自動化技術在傳統集裝箱碼頭的應用

成文峰 李約翰

摘? ?要：自20世紀末，我國自動化集裝箱碼頭得以快速發展，且越來越成熟，目前我國全自動化集裝箱碼頭一系列關鍵技術已比較成熟，并領先世界各國，同時在實際應用中取得較為顯著的效果。因此，本文主要分析自動化技術在傳統集裝箱碼頭中的應用，并闡述自動化技術在傳統集裝箱碼頭中全自動化、高效節能化的發展前景，希望能夠促進自動化技術在集裝箱碼頭中的應用。

關鍵詞：自動化技術? 傳統集裝箱碼頭? 應用

自動化集裝箱碼頭特征包括：效率較高、安全性較高、能耗較低、成本較低、節能環保等，在未來集裝箱碼頭勢必向著更加自動化、更加高效節能的方向發展。于2017年5月11日亞洲第一個正式投入運營的自動化集裝箱碼頭設置到了青島港，上海港洋山深水港區四期緊隨其后也開始正式投入運營自動化集裝箱碼頭。相較于新建自動化集裝箱碼頭，現有設備設施難以有效應用到傳統集裝箱碼頭之中，且無法實現自動化技術的應用，然而傳統集裝箱碼頭能夠結合自身具體情況來自動化改造部分領域，以此來有效提升工作效率，為企業帶來更多的效益[1]。

1? 傳統集裝箱碼頭關于自動化技術的應用

1.1 堆場作業自動化

自動化碼頭發展初期，對于碼頭半自動化作業的開展，人們主要選擇堆場作業自動化堆場吊籃，將大小車應用到堆場箱區內部，以此來進行一系列作業，即取箱——翻倒——放箱，通過設備自動實現，然而水平運輸設備的運營，還是離不開人工來遠程操作，只有這樣才能夠實現集裝箱交接作業[2]。當前，自動化集裝箱碼頭的ASC包括ARMG和自動輪胎吊，自動化跨運車與自動化堆場倉庫系統尚未得到普及，還處于試驗節點。現階段堆場的ASC技術、ASC工藝、ASC控制系統、ASC設備已成熟，并應用到了水平運輸設備之中，實現了自動化作業。

1.2 船舶作業自動化

船舶作業自動化實質上指的是對船舶作業進行遠程操控，該自動化控制形式通常分為單小車和雙小車自動橋吊兩種。從當前實際作業情況來看，遠程自動化作業仍舊受到較大的限制，其往往只能夠作用于一些較為常規的運行動作中，而在進行吊具吊箱進出艙口、大車行走和特種箱作業時，仍舊需要人為進行操控，才能確保作業安全進行。當前船舶自動化控制作業中主要應用到的技術包括：自動箱號識別、自動吊具防搖和糾偏、小車自動經濟軌跡運行等。與此同時，我國相關人員仍在加強船舶作業自動化的研究力度，在中轉平臺自動摘取技術上取得較大的進展[3]。

1.3 水平運輸自動化

因為涉及一系列智能化問題，水平運輸系統的自動化的實現，是離不開無線通信技術、大容量信息處理技術、高自動定位技術的應用，且確保這三項技術具有高度的可靠性。加上堆場自動化在技術方面存在較大的難度，這就在極大程度上影響了自動化碼頭的運營成本、作業效率、吞吐能力等。對于全自動化集裝箱碼頭而言，其水平運輸自動化系統中采用了AGV和A-SHC這兩種模式。目前我國關于自動駕駛集卡的研究，正處于研發階段，缺少成熟的應用案例。對于水平運輸系統自動化關鍵技術，具有包括：（1）動力能源技術;（2）電池電芯技術;（3）電池管理統;（4）導航技術和定位技術;（5）資源調度算法技術;（6）安全控制技術等。

1.4 裝卸工藝系統自動化

關于自動化集裝箱碼頭的裝卸工藝系統的投產與建立，ARMG方案在堆場自動化設備中的應用頻率最多，這一方案技術的優點在于：較高的作業效率、安全可靠、節能環保、技術成熟。對于水平運輸選擇AGV的碼頭，主要選用雙小車岸橋，對于水平運輸選擇跨運車的碼頭，主要選用單小車岸橋，同時岸橋的操作模式會對雙小車的有效性與恰當性造成一定的影響。

