自動(dòng)化碼頭建設(shè)對(duì)我國(guó)港口的影響分析

1、自動(dòng)化碼頭建設(shè)對(duì)我國(guó)港口的影響分析摘要：隨著高新技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)化碼頭建 設(shè)也發(fā)生質(zhì)的飛越。雖然真正意義上的全自動(dòng)化碼頭 還未實(shí)現(xiàn)，但目前國(guó)內(nèi)外港區(qū)碼頭自動(dòng)化水平已經(jīng)達(dá) 到一定的高度。隨著我國(guó)自動(dòng)化碼頭建設(shè)步伐的加快, 港口綜合競(jìng)爭(zhēng)力得到了極大地提高，綠色港口建設(shè)逐 步展開，港口可持續(xù)發(fā)展也在邁向新階段。關(guān)鍵字：自動(dòng)化碼頭港口可持續(xù)化發(fā)展0引言在全球經(jīng)濟(jì)一體化不斷深入推進(jìn)、世界經(jīng)濟(jì)總量 不斷增長(zhǎng)、國(guó)際貿(mào)易迅速發(fā)展的今天，港口作為全球 集疏運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)，不但是對(duì)外貿(mào)易進(jìn)岀口貨 物的集散中心，而且是國(guó)際物流供應(yīng)鏈的重要環(huán)節(jié)和 物流通道樞紐，更是全球資源配置和價(jià)值鏈構(gòu)建的重 要平臺(tái)。但隨著

2、全球環(huán)境的不斷惡化，近年來(lái)，黨中 央、國(guó)務(wù)院就建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)，發(fā) 展綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)等作出了一系列重 大決策部署。全自動(dòng)化、高效率和環(huán)保越來(lái)越成為未 來(lái)世界港口建設(shè)及基礎(chǔ)設(shè)備更新的發(fā)展方向。隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化、自 動(dòng)化等逐漸成為各個(gè)行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。自動(dòng)化碼頭的 建設(shè)充分利用最前沿的科學(xué)技術(shù)，在智能化操作，低 碳運(yùn)轉(zhuǎn)等方面都有質(zhì)的飛躍。1我國(guó)港口發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題分析1.1我國(guó)港口發(fā)展現(xiàn)狀(1) 吞吐量大進(jìn)入21世紀(jì)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，我國(guó)沿海 港口緊緊抓住不斷擴(kuò)大的內(nèi)需和外貿(mào)的有利時(shí)機(jī)，乘 勢(shì)而上，獲得了快速發(fā)展。上海國(guó)際航運(yùn)中心發(fā)布的 全球港口

3、發(fā)展報(bào)告顯示，我國(guó)的大連港、營(yíng)口港、 青島港、天津港、泉州港、高雄港、南京港躋身前20 名。在全球前10大港口貨物吞吐量累計(jì)中，我國(guó)港口 吞吐量所占比重從2010年的78.2%上升至2013年的 85.26%,優(yōu)勢(shì)地位更加穩(wěn)固。(2) 總體增速快，發(fā)展格局中“北強(qiáng)南弱”態(tài)勢(shì)明顯由2013年全國(guó)主要港口貨物吞吐量完成情況來(lái) 看，環(huán)渤海港口、長(zhǎng)三角港口、珠三角港口、海峽西 岸港口和北部灣港口吞吐量分別為25.39、19.74、6.01、 3.56和3.12億噸，環(huán)渤海港口吞吐量居于首位。從 區(qū)域港口總體來(lái)看，環(huán)渤海港口增速平均在10%以上, 長(zhǎng)三角港口約為7%,華南港口 1%左右。從港口吞吐總量和

4、發(fā)展增速來(lái)看，北強(qiáng)南弱的特征十分明顯。1.2我國(guó)港口發(fā)展存在問(wèn)題分析改革開放以來(lái)，我國(guó)港口發(fā)展突飛猛進(jìn)，成就巨大，僅僅用30多年的時(shí)間就走過(guò)了發(fā)達(dá)國(guó)家港口上百 年的發(fā)展歷程，已經(jīng)成為世界港口大國(guó)，但離世界港 口強(qiáng)國(guó)還有相當(dāng)?shù)木嚯x，在發(fā)展過(guò)程中，諸多問(wèn)題也 日益顯現(xiàn)，比較突出的有以下幾個(gè)方面：(1) 港口布局缺乏科學(xué)的規(guī)劃管理，影響岸線資 源有效利用。一些沿海地區(qū)實(shí)施以港興市戰(zhàn)略,紛紛以大港口建設(shè)為城市發(fā)展目標(biāo)，其或提出建設(shè)國(guó)際航運(yùn)中心， 致使我國(guó)港口發(fā)布密集，港口的選址、規(guī)模、碼頭布 局缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和科學(xué)合理論證；同時(shí)，局部地區(qū)港 口建設(shè)過(guò)熱、港口擴(kuò)張任意占用岸線，岸線節(jié)約性利 用水平較低的問(wèn)

