王 烽，麥宇雄，許鴻貫，彭駿駿

(中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510290)

1 全自動(dòng)化集裝箱碼頭總體技術(shù)路線現(xiàn)狀

經(jīng)過近30年發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已建和在建的自動(dòng)化集裝箱碼頭近50座，其中可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化裝卸作業(yè)的碼頭總體技術(shù)路線見表1。

表1 國(guó)內(nèi)外已建全自動(dòng)化集裝箱碼頭總體技術(shù)路線現(xiàn)狀

從碼頭的空間布局形態(tài)來看，可分為垂直和平行碼頭布置兩種方式，其中垂直布置分為傳統(tǒng)垂直布置和U形垂直布置。

從堆場(chǎng)裝卸方式來看，可以分為端裝卸和邊裝卸兩種方式；其中端裝卸是指集裝箱水平運(yùn)輸設(shè)備不進(jìn)入堆箱區(qū)內(nèi)，僅在堆箱區(qū)兩側(cè)端部進(jìn)行交互作業(yè)的裝卸方式；邊裝卸是指集裝箱水平運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)入堆箱區(qū)內(nèi)任意貝位的邊側(cè)進(jìn)行交互作業(yè)的裝卸方式。

從隔離方式來看，可以分為空間和時(shí)空隔離兩種方式，其中空間隔離通過物理圍網(wǎng)手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化區(qū)和非自動(dòng)化區(qū)的空間隔離；時(shí)空隔離則通過智能交通燈臨時(shí)管控措施實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化區(qū)和非自動(dòng)化區(qū)時(shí)間和空間上的隔離。

2 自動(dòng)化集裝箱碼頭總體技術(shù)路線分類

2.1 “傳統(tǒng)垂直布置+端裝卸+空間隔離”總體技術(shù)路線

“傳統(tǒng)垂直布置+端裝卸+空間隔離”總體技術(shù)路線是目前應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最為成熟的全自動(dòng)化集裝箱碼頭解決方案，以荷蘭鹿特丹Euromax、德國(guó)漢堡HHLA-CTA、美國(guó)長(zhǎng)灘LBCT、中國(guó)青島前灣自動(dòng)化碼頭等為代表，其特點(diǎn)如下：

1)集疏運(yùn)方式主要為公路(即使部分鐵路運(yùn)輸，也通過陸側(cè)交互)，堆場(chǎng)采用傳統(tǒng)垂直碼頭布置，見圖1。堆場(chǎng)作業(yè)方式為端裝卸(除洋山四期部分堆場(chǎng)采用邊裝卸)，在每個(gè)箱條兩端分別設(shè)置海側(cè)交互區(qū)和陸側(cè)交互區(qū)，通過圍網(wǎng)進(jìn)行空間物理隔離，內(nèi)外集卡不進(jìn)入堆場(chǎng)，集中在海側(cè)交互區(qū)和陸側(cè)交互區(qū)作業(yè)，交通組織簡(jiǎn)單。

圖1 傳統(tǒng)垂直布置堆場(chǎng)

2)每個(gè)箱條一般配置2臺(tái)高速自動(dòng)化軌道吊(ARMG)，堆場(chǎng)內(nèi)由高速ARMG帶箱運(yùn)行并進(jìn)行接力作業(yè)，軌道基礎(chǔ)投資大，運(yùn)營(yíng)能耗高、成本高，一般堆場(chǎng)縱深為350 m比較經(jīng)濟(jì)合理。

3)堆場(chǎng)采用無懸臂ARMG(除洋山四期部分堆場(chǎng)采用單懸臂和雙懸臂)，堆場(chǎng)利用率較高，比較適合陸域緊張的港口。

4)外集卡集中在端部陸側(cè)交互區(qū)作業(yè)，受端部裝卸車位數(shù)量限制，出箱點(diǎn)較少。對(duì)于海關(guān)查驗(yàn)后集中放行的港口，會(huì)出現(xiàn)集中到港提箱的現(xiàn)象，導(dǎo)致高峰期陸側(cè)交互區(qū)擁堵。同時(shí)，港外集卡須倒車進(jìn)入裝卸車位作業(yè)，司機(jī)體驗(yàn)感較差。

