陆俊琳
摘 要：作为"绿色港口、智慧港口"建设的重要举措——集装箱自动化码头的建设已在全国各大港口展开，建设之前的经济论证，建成之后的生产运营，特别是当前国内外经济形势下如何最大限度的发挥自动化码头的作用，在新一轮港口竞争中，如何凸显自动化码头的优势，是本文论述的重点。本文就自动化集装箱码头应用及建设进行分析。
关键词：自动化;集装箱码头;应用
引言
全自动化集装箱码头（ 简称自动化码头） 能够降低运营成本和生产风险，提升作业效率和服务质量，利于节能减排和环境保护，已成为集装箱码头未来发展的方向。然而，由于码头生产作业工况复杂，自动化设备繁多且各系统耦合度较高，对自动化码头设备控制系统的结构和功能设计提出更加严苛的要求。
一、自动化码头概述
自动化集装箱码头按照水平运输是否实现自动化分为半自动化集装箱码头和全自动化集装箱码头。半自动化集装箱码头堆场实现自动化，水平运输和岸桥装卸仍保留人工操作;全自动化集装箱码头除在岸桥跟集装箱船之间着箱作业保留人工远程操控外，整个码头作业实现自动化。
二、自动化集装箱码头建设面临的决策问题
（一）堆场布局选择
自动化集装箱码头堆场为封闭式堆场，实行自动化集装箱作业，禁止车辆和人员进入。集装箱码头堆场根据堆场布置方向，即堆场主要作业设备的轨道方向或行走轨迹方向，可分为平行岸线式和垂直岸线式。由人工码头改造而成的自动化集装箱码头多采用平行岸线式;新建的自动化集装箱码头多采用垂直岸线式，码头与堆场间采用自动化水平运输设备不进入箱区，在空间上可以将海侧的自动化车流与陆侧人工驾驶的集卡车辆自然分离，避免作业冲突，使码头与堆场间的水平运输距离最短。
（二）装卸工艺选择
（1）岸桥+自动跨运车+自动化轨道吊
该工艺码头装卸作业采用单小车岸桥，水平运输采用自动跨运车（A-SHC），堆场作业采用自动化轨道吊。堆场均为垂直码头岸线布置，跨运车和外集卡分别在堆场集装箱区的两端与轨道吊进行作业交接。由于跨运车的导航及定位精度相对AGV较低，因此目前采用该工艺系统的自动化码头，大多采用了分步实现自动化的策略，即近期水平运输采用人工驾驶，以保证作业安全和效率，工艺系统3个环节中仅实现堆场作业的自动化，待相关技术进一步成熟后跨运车再升级为无人驾驶，实现水平运输和堆场作业的自动化。其代表性码头有伦敦Gateway码头。
（2）岸桥+自动导引车+自动化轮胎吊
该工艺码头装卸作业采用单小车岸桥或双小车岸桥，水平运输设备为自动导引车，堆场作业设备为自动轮胎吊（ARTG）。目前，只有日本名古屋港TobishimaTCB码头为节省工程投资和减小地震危害，堆场采用自动化轮胎吊，港内水平运输采用AGV，堆场平行码头岸线布置。
（3）岸桥+自动跨运车
该工艺码头装卸作业采用单小车岸桥，水平运输设备和堆场作业设备由堆垛型自动化跨运车统一完成。澳大利亚布里斯班Patrick码头采用了与传统跨运车码头类似的装卸系统和平面布局，水平运输和堆场装卸均采用自动化跨运车，堆场的堆箱高度为2层，堆场面积利用率较低，外集卡在自动化堆场陆侧端的封闭区域进行提、送箱。这种方案具有作业转换环节少、流程简单、工程投资低等特点，但堆场容量最小，只适用于规模较小、对堆场容量要求不高的自动化码头。
（三）设备选型
（1）岸桥
自动化集装箱码头岸桥分为单小车岸桥和双小车岸桥。双小车岸桥将传统单小车的装卸动作进行分解，配置两个小车机构，并通过中转平台接力完成集装箱的装卸。双小车岸桥的优势在于双小车设计理论上可以压缩岸桥的整体作业时间，提高装卸效率20%左右，但是双小车岸桥由于结构复杂价格高昂，且对地面、轨道等基础设施的要求高，整体投资较大。
