某型運(yùn)輸船貨物裝卸方式選型分析

摘" " 要：本文針對(duì)某型特殊用途運(yùn)輸船開(kāi)展貨物裝卸方式選型分析，不同的裝卸方式對(duì)其裝卸作業(yè)的可行性和經(jīng)濟(jì)性有較大的影響。本文研究了各種裝卸方式的系統(tǒng)組成、構(gòu)件功能、布置方案和配套設(shè)施，對(duì)比分析了不同裝卸方案在系統(tǒng)復(fù)雜性、可操作性、可維護(hù)性、裝卸效率、經(jīng)濟(jì)性、配套設(shè)施要求等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，選取了適合目標(biāo)船使用的貨物裝卸方式，對(duì)同類運(yùn)輸船的貨物裝卸方式設(shè)計(jì)有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：運(yùn)輸船；裝卸方式；特殊用途船

中圖分類號(hào)：U663.7 " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Analysis of Cargo Handling Mode for Transport Ship

YAN Hansong，" LI Peng，" LAN Liang，" LI Min，" CHENG Wei

（ Guangzhou Marine Engineering Corporation，" Guangzhou 510250，" China ）

Abstract： This paper conducts an analysis of cargo handling modes selection for a certain type of special purpose transport ship. Different handling modes have a significant impact on the feasibility and economy of the loading and unloading operations. This paper studies the system composition， component function， layout schemes and supporting facilities of various handling modes， comparatively analyzes the advantages and disadvantages of different cargo handling modes in terms of system complexity， operability， maintainability， efficiency， economy and the requirements for supporting facilities， selects the suitable cargo handling mode for the target ship， and has reference significance for the design of cargo handling mode for similar transport ships.

Key words： transport ship; cargo handling mode; special purpose ship （SPS）

1" " "引言

海上貨運(yùn)是現(xiàn)代國(guó)際貿(mào)易中最主要的運(yùn)輸方式之一。通過(guò)水路連接，實(shí)現(xiàn)了貨物的快速、安全、高效運(yùn)輸。海上貨運(yùn)的蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)了貨物裝卸相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新[1]。

海上貨運(yùn)的載運(yùn)量大、流通性要求高，因此針對(duì)不同的貨物運(yùn)輸需求，需采用不同的裝卸方式[2]。由于每種方式的裝卸效率和裝卸成本各不相同，在多種多樣的貨物裝卸方式中，如何選取適合目標(biāo)船型的裝卸方式，是關(guān)聯(lián)船舶貨物裝卸可行性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素之一。

2" " "裝卸方式種類及特點(diǎn)

2.1" " 裝卸方式概述

裝卸作業(yè)是貨物運(yùn)輸作業(yè)過(guò)程中必要的一道工序，在貨物運(yùn)輸?shù)恼麄€(gè)流程中占據(jù)重要的地位。

海上貨物裝卸作業(yè)的特點(diǎn)是裝卸貨物量大、貨物種類多、作業(yè)不均衡、安全性要求高、受環(huán)境條件影響大。

選取合適的裝卸作業(yè)方式，可以提高作業(yè)效率，節(jié)省時(shí)間，降低作業(yè)成本。

2.2" "不同種類裝卸方式及特點(diǎn)

目前海上常規(guī)貨物裝卸主要包括幾種方式：人工散貨搬運(yùn)、皮帶傳輸、吊機(jī)吊運(yùn)等，其中吊機(jī)吊運(yùn)包含散裝吊運(yùn)、貨箱轉(zhuǎn)運(yùn)、集裝箱吊運(yùn)等。

散貨搬運(yùn)主要針對(duì)的是不方便打包的散裝貨物，需要依靠人力或者借助搬運(yùn)工具進(jìn)行裝卸作業(yè)。其特點(diǎn)是可適應(yīng)各種包裝貨物種類，但裝卸效率低，人力消耗大，適用于少量散裝貨物的裝卸作業(yè)。

