安國(guó)利+舒帆

集裝箱碼頭是承載貨物裝卸的重要節(jié)點(diǎn)，在世界貿(mào)易量劇增的推動(dòng)下，世界各國(guó)集裝箱碼頭快速發(fā)展。隨著人力資源日益匱乏，集裝箱碼頭向自動(dòng)化方向發(fā)展，自動(dòng)化集裝箱碼頭作業(yè)工藝規(guī)劃和設(shè)計(jì)成為業(yè)界研究重點(diǎn)。本文在分析現(xiàn)有自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)作業(yè)工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出新型梭車(chē)式自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)作業(yè)工藝，并通過(guò)仿真模型的建立和分析，論證新工藝的可行性。

1 自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)作業(yè)工藝發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 自動(dòng)化軌道吊交接方案

自動(dòng)化集裝箱碼頭通常依靠裝卸設(shè)備的聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)集裝箱水平運(yùn)輸和裝卸作業(yè)，其典型堆場(chǎng)的作業(yè)工藝原理與傳統(tǒng)集裝箱碼頭堆場(chǎng)的作業(yè)工藝原理相似，一般通過(guò)配置自動(dòng)化軌道吊來(lái)實(shí)現(xiàn)集裝箱裝卸作業(yè)。按照自動(dòng)化軌道吊的布置特點(diǎn)，該工藝方案可分為穿越式自動(dòng)化軌道吊工藝方案和對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案。

穿越式自動(dòng)化軌道吊工藝方案依靠一大一小2臺(tái)軌道吊在一定條件下開(kāi)展穿越式作業(yè)，以保證每塊場(chǎng)地有2臺(tái)軌道吊可以同時(shí)進(jìn)行裝卸船和集疏港作業(yè)，從而提升堆場(chǎng)海側(cè)和陸側(cè)裝卸作業(yè)能力。在這種工藝方案下，只有當(dāng)大尺寸自動(dòng)化軌道吊吊具位于軌道最右側(cè)時(shí)，才能完成與小尺寸自動(dòng)化軌道吊的穿越作業(yè)。這需要碼頭系統(tǒng)具有復(fù)雜的任務(wù)控制能力，尤其是調(diào)度控制系統(tǒng)的優(yōu)劣對(duì)該工藝方案下穿越作業(yè)優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)影響較大。

在對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案下，同一箱區(qū)布置2臺(tái)同等大小的軌道吊，海側(cè)自動(dòng)化軌道吊以完成海側(cè)裝卸船作業(yè)為主，陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊以完成陸側(cè)集疏港作業(yè)為主。海側(cè)自動(dòng)化軌道吊將集裝箱優(yōu)先卸至堆場(chǎng)海側(cè)，然后將其轉(zhuǎn)到堆場(chǎng)陸側(cè)，由陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊完成提箱作業(yè)。堆場(chǎng)堆存策略對(duì)該作業(yè)工藝效率影響較大。PARK等[1]針對(duì)自動(dòng)化碼頭進(jìn)場(chǎng)集裝箱進(jìn)行堆存策略研究，以跨運(yùn)車(chē)和雙自動(dòng)堆箱設(shè)備典型工藝為基礎(chǔ)提出在線搜索算法，動(dòng)態(tài)計(jì)算堆存策略的變量值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)堆存策略的動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)離線式優(yōu)化方法相比，該算法有利于提高堆場(chǎng)作業(yè)效率。

上述兩種堆場(chǎng)作業(yè)工藝方案的共同點(diǎn)是均采用自動(dòng)化軌道吊完成堆場(chǎng)集裝箱水平運(yùn)輸和裝卸作業(yè)。兩種工藝方案的不同之處在于：在穿越式自動(dòng)化軌道吊方案下，自動(dòng)化軌道吊可以全堆場(chǎng)行走，這對(duì)2臺(tái)自動(dòng)化軌道吊的匹配方式要求較高；在對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案下，2臺(tái)自動(dòng)化軌道吊的作業(yè)任務(wù)各有側(cè)重，有明顯的堆場(chǎng)海陸側(cè)作業(yè)分工，在海陸側(cè)任務(wù)交互時(shí)常常導(dǎo)致堆場(chǎng)翻箱作業(yè)，從而使堆場(chǎng)作業(yè)效率降低。由此可見(jiàn)，穿越式自動(dòng)化軌道吊工藝方案與對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案相比，前者的碼頭前沿作業(yè)效率高于后者，而其堆場(chǎng)作業(yè)效率略低于后者（見(jiàn)表1）。[2]

