分析新型自動化集裝箱碼頭裝卸工藝系統(tǒng)

劉晟

摘 要：針對原有集裝箱碼頭在作業(yè)安全、占地面積和作業(yè)效率上存在的不足和問題，借助自動化技術(shù)，提出一套全新的自動化集裝箱碼頭及其裝卸工藝，對其新型岸橋和堆場進(jìn)行深入分析，明確其優(yōu)勢特征，以此為自動化系統(tǒng)推廣應(yīng)用，充分發(fā)揮應(yīng)有作用效果提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：集裝箱碼頭；自動化；裝卸工藝系統(tǒng)

中圖分類號：U693 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0361-02

在原有的集裝箱碼頭中，其裝卸工藝存在一些問題，容易造成堵塞，且占地面積大，安全隱患多，難以滿足后續(xù)發(fā)展要求。因此，應(yīng)重視自動化技術(shù)的引入，提高集裝箱碼頭的整體自動化水平。

1 新型自動化集裝箱碼頭

1.1 岸 橋

新岸橋和傳統(tǒng)岸橋的區(qū)別為采用3臺小車，陸側(cè)與海側(cè)小車均安裝了吊具與升降裝置，在普通岸橋上新增陸側(cè)與轉(zhuǎn)運(yùn)小車而成。將起重小車設(shè)于主梁軌道，和現(xiàn)有的起重小車一同使用軌道，在岸橋主梁的前端設(shè)置海側(cè)小車，在主梁的后端設(shè)置陸側(cè)小車，在主梁外側(cè)布置軌道，處在起重小車的中間。起重小車分別負(fù)責(zé)吊裝，水平方向上的運(yùn)輸采用轉(zhuǎn)運(yùn)小車，而陸側(cè)小車以裝卸要求為依據(jù)確定固定位置，于某個時間段中可不在水平方向上運(yùn)動，但海側(cè)小車能完成水平運(yùn)動與垂直運(yùn)動，進(jìn)而提高作業(yè)效率。對于新增轉(zhuǎn)運(yùn)小車，主要由兩部分組成，分別為載運(yùn)機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)[1]。其中，載運(yùn)機(jī)構(gòu)的作用在于集裝箱中轉(zhuǎn)，行走機(jī)構(gòu)的作用在于使轉(zhuǎn)運(yùn)小車能在軌道上穩(wěn)定運(yùn)動。

1.2 堆 場

在堆場中運(yùn)用自動化立體倉儲技術(shù)，目前我國還沒有該方法成功經(jīng)驗(yàn)，但國外已有多次試驗(yàn)，比如梭車作為堆場運(yùn)輸裝置，現(xiàn)已通過試驗(yàn)驗(yàn)證其合理性與可行性。對于堆場，主要包含以下部分：

（1）自動倉儲，對集裝箱予以直接堆放，因托盤大小不同，倉庫需按照托盤對貨格進(jìn)行設(shè)計(jì)，但集裝箱尺寸固定，所以在新型堆場當(dāng)中，僅需對常用的20英尺集裝箱及40英尺集裝箱進(jìn)行貨格設(shè)計(jì)即可。

（2）輸送機(jī)，包括堆垛機(jī)、梭車與升降機(jī)。其中，梭車在新型堆場中是重要運(yùn)輸工具，能在層中實(shí)現(xiàn)水平處理。垂直方向上的轉(zhuǎn)移采用升降機(jī)來實(shí)現(xiàn)，沿通道合理分配，在到達(dá)目的層以后，可通過梭車將集裝箱運(yùn)至目的室。對于水平方向上的搬運(yùn)，主要采用堆垛機(jī)進(jìn)行，每一次移動都在分隔層中完成，采用這種安排能對水平和垂直方向上的移動予以分離，可縮短作業(yè)周期[2]。

（3）信息檢測傳遞，該系統(tǒng)采用射頻識別技術(shù)完成信息傳遞與檢測。在集裝箱進(jìn)入目的室以后，標(biāo)簽信息將被自動讀取，同時將讀取的結(jié)果傳輸?shù)娇刂浦行漠?dāng)中；在集裝箱被運(yùn)輸出去以后，對標(biāo)簽信息予以二次讀取，將讀取結(jié)果反饋至控制中心。

1.3 自動化控制系統(tǒng)

自動化集裝箱碼頭電氣控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 新型自動化集裝箱碼頭裝卸工藝系統(tǒng)

