內河某集裝箱鐵水聯運工程關鍵問題探討

魯友鵬，吳 濤

（中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北武漢 430061）

引言

工程所在的武漢武湖、陽邏港區，主要服務對象覆蓋鄂、川、滇、黔、渝等中上游腹地。同時，隨著國家中部崛起戰略的實施及發展戰略重心轉移，武漢交通建設發展迅速，已基本形成四通八達的鐵、公交通運輸網絡，工程借助鐵路可輻射西部及西北等內陸地區。因此，構建長江中游地區最大集裝箱多式聯運樞紐具有前瞻意義。

1 概況及關鍵問題

1.1 工程概況

工程位于武漢天興洲洲尾水口河上游長江北岸，是集裝箱公鐵水多式聯運物流樞紐，將已建4個5 000 t 級件雜貨泊位（碼頭長度508 m）改造為集裝箱泊位，結構按最大可靠泊1 140 TEU（1.5 萬t 級）集裝箱船設計改造，年吞吐量75 萬TEU，其中鐵水聯運箱量40 萬TEU，公水聯運箱量35 萬TEU。

陸域總面積852.6 畝，包含3 個區域：

1）碼頭區陸域：總面積約402.1 畝，主要為重、空箱堆場及碼頭生產輔助配套設施；

2）鐵路裝卸區：與碼頭區隔已建江北快速路（高架），總面積約232.2 畝，擬建1 束線，包含2 條整列鐵路裝卸線，由武漢江北鐵路香爐山車站東端接軌引入，并建設堆場等配套設施，可實現港站同場，鐵水聯運無縫銜接；

3）附屬作業區：總面積約218.3 畝，提供增值服務及輔助配套功能如集裝箱拆裝箱、箱修、空箱業務、機修等。工程概況見圖1。

圖1 工程概況圖

1.2 關鍵問題

1）碼頭平臺及引橋均為已建，原設計均按件雜貨運輸需求考慮，本次需改造為集裝箱專用碼頭。集裝箱碼頭平面布局、工藝流程及荷載要求與原碼頭存在較大差異，集裝箱作業、運輸組織專業化程度要求顯著提高。結合已建設施及新需求，提出高效易用、技術可行、經濟合理的關鍵改造方式。

2）集裝箱鐵、公、水多式聯運流程較傳統集裝箱碼頭水、公聯運更為復雜，需充分結合碼頭、鐵路、疏港道路位置關系及可用地塊特點，合理進行功能布置及流程規劃，高效實現聯運組織。

3）陸域布置：碼頭區陸域場地受已建引橋及后方高架路限制，在外部條件受限情況下，如何綜合適宜地進行總平面布置。

2 碼頭平臺及引橋

2.1 碼頭平臺寬度

1）25 m 平臺布置分析

若考慮維持已建25 m 平臺，相應利用已建碼頭10.5 m 軌距軌道配置10.5 m 軌距裝卸橋，則25 m平臺按如下方式排布：

按75 萬TEU 吞吐量，結合碼頭長度508m 控制因素，碼頭平臺配置5 臺裝卸橋，則2 個泊位需考慮3 臺裝卸橋同時作業，因此配置3 條裝卸車道，并配置1 條行車道。在10.5m 軌內可布置2 條裝卸車道，陸側軌外靠門腿布置1 條裝卸車道，另在岸向最外側布置1 條行車道。平臺斷面如圖2。

圖2 25m 平臺寬度碼頭斷面布置圖

分析該布置方式，仍存在以下問題：

①已建引橋長度超500 m，碼頭平臺后沿無臨時堆箱、設備檢修、特種箱吊具等臨時堆放空間，該需求需通過水平運輸解決，影響裝卸橋作業及碼頭運營效率；②10.5 m 裝卸橋軌內車道寬度僅有3.75 m，工人、指揮、理貨等作業人員在軌內工作空間狹窄，集卡作業及通行效率低，且安全性較差；③由于靠泊船型噸級較原設計顯著增大，核算25 m平臺結構位移較大；④10.5 m軌距裝卸橋穩定性差，外伸距小，且需特殊定制。

2）30 m 平臺布置分析

30 m 平臺采用16 m 軌距裝卸橋，軌內布置3條裝卸車道，陸側軌外靠門腿布置1 條通過車道，碼頭后沿布置臨時堆放區，解決臨時堆箱、設備檢修、特種箱吊具堆放等需求。平臺斷面布置如圖3。

