余開免 劉春萍

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人工成本的上漲，港口裝卸作業(yè)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，特別是自動(dòng)化集裝箱碼頭發(fā)展速度迅猛，本文通過(guò)對(duì)自動(dòng)化集裝箱碼頭裝卸工藝布置的分析，提出更加合適的堆場(chǎng)布置形式，以便更好地為今后港口設(shè)計(jì)工作服務(wù)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化集裝箱碼頭 裝卸工藝 堆場(chǎng)布置

1.引言

從1993年荷蘭鹿特丹港的ECT碼頭投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)以來(lái)，世界港口的集裝箱碼頭裝卸作業(yè)從此拉開了新的局面，實(shí)現(xiàn)了從人工操作向自動(dòng)化操作的跨越。我國(guó)的自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)雖然起步較慢，但發(fā)展速度迅猛，從2014年，廈門遠(yuǎn)海碼頭對(duì)14號(hào)泊位及15號(hào)部分泊位開始進(jìn)行改造，建成國(guó)內(nèi)第一個(gè)全自動(dòng)化集裝箱碼頭開始，到2017年底投產(chǎn)的全球最智能的上海洋山港全自動(dòng)化集裝箱碼頭，僅僅3年時(shí)間，我國(guó)在自動(dòng)化集裝箱碼頭的建設(shè)方面已經(jīng)達(dá)到世界的先進(jìn)水平。

2.自動(dòng)化集裝箱碼頭工藝布置的組成

自動(dòng)化集裝箱碼頭從裝卸工藝作業(yè)對(duì)應(yīng)區(qū)域的布置劃分，可分為碼頭裝卸作業(yè)區(qū)，堆場(chǎng)堆貨裝卸區(qū)和后方輔助生產(chǎn)區(qū)等。

2.1碼頭裝卸區(qū)

碼頭裝卸區(qū)是指配置于水工結(jié)構(gòu)上設(shè)備的裝卸作業(yè)區(qū)域，寬度從碼頭前沿線到后方堆場(chǎng)靠碼頭側(cè)邊界線之間的距離，主要由前軌到碼頭前沿線距離、軌距、船艙蓋板放置區(qū)、作業(yè)通道、高桿燈布置區(qū)組成。

2.2堆場(chǎng)堆貨裝卸區(qū)

堆場(chǎng)堆貨裝卸區(qū)主要由交接箱區(qū)和中間堆箱區(qū)兩部分組成，其中交接區(qū)分為海側(cè)外交接和陸側(cè)交接區(qū)。

2.2.1交接區(qū)

自動(dòng)化集裝箱碼頭為了縮短水平運(yùn)輸設(shè)備的行走距離，減少控制難度和提高設(shè)備的效率，水平運(yùn)輸設(shè)備一般不進(jìn)入堆場(chǎng)堆貨區(qū)，分別在堆場(chǎng)的兩側(cè)設(shè)置兩塊區(qū)域作為堆貨區(qū)和外部的交接箱區(qū)域，堆場(chǎng)堆箱區(qū)與碼頭集裝箱進(jìn)行交接的區(qū)域一般稱為港內(nèi)交接區(qū)，與港區(qū)外交接集裝箱的區(qū)域稱為港外交接區(qū)。采用不同的堆場(chǎng)和水平運(yùn)輸設(shè)備，交接區(qū)的尺寸和布置都不一樣，下面針對(duì)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外最常用的水平運(yùn)輸設(shè)備AGV（自動(dòng)牽引車）作為水平運(yùn)輸機(jī)械進(jìn)行分析交接區(qū)的寬度。

（1）AGV作業(yè)海側(cè)交接區(qū)寬度。海側(cè)交接區(qū)就是碼頭裝卸船的箱和堆場(chǎng)進(jìn)行交接區(qū)域，其一般布置在靠近碼頭側(cè)的堆場(chǎng)端頭。采用AGV水平運(yùn)輸時(shí)，為了減少AGV的等待時(shí)間，一般在交接區(qū)設(shè)置AGV伴侶（可暫時(shí)堆放集裝箱的架子），AGV把集裝箱頂升后放置于伴侶上，無(wú)需等待ARMG取箱，即可離開繼續(xù)下個(gè)循環(huán)的作業(yè)。交接區(qū)的寬度需要考慮最靠近堆場(chǎng)車道的AGV能轉(zhuǎn)彎到和伴侶方向一致時(shí)的轉(zhuǎn)彎距離和伴侶的長(zhǎng)度，如圖1所示。

由圖1可以看出，采用AG V作業(yè)時(shí)海側(cè)交換區(qū)的寬度至少為：22.3+7.5+2+22.5-4=50.3m（式中，22.3為AGV的外轉(zhuǎn)彎半徑，7.5m為AGV半長(zhǎng)，2m為富裕寬度，22.5m為AGV伴侶長(zhǎng)度，4m為車道寬度）。

