董席亮+朱連義+曹陽

集裝箱碼頭堆場作業(yè)主要由海側(cè)作業(yè)和陸側(cè)作業(yè)組成。海側(cè)作業(yè)是為實(shí)現(xiàn)船舶與碼頭堆場間的集裝箱流轉(zhuǎn)而進(jìn)行的作業(yè)；陸側(cè)作業(yè)是為實(shí)現(xiàn)碼頭堆場與陸路運(yùn)輸設(shè)備間的集裝箱流轉(zhuǎn)而進(jìn)行的作業(yè)。堆場陸側(cè)作業(yè)又稱為堆場集疏運(yùn)作業(yè)：堆場集運(yùn)指集裝箱從陸路運(yùn)輸設(shè)備卸下并進(jìn)入碼頭堆場的過程；堆場疏運(yùn)指集裝箱從碼頭堆場提出并裝上陸路運(yùn)輸設(shè)備的過程。堆場集疏運(yùn)效率是影響碼頭整體作業(yè)效率的關(guān)鍵因素，只有足夠的集疏運(yùn)能力才能保證堆場集裝箱周轉(zhuǎn)的靈活性，實(shí)現(xiàn)高效的船舶裝卸作業(yè)。集裝箱陸路運(yùn)輸設(shè)備包括集卡和火車等，本文著重探討自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場區(qū)域內(nèi)集卡集疏運(yùn)作業(yè)方式。

1 自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)現(xiàn)狀

自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場主要有開放式堆場和封閉式堆場。開放式堆場指允許人員和集卡進(jìn)入的堆場區(qū)域，其集疏運(yùn)方式與傳統(tǒng)人工碼頭堆場的集疏運(yùn)方式一致，集卡到達(dá)目標(biāo)箱位后，由軌道式集裝箱門式起重機(jī)（以下簡稱軌道吊）直接裝卸；封閉式堆場指不允許人員和車輛進(jìn)入的堆場區(qū)域，集疏運(yùn)必須在堆場陸側(cè)端部完成，其作業(yè)方式與傳統(tǒng)人工碼頭堆場作業(yè)方式差異較大。

現(xiàn)已建成的自動(dòng)化集裝箱碼頭封閉式堆場大多在陸側(cè)設(shè)置緩沖區(qū)，以便進(jìn)行集疏運(yùn)裝卸作業(yè)（見圖1）。這種堆場集疏運(yùn)方式的具體作業(yè)流程如下：（1）集卡進(jìn)入碼頭區(qū)域后直接進(jìn)入堆場陸側(cè)端部的緩沖區(qū)，然后倒車進(jìn)入指定裝卸作業(yè)車道；（2）集卡停于指定裝卸作業(yè)車道的規(guī)定位置后，司機(jī)離開集卡并進(jìn)入規(guī)定等待區(qū)域，觸發(fā)軌道吊作業(yè)指令；（3）軌道吊進(jìn)入緩沖區(qū)進(jìn)行集卡裝卸作業(yè)；（4）裝卸作業(yè)完成后，軌道吊退出緩沖區(qū)；（5）司機(jī)駕駛集卡離開緩沖區(qū)，完成裝卸作業(yè)。

圖1 堆場陸側(cè)緩沖區(qū)集疏運(yùn)裝卸作業(yè)

上述堆場集疏運(yùn)方式較好地解決了自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場封閉造成的裝卸作業(yè)不便的問題，大大提升自動(dòng)化作業(yè)安全性。但需要說明的是，在這種堆場集疏運(yùn)方式下，軌道吊需要帶箱長距離行走才能將集裝箱放置于目標(biāo)箱位，導(dǎo)致整體裝卸作業(yè)效率較低且能耗較高。因此，該堆場集疏運(yùn)方式在應(yīng)用中存在一定局限性：一方面，受效率的限制，集疏運(yùn)箱量較大的堆場不適于采取這種方式；另一方面，由于軌道吊需要帶箱行走，堆場縱深過長會(huì)進(jìn)一步降低裝卸作業(yè)效率。

2 自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)方案設(shè)計(jì)

天津港具有“大出大進(jìn)”的集疏運(yùn)特點(diǎn)，這對(duì)碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)提出更高要求。為提高天津港自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)能力，研究人員致力于尋找集卡交通組織便利、整體裝卸效率較高的新型裝卸作業(yè)方案。天津港自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場采用新型梭車作業(yè)工藝系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有作業(yè)效率較高的優(yōu)點(diǎn)。在充分考慮與堆場梭車作業(yè)工藝系統(tǒng)銜接的基礎(chǔ)上，研究人員設(shè)計(jì)出多個(gè)堆場集疏運(yùn)解決方案。

