LMQ7013型集装箱龙门吊机的研究

题 目 LMQ7013型集装箱龙门吊机的研究 学生姓名 年 级 专 业 指导教师 目录摘要（1）第一章 绪论 （3）1.1 论文的背景（3）1.2 相关发展动态（4）第2章 RTG与RMG方案的综合比较2.1两种装卸工艺方案简介2.1.1 工艺方案一（5）2.1.2 工艺方案二（5）2.2 两种方案的经济分析与比较（7）2.2.1 投资（7）2.2.2 维修保养费用及故障率（8）2.2.3 能耗（9）2.3 RMG与RTG主要性能参数对比（10）2.4 RMG与RTG装卸工艺特点比较（10）2.4.1 RTG方案的工艺特点（11）2.4.2 RMG方案作业工艺的实现（12）2.5 结论（14）第3章 吊机总体设计（17）3.1设计依据（17）3.2设计方案选型（17）3.2.1根据装卸工艺要求（17）3.2.2基本参数（17）3.2.3主要部件选型（18）3.3总体方案设计计算（18）3.3.1主梁总长L0的选择（18）3.3.2 起升高度（堆6过1）（19）3.3.3偏轨箱形主梁截面的主要尺寸的确定（19）3.3.4各机构速度匹配的验算（19）3.4计算载荷（20）3.4.1 各主要构件质量的估算（20）3.4.2风载荷的计算（21）3.4.3惯性载荷的计算（24）3.5最大轮压的验算（25）3.6整机稳定性验算（26）3.6.1无风静载工况下的纵向稳定性（27）3.6.2有风动载工况下的纵向稳定性（28）3.7起升机构的基本设计计算（29）3.7.1起升机构布置型式的选择（29）3.7.2起升绳卷绕方案（29）3.7.3钢丝绳的计算与选择（29）3.7.4卷筒的尺寸30）3.8 电动机选择（30）谢 辞（33）摘 要 在人类进入21世纪的重要时刻，全球经济面临前所未有的机遇和挑战。世界各国，无论是发达国家还是发展中国家，为了求得自身的生存和发展，在努力搞好本国经济的同时，都致力于将本国经济汇入全球经济一体化之中；由此也促进了全球航运业的发展和世界范围内现代物流业的发展，继而促进了世界港口的建设和港机制造业的发展。世界各大集装箱船运公司为了降低集装箱运输成本，使集装箱船舶一直朝大型化方面发展，由此也造成了世界集装箱港口在原有基础上逐渐扩大而形成新的局面。各主要国家竞相建成枢纽港，以抢夺在集装箱运输和装卸方面的地位。 集装箱运输作为一种新型的件杂货运输手段，与传统的件杂货散运方式具有运输效率高、经济效益好、服务质量高等优点。自1957年美国第一艘集装箱船投入运营以来，集装箱运输方式便以其装卸效率高、港口操作简单、货损率低等优点在全世界范围内得到了快速发展，在运输总量中的比重也不断提高。 集装箱运输市场全球竞争越来越激烈。目前国际市场上大的集装箱用户仅有几十家。这些公司为了生存，采取了各种措施提高自身竞争力。电子商务、特大型集装箱船愈来愈多地投入使用，同时出现舱位互换。开辟新的联营航线等经营方式，市场竞争中的规模优势与规模效益比较突出。随着因特网技术的迅速发展。集装箱货运企业面临着发展电子商务的形势。货物运输信息作为一种战略性资源正成为集装箱货运企业增产提效的决定性因素。 关键词：货损率 舱位互换 集装箱货运AbstractionAt important time of 21 centuries at the mankind, the global economy faces the unprecedented opportunity and challenges. All of the countries developed or developing, for begging the existence and developments of itself, at the time of working hard to make our country economy better, all concentrate on remitting the native economy into the global economic. From here also promoted the development of the modern logistics industry and the development of the global shipping industry, then promoted the development of the construction and harbor machine manufacturing industries of the port. The company of transportation by ship greatly always make the ships toward large for