戰略后方大型倉庫集裝箱龍門起重機選型配置研究

劉海英 （軍事交通學院，天津300161）

LIU Hai-ying (Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

軍用集裝箱裝卸作業機械化為戰略后方大型倉庫的裝卸高效化提供了良好的條件。在倉庫集裝箱的多種作業中，堆場作業起著至關重要的作用，絕大多數的集裝箱作業或以堆場為起點進行裝運，或以堆場為緩沖地等待疏運。為適應我軍未來軍用集裝箱運輸發展的需要，提高集裝箱的集疏運能力，目前主要選定輪胎式龍門吊和軌道式龍門吊作為大型倉庫集裝箱堆場的裝卸機械。因兩種機械有不同的性能指標，在選定時應根據集裝箱場站建設的具體情況進行確定，并進行系統優化配置。

1 集裝箱龍門起重機簡介

1.1 輪胎式龍門吊

輪胎式龍門吊（輪胎式集裝箱龍門起重機） 是集裝箱場站用于集裝箱堆碼作業的專用機械，它是由前、后門框和底梁組成的門架，支承在充氣橡膠輪胎上，在堆場上行走。裝有集裝箱吊具的行走小車沿著門框橫梁上的軌道行走，用以底盤車裝卸和堆垛作業。輪胎式龍門吊采用機械液壓裝置或無線電感應裝置，保持在堆場上的直線行走。其主要特點是機動靈活、通用性好。它不僅能前進、后退，而且還能左右轉向90°，設有轉向裝置，可以由一個堆場轉向另一個堆場進行作業。與軌道式龍門吊相比，運行平衡性較差，除了起重重量以外，其他主要技術參數均小于軌道式龍門吊的相應參數。

1.2 軌道式龍門吊

軌道式龍門吊（軌道式集裝箱龍門起重機） 是集裝箱場站堆場進行裝卸、搬運和堆碼作業的專用機械。它是由兩片雙懸的門架組成，兩側門腿用下橫梁連接，支承在行走臺車上，并在軌道上行走。它的龍門吊跨度較大，堆碼層數多，能充分利用場地面積。適應于場地面積較小但較方正的集裝箱堆場。軌道式龍門吊是沿著場地上的軌道行走的，因此，只能限制在設有軌道的場地范圍內進行作業。軌道式龍門吊定位能力較強，較易實現全自動化裝卸，是自動化集裝箱場站較理想的一種機械。與輪胎式龍門吊相比，它機構簡單、穩定性好、操作方便、安全可靠，不易發生貨損和機損事故，易實現單機自動控制。軌道式龍門吊在兩軌間和外伸距內能“堆4 過5”或“堆5 過6”，堆放8～15 行集裝箱；在軌道上移動時，動作準確，事故很少。但軌道式龍門吊對兩條軌道的要求很高，要求車輪所在的兩條平行通道高差形成的坡度及每條通道在其運行方向的坡度都小于1‰，因此對地基要求十分高。

2 集裝箱龍門起重機比選方案

2.1 方案設置說明

集裝箱龍門起重機的選擇是一個比較復雜的問題，不是各類單機的數量、價格、性能等的比較，而是整個系統工藝的先進性、可靠性、經濟合理性的綜合比較。因此，一般根據建設規模、條件和投資情況，設置一個、二個或多個方案，從多項技術經濟指標進行綜合比較。

根據國內外集裝箱龍門起重機選擇一般原則，結合我軍的實際情況和集裝箱堆場裝卸工藝的最新動向及發展趨勢，為進一步提高集裝箱堆場利用率，充分發揮計算機、信息數據處理、自動控制等高新技術，實現集裝箱堆場裝卸自動化，擬設軌道式龍門吊和輪胎式龍門吊兩個方案，對技術參數、技術經濟指標等進行綜合分析、比較。

2.2 主要技術參數界定

集裝箱軌道式龍門吊工藝方案采用新的機型，在跨度、高度、各機構運行速度等方面均比輪胎式龍門吊具有較大的潛力，并具有不斷拓展高技術含量的優勢，通過系統優化設計，可以減少機械配置數量。但鑒于該類機型目前在技術參數和技術要求上尚待進行系列優化論證，故本文比選方案中配置的軌道式龍門吊的跨度、堆碼高度等外形尺寸只能按堆場的條件進行配置。