2.1 集卡倒車集疏運(yùn)方案

集卡倒車集疏運(yùn)方案是在自動(dòng)化集裝箱碼頭原有陸側(cè)緩沖區(qū)集疏運(yùn)方案的基礎(chǔ)上加入梭車系統(tǒng)后重新設(shè)計(jì)的集疏運(yùn)方案，其布置形式如圖2所示。在該集疏運(yùn)方案下，在堆場陸側(cè)端部設(shè)置用于集卡裝卸作業(yè)的緩沖區(qū)，并在堆場縱深方向布置梭車系統(tǒng)（圖2紫色區(qū)域?yàn)樗筌囘\(yùn)行區(qū)域），負(fù)責(zé)集裝箱在堆場內(nèi)的水平運(yùn)輸。

圖2 集卡倒車集疏運(yùn)方案布置形式

集卡倒車集疏運(yùn)作業(yè)流程如下：（1）集卡采用倒車的方式進(jìn)入緩沖區(qū)并到達(dá)指定裝卸位置；（2）軌道吊與梭車配合作業(yè)，軌道吊負(fù)責(zé)集卡與梭車間及梭車與堆場間集裝箱的轉(zhuǎn)接，梭車負(fù)責(zé)集裝箱在堆場內(nèi)的水平運(yùn)輸。該方案有利于縮短軌道吊帶箱行走距離，提升堆場裝卸作業(yè)效率。

2.2 后方堆場集疏運(yùn)方案

在后方堆場集疏運(yùn)方案下，碼頭堆場按碼頭縱深方向分為前方堆場和后方堆場（見圖3）：前方堆場主要用于船舶裝卸作業(yè)；后方堆場主要用于集疏運(yùn)作業(yè)。前方和后方堆場均設(shè)置有箱區(qū)和軌道吊，便于集裝箱堆垛作業(yè)；在前方與后方堆場間設(shè)置縱向貫通的梭車系統(tǒng)，用于堆場內(nèi)集裝箱水平運(yùn)輸；同時(shí)，在后方堆場箱區(qū)設(shè)置集卡環(huán)繞車道。

圖3 后方堆場集疏運(yùn)方案布置形式

后方堆場集疏運(yùn)作業(yè)流程如下：（1）集卡進(jìn)入碼頭區(qū)域后直接行駛至指定箱區(qū)，并通過行車通道進(jìn)入后方堆場；（2）后方堆場軌道吊負(fù)責(zé)集卡裝卸，集裝箱在前方與后方堆場間的轉(zhuǎn)運(yùn)通過軌道吊與梭車的配合作業(yè)完成。該集疏運(yùn)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：集卡可以在行車通道內(nèi)連續(xù)行駛，有利于縮短集卡在堆場區(qū)域的等待和作業(yè)時(shí)間，提升作業(yè)效率；后方堆場沿用傳統(tǒng)人工堆場裝卸模式，保留集卡裝卸環(huán)節(jié)，使集卡裝卸作業(yè)與高效的自動(dòng)化堆場作業(yè)有效融合。

2.3 小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案

小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案與后方堆場集疏運(yùn)方案的設(shè)計(jì)思路較為一致：前者在后者的基礎(chǔ)上，對(duì)后方堆場進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)，去除后方堆場的箱區(qū)，并對(duì)后方堆場軌道吊進(jìn)行小型化處理（見圖4）；后方堆場軌道吊下設(shè)置梭車運(yùn)行區(qū)域和集卡車道，以減小后方堆場縱深過長對(duì)堆場集疏運(yùn)作業(yè)的影響。

圖4 小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案布置形式

小型起重機(jī)集疏運(yùn)作業(yè)流程與后方堆場集疏運(yùn)作業(yè)流程的區(qū)別在于：當(dāng)后方堆場軌道吊執(zhí)行集卡裝卸作業(yè)時(shí)，由于后方堆場沒有緩沖能力，需要梭車進(jìn)行配合作業(yè)。小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：集卡行駛區(qū)域得以擴(kuò)展，有利于縮短集卡等待和作業(yè)時(shí)間，提升作業(yè)效率；后方堆場采用簡化設(shè)計(jì)思路，有利于減小后方堆場占地面積，節(jié)省設(shè)備投資。

2.4 旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案

旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案將集卡行駛主干路與裝卸作業(yè)區(qū)域進(jìn)行融合（見圖5），使集卡裝卸作業(yè)在主干路上就可以完成。在該集疏運(yùn)方案下，堆場陸側(cè)不單獨(dú)設(shè)置作業(yè)區(qū)域，而是通過旋轉(zhuǎn)起重機(jī)實(shí)現(xiàn)集卡與梭車間的集裝箱轉(zhuǎn)接作業(yè)以及集裝箱在裝卸過程中的90€白潁殺苊餳ɑ幌蛐惺唬傭锏教嶸饕敵實(shí)哪康摹？

圖5 旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案布置形式

旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)作業(yè)流程如下：（1）集卡進(jìn)入碼頭區(qū)域后直接行駛到主干路上的指定作業(yè)位置；（2）旋轉(zhuǎn)起重機(jī)分別進(jìn)行集卡和梭車裝卸，完成梭車與集卡間的集裝箱轉(zhuǎn)接作業(yè)。該集疏運(yùn)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：有效壓縮堆場輔助區(qū)域占地面積，提高碼頭場地利用率；簡化集卡行駛路徑，提高集疏運(yùn)效率。

