王 宇，李 秋

（天津港歐亞國際集裝箱碼頭有限公司，天津 300000）

0 引言

在全球集裝箱運量逐年增長的大環(huán)境下，集裝箱碼頭也面臨巨大壓力，例如服務水平、環(huán)保等級的評定、運營成本的增加等。目前我國的各個工業(yè)生產領域已經應用到智能化技術，因此集裝箱碼頭采用智能化技術進行作業(yè)也是必然趨勢[1]。

1 智能化集裝箱碼頭布置及其特點

1.1 智能集裝箱碼頭布置形式

在對傳統(tǒng)集裝箱碼頭進行改造的基礎上，打造出智能化的集裝箱碼頭，在先進技術支持下，集裝箱碼頭的設備與基礎設施基本實現(xiàn)無人化和自動化。整個智能集裝箱碼頭可分為4 個不同的操作區(qū)域：碼頭前操作區(qū)域、水平運輸區(qū)域、堆場操作區(qū)域和智能控制辦公室區(qū)域。

智能集裝箱碼頭由碼頭基礎設施和智能系統(tǒng)組成，港口基礎設施包括集裝箱堆場、靠泊設施、集裝箱編排場、碼頭前沿、集裝箱貨運站、集裝箱碼頭辦公樓、維修車間、智能控制中心、集裝箱清洗場地等，為了方便集裝箱碼頭的裝卸工作，實現(xiàn)智能化管理。智能系統(tǒng)是將互聯(lián)網技術（WEB）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、移動通信技術（GMS）（WAP）、無線通信技術、自動導引車（AGV）等先進的信息技術和智能的綜合應用集裝箱碼頭物流設備的運作、運輸、服務和港口管理等各個環(huán)節(jié)，建立一套全方位的在碼頭服務范圍內實時、準確、高效、優(yōu)質的碼頭物流服務體系，讓其在智能集裝箱碼頭中發(fā)揮作用。

1.2 智能集裝箱碼頭的特點

相比于傳統(tǒng)的集裝箱碼頭，智能化集裝箱碼頭具有其自身獨特的特點，主要有以下特點：智能跨運、智能堆場、智能貨物管理和智能集成平臺。

1）智能跨運。該系統(tǒng)應通過大數(shù)據(jù)技術和云服務器分析，從碼頭、從船上或船塢中捕獲集裝箱后，系統(tǒng)應智能地識別和確定貨物的下一個運輸過程，并預測其出現(xiàn)時間，計算出最佳的存儲位置，并將位置和計劃的線路發(fā)送到現(xiàn)場的跨騎卡車。

2）智能堆場。集裝箱碼頭運輸需要通過GPS、條形碼技術、無線通信技術以完成各項工作中的具體流程，車輛碼頭智能協(xié)調員可以在集裝箱堆場作業(yè)、機器、箱體、場地等資源上，對集裝箱碼頭堆放的貨物進行高效作業(yè)，提升工作效率降低成本。

3）智能貨物管理。預測貨物的進出和疏散，并規(guī)劃最佳的倉儲方案，以減少港口的運營，此外還具有貨物保護、監(jiān)視和預警、輔助決策等功能。

4）智能集成平臺。通過云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網等技術的應用，碼頭相關方可以隨時隨地使用各種終端設備將其完全集成到云平臺中。通過終端網絡集成服務云平臺，各功能模塊做到有效連接，將供需信息進行整合，對客戶的需求能夠及時響應。

2 集裝箱碼頭堆場布置形式

集裝箱碼頭堆場，也稱為前堆場，是為加快船舶裝卸作業(yè)而設立的臨時集裝箱堆場。集裝箱碼頭是集裝箱運輸系統(tǒng)中的重要節(jié)點，在集裝箱運輸過程中起著重要的作用[2]。

2.1 堆場布置考慮因素

集裝箱碼頭堆場布置主要考慮以下因素：

1）堆場的布置方向，可以理解為集裝箱碼頭堆場工作使用設備的步行軌道方向，分為2 種形式，即垂直與海岸線的布置形式和平行于海岸線的布置形式。

2）堆場中集裝箱的堆放方向，集裝箱長邊放置的方向，主要有平行于海岸線的堆垛形式和垂直于海岸線的堆垛形式。

在現(xiàn)有技術裝備水平的情況下，如果集裝箱碼頭堆場采用的布局形式與集裝箱堆場的堆放方向不一致，將會帶來以下不利影響：

在集裝箱交接作業(yè)區(qū)，堆場作業(yè)設備與岸上水平運輸設備的運行軌跡相交，這就需要額外的設計方案和大量的投資，因此，現(xiàn)有的集裝箱碼頭堆場一般采用堆場的布置方向與集裝箱的堆放方向相同，取得了良好的應用效果。