5、題依然突岀。(2) 港口基礎(chǔ)設(shè)施重復(fù)建設(shè)，經(jīng)濟(jì)腹地交叉，競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。據(jù)20102015年中國(guó)港口碼頭行業(yè)投資分析及 前景預(yù)測(cè)報(bào)告顯示，目前我國(guó)港口吞吐能力實(shí)際需 求25%左右，其中，大連港吞吐能力的利用率為78%, 青島港為68%,天津港為55%o若加上在建及待建的 港口，則吞吐能力工序失衡的矛盾更為突出。(3) 港口總體能級(jí)較低，服務(wù)功能不強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效 血不咼0我國(guó)港口以貨運(yùn)碼頭居多，功能單一，物流產(chǎn)業(yè) 鏈不發(fā)達(dá)，港口的發(fā)展層次比較低，主要生存方式是 傳統(tǒng)的裝卸、運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)。同時(shí)，港口物流業(yè)與臨港 工業(yè)、旅游業(yè)、港航服務(wù)業(yè)等其他產(chǎn)業(yè)的融合度不高， 港口對(duì)地方經(jīng)濟(jì)的促動(dòng)作用比較有限，與現(xiàn)代化國(guó)

6、際 綜合性港口相比，存在較大的差距。(4) 臨港產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，港口生態(tài)環(huán)境惡化不斷 加劇。當(dāng)前，我國(guó)黃海、渤海、東海、南海沿岸區(qū)域石 化、鋼鐵等項(xiàng)目密集，與近岸海域環(huán)境保護(hù)的矛盾突 出。碼頭作業(yè)機(jī)械陳舊，燃油利用率不高，碳排放量 較大，不僅浪費(fèi)資源，還對(duì)環(huán)境存在很大的威脅。所以這些問(wèn)題的存在是有悖于國(guó)家一直在倡導(dǎo)的 可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的。結(jié)合國(guó)外港口建設(shè)分析發(fā)現(xiàn)，自 動(dòng)化碼頭建設(shè)改變了港口碼頭的作業(yè)方式，提高了港 口碼頭的效率，在一定程度上也提升了港口的競(jìng)爭(zhēng)力。2自動(dòng)化碼頭概述2.1自動(dòng)化碼頭概念自動(dòng)化碼頭就是利用最前沿的科學(xué)技術(shù)，使得碼 頭作業(yè)機(jī)器能夠不在人為的前提下，自行有效運(yùn)轉(zhuǎn)， 它主要由自

7、動(dòng)化堆場(chǎng)作業(yè)機(jī)械、自動(dòng)化岸邊作業(yè)機(jī)械、 自動(dòng)化水平運(yùn)輸機(jī)械和自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成，其中自 動(dòng)化控制系統(tǒng)為整個(gè)自動(dòng)化碼頭的核心。它一般技術(shù) 含量高、運(yùn)行安全可靠、尤其是隨著云計(jì)算、智能制 造、無(wú)線通訊的發(fā)展并拓展運(yùn)用到碼頭。與傳統(tǒng)碼頭 相比，在智能化、可靠性、穩(wěn)定性、設(shè)備利用率、運(yùn) 營(yíng)成本等方面都具有非常大的優(yōu)勢(shì)。2.2自動(dòng)化碼頭功能劃分自動(dòng)化碼頭功能區(qū)域主要?jiǎng)澐譃槿齻€(gè)方面。(1) 岸邊作業(yè)區(qū)域碼頭的前沿采用岸邊集裝箱裝卸橋承擔(dān)船舶的裝 卸作業(yè)，進(jìn)口集裝箱由裝卸橋直接卸到底盤車上，集 裝箱牽引車將載有集裝箱的底盤車拖到堆場(chǎng)停放，出 場(chǎng)時(shí)集裝箱牽引車將載有集裝箱的底盤車從堆場(chǎng)上直 接拖出港區(qū)。出口集

