內(nèi)河某集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)工程關(guān)鍵問題探討

魯友鵬，吳 濤

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢 430061）

引言

工程所在的武漢武湖、陽邏港區(qū)，主要服務(wù)對象覆蓋鄂、川、滇、黔、渝等中上游腹地。同時(shí)，隨著國家中部崛起戰(zhàn)略的實(shí)施及發(fā)展戰(zhàn)略重心轉(zhuǎn)移，武漢交通建設(shè)發(fā)展迅速，已基本形成四通八達(dá)的鐵、公交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，工程借助鐵路可輻射西部及西北等內(nèi)陸地區(qū)。因此，構(gòu)建長江中游地區(qū)最大集裝箱多式聯(lián)運(yùn)樞紐具有前瞻意義。

1 概況及關(guān)鍵問題

1.1 工程概況

工程位于武漢天興洲洲尾水口河上游長江北岸，是集裝箱公鐵水多式聯(lián)運(yùn)物流樞紐，將已建4個(gè)5 000 t 級(jí)件雜貨泊位（碼頭長度508 m）改造為集裝箱泊位，結(jié)構(gòu)按最大可靠泊1 140 TEU（1.5 萬t 級(jí)）集裝箱船設(shè)計(jì)改造，年吞吐量75 萬TEU，其中鐵水聯(lián)運(yùn)箱量40 萬TEU，公水聯(lián)運(yùn)箱量35 萬TEU。

陸域總面積852.6 畝，包含3 個(gè)區(qū)域：

1）碼頭區(qū)陸域：總面積約402.1 畝，主要為重、空箱堆場及碼頭生產(chǎn)輔助配套設(shè)施；

2）鐵路裝卸區(qū)：與碼頭區(qū)隔已建江北快速路（高架），總面積約232.2 畝，擬建1 束線，包含2 條整列鐵路裝卸線，由武漢江北鐵路香爐山車站東端接軌引入，并建設(shè)堆場等配套設(shè)施，可實(shí)現(xiàn)港站同場，鐵水聯(lián)運(yùn)無縫銜接；

3）附屬作業(yè)區(qū)：總面積約218.3 畝，提供增值服務(wù)及輔助配套功能如集裝箱拆裝箱、箱修、空箱業(yè)務(wù)、機(jī)修等。工程概況見圖1。

圖1 工程概況圖

1.2 關(guān)鍵問題

1）碼頭平臺(tái)及引橋均為已建，原設(shè)計(jì)均按件雜貨運(yùn)輸需求考慮，本次需改造為集裝箱專用碼頭。集裝箱碼頭平面布局、工藝流程及荷載要求與原碼頭存在較大差異，集裝箱作業(yè)、運(yùn)輸組織專業(yè)化程度要求顯著提高。結(jié)合已建設(shè)施及新需求，提出高效易用、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的關(guān)鍵改造方式。

2）集裝箱鐵、公、水多式聯(lián)運(yùn)流程較傳統(tǒng)集裝箱碼頭水、公聯(lián)運(yùn)更為復(fù)雜，需充分結(jié)合碼頭、鐵路、疏港道路位置關(guān)系及可用地塊特點(diǎn)，合理進(jìn)行功能布置及流程規(guī)劃，高效實(shí)現(xiàn)聯(lián)運(yùn)組織。

3）陸域布置：碼頭區(qū)陸域場地受已建引橋及后方高架路限制，在外部條件受限情況下，如何綜合適宜地進(jìn)行總平面布置。

2 碼頭平臺(tái)及引橋

2.1 碼頭平臺(tái)寬度

1）25 m 平臺(tái)布置分析

若考慮維持已建25 m 平臺(tái)，相應(yīng)利用已建碼頭10.5 m 軌距軌道配置10.5 m 軌距裝卸橋，則25 m平臺(tái)按如下方式排布：

按75 萬TEU 吞吐量，結(jié)合碼頭長度508m 控制因素，碼頭平臺(tái)配置5 臺(tái)裝卸橋，則2 個(gè)泊位需考慮3 臺(tái)裝卸橋同時(shí)作業(yè)，因此配置3 條裝卸車道，并配置1 條行車道。在10.5m 軌內(nèi)可布置2 條裝卸車道，陸側(cè)軌外靠門腿布置1 條裝卸車道，另在岸向最外側(cè)布置1 條行車道。平臺(tái)斷面如圖2。