皮帶傳輸主要針對(duì)袋裝或打包好的箱裝貨物，通過(guò)皮帶運(yùn)輸機(jī)，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的運(yùn)輸，也可以通過(guò)皮帶傳輸系統(tǒng)，將貨物分散運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)接收端。其特點(diǎn)是裝卸方便，可節(jié)省部分人力投入，由于皮帶運(yùn)輸機(jī)所能夠運(yùn)送的貨物尺寸和重量有限，因此比較適合小型貨物的搬運(yùn)作業(yè)。

吊機(jī)吊運(yùn)主要針對(duì)重量較重，人力無(wú)法搬運(yùn)的貨物，也可以吊運(yùn)打包好的托盤，利用起重機(jī)、吊鉤和索具，將貨物吊運(yùn)到船上。其特點(diǎn)是能夠起吊重量大的貨物，吊裝操作簡(jiǎn)單，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

采用吊機(jī)吊運(yùn)方式裝卸散裝貨物對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的要求不高，因此適用性非常廣，可隨時(shí)隨地開(kāi)展裝卸作業(yè)。但由于在裝卸過(guò)程中需依靠人工進(jìn)行綁扎作業(yè)，吊運(yùn)次數(shù)越多，消耗的人力和時(shí)間越多，使得散裝吊運(yùn)的裝卸效率不高。

貨箱轉(zhuǎn)運(yùn)是依靠專用貨箱將貨物進(jìn)行裝箱處理后，吊運(yùn)裝船，再通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行艙內(nèi)堆裝。該種裝卸方式能夠避免運(yùn)輸中轉(zhuǎn)過(guò)程中貨物碰撞損壞，可有效提高裝卸效率和安全性，降低貨物損耗成本。但由于貨箱的尺寸是根據(jù)貨物規(guī)格進(jìn)行選取的，需要專門設(shè)計(jì)安裝轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)，使得初期成本投入較高，而且轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)的成本有所增加。

集裝箱吊運(yùn)是以集裝箱為載體，將貨物集合組裝成集裝單元，運(yùn)用大型吊機(jī)或者集裝箱吊，進(jìn)行裝卸和搬運(yùn)作業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)運(yùn)方式。集裝箱吊運(yùn)可減少人力裝卸和搬運(yùn)的次數(shù)，提高裝卸效率。而且由于集裝箱的尺寸規(guī)格已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，可配備標(biāo)準(zhǔn)化的配套設(shè)施，減少了初期投入的同時(shí)，可進(jìn)一步節(jié)省包裝材料，減少運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，簡(jiǎn)化貨運(yùn)作業(yè)手續(xù)，便于自動(dòng)化管理。

3" " "裝卸方案對(duì)比分析

本船船長(zhǎng)113.8 m、船寬16.9 m、型深8.5 m、貨艙容積約2 700 m3。主要運(yùn)送的貨物為袋裝，該種貨物已包裝好，并以一定的堆疊方式打包成托盤形式，其長(zhǎng)×寬×高尺寸為1 m×1 m×1 m，單個(gè)托盤重量約1 t，貨物的總運(yùn)量為2 000 t。

在選擇裝卸方式時(shí)，首先需考慮貨物本身的特性[3]。散貨裝卸需對(duì)貨物進(jìn)行重新拆裝，耗費(fèi)太多時(shí)間和人力，因此不適用于本船；由于單個(gè)托盤重量?jī)H1 t，而貨物總運(yùn)量較大，直接采用吊機(jī)進(jìn)行散裝吊運(yùn)效率較低，而且也需要耗費(fèi)較多的人力，故予以排除。因此在選擇裝卸方案時(shí)，僅對(duì)皮帶機(jī)輸送、貨箱轉(zhuǎn)運(yùn)、集裝箱吊運(yùn)三種方式進(jìn)行了對(duì)比分析。

3.1" "方案一：皮帶傳輸

1）系統(tǒng)組成

皮帶運(yùn)輸機(jī)、電動(dòng)堆高車、伸縮折臂起重機(jī)、擱架及托盤。

2）構(gòu)件功能

皮帶運(yùn)輸機(jī)按0.8 m寬，100 t/h運(yùn)力設(shè)計(jì)，水平段可伸縮；電動(dòng)堆高機(jī)選用載重量1 t，起升高度為4 m；擱架設(shè)置四層，每層高度約1.2 m。