圖3 30 m 平臺寬度碼頭斷面布置圖

總結長江中上游地區已建集裝箱碼頭經驗，如重慶港果園、寸灘集裝箱碼頭，武漢陽邏一期～三期工程，九江城西、紅光等集裝箱碼頭，均采用定型成熟的16 m 軌距裝卸橋，配合 30 m 寬度碼頭平臺斷面布置方式。此方式裝卸作業在裝卸橋跨內，小車運行距離短，作業效率高，裝卸橋穩定性好，可配置較大外伸距，碼頭平臺交通組織順暢，運營管理方便，30 m 平臺寬度能充分發揮碼頭前沿作業能力。綜上因素，本工程在已建碼頭平臺后沿，向后加寬5 m 至30 m 平臺寬度。

2.2 引橋寬度

碼頭平臺車流：集卡車頭與船頭方向一致，船頭向上游側，頂流靠泊，則碼頭平臺及引橋有以下3 種循環作業方式：

1）2#引橋上碼頭平臺→2#/1#泊位裝卸集裝箱→1#引橋返回；

2）3#引橋上碼頭平臺→4#/3#泊位裝卸集裝箱→2#引橋返回；

3）3#引橋上碼頭平臺→4#/3#/2#/1#泊位裝卸集裝箱→1#引橋返回；

因此，3#引橋為陸域→碼頭單向車流，1#引橋為碼頭→陸域單向車流，2#引橋為雙向車流。

圖4 引橋交通流向示意圖

已建1#～3#引橋寬度分別為9 m、15 m、9 m，9 m 寬度可布置2 車道，15 m 寬度可布置4 車道。

分別采用公式理論計算、仿真模擬兩種方式復核引橋寬度：

1）公式計算

單引橋高峰時交通流計算考慮滿足2 個泊位3臺裝卸橋同時作業，每臺裝卸橋平均作業效率按28自然箱/h，不平衡系數取1.3，則最大交通流量為28×3×1.3=109 輛/h。

2）仿真模擬

建立整體交通仿真模擬模型，對一整年碼頭運營進行仿真模擬，3 座引橋峰值交通流量模擬結果如下表所示：

表1 3 座引橋峰值交通流量（輛/小時）

3）需求復核

引橋單車道每小時最大交通通過能力可按下式計算[1]：

其中：

N最大為最大交通流量（輛/h）；

l0為車頭之間最小間隔（m），取34 m；

v 為車輛行駛速度（km/h），取10 km/h；

經計算，引橋單車道最大可通行交通流量為294 輛/h，可以滿足公式計算、仿真模擬中的需求，因此，引橋寬度維持不變，無需增加。

3 港內集裝箱多式聯運流程

本項目吞吐量如下表所示：

表2 吞吐量一覽表

多式聯運流程考慮如下：

1）鐵水聯運

鐵水聯運內部流程包括以下3 種情況：

①鐵路→水

火車車廂→RMG→內集卡→港內運輸→（碼頭區）箱堆場；

（碼頭區）箱堆場→RMG→內集卡→碼頭平臺→裝卸橋→船。

②水→鐵路

船→裝卸橋→內集卡→RMG→鐵路區堆場；

鐵路區堆場→RMG→火車。

③車船直取

火車←→RMG←→內集卡←→裝卸橋←→船。

船期與鐵路列車調度分屬不同系統，且到離港、到發車受多種不同外界因素影響，故車船直取流程較少存在，絕大部分集裝箱需通過本港內部集裝箱堆場緩存。在緩存作業流程中，為提高作業效率，將鐵路→水路流程集裝箱，主要堆存于碼頭區箱場，靠近碼頭前沿，便于取箱裝船；將水→鐵路集裝箱，主要堆存于鐵路區箱場，緊鄰鐵路裝卸線，便于快速裝鐵路。

2）公水聯運

公水聯運流程包括以下兩種情況：

①公路→水：

貨主→外集卡→RMG/正面吊/空箱堆高機→集裝箱堆場→RMG/正面吊/空箱堆高機→內集卡→裝卸橋→船；

②水→公路：

船→裝卸橋→內集卡→RMG/正面吊/空箱堆高機→集裝箱堆場→RMG/正面吊/空箱堆高機→外集卡→貨主。

集裝箱公水聯運流程成熟，箱全部堆存于碼頭區堆場，碼頭區堆場做區塊劃分，鐵水聯運、公水聯運堆放于不同箱區。

4 碼頭區陸域箱堆場布置

碼頭區陸域南北向縱深約405 m，東西向寬約600 m，縱深較小，且因大堤堤頂與陸域間存在7.85 m 高差，導致已建引橋伸入陸域較長，場地北側為高架橋，橋下橋墩密布。碼頭區陸域平面布置限制條件多，現狀如圖5 所示。