（2）水平运输设备
自动化码头的水平运输设备主要有自动导引车（AGV）和自动跨运车（A-SHC）两种。AGV采用在运行路线上设置导向磁钉作为导引方式，是自动化集装箱码头应用最普遍的水平运输工具，按照功能可分为L-AGV和AGV+伴侣两种。L-AGV工作时，由AGV升降平台对设置在堆场海侧交接区的固定集装箱支架进行起、落箱，能够达到AGV无需被动等待堆场设备作业的目的，减少AGV及轨道吊等待时间，从而减少AGV的配置数量，提高堆场的整体装卸效率。AGV与伴侣工作时，将举升装置安置在交接区的支架上，实现AGV与自动轨道吊的快速交接，可降低AGV自身质量减小能源消耗。自动跨运车在取箱端和落箱端可以使得岸桥和场桥可以直接向地上取落箱，将码头的水平运输、堆场的堆箱作业以及岸桥的装卸船作业分离开来，构成了装卸船和堆场堆存的有效缓冲，既提高了作业效率，同时又没有降低堆场利用率。
三、自动化集装箱码头建设策略
（一）自动化集装箱码头建设考虑因素
综合自动化集装箱码头的特点以及建设和运营的需求，自动化集装箱码头建设重点考虑的因素可归分三类：一是成本因素，即投入多少钱才合适，考虑近期成本和远期成本等问题;二是效率因素，采用什幺样的技术装备，选择什幺样的工艺模式能够使码头效率最大化;三是发展因素，包括技术设备的更新、工艺的改进和扩建等。
（二）自动化集装箱码头整体建设方案
（1）新建半自动化集装箱码头/传统集装箱码头改造方案
这类码头建设时，建议堆场布局采用平行岸线式布置方式的封闭式堆场，装卸工艺采用传统单小车岸桥+集卡+自动化轨道吊ARMG。此方案适合中小型港口，优点是最大程度利用现有基建设施和作业设备，投资小，技术成熟，建设周期短，见效快。
（2）新建全自动化集装箱码头方案
一次性建设方案：堆场布局采用垂直岸线式布置方式的封闭式堆场，装卸工艺为双小车岸桥+自动导引车AGV+自动化轨道吊ARMG。
此方案能够一次性实现码头全自动化作业，适合后方陆地纵深有限、对堆场容量和堆场面积利用率要求高，且追求短时间内实现的大型港口。优点是利用先进技术最大程度降低人工成本，极大提升码头作业效率和吞吐量，提升码头作业的安全性和规范化程度;缺点是一次性投资巨大、技术要求高、建设难度大且短时间内无法达到设计装卸效率。
分步建设方案：堆场布局采用垂直岸线式布置方式的封闭式堆场，装卸工艺为双小车岸桥和自动化轨道吊ARMG，前期水平运输保留人工操作。此方案适合不追求短时间内整体实现自动化的大型港口，前期建设完成基础设施建设，实现岸边装卸和堆场作业自动化，后期随着技术成熟逐渐实现全自动化。优点是可以节省一次性投资，与传统集装箱码头相比能够明显提升整体效率，后期在水平运输设备上可以使用技术成熟更加先进的无人集卡或者无人跨运车代替AGV。
（三）自动化集装箱码头机械设备规划方案
在追求码头整体效率的建设方案中，常以机械设备为切入点进行规划，其中优先考虑的对象是岸桥。以自动化岸桥作为起点，在能够满足桥吊的最大装卸效率的前提下考虑AGV的速度和数量等参数;当集装箱到达自动化堆场时，再考虑不造成集装箱海侧交换区拥堵的前提下，ARMG所需要达到的装卸效率。
四、结束语
经过长期的测试和实际生产应用验证，目前本系统能够很好地满足自动化码头各项生产业务需求。同时，本系统也在不断进行优化升级，以达到持续提升码头作业效率、节能降耗等目标。
参考文献：
[1]刘广红，程泽坤，林浩，何继红.自动化集装箱码头总体布局模式对比分析[J].水运工程，2016（09）：14-18.
[2]何继红，姜桥，张晓龙.自动化集装箱码头冷藏箱箱区布置[J].水运工程，2016（09）：52-55.