圖2 25m 平臺(tái)寬度碼頭斷面布置圖

分析該布置方式，仍存在以下問題：

①已建引橋長度超500 m，碼頭平臺(tái)后沿?zé)o臨時(shí)堆箱、設(shè)備檢修、特種箱吊具等臨時(shí)堆放空間，該需求需通過水平運(yùn)輸解決，影響裝卸橋作業(yè)及碼頭運(yùn)營效率；②10.5 m 裝卸橋軌內(nèi)車道寬度僅有3.75 m，工人、指揮、理貨等作業(yè)人員在軌內(nèi)工作空間狹窄，集卡作業(yè)及通行效率低，且安全性較差；③由于靠泊船型噸級(jí)較原設(shè)計(jì)顯著增大，核算25 m平臺(tái)結(jié)構(gòu)位移較大；④10.5 m軌距裝卸橋穩(wěn)定性差，外伸距小，且需特殊定制。

2）30 m 平臺(tái)布置分析

30 m 平臺(tái)采用16 m 軌距裝卸橋，軌內(nèi)布置3條裝卸車道，陸側(cè)軌外靠門腿布置1 條通過車道，碼頭后沿布置臨時(shí)堆放區(qū)，解決臨時(shí)堆箱、設(shè)備檢修、特種箱吊具堆放等需求。平臺(tái)斷面布置如圖3。

圖3 30 m 平臺(tái)寬度碼頭斷面布置圖

總結(jié)長江中上游地區(qū)已建集裝箱碼頭經(jīng)驗(yàn)，如重慶港果園、寸灘集裝箱碼頭，武漢陽邏一期～三期工程，九江城西、紅光等集裝箱碼頭，均采用定型成熟的16 m 軌距裝卸橋，配合 30 m 寬度碼頭平臺(tái)斷面布置方式。此方式裝卸作業(yè)在裝卸橋跨內(nèi)，小車運(yùn)行距離短，作業(yè)效率高，裝卸橋穩(wěn)定性好，可配置較大外伸距，碼頭平臺(tái)交通組織順暢，運(yùn)營管理方便，30 m 平臺(tái)寬度能充分發(fā)揮碼頭前沿作業(yè)能力。綜上因素，本工程在已建碼頭平臺(tái)后沿，向后加寬5 m 至30 m 平臺(tái)寬度。

2.2 引橋?qū)挾?/h3>

碼頭平臺(tái)車流：集卡車頭與船頭方向一致，船頭向上游側(cè)，頂流靠泊，則碼頭平臺(tái)及引橋有以下3 種循環(huán)作業(yè)方式：

1）2#引橋上碼頭平臺(tái)→2#/1#泊位裝卸集裝箱→1#引橋返回；

2）3#引橋上碼頭平臺(tái)→4#/3#泊位裝卸集裝箱→2#引橋返回；

3）3#引橋上碼頭平臺(tái)→4#/3#/2#/1#泊位裝卸集裝箱→1#引橋返回；

因此，3#引橋?yàn)殛懹颉a頭單向車流，1#引橋?yàn)榇a頭→陸域單向車流，2#引橋?yàn)殡p向車流。

圖4 引橋交通流向示意圖

已建1#～3#引橋?qū)挾确謩e為9 m、15 m、9 m，9 m 寬度可布置2 車道，15 m 寬度可布置4 車道。

分別采用公式理論計(jì)算、仿真模擬兩種方式復(fù)核引橋?qū)挾龋?/p>

1）公式計(jì)算

單引橋高峰時(shí)交通流計(jì)算考慮滿足2 個(gè)泊位3臺(tái)裝卸橋同時(shí)作業(yè)，每臺(tái)裝卸橋平均作業(yè)效率按28自然箱/h，不平衡系數(shù)取1.3，則最大交通流量為28×3×1.3=109 輛/h。

2）仿真模擬

建立整體交通仿真模擬模型，對一整年碼頭運(yùn)營進(jìn)行仿真模擬，3 座引橋峰值交通流量模擬結(jié)果如下表所示：

表1 3 座引橋峰值交通流量（輛/小時(shí)）

3）需求復(fù)核

引橋單車道每小時(shí)最大交通通過能力可按下式計(jì)算[1]：

其中：

N最大為最大交通流量（輛/h）；

l0為車頭之間最小間隔（m），取34 m；

v 為車輛行駛速度（km/h），取10 km/h；

經(jīng)計(jì)算，引橋單車道最大可通行交通流量為294 輛/h，可以滿足公式計(jì)算、仿真模擬中的需求，因此，引橋?qū)挾染S持不變，無需增加。

3 港內(nèi)集裝箱多式聯(lián)運(yùn)流程

本項(xiàng)目吞吐量如下表所示：

表2 吞吐量一覽表

多式聯(lián)運(yùn)流程考慮如下：

1）鐵水聯(lián)運(yùn)

