自動化集裝箱碼頭閘口布置的設(shè)計要點

溫富榮，許鴻貫

(1.北部灣港股份有限公司，廣西 南寧 530201；2.中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510290)

自動化集裝箱碼頭閘口是連接港區(qū)內(nèi)外陸路交通運輸極其重要的咽喉要塞，結(jié)合外部交通條件布置在港區(qū)與港外疏港道路銜接的合適位置。與傳統(tǒng)人工集裝箱碼頭閘口相比，自動化閘口作業(yè)不再依賴人工識別車號、箱號、殘損箱并處理單證等，有效解決了傳統(tǒng)集裝箱碼頭閘口作業(yè)效率低和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差的問題，完全實現(xiàn)了無人化，極大減少了閘口安全事故的發(fā)生。自動化集裝箱碼頭閘口布局形態(tài)需根據(jù)閘口作業(yè)流程、陸域場地條件、不同集疏運方式的占比、港內(nèi)外交通現(xiàn)狀和規(guī)劃條件等因素綜合確定。閘口布置形式、閘口通過能力和閘口通過效率直接影響碼頭的整體服務(wù)水平，因此，如何實現(xiàn)閘口的合理布置備受關(guān)注。

本文依托欽州港自動化集裝箱碼頭閘口，充分結(jié)合碼頭的運營特點、閘口功能要求和陸域場地條件等因素，對自動化集裝箱碼頭進出港閘口的平面布置進行總結(jié)，并提出“分離式閘口共享停車緩沖區(qū)”的設(shè)計理念，為自動化集裝箱碼頭閘口的布置提供一種新思路。

1 工程概況

本工程進出港閘口需滿足7#～10#泊位港外集卡進出港的需求，可供閘口布置的場地北接已建的6#泊位輔建區(qū)，東側(cè)為在建的欽州鐵路集裝箱中心站港口作業(yè)區(qū)。閘口的主要需求[1]包括：1)陸路運輸比例高達60%，閘口通過能力需匹配碼頭年通過能力260萬TEU的要求。2)交通組織情況復(fù)雜，既要同時滿足多組交通流的交匯，又要保證閘口的通行效率。閘口的位置區(qū)域不僅要滿足7#～10#泊位進港和出港的交通流、港區(qū)和鐵路集裝箱中心站港口作業(yè)區(qū)之間的進出交通流，還要滿足港外集卡進出鐵路集裝箱中心站港口作業(yè)區(qū)的交通流北接1#～6#泊位及泊位間互拖交通流的要求，對閘口的形態(tài)布局提出較大的挑戰(zhàn)。3)港區(qū)東側(cè)可與港外疏港大道相接的寬度約490 m，需同時滿足生產(chǎn)輔助區(qū)辦公樓、IGV維修車間、供水加壓泵站、污水處理站、變電所等其它功能。可供閘口布置的場地受限，加大了閘口布置的難度。閘口周邊交通條件見圖1。

圖1 閘口周邊交通條件

2 欽州港自動化集裝箱碼頭閘口的功能及作業(yè)流程

進出港閘口需實現(xiàn)集卡進出港，集卡車牌號識別，集裝箱箱號、箱門朝向、殘損情況等識別，稱質(zhì)量等閘口功能無人化的要求；并實現(xiàn)集卡及集裝箱信息的自動采集和管理。進出港各級閘口的作業(yè)流程見圖2。

圖2 進出港閘口的作業(yè)流程

3 設(shè)計要點

3.1 原則

1)閘口的布置結(jié)合港口規(guī)模、碼頭總體布局、閘口作業(yè)流程、場地條件、緩沖停車場布置、外部交通條件等因素綜合比選確定[2-3]。

2)閘口布置形式的選擇，考慮港區(qū)土地利用條件和使用功能需求，充分發(fā)揮碼頭堆場的能力。

3)考慮港外疏港交通的現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，盡量減少進出港車流集中擁堵和交叉干擾，確保閘口通行效率。

3.2 功能設(shè)置

閘口由進港閘口和出港閘口組成。進港閘口服務(wù)主要包括裝船重箱、空箱和中轉(zhuǎn)箱進入港區(qū)等，即送箱(載重箱或空箱)集卡進入港區(qū)和提箱集卡進入港區(qū)(空載)；出港閘口服務(wù)主要包括卸船重箱、空箱和中轉(zhuǎn)箱離開港區(qū)等，即提箱集卡離開港區(qū)(重箱或空箱)和送箱集卡離開港區(qū)(空載)。借鑒國內(nèi)外典型自動化集裝箱碼頭布置經(jīng)驗[4-5]，目前典型的3級進出港閘口有4個功能。