lowering the cost of transport, also resulted container port in world the gradual extension on the original foundation. Each main nation sets up competitively the vital point harbor, with the position loot in the aspects of container transportation and pack to unload.Container transportation to be a kind of sundries conveyance means, spread with a sundries carry the way have many advantages the high and economic performance of efficiency of conveyance good, the service quantity high etc. Since 1957 the first container the ship in the United States was used, the way of Container transportation with the efficiency of packing to unload high, the port operation simple, the goods casualty rate low etc got the fast development within the scope of whole world, and the specific weight in the total amount transport also raise continuously. The competition of container transportation in the world is more and more vigorous. International container the customer greatly to have several tens only on the market currently. These company for the sake of existence, adopted various measure exaltation oneself competition ability. Electronic commerce, especially large container the ship more and morely the devotion usage, appear the cabin to change with each other at the same time. Develop the new joint management flight path etc. management the way, scale advantage within the market competition and the scale performance is more outstanding. Along with the technical and quick development of Internet. Container the freight transportation business enterprise to face the situation of develop the electronic commerce.The goods conveyance information is a kind of strategic resources just become decisive factor that container transportation the freight transportation business enterprise to boost production to suggest the effect. Key words: Container transportation , casualty rate , strategic resources第1章 绪 论1.1 论文的背景 在人类跨入21世纪的重要时刻，全球经济面临前所未有的机遇和挑战。世界各国，无论是发达国家还是发展中国家，为了求得自身的生存和发展，在努力搞好本国经济的同时，都致力于将本国经济汇入全球经济一体化之中；由此也促进了全球航运业的发展和世界范围内现代物流业的发展，继而促进了世界港口的建设和港机制造业的发展。