自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口布置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

溫富榮，許鴻貫

(1.北部灣港股份有限公司，廣西 南寧 530201；2.中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510290)

自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口是連接港區(qū)內(nèi)外陸路交通運(yùn)輸極其重要的咽喉要塞，結(jié)合外部交通條件布置在港區(qū)與港外疏港道路銜接的合適位置。與傳統(tǒng)人工集裝箱碼頭閘口相比，自動(dòng)化閘口作業(yè)不再依賴人工識(shí)別車號、箱號、殘損箱并處理單證等，有效解決了傳統(tǒng)集裝箱碼頭閘口作業(yè)效率低和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差的問題，完全實(shí)現(xiàn)了無人化，極大減少了閘口安全事故的發(fā)生。自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口布局形態(tài)需根據(jù)閘口作業(yè)流程、陸域場地條件、不同集疏運(yùn)方式的占比、港內(nèi)外交通現(xiàn)狀和規(guī)劃條件等因素綜合確定。閘口布置形式、閘口通過能力和閘口通過效率直接影響碼頭的整體服務(wù)水平，因此，如何實(shí)現(xiàn)閘口的合理布置備受關(guān)注。

本文依托欽州港自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口，充分結(jié)合碼頭的運(yùn)營特點(diǎn)、閘口功能要求和陸域場地條件等因素，對自動(dòng)化集裝箱碼頭進(jìn)出港閘口的平面布置進(jìn)行總結(jié)，并提出“分離式閘口共享停車緩沖區(qū)”的設(shè)計(jì)理念，為自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口的布置提供一種新思路。

1 工程概況

本工程進(jìn)出港閘口需滿足7#～10#泊位港外集卡進(jìn)出港的需求，可供閘口布置的場地北接已建的6#泊位輔建區(qū)，東側(cè)為在建的欽州鐵路集裝箱中心站港口作業(yè)區(qū)。閘口的主要需求[1]包括：1)陸路運(yùn)輸比例高達(dá)60%，閘口通過能力需匹配碼頭年通過能力260萬TEU的要求。2)交通組織情況復(fù)雜，既要同時(shí)滿足多組交通流的交匯，又要保證閘口的通行效率。閘口的位置區(qū)域不僅要滿足7#～10#泊位進(jìn)港和出港的交通流、港區(qū)和鐵路集裝箱中心站港口作業(yè)區(qū)之間的進(jìn)出交通流，還要滿足港外集卡進(jìn)出鐵路集裝箱中心站港口作業(yè)區(qū)的交通流北接1#～6#泊位及泊位間互拖交通流的要求，對閘口的形態(tài)布局提出較大的挑戰(zhàn)。3)港區(qū)東側(cè)可與港外疏港大道相接的寬度約490 m，需同時(shí)滿足生產(chǎn)輔助區(qū)辦公樓、IGV維修車間、供水加壓泵站、污水處理站、變電所等其它功能?？晒╅l口布置的場地受限，加大了閘口布置的難度。閘口周邊交通條件見圖1。

圖1 閘口周邊交通條件

2 欽州港自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口的功能及作業(yè)流程

進(jìn)出港閘口需實(shí)現(xiàn)集卡進(jìn)出港，集卡車牌號識(shí)別，集裝箱箱號、箱門朝向、殘損情況等識(shí)別，稱質(zhì)量等閘口功能無人化的要求；并實(shí)現(xiàn)集卡及集裝箱信息的自動(dòng)采集和管理。進(jìn)出港各級閘口的作業(yè)流程見圖2。

圖2 進(jìn)出港閘口的作業(yè)流程

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 原則

1)閘口的布置結(jié)合港口規(guī)模、碼頭總體布局、閘口作業(yè)流程、場地條件、緩沖停車場布置、外部交通條件等因素綜合比選確定[2-3]。

2)閘口布置形式的選擇，考慮港區(qū)土地利用條件和使用功能需求，充分發(fā)揮碼頭堆場的能力。

3)考慮港外疏港交通的現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，盡量減少進(jìn)出港車流集中擁堵和交叉干擾，確保閘口通行效率。

3.2 功能設(shè)置

閘口由進(jìn)港閘口和出港閘口組成。進(jìn)港閘口服務(wù)主要包括裝船重箱、空箱和中轉(zhuǎn)箱進(jìn)入港區(qū)等，即送箱(載重箱或空箱)集卡進(jìn)入港區(qū)和提箱集卡進(jìn)入港區(qū)(空載)；出港閘口服務(wù)主要包括卸船重箱、空箱和中轉(zhuǎn)箱離開港區(qū)等，即提箱集卡離開港區(qū)(重箱或空箱)和送箱集卡離開港區(qū)(空載)。借鑒國內(nèi)外典型自動(dòng)化集裝箱碼頭布置經(jīng)驗(yàn)[4-5]，目前典型的3級進(jìn)出港閘口有4個(gè)功能。