3 自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)方案優(yōu)化

3.1 優(yōu)化方案

對(duì)上述堆場集疏運(yùn)作業(yè)方案進(jìn)行仿真分析后發(fā)現(xiàn)：后方堆場方案和小型起重機(jī)方案在交通組織方面存在一定缺陷，尚不具備應(yīng)用條件；集卡倒車方案和旋轉(zhuǎn)起重機(jī)方案較具可行性，可在進(jìn)一步優(yōu)化后投入應(yīng)用。

集卡倒車集疏運(yùn)方案的優(yōu)化如下：改變原有方案下由軌道吊進(jìn)行集卡裝卸的工藝形式，在緩沖區(qū)配置軌道吊和梭車系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在每個(gè)箱區(qū)的緩沖區(qū)配置1臺(tái)固定式起重機(jī)，專門用于集卡裝卸作業(yè)（見圖6）。固定式起重機(jī)的起升高度較低且無大車行走機(jī)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，且其造價(jià)遠(yuǎn)低于軌道吊。

圖6 集卡倒車集疏運(yùn)方案優(yōu)化后的布置形式

旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案的優(yōu)化如下：保持旋轉(zhuǎn)起重機(jī)原來的大跨距配置形式，將集裝箱的旋轉(zhuǎn)操作置于起重機(jī)外伸臂下，即梭車轉(zhuǎn)承平臺(tái)上側(cè)（見圖7），以便更好地利用旋轉(zhuǎn)起重機(jī)跨距內(nèi)的作業(yè)空間，提升集卡通行能力。

圖7 旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案優(yōu)化后的布置形式

3.2 優(yōu)化方案仿真對(duì)比分析

集卡倒車和旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)優(yōu)化方案的使用效果均較佳。兩種優(yōu)化方案在設(shè)備配置數(shù)量、投資、輔助區(qū)域占用面積、交通組織、裝卸能力和故障處置能力等方面的比較見表1。對(duì)兩種優(yōu)化方案進(jìn)行仿真對(duì)比分析的結(jié)果表明：在集卡倒車集疏運(yùn)優(yōu)化方案下，雖然作業(yè)區(qū)域存在路線交叉的問題，但作業(yè)緩沖區(qū)可以有效緩解交通組織壓力，其集疏運(yùn)效率優(yōu)于旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)優(yōu)化方案，具備一定整體優(yōu)勢。

表1 集卡倒車與旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)優(yōu)化方案比較

4 結(jié)束語

堆場集疏運(yùn)能力是影響集裝箱碼頭通過能力的重要因素。目前，針對(duì)自動(dòng)化集裝箱碼頭的堆場集疏運(yùn)環(huán)節(jié)已形成較為通用的解決方案，但這種解決方案在集疏運(yùn)箱量較大的碼頭尚未得到廣泛應(yīng)用。碼頭堆場集疏運(yùn)特點(diǎn)和集疏運(yùn)車道配置形式對(duì)集疏運(yùn)解決方案的應(yīng)用效果制約較大，因此，在選擇自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)解決方案時(shí)，應(yīng)因地制宜，選擇適合碼頭自身?xiàng)l件和特點(diǎn)的工藝方案。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-11-26）

集裝箱碼頭堆場作業(yè)主要由海側(cè)作業(yè)和陸側(cè)作業(yè)組成。海側(cè)作業(yè)是為實(shí)現(xiàn)船舶與碼頭堆場間的集裝箱流轉(zhuǎn)而進(jìn)行的作業(yè)；陸側(cè)作業(yè)是為實(shí)現(xiàn)碼頭堆場與陸路運(yùn)輸設(shè)備間的集裝箱流轉(zhuǎn)而進(jìn)行的作業(yè)。堆場陸側(cè)作業(yè)又稱為堆場集疏運(yùn)作業(yè)：堆場集運(yùn)指集裝箱從陸路運(yùn)輸設(shè)備卸下并進(jìn)入碼頭堆場的過程；堆場疏運(yùn)指集裝箱從碼頭堆場提出并裝上陸路運(yùn)輸設(shè)備的過程。堆場集疏運(yùn)效率是影響碼頭整體作業(yè)效率的關(guān)鍵因素，只有足夠的集疏運(yùn)能力才能保證堆場集裝箱周轉(zhuǎn)的靈活性，實(shí)現(xiàn)高效的船舶裝卸作業(yè)。集裝箱陸路運(yùn)輸設(shè)備包括集卡和火車等，本文著重探討自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場區(qū)域內(nèi)集卡集疏運(yùn)作業(yè)方式。

