自動化集裝箱碼頭堆場工藝布置方案探討

余開免 劉春萍

摘 要：隨著科學技術的發(fā)展和人工成本的上漲，港口裝卸作業(yè)自動化程度越來越高，特別是自動化集裝箱碼頭發(fā)展速度迅猛，本文通過對自動化集裝箱碼頭裝卸工藝布置的分析，提出更加合適的堆場布置形式，以便更好地為今后港口設計工作服務。

關鍵詞：自動化集裝箱碼頭 裝卸工藝 堆場布置

1.引言

從1993年荷蘭鹿特丹港的ECT碼頭投入商業(yè)運營以來，世界港口的集裝箱碼頭裝卸作業(yè)從此拉開了新的局面，實現(xiàn)了從人工操作向自動化操作的跨越。我國的自動化集裝箱碼頭建設雖然起步較慢，但發(fā)展速度迅猛，從2014年，廈門遠海碼頭對14號泊位及15號部分泊位開始進行改造，建成國內(nèi)第一個全自動化集裝箱碼頭開始，到2017年底投產(chǎn)的全球最智能的上海洋山港全自動化集裝箱碼頭，僅僅3年時間，我國在自動化集裝箱碼頭的建設方面已經(jīng)達到世界的先進水平。

2.自動化集裝箱碼頭工藝布置的組成

自動化集裝箱碼頭從裝卸工藝作業(yè)對應區(qū)域的布置劃分，可分為碼頭裝卸作業(yè)區(qū)，堆場堆貨裝卸區(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)是指配置于水工結構上設備的裝卸作業(yè)區(qū)域，寬度從碼頭前沿線到后方堆場靠碼頭側邊界線之間的距離，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堆場堆貨裝卸區(qū)

堆場堆貨裝卸區(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)分為海側外交接和陸側交接區(qū)。

2.2.1交接區(qū)

自動化集裝箱碼頭為了縮短水平運輸設備的行走距離，減少控制難度和提高設備的效率，水平運輸設備一般不進入堆場堆貨區(qū)，分別在堆場的兩側設置兩塊區(qū)域作為堆貨區(qū)和外部的交接箱區(qū)域，堆場堆箱區(qū)與碼頭集裝箱進行交接的區(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)。采用不同的堆場和水平運輸設備，交接區(qū)的尺寸和布置都不一樣，下面針對現(xiàn)國內(nèi)外最常用的水平運輸設備AGV（自動牽引車）作為水平運輸機械進行分析交接區(qū)的寬度。

（1）AGV作業(yè)海側交接區(qū)寬度。海側交接區(qū)就是碼頭裝卸船的箱和堆場進行交接區(qū)域，其一般布置在靠近碼頭側的堆場端頭。采用AGV水平運輸時，為了減少AGV的等待時間，一般在交接區(qū)設置AGV伴侶（可暫時堆放集裝箱的架子），AGV把集裝箱頂升后放置于伴侶上，無需等待ARMG取箱，即可離開繼續(xù)下個循環(huán)的作業(yè)。交接區(qū)的寬度需要考慮最靠近堆場車道的AGV能轉(zhuǎn)彎到和伴侶方向一致時的轉(zhuǎn)彎距離和伴侶的長度，如圖1所示。

由圖1可以看出，采用AG V作業(yè)時海側交換區(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，2m為富裕寬度，22.5m為AGV伴侶長度，4m為車道寬度）。

（2）AGV作業(yè)陸側交接區(qū)寬度。為了避免外部車輛對堆場作業(yè)和控制的干擾，自動化集裝箱碼頭在堆場的端頭設置了陸側交換區(qū)，供外部車輛與堆場的交接箱作業(yè)。陸側交接區(qū)寬度一般包含安全島的長度，安全島到堆場集裝箱的安全距離，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為安全島與堆場集裝箱距離，24m為安全島的長度，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）。

（3）中間堆箱區(qū)。中間堆箱區(qū)為堆場存放集裝箱的區(qū)域，該區(qū)域相當于一個封閉的空間，由設置在堆場的作業(yè)設備比如RTG或者RMG專門進行裝卸作業(yè)，兩側交接區(qū)的水平運輸車輛均不進入堆箱區(qū)（如圖3）。

堆箱區(qū)的長度取決于項目場地的實際情況，每條堆場配置的裝卸設備數(shù)量根據(jù)堆場長度確定，一般堆場每臺設備作業(yè)覆蓋經(jīng)濟長度約200m左右。

3.堆場布置形式及特點分析

自動化集裝箱堆場的布置與常規(guī)集裝箱堆場的布置形式一樣，主要分為2種形式：堆場箱長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，下面就這兩種布 置形式（均按照水平運輸設備采用AGV的作業(yè)方式），分析其優(yōu)缺點。

3.1堆場平行岸線布置形式

堆場平行于碼頭岸線布置，交接區(qū)需布置于堆場兩端，水平運輸車輛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側邊的縱向道路才能進入到交接區(qū)進行堆場交接箱，如圖4所示，每一臺水平運輸設備都需要經(jīng)過A區(qū)域，并且在此處進行轉(zhuǎn)彎，如此一來，車輛在A區(qū)將容易形成擁堵。另外，隨著堆場越往后，AGV的行走路徑越長，每個作業(yè)循環(huán)的時間會長，能耗越大，裝卸作業(yè)效率也會越低。

3.2垂直布置形式

堆場堆箱長度方向垂直于碼頭岸線布置，堆場交換區(qū)一側布置于靠海側，一側布置于靠后方一側，靠海側為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，AGV在碼頭接箱后，沿著行走路徑到達需要交換的指定堆場上方，即可直接轉(zhuǎn)彎進入堆場交換區(qū)，交換結束后再倒車退出，沿著路徑進行下個循環(huán)作業(yè)，這種布置形式，AGV在每個循環(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，每個循環(huán)作業(yè)的時間相對于水平布置方式時較短，能耗較省，裝卸效率較高。

4.結束語

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

參考文獻：

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