2? 自動化技術在傳統集裝箱碼頭發展趨勢

2.1 全自動化發展

具體表現為以下三個方面：一是，遠程操控雙起升雙小車岸橋成套技術，將這一技術應用到碼頭裝卸設備之中，對于雙40ft吊具，碼頭往往選擇主小車，對于20ft吊具，碼頭往往選擇副小車，對于海測主小車與陸側副小車之間，碼頭需要選擇常規單小車，以此來實現兩者之間的循環，岸橋作業主小車和副小車均選擇2個40 ft箱位臺座的中轉平臺，這樣就能夠起到緩沖的作用;在未來的集裝箱碼頭中不需要在岸橋上設立駕駛室;對于主小車作業的開展，選用多角度且全覆蓋的船型掃描設備、箱號識別設備、電子監控設備，這樣就能夠通過人工進行遠程操作，在副小車作業過程中，通過選擇這三種設備，即可達到自動化作業的目的，從而在極大程度上減少設備的等待時間，提升作業效率，減少設備能源消耗[4]。二是，遠程操控自動化軌道吊成套技術，自動化堆場與碼頭前沿線布置互相垂直，裝卸設備中的自動化軌道吊，其具備遠程操控功能，將軌道吊設置到每一個箱區海陸側，選擇全電驅動;同時，通過應用大車檢測裝置、小車檢測裝置、起升位置檢測裝置、控制管理系統，就能夠使之具備軌道吊自動的運行、定位、著陸，且相關工作人員可遠程操作陸側軌道吊，這樣就能夠有效節省設備能源，保護環境，還在極大程度上提升了碼頭的生產效率，節約了勞動力，降低安全事故的發生幾率等;三是，全鋰電換電提升式AGV 成套技術，該技術的優勢在于：無人駕駛、定位精確、自動導航、路徑優化及安全避障，通過將這一技術應用到集裝箱碼頭上，可在極大程度上降低碼頭的營運成本，實現節能減排，且提高作業效率;同時，綠色環保全鋰電池技術的優勢主要為：（1）為設備提供全綠色動力;（2）自重較輕，涵蓋了較高的能源效率系統，節約了能源的消耗;（2）保護環境，該技術的應用不會排放出二氧化碳等主要污染物[5]。

2.2 高效節能化發展

具體包括四個方面：一是，可分離式上架和吊具自動更換平臺技術，結合碼頭的具體情況，將靈活的可分離式上架應用到岸橋主小車吊具系統之中，將吊具自動更換平臺布置到岸橋聯系梁位置，以便對可分離式上架、備用吊具進行放置，可實時按照作業需求來對雙吊具進行恰當運用，這樣就能夠在平臺上實現全自動地更換吊具;二是，海側軌道吊雙20 ft吊具技術，隨著TOS的智能化發展，碼頭依據海側交接區支架的具體情況，對于這一區域的交接裝卸設備，碼頭通過選擇雙20 ft自動化軌道式龍門起重機作業模式，即可提升作業效率，及整個碼頭系統的運行效率，節省碼頭運營成本;三是，遠程操作電動輪胎式集裝箱龍門起重機技術，對于危險品堆場和特種箱作業區的地方，通過選擇這一技術，可有效減少傳統柴油RTG的排放，實現節能減排;四是，節能新光源技術，依據碼頭照明實際與自動化控制特征，將綠色節能的新光源應用到碼頭需要照明的各區域，從而有效節約能耗，降低碼頭的成本[6]。

3? 結語

總而言之，為提升傳統集裝箱碼頭的系統運行效率，減少人力的輸出，減少營運成本，提升企業的效益，需積極應用全自動化集裝箱碼頭，在今后也需對自動化碼頭進行不斷完善與優化。

參考文獻

[1] 程澤坤，劉廣紅，羅勛杰.國外自動化集裝箱碼頭應用現狀及建設借鑒[J].水運工程，2016（9）：3-8.

[2] 劉廣紅，程澤坤，林浩，等.自動化集裝箱碼頭總體布局模式對比分析[J].水運工程，2016（9）：14-18.

[3] 陳建明，任松，陳維斗.自動化集裝箱碼頭雙小車岸橋主小車作業效率優化[J].集裝箱化，2018（10）：10-12.

[4] 劉洋，麥宇雄，覃杰.適用于江海聯運海港自動化集裝箱碼頭的總體布置方案[J].水運工程，2019（9）：119-124.

[5] 耿衛寧.青島港自動化集裝箱碼頭全自動調箱門系統技術方案[J].集裝箱化，2016，27（3）：15-17.

[6] 方懷瑾，羅勛杰，周維峰.自動化集裝箱碼頭環境保護分析與展望[J].水運工程，2016（9）：9-13.