表1 穿越式自動(dòng)化軌道吊工藝方案與對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案的比較

1.2 立體軌道式分配系統(tǒng)工藝方案

由上海振華港口機(jī)械股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱振華港機(jī)）研發(fā)的立體軌道式分配系統(tǒng)由低架橋結(jié)構(gòu)件、起重小車(chē)、低架橋平板車(chē)和地面平板車(chē)等構(gòu)成。[3]起重小車(chē)負(fù)責(zé)低架橋平板車(chē)與地面平板車(chē)間的集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)，并具有90€白蜆δ埽壞圖芮牌槳宄蹈涸鳶肚龐肫鷸匭〕導(dǎo)淶募跋渥耍壞孛嫫槳宄蹈涸鸞跋湓慫偷蕉殉∧諶我恢付ㄎ恢謾F槳宄悼剎捎萌緦?duì)?斕郎璞竿ü捎么懦叩認(rèn)執(zhí)侄問(wèn)迪值畝ㄎ瘓齲笨墑迪鐘行П苷弦約敖艏鼻榭魷碌慕敉2僮鰲S捎詿死喙ひ輾槳感枰諑臚非把毓菇ǜ招粵⑻迨焦斕潰孀怕臚凡次壞睦┙ǎ⑻迨焦斕賴姆峙浣夏咽迪鄭虼耍臚非把氐牟賈瞇問(wèn)皆諍艽蟪潭壬嫌跋熗肆⑻騫斕朗椒峙湎低車(chē)撓τ謾？

立體軌道式分配系統(tǒng)工藝方案的優(yōu)點(diǎn)在于：堆場(chǎng)軌道吊無(wú)須帶箱長(zhǎng)距離行走，從而降低對(duì)軌道吊各類技術(shù)參數(shù)的要求；設(shè)備以較為固化的模式展開(kāi)交叉作業(yè)，提高運(yùn)行的可靠性。此工藝方案的缺點(diǎn)是投資較高且擴(kuò)展性較低，導(dǎo)致其推廣應(yīng)用的難度較大。在此基礎(chǔ)上，林浩等[4]提出高架式立體軌道分配系統(tǒng)。目前，上海長(zhǎng)興島基地建成自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道式分配系統(tǒng)示范線，但尚未投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。近期，振華港機(jī)提出在碼頭岸邊布置分層式軌道，以解決系統(tǒng)擴(kuò)展性問(wèn)題，其有效性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

1.3 跨運(yùn)車(chē)進(jìn)場(chǎng)工藝方案

跨運(yùn)車(chē)進(jìn)場(chǎng)工藝方案以澳大利亞布里斯班港的Patrick碼頭為代表，其采用跨運(yùn)車(chē)進(jìn)行碼頭岸邊集裝箱水平運(yùn)輸及堆場(chǎng)集裝箱裝卸和水平運(yùn)輸，適用于集裝箱堆高層數(shù)較少的場(chǎng)地?？邕\(yùn)車(chē)路徑優(yōu)化是此類工藝方案研究較集中的領(lǐng)域。SKINNER等[5]針對(duì)該工藝研究跨運(yùn)車(chē)使用率最低的方法，以集裝箱裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)總成本最小為目標(biāo)建立模型，采用雙種群遺傳算法求解生成作業(yè)序列。YUAN Shuai等[6]針對(duì)該工藝提出工作組方法，考慮在有限的碼頭空間使用更多跨運(yùn)車(chē)，同時(shí)全面考慮集裝箱堆碼高度、堆存順序、箱門(mén)方向及跨運(yùn)車(chē)加減速等實(shí)際難點(diǎn)，并通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型加以分析，以證明該工藝方案是有效的；但將該工藝方案應(yīng)用于我國(guó)自動(dòng)化集裝箱碼頭的可能性較小。

