集裝箱碼頭冷藏箱堆場箱位和取電點布置形式探討

孫振寧 吳邵強 梁 浩 覃 杰

中交第四航務工程勘察設計院有限公司

1 引言

冷藏集裝箱(以下簡稱冷藏箱)，作為一種特種集裝箱，除具有一般標準集裝箱相同的尺寸規格外，還帶有專用的制冷裝置，箱門和制冷機組分別位于箱體的兩端，制冷機組接電運行后可使箱內溫度維持在設定的溫度[1]，適合生鮮、果蔬等具有冷凍或冷藏要求貨物的長途運輸。近年來，隨著冷鏈物流的蓬勃發展，集裝箱碼頭冷藏箱的占比也在逐年提高，專業化集裝箱碼頭一般會設有專門的冷藏箱堆場，通過冷藏集裝箱插座排架(簡稱冷藏箱架)來對堆場內的冷藏箱進行供電。本文旨在通過分析當前集裝箱碼頭常見的冷藏箱堆場箱位和取電點布置方案，總結各方案的優缺點及適應性，從而針對不同項目的特點，選用合適的冷藏箱堆場布置方案，提高冷藏箱裝卸作業的效率。

2 集疏運環節冷藏箱的朝向分析

冷藏箱運輸主要包括水路集疏運和陸路集疏運兩大環節，水路集疏運以集裝箱船舶運輸為主，與之對應的港區水平運輸設備為港內集裝箱卡車(簡稱港內集卡)；陸路集疏運則以港外集裝箱卡車(簡稱港外集卡)為主。

2.1 水路集疏運環節制冷機組朝向分析

冷藏箱在船舶運輸過程中，需遵循一定的原則，如方便巡視、便于維修、規避上浪風險以及方便插拔等[2]，并且盡量選擇通風處，冷藏箱制冷機組的朝向主要與船上電源接取方向有關，制冷機組一般朝向船尾。此種排布規則是為了避免船舶在航行過程中，甲板上浪對制冷機組造成損壞，當不可避免需要將制冷裝置朝船首布置時，應盡可能地將冷藏箱放置于遠離船頭并靠近艏艉線的位置上[2]，將上浪風險降至最低。

港內集卡在完成碼頭前沿裝卸船作業時，冷藏箱制冷機組的朝向取決于箱在船舶上的擺放以及車輛在碼頭前沿的行駛方向。考慮到港內集卡在碼頭前沿一般由船尾駛向船頭[3]，因此冷藏箱制冷機組在港內集卡上大多朝向車尾放置。

2.2 陸路集疏運環節制冷機組朝向分析

冷藏箱在陸路集疏運環節，同樣需要進行供電。考慮到港外集卡的供電端多位于車頭處，當載運1個40 ft箱時，其制冷機組一般朝向車頭進行擺放，方便電源插拔、開箱檢查和裝卸貨物。當港外集卡載運2個20 ft冷藏箱時，制冷機組的朝向往往不固定[3]。

3 冷藏箱堆場箱位和取電點布置形式對比

專業化集裝箱碼頭一般設有專用冷藏箱堆場，堆場內部設有若干冷藏箱架，從而實現對冷藏箱供電。考慮到不同碼頭冷藏箱吞吐量占比、中轉比例、20 ft和40 ft箱型比例等均存在差異，因此冷藏箱堆場箱位和取電點布置形式也存在區別。

基于相同的堆場裝卸工藝方案展開不同布置形式的對比分析，堆場裝卸作業采用輪胎式龍門起重機(RTG)，跨距23.47 m，跨內布置6排箱+1條裝卸車作業通道，堆場水平運輸采用集裝箱牽引半掛車，可載2個20 ft或1個40 ft/45 ft箱行駛。在此前提下，對集裝箱碼頭常見的4種冷藏箱堆場布置形式進行對比分析。

3.1 20 ft冷藏箱雙邊布置形式

20 ft冷藏箱對稱布置在冷藏箱架兩側，冷藏箱架兩側均設置有接電插座，從而實現對兩側冷藏箱制冷機組進行供電，箱條端部箱位可兼顧40 ft或45 ft冷藏箱堆存(見圖1)。

1.RTG跑道中心線 2.集裝箱牽引半掛車 3.堆場裝卸作業車道 4.20 ft冷藏箱 5.冷藏箱架 6.20 ft/40 ft/45 ft冷藏箱 7.冷藏箱插座 8.冷藏箱架圖1 20 ft冷藏箱雙邊布置形式堆場平面圖

該布置形式適用于20 ft冷藏箱占比較高的碼頭，冷藏箱架插座雙邊布置可以滿足不同朝向的冷藏箱堆存需求，一定程度上減少了調箱門作業，提高冷藏箱入堆場的裝卸效率。但20 ft雙邊布置形式所需設置的冷藏箱架數量較多，導致堆場土建和鋼結構投資相對較大，且無法適應遠期箱型比例變化所導致的40 ft箱位不足的情況。同時，插座雙邊布置不可避免會導致裝車過程中，冷藏箱制冷機組在集卡上的朝向存在多樣性，存在少量調箱門作業。

3.2 40 ft冷藏箱雙邊布置形式

40 ft冷藏箱對稱布置在冷藏箱架兩側，冷藏箱架兩側均設置有接電插座。1個40 ft箱位可兼顧1個20 ft冷藏箱和1個20 ft普通重箱堆存(見圖2)。

1.RTG跑道中心線 2.集裝箱牽引半掛車 3.堆場裝卸作業車道 4.40 ft冷藏箱 5.冷藏箱架 6.20 ft/40 ft/45 ft冷藏箱 7.冷藏箱插座 8.冷藏箱架圖2 40 ft冷藏箱雙邊布置形式堆場平面圖

