軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)在自動(dòng)化集裝箱碼頭的應(yīng)用

韓浩 安津暉 任超

近年來(lái)，隨著自動(dòng)化集裝箱碼頭的發(fā)展，集裝箱裝卸工藝日漸成熟，成為提升碼頭集裝箱吞吐量和經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。按集裝箱裝卸機(jī)械劃分，自動(dòng)化集裝箱碼頭可分為以自動(dòng)化軌道吊為特色的集裝箱碼頭和以帶臂架的自動(dòng)化軌道吊為特色的集裝箱碼頭，前者包括德國(guó)漢堡港的Altenwerder碼頭、荷蘭鹿特丹港的Euromax碼頭和美國(guó)弗吉尼亞州諾?？烁鄣腁PM碼頭，后者的典型代表有韓國(guó)釜山港的新港碼頭和臺(tái)灣高雄港的自動(dòng)化碼頭。碼頭設(shè)計(jì)的最優(yōu)化取決于多種因素，包括中轉(zhuǎn)效率、壓港時(shí)間和當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力成本等，上述2種設(shè)計(jì)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。目前，基于新型軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)化集裝箱碼頭逐步興起。軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)采用質(zhì)量較輕的自動(dòng)化軌道式集裝箱運(yùn)載車在堆場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)集裝箱，有利于集裝箱碼頭提高裝卸作業(yè)靈活性，降低能耗，并確保一定的集裝箱堆存密度。

1 軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)（見圖1）類似于傳統(tǒng)的自動(dòng)化軌道吊作業(yè)系統(tǒng)，不同之處在于前者需要在堆場(chǎng)內(nèi)增加1條或2條車道，以方便軌道式梭車高速行駛。

軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)有以下應(yīng)用特點(diǎn)。

（1）靈活性 軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)布局和軌道式梭車堆場(chǎng)組成分別見圖2和圖3。軌道式梭車可以在堆場(chǎng)內(nèi)的任何中轉(zhuǎn)區(qū)域和軌道吊所在位置裝運(yùn)集裝箱，軌道吊只須關(guān)注端部作業(yè)，省掉軌道吊之間的握手環(huán)節(jié)，作業(yè)靈活性較高。

（2）生產(chǎn)能力 軌道式梭車可以水平運(yùn)輸集裝箱，使作業(yè)靈活性增強(qiáng)，自動(dòng)化軌道吊僅須專注于集裝箱堆放作業(yè)，從而減少軌道吊大車的運(yùn)行時(shí)間，提高裝卸系統(tǒng)作業(yè)效率。

（3）能源效率 軌道式梭車質(zhì)量較輕，節(jié)能效果較好。與傳統(tǒng)的自動(dòng)化軌道吊作業(yè)系統(tǒng)相比，軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)單次作業(yè)可節(jié)省70%的能耗。

（4）維修和運(yùn)營(yíng)成本 在軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)下，堆場(chǎng)作業(yè)能力提高，因此，可以增大箱區(qū)面積，減少起重機(jī)數(shù)量，從而有利于減少維修工作量；此外，起重機(jī)大車移動(dòng)頻率降低能夠延長(zhǎng)起重機(jī)大車系統(tǒng)使用壽命。

如圖4所示，軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)卸船作業(yè)步驟如下：（1）跨運(yùn)車從岸橋下方提取集裝箱前往堆場(chǎng)海側(cè)交換區(qū)，將集裝箱轉(zhuǎn)交給軌道式梭車或直接將其放置在交換區(qū)；（2）軌道式梭車將集裝箱運(yùn)至箱區(qū)內(nèi)的任意自動(dòng)化軌道吊處；（3）自動(dòng)化軌道吊從軌道式梭車上提取集裝箱，并落箱至相應(yīng)箱位。當(dāng)碼頭接收出口集裝箱時(shí)，陸側(cè)交換區(qū)執(zhí)行相似作業(yè)。當(dāng)出口集裝箱裝船或提取進(jìn)口集裝箱時(shí)，作業(yè)過(guò)程和步驟與卸船作業(yè)相反。