世界各大集装箱船运公司为了降低集装箱运输成本，使集装箱船舶一直朝大型化方面发展，由此也造成了世界集装箱港口在原有基础上逐渐扩大而形成新的局面。各主要国家竞相建成枢纽港，以抢夺在集装箱运输和装卸方面的地位。 集装箱运输作为一种新型的件杂货运输手段，与传统的件杂货散运方式具有运输效率高、经济效益好、服务质量高等优点。自1957年美国第一艘集装箱船投入运营以来，集装箱运输方式便以其装卸效率高、港口操作简单、货损率低等优点在全世界范围内得到了快速发展，在运输总量中的比重也不断提高。港口装卸机械是在港口用来完成船舶与车辆的装卸、库场货物的堆码、拆垛与转运以及舱内、车内、库内装卸作业的起重运输机械。随着生产 的发展，港口货运量增长速度相当迅速，2003年，在世界港口集装箱吞吐量的前十名中，我国的香港、上海、深圳、高雄港占据了四个席位；全国港口集装箱吞吐量达到4715.3万标准箱，跃居世界第一位，我国已经成为全球最大的集装箱运输国。同时，我国集装箱运输呈现强劲的增长势头，2003年，我国港口集装箱吞吐量排名前十名的港口的增长速度均在15%以上，其中，宁波港增长速度高达48.6%。2004年，我国沿海港口货物吞吐量达到25.38亿吨，同比增长23%,港口完成集装箱吞吐量6160万TEU,同比增长26.6%,其中沿海完成5662万TEU,同比增长27.1%。截至2004年底，中国的上海港和深圳港的集装箱吞吐量达到了1455万TEU和1366万TEU,位居世界第三、第四位。2005年一季度，我国进出口同比增长23%,出口增长34.9%,进口增长12.2%。我国港口货物吞吐量8.74亿吨，同比增长16.5%,远低于2004年26%的增长幅度;集装箱吞吐量仍保持了较高的增长速度，为24%,2004年为26.9%,仍处于稳定高速增长的通道中。如此巨大数量货物的装卸，没有港口装卸机械是不可思议的。使用港口机械的状况已经成为衡量港口现代化、科学化水平的重要方面。从建设机械化港口码头的大量事实证明,合理的运用港口装卸机械,对于搞好装卸工作有着巨大的作用:可以提高劳动生产率,减轻体力劳动强度；可加速装卸，缩短船舶在港停泊时间，提高港口通过能力；可降低装卸 ，减少压船压货的损失，提高经济效益；可采用先进的装卸工艺，减少货差货损，提高货运质量；可为建立程序化、自动化的装卸线创造条件。因此，科学合理地确定港口机械设备拥有量，经济、合理地管理和使用港口机械，有利于港口企业及时地做出决策，有利于充分发挥港口的生产潜力，提高设备的利用率，从而提高经济效益，适应市场竞争的需要。这也是本问研究的中心目的。1.2 相关发展动态港口不仅是陆运和海运的交接点，也是影响和带动经济发展的国际运输链，是世界贸易的重要组成部分。随着我国国民经济的持续稳定增长和全球经济一体化格局的形成，这将会给港口物资流通带来大的发展，同时也将对港口装卸机械提出新的要求。运用现代科技，采用新技术，新工艺，实现港口装卸机械的现代化，已成为港口行业适应物流发展的必然趋势。这趋势主要表现在以下五个方面：1、自动化和智能化 自动化和智能化技术是集机电体的高新技术。目前，PC(可编程控制器)或PLC(可编程逻辑控制器)技术以其机械自动化程度和可靠性高、较强的通汛功能、控制器体积小、价格低而被大型港口装卸机械较普遍的采用。今后正向开放式功能更强的PLC技术发展，为实现更多的自动控制功能和实现控制智能化提供支持。自动化和智能化技术，计算机支持下的协同工作将在港口中普遍应用。如国外一些集装箱专用码头的装卸过程已实现全自动动控制；一些大的港口正向着现场作业无人化发展，专用装卸机械和库场作业等工作。虽说自动化和智能化技术有一定难度，但日前我同完全有能力并正在进行着此项研究。自动化和智能化以其安全，准确，高效、高技术含量在未来港口物流中将会发挥巨大的作用。2、大型化和高效化 集装箱运输及大型机械设备运输市场的不断扩大，要求港门配置大型的装卸机械。规模庞大的新型、高效岸边集装箱吊机在对超巴拿马型集装箱船作业中的成功应用，及人型桥式抓斗卸船机，大型连续式散货卸船机在大型海港码头的应用，让我们看到了未来港口的大型化、高效化的发展趋势。目前，世界发达港口矿石和煤炭装船单机台时效率已分别达16000吨和10000吨，卸船6000吨和5400吨，集装箱装卸桥台时效率达60箱。3、专业化和多用化 为提高装卸效率，各国港口为适应各货种流向和船型的需要，建造厂越来越多的专业化码头。如煤炭、汕品、集装箱、矿石等货类专用码头，并配备厂与之适应的专业化设备；为适应生产布局的不断变化和货种、货流不稳定等状况，出现了要求建造多用途码头的趋势，于是要求有与之相匹配的装卸机械。4、标准化和系列化 为提高港口机械制造水平，降低生产成本，方便维修和保养，港口装卸机械生产正向标准化、系列化方向发展。