全球典型自動(dòng)化集裝箱碼頭對(duì)比

李勛+李強(qiáng)+趙德成

目前，全球建成和在建的自動(dòng)化集裝箱碼頭共32個(gè)，其中：歐洲地區(qū)有10個(gè)，亞洲地區(qū)有15個(gè)，北美地區(qū)有4個(gè)，澳洲地區(qū)有3個(gè)。不同地區(qū)自動(dòng)化集裝箱碼頭根據(jù)當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)和碼頭需求采用不同裝卸工藝和設(shè)備配置等。本文通過對(duì)比分析分布于歐洲、亞洲、美洲地區(qū)的6個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭的異同點(diǎn)，總結(jié)自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，以期為未來自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)提供借鑒。

1 全球典型自動(dòng)化集裝箱碼頭介紹

1.1 英國倫敦門戶碼頭

倫敦門戶碼頭（見圖1）由迪拜環(huán)球港務(wù)集團(tuán)投資開發(fā)，坐落于倫敦港以東約處，規(guī)劃岸線長，碼頭前沿水深，共有泊位6個(gè)，設(shè)計(jì)年集裝箱吞吐量360萬TEU。該碼頭建設(shè)共分五期工程項(xiàng)目，一期項(xiàng)目包括3個(gè)泊位，岸線長，設(shè)計(jì)配置12臺(tái)岸橋、28輛跨運(yùn)車和40臺(tái)自動(dòng)化軌道吊。該碼頭1號(hào)泊位已于2013年11月開港作業(yè)第一艘集裝箱船舶。

圖1 倫敦門戶碼頭總平面

倫敦門戶碼頭采用“雙40英尺岸橋+跨運(yùn)車+自動(dòng)化軌道吊”作業(yè)工藝。雙40英尺岸橋?qū)嵤┌哆叴白鳂I(yè)（見圖2），其起重能力，起升高度，外伸距，后側(cè)外伸臂下設(shè)6條寬的作業(yè)車道。海側(cè)水平運(yùn)輸采用“堆一過二”跨運(yùn)車，起重能力。堆場(chǎng)垂直于岸線設(shè)計(jì)，最長箱區(qū)可設(shè)36個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱位（長約）；每塊堆場(chǎng)配置2臺(tái)起重能力為的自動(dòng)化軌道吊，采用全自動(dòng)化作業(yè)方式，不支持雙箱作業(yè)；堆場(chǎng)陸側(cè)采用集卡倒車作業(yè)工藝（見圖3）。

圖2 倫敦門戶碼頭岸邊作業(yè)

圖3 倫敦門戶碼頭堆場(chǎng)陸側(cè)集卡作業(yè)

倫敦門戶碼頭一期項(xiàng)目共建40個(gè)堆場(chǎng)，其中包括2個(gè)冷藏箱區(qū)，共設(shè)置冷箱位564個(gè)。根據(jù)預(yù)測(cè)，倫敦門戶碼頭一期項(xiàng)目的集裝箱業(yè)務(wù)情況為：空箱占50%，重箱占50%；40英尺集裝箱占75%，20英尺集裝箱占25%；中轉(zhuǎn)箱量占10%，鐵路集裝箱量占35%，陸路集裝箱量占55%。

1.2 荷蘭鹿特丹港Euromax碼頭

Euromax碼頭是歐洲集裝箱碼頭公司（Europe Container Teminals，ECT）旗下三個(gè)碼頭之一，隸屬于和記黃埔港口集團(tuán)，位于鹿特丹港以西約處，碼頭岸線長，總面積84萬m2，目前年集裝箱吞吐量約180萬TEU。該碼頭于2010年投產(chǎn)，共有岸橋16臺(tái)（其中駁船岸橋4臺(tái)）、自動(dòng)化軌道吊58臺(tái)和自動(dòng)導(dǎo)引車96輛。

Euromax碼頭采用“雙小車岸橋+自動(dòng)導(dǎo)引車+自動(dòng)化軌道吊”作業(yè)工藝。岸邊船舶作業(yè)采用雙小車岸橋，其起重能力，起升高度，外伸距，后側(cè)外伸臂下設(shè)4條自動(dòng)導(dǎo)引車作業(yè)車道。海側(cè)水平運(yùn)輸采用自動(dòng)導(dǎo)引車，單車可運(yùn)輸1個(gè)40英尺集裝箱或2個(gè)20英尺集裝箱。堆場(chǎng)垂直于岸線設(shè)計(jì)，每塊堆場(chǎng)設(shè)2臺(tái)起重能力為的自動(dòng)化軌道吊，采用全自動(dòng)化作業(yè)方式，不支持雙箱作業(yè)； 堆場(chǎng)陸側(cè)采用集卡倒車工藝方式。

Euromax碼頭集裝箱業(yè)務(wù)以中轉(zhuǎn)箱為主，中轉(zhuǎn)箱量占總箱量的65%，其中15%～25%的中轉(zhuǎn)箱由駁船轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)河碼頭。隨著生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，Euromax碼頭作業(yè)效率逐年增高：目前岸橋平均作業(yè)效率達(dá)30自然箱/h，峰值達(dá)到33自然箱/h；平均船時(shí)效率達(dá)150～170自然箱/h，峰值達(dá)到221自然箱/h。

