集裝箱碼頭冷藏箱堆場(chǎng)箱位和取電點(diǎn)布置形式探討

孫振寧 吳邵強(qiáng) 梁 浩 覃 杰

中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司

1 引言

冷藏集裝箱(以下簡(jiǎn)稱冷藏箱)，作為一種特種集裝箱，除具有一般標(biāo)準(zhǔn)集裝箱相同的尺寸規(guī)格外，還帶有專用的制冷裝置，箱門(mén)和制冷機(jī)組分別位于箱體的兩端，制冷機(jī)組接電運(yùn)行后可使箱內(nèi)溫度維持在設(shè)定的溫度[1]，適合生鮮、果蔬等具有冷凍或冷藏要求貨物的長(zhǎng)途運(yùn)輸。近年來(lái)，隨著冷鏈物流的蓬勃發(fā)展，集裝箱碼頭冷藏箱的占比也在逐年提高，專業(yè)化集裝箱碼頭一般會(huì)設(shè)有專門(mén)的冷藏箱堆場(chǎng)，通過(guò)冷藏集裝箱插座排架(簡(jiǎn)稱冷藏箱架)來(lái)對(duì)堆場(chǎng)內(nèi)的冷藏箱進(jìn)行供電。本文旨在通過(guò)分析當(dāng)前集裝箱碼頭常見(jiàn)的冷藏箱堆場(chǎng)箱位和取電點(diǎn)布置方案，總結(jié)各方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)性，從而針對(duì)不同項(xiàng)目的特點(diǎn)，選用合適的冷藏箱堆場(chǎng)布置方案，提高冷藏箱裝卸作業(yè)的效率。

2 集疏運(yùn)環(huán)節(jié)冷藏箱的朝向分析

冷藏箱運(yùn)輸主要包括水路集疏運(yùn)和陸路集疏運(yùn)兩大環(huán)節(jié)，水路集疏運(yùn)以集裝箱船舶運(yùn)輸為主，與之對(duì)應(yīng)的港區(qū)水平運(yùn)輸設(shè)備為港內(nèi)集裝箱卡車(簡(jiǎn)稱港內(nèi)集卡)；陸路集疏運(yùn)則以港外集裝箱卡車(簡(jiǎn)稱港外集卡)為主。

2.1 水路集疏運(yùn)環(huán)節(jié)制冷機(jī)組朝向分析

冷藏箱在船舶運(yùn)輸過(guò)程中，需遵循一定的原則，如方便巡視、便于維修、規(guī)避上浪風(fēng)險(xiǎn)以及方便插拔等[2]，并且盡量選擇通風(fēng)處，冷藏箱制冷機(jī)組的朝向主要與船上電源接取方向有關(guān)，制冷機(jī)組一般朝向船尾。此種排布規(guī)則是為了避免船舶在航行過(guò)程中，甲板上浪對(duì)制冷機(jī)組造成損壞，當(dāng)不可避免需要將制冷裝置朝船首布置時(shí)，應(yīng)盡可能地將冷藏箱放置于遠(yuǎn)離船頭并靠近艏艉線的位置上[2]，將上浪風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

港內(nèi)集卡在完成碼頭前沿裝卸船作業(yè)時(shí)，冷藏箱制冷機(jī)組的朝向取決于箱在船舶上的擺放以及車輛在碼頭前沿的行駛方向?？紤]到港內(nèi)集卡在碼頭前沿一般由船尾駛向船頭[3]，因此冷藏箱制冷機(jī)組在港內(nèi)集卡上大多朝向車尾放置。

2.2 陸路集疏運(yùn)環(huán)節(jié)制冷機(jī)組朝向分析

冷藏箱在陸路集疏運(yùn)環(huán)節(jié)，同樣需要進(jìn)行供電?？紤]到港外集卡的供電端多位于車頭處，當(dāng)載運(yùn)1個(gè)40 ft箱時(shí)，其制冷機(jī)組一般朝向車頭進(jìn)行擺放，方便電源插拔、開(kāi)箱檢查和裝卸貨物。當(dāng)港外集卡載運(yùn)2個(gè)20 ft冷藏箱時(shí)，制冷機(jī)組的朝向往往不固定[3]。

3 冷藏箱堆場(chǎng)箱位和取電點(diǎn)布置形式對(duì)比

專業(yè)化集裝箱碼頭一般設(shè)有專用冷藏箱堆場(chǎng)，堆場(chǎng)內(nèi)部設(shè)有若干冷藏箱架，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)冷藏箱供電。考慮到不同碼頭冷藏箱吞吐量占比、中轉(zhuǎn)比例、20 ft和40 ft箱型比例等均存在差異，因此冷藏箱堆場(chǎng)箱位和取電點(diǎn)布置形式也存在區(qū)別。