如我国岸边集装箱吊机是发展速度最快、技术水平最高、出口最多的港机产品，目前已成系列。外伸距有3235m，40m，42m，44m，45m，46m，48m，50m，53m，55m，最大已达635m，起重量40-70T，可满足对各代集装箱船的装卸作业。5、环保化随着人类社会的不断进步，不论发达国家，还是发展中国家都越来越重视环保问题，环保型装卸机械越来越受到人们的青睐，“绿色”已成为港口机械发展的潮流。如比利时Vigan公司生产的气力式卸船机，其涡轮式的鼓风机采用了最新的船空技术，能耗低，噪音小，再配以完善的隔音降噪措施，在整机1米内测试，噪音等级为68db。第2章 RTG与RMG方案的综合比较2.1两种装卸工艺方案简介2.1.1 工艺方案一RTG 指 轮胎式集装箱龙门吊机，是集装箱龙门吊机（场桥） 的一种，依靠拄脚上的轮子行走，将集装箱于码头堆场 上搬运及堆放。 RMG 指 轨道式集装箱龙门吊机，是集装箱龙门吊机（场桥） 的一种，于固定轨道上移动，将集装箱于码头堆场上搬 运及堆放。 TEU 指 Twenty Equivalent Unit ,也称标准箱，为长20英尺， 高8英尺6寸，宽8英尺的集装箱的容量统计单位，是 集装箱的标准计量单位。 轮胎式场桥(RTG)与轨道式场桥(RMG)是当今大型集装箱码头堆场上采用的两种主要机型。这两种方案究竟孰优孰劣，此前在各大集装箱码头工程设计中基本做过比较，但以往的比较大都是对这两种机型本身及其直接体现在工艺上的优缺点进行比较，很少涉及其它因素。因为场桥本身只是堆场装卸工艺系统中的一部分，在对RTG和RMG这两种工艺方案进行比选时除了要对这两种设备本身进行比较外，还应考虑系统中相关的供电、土建基础投资等因素。本文综合考虑了这些因素后，以全系统的综合技术经济指标进行了方案比选后方堆场顺岸方向平行布置7排轨道，每排轨道长约1311米，共有35块子堆场，装备24台RTG，堆场总堆箱容量为（按照堆五计算）3万TEU。RTG(门架式龙门吊机)基本技术工艺参数如下：l 跨距：23.47米（6+1）l 起升高度：18.2米（5+1）l 吊具下起重量：50吨l 大车速度：50/100米/分（满载/空载）l 小车速度：70米/分l 起升速度：23/50米/分（满载/空载）l 单循环作业时间：106.4秒，每小时单循环次数：33.8次2.1.2 工艺方案二后方堆场顺岸方向平行布置5排轨道，每排轨道长约1308米，共有25块子堆场，堆场总堆箱容量为3.8万TEU（按照堆六计算），配置24台RMG。RMG(轨道式龙门吊机)基本技术工艺参数如下：l 跨距：33米（9+1）l 起升高度：21米（6+1）l 吊具下起重量：50吨（额定负荷）61吨（最大负荷）l 大车速度：120米/分（基本不受负荷影响）某集装箱码头工程堆场装卸工艺比较 主要设计参数 1)码头年吞吐量：本工程建设大型专业化集装箱泊位4个，设计年吞吐量为240万TEU。2)各种集装箱的比例：重箱70；空箱30；冷藏箱占重箱的10；危险品箱占重箱的l。 3)堆场年营运天数：360 d。 4)堆场集装箱不平衡系数：1.2。 5)集装箱在堆场的平均堆存期：重箱7 d、空箱10 d、冷藏箱4 d、危险品箱3 d。6)码头前沿岸桥配置数量：16台。 4.2 方案设计:通过分析论证，堆场装卸工艺确定在RTG与RMG2个方案中进行比选。因为RTG与RMG在集装箱码头堆场内主要是用于普通重箱及冷藏箱作业，因此本次比选将只针对普通重箱和冷藏箱堆场进行。 1)RTG方案:根据目前RTG方案的常规选择，本工程拟采用跨度为23.47m(跨内6列箱+1车道)的RTG，堆箱高度按堆5过6考虑。RTG的平均作业效率取为20TEU/h。采用RTG方案所需堆场容量及地面箱位数按下式计算：式中：Ey为集装箱堆场容量(TEU)；Qh为集装箱码头重箱年运量(TEU)，168(2400.7)万TEU，其中普通重箱149.5万TEU，冷藏箱16.8万TEU；tdc为集装箱箱在港平均堆存期(d)，普通重箱取为7d，冷藏箱取为4d；Kbk为堆场集装箱不平衡系数，取1.2；Tyk为集装箱堆场年工作天数，取360d；Ns为堆场所需地面箱位数(TEU)；N1为堆箱层数，普通重箱取为5层，冷藏箱取为4层；As为堆场容量利用率，普通重箱取为0.65，冷藏箱取为0.6。 经计算，本方案所需普通重箱及冷藏箱堆场容量为37 128 TEU所需地面箱位数为11668 TEU（其中普通重箱地运的操作量占50，为182.9万TEU,平均每天5080 TEU，合3350自然箱，考虑到堆场作业的不平衡性，高峰小时操作量可达335自然箱，需16.75台(335/20)RTG同时作业。