客貨滾裝碼頭旅客登船橋關(guān)鍵技術(shù)研究

陳慶為

交通運輸部水運科學(xué)研究院 北京 100088

0 引言

客滾運輸是一種門到門的港口運輸方式，是中國各個群島島嶼之間、島嶼與大陸之間的必不可少的水上運輸方式，在經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。客滾運輸以其裝卸效率高、便捷、快速、客貨共享、性價比高，對碼頭設(shè)施要求低、港口投資相對少、裝卸費用低、門對門服務(wù)等競爭優(yōu)勢[1，2]，自20世紀80年代初在我國起步后得到了迅猛發(fā)展，已形成了瓊州海峽、舟山群島、環(huán)渤海等沿海滾裝運輸市場[3]。客滾運輸行業(yè)已成為繁榮當?shù)亟?jīng)濟、推動旅游產(chǎn)業(yè)的重要力量之一，是我國積極推動和扶持的行業(yè)。

當前，大部分客滾碼頭存在車客混行、通行效率低、乘客通行安全無法保障的問題。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，客貨滾裝碼頭逐漸從簡易斜坡式護岸碼頭向滾裝連接橋+旅客登船橋的模式發(fā)展，車輛通過滾裝連接橋上下船，旅客通過登船橋上下船，設(shè)備可根據(jù)水位和載重變化自動調(diào)節(jié)，保證車輛和人員的安全。

瓊州海峽北岸某港口作業(yè)區(qū)客貨滾裝碼頭于2020年率先配置了旅客登船橋，實現(xiàn)了真正意義的人車分流，大大提高了通行效率。然而，客貨滾裝碼頭平面布置形式和運營特點都不同于大型郵輪碼頭，對旅客登船橋有其特殊的要求，本文將針對客貨滾裝碼頭關(guān)鍵技術(shù)進行分析研究。

1 客貨滾裝碼頭登船橋特點

客貨滾裝碼頭不同于郵輪碼頭，泊位數(shù)量較多，設(shè)計噸位較小，通常為突堤式碼頭，布置緊湊?？蜐L船作為交通工具而非休閑旅游，船舶在港停泊時間短、進出港頻繁，船舶噸位較郵輪小得多，易受風(fēng)浪影響發(fā)生晃動，目前多為1 000 t～5 000 t，載客量相對較少，幾百到一千不等。同時，受車輛上下船的影響，船舶會產(chǎn)生一定程度的晃動。

客貨滾裝碼頭旅客登船橋（以下簡稱登船橋）是為適應(yīng)上述情況而專門設(shè)計的，主要特點有：設(shè)置2個接船口，以適應(yīng)突堤式客滾碼頭兩側(cè)靠船的特點，滿足突堤碼頭兩側(cè)泊位船舶旅客同時上下船。設(shè)置大寬度通道和接船渡板滿足客滾碼頭旅客快速登、離船的要求，提高通行效率。采用三自由度俯仰式接船渡板，對船舶具有良好的跟隨性，適應(yīng)船舶因風(fēng)浪和車輛上下船影響產(chǎn)生的晃動。適應(yīng)突堤碼頭布置緊湊的特點，采用伸縮式接船通道和俯仰式接船渡板的形式，不接船時，渡板和通道收回至碼頭岸邊1 m以內(nèi)，保證足夠的安全距離。

登船橋可通過順岸通道的伸縮、接船通道的伸縮、升降以及接船渡板的三自由度浮動，滿足不同船型、不同水位下船舶的接卸作業(yè)，安全可靠，自動化程度高。

2 登船橋主要技術(shù)參數(shù)

登船橋接船高度范圍（碼頭面以上）為3～9 m，接船通道伸縮行程為0.8 m，接船通道俯仰角度為±7.125°，接船渡板俯仰角度為-10°～90°，接船渡板凈寬為1 500 mm，接船渡板水平擺動范圍為±10°，軌距為4.8 m，旅客通道載客量為3.0 kN/m2，旅客通道坡度≤12.5%，通道內(nèi)部最小截面（寬度×高度）為2.0 m×2.20 m，升降機構(gòu)升降速度為0.02 m/s，運行機構(gòu)速度為0.35 m/s，門架運行范圍約10 m，運行機構(gòu)車輪數(shù)量為8個，動力電源為～380V，50 Hz，裝機容量約110 kW。