1 自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)現(xiàn)狀

自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場主要有開放式堆場和封閉式堆場。開放式堆場指允許人員和集卡進(jìn)入的堆場區(qū)域，其集疏運(yùn)方式與傳統(tǒng)人工碼頭堆場的集疏運(yùn)方式一致，集卡到達(dá)目標(biāo)箱位后，由軌道式集裝箱門式起重機(jī)（以下簡稱軌道吊）直接裝卸；封閉式堆場指不允許人員和車輛進(jìn)入的堆場區(qū)域，集疏運(yùn)必須在堆場陸側(cè)端部完成，其作業(yè)方式與傳統(tǒng)人工碼頭堆場作業(yè)方式差異較大。

現(xiàn)已建成的自動(dòng)化集裝箱碼頭封閉式堆場大多在陸側(cè)設(shè)置緩沖區(qū)，以便進(jìn)行集疏運(yùn)裝卸作業(yè)（見圖1）。這種堆場集疏運(yùn)方式的具體作業(yè)流程如下：（1）集卡進(jìn)入碼頭區(qū)域后直接進(jìn)入堆場陸側(cè)端部的緩沖區(qū)，然后倒車進(jìn)入指定裝卸作業(yè)車道；（2）集卡停于指定裝卸作業(yè)車道的規(guī)定位置后，司機(jī)離開集卡并進(jìn)入規(guī)定等待區(qū)域，觸發(fā)軌道吊作業(yè)指令；（3）軌道吊進(jìn)入緩沖區(qū)進(jìn)行集卡裝卸作業(yè)；（4）裝卸作業(yè)完成后，軌道吊退出緩沖區(qū)；（5）司機(jī)駕駛集卡離開緩沖區(qū)，完成裝卸作業(yè)。

圖1 堆場陸側(cè)緩沖區(qū)集疏運(yùn)裝卸作業(yè)

上述堆場集疏運(yùn)方式較好地解決了自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場封閉造成的裝卸作業(yè)不便的問題，大大提升自動(dòng)化作業(yè)安全性。但需要說明的是，在這種堆場集疏運(yùn)方式下，軌道吊需要帶箱長距離行走才能將集裝箱放置于目標(biāo)箱位，導(dǎo)致整體裝卸作業(yè)效率較低且能耗較高。因此，該堆場集疏運(yùn)方式在應(yīng)用中存在一定局限性：一方面，受效率的限制，集疏運(yùn)箱量較大的堆場不適于采取這種方式；另一方面，由于軌道吊需要帶箱行走，堆場縱深過長會(huì)進(jìn)一步降低裝卸作業(yè)效率。

2 自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)方案設(shè)計(jì)

天津港具有“大出大進(jìn)”的集疏運(yùn)特點(diǎn)，這對(duì)碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)提出更高要求。為提高天津港自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)能力，研究人員致力于尋找集卡交通組織便利、整體裝卸效率較高的新型裝卸作業(yè)方案。天津港自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場采用新型梭車作業(yè)工藝系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有作業(yè)效率較高的優(yōu)點(diǎn)。在充分考慮與堆場梭車作業(yè)工藝系統(tǒng)銜接的基礎(chǔ)上，研究人員設(shè)計(jì)出多個(gè)堆場集疏運(yùn)解決方案。

2.1 集卡倒車集疏運(yùn)方案

集卡倒車集疏運(yùn)方案是在自動(dòng)化集裝箱碼頭原有陸側(cè)緩沖區(qū)集疏運(yùn)方案的基礎(chǔ)上加入梭車系統(tǒng)后重新設(shè)計(jì)的集疏運(yùn)方案，其布置形式如圖2所示。在該集疏運(yùn)方案下，在堆場陸側(cè)端部設(shè)置用于集卡裝卸作業(yè)的緩沖區(qū)，并在堆場縱深方向布置梭車系統(tǒng)（圖2紫色區(qū)域?yàn)樗筌囘\(yùn)行區(qū)域），負(fù)責(zé)集裝箱在堆場內(nèi)的水平運(yùn)輸。

圖2 集卡倒車集疏運(yùn)方案布置形式

集卡倒車集疏運(yùn)作業(yè)流程如下：（1）集卡采用倒車的方式進(jìn)入緩沖區(qū)并到達(dá)指定裝卸位置；（2）軌道吊與梭車配合作業(yè)，軌道吊負(fù)責(zé)集卡與梭車間及梭車與堆場間集裝箱的轉(zhuǎn)接，梭車負(fù)責(zé)集裝箱在堆場內(nèi)的水平運(yùn)輸。該方案有利于縮短軌道吊帶箱行走距離，提升堆場裝卸作業(yè)效率。

2.2 后方堆場集疏運(yùn)方案

在后方堆場集疏運(yùn)方案下，碼頭堆場按碼頭縱深方向分為前方堆場和后方堆場（見圖3）：前方堆場主要用于船舶裝卸作業(yè)；后方堆場主要用于集疏運(yùn)作業(yè)。前方和后方堆場均設(shè)置有箱區(qū)和軌道吊，便于集裝箱堆垛作業(yè)；在前方與后方堆場間設(shè)置縱向貫通的梭車系統(tǒng)，用于堆場內(nèi)集裝箱水平運(yùn)輸；同時(shí)，在后方堆場箱區(qū)設(shè)置集卡環(huán)繞車道。