（2）AGV作業(yè)陸側(cè)交接區(qū)寬度。為了避免外部車輛對(duì)堆場(chǎng)作業(yè)和控制的干擾，自動(dòng)化集裝箱碼頭在堆場(chǎng)的端頭設(shè)置了陸側(cè)交換區(qū)，供外部車輛與堆場(chǎng)的交接箱作業(yè)。陸側(cè)交接區(qū)寬度一般包含安全島的長(zhǎng)度，安全島到堆場(chǎng)集裝箱的安全距離，倒車區(qū)，倒車富裕度等。其作業(yè)示意詳見圖2。

由圖2可以看出，陸側(cè)交換區(qū)的寬度至少為：5+24+4.5+8.5+15=57m（式中，5m為安全島與堆場(chǎng)集裝箱距離，24m為安全島的長(zhǎng)度，4.5m為倒車富裕寬度，15m為集卡轉(zhuǎn)彎半徑，8.5m為集卡半長(zhǎng)）。

（3）中間堆箱區(qū)。中間堆箱區(qū)為堆場(chǎng)存放集裝箱的區(qū)域，該區(qū)域相當(dāng)于一個(gè)封閉的空間，由設(shè)置在堆場(chǎng)的作業(yè)設(shè)備比如RTG或者RMG專門進(jìn)行裝卸作業(yè)，兩側(cè)交接區(qū)的水平運(yùn)輸車輛均不進(jìn)入堆箱區(qū)（如圖3）。

堆箱區(qū)的長(zhǎng)度取決于項(xiàng)目場(chǎng)地的實(shí)際情況，每條堆場(chǎng)配置的裝卸設(shè)備數(shù)量根據(jù)堆場(chǎng)長(zhǎng)度確定，一般堆場(chǎng)每臺(tái)設(shè)備作業(yè)覆蓋經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)度約200m左右。

3.堆場(chǎng)布置形式及特點(diǎn)分析

自動(dòng)化集裝箱堆場(chǎng)的布置與常規(guī)集裝箱堆場(chǎng)的布置形式一樣，主要分為2種形式：堆場(chǎng)箱長(zhǎng)度方向平行于碼頭岸線的形式（平行布置形式）和垂直于碼頭岸線的布置形式（垂直布置形式），這兩種布置形式各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面就這兩種布 置形式（均按照水平運(yùn)輸設(shè)備采用AGV的作業(yè)方式），分析其優(yōu)缺點(diǎn)。

3.1堆場(chǎng)平行岸線布置形式

堆場(chǎng)平行于碼頭岸線布置，交接區(qū)需布置于堆場(chǎng)兩端，水平運(yùn)輸車輛AGV在碼頭作業(yè)區(qū)完成交接箱作業(yè)后，需按指定路徑行走至堆場(chǎng)側(cè)邊的縱向道路才能進(jìn)入到交接區(qū)進(jìn)行堆場(chǎng)交接箱，如圖4所示，每一臺(tái)水平運(yùn)輸設(shè)備都需要經(jīng)過(guò)A區(qū)域，并且在此處進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，如此一來(lái)，車輛在A區(qū)將容易形成擁堵。另外，隨著堆場(chǎng)越往后，AGV的行走路徑越長(zhǎng)，每個(gè)作業(yè)循環(huán)的時(shí)間會(huì)長(zhǎng)，能耗越大，裝卸作業(yè)效率也會(huì)越低。

3.2垂直布置形式

堆場(chǎng)堆箱長(zhǎng)度方向垂直于碼頭岸線布置，堆場(chǎng)交換區(qū)一側(cè)布置于靠海側(cè)，一側(cè)布置于靠后方一側(cè)，靠海側(cè)為AGV交換區(qū)，后方為集卡交換區(qū)。該布置方案碼頭交接箱時(shí)，AGV在碼頭接箱后，沿著行走路徑到達(dá)需要交換的指定堆場(chǎng)上方，即可直接轉(zhuǎn)彎進(jìn)入堆場(chǎng)交換區(qū)，交換結(jié)束后再倒車退出，沿著路徑進(jìn)行下個(gè)循環(huán)作業(yè)，這種布置形式，AGV在每個(gè)循環(huán)的作業(yè)中，行走路徑比較短，路徑重疊較少，不容易造成擁堵現(xiàn)象，每個(gè)循環(huán)作業(yè)的時(shí)間相對(duì)于水平布置方式時(shí)較短，能耗較省，裝卸效率較高。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，從港內(nèi)水平運(yùn)輸設(shè)備AGV的行走路徑方面考慮，堆場(chǎng)采用垂直于碼頭岸線的布置形式，有利于縮短設(shè)備的行程，有效減少港內(nèi)擁堵，提高裝卸效率，對(duì)于自動(dòng)化集裝箱碼頭而言，這種堆場(chǎng)布置形式更加合適。

參考文獻(xiàn)：

[1]李勛，李強(qiáng).全球典型自動(dòng)化集裝箱碼頭對(duì)比.集裝箱化，2014.

[2]楊小民，宓為建，陶其鈞.自動(dòng)化集裝箱碼頭設(shè)計(jì)與仿真.上海科學(xué)技術(shù)出版社，2015.

[3]海港集裝箱碼頭建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（JTS196-2009）.北京：人民交通出版社，2010.