圖5 碼頭區陸域現狀圖

若考慮將陸域場地整體抬高以縮短堤后引橋長度，經核算，工程量大，且與后方疏港路銜接困難。因此，提出堤后引橋維持現狀與拆除改造兩種平面布置思路。

1）堤后引橋維持現狀布置

在維持引橋不改造基礎上，可考慮重箱堆場垂岸式布置、輔助區前置式布置于引橋間等方式，經綜合考量箱位數、交通組織、運營便利性等，重箱堆場順岸式布置形式，整體具備較大優勢，簡述如下：

布置生產區、生產輔助及生活輔助區3 個功能區。引橋根部場地，受引橋分隔，交通較為不暢，布置空箱堆場、超限箱區、調箱門區、侯工樓等輔助設施。由引橋端部向北，橫向布置3 線40m 軌距重箱堆場，共8 塊。再向北隔主干道，西北側布置生產及生活輔助區，包括綜合樓及變電消防設施等，并布置有查驗區；東北側布置2 塊重箱堆場。集裝箱進出口大門布置于港區陸域西北側。重箱堆場共配置14 臺RMG。

圖6 引橋維持現狀平面布置圖

該布置方式優缺點如下表：

表3 優缺點一覽表（維持引橋不改造）

2）改造堤后引橋布置方式

為保證堆場布置完整順暢，充分利用陸域場地，拆除2＃引橋堤后段，平行于大堤新建2-1＃、2-2#引橋，分別承擔分流陸域與碼頭間下、上方向車流。

陸域由南向北，貫通式布置四線重箱堆場，配置10 臺RMG，場橋兩側懸臂分別對應內集卡、外集卡作業，主干道后方靠近江北快速路布置輔助區、集裝箱查驗區、空箱堆場。

圖7 改造堤后引橋平面布置圖

該布置方式優缺點如下表所示：

表4 優缺點一覽表（引橋改造）

按照內、外集卡分流作業方式設定仿真模擬條件，進行1 年運營作業仿真模擬，驗證該思路方案合理性，結果總結如下：

該布置道路寬度、走向，擬定的車輛流向均能滿足使用要求，且有一定的富裕。統計道路飽和度情況，場地內所有道路飽和度均較低，小于0.6，處于一級服務水平，道路順暢。

5 集裝箱作業模式探討

總結長江中上游集裝箱碼頭作業模式，已建集裝箱碼頭RMG 堆場均為未考慮內、外集卡分流的傳統非自動化碼頭。以往長江中上游集裝箱船舶載箱量較少（以150～350 TEU 為主），單船裝卸箱數量少，一般1～2 臺裝卸橋作業一艘船，相應堆場作業采用集中式堆箱，即單船裝卸的集裝箱，集中堆放于一塊箱場中。海港集裝箱單船裝卸箱量大，多臺裝卸橋同時作業一艘船，集裝箱轉運至后方陸域后，分布式堆存于多塊箱場中。

本項目考慮隨著航道條件逐步改善，未來內河港集裝箱船舶大型化趨勢顯著，如1140TEU 集裝箱船已在陽邏至洋山實現班輪化運營。且本項目鐵水聯運集裝箱流向更為集中，單船裝卸量相對較大，因此按照分布式作業模式，且按內、外集卡分流作業模式，從而保證能快速裝卸船，提高碼頭作業效率，最大化利用已建碼頭有限岸線，節約寶貴的岸線資源。

6 結語

1）長江中上游集裝箱碼頭，采用30 m 平臺配置16 m 軌距裝卸橋，布置3 條裝卸車道+1 條通過車道+臨時堆放區的斷面布置模式較為成熟，較25 m 寬碼頭平臺+10.5 m 軌距裝卸橋模式，裝卸橋效率高、穩定性好、交通組織順暢、軌內作業安全性高，能夠充分發揮碼頭前沿作業能力；

2）碼頭及引橋交通流為順時針循環，通過理論公式計算、仿真模擬，復核各引橋高峰時交通流量，已建1#～3#引橋寬度可滿足流量需求，寬度無需增加；

3）集裝箱鐵水聯運、公水聯運流程在本項目陸域交匯混合，文中梳理各流程，總結其中要點規則；

4）受已建設施、地形、周邊環境等條件限制，總平面布置提出引橋維持現狀、拆除引橋兩種條件下布置思路，以此分析多式聯運項目平面布置關鍵問題及優缺點，并利用交通仿真模擬對方案進行復核；

5）對長江中上游集裝箱碼頭堆場集中式、分布式作業模式探討，將內、外集卡分流，分布式作業方式應用于項目平面布置，最大化利用岸線。