1)信息采集(第1級閘口)。第1級閘口為信息采集閘口，車輛經(jīng)過時不停車，車速一般要求控制在30 km/h以下。布置了閘口安全島、集卡車道和龍門架，安全島和龍門架上配置電子車牌識別系統(tǒng)(RFID識別)、集裝箱號碼識別系統(tǒng)(OCR)、LED線掃描、激光掃描、車輛識別攝像機(LPR)、信號燈及輔助光源等裝置。主要完成車牌號識別，空車判斷，集裝箱位置、箱號、ISO號、鉛封、箱門朝向、危險品識別，殘損信息采集等作業(yè)。殘損信息采集和箱門朝向僅在進港閘口設(shè)置，出港閘口不需考慮。第1級閘口功能組成見圖3。

圖3 第1級閘口功能組成

2)控制(分流)(第2級閘口)。第2級閘口為控制(分流)閘口，此閘口為流量控制閘。通過第1級閘口OCR設(shè)備識別的箱號、尺寸、殘損情況等信息與預(yù)約信息進行后臺核對，布置了閘口安全島、集卡車道、地磅、閘口一體機、車道自動檔桿、RFID識別、LPR、LED顯示屏、交通信號燈和輔助光源等，見圖4。主要完成信息核對和交接單生成，包括車輛信息識別、集裝箱信息匹配、地磅稱重、作業(yè)小票生成與打印、車輛異常控制、特殊作業(yè)處理及分流等作業(yè)。作業(yè)小票將提示司機進出指定的堆場或緩沖區(qū)停車場；核對信息異常的集卡將進入集卡緩沖停車場，處理問題并辦理完善相關(guān)手續(xù)。LED顯示屏主要是方便集卡司機在無人閘口直觀獲取這些設(shè)備與后臺計算機系統(tǒng)的一些指令信息。作業(yè)小票生成功能僅在進港閘口設(shè)置，出港閘口不需考慮。

圖4 第2級閘口功能組成

3)放行(第3級閘口)。第3級閘口為放行閘口，布置了閘口安全島、集卡車道、閘口一體機、RFID識別、LPR、車道自動擋桿、泛光燈等，見圖5。主要完成車輛信息的再驗證，包括車輛信息匹配和放行條件判斷等作業(yè)。核對信息有異常的不能放行，需到指定區(qū)域進行處理。

圖5 第3級閘口功能組成

4)集卡緩沖停車。集卡緩沖停車場布置在第2級閘口和第3級閘口之間，主要針對閘口信息復(fù)核判斷車輛異常控制的集卡和需要人工辦理的業(yè)務(wù)，包括提前進港、超重、調(diào)箱門、信息修改、殘損登記和海關(guān)查驗等需人工辦理的作業(yè)。

另外，結(jié)合閘口的作業(yè)流程需要，場地不能滿足設(shè)置進出港閘口共享集卡緩沖停車場的，可在出港閘口的第2級和第3級閘口之間設(shè)置折返車道，對于一些不滿足出港要求的車輛，通過折返車道到指定的區(qū)域進行處理。按照國家海關(guān)檢疫以及防輻射要求，可在出閘口前設(shè)置集裝箱噴淋設(shè)施和防輻射檢測設(shè)施，實現(xiàn)自動噴淋和防輻射檢測。

3.3 閘口布置形式的選擇

閘口布置形式往往結(jié)合港口規(guī)模、陸域縱深、緩沖停車場布置、外部交通條件等因素綜合考慮確定，根據(jù)閘口方向、空間位置和閘口閘道數(shù)的差別可分成3大類：1)垂直布置和側(cè)向布置。按進出港閘口方向的不同，自動化集裝箱碼頭進出港閘口的布置形式可分為垂直布置和側(cè)向布置。垂直布置是指進出港閘口垂直碼頭前沿線布置進入堆場的裝卸作業(yè)的方式，側(cè)向布置是指進出港閘口的方向與碼頭前沿線平行。2)集中布置和分離布置。按進出閘口空間位置的不同，自動化集裝箱碼頭進出港閘口的布置形式可分為集中布置和分離布置兩種。3)單級閘口和多級閘口。按進出閘口閘道數(shù)量的不同，自動化集裝箱碼頭進出港閘口的布置形式可分為單級閘口和多級閘口兩種。

欽州港自動化集裝箱碼頭港口規(guī)模大、陸域縱深大，具備閘口采用垂直布置方式的優(yōu)越條件。為提高進出閘口通行效率和港內(nèi)作業(yè)效率、有效減少進出港車流集中擁堵和交叉干擾，進出港車流單向行駛，進出港閘口采用分離式布置，其中閘口閘道數(shù)量按國內(nèi)外自動化集裝箱碼頭閘口常用的3級閘口設(shè)置。