1.3 西班牙巴塞羅那港巴塞南歐碼頭

巴塞南歐碼頭是從和記黃埔港口集團(tuán)旗下的加泰羅利亞碼頭（TERCAT）分出的，總占地面積132萬m2，規(guī)劃岸線總長，碼頭前沿水深16～，設(shè)計(jì)年集裝箱吞吐量445萬TEU。碼頭一期工程項(xiàng)目岸線長，包括5個(gè)泊位，占地面積100萬m2，設(shè)計(jì)年集裝箱吞吐量315萬TEU，碼頭前沿水深，配置18臺(tái)岸橋、80臺(tái)場(chǎng)橋和42輛跨運(yùn)車，計(jì)劃于2014年完工；碼頭二期工程項(xiàng)目岸線長，包括2個(gè)泊位，占地面積32萬m2，設(shè)計(jì)年集裝箱吞吐量130萬TEU，碼頭前沿水深，配置6臺(tái)岸橋、32臺(tái)場(chǎng)橋和15輛跨運(yùn)車，計(jì)劃于2016年完工。

巴塞南歐碼頭于2011開始建設(shè)，2012年7月4個(gè)箱區(qū)投產(chǎn)，2012年9月9個(gè)箱區(qū)投產(chǎn)，當(dāng)時(shí)接卸集裝箱船舶，作業(yè)效率達(dá)31自然箱/h；目前已建成岸線長，碼頭占地面積60萬m2，碼頭前沿水深；重箱堆場(chǎng)內(nèi)和重箱堆場(chǎng)后方均布置冷藏箱區(qū)，堆場(chǎng)側(cè)面布置特種箱區(qū)，采用跨運(yùn)車進(jìn)行水平運(yùn)輸和堆垛（堆高1層）。

巴塞南歐碼頭采用“單40英尺岸橋+跨運(yùn)車+自動(dòng)化軌道吊”作業(yè)工藝。岸邊船舶作業(yè)采用單40英尺岸橋，其起重能力，起升高度，外伸距。岸橋軌道間（軌距）為跨運(yùn)車與岸橋作業(yè)交接區(qū)；陸側(cè)軌道后布置艙蓋板堆放區(qū)，其后布置2條跨運(yùn)車高速車道；陸側(cè)軌道距離集裝箱堆場(chǎng)邊?？邕\(yùn)車起重能力，適于“堆一過二”作業(yè)方式。每塊堆場(chǎng)配置設(shè)2臺(tái)起重能力為的自動(dòng)化軌道吊，采用全自動(dòng)化作業(yè)方式，不支持雙箱作業(yè)；堆場(chǎng)有效長度（約）適于直線單層堆放集裝箱，自動(dòng)化軌道吊跨距內(nèi)可堆放9排集裝箱，堆高為“堆五過一”； 陸側(cè)堆場(chǎng)采用集卡倒車工藝方式，陸側(cè)堆場(chǎng)邊至自動(dòng)化軌道吊車擋距離不小于2輛集卡的長度。

在巴塞南歐碼頭集裝箱業(yè)務(wù)中，中轉(zhuǎn)箱量所占比例較大，約為70%，本地箱量占30%。隨著生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，該碼頭作業(yè)效率逐年增高，目前岸橋平均作業(yè)效率穩(wěn)定在34自然箱/h。

1.4 韓國釜山新集裝箱碼頭

釜山新集裝箱碼頭坐落于韓國釜山港新港港區(qū)，是亞洲第一個(gè)堆場(chǎng)垂直于岸線布置的自動(dòng)化集裝箱碼頭。該碼頭采用“單小車岸橋+跨運(yùn)車+自動(dòng)化軌道吊”作業(yè)工藝。岸橋和自動(dòng)化軌道吊均由上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱振華重工）制造，其主要技術(shù)參數(shù)為：岸橋最大起重能力，外伸距，后伸距，起升高度，門腿間距；自動(dòng)化軌道吊最大起重能力，軌距，軌距內(nèi)可堆放10排集裝箱，堆垛能力為“堆五過六”，大車行駛速度/min，不支持雙箱作業(yè)?？邕\(yùn)車由美國特雷克斯集團(tuán)制造，每臺(tái)造價(jià)約70萬美元，堆垛能力為“堆一過二”。該碼頭的碼頭操作系統(tǒng)由美國Navis公司提供，碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)由瑞士ABB公司開發(fā)，先進(jìn)的信息系統(tǒng)使碼頭生產(chǎn)作業(yè)更具柔性和高效性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，釜山新集裝箱碼頭岸橋平均作業(yè)效率為32～38自然箱/h，線時(shí)效率約為29自然箱/h。

1.5 美國弗吉尼亞集裝箱碼頭

弗吉尼亞集裝箱碼頭坐落于弗吉尼亞諾福克港，由馬士基集團(tuán)建設(shè)和運(yùn)營。該碼頭堆場(chǎng)垂直于岸線布置，總投資4.5億美元，于2007年建成投產(chǎn)，采用“單小車岸橋+跨運(yùn)車+自動(dòng)化軌道吊”作業(yè)工藝。岸橋和場(chǎng)橋均由振華重工制造，其主要技術(shù)參數(shù)為：岸橋最大起重能力，外伸距，起升高度，門腿間距；自動(dòng)化軌道吊最大起重能力40 t，適于“堆五過六”作業(yè)，跨距內(nèi)可堆放8排集裝箱，行駛速度/min，不支持雙箱作業(yè)。跨運(yùn)車由卡爾瑪公司制造，每臺(tái)造價(jià)約50萬美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，弗吉尼亞集裝箱碼頭岸橋平均作業(yè)效率為32～36自然箱/h。中轉(zhuǎn)箱量占碼頭集裝箱業(yè)務(wù)總量的比例較小；進(jìn)口箱量約占碼頭集裝箱業(yè)務(wù)總量的48%，出口箱量約占52%。

弗吉尼亞集裝箱碼頭的作業(yè)工藝與釜山新集裝箱碼頭基本相似，不同之處在于：弗吉尼亞集裝箱碼頭的冷藏箱區(qū)集中布置在自動(dòng)化堆場(chǎng)后方，設(shè)置7排共424個(gè)冷藏箱位，并預(yù)留擴(kuò)展到960個(gè)冷藏箱位的空間，冷藏箱水平運(yùn)輸采用底盤車工藝方式。

