码头的实例提出了基于自动化仓储技术的新型自动化集装箱装卸工艺。关键词：岸桥；自动化堆场；集装箱；装卸工艺ResearchonHandlingProcessesofaNewTypeofAutomationContainerTerminalAbstract:Thisarticlestatesthequaysidecontainergantrycraneinaspectsofstructure,characteristicandworkprocess,discussessomekeytechnologiesinautomaticstackandstorageincontainerstackyard.Referencedtotheforeigncases,sothatanewkindofautomaticcontainerhandlingprocessbasedonautomaticinventorytechnologyisputtedforward.Keywords:quaysidecontainergantrycrane;automaticstackyard;container;handlingprocess引言集装箱运输是在国际贸易中发展起来的一种高效率、大规模生产的运输工艺。这种新的运输方式，具有如下的优点:(1)最有效地提高件货的装卸效率;(2)船舶装卸实现全天候作业;(3)充分利用了货物堆存场地的面积和空间，基本取消了仓库;(4)实现了“门”到“门”的货运，降低运输成本，减少了货损货差;(5)缩短货物运输时间。由于集装箱运输具有上述优越性，使其得到高速发展。集装箱码头是海—陆联运的枢纽。集装箱码头装卸工艺是在集装箱从卸船到离港与从进港到装船的搬运过程中采用的工艺流程、装卸搬运机械类型及其相互配合作业的方式。为适应集装箱吞吐量快速增长的需要和集装箱船舶大型化的趋势，进一步缩短船舶靠泊时间，降低码头、船东及货主等的单箱成本，各港口都在装卸工艺方面进行了探索，取得了丰富经验。集装箱装卸工艺的选择要根据码头具体情况，集装箱码头相对一般件杂货码头，其最突出的优点是作业的高效性，而装卸工艺是码头作业高效的保证。因此，集装箱码头的新型装卸工艺，是港口内涵扩大再生产的重要手段，是顺利提高码头生产效率的前提。集装箱码头装卸工艺系统一般由装卸船作业、堆场作业和水平作业三部份组成。1国外自动化集装箱码头的发展现状1.1德国汉堡港CTA集装箱码头德国汉堡港CTA集装箱码头建于1999年，1期工程于2002年建成投产。为了提高作业效率和服务水平，降低劳动力成本，增强市场竞争力，CTA码头顺应集装箱码头自动化的发展趋势，采用先进的装卸设备，实现码头作业自动化。CTA码头岸线长约1400m，占地面积85万m2，共有4个泊位，年吞吐能力190万TEU；堆场沿与岸线垂直的方向能堆放22列集装箱，堆高4层，堆存能力30万TEU；码头前沿配备14台超级超巴拿马型岸桥，可快速装卸大型集装箱船；铁路作业区有6条长700m的平行装卸作业车道，配备4台跨6条车道的轨道式龙门起重机，可进行铁路装卸作业。1.2日本名古屋港Tobishima集装箱码头名古屋港Tobishima集装箱码头是日本首个全自动集装箱码头，也是目前公认的世界上最先进的自动化集装箱码头之一。该码头共有2个泊位，分别于2005年12月和2008年12月投入运营。由于日本为多地震国家，其集装箱码头的结构和设备均采用强化抗震的设计工艺，以减小地震危害。Tobishima码头前沿共配备6台超巴拿马型岸桥，水平运输采用自动导引车，堆场采用全自动轮胎式龙门起重机。Tobishima码头是目前世界上唯一采用全自动轮胎式龙门200710612046刘宜彬集装箱码头管理课程论文2起重机作为堆场设备的自动化集装箱码头。与一般的轮胎式龙门起重机相比，该码头采用的全自动轮胎式龙门起重机具有精度高、对位准、稳定性好、自动化程度高等优点，且具备自动纠偏、光电控制、液压汽缸防摇等功能。