3）布置方案

本船設(shè)置兩個(gè)貨艙，在貨艙上方設(shè)置貨物出入口，艙內(nèi)布置擱架，可以擺放1 m×1 m×1 m的托盤，上下四層，擺完固定位置后在通道內(nèi)布置2層托盤，最大化利用空間，總計(jì)可裝載約1 200個(gè)托盤，如圖1所示。

4）裝卸流程

在主甲板中后部區(qū)域左右舷各配置一臺(tái)液壓伸縮折臂式起重機(jī)，進(jìn)行貨物的碼頭吊放。對(duì)于已經(jīng)打包好的貨物托盤，可以提前將托盤上的貨物拆卸，利用網(wǎng)兜裝好一定數(shù)量的袋裝貨物，再使用起重機(jī)吊到本船主甲板裝卸區(qū)，通過(guò)人工搬到皮帶運(yùn)輸機(jī)，在艙內(nèi)繼續(xù)整理成托盤，放置在擱架上面，進(jìn)行綁扎固定。

5）配套設(shè)施

采用皮帶傳輸方式進(jìn)行貨物裝卸作業(yè)，只需要運(yùn)送的貨車與皮帶運(yùn)輸機(jī)相配套。

在中間環(huán)節(jié)，皮帶運(yùn)輸機(jī)可以節(jié)省人工，但在運(yùn)輸較大尺寸貨物時(shí)，皮帶運(yùn)輸機(jī)存在一定弊端，特別是在前面裝卸和后面艙內(nèi)整理環(huán)節(jié)，效率較低，裝卸時(shí)間久，艙內(nèi)需設(shè)置一定數(shù)量的擱架，影響了貨艙容積，也導(dǎo)致運(yùn)輸貨物種類單一，難以滿足載運(yùn)其他種類貨物的要求。

3.2" "方案二：貨箱轉(zhuǎn)運(yùn)

1）系統(tǒng)組成

貨箱轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)主要由：貨箱、堆垛機(jī)及轉(zhuǎn)運(yùn)控制系統(tǒng)組成。

2）構(gòu)件功能

單個(gè)貨箱的尺寸為2 600 mm×1 500 mm×1500 mm，每個(gè)貨箱可放置2個(gè)貨物托盤，單個(gè)托盤重量約為1 t，每個(gè)貨箱可裝載約2 t貨物，單個(gè)貨箱的自重約1.5 t。貨箱外形和堆放型式如圖2和圖3所示。

在兩個(gè)貨艙內(nèi)各設(shè)1個(gè)堆垛機(jī)用于貨艙內(nèi)貨箱的移動(dòng)、堆放和固定。堆垛機(jī)分三層，可同時(shí)堆放三個(gè)貨箱，同時(shí)堆垛機(jī)設(shè)有貨箱對(duì)中鎖緊裝置確保貨箱在堆垛機(jī)上的位置擺放整齊。

轉(zhuǎn)運(yùn)控制系統(tǒng)為貨箱運(yùn)載方案的艙內(nèi)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的組成主要包括貨物控制計(jì)算機(jī)顯示器、處理器、信號(hào)采集單元、配套的貨艙控制管理軟件等。

3）布置方案

本船在中部設(shè)兩個(gè)貨艙，每個(gè)貨艙中間為縱向軌道布置區(qū)，左右兩側(cè)為貨箱堆放區(qū)，并布置有橫向軌道。貨箱每個(gè)堆放區(qū)縱向并排放置2個(gè)貨箱，橫向布置3-4個(gè)貨箱。根據(jù)貨艙艙室高度，貨箱可堆放3層。按照此布置方式，1號(hào)貨艙可布置貨箱168個(gè)，2號(hào)貨艙可布置貨箱234個(gè)，全船共可攜帶貨箱402個(gè)。具體的布置方式如圖4所示。