3 登船橋工藝與關(guān)鍵技術(shù)分析

客貨滾裝碼頭旅客登船橋?qū)ｉT為客滾碼頭設(shè)計，用于客貨滾裝碼頭接卸旅客上下船，主要由順岸伸縮通道、轉(zhuǎn)折通道、2個接船通道、隨動接船渡板、運行機構(gòu)、絲杠升降機構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。登船橋可通過順岸通道的伸縮、接船通道的伸縮、升降以及接船渡板的三自由度浮動，滿足不同船型、不同水位下船舶的接卸作業(yè)，安全可靠，自動化程度高。乘客從碼頭候船樓出來，依次經(jīng)過碼頭固定廊道、登船橋順岸伸縮通道、轉(zhuǎn)折通道、接船通道1（或2）、接船渡板到達船舶甲板。圖1為客貨滾裝碼頭旅客登船橋總布置圖。

圖1 客貨滾裝碼頭旅客登船橋總布置圖

3.1 車客分流工藝

客貨滾裝碼頭的上下船工藝為：船舶靠岸后，將船頭或船尾的跳板放下與碼頭地面或滾裝連接橋搭接[4]，然后下層甲板車輛逐一通過跳板（+滾裝連接橋）下船，待車輛全部下船后，上層甲板乘客再穿過下層甲板車輛停放區(qū)、船舶跳板步行下船，車客共用一個出口，通行效率低，安全性差。乘客需要等待的時間較長，往來瓊州海峽的船舶通常情況下，船舶靠岸后，乘客仍需等待30 min左右方可下船。

客貨滾裝碼頭配備旅客登船橋以后，乘客直接通過登船橋、碼頭固定廊道上下船，同時車輛通過滾裝連接橋下船，解決了人車混行問題，實現(xiàn)了車客分流，保障了乘客的安全。車客上下船走各自的通道，互不影響，乘客無需等待車輛下船，車客可以同時上下船，大大提高了通行效率，客貨滾裝碼頭人車分流工藝乘客和車輛上下船路線示意見圖2，圖中紅色箭頭為乘客上下船路線，綠色箭頭為車輛上下船路線。

圖2 客貨滾裝碼頭人車分流工藝乘客和車輛上下船路線示意圖

3.2 新型半移動式結(jié)構(gòu)形式

大型郵輪碼頭通常為順岸式碼頭，為了滿足不同位置接船要求，登船橋通常為整機移動式。而突堤式客滾碼頭空間狹小，固定廊道延伸至碼頭前沿，為了滿足不同位置的接船要求，登船橋采用了可伸縮順岸通道，一端固定在碼頭固定廊道平臺上，一端與軌道移動式門架相連，通過運行機構(gòu)帶動門架移動，實現(xiàn)順岸通道伸縮和接船口位置移動，滿足不同船型、不同范圍的接船要求。同時，升降機構(gòu)帶動接船口升降，順岸通道傾斜角度變化，滿足不同水位條件下的接船要求。如圖3所示，登船橋一端與客滾船艙門對接，另一端與后方固定廊道相接。

圖3 客貨滾裝碼頭旅客登船橋?qū)嵕皥D

3.3 接船高度及接船范圍的確定

接船高度范圍設(shè)置應(yīng)滿足設(shè)計高水位可接駁艙口最高船型空載狀態(tài)和設(shè)計低水位可接駁艙口最低船型滿載狀態(tài)。

因登船橋為一端固定式，無法整機移動，接船范圍的設(shè)置至關(guān)重要?，F(xiàn)有客滾船需進行登船橋接船艙口改造，根據(jù)船型不同分為敞開式旅客甲板（側(cè)壁為扶手欄桿）、普通艙門、水密封艙門等，綜合考慮改造難度和改造成本，應(yīng)以水密封艙門的船型為基準，改造其他類型艙門，接船范圍設(shè)置以8～10 m為宜。