弗吉尼亞集裝箱碼頭陸側(cè)布置75個(gè)集卡車位，由4個(gè)作業(yè)人員遠(yuǎn)程操控集卡裝卸作業(yè)，3個(gè)顯示界面（包括碼頭操作系統(tǒng)、對(duì)鎖眼和監(jiān)控視頻）便于作業(yè)人員與司機(jī)進(jìn)行語音交流，以確保裝卸作業(yè)安全。司機(jī)下車后進(jìn)入本車位工作亭并進(jìn)行自動(dòng)及人工確認(rèn)，亭內(nèi)地毯設(shè)有壓力傳感器，便于系統(tǒng)確認(rèn)司機(jī)是否已到安全區(qū)域；司機(jī)刷卡復(fù)核相關(guān)作業(yè)信息無誤后，自動(dòng)化軌道吊方可執(zhí)行命令。碼頭陸側(cè)在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化作業(yè)，但出于安全考慮，仍采用半自動(dòng)化操作方式。

1.6 日本名古屋港TCB碼頭

由于日本為多地震國家，集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)和設(shè)備均采用強(qiáng)化抗震設(shè)計(jì)工藝，以減小地震危害。TCB碼頭是日本首個(gè)全自動(dòng)化集裝箱碼頭，也是目前公認(rèn)的世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化集裝箱碼頭之一。該碼頭前兩期工程項(xiàng)目分別于2005年12月和2008年12月建成投產(chǎn)，第三期工程項(xiàng)目建設(shè)已列入規(guī)劃。TCB碼頭堆場(chǎng)平行于岸線布置，采用“單小車岸橋+自動(dòng)導(dǎo)引車+自動(dòng)化輪胎吊”作業(yè)工藝。岸橋和自動(dòng)化輪胎吊均由日本三菱公司制造；自動(dòng)導(dǎo)引車由日本豐田公司制造。據(jù)統(tǒng)計(jì)，TCB碼頭的岸橋平均作業(yè)效率為33自然箱/h，集卡在碼頭提卸箱的平均等待時(shí)間不超過。

2 全球典型自動(dòng)化集裝箱碼頭比較

上述6個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭在裝卸工藝、堆場(chǎng)布置等方面具有各自的特點(diǎn)（見表1）。TCB碼頭的特殊性明顯：其是目前世界上唯一采用自動(dòng)化輪胎吊作為堆場(chǎng)作業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化集裝箱碼頭，與自動(dòng)化軌道吊工藝方案相比，自動(dòng)化輪胎吊工藝方案有利于節(jié)省碼頭投資成本和減小地震危害；同時(shí)，其是唯一堆場(chǎng)橫向布置的自動(dòng)化集裝箱碼頭，為避免箱區(qū)自動(dòng)化輪胎吊長距離行走，自動(dòng)導(dǎo)引車需要進(jìn)堆場(chǎng)作業(yè)。其他自動(dòng)化集裝箱碼頭的堆場(chǎng)均縱向布置，采用自動(dòng)化軌道吊作為堆場(chǎng)作業(yè)設(shè)備。

表1 全球6個(gè)典型自動(dòng)化集裝箱碼頭主要特點(diǎn)比較

自動(dòng)化集裝箱碼頭岸邊水平運(yùn)輸設(shè)備一般為跨運(yùn)車或自動(dòng)導(dǎo)引車。由于自動(dòng)導(dǎo)引車與岸橋可實(shí)現(xiàn)耦合作業(yè)，所以配置自動(dòng)導(dǎo)引車的碼頭一般選擇作業(yè)效率較高的雙小車岸橋；一般情況下，跨運(yùn)車與單小車岸橋匹配作業(yè)即可達(dá)到碼頭預(yù)期效率。Euromax碼頭是目前擁有最先進(jìn)自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng)的自動(dòng)化集裝箱碼頭，自動(dòng)導(dǎo)引車的路徑規(guī)劃和系統(tǒng)控制對(duì)整個(gè)碼頭作業(yè)效率提升至關(guān)重要。巴塞南歐碼頭是目前建成的使用人工跨運(yùn)車較有代表性的自動(dòng)化集裝箱碼頭，在投產(chǎn)僅1年的情況下，跨運(yùn)車作業(yè)效率就達(dá)到34自然箱/h，遠(yuǎn)高于自動(dòng)導(dǎo)引車作業(yè)效率。

歐洲3個(gè)典型自動(dòng)化集裝箱碼頭的共同點(diǎn)是：碼頭均緊鄰物流園區(qū)；碼頭后方均設(shè)計(jì)有鐵路，可以通過鐵路系統(tǒng)進(jìn)行集裝箱集疏運(yùn)，并配備鐵路軌道吊。為提高堆場(chǎng)作業(yè)效率，倫敦門戶碼頭特別設(shè)計(jì)可頂升集卡和可循環(huán)拖帶的集裝箱托板架，起重機(jī)可直接將集裝箱放在托板架上，然后由集卡進(jìn)行頂升托板架拖走作業(yè)。這種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)集卡與起重機(jī)之間的解耦控制，有利于縮短集卡等待時(shí)間。Euromax碼頭特別配置火車頭變道裝置，方便火車頭在軌道間靈活移動(dòng)。

3 全球典型自動(dòng)化集裝箱碼頭發(fā)展啟示

（1）人工跨運(yùn)車不以堆高為目的，其作業(yè)高度較低，轉(zhuǎn)向靈活，運(yùn)行速度遠(yuǎn)高于自動(dòng)導(dǎo)引車速度，且其還具有投資成本較低的優(yōu)點(diǎn)。這表明，當(dāng)碼頭所在地人工成本較低時(shí)，可以優(yōu)先考慮跨運(yùn)車工藝。