此外，该码头采用智能道口系统光学字符识别（OCR）技术和无线射频识别（FRID）技术，结合电子信息提示牌、闸道系统、道口自助终端系统等多重设施，可实现集卡车号及集装箱箱号的自动采集。1.3荷兰鹿特丹港Euromax集装箱码头荷兰鹿特丹港Euromax集装箱码头是欧洲集装箱码头公司（ECT）与A.P.穆勒—马士基公司联合兴建的新型全自动集装箱码头。Euromax码头1期工程于2008年6月竣工，同年9月5日正式投产运营。该码头占地面积84万m2，岸线长1500m，年吞吐能力约230万TEU。Euromax码头采用德国Dematic公司的Dynacore导航软件对自动导引车进行导航和控制，并采用美国Navis公司的信息自动化软件对码头进行管理。码头前沿配备的双40英尺双小车岸桥吊具下起重量达100t，外伸距64m，起升高度46m；堆场内每个箱区设有1条自动导引车通道；堆场设备采用全自动轨道式龙门起重机，可堆5过6，跨10列集装箱。图1荷兰鹿特丹港自动化码头的平面布局示意2自动化集装箱码头的装卸工艺2.1岸桥—自动导引车—全自动轨道式或轮胎式龙门起重机该工艺采用自动导引车搬运集装箱，堆场内的每个箱区均设有1条自动导引车通道，自动导引车通道相互平行或相互交叉。在通道相互平行的情况下，自动导引车在箱区内沿通道直行，从而使堆存空间得到最大利用，并可提高自动化系统的灵活性；在通道相互交叉的情况下，自动导引车不仅可以直行，而且可以转弯、环行，还可在轨道式龙门起重机的门腿间进行装卸作业。2.2岸桥—拖挂车—全自动栈桥式起重机该工艺采用全自动栈桥式起重机，装卸过程简单，易于实现装卸自动化，且维修方便。新加坡港巴西班让（PasirPanjang）码头采用的就是这种装卸工艺。2.3岸桥—高架式轨道运输系统—全自动轨道式龙门起重机该工艺采用岸桥将集装箱提升到过泊平台上，轨道运输车运行至岸桥后伸距下的卸箱点接箱，然后根据自动调度系统的指示将集装箱通过高架轨道运至堆场交接点。该工艺主要有以下特点：（1）采用高架式轨道运输系统取代水平运输设备，避免对地面交通造成干扰；（2）集装箱通过堆场两端的交接.3新型装卸工艺下的装卸船作业随着集装箱船舶的不断大型化，对港口的要求已不仅是航道水深，更重要的是具有高效快捷的装卸工艺系统和较短的在港停留时间。为满足快装快卸的要求，新型装卸船作业出现了一些变化，主要有三个方面，一是出现了标志着岸桥大型化和高速化的双40英尺岸桥;二是双小车岸桥装卸工艺得到迅速发展，尤其是出现了双40英尺双小车岸桥;三是出现了以多补缺的双侧卸船的新型卸船形式。3.1双40英尺岸桥双40英尺岸桥的特点是吊具下可同时起吊2个40英尺或4个20英尺集装箱。普通集装箱岸桥一次只能吊1个40英尺箱或2个20英尺箱。理论计算这种新型的双40英尺岸桥单台装卸效率比普通集装箱岸桥高50%以上。双40英尺岸桥具有2套独立的起升系统以适应一次装卸2个40英尺集装箱，或装卸4个20英尺集装箱，也可以起吊2个质量达65t的20英尺集装箱。上海振华港口机械(集团)股份有限公司研制成功的双40英尺岸桥泊2005年首台在上海港外高桥五期工程成功应用以来已得到世界各个大型集装箱港口的认可并广泛使用。3.2双40英尺双小车岸桥，双40英尺200710612046刘宜彬集装箱码头管理课程论文3双小车岸桥是继双小车岸桥和双40英尺岸桥之后，为迎接航运界进入超巴拿马时代快速装卸的又一产物。双40英尺双小车岸桥是综合了双40英尺岸桥和双小车岸桥的优点，同时克服了二者的不足，在此基础上开发出来的超大型新型集装箱岸桥。理论上这种新型岸桥装卸效率可达90-100自然箱/h。双40英尺双小车岸桥的两个小车一高一低。前小车和双40英尺岸桥一样可一次性将2个40英尺集装箱自船上吊至中转平台上。