2 新型梭車(chē)式自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)作業(yè)工藝設(shè)計(jì)

2.1 方案設(shè)計(jì)背景

自動(dòng)化軌道吊是自動(dòng)化集裝箱碼頭的主流堆場(chǎng)裝卸設(shè)備。穿越式自動(dòng)化軌道吊工藝方案的應(yīng)用局限性較大，實(shí)現(xiàn)穿越作業(yè)的條件較為嚴(yán)苛，從而使系統(tǒng)控制難度較大；相比之下，對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案的應(yīng)用范圍較廣，但由于自動(dòng)化軌道吊需要帶箱長(zhǎng)距離高速行走，電氣系統(tǒng)裝機(jī)容量較大，能耗較高。這表明自動(dòng)化軌道吊在堆場(chǎng)集裝箱水平運(yùn)輸方面存在一定缺陷。若堆場(chǎng)配置1臺(tái)自動(dòng)化軌道吊，使其同時(shí)進(jìn)行裝卸船和集疏港作業(yè)，則由于其需要帶箱長(zhǎng)距離行走，導(dǎo)致作業(yè)耗時(shí)較長(zhǎng)且能耗較高，往往無(wú)法滿足碼頭對(duì)堆場(chǎng)設(shè)備裝卸能力的要求；若堆場(chǎng)配置多臺(tái)自動(dòng)化軌道吊，則由于其不能交叉作業(yè)，集裝箱往往需要多次轉(zhuǎn)運(yùn)才能到達(dá)指定箱位，導(dǎo)致堆場(chǎng)翻箱率較高?？紤]到自動(dòng)化軌道吊帶箱行走距離以及集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，為保證堆場(chǎng)集裝箱作業(yè)效率，箱區(qū)長(zhǎng)度一般限制在以內(nèi)。

為彌補(bǔ)對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊在堆場(chǎng)集裝箱水平運(yùn)輸方面的缺陷，在現(xiàn)有自動(dòng)化軌道吊工藝的基礎(chǔ)上，引入立體軌道式分配系統(tǒng)工藝的思路，開(kāi)發(fā)出新型梭車(chē)（地面軌道式小車(chē)）式自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)作業(yè)工藝，將堆場(chǎng)作業(yè)分為水平運(yùn)輸作業(yè)和裝卸作業(yè)，水平運(yùn)輸作業(yè)由梭車(chē)完成，裝卸作業(yè)由自動(dòng)化軌道吊完成。

新型梭車(chē)式工藝的優(yōu)點(diǎn)在于：梭車(chē)替代自動(dòng)化軌道吊帶箱長(zhǎng)距離行走，適用于箱區(qū)較長(zhǎng)堆場(chǎng)集裝箱作業(yè)要求，有利于碼頭擴(kuò)展堆存空間，降低作業(yè)能耗；梭車(chē)的引入使集裝箱場(chǎng)地位置計(jì)劃的靈活性增強(qiáng)，集裝箱可以一次性到達(dá)指定位置，有效降低堆場(chǎng)整體翻箱率；對(duì)自動(dòng)化軌道吊帶箱行走速度的要求降低，減少“啃軌”次數(shù)，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性；自動(dòng)化軌道吊的建造成本降低。由表2可見(jiàn)，與對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案相比，新型梭車(chē)式工藝方案在設(shè)備成本和水平運(yùn)輸能耗方面均具有一定優(yōu)勢(shì)。

表2 新型梭車(chē)式工藝方案與對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案的成本和能耗比較

2.2 方案設(shè)計(jì)