8、裝箱由集裝箱牽引車將載有集裝 箱的底盤車從港區(qū)停放在堆場(chǎng)上，裝船時(shí)再由集裝箱 牽引車將載有集裝箱的底盤車從堆場(chǎng)拖到碼頭前沿， 由岸邊集裝箱裝卸橋?qū)⑾涞跹b上船。該系統(tǒng)的主要特 點(diǎn)是，集裝箱在碼頭堆場(chǎng)的整個(gè)停留期間均放置在底 盤車上。具體作業(yè)流程如下圖所示。(2) 水平運(yùn)輸區(qū)域水平運(yùn)輸區(qū)實(shí)現(xiàn)了岸邊作業(yè)區(qū)和堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)之間貨物的自動(dòng)調(diào)運(yùn)。目前碼頭內(nèi)集裝箱的水平運(yùn)輸通常 采用集裝箱卡車或agv （auto guided vehicle,全自動(dòng) 無(wú)人駕駛自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車）來(lái)完成。集裝箱卡車還是 由司機(jī)來(lái)駕駛；而agv則由中央電腦系統(tǒng)進(jìn)行控制并 定位。agv是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，agv因其具有無(wú)

9、人駕駛、自動(dòng)導(dǎo)航、定位精確、路徑 優(yōu)化以及安全避障等職能化特征，在自動(dòng)化集裝箱碼 頭中逐漸代替集裝箱卡車成為碼頭內(nèi)集裝箱水平運(yùn)輸 的主要工具。（3）堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)域目前世界上集裝箱堆場(chǎng)采用最多的作業(yè)方式是 rtg （rubber-tyred gantry cranes,輪胎式龍門起重機(jī)） 或 rmg （rail-mounted gantry cranes,軌道式龍門起 重機(jī)）；集裝箱卡車的工藝裝卸系統(tǒng)，由操作人員對(duì)集 卡進(jìn)行人工裝卸作業(yè)。而上海外高橋碼頭投入牛產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的集裝箱自動(dòng)化 無(wú)人空箱堆場(chǎng)則采用的是全新型自動(dòng)化高低兩種 rmg和緩沖平臺(tái)（buffer）相結(jié)合的接力式裝卸系統(tǒng)。自動(dòng)化堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)主

10、要設(shè)備：crmg：用來(lái)將集裝箱從集卡取出放到緩沖區(qū)的中 間平臺(tái)上（集卡卸箱過(guò)程），或者將集裝箱由緩沖區(qū)中 轉(zhuǎn)平臺(tái)取出放到集卡（集卡裝箱過(guò)程）。drmg：用來(lái)將集裝箱從緩沖區(qū)中轉(zhuǎn)平臺(tái)取出放 進(jìn)堆場(chǎng)（集卡卸箱過(guò)程），或者將集裝箱由堆場(chǎng)取出放 到緩沖區(qū)中轉(zhuǎn)平臺(tái)（集卡裝箱過(guò)程）。緩沖平臺(tái)：設(shè)置在裝卸作業(yè)線的兩端，用于臨時(shí) 存放集裝箱，解決了進(jìn)出箱裝卸能力不平衡的難題， 同時(shí)其導(dǎo)板結(jié)構(gòu)保證了集裝箱的快速落位，有助于規(guī) 范進(jìn)出箱區(qū)集裝箱的位置,提高了 rmg提取箱的作業(yè) 效率。集卡：它承擔(dān)集裝箱子在碼頭的水平運(yùn)輸。在該 堆場(chǎng)參與作業(yè)的集卡分為外集卡（指社會(huì)上的集裝箱 卡車）與內(nèi)集卡（指僅限在集裝箱碼頭內(nèi)作

