集装箱码头的新型自动化装卸工艺的研究

时间：2019-05-28 08:00:15 网站：公文素材库

集装箱码头的新型自动化装卸工艺的研究

201*10612046刘宜彬集装箱码头管理课程论文

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

ResearchonHandlingProcessesofaNewTypeofAutomation

ContainerTerminal

Abstract: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201*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201*年12月和201*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201*10612046刘宜彬集装箱码头管理课程论文

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201*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。

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201*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

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

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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201*10612046刘宜彬集装箱码头管理课程论文

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新的一种集装箱装卸工艺和装卸系统新型全自动化高低架轨道龙门吊接力式装卸系统，并开发出适合自身需要的新型RMG(高低架轨道龙门吊)关键技术:实现了八绳防摇技术、RMG自动定位技术的创新;在堆场装卸系统中引入缓冲区(buffer)概念，解决了水平运输能力与垂直装卸堆放能力的矛盾。

4.3高型机道吊(DRMG)和矮型轨道吊(C1-MG)接力式

专家预测，为提高码头竞争力，集装箱码头采用自动化或者半自动化运转系统的趋势将会进一步发展。一种以提高集装箱堆场的作业效率与堆存能力，消除制约码头装卸系统效率提高的瓶颈为目的的新型自动化无人堆场工艺系统出现了。该系统以RMG为核心设备，通过缓冲平台，进行接力式装卸作业，解决了轨道龙门吊和集卡的定位问题及两者的作业平衡问题。本工艺方案采用的核心设备是一套全自动、高低架轨道龙门吊接力式装卸系统。集装箱堆场每垛堆放区设置一合DRMG(高架轨道龙门吊)。作业时，一合CRMG(低架轨道龙门吊)与之配合，组成一条装卸作业线。DRMG和CRMG在各自的轨道上运行作业，二者大车运行轨道相互垂直，互不干涉。在每条堆放线两端与集卡运行区之间，设有集装箱中转平合。该平合具有特殊设计的导向斜面，便于集装箱定位。DRMG在堆放线的箱区内运行，负责集装箱的堆放、提取与翻箱作业。CRMG则负责将集卡上的集装箱吊到中转平白或者将中转平台上的集装箱吊到集卡上。DRMG和CRMG通过中转平台，进行接力式作业，可以高效完成集卡堆场之间的装卸作业。这种新型堆场工艺系统具有以下

优点:(1)易解决集卡与RMG之间的定位问

题，缩短装卸箱时间。(2)平衡了集卡和RMG之间的作业效率。(3)实现了更高的安全性。(4)可以根据情况实时组织作业线。采用这种集装箱自动化堆场及堆场装卸工艺，可以极大地提高装卸速度，大大提高集装箱堆场作业生产率。上海港外高桥集装箱码头全自动化无人堆场吸取了世界现有各集装箱自动化堆场的优点，采用最近技术成果，研制成功这种装卸集卡与堆存箱分别由高型轨道吊(DRMG)和矮型轨道吊(CRMG)通过地面固定台座进行中转接力完成的新型堆场工艺系统，揭开了世界港口发展集装箱堆场自动化的新篇章。

表2自动化堆场工艺系统性能指标的比较

行架式场AGV与轨高低式轨道桥系统道龙门吊龙门吊系统系统高好好优好中好中昂贵好好高优中差优高复杂优高好差好好投资费用工艺简单性储存能力装卸效率自动化性机动性降低维修费与铁路接运5新型装卸工艺下的水平作业

5.1新型集装箱跨运车装卸工艺

跨运车装卸工艺的优点是:作业灵活、机动性强、装卸效率高，根据作业量增减可随时重新调配，不影响船舶装卸，装卸桥可将装卸下的集装箱直接放在门架下的跨运车行车线上，无须准确对位，因而有利于提高装卸桥的卸船效率。跨运车装卸工艺原本是一种接近运转作业的工艺方式。但在目前，为了充分发挥跨运车装卸工艺的长项而避其短处，一些过去采用纯跨运车装卸工艺的集装箱泊位，已逐渐演变为拖挂车与跨运车配合使用的工艺。这种新型跨运车装卸工艺的优越性在于:辅助机型少，只需配备拆装箱所需的1.2吨小型叉车;水平运输使用了拖挂车，跨运车仅负责堆场上拆码垛，大大提高跨运车的完好率;在距离码头岸线1201*10612046刘宜彬集装箱码头管理课程论文