基于相同的堆場(chǎng)裝卸工藝方案展開(kāi)不同布置形式的對(duì)比分析，堆場(chǎng)裝卸作業(yè)采用輪胎式龍門(mén)起重機(jī)(RTG)，跨距23.47 m，跨內(nèi)布置6排箱+1條裝卸車作業(yè)通道，堆場(chǎng)水平運(yùn)輸采用集裝箱牽引半掛車，可載2個(gè)20 ft或1個(gè)40 ft/45 ft箱行駛。在此前提下，對(duì)集裝箱碼頭常見(jiàn)的4種冷藏箱堆場(chǎng)布置形式進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 20 ft冷藏箱雙邊布置形式

20 ft冷藏箱對(duì)稱布置在冷藏箱架兩側(cè)，冷藏箱架兩側(cè)均設(shè)置有接電插座，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩側(cè)冷藏箱制冷機(jī)組進(jìn)行供電，箱條端部箱位可兼顧40 ft或45 ft冷藏箱堆存(見(jiàn)圖1)。

1.RTG跑道中心線 2.集裝箱牽引半掛車 3.堆場(chǎng)裝卸作業(yè)車道 4.20 ft冷藏箱 5.冷藏箱架 6.20 ft/40 ft/45 ft冷藏箱 7.冷藏箱插座 8.冷藏箱架圖1 20 ft冷藏箱雙邊布置形式堆場(chǎng)平面圖

該布置形式適用于20 ft冷藏箱占比較高的碼頭，冷藏箱架插座雙邊布置可以滿足不同朝向的冷藏箱堆存需求，一定程度上減少了調(diào)箱門(mén)作業(yè)，提高冷藏箱入堆場(chǎng)的裝卸效率。但20 ft雙邊布置形式所需設(shè)置的冷藏箱架數(shù)量較多，導(dǎo)致堆場(chǎng)土建和鋼結(jié)構(gòu)投資相對(duì)較大，且無(wú)法適應(yīng)遠(yuǎn)期箱型比例變化所導(dǎo)致的40 ft箱位不足的情況。同時(shí)，插座雙邊布置不可避免會(huì)導(dǎo)致裝車過(guò)程中，冷藏箱制冷機(jī)組在集卡上的朝向存在多樣性，存在少量調(diào)箱門(mén)作業(yè)。

3.2 40 ft冷藏箱雙邊布置形式

40 ft冷藏箱對(duì)稱布置在冷藏箱架兩側(cè)，冷藏箱架兩側(cè)均設(shè)置有接電插座。1個(gè)40 ft箱位可兼顧1個(gè)20 ft冷藏箱和1個(gè)20 ft普通重箱堆存(見(jiàn)圖2)。

1.RTG跑道中心線 2.集裝箱牽引半掛車 3.堆場(chǎng)裝卸作業(yè)車道 4.40 ft冷藏箱 5.冷藏箱架 6.20 ft/40 ft/45 ft冷藏箱 7.冷藏箱插座 8.冷藏箱架圖2 40 ft冷藏箱雙邊布置形式堆場(chǎng)平面圖

該雙邊布置形式同樣可以滿足不同朝向的冷藏箱進(jìn)入堆場(chǎng)堆存需求，減少調(diào)箱門(mén)次數(shù)，相較于20 ft布置形式，該方案更適用于40 ft冷藏箱占比高的集裝箱碼頭，同等箱條長(zhǎng)度下，該方案所需冷藏箱架數(shù)量較少，投資省。但集裝箱裝車過(guò)程同樣存在一定的調(diào)箱門(mén)作業(yè)量，且當(dāng)40 ft箱位兼顧堆存2個(gè)20 ft集裝箱時(shí)，存在冷藏箱與普通重箱混堆的情形，不利于運(yùn)營(yíng)管理。

3.3 40 ft冷藏箱單邊布置形式

該布置形式與40 ft冷藏箱雙邊布置的區(qū)別在于，冷藏箱架插座改為單邊布置，即制冷機(jī)組在堆場(chǎng)內(nèi)均保持相同的朝向(見(jiàn)圖3)。

單邊布置形式可以保證冷藏箱制冷機(jī)組在堆場(chǎng)中朝向的一致性，與港內(nèi)集卡上絕大多數(shù)冷藏箱的朝向相同，從而減少港內(nèi)集卡的調(diào)箱門(mén)作業(yè)量，提高裝卸船效率，對(duì)水水中轉(zhuǎn)比例高的集裝箱碼頭尤其適用。但對(duì)于港外集卡而言，冷藏箱制冷機(jī)組大多朝向車頭放置，當(dāng)其按照RTG跨內(nèi)裝卸作業(yè)車道規(guī)定的方向行駛時(shí)，集卡車上箱門(mén)的朝向恰恰與堆場(chǎng)內(nèi)的冷藏箱朝向相反，導(dǎo)致港外集卡的調(diào)箱門(mén)作業(yè)量增大。且當(dāng)40 ft箱位兼顧堆存20 ft冷藏箱時(shí)，同樣存在重箱和冷藏箱混堆情形，不利于運(yùn)營(yíng)管理。