圖3 后方堆場集疏運(yùn)方案布置形式

后方堆場集疏運(yùn)作業(yè)流程如下：（1）集卡進(jìn)入碼頭區(qū)域后直接行駛至指定箱區(qū)，并通過行車通道進(jìn)入后方堆場；（2）后方堆場軌道吊負(fù)責(zé)集卡裝卸，集裝箱在前方與后方堆場間的轉(zhuǎn)運(yùn)通過軌道吊與梭車的配合作業(yè)完成。該集疏運(yùn)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：集卡可以在行車通道內(nèi)連續(xù)行駛，有利于縮短集卡在堆場區(qū)域的等待和作業(yè)時(shí)間，提升作業(yè)效率；后方堆場沿用傳統(tǒng)人工堆場裝卸模式，保留集卡裝卸環(huán)節(jié)，使集卡裝卸作業(yè)與高效的自動(dòng)化堆場作業(yè)有效融合。

2.3 小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案

小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案與后方堆場集疏運(yùn)方案的設(shè)計(jì)思路較為一致：前者在后者的基礎(chǔ)上，對(duì)后方堆場進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)，去除后方堆場的箱區(qū)，并對(duì)后方堆場軌道吊進(jìn)行小型化處理（見圖4）；后方堆場軌道吊下設(shè)置梭車運(yùn)行區(qū)域和集卡車道，以減小后方堆場縱深過長對(duì)堆場集疏運(yùn)作業(yè)的影響。

圖4 小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案布置形式

小型起重機(jī)集疏運(yùn)作業(yè)流程與后方堆場集疏運(yùn)作業(yè)流程的區(qū)別在于：當(dāng)后方堆場軌道吊執(zhí)行集卡裝卸作業(yè)時(shí)，由于后方堆場沒有緩沖能力，需要梭車進(jìn)行配合作業(yè)。小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：集卡行駛區(qū)域得以擴(kuò)展，有利于縮短集卡等待和作業(yè)時(shí)間，提升作業(yè)效率；后方堆場采用簡化設(shè)計(jì)思路，有利于減小后方堆場占地面積，節(jié)省設(shè)備投資。

2.4 旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案

旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案將集卡行駛主干路與裝卸作業(yè)區(qū)域進(jìn)行融合（見圖5），使集卡裝卸作業(yè)在主干路上就可以完成。在該集疏運(yùn)方案下，堆場陸側(cè)不單獨(dú)設(shè)置作業(yè)區(qū)域，而是通過旋轉(zhuǎn)起重機(jī)實(shí)現(xiàn)集卡與梭車間的集裝箱轉(zhuǎn)接作業(yè)以及集裝箱在裝卸過程中的90€白潁殺苊餳ɑ幌蛐惺唬傭锏教嶸饕敵實(shí)哪康?。?/p>

圖5 旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案布置形式

旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)作業(yè)流程如下：（1）集卡進(jìn)入碼頭區(qū)域后直接行駛到主干路上的指定作業(yè)位置；（2）旋轉(zhuǎn)起重機(jī)分別進(jìn)行集卡和梭車裝卸，完成梭車與集卡間的集裝箱轉(zhuǎn)接作業(yè)。該集疏運(yùn)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：有效壓縮堆場輔助區(qū)域占地面積，提高碼頭場地利用率；簡化集卡行駛路徑，提高集疏運(yùn)效率。

3 自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)方案優(yōu)化

3.1 優(yōu)化方案

對(duì)上述堆場集疏運(yùn)作業(yè)方案進(jìn)行仿真分析后發(fā)現(xiàn)：后方堆場方案和小型起重機(jī)方案在交通組織方面存在一定缺陷，尚不具備應(yīng)用條件；集卡倒車方案和旋轉(zhuǎn)起重機(jī)方案較具可行性，可在進(jìn)一步優(yōu)化后投入應(yīng)用。

集卡倒車集疏運(yùn)方案的優(yōu)化如下：改變原有方案下由軌道吊進(jìn)行集卡裝卸的工藝形式，在緩沖區(qū)配置軌道吊和梭車系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在每個(gè)箱區(qū)的緩沖區(qū)配置1臺(tái)固定式起重機(jī)，專門用于集卡裝卸作業(yè)（見圖6）。固定式起重機(jī)的起升高度較低且無大車行走機(jī)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，且其造價(jià)遠(yuǎn)低于軌道吊。

圖6 集卡倒車集疏運(yùn)方案優(yōu)化后的布置形式

旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案的優(yōu)化如下：保持旋轉(zhuǎn)起重機(jī)原來的大跨距配置形式，將集裝箱的旋轉(zhuǎn)操作置于起重機(jī)外伸臂下，即梭車轉(zhuǎn)承平臺(tái)上側(cè)（見圖7），以便更好地利用旋轉(zhuǎn)起重機(jī)跨距內(nèi)的作業(yè)空間，提升集卡通行能力。

