集裝箱自動化碼頭關鍵技術

劉汪洋

青島新前灣集裝箱碼頭有限責任公司

集裝箱自動化碼頭關鍵技術

劉汪洋

青島新前灣集裝箱碼頭有限責任公司

隨著經濟全球化和區域經濟一體化進程的發展，全球集裝箱運輸能力也逐步提升，集裝箱碼頭面臨吞吐量不斷增長的巨大壓力。現代集裝箱船舶的大型化也使港口間的競爭愈加激烈。因此，港口企業正努力提高集裝箱碼頭裝卸作業效率，進一步提高服務質量以及管理水平，從而有效的降低運營成本。基于此，本文主要對集裝箱自動化碼頭關鍵技術進行了簡要的分析，希望可以為相關的工作人員提供一定的參考。

集裝箱；自動化碼頭；關鍵技術

1 自動化集裝箱碼頭的主要設備

1.1 岸橋

隨著自動化碼頭技術的不斷發展，岸橋的技術水平也在飛速提升，歷經但小車、雙箱雙小車等改進過程，朝著多種改進的方向大步邁進。目前在自動化集裝箱碼頭中普遍應用的雙箱雙小車岸橋主要包括海測小車、陸側小車與中轉平臺等關鍵部件。兩種小車交替接力，協調工作，大幅提高了集裝箱裝卸效率。中轉平臺的主要功能是控制、協調傳送時間，保證小車間交接的順利進行。

1.2 水平轉運設備

目前，AGV是自動化碼頭中應用最為廣泛的水平轉運設備。目前德國漢堡港CTA碼頭與荷蘭鹿特丹港的EUROMAX碼頭所用的AGV均能達到60t的運載能力與5.8m/s的運行速度。二者均采用柴油發電機進行電力驅動，但是后者的定位能力要強于前者。隨著岸橋技術的發展，AGV也實現了從只運載一個集裝箱到運載多個集裝箱的跨越式發展。

1.3 堆場起重

機目前在自動化集裝箱碼頭所應用的堆場起重機主要是全自動軌道式龍門集裝箱起重機ARMG以及全自動輪胎式龍門集裝箱起重機ARTG。前者采用電力驅動，清潔環保；后者采用內燃機驅動，運轉靈活，兩種堆場起重機各有優勢。對于堆場起重機的改進也主要集中在運轉模式與起重能力上。

2 集裝箱自動化碼頭關鍵技術

2.1 岸橋裝卸系統

根據不同需求情況可分為3種工藝方案：(1)I型系統。主要包括“二橋二梁三小車”，其中：“二橋”指岸橋、場橋；“二梁”指岸橋、場橋各有2道平行布置的梁，上層梁設起升小車軌道，下層梁設轉運小車軌道；三小車指岸橋起升小車、場橋起升小車及轉運小車，轉運小車可以運行于兩起升小車之間。(2)II型系統。主要包括“三橋二梁三小車”，即在I型的基礎上增加1臺擺渡橋。擺渡橋的作用：轉運小車通過擺渡橋大車橫移，從岸橋(場橋)跑向場橋(岸橋)完成不在一直線上的兩橋雙向對接。(3)III型系統。主要包括“三橋二梁五小車”，其中：“三橋二梁”同II型；“五小車”指除二起升小車外，在岸橋與擺渡橋之間設置1臺轉運小車，在場橋與擺渡橋之間也設置1臺轉運小車，在擺渡橋上梁設置1臺液壓驅動的固定不動的起升小車。III型系統通過增加擺渡小車完成集裝箱的中轉，機動性好，效率更高。

2.2 自動化水平運輸系統

2.2.1 AGV自動控制系統

AGV自動控制系統劃分為車隊管理系統(Vehicle Management System，VMS)、導航系統(Negative System，NS)和小車控制系統(Vehicle Control System，VCS)等3個層次。碼頭管理系統(TOS)發送AGV起點和終點位置；VMS接收TOS發送的AGV起點和終點位置，依據AGV調度策略指定AGV并生成AGV最優路徑；NS實現路徑跟蹤，依照路徑指令計算出當前的電機轉速和輪胎偏轉角度，并傳輸給VCS；VCS能夠控制小車上的電動機和液壓轉向系統，從而響應收到的指令。通過這樣的方式，AGV能夠沿著軌跡獨立地在岸橋和自動堆垛之間運作。從碼頭管理系統到AGV小車的AGV控制系統功能圖見圖2。

2.2.2 AGV自動定位技術

AGV在碼頭以某點為坐標原點建立坐標系，在碼頭地面每隔一定距離埋設1個RFID裝置，這些RFID裝置的坐標位置都通過全站儀測量得到，并存儲在定位導航系統中。AGV的前后各安裝1個RFID感應天線。AGV通過讀取地面上RFID在感應天線中的位置來確定自身在堆場坐標中的位置，AGV位置估算采用基于編碼器及感應天線校正的方法。

2.3 集裝箱堆場作業新工藝

2.3.1 底盤車與起重機作業

集裝箱碼頭與堆場之間要采用牽引車帶動底盤車進行運輸。集裝箱堆場采用輪胎起重機進行堆取移箱作業，通過這兩種設備配合能夠有效提高碼頭裝卸效率。在場地面積較大、集裝箱過多時，要采讓牽引車帶動兩臺以上的底盤車排列拖動，進而解決集裝箱較多的問題。一臺牽引車帶動多臺底盤車，能夠有效減少牽引車周轉次數，進而降低牽引車能源消耗，減少整體裝卸成本，降低人力投入。該種運輸形式效益高、效率高、人力投入低，具有良好的發展前景。

2.3.2 自動導向車系統

自動導向車是一種新式裝卸工藝技術，主要包括岸橋、導向車、起重機以及自動識別系統。自動導向車不需要軌道運行，在普通路面中即可運行。也有一種有軌導向車，該導向車需要在軌道中運行。以有軌導向車為例，它主要分為單軌和雙軌兩種布置方案，軌道式起重機與岸橋機腿之間呈現環形敷設。在這種模式下，軌道導向車即可圍繞場地進行回轉。在無軌自動導向車中，各個導向車中都設有相應的信號接收器，主要接收中央控制器所發出的信號，進而設置導向程序。導向車接收到該信號后，即可根據預設方案展開工作。控制中心根據每輛導向車信息與場地信息，決定導向車是否需要轉彎，進而避免多輛導向車在運作時產生沖突。每輛導向車能夠運輸40ft左右的集裝箱，或者兩個20ft左右的集裝箱，在碼頭前言與堆場之間運行工作。

結束語

隨著集裝箱碼頭自動化觀念的深入人心，在未來自動化碼頭建設中將更加關注安全與舒適、便捷與高效、資源節約與可持續發展以及生態與環保等方面。我國港口若要參與國際競爭，爭奪世界集裝箱樞紐港的地位，就必須順應這一發展趨勢，提高我國集裝箱碼頭自動化、智能化技術水平，加快相關行業的科技創新，充分發揮我國港口機械裝備制造業的優勢，打造自動化設備及系統的世界品牌，逐步建設具有自主知識產權的全自動化集裝箱碼頭。

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