（2）碼頭一般在夜間停止外集卡預(yù)約集港，從而為堆場(chǎng)理箱作業(yè)留出時(shí)間，以保證裝卸船效率。為提升海陸側(cè)裝卸效率而犧牲最佳場(chǎng)地位置會(huì)給后續(xù)作業(yè)帶來影響，因此，理箱作業(yè)成為傳統(tǒng)自動(dòng)化集裝箱碼頭作業(yè)工藝中必不可少的環(huán)節(jié)。隨著傳統(tǒng)裝卸工藝的改善，理箱作業(yè)勢(shì)必將得到優(yōu)化。

（3）通過設(shè)置平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備交接的解耦控制、縮短等待時(shí)間是自動(dòng)化碼頭重要的設(shè)計(jì)理念。例如：倫敦門戶碼頭特別設(shè)計(jì)可頂升集卡和可循環(huán)拖帶的集裝箱托板架，從而實(shí)現(xiàn)集卡與起重機(jī)間的解耦控制，避免集卡與起重機(jī)在作業(yè)過程中相互等待；釜山新集裝箱碼頭在岸橋陸側(cè)軌道安裝可拖動(dòng)的地面解鎖支架，實(shí)現(xiàn)解鎖操作與起重機(jī)間的解耦控制，縮短岸橋等待解鎖時(shí)間。此外，還可在堆場(chǎng)岸側(cè)交接區(qū)設(shè)置支架，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引車與自動(dòng)化軌道吊間的解耦控制，以免其在作業(yè)過程中相互等待。

（4）為應(yīng)付自動(dòng)化軌道吊能耗較高的問題，TCB碼頭通過采用自動(dòng)導(dǎo)引車進(jìn)堆場(chǎng)的方式來縮短自動(dòng)化輪胎吊帶箱行走距離，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)大大降低能耗。隨著業(yè)界對(duì)環(huán)境問題的日益關(guān)注，如何降低設(shè)備能耗將成為今后自動(dòng)化集裝箱碼頭研究的熱點(diǎn)。

（5）智能閘口是自動(dòng)化碼頭的標(biāo)準(zhǔn)化配置，目前自動(dòng)化碼頭一般設(shè)置2～3道自動(dòng)化閘口，也可根據(jù)需要選擇閘口自動(dòng)化的程度。上述6個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭中，只有釜山新集裝箱碼頭的閘口是半自動(dòng)化的，其余碼頭均實(shí)現(xiàn)閘口全自動(dòng)化。

（6）上述6個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)設(shè)備和系統(tǒng)均不支持雙20英尺集裝箱作業(yè)。20英尺集裝箱業(yè)務(wù)量占比較大的碼頭應(yīng)考慮支持雙20英尺集裝箱作業(yè)的工藝方案，以提升作業(yè)效率。

（7）碼頭操作系統(tǒng)和碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)作為自動(dòng)化碼頭的“神經(jīng)中樞”和“執(zhí)行者”起著至關(guān)重要的作用：碼頭操作系統(tǒng)是各種指令生成及各類設(shè)備運(yùn)行的指揮中樞，是保證自動(dòng)化碼頭高效運(yùn)行的最重要組成部分；碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)是碼頭操作系統(tǒng)指令的執(zhí)行者，同時(shí)也是設(shè)備狀態(tài)的反饋者，其在自動(dòng)化碼頭中扮演著“現(xiàn)場(chǎng)操作員”的角色。

（8）應(yīng)優(yōu)先選擇具有成熟經(jīng)驗(yàn)和市場(chǎng)的供應(yīng)商作為自動(dòng)化碼頭主要生產(chǎn)設(shè)備的供應(yīng)商。例如：在岸橋和自動(dòng)化軌道吊等大型固定機(jī)械設(shè)備方面，振華重工具有較強(qiáng)的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)；在跨運(yùn)車等流動(dòng)機(jī)械方面，科尼、特雷克斯和卡爾瑪?shù)裙镜膶?shí)力較為突出。

4 結(jié)束語

目前，自動(dòng)化集裝箱碼頭在歐洲、亞洲、美洲及澳洲等地得到較為廣泛的應(yīng)用。由于其在節(jié)省碼頭人力成本、提高港口通過能力、降低設(shè)備能源消耗、提升港口形象等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化集裝箱碼頭是未來集裝箱碼頭發(fā)展的必然趨勢(shì)。我國自動(dòng)化集裝箱碼頭發(fā)展起步較晚，通過對(duì)比分析全球先進(jìn)自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)和發(fā)展情況，可以為我國自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-11-26）

1.5 美國弗吉尼亞集裝箱碼頭

弗吉尼亞集裝箱碼頭坐落于弗吉尼亞諾福克港，由馬士基集團(tuán)建設(shè)和運(yùn)營。該碼頭堆場(chǎng)垂直于岸線布置，總投資4.5億美元，于2007年建成投產(chǎn)，采用“單小車岸橋+跨運(yùn)車+自動(dòng)化軌道吊”作業(yè)工藝。岸橋和場(chǎng)橋均由振華重工制造，其主要技術(shù)參數(shù)為：岸橋最大起重能力，外伸距，起升高度，門腿間距；自動(dòng)化軌道吊最大起重能力40 t，適于“堆五過六”作業(yè)，跨距內(nèi)可堆放8排集裝箱，行駛速度/min，不支持雙箱作業(yè)。跨運(yùn)車由卡爾瑪公司制造，每臺(tái)造價(jià)約50萬美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，弗吉尼亞集裝箱碼頭岸橋平均作業(yè)效率為32～36自然箱/h。中轉(zhuǎn)箱量占碼頭集裝箱業(yè)務(wù)總量的比例較??；進(jìn)口箱量約占碼頭集裝箱業(yè)務(wù)總量的48%，出口箱量約占52%。