由于船和中转平台上的2个并排40英尺箱是有规则地扫瞰的，因此小车的两个吊具可以十分方便地进行对位和装卸。前小车卸箱后即返身进行第二个操作，它的生产率即是起重机的生产率。双40英尺双小车岸桥的主小车的起升高度在40m以上，便于对大船进行装卸作业;后小车起升高度低于15m,主要用作自中转平台取箱并将箱装在停在码头上的集装箱牵引车上。后小车设计的速度快于前小车。上海振华港口机械(集团)股份有限公司研制的双40英尺双小车岸桥已在青岛港投入使用。3.3双侧御船形式双40英尺岸桥和双40英尺双小车岸桥虽保证了极高的装卸船效率，但造价昂贵，维修费用高，这对于一般的中小型集装箱码头来说无法得到迅速普及，而船舶大型化后，装卸时间却不能成比例增加。要缩短装卸时间，除了靠先进技术提高单机作业效率外，还可以“以量补拙”—即增加同时作业的岸桥数量。对后者而言，又有两条途径，一是尽量减小岸桥沿轨道方向的宽度，二是在船的两侧同时装卸，如荷兰阿姆斯特丹CERES公司在建的挖入式集装箱码头即是1例，该码头类似1个船坞，船开进后，布置在两侧的9合岸桥可同时作业。如此一来，则可实现以多补缺，大大地缩短了装卸船时间，提高了生产效率。4新型装卸工艺下的堆场作业先进科技的发展，集装箱码头的自动化运转技术、设备和控制软件得到了重视和发展。人们意识到集装箱堆场的自动化运转是稳定可靠的提高码头通过能力和服务水平、降低运营成本行之有效的方法。就目前已建成的自动化码头来说，主要的新工艺有:4.1行架式（桥梁式）自动化场桥与轨道式龙门吊配合新加坡巴西班让集装箱码头的堆场设备采用了行架式自动化场桥，这种场桥可堆高8个集装箱，跨9个集装箱，堆场内将自动化场桥与轨道龙门吊相结合，完成港口堆区的集装箱作业，实现堆场作业自动化。自动化场桥负责处理中转箱，集卡在自动化场桥的跨下装卸集装箱(3车道);轨道龙门吊(堆8过9)用于处理非中转箱，人工操作，集卡在轨道龙门吊的两侧装卸集装箱。自动化场桥共有6条作业线，每条线分为5个block;每个block配置两合小车，每合小车有自己的工作区域，每个操作人员可同时操作4-5合场桥小车。场桥小车之间装有防撞设施，该种装卸工艺在场桥小车发生故障后，可以将场桥小车从作业区域移开，进行维修而不耽误堆区内的作业。该自动化场桥工艺有以下特点:场桥代替了吊具的大车，节约能源;大大节约了人力成本，一个堆区8合机，仅需两个人员操作;装卸过程简单，装卸过程优化易于实现;维修方便，不会影响堆场的作业。4.2自动搬运车(AGV)与轨道式龙门吊配合国外先进港口如荷兰的鹿特丹港、德国的汉堡港等对于世界先进的集装箱装卸工艺已有大量采用自动控制方式的实践。新型的岸边集装箱装卸设备，配备码头自动化程度很高的轨道式场地起重机以及集装箱自动承台车系统，可以在控制上更加轻便、准确。使集装箱装卸工艺真正走向环保型的道路。自动化码头堆场需要将码头内的集装箱水平运输和到港送箱、提箱的集装箱卡车运行有效隔开。自动搬运车是无人驾驶的沿环形轨道运行的集装箱搬运小车，它由龙门吊司机或另外专设的控制室进行遥控。其轨道有单轨和双轨两种布置方式，轨道线通过装卸桥和龙门吊的机腿间呈环状敷设，沿着这一轨道绕场地回转运行。为了能使岸边装卸桥连续工作，自动搬运车通常需要配多合卜般为6-8合)，且龙门吊的工作循环时间要比装卸桥的工作循环时间短，以保证装卸桥连续不断地工作而不使装卸船作业停顿。自动200710612046刘宜彬集装箱码头管理课程论文4搬运车是目前国际上最先进的水平运输系统具有高效、经济、准确和易于实现集装箱装卸自动化优点，适用于集装箱运量大，劳动力成本高的大型集装箱枢纽港，如荷兰鹿特丹港的ECT-Sealan码头、德国汉堡港HHLA-CTA码头都是采用的该工艺方式;起重机配置采用高低两个平行的划菌龙门吊，码头前沿和堆场之间集装箱的水平运输通过AGV来实现。而象上海港外高桥码头的集装箱全自动化无人堆场采用了最