米以内的前方堆场上，可用跨运车担负拆码垛和水平运输，既可保证装卸桥的台时效率，又可提高装卸船速度;可根据泊位的通过能力比例配备跨运车和拖挂车台数，使机械的利用率进一步提高。

5.2集装箱施挂车的新型装卸工艺

目前，专用集装箱码头装卸工艺系统的水平运输主要使用集装箱拖挂车，集装箱牵引拖挂车经济适宜，一般情况下，集装箱装卸桥与集装箱牵引拖挂车的配置比例为1:5，而每台集箱装牵引拖挂车的投资仅约为5.5万美元。

(1)双集装箱拖挂车方案

针对高效岸桥双40英尺吊具下多箱作业的特点，将集装箱拖挂车成对并列等候在高效岸边集装箱装卸桥装卸区，完成装卸后根据生产调度继续下一循环。

(2)双层集装箱拖挂车方案采用双层集装箱拖挂车，即拖挂车上可以堆放2层集装箱，可同时拖运2个40英尺集装箱或4个20英尺集装箱，堆场设备与普通集装箱拖挂车方案相同，双层集装箱拖挂车如图6所示，其具体工艺流程类似于双集装箱拖挂车方案。5.3AGV新型装卸工艺

自动导引车AGV(AutomaticGuidedVehicle,AGA),

是自动化运转的水平运输设备，能够通过网络、无线或红外设备接受指令，自动导引、自动行驶、优化路线、自动作业、安全避碰、自动诊断，实现了智能化。现代AGV都是由计算

机控制的。在鹿特丹的三角洲海陆码头，50合AGV能无人驾驶装载集装箱从装卸桥下驶往堆场起重机旁。一个计算机系统控制这批AGV和25台自动堆垛起重机。又如汉堡港购置了35白AGV，应用于CTA码头前沿与堆场之间的运输。汉堡港的半自动化集装箱码头前沿安装上上海振华港口机械制造公司(ZPMC)生产的7合超巴拿马型集装箱装卸桥，在装卸桥上装备了西门子控制系统，将集装箱作业信息反馈给Navis码头操作系统。主吊小车在船舶和设在装卸桥高处的中继平台间运送集装箱，在那里交

由第2合起重小车可按设定的路线行驶，可

以周期性地判断位置和方向，防止碰撞。其技术参数为:定位精度:20mm;平均转向半径:7.4m;驱动方式:柴油机液压。

6结束语

通过对上述的当今集装箱码头的多种新型自动化装卸工艺进行分析，我们不难看出依靠高科技新技术改进码头设备设施、采取新型工艺系统以新革旧是集装箱码头装卸工艺发展的趋势，是提高码头生产效率的保证，是满足船舶大型化、物流高速化的条件。目前自动化集装箱码头的技术和设备已逐步发展成熟，现有自动化集装箱码头的运营也已达到预期效果。虽然说成熟的技术仍然是当今港口装卸运输的主流，但对不断出现的集装箱码头装卸工艺上的新形式、新设想，我们应给予足够的关注，正确认识先进与实用的关系，并在条件允许下局部进行一些新的工艺模式的探索或尝试。毕竟，创新是港口发展的灵魂。我们只有不断通过思维创新，技术创新，工艺创新，管理创新，才能跻身于世界先进港口的前列。实践证明，采用自动化技术和设备可有效提高码头吞吐能力，缓解码头作业压力，并且自动化集装箱码头的建设投资较大，但运营成本较低，增加的投资能够得到相应补偿。

参考文献

[1]王伟,姚振强,包起帆.自动化堆场集装箱先进装卸工艺的探讨(U),机械设计与研究,201*(2)84-87

[2]赵彦虎.新型自动化集装箱码头装卸工艺系统研究(J),港口装卸,201*

[3]杨瑞,谢文宁.自动化集装箱码头的装卸工艺及设备(J),集装箱化,201*(3)2-

扩展阅读：集装箱码头的新型自动化装卸工艺的研究改

201*10612046刘宜彬集装箱码头管理课程论文

集装箱码头的新型自动化装卸工艺的研究

ResearchonHandlingProcessesofaNewTypeofAutomation

ContainerTerminal

Keywords:quaysidecontainergantrycrane;automaticstackyard;container;handlingprocess

引言

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

1.2日本名古屋港Tobishima集装箱码头

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

3新型装卸工艺下的装卸船作业

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

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

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