弗吉尼亞集裝箱碼頭的作業(yè)工藝與釜山新集裝箱碼頭基本相似，不同之處在于：弗吉尼亞集裝箱碼頭的冷藏箱區(qū)集中布置在自動(dòng)化堆場(chǎng)后方，設(shè)置7排共424個(gè)冷藏箱位，并預(yù)留擴(kuò)展到960個(gè)冷藏箱位的空間，冷藏箱水平運(yùn)輸采用底盤車工藝方式。

弗吉尼亞集裝箱碼頭陸側(cè)布置75個(gè)集卡車位，由4個(gè)作業(yè)人員遠(yuǎn)程操控集卡裝卸作業(yè)，3個(gè)顯示界面（包括碼頭操作系統(tǒng)、對(duì)鎖眼和監(jiān)控視頻）便于作業(yè)人員與司機(jī)進(jìn)行語音交流，以確保裝卸作業(yè)安全。司機(jī)下車后進(jìn)入本車位工作亭并進(jìn)行自動(dòng)及人工確認(rèn)，亭內(nèi)地毯設(shè)有壓力傳感器，便于系統(tǒng)確認(rèn)司機(jī)是否已到安全區(qū)域；司機(jī)刷卡復(fù)核相關(guān)作業(yè)信息無誤后，自動(dòng)化軌道吊方可執(zhí)行命令。碼頭陸側(cè)在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化作業(yè)，但出于安全考慮，仍采用半自動(dòng)化操作方式。

1.6 日本名古屋港TCB碼頭

由于日本為多地震國家，集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)和設(shè)備均采用強(qiáng)化抗震設(shè)計(jì)工藝，以減小地震危害。TCB碼頭是日本首個(gè)全自動(dòng)化集裝箱碼頭，也是目前公認(rèn)的世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化集裝箱碼頭之一。該碼頭前兩期工程項(xiàng)目分別于2005年12月和2008年12月建成投產(chǎn)，第三期工程項(xiàng)目建設(shè)已列入規(guī)劃。TCB碼頭堆場(chǎng)平行于岸線布置，采用“單小車岸橋+自動(dòng)導(dǎo)引車+自動(dòng)化輪胎吊”作業(yè)工藝。岸橋和自動(dòng)化輪胎吊均由日本三菱公司制造；自動(dòng)導(dǎo)引車由日本豐田公司制造。據(jù)統(tǒng)計(jì)，TCB碼頭的岸橋平均作業(yè)效率為33自然箱/h，集卡在碼頭提卸箱的平均等待時(shí)間不超過。

2 全球典型自動(dòng)化集裝箱碼頭比較

上述6個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭在裝卸工藝、堆場(chǎng)布置等方面具有各自的特點(diǎn)（見表1）。TCB碼頭的特殊性明顯：其是目前世界上唯一采用自動(dòng)化輪胎吊作為堆場(chǎng)作業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化集裝箱碼頭，與自動(dòng)化軌道吊工藝方案相比，自動(dòng)化輪胎吊工藝方案有利于節(jié)省碼頭投資成本和減小地震危害；同時(shí)，其是唯一堆場(chǎng)橫向布置的自動(dòng)化集裝箱碼頭，為避免箱區(qū)自動(dòng)化輪胎吊長距離行走，自動(dòng)導(dǎo)引車需要進(jìn)堆場(chǎng)作業(yè)。其他自動(dòng)化集裝箱碼頭的堆場(chǎng)均縱向布置，采用自動(dòng)化軌道吊作為堆場(chǎng)作業(yè)設(shè)備。

表1 全球6個(gè)典型自動(dòng)化集裝箱碼頭主要特點(diǎn)比較

自動(dòng)化集裝箱碼頭岸邊水平運(yùn)輸設(shè)備一般為跨運(yùn)車或自動(dòng)導(dǎo)引車。由于自動(dòng)導(dǎo)引車與岸橋可實(shí)現(xiàn)耦合作業(yè)，所以配置自動(dòng)導(dǎo)引車的碼頭一般選擇作業(yè)效率較高的雙小車岸橋；一般情況下，跨運(yùn)車與單小車岸橋匹配作業(yè)即可達(dá)到碼頭預(yù)期效率。Euromax碼頭是目前擁有最先進(jìn)自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng)的自動(dòng)化集裝箱碼頭，自動(dòng)導(dǎo)引車的路徑規(guī)劃和系統(tǒng)控制對(duì)整個(gè)碼頭作業(yè)效率提升至關(guān)重要。巴塞南歐碼頭是目前建成的使用人工跨運(yùn)車較有代表性的自動(dòng)化集裝箱碼頭，在投產(chǎn)僅1年的情況下，跨運(yùn)車作業(yè)效率就達(dá)到34自然箱/h，遠(yuǎn)高于自動(dòng)導(dǎo)引車作業(yè)效率。

歐洲3個(gè)典型自動(dòng)化集裝箱碼頭的共同點(diǎn)是：碼頭均緊鄰物流園區(qū)；碼頭后方均設(shè)計(jì)有鐵路，可以通過鐵路系統(tǒng)進(jìn)行集裝箱集疏運(yùn)，并配備鐵路軌道吊。為提高堆場(chǎng)作業(yè)效率，倫敦門戶碼頭特別設(shè)計(jì)可頂升集卡和可循環(huán)拖帶的集裝箱托板架，起重機(jī)可直接將集裝箱放在托板架上，然后由集卡進(jìn)行頂升托板架拖走作業(yè)。這種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)集卡與起重機(jī)之間的解耦控制，有利于縮短集卡等待時(shí)間。Euromax碼頭特別配置火車頭變道裝置，方便火車頭在軌道間靈活移動(dòng)。