11、業(yè)的集裝 箱卡車）。3自動(dòng)化碼頭國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)3.1國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀（1）自動(dòng)化岸橋與agv和自動(dòng)化軌道吊并行運(yùn) 作鹿特丹的ect,采用的是半自動(dòng)化岸橋、行駛速 度為3m/s的agv和自動(dòng)化堆場(chǎng)軌道吊。荷蘭鹿特丹港ect自動(dòng)化集裝箱碼頭均采用岸橋 進(jìn)行半自動(dòng)化船舶裝卸作業(yè)，岸橋僅在對(duì)箱時(shí)需要司 機(jī)操作，其余操作均可自動(dòng)運(yùn)行。碼頭前沿與堆場(chǎng)間 的集裝箱水平運(yùn)輸由agv完成。agv上還裝有超聲波 探測(cè)裝置以及其他輔助安全避碰裝置，能夠感知在全 速行駛到停止運(yùn)行的減速位移范圍內(nèi)的障礙物，避免 發(fā)生碰撞。碼頭中央控制室生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)（pcs）對(duì)agv 的工作和集裝箱堆場(chǎng)中的自動(dòng)起重機(jī)（asc）進(jìn)出

12、管理 和控制，實(shí)現(xiàn)了完全自動(dòng)化。堆場(chǎng)輪胎吊rmg也實(shí)現(xiàn) 了無(wú)人操作、漢堡港的cta,采用的是振華港機(jī)的雙 箱雙小車半自動(dòng)化岸橋、行駛速度5.8m/s的雙箱牽引 agv和一高一低堆箱取箱的雙軌道吊并行操作。鹿特丹的euromax，碼頭配備設(shè)置與前面相同， 但agv速度提高至20m/s,且管理軟件系統(tǒng)也更為先 進(jìn)。該碼頭集成了 ect自動(dòng)化碼頭和hhla碼頭的優(yōu) 點(diǎn)，其設(shè)計(jì)均以高水平操作為原則，碼頭信息化程度 更高，定位更為準(zhǔn)確。采用的是雙箱雙小車岸橋，該 岸橋在第一代雙小車岸橋的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，速度 高，定位準(zhǔn)確。后小車采用了鋼絲繩牽引的形式，這 樣就避免了高速小車打滑的問(wèn)題。改進(jìn)后，該類型的

13、 雙箱雙小車岸橋更加適合于自動(dòng)化碼頭的應(yīng)用。（2）自動(dòng)化岸橋與跨運(yùn)車和自動(dòng)化軌道吊并行運(yùn) 作弗吉尼亞的apmt碼頭、西班牙的hjs-tti是采用 該模式運(yùn)轉(zhuǎn)。其中弗吉尼亞的apmt碼頭設(shè)有8臺(tái)岸 橋，水平運(yùn)輸采用底盤車方式，堆場(chǎng)采用armg工藝。 在碼頭后方垂直于碼頭方向布置了 15個(gè)箱區(qū)，每個(gè)箱 區(qū)有2臺(tái)起重量40teu、堆高6層的armg,每個(gè)箱 區(qū)的長(zhǎng)度滿足60個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱的存放。（3）自動(dòng)化岸橋與集卡和自動(dòng)化軌道吊并行運(yùn)作韓國(guó)的 hjsand hmm and pnc and bnct 則是采 用自動(dòng)化岸橋與集裝箱卡車和自動(dòng)化軌道吊模式運(yùn)作o3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀（1）2005年上港集團(tuán)與2pm

14、c合作開發(fā)了首個(gè) 自動(dòng)化堆場(chǎng)該堆場(chǎng)采用高矮軌道吊（rmg）接力式全自動(dòng)化 無(wú)人裝卸系統(tǒng)。在集裝箱堆場(chǎng)的一條作業(yè)裝卸線上， 配置一高一矮2臺(tái)rmg,它們通過(guò)地面轉(zhuǎn)接平臺(tái)進(jìn)行 接力式作業(yè)，高型rmg負(fù)責(zé)堆箱區(qū)集裝箱的裝卸， 矮型rmg僅對(duì)集卡進(jìn)行裝卸，解決了無(wú)人操作的軌 道吊對(duì)集卡對(duì)位難的難題。裝卸流程全部為自動(dòng)化操 作，提高了集裝箱堆場(chǎng)的作業(yè)效率。（2）2014年10月中國(guó)首個(gè)自動(dòng)化集裝箱碼頭廈 門遠(yuǎn)海集裝箱碼頭試運(yùn)營(yíng)。該碼頭取消了傳統(tǒng)的由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的水平運(yùn)輸方 式，將碼頭裝卸完全置于軌道上，用電驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，該碼頭還實(shí)現(xiàn)了堆場(chǎng)無(wú)人化作業(yè)。該系統(tǒng)由中 央控制室計(jì)算機(jī)控制，是真正意義上的無(wú)人化