新型梭車(chē)式工藝方案的設(shè)計(jì)重點(diǎn)包括梭車(chē)與自動(dòng)化軌道吊的配比、梭車(chē)道的設(shè)計(jì)以及梭車(chē)與海陸側(cè)水平運(yùn)輸設(shè)備的交接等。根據(jù)堆場(chǎng)配置的梭車(chē)道數(shù)量，梭車(chē)式工藝方案可以分成雙梭車(chē)雙自動(dòng)化軌道吊方案和單梭車(chē)雙自動(dòng)化軌道吊方案；堆場(chǎng)海陸側(cè)水平運(yùn)輸設(shè)備與梭車(chē)的交接作業(yè)可以利用轉(zhuǎn)承平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以直接與梭車(chē)進(jìn)行交接作業(yè)；軌道內(nèi)部可以設(shè)中轉(zhuǎn)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)2輛梭車(chē)間的轉(zhuǎn)接作業(yè)，也可以不設(shè)中轉(zhuǎn)平臺(tái)，采用單梭車(chē)作業(yè)（見(jiàn)表3）。

表3 新型梭車(chē)式工藝方案的分類

“中轉(zhuǎn)平臺(tái)+雙梭車(chē)”方案的優(yōu)點(diǎn)在于：1條梭車(chē)道上可以同時(shí)進(jìn)行2個(gè)任務(wù)，作業(yè)不會(huì)因1輛梭車(chē)發(fā)生故障而完全中斷。該方案的缺點(diǎn)在于：轉(zhuǎn)承平臺(tái)及2輛梭車(chē)同時(shí)作業(yè)容易導(dǎo)致設(shè)備間的流向沖突；單條梭車(chē)道只能選擇同流向作業(yè)，影響箱區(qū)總體作業(yè)效率；為協(xié)調(diào)中轉(zhuǎn)平臺(tái)的作業(yè)任務(wù)，碼頭操作系統(tǒng)和碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜且成本較高；設(shè)備的投資和維護(hù)成本較高；裝卸船作業(yè)時(shí)，陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊的任務(wù)集裝箱須經(jīng)轉(zhuǎn)承平臺(tái)中轉(zhuǎn)，單次中轉(zhuǎn)耗時(shí)約，導(dǎo)致陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊的作業(yè)效率較低。

單梭車(chē)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：梭車(chē)道上沒(méi)有其他設(shè)備作業(yè)，梭車(chē)可以在任意時(shí)間選擇任意流向作業(yè)任務(wù)；后方自動(dòng)化軌道吊裝卸船作業(yè)無(wú)須在中轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行交接，有利于提高作業(yè)效率；前后2臺(tái)自動(dòng)化軌道吊的作業(yè)效率均衡，碼頭操作系統(tǒng)和碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，設(shè)備投資及維護(hù)成本較低。該方案的缺點(diǎn)在于：由于只有1輛梭車(chē)，導(dǎo)致梭車(chē)任務(wù)繁忙，若梭車(chē)因故障停運(yùn)，將嚴(yán)重影響碼頭正常作業(yè)。

2.3 方案仿真模型分析

本文選擇雙梭車(chē)道、梭車(chē)直接交接作業(yè)以及單梭車(chē)的組合方案（簡(jiǎn)稱雙軌單車(chē)直接式方案）進(jìn)行分析。利用仿真軟件建立所選方案的仿真模型，在堆場(chǎng)外側(cè)布置2條梭車(chē)道，軌道內(nèi)部不設(shè)中轉(zhuǎn)平臺(tái)，軌道端部不設(shè)轉(zhuǎn)承平臺(tái)（見(jiàn)圖1）。假設(shè)：海側(cè)自動(dòng)化軌道吊進(jìn)行卸船和提箱作業(yè)，陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊進(jìn)行集港和裝船作業(yè)；一條梭車(chē)道進(jìn)行裝卸船作業(yè)，另一條梭車(chē)道進(jìn)行集疏港作業(yè)。在該假設(shè)條件下，測(cè)定雙軌單車(chē)直接式方案下的堆場(chǎng)海側(cè)、陸側(cè)作業(yè)能力。通過(guò)仿真分析，在跨運(yùn)車(chē)完全滿足岸邊裝卸效率，梭車(chē)速度/min，自動(dòng)化軌道吊大車(chē)速度/min的條件下，堆場(chǎng)海側(cè)作業(yè)能力達(dá)19自然箱/h，陸側(cè)作業(yè)能力達(dá)15自然箱/h。