3.4 閘口的平面布置

針對項目的技術(shù)難點和限制條件，綜合考慮閘口通過能力需求、作業(yè)流程、場地條件等因素，創(chuàng)新性提出分離式閘口共享停車緩沖區(qū)的理念，兼有分離式布置和集中布置的優(yōu)點；閘口按北進南出分開設(shè)置，采用分離式3級閘口形式布置，進出港閘口之間區(qū)域布置共用的集卡緩沖停車場，可實現(xiàn)異常車輛和特殊作業(yè)處理、調(diào)箱門和車輛信息補錄、空箱查驗等業(yè)務(wù)，實現(xiàn)人工業(yè)務(wù)的一站式處理，達到閘口和堆場協(xié)同作業(yè)的一體化管理，見圖6。

圖6 進出港閘口布置

1)進港閘口。進港閘口設(shè)置3級閘口，第1級閘口為信息采集閘口，考慮了OCR功能，車輛經(jīng)過不停車，初步識別集卡、箱門、集裝箱的信息，設(shè)4個車道(含1個超車道)；第2級閘口為控制閘口，主要完成信息核對、交接單、作業(yè)小票生成與打印，設(shè)10個車道(含1個超車道)，寬度57.5 m，設(shè)置RFID刷卡和稱重，配置2臺120 t地磅；第3級閘口為放行閘口，設(shè)5個車道(含1個超寬車道)。

2)出港閘口。出港閘口設(shè)置3級閘口，第1級閘口為信息采集閘口考慮了OCR功能，車輛經(jīng)過不停車，初步識別集卡和集裝箱的信息，設(shè)4個車道(含1個超車道)；第2級閘口為控制閘口，主要完成信息核對和交接單，設(shè)8個車道(含1個超車道)，寬度46.5 m，設(shè)置RFID刷卡和稱重，配置2臺120 t地磅；第3級閘口為放行閘口，設(shè)6個車道(含1個超寬車道)。

3)緩沖區(qū)停車場。集卡緩沖停車場設(shè)置充分考慮進出港閘口車輛異常情況處理、其他人工業(yè)務(wù)處理、出港閘口海關(guān)空箱查驗等功能需求和場地條件等因素，提出集卡緩沖停車場的共享理念，在進出港閘口之間設(shè)置共享的集卡緩沖停車場，在進出港第2級和第3級閘口之間設(shè)置通道相連。這兩個通道口對角布置，避免出現(xiàn)局部交通流過于集中。進出港閘口的集卡進出緩沖停車場后，在停車場區(qū)和調(diào)箱門區(qū)分別形成順時針和逆時針兩組單向交通流，集卡停車場內(nèi)交叉少、保證通暢。集卡緩沖停車場布置了緩沖停車場和閘口管理用房、調(diào)箱門區(qū)及空箱查驗通道，調(diào)箱門區(qū)位于集卡停車場西側(cè)，設(shè)2臺調(diào)箱門機，滿足集卡調(diào)箱門的要求，其中調(diào)箱門區(qū)以滿足進港的需求為主。

4 結(jié)論

1)自動化集裝箱碼頭進出港閘口需滿足集卡進出港，集卡車牌號識別，集裝箱箱號、箱門朝向、殘損情況等識別，稱質(zhì)量等閘口無人化的需求；同時需科學(xué)處理好與人工相關(guān)的業(yè)務(wù)，提高閘口的作業(yè)效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為提升自動化碼頭的整體服務(wù)水平提供有力保障。

2)閘口布置時需考慮場地縱深等客觀因素，保證港口堆場能力，權(quán)衡閘口能力、堆場能力與碼頭能力之間的整體協(xié)作。自動化集裝箱碼頭進出港閘口大多數(shù)采用3級閘口的布置形式，但結(jié)合自身項目特點、閘口功能及作業(yè)流程實現(xiàn)要求的不同，可能會存在一些差異。

3)欽州港自動化集裝箱碼頭進出港閘口創(chuàng)新提出分離式閘口共享停車緩沖區(qū)的理念，兼有分離式布置和集中布置的優(yōu)點，一站式解決進港閘口和出港閘口與人工有關(guān)的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了閘口功能需求和項目特點的充分融合，有效解決了場地受限、陸路運輸比例高達60%、多組交通流的交匯等突出矛盾，極大提高了集卡緩沖停車場一體化管理水平和土地集約化利用水平，為自動化集裝箱碼頭閘口的布置提供了一種新思路。