目前，較多全自動(dòng)化集裝箱碼頭均采用冷藏箱架插座單邊布置的形式，箱條兩端分別設(shè)置海側(cè)和陸側(cè)交互區(qū)[4-6]，制冷機(jī)組統(tǒng)一朝向陸側(cè)交互區(qū)進(jìn)行擺放，如青島前灣自動(dòng)化集裝箱碼頭，其堆場(chǎng)布置見(jiàn)圖4。

海側(cè)交互區(qū)，水平運(yùn)輸作業(yè)通過(guò)AGV小車完成，AGV小車可自動(dòng)識(shí)別冷藏箱的朝向，從而確定車頭或車尾方向駛?cè)牒?cè)交互區(qū)；陸側(cè)交互區(qū)，則供港外集卡停放作業(yè)，外集卡車尾指向箱堆(即倒車駛?cè)虢换^(qū)車位)，等待軌道吊完成裝卸車作業(yè)，因此無(wú)論是海側(cè)還是陸側(cè)，均無(wú)需進(jìn)行調(diào)箱門(mén)作業(yè)，裝卸效率高。

1.RTG跑道中心線 2.集裝箱牽引半掛車 3.堆場(chǎng)裝卸作業(yè)車道 4.40 ft冷藏箱 5.冷藏箱架 6.冷藏箱插座 7.冷藏箱架圖3 40 ft冷藏箱單邊布置形式堆場(chǎng)平面圖

1.RTG軌道中心線 2.軌道式龍門(mén)吊(RMG) 3.冷藏箱架 4.軌道式龍門(mén)吊(RMG) 5.RMG軌道中心線 6.AGV小車 7.冷藏箱堆場(chǎng) 8.集裝箱牽引半掛車圖4 青島前灣自動(dòng)化集裝箱碼頭冷藏箱堆場(chǎng)布置圖

3.4 20 ft和40 ft冷藏箱混合雙邊布置形式

該布置形式融合了20 ft雙邊布置形式和40 ft雙邊布置的特點(diǎn)，同一箱條內(nèi)既設(shè)置有20 ft冷藏箱箱位，同時(shí)也設(shè)置有40 ft冷藏箱箱位(見(jiàn)圖5)。

能夠滿足多種朝向、不同尺寸的冷藏箱堆存需求，免去集裝箱入堆場(chǎng)時(shí)的調(diào)箱門(mén)作業(yè)，裝卸效率較高，且所需冷藏箱架個(gè)數(shù)也較少，投資省。但雙邊布置形式，在港外集卡取箱時(shí)，同樣存在一定的調(diào)箱門(mén)作業(yè)量。

3.5 堆場(chǎng)布置形式對(duì)比

不同布置形式的箱位數(shù)、冷藏箱架數(shù)量、插座數(shù)和調(diào)箱門(mén)作業(yè)量對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

通過(guò)4種方案對(duì)比分析可知：

(1)4種布置形式的箱位數(shù)(折算標(biāo)箱)差異不大，堆場(chǎng)的面積利用率相似。

(2)方案2和4所需冷藏箱架數(shù)量相對(duì)較少，可節(jié)省部分投資，而方案1和3所需冷藏箱架數(shù)量較多，投資較大。

1.RTG跑道中心線 2.集裝箱牽引半掛車 3.堆場(chǎng)裝卸作業(yè)車道 4.20 ft冷藏箱 5.40 ft冷藏箱架 6.冷藏箱架 7.20 ft/40 ft/45 ft冷藏箱 8.冷藏箱插座 9.冷藏箱架圖5 20 ft和40 ft冷藏箱混合雙邊布置形式堆場(chǎng)平面圖

表1 冷藏箱堆場(chǎng)布置形式對(duì)比數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

(3)冷藏箱插座數(shù)量反映的是堆場(chǎng)可滿足的最大堆存自然箱容量，方案1插座數(shù)量最多，方案4次之，方案2和方案3則較少。

(4)方案1、方案2和方案4采用雙邊布置形式，內(nèi)外集卡在取箱環(huán)節(jié)均存在少量調(diào)箱門(mén)作業(yè)量，而方案3為單邊布置形式，外集卡調(diào)箱門(mén)作業(yè)量較多，內(nèi)集卡作業(yè)量較少。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析可知，幾種常見(jiàn)的冷藏箱堆場(chǎng)箱位和取電點(diǎn)布置方案各有利弊，需結(jié)合項(xiàng)目的冷藏箱占比、箱型比例、中轉(zhuǎn)比例等參數(shù)綜合考慮。針對(duì)普通集裝箱碼頭而言，冷藏箱架插座雙邊布置的形式可以有效降低調(diào)箱門(mén)次數(shù)，裝卸效率更高。針對(duì)水水中轉(zhuǎn)比例高的普通集裝箱碼頭或全自動(dòng)化集裝箱碼頭，則單邊布置的形式更加適用。