圖1 雙軌單車(chē)直接式方案仿真模型

參考文獻(xiàn)：

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（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-11-26）

新型梭車(chē)式工藝的優(yōu)點(diǎn)在于：梭車(chē)替代自動(dòng)化軌道吊帶箱長(zhǎng)距離行走，適用于箱區(qū)較長(zhǎng)堆場(chǎng)集裝箱作業(yè)要求，有利于碼頭擴(kuò)展堆存空間，降低作業(yè)能耗；梭車(chē)的引入使集裝箱場(chǎng)地位置計(jì)劃的靈活性增強(qiáng)，集裝箱可以一次性到達(dá)指定位置，有效降低堆場(chǎng)整體翻箱率；對(duì)自動(dòng)化軌道吊帶箱行走速度的要求降低，減少“啃軌”次數(shù)，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性；自動(dòng)化軌道吊的建造成本降低。由表2可見(jiàn)，與對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案相比，新型梭車(chē)式工藝方案在設(shè)備成本和水平運(yùn)輸能耗方面均具有一定優(yōu)勢(shì)。

表2 新型梭車(chē)式工藝方案與對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案的成本和能耗比較

2.2 方案設(shè)計(jì)

新型梭車(chē)式工藝方案的設(shè)計(jì)重點(diǎn)包括梭車(chē)與自動(dòng)化軌道吊的配比、梭車(chē)道的設(shè)計(jì)以及梭車(chē)與海陸側(cè)水平運(yùn)輸設(shè)備的交接等。根據(jù)堆場(chǎng)配置的梭車(chē)道數(shù)量，梭車(chē)式工藝方案可以分成雙梭車(chē)雙自動(dòng)化軌道吊方案和單梭車(chē)雙自動(dòng)化軌道吊方案；堆場(chǎng)海陸側(cè)水平運(yùn)輸設(shè)備與梭車(chē)的交接作業(yè)可以利用轉(zhuǎn)承平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以直接與梭車(chē)進(jìn)行交接作業(yè)；軌道內(nèi)部可以設(shè)中轉(zhuǎn)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)2輛梭車(chē)間的轉(zhuǎn)接作業(yè)，也可以不設(shè)中轉(zhuǎn)平臺(tái)，采用單梭車(chē)作業(yè)（見(jiàn)表3）。

表3 新型梭車(chē)式工藝方案的分類

“中轉(zhuǎn)平臺(tái)+雙梭車(chē)”方案的優(yōu)點(diǎn)在于：1條梭車(chē)道上可以同時(shí)進(jìn)行2個(gè)任務(wù)，作業(yè)不會(huì)因1輛梭車(chē)發(fā)生故障而完全中斷。該方案的缺點(diǎn)在于：轉(zhuǎn)承平臺(tái)及2輛梭車(chē)同時(shí)作業(yè)容易導(dǎo)致設(shè)備間的流向沖突；單條梭車(chē)道只能選擇同流向作業(yè)，影響箱區(qū)總體作業(yè)效率；為協(xié)調(diào)中轉(zhuǎn)平臺(tái)的作業(yè)任務(wù)，碼頭操作系統(tǒng)和碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜且成本較高；設(shè)備的投資和維護(hù)成本較高；裝卸船作業(yè)時(shí)，陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊的任務(wù)集裝箱須經(jīng)轉(zhuǎn)承平臺(tái)中轉(zhuǎn)，單次中轉(zhuǎn)耗時(shí)約，導(dǎo)致陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊的作業(yè)效率較低。