本工程码头前沿共配置16台岸桥，则码头前沿装卸船作业的最大工作效率为16台岸桥同时作业时的效率，若岸桥的平均作业效率取为30自然箱/h，则码头前沿的装卸效率为480自然箱/h，堆场需26.4台(240+2401.2)/20)RTG同时配合作业。考虑到设备的完好率(90)因素。本工程需配置48台(16.75+26.4)/0.9)RTG。 2)RMG方案:本工程选用的RMG拟采用双侧悬臂式，轨间全部用于堆箱，车道布置在悬臂下。运行方式采用第三种运行模式，即由司机现场操作作业。参照现有RMG的技术参数、制造工艺、使用效果及行车要求，本工程拟将RMG的轨距取为32 m，桥下可布箱10列，两侧各设2条车道，其中1条为作业通道。为减少倒箱量RMG的堆箱高度取与RTG相同，也为堆5过6。RMG的平均作业效率取为25 TEU/h。RMG方案的堆场容量利用率对普通重箱取为0.7，对冷藏箱取为0.65，则计算所需普通重箱及冷藏箱堆场容量为37128 TEU。所需地面箱位数为10830TEU(其中普通重箱地面箱位数9968TEU，冷藏箱地面箱位数862 TEU)。参照RTG方案中RTG配机数量的计算方法，堆场需为陆路集输运装卸作业配置13.4台(335/25)RMG，需为码头前沿装卸船作业配置21.12台(240+2401.2)/25)RMG。考虑到设备的完好率(98)因素，本工程计算所需配置36台(13.4+21.12)/0.98)RMGl2.2 两种方案的经济分析与比较2.2.1 投资RTG与RMG在投资上的主要差异有以下几个方面： 设备购置费用差价当前方案中选用的RTG的单机造价为80万美圆（折合人民币：664万元），RMG的单机造价为90万美圆（折合人民币：747万元），单机差价为83万元人民币。方案二比方案一增加设备购置费用总计： 基本建设投资差异+488-2288=2883（万元）配套设施费用由于RMG以高压电力为动力源，因此要增加配套的供配电设施，变电站、供电电缆系统、高压电控装置、电缆闸箱等增加费用约为：765万元；因此，采用RMG方案在投资上要 高于RTG方案5640万元。2.2.2 维修保养费用及故障率 RMG是通过电缆卷筒、高压电缆、地面电力闸箱等装置来供电，这些装置在正常运转情况下使用寿命长、故障率低；大车走行采用钢轮，磨损率低、寿命长，正常情况下，全部耐用年限期内无须更换，因此平时除进行正常的例行润滑、紧固等工作外，RMG无须其他维修养护工作。 RTG由自身所配备的柴油机一发电机组来供电，柴油机需定期进行更换机油、滤清器等维护保养工作，柴油机在达到一定使用台时（后，其轴承、线圈等部件也会出现损坏，需要拆下维修；RTG走行轮胎在使用过程中会出现磨损、漏气等现象；大车传动链条需定期紧固调整。因此从以上分析可以看出RTG比RMG维修工作量大，耗费人力多，维修保养占用时间长，维修养护成本大。下面对RTG和RMG全部耐用年限期内维修养护成本进行计算及比较，RTG和RMG的耐用年限一般均按30年设计（按34%使用率计算，若按50%使用率计算为20年）。 根据某集装箱公司2000年8月2001年12月期间，使用40.5tRTG维修养护费的统计数据，可以得出，1台RTG每月平均维修养护费为2.2万元（包含柴油机大修费用），1台RTG30年维修养护总费用为：万元本码头模型中配备的RTG为50t双箱吊具，其装机容量大于以上统计数据的40.5的RTG高出约15%。这样在本码头模型中使用的每台RTG的总维修保养费用将达到：7921.15=982万元统计数据显示，RTG柴油机发电机组维修保养成本约占其总维修成本的30%。这样总维修养护费用约为：98230%=294.6万元 在30年耐用年限期内，1台RTG至少需要更换8个走行轮胎2次，所需费用为：228=32万元 按目前使用率34%，RTGD的柴油机通常使用5年（约1500台时）即需要进行大修一次，考虑到经济性及柴油机自身使用寿命，每台柴油机最多只能大修2次，也就是使用15年，这样在RTG的使用寿命内要更新柴油机一次，需要更新费用约：30万元 RMG配备的变压器、高压柜、高压电缆卷筒故障率低，预计维修维护费用为40.5t的RTG动力部分的15%20%。这样RMG的维修费用将比RTG维修费中除去柴油机发动机组部分费用还要降低15%左右。这样RMG将节省维修费用：7920.70.15=83.16万元综合分析RMG方案，30年内大约可以节约维修费用：10554万元。另椐统计RTG动力部分和液压转向部分及轮胎的故障率占整机故障率的35%40%，而电力驱动部分的高压柜、变压器和高压电缆卷筒的故障率较低，约为整机的5%，所以轨道式场桥的故障率会大大低于轮胎式场桥，约为轮胎式场桥的60%70%。2.2.3 能耗由于有关RMG能源消耗的统计数据难以采集，在这里将用类比法对RMG与RTG进行比较。在计算RMG能耗时，将参照集装箱岸边装卸桥（以下简称岸桥）进行。