圖7 旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案優(yōu)化后的布置形式

3.2 優(yōu)化方案仿真對(duì)比分析

集卡倒車和旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)優(yōu)化方案的使用效果均較佳。兩種優(yōu)化方案在設(shè)備配置數(shù)量、投資、輔助區(qū)域占用面積、交通組織、裝卸能力和故障處置能力等方面的比較見表1。對(duì)兩種優(yōu)化方案進(jìn)行仿真對(duì)比分析的結(jié)果表明：在集卡倒車集疏運(yùn)優(yōu)化方案下，雖然作業(yè)區(qū)域存在路線交叉的問題，但作業(yè)緩沖區(qū)可以有效緩解交通組織壓力，其集疏運(yùn)效率優(yōu)于旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)優(yōu)化方案，具備一定整體優(yōu)勢。

表1 集卡倒車與旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)優(yōu)化方案比較

4 結(jié)束語

堆場集疏運(yùn)能力是影響集裝箱碼頭通過能力的重要因素。目前，針對(duì)自動(dòng)化集裝箱碼頭的堆場集疏運(yùn)環(huán)節(jié)已形成較為通用的解決方案，但這種解決方案在集疏運(yùn)箱量較大的碼頭尚未得到廣泛應(yīng)用。碼頭堆場集疏運(yùn)特點(diǎn)和集疏運(yùn)車道配置形式對(duì)集疏運(yùn)解決方案的應(yīng)用效果制約較大，因此，在選擇自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)解決方案時(shí)，應(yīng)因地制宜，選擇適合碼頭自身?xiàng)l件和特點(diǎn)的工藝方案。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-11-26）

集裝箱碼頭堆場作業(yè)主要由海側(cè)作業(yè)和陸側(cè)作業(yè)組成。海側(cè)作業(yè)是為實(shí)現(xiàn)船舶與碼頭堆場間的集裝箱流轉(zhuǎn)而進(jìn)行的作業(yè)；陸側(cè)作業(yè)是為實(shí)現(xiàn)碼頭堆場與陸路運(yùn)輸設(shè)備間的集裝箱流轉(zhuǎn)而進(jìn)行的作業(yè)。堆場陸側(cè)作業(yè)又稱為堆場集疏運(yùn)作業(yè)：堆場集運(yùn)指集裝箱從陸路運(yùn)輸設(shè)備卸下并進(jìn)入碼頭堆場的過程；堆場疏運(yùn)指集裝箱從碼頭堆場提出并裝上陸路運(yùn)輸設(shè)備的過程。堆場集疏運(yùn)效率是影響碼頭整體作業(yè)效率的關(guān)鍵因素，只有足夠的集疏運(yùn)能力才能保證堆場集裝箱周轉(zhuǎn)的靈活性，實(shí)現(xiàn)高效的船舶裝卸作業(yè)。集裝箱陸路運(yùn)輸設(shè)備包括集卡和火車等，本文著重探討自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場區(qū)域內(nèi)集卡集疏運(yùn)作業(yè)方式。

1 自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)現(xiàn)狀

自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場主要有開放式堆場和封閉式堆場。開放式堆場指允許人員和集卡進(jìn)入的堆場區(qū)域，其集疏運(yùn)方式與傳統(tǒng)人工碼頭堆場的集疏運(yùn)方式一致，集卡到達(dá)目標(biāo)箱位后，由軌道式集裝箱門式起重機(jī)（以下簡稱軌道吊）直接裝卸；封閉式堆場指不允許人員和車輛進(jìn)入的堆場區(qū)域，集疏運(yùn)必須在堆場陸側(cè)端部完成，其作業(yè)方式與傳統(tǒng)人工碼頭堆場作業(yè)方式差異較大。

現(xiàn)已建成的自動(dòng)化集裝箱碼頭封閉式堆場大多在陸側(cè)設(shè)置緩沖區(qū)，以便進(jìn)行集疏運(yùn)裝卸作業(yè)（見圖1）。這種堆場集疏運(yùn)方式的具體作業(yè)流程如下：（1）集卡進(jìn)入碼頭區(qū)域后直接進(jìn)入堆場陸側(cè)端部的緩沖區(qū)，然后倒車進(jìn)入指定裝卸作業(yè)車道；（2）集卡停于指定裝卸作業(yè)車道的規(guī)定位置后，司機(jī)離開集卡并進(jìn)入規(guī)定等待區(qū)域，觸發(fā)軌道吊作業(yè)指令；（3）軌道吊進(jìn)入緩沖區(qū)進(jìn)行集卡裝卸作業(yè)；（4）裝卸作業(yè)完成后，軌道吊退出緩沖區(qū)；（5）司機(jī)駕駛集卡離開緩沖區(qū)，完成裝卸作業(yè)。

圖1 堆場陸側(cè)緩沖區(qū)集疏運(yùn)裝卸作業(yè)

