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自动化集装箱码头堆场集疏运作业方案设计及优化

作者:未知

  集装箱码头堆场作业主要由海侧作业和陆侧作业组成。海侧作业是为实现船舶与码头堆场间的集装箱流转而进行的作业;陆侧作业是为实现码头堆场与陆路运输设备间的集装箱流转而进行的作业。堆场陆侧作业又称为堆场集疏运作业:堆场集运指集装箱从陆路运输设备卸下并进入码头堆场的过程;堆场疏运指集装箱从码头堆场提出并装上陆路运输设备的过程。堆场集疏运效率是影响码头整体作业效率的关键因素,只有足够的集疏运能力才能保证堆场集装箱周转的灵活性,实现高效的船舶装卸作业。集装箱陆路运输设备包括集卡和火车等,本文着重探讨自动化集装箱码头堆场区域内集卡集疏运作业方式。 枫叶论文网 /3/view-12278836.htm  1 自动化集装箱码头堆场集疏运作业现状
  自动化集装箱码头堆场主要有开放式堆场和封闭式堆场。开放式堆场指允许人员和集卡进入的堆场区域,其集疏运方式与传统人工码头堆场的集疏运方式一致,集卡到达目标箱位后,由轨道式集装箱门式起重机(以下简称轨道吊)直接装卸;封闭式堆场指不允许人员和车辆进入的堆场区域,集疏运必须在堆场陆侧端部完成,其作业方式与传统人工码头堆场作业方式差异较大。
  现已建成的自动化集装箱码头封闭式堆场大多在陆侧设置缓冲区,以便进行集疏运装卸作业(见图1)。这种堆场集疏运方式的具体作业流程如下:(1)集卡进入码头区域后直接进入堆场陆侧端部的缓冲区,然后倒车进入指定装卸作业车道;(2)集卡停于指定装卸作业车道的规定位置后,司机离开集卡并进入规定等待区域,触发轨道吊作业指令;(3)轨道吊进入缓冲区进行集卡装卸作业;(4)装卸作业完成后,轨道吊退出缓冲区;(5)司机驾驶集卡离开缓冲区,完成装卸作业。
  图1 堆场陆侧缓冲区集疏运装卸作业
  上述堆场集疏运方式较好地解决了自动化集装箱码头堆场封闭造成的装卸作业不便的问题,大大提升自动化作业安全性。但需要说明的是,在这种堆场集疏运方式下,轨道吊需要带箱长距离行走才能将集装箱放置于目标箱位,导致整体装卸作业效率较低且能耗较高。因此,该堆场集疏运方式在应用中存在一定局限性:一方面,受效率的限制,集疏运箱量较大的堆场不适于采取这种方式;另一方面,由于轨道吊需要带箱行走,堆场纵深过长会进一步降低装卸作业效率。
  2 自动化集装箱码头堆场集疏运作业方案设计
  天津港具有“大出大进”的集疏运特点,这对码头堆场集疏运作业提出更高要求。为提高天津港自动化集装箱码头堆场集疏运能力,研究人员致力于寻找集卡交通组织便利、整体装卸效率较高的新型装卸作业方案。天津港自动化集装箱码头堆场采用新型梭车作业工艺系统,该系统具有作业效率较高的优点。在充分考虑与堆场梭车作业工艺系统衔接的基础上,研究人员设计出多个堆场集疏运解决方案。
  2.1 集卡倒车集疏运方案
  集卡倒车集疏运方案是在自动化集装箱码头原有陆侧缓冲区集疏运方案的基础上加入梭车系统后重新设计的集疏运方案,其布置形式如图2所示。在该集疏运方案下,在堆场陆侧端部设置用于集卡装卸作业的缓冲区,并在堆场纵深方向布置梭车系统(图2紫色区域为梭车运行区域),负责集装箱在堆场内的水平运输。
  图2 集卡倒车集疏运方案布置形式
  集卡倒车集疏运作业流程如下:(1)集卡采用倒车的方式进入缓冲区并到达指定装卸位置;(2)轨道吊与梭车配合作业,轨道吊负责集卡与梭车间及梭车与堆场间集装箱的转接,梭车负责集装箱在堆场内的水平运输。该方案有利于缩短轨道吊带箱行走距离,提升堆场装卸作业效率。
  2.2 后方堆场集疏运方案
  在后方堆场集疏运方案下,码头堆场按码头纵深方向分为前方堆场和后方堆场(见图3):前方堆场主要用于船舶装卸作业;后方堆场主要用于集疏运作业。前方和后方堆场均设置有箱区和轨道吊,便于集装箱堆垛作业;在前方与后方堆场间设置纵向贯通的梭车系统,用于堆场内集装箱水平运输;同时,在后方堆场箱区设置集卡环绕车道。
  图3 后方堆场集疏运方案布置形式