1)信息采集(第1級閘口)。第1級閘口為信息采集閘口，車輛經(jīng)過時(shí)不停車，車速一般要求控制在30 km/h以下。布置了閘口安全島、集卡車道和龍門架，安全島和龍門架上配置電子車牌識(shí)別系統(tǒng)(RFID識(shí)別)、集裝箱號碼識(shí)別系統(tǒng)(OCR)、LED線掃描、激光掃描、車輛識(shí)別攝像機(jī)(LPR)、信號燈及輔助光源等裝置。主要完成車牌號識(shí)別，空車判斷，集裝箱位置、箱號、ISO號、鉛封、箱門朝向、危險(xiǎn)品識(shí)別，殘損信息采集等作業(yè)。殘損信息采集和箱門朝向僅在進(jìn)港閘口設(shè)置，出港閘口不需考慮。第1級閘口功能組成見圖3。

圖3 第1級閘口功能組成

2)控制(分流)(第2級閘口)。第2級閘口為控制(分流)閘口，此閘口為流量控制閘。通過第1級閘口OCR設(shè)備識(shí)別的箱號、尺寸、殘損情況等信息與預(yù)約信息進(jìn)行后臺(tái)核對，布置了閘口安全島、集卡車道、地磅、閘口一體機(jī)、車道自動(dòng)檔桿、RFID識(shí)別、LPR、LED顯示屏、交通信號燈和輔助光源等，見圖4。主要完成信息核對和交接單生成，包括車輛信息識(shí)別、集裝箱信息匹配、地磅稱重、作業(yè)小票生成與打印、車輛異?？刂?、特殊作業(yè)處理及分流等作業(yè)。作業(yè)小票將提示司機(jī)進(jìn)出指定的堆場或緩沖區(qū)停車場；核對信息異常的集卡將進(jìn)入集卡緩沖停車場，處理問題并辦理完善相關(guān)手續(xù)。LED顯示屏主要是方便集卡司機(jī)在無人閘口直觀獲取這些設(shè)備與后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一些指令信息。作業(yè)小票生成功能僅在進(jìn)港閘口設(shè)置，出港閘口不需考慮。

圖4 第2級閘口功能組成

3)放行(第3級閘口)。第3級閘口為放行閘口，布置了閘口安全島、集卡車道、閘口一體機(jī)、RFID識(shí)別、LPR、車道自動(dòng)擋桿、泛光燈等，見圖5。主要完成車輛信息的再驗(yàn)證，包括車輛信息匹配和放行條件判斷等作業(yè)。核對信息有異常的不能放行，需到指定區(qū)域進(jìn)行處理。

圖5 第3級閘口功能組成

4)集卡緩沖停車。集卡緩沖停車場布置在第2級閘口和第3級閘口之間，主要針對閘口信息復(fù)核判斷車輛異?？刂频募ê托枰斯まk理的業(yè)務(wù)，包括提前進(jìn)港、超重、調(diào)箱門、信息修改、殘損登記和海關(guān)查驗(yàn)等需人工辦理的作業(yè)。

另外，結(jié)合閘口的作業(yè)流程需要，場地不能滿足設(shè)置進(jìn)出港閘口共享集卡緩沖停車場的，可在出港閘口的第2級和第3級閘口之間設(shè)置折返車道，對于一些不滿足出港要求的車輛，通過折返車道到指定的區(qū)域進(jìn)行處理。按照國家海關(guān)檢疫以及防輻射要求，可在出閘口前設(shè)置集裝箱噴淋設(shè)施和防輻射檢測設(shè)施，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴淋和防輻射檢測。

3.3 閘口布置形式的選擇

閘口布置形式往往結(jié)合港口規(guī)模、陸域縱深、緩沖停車場布置、外部交通條件等因素綜合考慮確定，根據(jù)閘口方向、空間位置和閘口閘道數(shù)的差別可分成3大類：1)垂直布置和側(cè)向布置。按進(jìn)出港閘口方向的不同，自動(dòng)化集裝箱碼頭進(jìn)出港閘口的布置形式可分為垂直布置和側(cè)向布置。垂直布置是指進(jìn)出港閘口垂直碼頭前沿線布置進(jìn)入堆場的裝卸作業(yè)的方式，側(cè)向布置是指進(jìn)出港閘口的方向與碼頭前沿線平行。2)集中布置和分離布置。按進(jìn)出閘口空間位置的不同，自動(dòng)化集裝箱碼頭進(jìn)出港閘口的布置形式可分為集中布置和分離布置兩種。3)單級閘口和多級閘口。按進(jìn)出閘口閘道數(shù)量的不同，自動(dòng)化集裝箱碼頭進(jìn)出港閘口的布置形式可分為單級閘口和多級閘口兩種。

欽州港自動(dòng)化集裝箱碼頭港口規(guī)模大、陸域縱深大，具備閘口采用垂直布置方式的優(yōu)越條件。為提高進(jìn)出閘口通行效率和港內(nèi)作業(yè)效率、有效減少進(jìn)出港車流集中擁堵和交叉干擾，進(jìn)出港車流單向行駛，進(jìn)出港閘口采用分離式布置，其中閘口閘道數(shù)量按國內(nèi)外自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口常用的3級閘口設(shè)置。

