（交通运输工程专业论文）优化tps集卡调度系统提高集装箱码头装卸效率.pdf

摘要 l f 港口经营者遇到的一个普遍问题就是：船公司为了降低成本，要求港口在船舶大型 一比茇宸的同时或超前提高接卸大型集装箱船舶能力，减少大型船舶在港停留时间，提高 船舶装卸船时量。 上述课题不仅涉及港口航道和码头前沿水深、码头前沿机械设备数量和性能、装卸 工艺和效率，还牵涉到与集装箱码头相匹配的集疏运条件、多式联运组织管理和港口的 卜、 政策环境等诸多问题。、t 本论文从集装箱船和港口的发展历史、现状和发展趋势着手，详细阐述了船舶大 型化后港口所面临的问题，且将问题的焦点集中于如何改变传统的集装箱码头作业模 式，提高集装箱装卸效率这一重要因素上来。围绕着这一问题从码头应当具备的硬件和 软件两个方面出发，提出了适合集装箱船舶大型化的码头t p s 集卡调度系统的作业模 式。 对于某一码头而言硬件设施的配备最大额是有一定限制的，硬件设施的配置在某 一范围之外与取得的实际效益是不成比例的，但在这一个传统行业内引入计算机管理这 一现代科技成果后，码头的装卸过程发生了翻天覆地的变化，效益也取得了大幅度上升， 尤其是集卡调度系统( t p s ) 使得集装箱的装卸效率有了质的飞跃。 本文详细分析了t p s 集卡调度系统的工作原理，系统框架方案和实际应用模式，详 细分析了码头采用t p s 集卡调度系统前后集卡的配备数量的差异和工作模式的变化，对 码头采用t p s 集卡调度系统后集卡的实际运行效果作了实地测量，分析了由此而给集装 箱码头工作效率带来的实质性影响，尤其是集装箱装卸效率的改变和装卸过程的自动化 程度。同时，根据各个码头的实际情况指出了t p s 集卡调度系统在港口运营过程中仍然 存在的若干问题，针对这些问题提出了自动调度规则的两个优化原则方案和三个实现方 案，进行了很为深入的研究，提出了既有理论意义、又有实用价值的具体实施方案。这 几种方案于20 0 2 年7 月在外高桥二期码头的实际营运中予以实施，取得了很好的实际 效果。 一、 f 论文的选题和对t p s 集卡调度系统的研究，是在实际管理工作当中进行的，根据作 、t 者多 f 的集装箱码头管理经验，结合现代科技技术在实践中的应用，对研究工作的初步 结论进行了积极主动的检验和改进，最后取得了比较完善的成果。在研究工作中，没有 采习繁琐的理论计算和推导过程，这种学习与研究方式对科学工作者和实践者，都有很 i 好的参考价值：厂 关键词：t p s 集卡调度系统集装箱船舶岸边起重机窠素装卸效率 、 i i a b s t r a c t i nt h es t u d yo ft h ep o r t ，o n eo ft h ev e r yi m p o r t a n ta n dc o m m o np r o b l e mi st h e i m p r o v e m e n to nt h ea b i l i t y t ol o a dt h ec o n t a i n e ro nt h es h i pa n dd i s c h a r g et h e c o n t a i n e rf r o mt h es h i pa n dt h eo p e r a t i n ge f f i c i e n c ya n dr e d u c i n gt h es e t t l i n gt i m ei n t h ep o r ta c c o m p a n yw i t ht h ei n c r e a s i n gt o n n a g eo ft h es h i p 。 t h ep o r ts e a r o u t e ，t h ef o r - d o c kd e p t h ，t h ea m o u n ta n dp e r f o r m a n c eo ft h e f o r - d o c km a c h i n e ，t h ep r o c e s sa n de f f i c i e n c yo fl o a d i n ga n dd i s c h a r g i n g ，a sw e l la s t h ei n g a t h e r i n ga n do u t p u t t i n g s y s t e m ，m u l t i t r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n ta n dt h e p o l i c yo ft h ep o r te t c a l lh a v e t h e p r o d i g i o u si n f l u e n c eo nt h ep r o j e c t t h ep a p e rf i r s t l yd w e l l so nt h ep r o b l e mr i s i n gf r o mt h eu p s i z i n gc o n t a i n e rs h i p a n df o c u s e so nh o wt o c h a n g et h et r a d i t i o n a lo p e r a t i n gm o d ea n de n h a n c et h e o p e r a t i n ge f f i c i e n c yo ft h ep o r ta f t e rs t u d y i n go nt h eh i s t o r y ，t h ec u r r e n ts i t u a t i o na n d t h et r e n do fc o n t a i n e r s h i pa n d t h ep o r t t h ep a p e ra l s oa n a l y z e st h eh a r d w a r ea n d s o f t w a r et h a tap o r ts h o u l db e e q u i p p e dt op u t t h et p si n t ou s e t oa p o r t 。