2.2 “U形垂直布置+邊裝卸+空間隔離”總體技術(shù)路線

“U形垂直布置+邊裝卸+空間隔離”總體技術(shù)路線是在“傳統(tǒng)垂直布置+端裝卸+空間隔離”總體技術(shù)路線基礎(chǔ)上優(yōu)化而來的一種全新全自動(dòng)化集裝箱碼頭解決方案，并在我國(guó)廣西欽州大欖坪自動(dòng)化集裝箱碼頭得到首次應(yīng)用[1]，該技術(shù)路線特點(diǎn)如下：

1)集疏運(yùn)方式以公路為主，部分鐵路運(yùn)輸和水水中轉(zhuǎn)。由于堆場(chǎng)縱深大，外集卡集中到港情況突出，傳統(tǒng)垂直布置的軌道吊帶箱運(yùn)行距離長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)成本高，高峰期陸側(cè)交互區(qū)車流量較大、出箱點(diǎn)少，生產(chǎn)效率受影響。因此，在傳統(tǒng)垂直布置的基礎(chǔ)上，考慮在箱區(qū)內(nèi)設(shè)置外集卡通行的U形車道以及箱區(qū)外設(shè)置內(nèi)集卡作業(yè)車道，堆場(chǎng)采用邊裝卸方式，內(nèi)外集卡均可直接進(jìn)入堆場(chǎng)任意貝位邊側(cè)進(jìn)行裝卸作業(yè)，增加出箱點(diǎn)。對(duì)于堆場(chǎng)縱深較大的碼頭更具有適應(yīng)性，堆場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際裝卸作業(yè)需求配置多臺(tái)軌道吊，設(shè)備擴(kuò)展性更好。

2)堆場(chǎng)為U形垂直布置，見圖2。圍繞堆箱區(qū)成組兩兩相對(duì)布置，每組內(nèi)包括2條堆箱區(qū)、1條港外集卡裝卸作業(yè)U形通道和1條智能導(dǎo)引車(IGV)裝卸作業(yè)通道，堆箱區(qū)上為自動(dòng)化雙懸臂ARMG。U形通道供港外集卡由陸側(cè)主干道進(jìn)入箱區(qū)間進(jìn)行裝卸作業(yè)及離場(chǎng)并返回至陸側(cè)主干道，IGV裝卸運(yùn)輸通道布置在雙懸臂軌道吊的另一側(cè)外懸臂下。

圖2 U形垂直布置堆場(chǎng)

3)堆場(chǎng)采用低速ARMG不帶箱運(yùn)行，有效降低工程投資和運(yùn)營(yíng)成本。

4)堆場(chǎng)設(shè)備采用雙懸臂ARMG，U形車道以及IGV車道占用面積較多，適用于陸域面積充足的港口。未來隨著L5級(jí)內(nèi)外集卡混行技術(shù)的成熟，可以將U 形車道調(diào)整為箱位，提高堆場(chǎng)利用率。

5)堆場(chǎng)出箱點(diǎn)多，裝卸效率更高，對(duì)于公路集疏運(yùn)比例高、集中到港明顯的港口具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，港外集卡無需倒車進(jìn)入裝卸車位作業(yè)，司機(jī)體驗(yàn)感較好。

2.3 “水平布置+邊裝卸+空間隔離”總體技術(shù)路線

采用“水平布置+邊裝卸+空間隔離”總體技術(shù)路線的全自動(dòng)化集裝箱碼頭為廣州港南沙港區(qū)四期碼頭工程[2-3]，該技術(shù)路線特點(diǎn)如下：

1)集疏運(yùn)方式以江海聯(lián)運(yùn)為主，水水中轉(zhuǎn)比例達(dá)85%以上，公路集疏運(yùn)比例低。海輪泊位側(cè)面布置有駁船泊位，堆場(chǎng)采用平行碼頭布置，海輪泊位和駁船泊位的車輛更方便進(jìn)入堆場(chǎng)邊側(cè)進(jìn)行裝卸作業(yè)，減少運(yùn)輸路徑，降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)營(yíng)效率。

2)針對(duì)公路集疏運(yùn)比例低的特點(diǎn)，在自動(dòng)化集裝箱堆場(chǎng)后方設(shè)置集中的內(nèi)外集卡交互作業(yè)區(qū)，斷面見圖3。利用內(nèi)外交互區(qū)將自動(dòng)化區(qū)域和非自動(dòng)化區(qū)域進(jìn)行空間物理隔離。內(nèi)外交互區(qū)采用雙懸臂ARMG作業(yè)，懸臂兩側(cè)分別對(duì)應(yīng)外集卡作業(yè)車道和IGV作業(yè)車道。

