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自动化集装箱码头的装卸工艺及设备

作者:未知

  摘要在考察国外自动化集装箱码头发展现状的基础上,对传统集装箱码头与自动化集装箱码头的装卸工艺进行比较,并根据工艺布局分析和探讨装卸设备技术,对自动化集装箱码头的发展前景提出展望。
  关键词集装箱码头;自动化;装卸工艺;装卸设备
  
  0引言
  
  随着经济全球化和区域经济一体化进程的加快,集装箱运输得到迅猛发展,集装箱码头面临吞吐量急剧增长的巨大压力。为了提高作业效率,降低作业成本,集装箱码头开始应用自动化技术。20世纪80年代中期,英国泰晤士港、日本川崎港和荷兰鹿特丹港率先规划建设自动化集装箱码头,运营效果达到预期目标;受经济波动和财政政策的影响,自动化集装箱码头的发展于20世纪90年代末期陷入停滞状态;进入21世纪,劳动力成本的增加和劳动力资源的匮乏再次为自动化集装箱码头的发展带来新的机遇。
  
  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,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,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,外伸距,起升高度;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。
  
  2传统集装箱码头与自动化集装箱码头的装卸工艺比较
  
  2.1传统集装箱码头的装卸工艺
  (1)岸桥―拖挂车该工艺投资小,易于组建,具有“门到门”运输的优点,但装卸效率较低,存储能力较小。
  (2)岸桥―流动机械该工艺投资适中,设备可灵活组合,但自动化程度和设备可靠性较低。
  (3)岸桥―拖挂车―场桥该工艺最为常见,具有装卸效率高、存储能力大等优点,易与铁路系统相连,但投资较大,且码头形式不易改变。
  传统集装箱码头的装卸工艺比较见表1。
  
  2.2自动化集装箱码头的装卸工艺
  2.2.1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。
  2.2.2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(Pasir Panjang)码头采用的就是这种装卸工艺。
  2.2.3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点进出堆场,减轻集卡进出堆场造成的交通拥挤。
  
  3自动化集装箱码头的装卸设备
  
  3.1前沿设备
  3.1.1双40英尺单小车岸桥
  双40英尺单小车岸桥具有2套独立的起升机构,可同时起吊2个40英尺或4个20英尺集装箱,装卸效率比普通岸桥高50%以上。
  3.1.2双40英尺双小车岸桥
  双40英尺双小车岸桥综合双40英尺岸桥和双小车岸桥的优点,理论装卸效率达90~/h。双40英尺双小车岸桥的主小车起升高度超过,在过泊平台上卸箱后即可返回进行下一操作;后小车起升高度低于,主要用于过泊平台取箱,并将集装箱装在水平运输设备上。
  3.2水平运输设备
  3.2.1自动导引车
  自动导引车是自动化集装箱码头最为常见的水平运输设备,已逐步取代拖挂车。自动导引车载重量大,控制技术复杂,目前只有德国Gottwald公司和Kamag公司、荷兰Terberg公司、日本Mitsui公司以及法国Framatome公司等少数制造商能够生产。
  目前国内外应用于自动导引车的定位导航系统众多,主要的定位导航技术包括电磁感应埋线技术、激光检测技术、超声检测技术、光反射检测技术、惯性导航技术、图像识别技术和坐标识别技术等。随着自动导引技术和车载控制器软硬件功能的不断发展和完善,自动导引车可实现自动导引、自动作业、安全避碰和自动诊断等智能化功能。
  3.2.2跨运车
   2002年12月,德国Gottwald公司完成全自动跨运车的研制工作。该设备采用差分全球定位系统(DGPS)进行导引,集搬运、堆码和装卸功能于一体,主要用于码头前沿与堆场之间的集装箱运输,可取代自动导引车和场桥,提高码头垂直装卸和水平运输的作业能力。
  3.3堆场设备
  3.3.1全自动轨道式龙门起重机
  轨道式龙门起重机技术已发展成熟,全自动轨道式龙门起重机在现有基础上采用自动化技术,大多数自动化集装箱码头均采用这种设备。
  3.3.2全自动轮胎式龙门起重机
  全自动轮胎式龙门起重机的自动化程度不断提高,整机作业性能大大改善,操作灵活性也逐步加强。全自动轮胎式龙门起重机配备箱垛检测系统、防撞系统、堆垛导引系统、底盘车位置检测系统和自动位置指示系统等,可确保其与自动导引车协同作业。
  
  4结束语
  
  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。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。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。
  (编辑:张敏收稿日期:2010-02-01)


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