單梭車(chē)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：梭車(chē)道上沒(méi)有其他設(shè)備作業(yè)，梭車(chē)可以在任意時(shí)間選擇任意流向作業(yè)任務(wù)；后方自動(dòng)化軌道吊裝卸船作業(yè)無(wú)須在中轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行交接，有利于提高作業(yè)效率；前后2臺(tái)自動(dòng)化軌道吊的作業(yè)效率均衡，碼頭操作系統(tǒng)和碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，設(shè)備投資及維護(hù)成本較低。該方案的缺點(diǎn)在于：由于只有1輛梭車(chē)，導(dǎo)致梭車(chē)任務(wù)繁忙，若梭車(chē)因故障停運(yùn)，將嚴(yán)重影響碼頭正常作業(yè)。

2.3 方案仿真模型分析

本文選擇雙梭車(chē)道、梭車(chē)直接交接作業(yè)以及單梭車(chē)的組合方案（簡(jiǎn)稱雙軌單車(chē)直接式方案）進(jìn)行分析。利用仿真軟件建立所選方案的仿真模型，在堆場(chǎng)外側(cè)布置2條梭車(chē)道，軌道內(nèi)部不設(shè)中轉(zhuǎn)平臺(tái)，軌道端部不設(shè)轉(zhuǎn)承平臺(tái)（見(jiàn)圖1）。假設(shè)：海側(cè)自動(dòng)化軌道吊進(jìn)行卸船和提箱作業(yè)，陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊進(jìn)行集港和裝船作業(yè)；一條梭車(chē)道進(jìn)行裝卸船作業(yè)，另一條梭車(chē)道進(jìn)行集疏港作業(yè)。在該假設(shè)條件下，測(cè)定雙軌單車(chē)直接式方案下的堆場(chǎng)海側(cè)、陸側(cè)作業(yè)能力。通過(guò)仿真分析，在跨運(yùn)車(chē)完全滿足岸邊裝卸效率，梭車(chē)速度/min，自動(dòng)化軌道吊大車(chē)速度/min的條件下，堆場(chǎng)海側(cè)作業(yè)能力達(dá)19自然箱/h，陸側(cè)作業(yè)能力達(dá)15自然箱/h。

圖1 雙軌單車(chē)直接式方案仿真模型

參考文獻(xiàn)：

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（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-11-26）

新型梭車(chē)式工藝的優(yōu)點(diǎn)在于：梭車(chē)替代自動(dòng)化軌道吊帶箱長(zhǎng)距離行走，適用于箱區(qū)較長(zhǎng)堆場(chǎng)集裝箱作業(yè)要求，有利于碼頭擴(kuò)展堆存空間，降低作業(yè)能耗；梭車(chē)的引入使集裝箱場(chǎng)地位置計(jì)劃的靈活性增強(qiáng)，集裝箱可以一次性到達(dá)指定位置，有效降低堆場(chǎng)整體翻箱率；對(duì)自動(dòng)化軌道吊帶箱行走速度的要求降低，減少“啃軌”次數(shù)，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性；自動(dòng)化軌道吊的建造成本降低。由表2可見(jiàn)，與對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案相比，新型梭車(chē)式工藝方案在設(shè)備成本和水平運(yùn)輸能耗方面均具有一定優(yōu)勢(shì)。

表2 新型梭車(chē)式工藝方案與對(duì)等式自動(dòng)化軌道吊工藝方案的成本和能耗比較

2.2 方案設(shè)計(jì)

新型梭車(chē)式工藝方案的設(shè)計(jì)重點(diǎn)包括梭車(chē)與自動(dòng)化軌道吊的配比、梭車(chē)道的設(shè)計(jì)以及梭車(chē)與海陸側(cè)水平運(yùn)輸設(shè)備的交接等。根據(jù)堆場(chǎng)配置的梭車(chē)道數(shù)量，梭車(chē)式工藝方案可以分成雙梭車(chē)雙自動(dòng)化軌道吊方案和單梭車(chē)雙自動(dòng)化軌道吊方案；堆場(chǎng)海陸側(cè)水平運(yùn)輸設(shè)備與梭車(chē)的交接作業(yè)可以利用轉(zhuǎn)承平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以直接與梭車(chē)進(jìn)行交接作業(yè)；軌道內(nèi)部可以設(shè)中轉(zhuǎn)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)2輛梭車(chē)間的轉(zhuǎn)接作業(yè)，也可以不設(shè)中轉(zhuǎn)平臺(tái)，采用單梭車(chē)作業(yè)（見(jiàn)表3）。