2 采用軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)化碼頭與傳統(tǒng)自動(dòng)化碼頭比較

傳統(tǒng)自動(dòng)化碼頭普遍采用自動(dòng)化軌道吊作業(yè)模式，其主要特點(diǎn)為：碼頭大部分空間被堆場(chǎng)占用，因此，集裝箱堆存密度較大；碼頭與集卡車道自然分離，使得碼頭機(jī)械較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；在碼頭陸側(cè)生產(chǎn)力和生產(chǎn)靈活性方面存在一定短板，陸側(cè)操作中的集卡服務(wù)耗時(shí)比海側(cè)操作多；高峰期的閘口服務(wù)效率亟待提高。

相比較而言，采用軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)化碼頭在保留傳統(tǒng)自動(dòng)化碼頭優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)避免了許多缺點(diǎn)（見表1）。在使用同類型自動(dòng)化軌道吊的條件下，采用軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)的碼頭作業(yè)更加靈活，所有自動(dòng)化軌道吊都能服務(wù)于海側(cè)集裝箱作業(yè)，陸側(cè)起重機(jī)大車移動(dòng)較少，便于其專注于陸側(cè)作業(yè)。雖然軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)的梭車車道占用大量空間，使集裝箱堆存密度有所降低，但可通過(guò)采用更大的堆垛來(lái)減少大車軌道所占用的總空間，從而彌補(bǔ)一定碼頭空間；此外，自動(dòng)化軌道吊大車移動(dòng)頻率的降低使其更專注于堆場(chǎng)作業(yè)，從而使作業(yè)效率提升。傳統(tǒng)自動(dòng)化碼頭與采用軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)化碼頭10排集裝箱作業(yè)對(duì)比如圖5所示。

3 軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用效果

與傳統(tǒng)自動(dòng)化碼頭相比，采用軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)化碼頭無(wú)須安排其他設(shè)備參與集裝箱水平運(yùn)輸，自動(dòng)化軌道吊僅須關(guān)注堆場(chǎng)集裝箱作業(yè)，從而使碼頭陸側(cè)的集裝箱通過(guò)能力提升14%；此外，梭車可以將集裝箱從海側(cè)交換區(qū)向2臺(tái)自動(dòng)化軌道吊中的任意1臺(tái)轉(zhuǎn)送，使2臺(tái)自動(dòng)化軌道吊均可執(zhí)行海側(cè)集裝箱作業(yè)任務(wù)，從而提升海側(cè)集裝箱作業(yè)效率。

軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)采用環(huán)境友好型設(shè)計(jì)。在集裝箱水平運(yùn)輸方面，軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的自動(dòng)化軌道吊作業(yè)系統(tǒng)在能源利用上具有明顯優(yōu)勢(shì)：梭車的質(zhì)量只有自動(dòng)化軌道吊的1/10，其在加速時(shí)需要的能量較少?；诜抡娣治?，軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)單次作業(yè)比傳統(tǒng)的自動(dòng)化軌道吊作業(yè)系統(tǒng)節(jié)約70%的能耗。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著自動(dòng)化集裝箱碼頭技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的碼頭運(yùn)營(yíng)商考慮實(shí)施自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)。目前，自動(dòng)化集裝箱碼頭主要采用自動(dòng)化軌道吊或懸臂式軌道吊作業(yè)模式，兩者均存在運(yùn)營(yíng)目標(biāo)與運(yùn)營(yíng)環(huán)境和布局不匹配的問題。軌道式梭車作業(yè)系統(tǒng)采用經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的起重機(jī)設(shè)備和自動(dòng)化水平運(yùn)輸設(shè)備，并使其與集卡分離，有利于降低碼頭勞動(dòng)力成本，提升碼頭海側(cè)集裝箱作業(yè)能力，具有良好的應(yīng)用前景。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2016-08-05）