一種新型集裝箱轉運工藝及設備探究

朱成

（佛山井松智能科技有限公司，廣東 佛山 528225）

1 現狀概述

1.1 常規裝卸工藝布置

現階段，內河的中小型集裝箱碼頭，常規裝卸工藝為：（1）碼頭前沿配置1～2臺門座式起重機或固定式起重機，用于集裝箱的裝卸作業；（2）碼頭堆場配置1臺集裝箱龍門起重機，用于集裝箱堆場的堆垛作業；（3）碼頭前沿和堆場之間的集裝箱，用1～2臺集裝箱卡車轉運。

1.2 常規裝卸工藝的特點

內河中小型集裝箱碼頭，主要特點如下：（1）以中小企業和私人碼頭居多，設備不多，投資不高，收入占比大；（2）碼頭轉運作業由集裝箱卡車完成，需要配置對應數量的操作司機以及地面指揮人員，因作業環境較差，該類員工待遇偏高，并且安全事故頻發，還因年輕人不愿從事該類工作而引起招工困難；（3）集裝箱卡車為柴油發動機，對環境會造成一定污染，并且柴油消耗較高；（4）碼頭轉運路線的路面，因長期承受較大載荷，需要經常維護。

2 新型轉運工藝

為改善該類碼頭的集裝箱轉運流程的安全事故頻發、污染較大、日常維護成本較高、用工成本高等問題，根據市場上新型轉運工藝及使用需求，研發出新型自動化集裝箱搬運設備——自動化集裝箱接駁運輸機系統（簡稱接駁機），從根本上解決這些難題。

2.1 新型轉運工藝布置（如圖2）

圖1 集裝箱碼頭常規工藝平面布置圖

圖2 集裝箱碼頭新型工藝平面布置圖

2.2 新型轉運工藝流程

（1）自動化集裝箱接駁運輸機日常停放位置與裝卸起重機對應，接駁機小車默認停放在裝卸起重機主梁一側，裝卸起重機從集裝箱船上吊起集裝箱后，可直接放到接駁機的小車上；

圖3 集裝箱碼頭新型工藝立面布置圖

（2）集裝箱放置到位后，龍門吊操作人員按一下按鍵，接駁機的小車自動運行至主梁另一端，在龍門吊懸臂的有效起吊范圍內；

（3）龍門吊運行至接駁機位置，直接起吊接駁機上的集裝箱，轉運至堆場；

（4）龍門吊司機吊起集裝箱后，即可按一下接駁機小車歸位按鈕，接駁機小車自動運行至默認位置；

（5）裝船工藝流程與之相反。

2.3 新型轉運工藝的特點

與常規轉運工藝相比，新型工藝特點有：

（1）接駁機直接轉運集裝箱，節省集裝箱卡車、司機、地面調度指揮人員的成本；

（2）因為轉運過程中沒有人員參與，不會發生安全事故；

（3）接駁機利用電源作為動力，清潔無污染；

（4）因接駁機為固定軌道行駛，對路面無要求。

3 新型工藝相關設備的關鍵技術

與常規工藝的設備相比，新型工藝的設備自動化程度更高，并且涉及人機互動工作，因此，對安全方面的自動化要求更高。關鍵技術按三種設備分別介紹。

3.1 裝卸起重機

裝卸起重機由人工操作運行，操作室內設置一套提醒及反饋設備，主要功能是：

（1）集裝箱放置到位，并松開吊具后，操作人員按一下提醒按鍵，可發送信號給龍門吊操作人員，接駁機才可運行；

（2）接駁機小車在或不在默認位置時，裝卸起重機操作室內有提醒，操作人員可根據提醒，進行集裝箱裝卸作業；

（3）具備防止與接駁機碰撞的功能。

3.2 接駁機

接駁機為龍門型結構，根據龍門吊和裝卸起重機的指令，半自動運行，視碼頭實際情況需求，可設計成固定式、大車運行式，數量可按泊位或裝卸起重機數量配置。接駁機關鍵技術有：

（1）集裝箱對位導向功能，方便裝卸起重機操作人員進行作業；

（2）接駁機運行機構的自動運行及定位功能，使接駁機可在無人操作的情況下實現與龍門吊和裝卸起重機的自動對接；

（3）接駁機的就位提醒功能，運行機構運行到預定位置后，可自動發送信號至裝卸起重機或龍門吊，提醒并允許起重機司機進行下一個操作；

（4）接駁機為自動運行，具備與龍門吊的防碰撞、與裝卸起重機的防碰撞、運行方向上障礙物的防碰撞等功能，避免發生安全事故；

（5）接駁機還具備本地和遙控操作，便于調試、維護及緊急事故時使用。

3.3 集裝箱龍門起重機

龍門吊由人工操作運行，設備配置和功能與裝卸起重機類似，具備集裝箱到位和自動判斷、防碰撞、與裝卸起重機的通訊以及與接駁機的防碰撞功能。

4 兩種工藝方案對比

以國內某內河碼頭為例，常規工藝方案和新型工藝方案在成本、人工、環保、安全等方面，對比如下：

表1

從表1可以看出，成本方面的主要差距在轉運環節。按初步估算價格對比分析如表2。

表2

從上表分析看，使用新型轉運工藝后，3年左右即可收回投資成本。如果考慮集卡的日常維護、使用年限、折舊、安全事故等因數影響，時間還會縮短。新型工藝初期投資小，而且不受用工荒影響，并積極響應國家環保政策，后續的應用會逐漸廣泛。

5 后期研究展望

本文闡述的新型轉運工藝及設備目前主要適用于內河中小型碼頭企業，使用半自動控制系統，人工和機械混合作業，后續研究會朝著自動化程度更高、智能化、堆場無人化，但投資小的高性價比方向發展，進一步減少作業現場人工投入、改善作業環境和作業流程，使新型轉運工藝方案和設備能適應更大范圍的中小型碼頭。