3 全球典型自動(dòng)化集裝箱碼頭發(fā)展啟示

（1）人工跨運(yùn)車不以堆高為目的，其作業(yè)高度較低，轉(zhuǎn)向靈活，運(yùn)行速度遠(yuǎn)高于自動(dòng)導(dǎo)引車速度，且其還具有投資成本較低的優(yōu)點(diǎn)。這表明，當(dāng)碼頭所在地人工成本較低時(shí)，可以優(yōu)先考慮跨運(yùn)車工藝。

（2）碼頭一般在夜間停止外集卡預(yù)約集港，從而為堆場(chǎng)理箱作業(yè)留出時(shí)間，以保證裝卸船效率。為提升海陸側(cè)裝卸效率而犧牲最佳場(chǎng)地位置會(huì)給后續(xù)作業(yè)帶來影響，因此，理箱作業(yè)成為傳統(tǒng)自動(dòng)化集裝箱碼頭作業(yè)工藝中必不可少的環(huán)節(jié)。隨著傳統(tǒng)裝卸工藝的改善，理箱作業(yè)勢(shì)必將得到優(yōu)化。

（3）通過設(shè)置平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備交接的解耦控制、縮短等待時(shí)間是自動(dòng)化碼頭重要的設(shè)計(jì)理念。例如：倫敦門戶碼頭特別設(shè)計(jì)可頂升集卡和可循環(huán)拖帶的集裝箱托板架，從而實(shí)現(xiàn)集卡與起重機(jī)間的解耦控制，避免集卡與起重機(jī)在作業(yè)過程中相互等待；釜山新集裝箱碼頭在岸橋陸側(cè)軌道安裝可拖動(dòng)的地面解鎖支架，實(shí)現(xiàn)解鎖操作與起重機(jī)間的解耦控制，縮短岸橋等待解鎖時(shí)間。此外，還可在堆場(chǎng)岸側(cè)交接區(qū)設(shè)置支架，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引車與自動(dòng)化軌道吊間的解耦控制，以免其在作業(yè)過程中相互等待。

（4）為應(yīng)付自動(dòng)化軌道吊能耗較高的問題，TCB碼頭通過采用自動(dòng)導(dǎo)引車進(jìn)堆場(chǎng)的方式來縮短自動(dòng)化輪胎吊帶箱行走距離，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)大大降低能耗。隨著業(yè)界對(duì)環(huán)境問題的日益關(guān)注，如何降低設(shè)備能耗將成為今后自動(dòng)化集裝箱碼頭研究的熱點(diǎn)。

（5）智能閘口是自動(dòng)化碼頭的標(biāo)準(zhǔn)化配置，目前自動(dòng)化碼頭一般設(shè)置2～3道自動(dòng)化閘口，也可根據(jù)需要選擇閘口自動(dòng)化的程度。上述6個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭中，只有釜山新集裝箱碼頭的閘口是半自動(dòng)化的，其余碼頭均實(shí)現(xiàn)閘口全自動(dòng)化。

（6）上述6個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)設(shè)備和系統(tǒng)均不支持雙20英尺集裝箱作業(yè)。20英尺集裝箱業(yè)務(wù)量占比較大的碼頭應(yīng)考慮支持雙20英尺集裝箱作業(yè)的工藝方案，以提升作業(yè)效率。

（7）碼頭操作系統(tǒng)和碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)作為自動(dòng)化碼頭的“神經(jīng)中樞”和“執(zhí)行者”起著至關(guān)重要的作用：碼頭操作系統(tǒng)是各種指令生成及各類設(shè)備運(yùn)行的指揮中樞，是保證自動(dòng)化碼頭高效運(yùn)行的最重要組成部分；碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)是碼頭操作系統(tǒng)指令的執(zhí)行者，同時(shí)也是設(shè)備狀態(tài)的反饋者，其在自動(dòng)化碼頭中扮演著“現(xiàn)場(chǎng)操作員”的角色。

（8）應(yīng)優(yōu)先選擇具有成熟經(jīng)驗(yàn)和市場(chǎng)的供應(yīng)商作為自動(dòng)化碼頭主要生產(chǎn)設(shè)備的供應(yīng)商。例如：在岸橋和自動(dòng)化軌道吊等大型固定機(jī)械設(shè)備方面，振華重工具有較強(qiáng)的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)；在跨運(yùn)車等流動(dòng)機(jī)械方面，科尼、特雷克斯和卡爾瑪?shù)裙镜膶?shí)力較為突出。

4 結(jié)束語

目前，自動(dòng)化集裝箱碼頭在歐洲、亞洲、美洲及澳洲等地得到較為廣泛的應(yīng)用。由于其在節(jié)省碼頭人力成本、提高港口通過能力、降低設(shè)備能源消耗、提升港口形象等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化集裝箱碼頭是未來集裝箱碼頭發(fā)展的必然趨勢(shì)。我國自動(dòng)化集裝箱碼頭發(fā)展起步較晚，通過對(duì)比分析全球先進(jìn)自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)和發(fā)展情況，可以為我國自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-11-26）