2.1 裝卸工藝

在作業(yè)過程中，岸橋上的海側(cè)小車開始吊取集裝箱，再由轉(zhuǎn)運(yùn)小車將集裝箱運(yùn)至海側(cè)小車下方，由海側(cè)小車在轉(zhuǎn)運(yùn)小車上進(jìn)行集裝箱放置，最后對另外一個集裝箱進(jìn)行吊?。患b箱由轉(zhuǎn)運(yùn)小車持續(xù)運(yùn)送至處在橫梁后方的陸側(cè)小車下方，利用陸側(cè)小車對集裝箱進(jìn)行吊起以后，轉(zhuǎn)運(yùn)小車將返回至海側(cè)小車，為下一個集裝箱的吊取和運(yùn)送做好準(zhǔn)備，與此同時，集裝箱被陸側(cè)小車運(yùn)送至轉(zhuǎn)運(yùn)平臺，至此即可完成整個卸箱過程[3]。

在集裝箱被新型岸橋卸下后，將其放置到轉(zhuǎn)運(yùn)平臺，由轉(zhuǎn)運(yùn)平臺配置的射頻識別裝置自動讀取標(biāo)簽信息，再將讀取到的信息實(shí)時反饋至控制中心。此時，控制中心將完成分配的信號傳輸?shù)交剞D(zhuǎn)平臺，由回轉(zhuǎn)平臺對集裝箱進(jìn)行分配，使其到達(dá)和目的室相距最近的堆場梭車，集裝箱被梭車運(yùn)到要求的出、入口以后，起升機(jī)構(gòu)對集裝箱進(jìn)行提升，直到要求的層位為止，最后處在立庫中的梭車，向指定的貨位放置集裝箱。以上即為入庫流程，與之相反的則為出庫基本流程。

2.2 工藝優(yōu)勢

2.2.1 岸 橋

（1）陸側(cè)與海側(cè)小車處在相同高度，同時主要完成升降，所以吊具實(shí)際擺幅相對較小，對箱較為容易，尤其是陸側(cè)小車，轉(zhuǎn)運(yùn)小車到達(dá)前即可完成位置調(diào)整，在裝車過程中基本不會產(chǎn)生水平移動，進(jìn)而保證對箱準(zhǔn)確度與效率，可一次性將集裝箱放置到集卡之上，并減少工作強(qiáng)度，降低操作難度。

（2）雖然轉(zhuǎn)運(yùn)小車和軌道重量有所增加，但只要運(yùn)行線路準(zhǔn)確無誤，則即可防止增大腿壓。

（3）相較于雙小車岸橋，在作業(yè)過程中，陸側(cè)、海側(cè)小車均完成升降，裝卸過程中的水平方向位移主要由轉(zhuǎn)運(yùn)小車負(fù)責(zé)完成，能對運(yùn)動動作進(jìn)行逐層分解，因此在抓取集裝箱之后無需行走到轉(zhuǎn)運(yùn)平臺，僅需卸載到轉(zhuǎn)運(yùn)小車就能實(shí)現(xiàn)空載返回，對下一個集裝箱進(jìn)行抓取，與此同時，轉(zhuǎn)運(yùn)小車將進(jìn)行水平方向上的運(yùn)動，裝卸全過程周期得以大幅縮短，進(jìn)一步提高裝卸效率[4]。

（4）因能對運(yùn)動進(jìn)行逐層分解，所以每個運(yùn)動部件各司其職，僅用于完成簡單運(yùn)動，僅需確定其運(yùn)動規(guī)律，即可實(shí)現(xiàn)自動化目標(biāo)。

2.2.2 堆 場

（1）能有效減少堆場的實(shí)際占地。以往的堆場只考慮起重設(shè)備與安全因素，主要為“堆4過5”，拖車過道與場橋過道均占用較大場地面積，但新型堆場通過對立庫存儲模式的合理應(yīng)用，將不再受到起重設(shè)備與安全等因素的影響和限制，能堆至超過6層。此外，在保證堆場實(shí)際容量的基礎(chǔ)上，還能減少占地，在對場中沒有場橋與拖車國道，所以能提高場地的實(shí)際利用率。