2.3 堆場面積及堆場能力計算

為便于方案比較，現以某戰略后方大型倉庫的集裝箱堆場為方案比較研究對象。

堆場面積為：554.758×450.52=249 929.5742m2，根據布置：

輪胎式龍門吊方案：（12 排+30 排+31 排）×（6 列×15 樁）=6 570 箱位，堆場容量為2.14 萬TEU，堆場年堆存量為216.49 萬TEU。

軌道式龍門吊方案：（12 排+30 排+31 排）×（12 列×9 樁）=7 884 箱位，堆場容量為2.56 萬TEU，堆場年堆存量為259.79 萬TEU。

2.4 機械配置數量計算

根據該戰略后方大型倉庫集裝箱堆場平面布置和堆場年堆存量情況，并考慮堆場操作系數為1.54，以此計算堆場集裝箱龍門起重機配置數量，如表1 所示。

表1 堆場集裝箱龍門起重機配置數量計算表

2.5 機械與設施

堆場集裝箱龍門起重機配置及相應設施和配套工程見表2 所示。

表2 機械配置與設施一覽表

3 集裝箱龍門起重機配置方案技術經濟比較

3.1 主要技術參數比較

集裝箱堆場輪胎式龍門吊和軌道式龍門吊因堆場條件和要求不同，其跨度、起升高度等技術參數可能有一定的變化，但其主要型式基本不變。現選擇技術參數如表3。

表3 主要技術性能參數比較表

3.2 主要經濟指標比較

3.2.1 指標計算及說明

根據本文研究的具體條件和要求，主要是對輪胎式龍門吊與軌道式龍門吊方案進行比較，為便于全面地進行方案比較，選定的比較指標和指標定義及計算都盡可能地反映兩種機型的不同特點。

（1） 投資。兩種方案所需要的投資費用不同（見表4），如軌道式龍門吊需要鋪設軌道，配置高壓柜，而輪胎式龍門吊場地需鋪設特殊要求的車行道。有關堆場、道路、給排水等工程項目的投資費用，兩個方案基本相同。

表4 投資比較表

各方案投資計算結果如下：T輪=30 983 萬元，T軌=31 644 萬元。

（2） 堆場工作成本。本文設置的兩個方案堆場工作成本費用估算，工資及福利費用參照后勤倉庫一般技術人員的標準計算，裝卸機械消耗燃料、動力及照明費用根據工藝設計計算，折舊費按各類固定資產的年折舊率計算，修理費根據庫區統計計算，管理費及其他支出參照其它集裝箱場站統計資料估算。具體見表5。

表5 堆場工作成本比較表

（3） 堆場裝卸能力。本文設置的兩個方案，由于選擇機械的不同，堆場容量也不相同；由于機械的生產效率不同，兩種堆場機械的裝卸能力也不同。

計算公式：Pch=TyNρηK1

式中：Pch——堆場裝卸能力，TEU

Ty——日歷臺時，h

N——龍門吊配置數量，臺

ρ——實際工作生產效率，ρ軌取14.58 自然箱/h，ρ輪取12.93 自然箱/h

η——機械利用率，取η＝0.5

K1——集裝箱標準箱折算系數，取K1=1.5

計算結果：

3.2.2 技術經濟綜合比較

技術經濟綜合比較見表6。

表6 技術經濟綜合比較

從表6 可見：

（1） 按某戰略后方大型倉庫的集裝箱堆場為方案比較前提，由于堆場布置的不同，輪胎式龍門吊方案年堆存量為216.5 萬TEU，而軌道式龍門吊則為259.8 萬TEU；輪胎式龍門吊需配置40 臺，而軌道式龍門吊只要配置29 臺；輪胎吊方案基礎設施投資和總投資比軌道吊方案小，主要是軌道式龍門吊對軌道平直度、偏差度要求高的緣故。

（2） 輪胎式龍門吊方案年堆場裝卸能力為339.80 萬TEU，而軌道式龍門吊方案為406.59 萬TEU，主要是受到兩種機型各機構運行速度的差異而形成的單機平均工作效率差別的影響。由于發動機功率限制，輪胎式龍門吊各運行機構速度都受到很大的制約，而軌道式龍門吊不受這方面的制約。相反，當堆場條件在現有的基礎上改善優化后，軌道式龍門吊跨度、高度等方面有新的拓展時，軌道式龍門吊的起升、小車、大車各機構的運行速度還可提高，因此堆場裝卸能力還有很大潛力。

（3） 機械設備價格性能方面，輪胎式龍門吊由于增加柴油發動機和發電機，因此造價無法降低，而軌道式龍門吊則相對較低，但兩者差別不明顯。為進一步提高軌道式龍門吊單機性能和適應系統控制，目前都配置了較先進的自動定位系統，這方面的價格占的比重較大，所以該類機型的價格性能比相對較高。

（4） 堆場工作成本的組成，除工資、福利和燃料、動力及照明費外，其余的折舊費、修理費、管理費等均與設備投資有關。由于機械配置數量增加，引起操作人員配置數量增加。因此，堆場工作成本輪胎式龍門吊比軌道式龍門吊高5.1 元／TEU。

4 結 論

（1） 方案比較表明，軌道式龍門吊具有生產效率高，可以減少堆場機械配置臺數，定位能力強，易實現全自動化裝卸，是自動化集裝箱場站的一種理想機械。若從進一步發揮計算機、數據通訊和自動控制技術優勢，在具備條件的新建和改建集裝箱場站堆場，宜采用軌道式龍門吊。

（2） 根據該戰略后方大型倉庫集裝箱堆場的地質條件和目前對地質處理的技術，由于軌道式龍門吊對軌道平直度、偏差度要求很高，要達到它的條件，其土建及相關配套工程的投資比輪胎式龍門吊大一倍。因此從投資風險和技術成熟度等方面考慮，采用輪胎式龍門吊方案較為穩妥。

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