該雙邊布置形式同樣可以滿足不同朝向的冷藏箱進入堆場堆存需求，減少調箱門次數，相較于20 ft布置形式，該方案更適用于40 ft冷藏箱占比高的集裝箱碼頭，同等箱條長度下，該方案所需冷藏箱架數量較少，投資省。但集裝箱裝車過程同樣存在一定的調箱門作業量，且當40 ft箱位兼顧堆存2個20 ft集裝箱時，存在冷藏箱與普通重箱混堆的情形，不利于運營管理。

3.3 40 ft冷藏箱單邊布置形式

該布置形式與40 ft冷藏箱雙邊布置的區別在于，冷藏箱架插座改為單邊布置，即制冷機組在堆場內均保持相同的朝向(見圖3)。

單邊布置形式可以保證冷藏箱制冷機組在堆場中朝向的一致性，與港內集卡上絕大多數冷藏箱的朝向相同，從而減少港內集卡的調箱門作業量，提高裝卸船效率，對水水中轉比例高的集裝箱碼頭尤其適用。但對于港外集卡而言，冷藏箱制冷機組大多朝向車頭放置，當其按照RTG跨內裝卸作業車道規定的方向行駛時，集卡車上箱門的朝向恰恰與堆場內的冷藏箱朝向相反，導致港外集卡的調箱門作業量增大。且當40 ft箱位兼顧堆存20 ft冷藏箱時，同樣存在重箱和冷藏箱混堆情形，不利于運營管理。

目前，較多全自動化集裝箱碼頭均采用冷藏箱架插座單邊布置的形式，箱條兩端分別設置海側和陸側交互區[4-6]，制冷機組統一朝向陸側交互區進行擺放，如青島前灣自動化集裝箱碼頭，其堆場布置見圖4。

海側交互區，水平運輸作業通過AGV小車完成，AGV小車可自動識別冷藏箱的朝向，從而確定車頭或車尾方向駛入海側交互區；陸側交互區，則供港外集卡停放作業，外集卡車尾指向箱堆(即倒車駛入交互區車位)，等待軌道吊完成裝卸車作業，因此無論是海側還是陸側，均無需進行調箱門作業，裝卸效率高。

1.RTG跑道中心線 2.集裝箱牽引半掛車 3.堆場裝卸作業車道 4.40 ft冷藏箱 5.冷藏箱架 6.冷藏箱插座 7.冷藏箱架圖3 40 ft冷藏箱單邊布置形式堆場平面圖

1.RTG軌道中心線 2.軌道式龍門吊(RMG) 3.冷藏箱架 4.軌道式龍門吊(RMG) 5.RMG軌道中心線 6.AGV小車 7.冷藏箱堆場 8.集裝箱牽引半掛車圖4 青島前灣自動化集裝箱碼頭冷藏箱堆場布置圖

3.4 20 ft和40 ft冷藏箱混合雙邊布置形式

該布置形式融合了20 ft雙邊布置形式和40 ft雙邊布置的特點，同一箱條內既設置有20 ft冷藏箱箱位，同時也設置有40 ft冷藏箱箱位(見圖5)。

能夠滿足多種朝向、不同尺寸的冷藏箱堆存需求，免去集裝箱入堆場時的調箱門作業，裝卸效率較高，且所需冷藏箱架個數也較少，投資省。但雙邊布置形式，在港外集卡取箱時，同樣存在一定的調箱門作業量。

3.5 堆場布置形式對比

不同布置形式的箱位數、冷藏箱架數量、插座數和調箱門作業量對比數據見表1。

通過4種方案對比分析可知：

(1)4種布置形式的箱位數(折算標箱)差異不大，堆場的面積利用率相似。

(2)方案2和4所需冷藏箱架數量相對較少，可節省部分投資，而方案1和3所需冷藏箱架數量較多，投資較大。

1.RTG跑道中心線 2.集裝箱牽引半掛車 3.堆場裝卸作業車道 4.20 ft冷藏箱 5.40 ft冷藏箱架 6.冷藏箱架 7.20 ft/40 ft/45 ft冷藏箱 8.冷藏箱插座 9.冷藏箱架圖5 20 ft和40 ft冷藏箱混合雙邊布置形式堆場平面圖

表1 冷藏箱堆場布置形式對比數據統計表

(3)冷藏箱插座數量反映的是堆場可滿足的最大堆存自然箱容量，方案1插座數量最多，方案4次之，方案2和方案3則較少。

(4)方案1、方案2和方案4采用雙邊布置形式，內外集卡在取箱環節均存在少量調箱門作業量，而方案3為單邊布置形式，外集卡調箱門作業量較多，內集卡作業量較少。

4 結語

通過上述分析可知，幾種常見的冷藏箱堆場箱位和取電點布置方案各有利弊，需結合項目的冷藏箱占比、箱型比例、中轉比例等參數綜合考慮。針對普通集裝箱碼頭而言，冷藏箱架插座雙邊布置的形式可以有效降低調箱門次數，裝卸效率更高。針對水水中轉比例高的普通集裝箱碼頭或全自動化集裝箱碼頭，則單邊布置的形式更加適用。