表3 新型梭車(chē)式工藝方案的分類

“中轉(zhuǎn)平臺(tái)+雙梭車(chē)”方案的優(yōu)點(diǎn)在于：1條梭車(chē)道上可以同時(shí)進(jìn)行2個(gè)任務(wù)，作業(yè)不會(huì)因1輛梭車(chē)發(fā)生故障而完全中斷。該方案的缺點(diǎn)在于：轉(zhuǎn)承平臺(tái)及2輛梭車(chē)同時(shí)作業(yè)容易導(dǎo)致設(shè)備間的流向沖突；單條梭車(chē)道只能選擇同流向作業(yè)，影響箱區(qū)總體作業(yè)效率；為協(xié)調(diào)中轉(zhuǎn)平臺(tái)的作業(yè)任務(wù)，碼頭操作系統(tǒng)和碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜且成本較高；設(shè)備的投資和維護(hù)成本較高；裝卸船作業(yè)時(shí)，陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊的任務(wù)集裝箱須經(jīng)轉(zhuǎn)承平臺(tái)中轉(zhuǎn)，單次中轉(zhuǎn)耗時(shí)約，導(dǎo)致陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊的作業(yè)效率較低。

單梭車(chē)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：梭車(chē)道上沒(méi)有其他設(shè)備作業(yè)，梭車(chē)可以在任意時(shí)間選擇任意流向作業(yè)任務(wù)；后方自動(dòng)化軌道吊裝卸船作業(yè)無(wú)須在中轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行交接，有利于提高作業(yè)效率；前后2臺(tái)自動(dòng)化軌道吊的作業(yè)效率均衡，碼頭操作系統(tǒng)和碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，設(shè)備投資及維護(hù)成本較低。該方案的缺點(diǎn)在于：由于只有1輛梭車(chē)，導(dǎo)致梭車(chē)任務(wù)繁忙，若梭車(chē)因故障停運(yùn)，將嚴(yán)重影響碼頭正常作業(yè)。

2.3 方案仿真模型分析

本文選擇雙梭車(chē)道、梭車(chē)直接交接作業(yè)以及單梭車(chē)的組合方案（簡(jiǎn)稱雙軌單車(chē)直接式方案）進(jìn)行分析。利用仿真軟件建立所選方案的仿真模型，在堆場(chǎng)外側(cè)布置2條梭車(chē)道，軌道內(nèi)部不設(shè)中轉(zhuǎn)平臺(tái)，軌道端部不設(shè)轉(zhuǎn)承平臺(tái)（見(jiàn)圖1）。假設(shè)：海側(cè)自動(dòng)化軌道吊進(jìn)行卸船和提箱作業(yè)，陸側(cè)自動(dòng)化軌道吊進(jìn)行集港和裝船作業(yè)；一條梭車(chē)道進(jìn)行裝卸船作業(yè)，另一條梭車(chē)道進(jìn)行集疏港作業(yè)。在該假設(shè)條件下，測(cè)定雙軌單車(chē)直接式方案下的堆場(chǎng)海側(cè)、陸側(cè)作業(yè)能力。通過(guò)仿真分析，在跨運(yùn)車(chē)完全滿足岸邊裝卸效率，梭車(chē)速度/min，自動(dòng)化軌道吊大車(chē)速度/min的條件下，堆場(chǎng)海側(cè)作業(yè)能力達(dá)19自然箱/h，陸側(cè)作業(yè)能力達(dá)15自然箱/h。

圖1 雙軌單車(chē)直接式方案仿真模型

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（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-11-26）