表2-1是2001年度某两个集装箱公司（下称A公司和B公司）统计上报的岸桥和RTG能耗数据。表2-1 2001年度岸桥和RTG能耗统计表公司名 称设备数量（台）装卸箱量 （万TEU）总能耗费用 （万元）单位能耗（元/TENU）岸桥RTG岸桥RTG岸桥RTG岸桥RTGA公司92485.89179.91186.49343.892.171.91B公司34100267.56539.44452.441202.951.6912.23 根据A公司装卸作业船型参数知，该公司多数船舶型宽范围为2040米，因此岸桥小车水平运行的平均距离为岸桥两条轨道中心线至船舶中心线间距（L小车来表示），则L=16/2+4.5+30/2=27.5米。9台岸桥平均最大起升高度为29.4米，9台岸桥吊具垂直方向平均移动距离取其1/2，即：14.7米。33米RMG吊具垂直方向移动平均距离取3个集装箱高度，即9米左右。从以上数据可得：RMG与岸桥小车水平移动平均距离之比为：RMG与岸桥吊具垂直移动平均距离之比为：RMG与岸桥能耗与岸桥能耗之比为：之间，取上限为0.60。因此RMG能耗约为岸桥能耗的60%，则按此比例计算出相对于两公司岸桥能耗的RTG能耗：A公司折算为RMG的单位能耗B公司折算为RMG的单位能耗从以上估算可知，RMG单位起运箱平均能耗为1.16元/TEU，比RTG的平均能耗2.07元/TEU，每标箱降低了0.91元，比例约为44%。万元,24台RMG耐用所限期内总共可节省能耗费：万元。通过以上经济分析和比较，在30年的耐用年限内，RNG将比RTG节约各种费用（这里不考虑利率因素）：（万元）。因此，使用RMG将会给业主带来更可观的经济利益。2.3 RMG与RTG主要性能参数对比由于RMG整机采用钢性结构，走行轮采用钢性轮，跨距更大，其卷扬、小车、大车等机构技术参数可以大幅提高，RMG将更有利于装卸效率的提高。下面将就本码头模型中选用的RTG与TMG的技术性能进行比较，见表2-2：表2-2 RMG与RTG主要性能参数对比项目RMGRTG提高率结论额定起重量（吨）50最大615022%RMG最大起重量为61吨，可以用双箱吊具，与岸桥装卸效率保持同步，提高作业效率起升高度（米）21（6+1）18.2（5+1）15.4%RTG最高只能堆码5层箱，而RMG可堆码6层箱或更高，这样可提高堆场储存量，提高堆场利用率跨距（米）3323.4741%加大跨距可以减少堆场轨道梁数量，提高堆场有效利用面积轮压（吨）小于25满载时小于32-21%降低轮压可减少轨道梁工程造价小车行走速度（m/min）1207071%小车速度提高，可缩短装卸作业周期，提高装卸效率从以上数据可以看出，RMG各项技术性能参数均优于RTG，可以提高堆场装卸效率，从而保证堆场装卸效率与岸桥装卸效率保持同步。RMG堆箱高度增加可以提高堆场储箱量，但堆场过高也会造成倒箱率提高的不利影响。2.4 RMG与RTG装卸工艺特点比较RMG的各项技术参数均优于RTG，并且就单台定线作业来讲，RMG的装卸作业效率要大大高于RTG。但由于RMG在固定的轨道上运行，其在整个堆场中的机动性较差，在一排轨道上运行的RMG不能转移到其他轨道上运行；RMG所拖带的供电电缆限制了其作业范围；当堆场中同一排堆场横向作业紧张而不能满足装卸效率要求时，堆场中其它闲置的RMG将不能弥补装卸效率的不足。在堆场配备的设备相对紧张的情况下，这种不足更加明显。而RTG则不存在以上不足，其行走轮胎可以90度旋转，可以自行转移到堆场的任何位置。作为码头堆场配套设备的障碍哪？下面将结合本码头模型进行讨论。轮胎式场桥(RTG)与轨道式场桥(RMG)是两种工艺方案进行比选时除了要对这两种设备本身进行比较外，还应考虑系统中相关的供电、土建基础投资等因素。本文综合考虑了这些因素后，以全系统的综合技术经济指标进行了方案比选。RTG是目前世界范围内应用得最为广泛的集装箱码头堆场专用装卸设备。在各港集装箱运输发展初期，RTG由于具有机动灵活、便于分期分批购置、初始投资少等优点，成为众多集装箱码头选择的对象，如新加坡和中国香港及大陆的绝大多数集装箱码头都是以RTG作业为主。绝大多数RTG由内燃机驱动，但在个别有环保要求的场所，也有采用电动RTG的。应用RTG作业的集装箱码头，其装卸系统的设备大都是人工操作，前后方水平运输采用集装箱拖挂车。因为近年来利用DGPS技术将自动驾驶与集装箱定位技术应用于RTG方面已经取得了一定进展，因此也有些公司将RTG嵌入到了自动化作业流程中。RMG本身是一种非常成熟的机型历史要长于RTGRMG在集装箱码头上的应用以前多用于铁路整箱装卸作业线上，尤其是在跨距较大RTG难以做到的情况下，一般都是采用RMG。随着集装箱码头作业自动化水平需求的提高以及环保要求越来越严，10余年前有的港口开始把RMG大规模地应用到集装箱码头堆场上，到目前为止已遍布世界各地。