1.5 美國弗吉尼亞集裝箱碼頭

弗吉尼亞集裝箱碼頭坐落于弗吉尼亞諾?？烁?，由馬士基集團(tuán)建設(shè)和運(yùn)營。該碼頭堆場(chǎng)垂直于岸線布置，總投資4.5億美元，于2007年建成投產(chǎn)，采用“單小車岸橋+跨運(yùn)車+自動(dòng)化軌道吊”作業(yè)工藝。岸橋和場(chǎng)橋均由振華重工制造，其主要技術(shù)參數(shù)為：岸橋最大起重能力，外伸距，起升高度，門腿間距；自動(dòng)化軌道吊最大起重能力40 t，適于“堆五過六”作業(yè)，跨距內(nèi)可堆放8排集裝箱，行駛速度/min，不支持雙箱作業(yè)?？邕\(yùn)車由卡爾瑪公司制造，每臺(tái)造價(jià)約50萬美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，弗吉尼亞集裝箱碼頭岸橋平均作業(yè)效率為32～36自然箱/h。中轉(zhuǎn)箱量占碼頭集裝箱業(yè)務(wù)總量的比例較??；進(jìn)口箱量約占碼頭集裝箱業(yè)務(wù)總量的48%，出口箱量約占52%。

弗吉尼亞集裝箱碼頭的作業(yè)工藝與釜山新集裝箱碼頭基本相似，不同之處在于：弗吉尼亞集裝箱碼頭的冷藏箱區(qū)集中布置在自動(dòng)化堆場(chǎng)后方，設(shè)置7排共424個(gè)冷藏箱位，并預(yù)留擴(kuò)展到960個(gè)冷藏箱位的空間，冷藏箱水平運(yùn)輸采用底盤車工藝方式。

弗吉尼亞集裝箱碼頭陸側(cè)布置75個(gè)集卡車位，由4個(gè)作業(yè)人員遠(yuǎn)程操控集卡裝卸作業(yè)，3個(gè)顯示界面（包括碼頭操作系統(tǒng)、對(duì)鎖眼和監(jiān)控視頻）便于作業(yè)人員與司機(jī)進(jìn)行語音交流，以確保裝卸作業(yè)安全。司機(jī)下車后進(jìn)入本車位工作亭并進(jìn)行自動(dòng)及人工確認(rèn)，亭內(nèi)地毯設(shè)有壓力傳感器，便于系統(tǒng)確認(rèn)司機(jī)是否已到安全區(qū)域；司機(jī)刷卡復(fù)核相關(guān)作業(yè)信息無誤后，自動(dòng)化軌道吊方可執(zhí)行命令。碼頭陸側(cè)在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化作業(yè)，但出于安全考慮，仍采用半自動(dòng)化操作方式。

1.6 日本名古屋港TCB碼頭

由于日本為多地震國家，集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)和設(shè)備均采用強(qiáng)化抗震設(shè)計(jì)工藝，以減小地震危害。TCB碼頭是日本首個(gè)全自動(dòng)化集裝箱碼頭，也是目前公認(rèn)的世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化集裝箱碼頭之一。該碼頭前兩期工程項(xiàng)目分別于2005年12月和2008年12月建成投產(chǎn)，第三期工程項(xiàng)目建設(shè)已列入規(guī)劃。TCB碼頭堆場(chǎng)平行于岸線布置，采用“單小車岸橋+自動(dòng)導(dǎo)引車+自動(dòng)化輪胎吊”作業(yè)工藝。岸橋和自動(dòng)化輪胎吊均由日本三菱公司制造；自動(dòng)導(dǎo)引車由日本豐田公司制造。據(jù)統(tǒng)計(jì)，TCB碼頭的岸橋平均作業(yè)效率為33自然箱/h，集卡在碼頭提卸箱的平均等待時(shí)間不超過。

2 全球典型自動(dòng)化集裝箱碼頭比較

上述6個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭在裝卸工藝、堆場(chǎng)布置等方面具有各自的特點(diǎn)（見表1）。TCB碼頭的特殊性明顯：其是目前世界上唯一采用自動(dòng)化輪胎吊作為堆場(chǎng)作業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化集裝箱碼頭，與自動(dòng)化軌道吊工藝方案相比，自動(dòng)化輪胎吊工藝方案有利于節(jié)省碼頭投資成本和減小地震危害；同時(shí)，其是唯一堆場(chǎng)橫向布置的自動(dòng)化集裝箱碼頭，為避免箱區(qū)自動(dòng)化輪胎吊長距離行走，自動(dòng)導(dǎo)引車需要進(jìn)堆場(chǎng)作業(yè)。其他自動(dòng)化集裝箱碼頭的堆場(chǎng)均縱向布置，采用自動(dòng)化軌道吊作為堆場(chǎng)作業(yè)設(shè)備。

表1 全球6個(gè)典型自動(dòng)化集裝箱碼頭主要特點(diǎn)比較

自動(dòng)化集裝箱碼頭岸邊水平運(yùn)輸設(shè)備一般為跨運(yùn)車或自動(dòng)導(dǎo)引車。由于自動(dòng)導(dǎo)引車與岸橋可實(shí)現(xiàn)耦合作業(yè)，所以配置自動(dòng)導(dǎo)引車的碼頭一般選擇作業(yè)效率較高的雙小車岸橋；一般情況下，跨運(yùn)車與單小車岸橋匹配作業(yè)即可達(dá)到碼頭預(yù)期效率。Euromax碼頭是目前擁有最先進(jìn)自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng)的自動(dòng)化集裝箱碼頭，自動(dòng)導(dǎo)引車的路徑規(guī)劃和系統(tǒng)控制對(duì)整個(gè)碼頭作業(yè)效率提升至關(guān)重要。巴塞南歐碼頭是目前建成的使用人工跨運(yùn)車較有代表性的自動(dòng)化集裝箱碼頭，在投產(chǎn)僅1年的情況下，跨運(yùn)車作業(yè)效率就達(dá)到34自然箱/h，遠(yuǎn)高于自動(dòng)導(dǎo)引車作業(yè)效率。