3.4 閘口的平面布置

針對項(xiàng)目的技術(shù)難點(diǎn)和限制條件，綜合考慮閘口通過能力需求、作業(yè)流程、場地條件等因素，創(chuàng)新性提出分離式閘口共享停車緩沖區(qū)的理念，兼有分離式布置和集中布置的優(yōu)點(diǎn)；閘口按北進(jìn)南出分開設(shè)置，采用分離式3級閘口形式布置，進(jìn)出港閘口之間區(qū)域布置共用的集卡緩沖停車場，可實(shí)現(xiàn)異常車輛和特殊作業(yè)處理、調(diào)箱門和車輛信息補(bǔ)錄、空箱查驗(yàn)等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)人工業(yè)務(wù)的一站式處理，達(dá)到閘口和堆場協(xié)同作業(yè)的一體化管理，見圖6。

圖6 進(jìn)出港閘口布置

1)進(jìn)港閘口。進(jìn)港閘口設(shè)置3級閘口，第1級閘口為信息采集閘口，考慮了OCR功能，車輛經(jīng)過不停車，初步識(shí)別集卡、箱門、集裝箱的信息，設(shè)4個(gè)車道(含1個(gè)超車道)；第2級閘口為控制閘口，主要完成信息核對、交接單、作業(yè)小票生成與打印，設(shè)10個(gè)車道(含1個(gè)超車道)，寬度57.5 m，設(shè)置RFID刷卡和稱重，配置2臺(tái)120 t地磅；第3級閘口為放行閘口，設(shè)5個(gè)車道(含1個(gè)超寬車道)。

2)出港閘口。出港閘口設(shè)置3級閘口，第1級閘口為信息采集閘口考慮了OCR功能，車輛經(jīng)過不停車，初步識(shí)別集卡和集裝箱的信息，設(shè)4個(gè)車道(含1個(gè)超車道)；第2級閘口為控制閘口，主要完成信息核對和交接單，設(shè)8個(gè)車道(含1個(gè)超車道)，寬度46.5 m，設(shè)置RFID刷卡和稱重，配置2臺(tái)120 t地磅；第3級閘口為放行閘口，設(shè)6個(gè)車道(含1個(gè)超寬車道)。

3)緩沖區(qū)停車場。集卡緩沖停車場設(shè)置充分考慮進(jìn)出港閘口車輛異常情況處理、其他人工業(yè)務(wù)處理、出港閘口海關(guān)空箱查驗(yàn)等功能需求和場地條件等因素，提出集卡緩沖停車場的共享理念，在進(jìn)出港閘口之間設(shè)置共享的集卡緩沖停車場，在進(jìn)出港第2級和第3級閘口之間設(shè)置通道相連。這兩個(gè)通道口對角布置，避免出現(xiàn)局部交通流過于集中。進(jìn)出港閘口的集卡進(jìn)出緩沖停車場后，在停車場區(qū)和調(diào)箱門區(qū)分別形成順時(shí)針和逆時(shí)針兩組單向交通流，集卡停車場內(nèi)交叉少、保證通暢。集卡緩沖停車場布置了緩沖停車場和閘口管理用房、調(diào)箱門區(qū)及空箱查驗(yàn)通道，調(diào)箱門區(qū)位于集卡停車場西側(cè)，設(shè)2臺(tái)調(diào)箱門機(jī)，滿足集卡調(diào)箱門的要求，其中調(diào)箱門區(qū)以滿足進(jìn)港的需求為主。

4 結(jié)論

1)自動(dòng)化集裝箱碼頭進(jìn)出港閘口需滿足集卡進(jìn)出港，集卡車牌號識(shí)別，集裝箱箱號、箱門朝向、殘損情況等識(shí)別，稱質(zhì)量等閘口無人化的需求；同時(shí)需科學(xué)處理好與人工相關(guān)的業(yè)務(wù)，提高閘口的作業(yè)效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為提升自動(dòng)化碼頭的整體服務(wù)水平提供有力保障。

2)閘口布置時(shí)需考慮場地縱深等客觀因素，保證港口堆場能力，權(quán)衡閘口能力、堆場能力與碼頭能力之間的整體協(xié)作。自動(dòng)化集裝箱碼頭進(jìn)出港閘口大多數(shù)采用3級閘口的布置形式，但結(jié)合自身項(xiàng)目特點(diǎn)、閘口功能及作業(yè)流程實(shí)現(xiàn)要求的不同，可能會(huì)存在一些差異。

3)欽州港自動(dòng)化集裝箱碼頭進(jìn)出港閘口創(chuàng)新提出分離式閘口共享停車緩沖區(qū)的理念，兼有分離式布置和集中布置的優(yōu)點(diǎn)，一站式解決進(jìn)港閘口和出港閘口與人工有關(guān)的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了閘口功能需求和項(xiàng)目特點(diǎn)的充分融合，有效解決了場地受限、陸路運(yùn)輸比例高達(dá)60%、多組交通流的交匯等突出矛盾，極大提高了集卡緩沖停車場一體化管理水平和土地集約化利用水平，為自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口的布置提供了一種新思路。