比较典型的代表有英国的泰晤士港、鹿特丹的ECT码头、汉堡HHLA公司的CTA码头、新加坡巴西班让码头、意大利的塔兰托港、台湾省的高雄港、香港HIT码头等等。可以说，RMG也已成为目前世界上应用得较为广泛的集装箱码头堆场装卸设备。RMG在集装箱码头上的应用主要有3种模式：1)将其置于自动化作业系统中，完全由控制系统控制运行如鹿特丹的ECT码头、汉堡港HHLA公司的CTA码头等：2)不在机上配备司机，而是由控制室内的工作人员通过遥控方式同时控制多台RMG作业，如英国的泰晤士港、新加坡的巴两班让码头等：3)机上配备司机，由司机驾驶并操作作业，如高雄港、天津港等。综上所述，无论RTG还是RMG目前都有着对方无法替代的一些优点在一定的时间内它们都还将凭借各自的优势在适合自己的环境中得到继续发展。相对而言，RTG较适宜于集装箱运输对于集装箱运输已经发展到一定规模且发展势头良好的港口，则宜考虑采用RMG方案。2.4.1 RTG方案的工艺特点装卸工艺方案一的码头前沿配备12台岸桥，堆场顺岸方向划分为7排，纵向划分为5列，共35块场地，配置24台RTG。堆场功能划分一般将靠近海侧的堆场用于出口，远离海侧的堆场用于进口。码头装卸工艺将按以下方式实现。 当岸边12台岸桥同时进行出口作业时，由于RTG的机动性，所有RTG可以转移到前排堆场（靠码头侧）对进口箱进行堆码作业，每个子堆场允许两台RTG作业，作多允许3台场桥同时作业（但此时由于共用一条通道将产生一定的相互干扰，影响作业效率）。这样在前排每个子堆场上有两台RTG作业时，每排堆场理论上可允许10台场桥同时作业，前三排可允许24台RTG同时参与出口作业，因此可满足12台岸桥同时出口作业时，堆场堆码装卸的需要。 当12台岸桥中6台进行进口作业6台进行出口作业时，由于RTG可随时进行转场移动，因此也可以通过合理调度指挥满足生产需要。 12台岸桥同时作进口作业时，工艺实现与A相同，不在赘述。不难看出RTG方案不论是进行单一作业，还是进行交互作业，都可以很好地实现工艺要求。2.4.2 RMG方案作业工艺的实现装卸工艺方案二，码头前沿同样配备12台岸桥，后方堆场顺岸方向划分为5排，纵向划分为5列，共25块场地，配置24台RMG。如何利用RMG的作业覆盖范围大，单机作业效率高的特长，合理对堆场进行功能划分，是实现码头工艺要求的关键。 堆场功能划分研究如果将24台RMG按每排堆场5台配置，那么，每排堆场同时作业的RMG最多也只能达到5台。当堆场还是同RTG堆场的功能划分一样，前排堆场作出口，后排作进口时，前2排堆场最多只能有10台RMG同时进行对应作业，不能满足12台岸桥同时作业要求；只有3排堆场对应作业（此时RMG最多可保证15台工作），方可满足作业需要。因此，按照前排堆场用于出口，而后排堆场用于进口的布置方案不适于RMG作业，应调整场地使用布局。为了有效发挥RMG速度快效率高的优势，方案二中在第2排与第3排堆场、第4排与第5排堆场之间增设了两条横向堆场通道，通道宽度为一个车道，这样主要是考虑保证一块场地同时有两台RMG进行装卸作业并可实现三台RMG同时工作以最大限度提高某一子场地的作业效率。为了能够充分利用堆场中所用24台RMG，提高整体装卸效率，在装卸工艺方案二中，将堆场按列进行功能划分，从每台RMG的作业范围可以看出，中间一列堆场的每块场地理论上可以有5台RMG同时作业，此列堆场可有25台RMG同时作业。中央列堆场两侧的两列堆场中每块场地理论上可3台RMG同时作业，每列堆场可哟15台RMG同时作业。最外侧两列堆场中的每块场地理论上可有2台RMG同时作业，每列堆场可有10台RMG同时作业，这样就达到了装卸工艺方案一中每排堆场可有10台RTG同时作业的要求。 RMG工艺实现12台岸桥同时进行出口（进口）作业时，24台RMG可全部集中在任意两列至五列堆场进行堆码（或装箱）和集（疏）港所业，同一排的RMG可根据需要调换使用；当码头同时进行进出口作业时，则应将中间三列用于出口，两侧两列用于进口使用，如有6台岸桥进行出口作业，6台岸桥进口作业时，堆场中12台RMG可以根据需要，分别转移到中间3列出口区堆场和两侧2列进口区堆场中进行装卸作业其它场桥则可根据需要进行集港提箱作业。从而根本上解决了RMG不能转场作业、灵活性差，造成装卸效率降低的弊端。RTG与RMG的应用情况2.5 RTG的应用情况:RTG是目前世界范围内应用得最为广泛的集装箱码头堆场专用装卸设备。在各港集装箱运输发展初期，RTG由于具有机动灵活、便于分期分批购置、初始投资少等优点，成为众多集装箱码头选择的对象，如新加坡和中国香港及大陆的绝大多数集装箱码头都是以RTG作业为主。绝大多数RTG由内燃机驱动，但在个别有环保要求的场所，也有采用电动RTG的。应用RTG作业的集装箱码头，其装卸系统的设备大都是人工操作，前后方水平运输采用集装箱拖挂车。