上述堆場集疏運(yùn)方式較好地解決了自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場封閉造成的裝卸作業(yè)不便的問題，大大提升自動(dòng)化作業(yè)安全性。但需要說明的是，在這種堆場集疏運(yùn)方式下，軌道吊需要帶箱長距離行走才能將集裝箱放置于目標(biāo)箱位，導(dǎo)致整體裝卸作業(yè)效率較低且能耗較高。因此，該堆場集疏運(yùn)方式在應(yīng)用中存在一定局限性：一方面，受效率的限制，集疏運(yùn)箱量較大的堆場不適于采取這種方式；另一方面，由于軌道吊需要帶箱行走，堆場縱深過長會(huì)進(jìn)一步降低裝卸作業(yè)效率。

2 自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)方案設(shè)計(jì)

天津港具有“大出大進(jìn)”的集疏運(yùn)特點(diǎn)，這對(duì)碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)提出更高要求。為提高天津港自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)能力，研究人員致力于尋找集卡交通組織便利、整體裝卸效率較高的新型裝卸作業(yè)方案。天津港自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場采用新型梭車作業(yè)工藝系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有作業(yè)效率較高的優(yōu)點(diǎn)。在充分考慮與堆場梭車作業(yè)工藝系統(tǒng)銜接的基礎(chǔ)上，研究人員設(shè)計(jì)出多個(gè)堆場集疏運(yùn)解決方案。

2.1 集卡倒車集疏運(yùn)方案

集卡倒車集疏運(yùn)方案是在自動(dòng)化集裝箱碼頭原有陸側(cè)緩沖區(qū)集疏運(yùn)方案的基礎(chǔ)上加入梭車系統(tǒng)后重新設(shè)計(jì)的集疏運(yùn)方案，其布置形式如圖2所示。在該集疏運(yùn)方案下，在堆場陸側(cè)端部設(shè)置用于集卡裝卸作業(yè)的緩沖區(qū)，并在堆場縱深方向布置梭車系統(tǒng)（圖2紫色區(qū)域?yàn)樗筌囘\(yùn)行區(qū)域），負(fù)責(zé)集裝箱在堆場內(nèi)的水平運(yùn)輸。

圖2 集卡倒車集疏運(yùn)方案布置形式

集卡倒車集疏運(yùn)作業(yè)流程如下：（1）集卡采用倒車的方式進(jìn)入緩沖區(qū)并到達(dá)指定裝卸位置；（2）軌道吊與梭車配合作業(yè)，軌道吊負(fù)責(zé)集卡與梭車間及梭車與堆場間集裝箱的轉(zhuǎn)接，梭車負(fù)責(zé)集裝箱在堆場內(nèi)的水平運(yùn)輸。該方案有利于縮短軌道吊帶箱行走距離，提升堆場裝卸作業(yè)效率。

2.2 后方堆場集疏運(yùn)方案

在后方堆場集疏運(yùn)方案下，碼頭堆場按碼頭縱深方向分為前方堆場和后方堆場（見圖3）：前方堆場主要用于船舶裝卸作業(yè)；后方堆場主要用于集疏運(yùn)作業(yè)。前方和后方堆場均設(shè)置有箱區(qū)和軌道吊，便于集裝箱堆垛作業(yè)；在前方與后方堆場間設(shè)置縱向貫通的梭車系統(tǒng)，用于堆場內(nèi)集裝箱水平運(yùn)輸；同時(shí)，在后方堆場箱區(qū)設(shè)置集卡環(huán)繞車道。

圖3 后方堆場集疏運(yùn)方案布置形式

后方堆場集疏運(yùn)作業(yè)流程如下：（1）集卡進(jìn)入碼頭區(qū)域后直接行駛至指定箱區(qū)，并通過行車通道進(jìn)入后方堆場；（2）后方堆場軌道吊負(fù)責(zé)集卡裝卸，集裝箱在前方與后方堆場間的轉(zhuǎn)運(yùn)通過軌道吊與梭車的配合作業(yè)完成。該集疏運(yùn)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：集卡可以在行車通道內(nèi)連續(xù)行駛，有利于縮短集卡在堆場區(qū)域的等待和作業(yè)時(shí)間，提升作業(yè)效率；后方堆場沿用傳統(tǒng)人工堆場裝卸模式，保留集卡裝卸環(huán)節(jié)，使集卡裝卸作業(yè)與高效的自動(dòng)化堆場作業(yè)有效融合。

2.3 小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案

小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案與后方堆場集疏運(yùn)方案的設(shè)計(jì)思路較為一致：前者在后者的基礎(chǔ)上，對(duì)后方堆場進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)，去除后方堆場的箱區(qū)，并對(duì)后方堆場軌道吊進(jìn)行小型化處理（見圖4）；后方堆場軌道吊下設(shè)置梭車運(yùn)行區(qū)域和集卡車道，以減小后方堆場縱深過長對(duì)堆場集疏運(yùn)作業(yè)的影響。