圖3 集中交互作業(yè)區(qū)斷面

3)自動(dòng)化堆場(chǎng)為水平布置，采用邊裝卸方式，IGV進(jìn)入堆場(chǎng)任意貝位邊側(cè)進(jìn)行裝卸作業(yè)。

4)堆場(chǎng)采用低速ARMG不帶箱運(yùn)行，可有效降低工程投資和運(yùn)營(yíng)成本。

5)內(nèi)外交互區(qū)增加集裝箱中轉(zhuǎn)作業(yè)流程，適合水水中轉(zhuǎn)比例較高、公路集疏運(yùn)比例較低的港口。

2.4 “水平布置+邊裝卸+時(shí)空隔離”總體技術(shù)路線

采用“水平布置+邊裝卸+時(shí)空隔離”總體技術(shù)路線的全自動(dòng)化集裝箱碼頭有日本名古屋港Tobishima TCB碼頭、天津北疆C段自動(dòng)化碼頭和深圳海星自動(dòng)化碼頭，該技術(shù)路線特點(diǎn)如下：

1)堆場(chǎng)采用傳統(tǒng)的水平布置，外集卡車流和AGV車流分別按照順時(shí)針和逆時(shí)針方向循環(huán)行駛，在兩側(cè)端部?jī)?nèi)外集卡進(jìn)箱區(qū)處設(shè)置智能交通燈，控制內(nèi)外集卡進(jìn)出安全，屬于時(shí)空隔離技術(shù)，交通流向見圖4。

圖4 時(shí)空隔離水平布置交通流向

2)堆場(chǎng)采用邊裝卸方式，內(nèi)外集卡均可直接進(jìn)入堆場(chǎng)任意貝位邊側(cè)進(jìn)行裝卸作業(yè)，堆場(chǎng)采用低速ARMG不帶箱運(yùn)行，具有出箱點(diǎn)多、工程投資低、運(yùn)營(yíng)成本低、設(shè)備擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。

3)根據(jù)堆場(chǎng)裝卸工藝設(shè)備的不同，堆場(chǎng)斷面布置形式有所差異。

日本名古屋港Tobishima TCB碼頭的堆場(chǎng)采用自動(dòng)輪胎吊(ARTG)，外集卡車道和內(nèi)集卡車道均布置在ARTG內(nèi)一側(cè)，相互干擾較大，斷面見圖5a)；天津北疆C段自動(dòng)化碼頭堆場(chǎng)采用雙懸臂ARMG[4]，外集卡車道和內(nèi)集卡車道分別布置在ARMG懸臂兩側(cè)，內(nèi)外集卡車流分離，相互干擾少，斷面見圖5b)；由于堆場(chǎng)面積受限，深圳海星自動(dòng)化碼頭堆場(chǎng)采用單懸臂ARMG[5]，內(nèi)外集卡車道均布置在ARMG懸臂一側(cè)，相互干擾較大，斷面見圖5c)。

圖5 堆場(chǎng)作業(yè)斷面

4)通過時(shí)空隔離技術(shù)控制，內(nèi)外集卡存在交叉干擾，作業(yè)效率受到影響，一般適用于中等規(guī)模的自動(dòng)化集裝箱碼頭。

3 各種典型總體技術(shù)路線對(duì)比分析及適用性建議

上述4種典型自動(dòng)化集裝箱碼頭總體技術(shù)路線的對(duì)比分析及適用性建議見表2。

表2 各種典型總體技術(shù)路線的對(duì)比分析及適用性建議

4 結(jié)語(yǔ)

1)通過總結(jié)分析，按照平面布局形態(tài)、裝卸方式和隔離方式的不同，目前國(guó)內(nèi)外有4種典型的自動(dòng)化集裝箱碼頭總體技術(shù)路線，分別有各自的技術(shù)特點(diǎn)和適用性。自動(dòng)化集裝箱碼頭須結(jié)合自動(dòng)化程度、投資、當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)水平以及項(xiàng)目自身特點(diǎn)，選擇合適的總體技術(shù)路線。

2)近年來，行業(yè)內(nèi)也在探索自動(dòng)化集裝箱碼頭向空間上發(fā)展，提出了各種立體自動(dòng)化集裝箱碼頭技術(shù)路線，對(duì)于用地緊張的港口具有一定的借鑒意義。