鐵水聯(lián)運(yùn)內(nèi)部流程包括以下3 種情況：

①鐵路→水

火車車廂→RMG→內(nèi)集卡→港內(nèi)運(yùn)輸→（碼頭區(qū)）箱堆場；

（碼頭區(qū)）箱堆場→RMG→內(nèi)集卡→碼頭平臺(tái)→裝卸橋→船。

②水→鐵路

船→裝卸橋→內(nèi)集卡→RMG→鐵路區(qū)堆場；

鐵路區(qū)堆場→RMG→火車。

③車船直取

火車←→RMG←→內(nèi)集卡←→裝卸橋←→船。

船期與鐵路列車調(diào)度分屬不同系統(tǒng)，且到離港、到發(fā)車受多種不同外界因素影響，故車船直取流程較少存在，絕大部分集裝箱需通過本港內(nèi)部集裝箱堆場緩存。在緩存作業(yè)流程中，為提高作業(yè)效率，將鐵路→水路流程集裝箱，主要堆存于碼頭區(qū)箱場，靠近碼頭前沿，便于取箱裝船；將水→鐵路集裝箱，主要堆存于鐵路區(qū)箱場，緊鄰鐵路裝卸線，便于快速裝鐵路。

2）公水聯(lián)運(yùn)

公水聯(lián)運(yùn)流程包括以下兩種情況：

①公路→水：

貨主→外集卡→RMG/正面吊/空箱堆高機(jī)→集裝箱堆場→RMG/正面吊/空箱堆高機(jī)→內(nèi)集卡→裝卸橋→船；

②水→公路：

船→裝卸橋→內(nèi)集卡→RMG/正面吊/空箱堆高機(jī)→集裝箱堆場→RMG/正面吊/空箱堆高機(jī)→外集卡→貨主。

集裝箱公水聯(lián)運(yùn)流程成熟，箱全部堆存于碼頭區(qū)堆場，碼頭區(qū)堆場做區(qū)塊劃分，鐵水聯(lián)運(yùn)、公水聯(lián)運(yùn)堆放于不同箱區(qū)。

4 碼頭區(qū)陸域箱堆場布置

碼頭區(qū)陸域南北向縱深約405 m，東西向?qū)捈s600 m，縱深較小，且因大堤堤頂與陸域間存在7.85 m 高差，導(dǎo)致已建引橋伸入陸域較長，場地北側(cè)為高架橋，橋下橋墩密布。碼頭區(qū)陸域平面布置限制條件多，現(xiàn)狀如圖5 所示。

圖5 碼頭區(qū)陸域現(xiàn)狀圖

若考慮將陸域場地整體抬高以縮短堤后引橋長度，經(jīng)核算，工程量大，且與后方疏港路銜接困難。因此，提出堤后引橋維持現(xiàn)狀與拆除改造兩種平面布置思路。

1）堤后引橋維持現(xiàn)狀布置

在維持引橋不改造基礎(chǔ)上，可考慮重箱堆場垂岸式布置、輔助區(qū)前置式布置于引橋間等方式，經(jīng)綜合考量箱位數(shù)、交通組織、運(yùn)營便利性等，重箱堆場順岸式布置形式，整體具備較大優(yōu)勢，簡述如下：

布置生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)輔助及生活輔助區(qū)3 個(gè)功能區(qū)。引橋根部場地，受引橋分隔，交通較為不暢，布置空箱堆場、超限箱區(qū)、調(diào)箱門區(qū)、侯工樓等輔助設(shè)施。由引橋端部向北，橫向布置3 線40m 軌距重箱堆場，共8 塊。再向北隔主干道，西北側(cè)布置生產(chǎn)及生活輔助區(qū)，包括綜合樓及變電消防設(shè)施等，并布置有查驗(yàn)區(qū)；東北側(cè)布置2 塊重箱堆場。集裝箱進(jìn)出口大門布置于港區(qū)陸域西北側(cè)。重箱堆場共配置14 臺(tái)RMG。