因为近年来利用DGPS技术将自动驾驶与集装箱定位技术应用于RTG方面已经取得了一定进展，因此也有些公司将RTG嵌入到了自动化作业流程中。 RMG的应用情况:RMG本身是一种非常成熟的机型，历史要长于RTG。RMG在集装箱码头上的应用以前多用于铁路整箱装卸作业线上，尤其是在跨距较大RTG难以做到的情况下，一般都是采用RMG。随着集装箱码头作业自动化水平需求的提高以及环保要求越来越严，10余年前有的港口开始把RMG大规模地应用到集装箱码头堆场上，到目前为止已遍布世界各地。比较典型的代表有英国的港、台湾省的高雄港、香港HIT码头等等。可以说，RMG也已成为目前世界上应用得较为广泛的集装箱码头堆场装卸设备。RMG在集装箱码头上的应用主要有3种模式：1)将其置于自动化作业系统中，完全由控制系统控制运行，如鹿特丹的ECT码头、汉堡港HHLA公司的CTA码头等；2)不在机上配备司机，而是由控制室内的工作人员通过遥控方式同时控制多台RMG作业，如英国的泰晤士港、新加坡的巴西班让码头等；3)机上配备司机，由司机驾驶并操作作业，如高雄港、天津港等。RTG与RMG的选择因素分析2RTG的选择因素分析 1)减少初始投资:因RTG不需要电力供应，可节省可观的变配电设备、电缆及电缆沟槽等附属设施投资。此外，由于RTG的跑道基础要求通常低于RMG的轨道基础要求，因此RTG跑道梁的地基处理费用要比RMG轨道梁的地基处理费用低，还可节省轨道投资。就单机造价而言，目前国内在同等技术条件与技术规格下，RTG的造价要低于RMG。因此，对初始投资比较敏感的工程通常考虑选用RTG。 2)吞吐量增长不快，设备需分期购置:有些港口，由于吞吐量增长不快，码头建成后需数年才能达产。如一次性投资过大。会影响投资效益，因此往往是基础设施先期建成，设备分期购置。在这种情况下，选用RTG比选用RMG更为灵活。 3)码头租赁时间不长时，尽量减少基础设施投资:当码头运营公司租用码头的合同期不长而又介入码头的初期建设时，一般会选择基础设施投资小的方案。国内曾有数家港务公司原考虑在新建集装箱码头上采用RMG，都因其合资外方的反对而最终还是采用了RTG。 4)集装箱堆场较为分散或形状不规则时:在这种情况下，可充分利用RTG机动灵活的特点，在不增加设备数量的前提下扩大作业范围。 5)沿用现有作业方式:有的码头公司已经采用了RTG的码头，为保持管理模式、设备机型的单一性，便于管、用、养、修，往往在其扩建或新建工程中继续采用RTG方案。 3.2 RMG的选择因素分析:采用RMG方案除了为适应环保、堆场面积狭小等要求外，更侧重于长期效益及远期目标。通过对国内外采用RMG的实例分析，选用RMG的决定因素主要有以下几个方面： 1)利用或拟于将来利用其易于实现自动化的特点，实现无人驾驶，节省劳动力成本。这在劳动力成本很高的发达国家更有吸引力。 2)因为RMG的营运费用明显低于RTG，为减少长期的维修保养、动力消耗等运营费用，同时也为了降低运营费用增长的风险，如潜在的燃油危机带来的费用增加，即使初始投资高一些，有些业主也倾向于选择RMG。3)因RMG作业效率高，可减少场桥数量。装卸作业点减少有利于改善堆场内的车辆交通组织。4)RMG型式多样，可选规格范围大，有助于集装箱码头整体装卸工艺的优化与改进。 5)RMG更有利于借助自动控制降低司机的劳动强度，为操作人员创造更好的工作条件。 6)当码头靠近居民区，有排放废气及噪音的限制要求时，通常应选择RMG。7)当码头堆场面积不足，需加大堆存密度时，选择RMG要优于RTG。8)在现有码头经营中已经采用了RMG，且积累了一定的经验，在其扩建或新建工程中感觉没有变更设备类型的必要时，会继续采用RMG。当然，选用RMG的码头运量要达到一定规模，使初期的高投入很快就能产生效益。此外码头堆场要集中，形状要规则，使堆场的整体布局合理、RMG的配置数量得当。2.5 结论表2-3给出了RMG与RTG的综合比较结论表2-3 RMG、RTG的综合比较项目RMGRTG能耗费用能源为可再生能源电能，经济耗能少。能源为不可在生能源柴油，能耗高，从长远看油价会不断上涨。故障率各机构工作可靠，故障率低故障点多，故障率高项目RMGRTG维修成本采用电缆卷筒、高压电缆、地面闸箱供电，基本无须特别维护、故障率低；采用钢性车轮，寿命长，基本不需要更换。维修费用低，工人劳动强度低，占用维修保养时间短采用柴油机发电机供电方式，需定期进行更换滤清器、机油等维护保养工作，需按工作周期对发动机进行大修。走行轮胎易破损、磨损、漏气。因此维修养护成本，占用时间长。工作效率技术工艺参数高，轨道和集装箱位置相对固定，节省了对箱时间，无须司机对大车走行进行纠偏，整机作业效率高技术工艺参数低，司机需经常对大车走行进行纠偏，整机效率低自动控制较易实现整机状态的定位，可实现多种自动、半自动控制，提高效率，未来有可能