3.4 一橋雙接技術(shù)

突堤碼頭的突出優(yōu)勢是碼頭岸線利用率高，但突堤碼頭一般空間狹小，無法布置大型設(shè)備和多臺設(shè)備，無法保證泊位兩側(cè)雙船同靠的情況下，乘客的快速上下船?；诖?，登船橋采用了雙接船口設(shè)計，可滿足同時接卸2艘類似船舶的要求，大大提高了泊位利用率，縮短了旅客上下船時間，雙接船口設(shè)計與突堤碼頭雙泊位具有很好的適應(yīng)性。

兩側(cè)接船通道由可伸縮的內(nèi)、外通道和俯仰接船渡板組成，上部采用液壓缸，下部采用鉸軸與升降平臺連接。在升降機構(gòu)的驅(qū)動下，升降平臺可帶動兩側(cè)接船通道升降，到達不同的接船高度，滿足不同水位的接船要求。同時，在液壓缸伸縮動作的帶動下，兩側(cè)接船通道可以獨立俯仰，適應(yīng)兩側(cè)不同船型以及因船舶載變化引起的甲板高度的變化，從而達到同時接卸2艘類似船型船舶接卸要求。采用可編程自動控制技術(shù)，雙接船口均可自動跟隨水位變化調(diào)節(jié)接船高度，實現(xiàn)自動接船（見圖4）。

圖4 登船橋一橋雙接示意圖

3.5 絲杠升降技術(shù)

登船橋垂直升降機構(gòu)采用具有自鎖功能的T形絲桿螺母升降系統(tǒng)，配以變頻調(diào)速控制，可以確保旅客通道升降動作起制動平穩(wěn)，安全可靠[5]。升降機構(gòu)由升降平臺、垂直升降導(dǎo)向裝置、絲杠/升降器驅(qū)動電動機及減速器、同步轉(zhuǎn)向箱、測速裝置、潤滑裝置等組成，具有機械自鎖和電動機制動雙重保護，采用分動箱，機械上可保證多絲杠同步驅(qū)動絕對同步，較液壓缸同步驅(qū)動控制簡捷可靠。升降驅(qū)動平穩(wěn)、自鎖可靠、同步性好。

3.6 基于液壓控制的接船渡板自適應(yīng)調(diào)節(jié)技術(shù)

在旅客和車輛上下船的過程中，受水位、船舶載重量及風(fēng)浪荷載的綜合作用，船舶會產(chǎn)生順岸方向和垂岸方向漂移、不同頻率的高低晃動以及由潮汐導(dǎo)致的大幅度接船高度的變化，為了適應(yīng)船舶情況的變化，登船橋設(shè)有可以前后、左右、上下運動的三自由度接船渡板（見圖5）。

圖5 基于液壓控制的三自由度接船渡板

登船橋采用了液壓俯仰式接船渡板，與船舶搭接成功后，接船渡板俯仰液壓缸上集成的電磁開關(guān)閥通電，液壓缸進出油口兩端連通，接船渡板可隨船舶吃水變化而處于自適應(yīng)上下浮動狀態(tài)；通過實時監(jiān)測接船渡板下俯角度，控制升降機構(gòu)運行，實現(xiàn)接船口的升降，適應(yīng)接船要求。接船渡板端部安裝有旋轉(zhuǎn)軸承裝置來適應(yīng)船舶的左右擺動。通過測距傳感器實時檢測渡板的搭接長度，提醒操作人員調(diào)整接船通道伸縮，使登船橋與船舶有足夠的搭接長度，保證旅客的安全。

4 結(jié)論

客貨滾裝碼頭登船橋適應(yīng)突堤式碼頭的特點，雙接船口設(shè)計有效提高了泊位利用率，為乘客提供了方便、快捷、安全的上下船通道，提高了乘客通行效率，解決了人車混行的問題，實現(xiàn)了客貨分流，提高了乘客的安全性。配合滾裝連接橋使用，大大提高了碼頭的自動化程度和泊位的適用性，有利于推動智慧港口的建設(shè)。