  后方堆场集疏运作业流程如下:(1)集卡进入码头区域后直接行驶至指定箱区,并通过行车通道进入后方堆场;(2)后方堆场轨道吊负责集卡装卸,集装箱在前方与后方堆场间的转运通过轨道吊与梭车的配合作业完成。该集疏运方案的优点在于:集卡可以在行车通道内连续行驶,有利于缩短集卡在堆场区域的等待和作业时间,提升作业效率;后方堆场沿用传统人工堆场装卸模式,保留集卡装卸环节,使集卡装卸作业与高效的自动化堆场作业有效融合。
  2.3 小型起重机集疏运方案
  小型起重机集疏运方案与后方堆场集疏运方案的设计思路较为一致:前者在后者的基础上,对后方堆场进行简化设计,去除后方堆场的箱区,并对后方堆场轨道吊进行小型化处理(见图4);后方堆场轨道吊下设置梭车运行区域和集卡车道,以减小后方堆场纵深过长对堆场集疏运作业的影响。
  图4 小型起重机集疏运方案布置形式
  小型起重机集疏运作业流程与后方堆场集疏运作业流程的区别在于:当后方堆场轨道吊执行集卡装卸作业时,由于后方堆场没有缓冲能力,需要梭车进行配合作业。小型起重机集疏运方案的优点在于:集卡行驶区域得以扩展,有利于缩短集卡等待和作业时间,提升作业效率;后方堆场采用简化设计思路,有利于减小后方堆场占地面积,节省设备投资。
  2.4 旋转起重机集疏运方案
  旋转起重机集疏运方案将集卡行驶主干路与装卸作业区域进行融合(见图5),使集卡装卸作业在主干路上就可以完成。在该集疏运方案下,堆场陆侧不单独设置作业区域,而是通过旋转起重机实现集卡与梭车间的集装箱转接作业以及集装箱在装卸过程中的90白颍杀苊饧换向行驶S讹到提慎业惺的目的。
  图5 旋转起重机集疏运方案布置形式
  旋转起重机集疏运作业流程如下:(1)集卡进入码头区域后直接行驶到主干路上的指定作业位置;(2)旋转起重机分别进行集卡和梭车装卸,完成梭车与集卡间的集装箱转接作业。该集疏运方案的优点在于:有效压缩堆场辅助区域占地面积,提高码头场地利用率;简化集卡行驶路径,提高集疏运效率。
  3 自动化集装箱码头堆场集疏运作业方案优化
  3.1 优化方案
  对上述堆场集疏运作业方案进行仿真分析后发现:后方堆场方案和小型起重机方案在交通组织方面存在一定缺陷,尚不具备应用条件;集卡倒车方案和旋转起重机方案较具可行性,可在进一步优化后投入应用。
  集卡倒车集疏运方案的优化如下:改变原有方案下由轨道吊进行集卡装卸的工艺形式,在缓冲区配置轨道吊和梭车系统的基础上,在每个箱区的缓冲区配置1台固定式起重机,专门用于集卡装卸作业(见图6)。固定式起重机的起升高度较低且无大车行走机构,整机结构简单,且其造价远低于轨道吊。
  图6 集卡倒车集疏运方案优化后的布置形式
  旋转起重机集疏运方案的优化如下:保持旋转起重机原来的大跨距配置形式,将集装箱的旋转操作置于起重机外伸臂下,即梭车转承平台上侧(见图7),以便更好地利用旋转起重机跨距内的作业空间,提升集卡通行能力。
  图7 旋转起重机集疏运方案优化后的布置形式
  3.2 优化方案仿真对比分析
  集卡倒车和旋转起重机集疏运优化方案的使用效果均较佳。两种优化方案在设备配置数量、投资、辅助区域占用面积、交通组织、装卸能力和故障处置能力等方面的比较见表1。对两种优化方案进行仿真对比分析的结果表明:在集卡倒车集疏运优化方案下,虽然作业区域存在路线交叉的问题,但作业缓冲区可以有效缓解交通组织压力,其集疏运效率优于旋转起重机集疏运优化方案,具备一定整体优势。
  表1 集卡倒车与旋转起重机集疏运优化方案比较
  4 结束语
  堆场集疏运能力是影响集装箱码头通过能力的重要因素。目前,针对自动化集装箱码头的堆场集疏运环节已形成较为通用的解决方案,但这种解决方案在集疏运箱量较大的码头尚未得到广泛应用。码头堆场集疏运特点和集疏运车道配置形式对集疏运解决方案的应用效果制约较大,因此,在选择自动化集装箱码头堆场集疏运解决方案时,应因地制宜,选择适合码头自身条件和特点的工艺方案。
  (编辑:曹莉琼 收稿日期:2014-11-26) 转载注明来源:/3/view-12278836.htm


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