4）裝卸流程

（1）在碼頭裝卸貨區(qū)，通過(guò)叉車或起重機(jī)將托盤放入貨箱內(nèi)；

（2）起重機(jī)將裝好的貨箱從碼頭吊運(yùn)至貨艙口上方，并下降放入到貨艙內(nèi)；

（3）貨艙口處預(yù)先就位的堆垛機(jī)控制鎖箱裝置，從下到上依次接收吊運(yùn)到貨艙內(nèi)的貨箱；

（4）堆垛機(jī)3個(gè)貨箱接收完畢后，通過(guò)軌道按照預(yù)先設(shè)置好的裝貨方案路線移動(dòng)至相應(yīng)的貨物區(qū)進(jìn)行貨箱擺放；

（5）堆垛機(jī)完成貨箱擺放后沿軌道回到貨艙口處接收下一輪貨箱，直至所有貨箱擺放完畢。

卸貨與裝載時(shí)流程相反，堆垛機(jī)按照設(shè)置好的卸貨方案取出貨箱并移動(dòng)到貨艙口處由起重機(jī)依次吊出，并送到接收碼頭完成貨箱拆箱，取出托盤，直至貨艙內(nèi)貨箱卸貨完畢。

5）配套設(shè)施

采用貨箱方式進(jìn)行貨物轉(zhuǎn)運(yùn)需配套的設(shè)施包括：碼頭裝卸貨叉車或起重機(jī)、碼頭裝卸貨區(qū)、貨箱托盤運(yùn)輸車輛，同時(shí)需配套有相應(yīng)的碼頭管理人員及設(shè)備操作員。如考慮進(jìn)一步提高裝卸貨效率，可提前將貨箱提供到物資儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)，在相應(yīng)的儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所預(yù)留貨箱擺放區(qū)，通過(guò)運(yùn)輸車輛將裝好的貨箱運(yùn)輸至碼頭直接進(jìn)行貨箱吊運(yùn)入艙操作。

3.3" 方案三：集裝箱吊運(yùn)

1）系統(tǒng)組成

由20呎標(biāo)準(zhǔn)集裝箱（含冷藏集裝箱）、貨艙蓋和起重設(shè)備組成。

2）構(gòu)件功能

單個(gè)20呎標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的尺寸為6058 mm×2438 mm×2591 mm。普通集裝箱用于裝載打包好的貨物托盤，單個(gè)集裝箱可裝載20個(gè)托盤，單個(gè)托盤重量約1 t，總計(jì)約裝載20 t的貨物。冷藏集裝箱用于運(yùn)輸冷藏貨物，限制載貨重量約為20 t。標(biāo)準(zhǔn)集裝箱帶自鎖箱角，可在貨艙內(nèi)或者貨艙蓋上面堆放。

貨艙蓋可防止下雨時(shí)或者海上風(fēng)浪大時(shí)，雨水或海水大量進(jìn)入貨艙內(nèi)部，造成艙內(nèi)積水。貨艙蓋可設(shè)計(jì)成多個(gè)，方便用本船自身的起重設(shè)備吊運(yùn)。

船上配備起重機(jī)，主要用于集裝箱的吊裝以及貨艙蓋的吊放。其最大起吊能力為23 t、最大作業(yè)半徑為18 m、最小作業(yè)半徑4 m。

3）布置方案

本船在主船體中部設(shè)置兩個(gè)長(zhǎng)19.2 m、寬10.64 m的貨艙，每個(gè)貨艙橫向可布置4列標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，縱向可布置3列標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。1號(hào)貨艙可堆放2層集裝箱，2號(hào)貨艙可堆放3層，艙內(nèi)總計(jì)裝載60個(gè)。每個(gè)貨艙上方設(shè)置貨艙蓋，在貨艙蓋上各堆放一層集裝箱，總計(jì)裝載24個(gè)，全船總計(jì)裝載84個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。具體布置如下所示。

4）裝卸流程

（1）將貨物托盤裝入集裝箱內(nèi)。由于貨物已經(jīng)打包好裝疊在托盤上，可采用叉車堆裝。這個(gè)步驟可以在碼頭進(jìn)行，也可以在倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行。