15、全自動(dòng) 化碼頭系統(tǒng)，不僅降低了碼頭用工成本，而且提高了 安全作業(yè)水平，解決了噪音大、排放超標(biāo)、污染環(huán)境 等問(wèn)題。3.3發(fā)展趨勢(shì)分析針對(duì)當(dāng)今世界的能源危機(jī)及環(huán)境保護(hù)和中國(guó)可持 續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求越來(lái)越高的趨勢(shì)，一種無(wú)人化、綠色 環(huán)保、低碳節(jié)能、安全可靠、效率高的全新的理念必 將成為未來(lái)自動(dòng)化碼頭的發(fā)展趨勢(shì)。4自動(dòng)化碼頭建設(shè)對(duì)港口的影響一以廈門遠(yuǎn)海自動(dòng)化碼頭為例廈門遠(yuǎn)海自動(dòng)化碼頭取消了傳統(tǒng)的由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng) 的水平運(yùn)輸方式，將碼頭裝卸完全置于軌道上，用電 驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而解決了噪音大、排放超標(biāo)、污染環(huán) 境等問(wèn)題。由于珍格格碼頭的系統(tǒng)采用電源驅(qū)動(dòng)，經(jīng) 測(cè)算比傳統(tǒng)碼頭節(jié)省能源25%以上，碳排量減少16% 以上

16、。遠(yuǎn)海碼頭在投入商業(yè)試運(yùn)行之后，單橋平均效率 將實(shí)現(xiàn)每小時(shí)運(yùn)送三十七八自然箱，工作效率將比人 工操作大大提高。碼頭的年吞吐量也將因此大增，可 達(dá)78萬(wàn)91萬(wàn)標(biāo)箱。運(yùn)營(yíng)成本方面，據(jù)調(diào)研，以廈門遠(yuǎn)海集裝箱碼頭 14號(hào)泊位為例，建設(shè)全自動(dòng)化碼頭后的每年運(yùn)營(yíng)成本 只需2564萬(wàn)元，而常規(guī)碼頭的運(yùn)營(yíng)成本要4039萬(wàn)元， 降低了 37%o其中常規(guī)碼頭的人工費(fèi)用為3072萬(wàn)元, 而自動(dòng)化碼頭只需1872萬(wàn)元。從廈門遠(yuǎn)海碼頭運(yùn)行現(xiàn)狀來(lái)看，已經(jīng)對(duì)當(dāng)?shù)馗劭?帶來(lái)很大的影響。不但降低了碼頭的用工成本，而且 提高了安全作業(yè)水平。在空間上可以節(jié)省土地使用， 在時(shí)間上可以加快船舶裝卸作業(yè)的速度，更好地提高 碼頭運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

17、同時(shí)，自動(dòng)化碼頭也實(shí)踐了 “港區(qū)- 人-自然”和諧相處的生態(tài)環(huán)境理念，在環(huán)境影響和經(jīng) 濟(jì)利益之間獲得良好平衡的可持續(xù)發(fā)展，最大限度地 提高港口經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的資源使用率，最大限度地減少港 區(qū)對(duì)外區(qū)域環(huán)境的負(fù)面影響，提升港區(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和 環(huán)境綜合效益的目的。5總結(jié)本文主要通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化碼頭發(fā)展現(xiàn)狀及 趨勢(shì)，然后結(jié)合廈門遠(yuǎn)海碼頭的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，綜合分析 了自動(dòng)化碼頭建設(shè)對(duì)我國(guó)港口的影響。但是，由于個(gè) 人能力、時(shí)間以及論文篇幅的限制，本文只是從宏觀 地分析問(wèn)題，相對(duì)簡(jiǎn)單。參考文獻(xiàn)1 田洪，吳富生.自動(dòng)化碼頭的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) m.物流工程三十年技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展之道.北京：中 國(guó)鐵道出版社，2010.2 謝云，包起帆，姚振強(qiáng)，葛中雄.外高橋自動(dòng) 化堆場(chǎng)的自動(dòng)作業(yè)裝卸系統(tǒng)研究j.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究, 2007, 23 (4).3 邱惠清，盧凱良.國(guó)際自動(dòng)化集裝箱碼頭技術(shù) 發(fā)展述評(píng)c.第八屆物流工程學(xué)術(shù)年會(huì)論文集， 2008-10-24.4 彭傳圣.漢堡港的自動(dòng)化集裝箱碼頭j.