歐洲3個(gè)典型自動(dòng)化集裝箱碼頭的共同點(diǎn)是：碼頭均緊鄰物流園區(qū)；碼頭后方均設(shè)計(jì)有鐵路，可以通過鐵路系統(tǒng)進(jìn)行集裝箱集疏運(yùn)，并配備鐵路軌道吊。為提高堆場(chǎng)作業(yè)效率，倫敦門戶碼頭特別設(shè)計(jì)可頂升集卡和可循環(huán)拖帶的集裝箱托板架，起重機(jī)可直接將集裝箱放在托板架上，然后由集卡進(jìn)行頂升托板架拖走作業(yè)。這種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)集卡與起重機(jī)之間的解耦控制，有利于縮短集卡等待時(shí)間。Euromax碼頭特別配置火車頭變道裝置，方便火車頭在軌道間靈活移動(dòng)。

3 全球典型自動(dòng)化集裝箱碼頭發(fā)展啟示

（1）人工跨運(yùn)車不以堆高為目的，其作業(yè)高度較低，轉(zhuǎn)向靈活，運(yùn)行速度遠(yuǎn)高于自動(dòng)導(dǎo)引車速度，且其還具有投資成本較低的優(yōu)點(diǎn)。這表明，當(dāng)碼頭所在地人工成本較低時(shí)，可以優(yōu)先考慮跨運(yùn)車工藝。

（2）碼頭一般在夜間停止外集卡預(yù)約集港，從而為堆場(chǎng)理箱作業(yè)留出時(shí)間，以保證裝卸船效率。為提升海陸側(cè)裝卸效率而犧牲最佳場(chǎng)地位置會(huì)給后續(xù)作業(yè)帶來影響，因此，理箱作業(yè)成為傳統(tǒng)自動(dòng)化集裝箱碼頭作業(yè)工藝中必不可少的環(huán)節(jié)。隨著傳統(tǒng)裝卸工藝的改善，理箱作業(yè)勢(shì)必將得到優(yōu)化。

（3）通過設(shè)置平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備交接的解耦控制、縮短等待時(shí)間是自動(dòng)化碼頭重要的設(shè)計(jì)理念。例如：倫敦門戶碼頭特別設(shè)計(jì)可頂升集卡和可循環(huán)拖帶的集裝箱托板架，從而實(shí)現(xiàn)集卡與起重機(jī)間的解耦控制，避免集卡與起重機(jī)在作業(yè)過程中相互等待；釜山新集裝箱碼頭在岸橋陸側(cè)軌道安裝可拖動(dòng)的地面解鎖支架，實(shí)現(xiàn)解鎖操作與起重機(jī)間的解耦控制，縮短岸橋等待解鎖時(shí)間。此外，還可在堆場(chǎng)岸側(cè)交接區(qū)設(shè)置支架，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引車與自動(dòng)化軌道吊間的解耦控制，以免其在作業(yè)過程中相互等待。

（4）為應(yīng)付自動(dòng)化軌道吊能耗較高的問題，TCB碼頭通過采用自動(dòng)導(dǎo)引車進(jìn)堆場(chǎng)的方式來縮短自動(dòng)化輪胎吊帶箱行走距離，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)大大降低能耗。隨著業(yè)界對(duì)環(huán)境問題的日益關(guān)注，如何降低設(shè)備能耗將成為今后自動(dòng)化集裝箱碼頭研究的熱點(diǎn)。

（5）智能閘口是自動(dòng)化碼頭的標(biāo)準(zhǔn)化配置，目前自動(dòng)化碼頭一般設(shè)置2～3道自動(dòng)化閘口，也可根據(jù)需要選擇閘口自動(dòng)化的程度。上述6個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭中，只有釜山新集裝箱碼頭的閘口是半自動(dòng)化的，其余碼頭均實(shí)現(xiàn)閘口全自動(dòng)化。

（6）上述6個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)設(shè)備和系統(tǒng)均不支持雙20英尺集裝箱作業(yè)。20英尺集裝箱業(yè)務(wù)量占比較大的碼頭應(yīng)考慮支持雙20英尺集裝箱作業(yè)的工藝方案，以提升作業(yè)效率。

（7）碼頭操作系統(tǒng)和碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)作為自動(dòng)化碼頭的“神經(jīng)中樞”和“執(zhí)行者”起著至關(guān)重要的作用：碼頭操作系統(tǒng)是各種指令生成及各類設(shè)備運(yùn)行的指揮中樞，是保證自動(dòng)化碼頭高效運(yùn)行的最重要組成部分；碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)是碼頭操作系統(tǒng)指令的執(zhí)行者，同時(shí)也是設(shè)備狀態(tài)的反饋者，其在自動(dòng)化碼頭中扮演著“現(xiàn)場(chǎng)操作員”的角色。

（8）應(yīng)優(yōu)先選擇具有成熟經(jīng)驗(yàn)和市場(chǎng)的供應(yīng)商作為自動(dòng)化碼頭主要生產(chǎn)設(shè)備的供應(yīng)商。例如：在岸橋和自動(dòng)化軌道吊等大型固定機(jī)械設(shè)備方面，振華重工具有較強(qiáng)的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)；在跨運(yùn)車等流動(dòng)機(jī)械方面，科尼、特雷克斯和卡爾瑪?shù)裙镜膶?shí)力較為突出。

4 結(jié)束語

目前，自動(dòng)化集裝箱碼頭在歐洲、亞洲、美洲及澳洲等地得到較為廣泛的應(yīng)用。由于其在節(jié)省碼頭人力成本、提高港口通過能力、降低設(shè)備能源消耗、提升港口形象等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化集裝箱碼頭是未來集裝箱碼頭發(fā)展的必然趨勢(shì)。我國自動(dòng)化集裝箱碼頭發(fā)展起步較晚，通過對(duì)比分析全球先進(jìn)自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)和發(fā)展情況，可以為我國自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-11-26）