（2）裝卸工藝科學(xué)合理、簡單高效。原有裝卸工藝主要采用場橋與拖車完成集裝箱的裝卸，采用這一作業(yè)方式難免會造成排隊(duì)，嚴(yán)重時還會產(chǎn)生堵塞，嚴(yán)重影響裝卸效率。而新型堆場主要采用梭車與升降機(jī)進(jìn)行裝卸，由升降機(jī)向指定層位吊送集裝箱，再由梭車將到達(dá)的集裝箱送入指定貨位，在堆場中不同設(shè)備各司其職，避免了相互干擾，保證裝卸工藝的高效性與合理性[5]。

（3）省略翻箱倒箱。在原堆場中，因存在很多不確定因素，所以要進(jìn)行多次翻箱倒箱，這樣不僅要消耗大量時間，而且還會造成排隊(duì)與堵塞。而采用新型堆場以后，每個集裝箱對應(yīng)相應(yīng)的貨位，能從根本上省去翻箱倒箱過程。

（4）安全可靠。在原堆場中人流、車流繁雜，工作人員與司機(jī)都大量集中于現(xiàn)場，既影響工作順利完成，又不利于安全。而在采用新型堆場以后，可以實(shí)現(xiàn)自動化目標(biāo)，現(xiàn)場無人員進(jìn)行操作與駕駛控制，無論是升降機(jī)、轉(zhuǎn)運(yùn)平臺還是梭車，都可使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，所以新型堆場往往更加安全可靠，能防止安全意外的發(fā)生。

2.3 關(guān)鍵問題

2.3.1 岸橋維修

岸橋轉(zhuǎn)運(yùn)小車和后起升機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)重疊，如果產(chǎn)生故障，則可停留于岸橋的后側(cè)，為檢修、維修提供便利。若在生產(chǎn)過程中岸橋轉(zhuǎn)運(yùn)小車產(chǎn)生故障，則海側(cè)小車仍可以正常作業(yè)，不會對正常生產(chǎn)造成太大影響，在作業(yè)完成后，及時展開維修[6]。

2.3.2 艙蓋板放置

對于新型岸橋，它和拖車之間的銜接處在岸橋后伸距范圍內(nèi)，艙蓋板可以放置在岸橋的跨距以內(nèi)。

2.3.3 堆場效率

在新型堆場中，其裝卸工藝由諸多環(huán)節(jié)構(gòu)成，從集裝箱吊取到將其放入貨格，共需要流道工序，集裝箱分別要經(jīng)過轉(zhuǎn)運(yùn)平臺、梭車、出入口、升降機(jī)、梭車與貨格。雖然工序較多，但每個工序需要的時間卻很少，所以整體作業(yè)效率得以明顯提高。

3 結(jié)束語

綜上所述，相較于傳統(tǒng)集裝箱碼頭，新型自動化集裝箱碼頭，其岸橋、堆場和裝卸工藝都具有明顯優(yōu)勢，能在保證安全，減少占地的基礎(chǔ)上，提高作業(yè)效率，縮短作業(yè)周期，具有良好的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]程澤坤，劉廣紅，張 斌，羅勛杰.國外自動化集裝箱碼頭應(yīng)用現(xiàn)狀及建設(shè)借鑒[J].水運(yùn)工程，2016（09）：3～8.

[2]吳沙坪，何繼紅，羅勛杰.洋山四期自動化集裝箱碼頭裝卸工藝設(shè)計(jì)[J].水運(yùn)工程，2016（09）：159～162+166.

[3]韓 浩，安津暉，任 超，張燕明，張智博.自動化集裝箱碼頭整體裝卸工藝設(shè)計(jì)[J].中國港口，2016（06）：56～58.

[4]孫洪雁.集裝箱碼頭自動化裝卸作業(yè)工藝研究分析[J].物流工程與管理，2014，36（06）：154～155.

[5]致 遠(yuǎn).廈門遠(yuǎn)海碼頭將啟用全球首個第四代全自動化碼頭裝卸系統(tǒng)[J].中國遠(yuǎn)洋航務(wù)，2012（11）：30～31.

[6]梁 燕，吳富生，葉 軍.一種新型立體軌道式自動化集裝箱碼頭及其效能分析[J].中國機(jī)械工程，2012，23（02）：135～138.

收稿日期：2018-6-21

作者簡介：劉 晟（1973-），男，滿族，遼寧遼陽人，中級工程師，本科，主要從事物流方面應(yīng)用自動化電氣技術(shù)工作。