2.2 堆場平行于岸線布置邊裝卸形式

在堆場與海岸線平行的布置形式下，堆場的操作設備，包括軌道吊和輪胎吊的行駛軌道都是與海岸線方向平行的，集裝箱的堆放方向和集裝箱裝船卸船工作的方向一致，采用邊裝卸的方式，即在堆場兩邊通過雙懸臂軌道吊對內部和外部的集卡車輛進行作業(yè)[3]，但在水平運輸時，需要進行180°換向操作（見圖1）。

圖1 堆場平行于岸線布置形式

3 自動化碼頭自動裝卸工藝模式特點

1）堆場的裝卸位置由點（端部裝卸）到線（側面裝卸），水平運輸設備均可直達堆區(qū)裝卸點，作業(yè)點多、作業(yè)效率高、作業(yè)綜合能耗低、集卡作業(yè)滯留時間短；

2）場內、場外水平運輸分離，易于交通管理；

3）集卡作業(yè)不需倒車、滯留時間短；

4）懸臂軌道吊，陸側（進、提箱作業(yè)、碼頭互拖）對于裝卸船作業(yè)在堆區(qū)分配、交通干擾上的影響較小，堆區(qū)計劃相對靈活，可極大限度支持裝卸船作業(yè)的效率；

5）進出口為主或中轉碼頭均適合（結合單懸臂吊配置，可符合中轉量大的碼頭）；

6）選用的設備均為成熟產品（雙小車、AGV、軌道吊（單或雙懸臂）），無機械設備技術失敗風險。

4 智能集裝箱碼頭發(fā)展建議

根據(jù)當前智能化集裝箱碼頭的應用及發(fā)展，分析當前面臨的挑戰(zhàn)與問題，針對智能化集裝箱碼頭的發(fā)展提出相關建議。

4.1 優(yōu)化集裝箱碼頭安全管理系統(tǒng)

安全問題永遠是第一位的，對于智能化集裝箱碼頭，應該采用當前最先進、最成熟的軟硬件技術，在生產環(huán)境安全監(jiān)控、堆場作業(yè)安全保障、岸邊作業(yè)安全監(jiān)控這3 個方面進一步優(yōu)化完善。雖然作業(yè)流程更智能，但是安全問題不能忽視，在碼頭的建造過程中，任何一個環(huán)節(jié)的安全生產都很重要，因此，對于智能化集裝箱碼頭的安全管理系統(tǒng)應該優(yōu)先設計、重點設計。

4.2 加強新技術應用，優(yōu)化碼頭整體運營計劃

作為智能化集裝箱碼頭，應該改善傳統(tǒng)集裝箱碼頭的技術不足，加快技術研發(fā)和新技術應用，尤其是結合人工智能和“5G”技術，設計智能裝卸系統(tǒng)，簡化作業(yè)流程，減少人力消耗和環(huán)境污染，并通過新技術的應用對集裝箱碼頭的運營計劃進行優(yōu)化[4]。

1）智能堆場系統(tǒng)。集裝箱碼頭運輸貨物的起重設備內部包含自動識別、自動定位、自動上料的功能，在AGV 技術的配合下，上料起重設備實現(xiàn)了現(xiàn)代化的智能控制，同時還可以避免上料裝卸與AGV 出現(xiàn)耦合問題。

2）智能岸線裝卸系統(tǒng)。對集裝箱碼頭岸邊橋監(jiān)測不斷進行優(yōu)化，以達到提升岸邊橋智能裝卸的功能。

3）智能水平運輸系統(tǒng)。自主研發(fā)一款全電動AGV，可節(jié)能降耗，消除汽車尾氣排放和噪聲污染。

5 結語

影響集裝箱碼頭的裝卸和運輸效率的關鍵因素是集裝箱堆場的儲存和通過能力。在進行智能化自動集裝箱碼頭建設過程中，應根據(jù)功能定位、裝卸技術和管理選擇合適的集裝箱碼頭布局。集裝箱碼頭的要求，充分發(fā)揮自動操作技術的優(yōu)勢。目前，水平布置邊裝卸方案在智能化自動集裝箱碼頭的應用上已經逐漸開始嘗試，在投入使用后，將產生巨大的經濟和社會效益，逐漸成為一種成熟的智能化碼頭解決方案。但是，應該指出的是，無論在平行還是垂直的堆場中，集裝箱的裝卸過程都至少需要兩次轉向操作，這仍然限制了該堆場的整體運行效率，自動集裝箱碼頭堆場布局的探索有待進一步研究。