圖4 小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案布置形式

小型起重機(jī)集疏運(yùn)作業(yè)流程與后方堆場集疏運(yùn)作業(yè)流程的區(qū)別在于：當(dāng)后方堆場軌道吊執(zhí)行集卡裝卸作業(yè)時(shí)，由于后方堆場沒有緩沖能力，需要梭車進(jìn)行配合作業(yè)。小型起重機(jī)集疏運(yùn)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：集卡行駛區(qū)域得以擴(kuò)展，有利于縮短集卡等待和作業(yè)時(shí)間，提升作業(yè)效率；后方堆場采用簡化設(shè)計(jì)思路，有利于減小后方堆場占地面積，節(jié)省設(shè)備投資。

2.4 旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案

旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案將集卡行駛主干路與裝卸作業(yè)區(qū)域進(jìn)行融合（見圖5），使集卡裝卸作業(yè)在主干路上就可以完成。在該集疏運(yùn)方案下，堆場陸側(cè)不單獨(dú)設(shè)置作業(yè)區(qū)域，而是通過旋轉(zhuǎn)起重機(jī)實(shí)現(xiàn)集卡與梭車間的集裝箱轉(zhuǎn)接作業(yè)以及集裝箱在裝卸過程中的90€白潁殺苊餳ɑ幌蛐惺唬傭锏教嶸饕敵實(shí)哪康??？

圖5 旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案布置形式

旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)作業(yè)流程如下：（1）集卡進(jìn)入碼頭區(qū)域后直接行駛到主干路上的指定作業(yè)位置；（2）旋轉(zhuǎn)起重機(jī)分別進(jìn)行集卡和梭車裝卸，完成梭車與集卡間的集裝箱轉(zhuǎn)接作業(yè)。該集疏運(yùn)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：有效壓縮堆場輔助區(qū)域占地面積，提高碼頭場地利用率；簡化集卡行駛路徑，提高集疏運(yùn)效率。

3 自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)作業(yè)方案優(yōu)化

3.1 優(yōu)化方案

對(duì)上述堆場集疏運(yùn)作業(yè)方案進(jìn)行仿真分析后發(fā)現(xiàn)：后方堆場方案和小型起重機(jī)方案在交通組織方面存在一定缺陷，尚不具備應(yīng)用條件；集卡倒車方案和旋轉(zhuǎn)起重機(jī)方案較具可行性，可在進(jìn)一步優(yōu)化后投入應(yīng)用。

集卡倒車集疏運(yùn)方案的優(yōu)化如下：改變原有方案下由軌道吊進(jìn)行集卡裝卸的工藝形式，在緩沖區(qū)配置軌道吊和梭車系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在每個(gè)箱區(qū)的緩沖區(qū)配置1臺(tái)固定式起重機(jī)，專門用于集卡裝卸作業(yè)（見圖6）。固定式起重機(jī)的起升高度較低且無大車行走機(jī)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，且其造價(jià)遠(yuǎn)低于軌道吊。

圖6 集卡倒車集疏運(yùn)方案優(yōu)化后的布置形式

旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案的優(yōu)化如下：保持旋轉(zhuǎn)起重機(jī)原來的大跨距配置形式，將集裝箱的旋轉(zhuǎn)操作置于起重機(jī)外伸臂下，即梭車轉(zhuǎn)承平臺(tái)上側(cè)（見圖7），以便更好地利用旋轉(zhuǎn)起重機(jī)跨距內(nèi)的作業(yè)空間，提升集卡通行能力。

圖7 旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)方案優(yōu)化后的布置形式

3.2 優(yōu)化方案仿真對(duì)比分析

集卡倒車和旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)優(yōu)化方案的使用效果均較佳。兩種優(yōu)化方案在設(shè)備配置數(shù)量、投資、輔助區(qū)域占用面積、交通組織、裝卸能力和故障處置能力等方面的比較見表1。對(duì)兩種優(yōu)化方案進(jìn)行仿真對(duì)比分析的結(jié)果表明：在集卡倒車集疏運(yùn)優(yōu)化方案下，雖然作業(yè)區(qū)域存在路線交叉的問題，但作業(yè)緩沖區(qū)可以有效緩解交通組織壓力，其集疏運(yùn)效率優(yōu)于旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)優(yōu)化方案，具備一定整體優(yōu)勢。

表1 集卡倒車與旋轉(zhuǎn)起重機(jī)集疏運(yùn)優(yōu)化方案比較

4 結(jié)束語

堆場集疏運(yùn)能力是影響集裝箱碼頭通過能力的重要因素。目前，針對(duì)自動(dòng)化集裝箱碼頭的堆場集疏運(yùn)環(huán)節(jié)已形成較為通用的解決方案，但這種解決方案在集疏運(yùn)箱量較大的碼頭尚未得到廣泛應(yīng)用。碼頭堆場集疏運(yùn)特點(diǎn)和集疏運(yùn)車道配置形式對(duì)集疏運(yùn)解決方案的應(yīng)用效果制約較大，因此，在選擇自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場集疏運(yùn)解決方案時(shí)，應(yīng)因地制宜，選擇適合碼頭自身?xiàng)l件和特點(diǎn)的工藝方案。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-11-26）