圖6 引橋維持現(xiàn)狀平面布置圖

該布置方式優(yōu)缺點(diǎn)如下表：

表3 優(yōu)缺點(diǎn)一覽表（維持引橋不改造）

2）改造堤后引橋布置方式

為保證堆場布置完整順暢，充分利用陸域場地，拆除2＃引橋堤后段，平行于大堤新建2-1＃、2-2#引橋，分別承擔(dān)分流陸域與碼頭間下、上方向車流。

陸域由南向北，貫通式布置四線重箱堆場，配置10 臺(tái)RMG，場橋兩側(cè)懸臂分別對應(yīng)內(nèi)集卡、外集卡作業(yè)，主干道后方靠近江北快速路布置輔助區(qū)、集裝箱查驗(yàn)區(qū)、空箱堆場。

圖7 改造堤后引橋平面布置圖

該布置方式優(yōu)缺點(diǎn)如下表所示：

表4 優(yōu)缺點(diǎn)一覽表（引橋改造）

按照內(nèi)、外集卡分流作業(yè)方式設(shè)定仿真模擬條件，進(jìn)行1 年運(yùn)營作業(yè)仿真模擬，驗(yàn)證該思路方案合理性，結(jié)果總結(jié)如下：

該布置道路寬度、走向，擬定的車輛流向均能滿足使用要求，且有一定的富裕。統(tǒng)計(jì)道路飽和度情況，場地內(nèi)所有道路飽和度均較低，小于0.6，處于一級(jí)服務(wù)水平，道路順暢。

5 集裝箱作業(yè)模式探討

總結(jié)長江中上游集裝箱碼頭作業(yè)模式，已建集裝箱碼頭RMG 堆場均為未考慮內(nèi)、外集卡分流的傳統(tǒng)非自動(dòng)化碼頭。以往長江中上游集裝箱船舶載箱量較少（以150～350 TEU 為主），單船裝卸箱數(shù)量少，一般1～2 臺(tái)裝卸橋作業(yè)一艘船，相應(yīng)堆場作業(yè)采用集中式堆箱，即單船裝卸的集裝箱，集中堆放于一塊箱場中。海港集裝箱單船裝卸箱量大，多臺(tái)裝卸橋同時(shí)作業(yè)一艘船，集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)至后方陸域后，分布式堆存于多塊箱場中。

本項(xiàng)目考慮隨著航道條件逐步改善，未來內(nèi)河港集裝箱船舶大型化趨勢顯著，如1140TEU 集裝箱船已在陽邏至洋山實(shí)現(xiàn)班輪化運(yùn)營。且本項(xiàng)目鐵水聯(lián)運(yùn)集裝箱流向更為集中，單船裝卸量相對較大，因此按照分布式作業(yè)模式，且按內(nèi)、外集卡分流作業(yè)模式，從而保證能快速裝卸船，提高碼頭作業(yè)效率，最大化利用已建碼頭有限岸線，節(jié)約寶貴的岸線資源。

6 結(jié)語

1）長江中上游集裝箱碼頭，采用30 m 平臺(tái)配置16 m 軌距裝卸橋，布置3 條裝卸車道+1 條通過車道+臨時(shí)堆放區(qū)的斷面布置模式較為成熟，較25 m 寬碼頭平臺(tái)+10.5 m 軌距裝卸橋模式，裝卸橋效率高、穩(wěn)定性好、交通組織順暢、軌內(nèi)作業(yè)安全性高，能夠充分發(fā)揮碼頭前沿作業(yè)能力；

2）碼頭及引橋交通流為順時(shí)針循環(huán)，通過理論公式計(jì)算、仿真模擬，復(fù)核各引橋高峰時(shí)交通流量，已建1#～3#引橋?qū)挾瓤蓾M足流量需求，寬度無需增加；

3）集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)、公水聯(lián)運(yùn)流程在本項(xiàng)目陸域交匯混合，文中梳理各流程，總結(jié)其中要點(diǎn)規(guī)則；

4）受已建設(shè)施、地形、周邊環(huán)境等條件限制，總平面布置提出引橋維持現(xiàn)狀、拆除引橋兩種條件下布置思路，以此分析多式聯(lián)運(yùn)項(xiàng)目平面布置關(guān)鍵問題及優(yōu)缺點(diǎn)，并利用交通仿真模擬對方案進(jìn)行復(fù)核；

5）對長江中上游集裝箱碼頭堆場集中式、分布式作業(yè)模式探討，將內(nèi)、外集卡分流，分布式作業(yè)方式應(yīng)用于項(xiàng)目平面布置，最大化利用岸線。