（2）集裝箱吊裝。這個(gè)作業(yè)步驟可以依靠船上的起重機(jī)也可以采用碼頭起重機(jī)。通過(guò)起重機(jī)將貨艙蓋從貨艙口調(diào)離，將集裝箱調(diào)離碼頭放置到船上貨艙內(nèi)并堆依次放好，待一個(gè)貨艙裝滿后，再裝載另一個(gè)貨艙。兩個(gè)貨艙均裝滿集裝箱后，將貨艙蓋吊放至貨艙口蓋好，然后再往貨艙蓋上裝載集裝箱。

卸貨過(guò)程與裝載過(guò)程相反。先吊運(yùn)艙蓋上的集裝箱，再將艙口蓋吊走，吊運(yùn)艙內(nèi)的集裝箱。

5）配套設(shè)施

采用集裝箱吊運(yùn)方式進(jìn)行裝卸作業(yè)主要的配套設(shè)施包括集裝箱裝箱作業(yè)的叉車、集裝箱車、碼頭裝卸貨區(qū)，同時(shí)還需要有相應(yīng)的作業(yè)和管理人員。集裝箱車輛可以在倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行裝箱，提高作業(yè)效率。另外，如果配套專門的集裝箱碼頭和倉(cāng)庫(kù)，按照標(biāo)準(zhǔn)化的模式進(jìn)行管理，則更能夠提高裝卸的效率[4]。

3.4" 方案比選

皮帶傳輸方案?jìng)鲃?dòng)裝置較多，許多步驟無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，需要作業(yè)人員手動(dòng)搬運(yùn)作業(yè)，系統(tǒng)較為復(fù)雜；貨箱轉(zhuǎn)運(yùn)方案作業(yè)采用的設(shè)施及系統(tǒng)為專門設(shè)計(jì)，由于貨箱轉(zhuǎn)運(yùn)軌道占用了較大的艙內(nèi)空間，使得裝載量偏低，經(jīng)濟(jì)性不高，且由于轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)復(fù)雜，貨箱數(shù)量多，堆疊作業(yè)所需的傳動(dòng)裝置一旦出現(xiàn)故障，會(huì)嚴(yán)重影響裝卸效率。集裝箱吊運(yùn)方案，裝卸作業(yè)流程成熟，集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化程度高，系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單。三種裝卸方案的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1所示。

結(jié)論：本船作為專用貨物運(yùn)輸船舶，在裝卸作業(yè)效率方面有比較高的要求。通過(guò)對(duì)比分析，采用皮帶傳輸或者貨箱轉(zhuǎn)運(yùn)的方式進(jìn)行裝卸作業(yè)，都需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力，且系統(tǒng)較為復(fù)雜，可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性都不高。而集裝箱吊運(yùn)作為一種成熟、可靠、高效的裝卸方式已經(jīng)得到了普遍運(yùn)用，并且取得了非常好的效果，具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。但集裝箱吊運(yùn)的配套設(shè)施要求較高，這需要根據(jù)業(yè)主實(shí)際（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）（上接第頁(yè)）

設(shè)施的配套情況綜合考慮。本項(xiàng)目業(yè)主配套設(shè)施在建設(shè)當(dāng)中，后續(xù)將根據(jù)需要不斷完善。因此，經(jīng)過(guò)對(duì)比三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終考慮采用集裝箱吊運(yùn)的方式。

4" " 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)運(yùn)輸船裝卸方式的研究，對(duì)不同貨物裝卸系統(tǒng)的復(fù)雜性、可操作性、可維護(hù)性、裝卸效率、經(jīng)濟(jì)性以及配套設(shè)施要求等方面進(jìn)行了對(duì)比分析，選取了適合某型運(yùn)輸船使用的貨物裝卸方式。由于船舶的尺度和布置各有差異，針對(duì)船型方案和配置需求，對(duì)裝卸方式進(jìn)行分析研究，選取合適的裝卸方式，能夠充分利用船舶內(nèi)部空間，提高裝卸效率，節(jié)約裝卸成本。

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