t h eq u a n t i t y o f e q u i p m e n t i sl i m i t e da n ds o m e t i m e st h ee x t r a e q u i p m e n tc a n n o tg a i nt h er e l e v a n tb e n e f i th o w e v e r ，a f t e ri n t r u d u c i n gc o m p u t e r s y s t e m t ot h et r a d i t i o n a li n d u s t r y , g r e a tc h a n g e sh a v eb e e nt a k e np l a c ea n db o t ht h e o p e r a t i n ge f f i c i e n c ya n de c o n o m i cp r o f i t i s i n c r e a s i n g al o t t h ea p p l i c a t i o no ft h e t r a c t o rp a g i n gs y s t e mh a sg r e a t l yc h a n g e dt h eo p e r a t i n gm o d eo ft h el o a d i n ga n d d i s c h a r g i n go ft h e c o n t a i n e r t h ep a p e ra n a l y z et h ep r i n c i p l e ，t h es y s t e ms t r u c t u r ea n dt h ea p p l y i n gm o d eo f t h et p sa n dt h ed i f f e r e n c eo ft h ea m o u n to ft h ef u r n i t u r ea n dt h ew a y so fw o r k i n g a f t e ru s i n gt p s t h ea u t h o rv a l i d a t e da c t u a l l yt h er e s u l to ft h et p s a p p l y i n gt ot h e p o r tt op r o v et h ef u n c t i o no ft h es y s t e m t h ep a p e re x p a t i a t e st h eg r e a tc h a n g eo f t h ec o n t a i n e rp o r te s p e c i a l l yo nt h ea u t o m a t i z a t i o nd e g r e ea n dt h ee f f i c i e n c yo ft h e l o a d i n ga n dd i s c h a r g i n gp r o c e s s t h ep a p e ra l s op o i n t so u tt h ev i c eo ft h et p s d u r i n ga p p l y i n gt ot h ep o r ta c c o r d i n gt ot h ea c t u a ls t a t u sa n db r i n g sf o r w a r dt w o o p t i m i z i n gp r i n c i p i aa n dt h r e er e a l i z i n gs c h e m e s o nt h ea u t o p a g i n gr u l e sa n dd e e p l y e v a l u a t e st h e p r o j e c t t h ep r i n c i p i a h a v ea c h i e v e d p r e l i m i n a r y s u c c e s si n i i i w a i g a o q i a oc o n t a i n e rt e r m i n a lf r o mj u l y 2 0 0 2 t h e s t u d yo nt h et p s i sc a r r y i n gt h r o u g ht h ea c t u a lw o r k i n gp r o c e s s t h ea u t h o r a c t i v e l y v a l i d a t e sa n da m e l i o r a t e st h em o d e r nt e c h n o l o g y r e s o r t i n g o nt h er i c h w o r k i n ge x p e r i e n c eo nt h ed o c ka n d a v o i d st h ec o m p l e x p r o c e s so ft h e o r yd e d u c i n g a n d c a l c u l a t i n g t h ew a y o fs t u d ya l s oh a sr e f e r e n c ev a l u et oo t h e rr e s e a r c h i s t k e yw o r d s ：t p s ；c o n t a i n e rs h i p ；s h o r ec r a n e ；t r a c t o ne f f i c i e n c y i v c a o z h i - w e i ( m e 2 0 0 0 ) d i r e c t e db yl l 女堂皇d ：垒墨i 第一章引言 随着世界经济一体化和航运技术的不断发展，集装箱船舶大型化趋势日益明显，大 型乃至超大型船舶不断涌现。在现今国际三大主干线上，超巴拿马型集装箱船舶已处于 主导运输地位。集装箱船舶大型化趋势，引起了全球集装箱码头、班轮航线等布局的重 大变革。英国集装箱码头滞后于现代大型集装箱船舶的发展而导致各大船公司改靠比利 时安特卫普港的举措，已成为国际航运界和港口界讨论的热点：是船舶适应港口还是港 i 适应船舶，船舶大型化发展极限在哪里? 港口超前发展应该如何定位? 这些都成为港 航界经营管理者如何审时度势，选择自己的发展方向的重要问题。 航运市场的低迷导致运价的低廉，小型船公司经营惨淡，大型船公司也亏损连年， 为了追求规模效益，降低成本，各大船公司使出各种绝招，有舱位共享、强强联盟变竞 争为合作的连横战略，有开展环球运输、钟摆航线、船舶大型化的增收节支战术等等。 其中尤以船舶大型化最为引人注目。因为船舶大型化使得船公司必须在众多的港口中选 择枢纽港而减少挂靠的港口数量，以此减少船舶在港口的费用支出，降低单箱运输支出 成本。由此引发港口集装箱码头之间的能力竞争，成为枢纽港便可赢得船公司挂靠的首 选。区域性的扩大集装箱码头吞吐能力和方便的进出口运输环境的竞争日益激烈，为了 能更好地为船公司服务，提高服务质量，减少船舶在港停留时间，适应船舶大型化趋势， 接纳大型化船舶到港成为主要港口竞逐的目标，也已成为港口码头企业的首要任务。 增强接卸大型集装箱船舶能力，减少大型船舶在港停留时间，提高船舶装卸船时量， 是近几年来世界港口集装箱码头企业研究的重大课题。它不仅牵涉到港口航道和码头前 沿水深、码头前沿机械设备数量和性能、装卸工艺和效率，还牵涉到与集装箱码头相匹 配的集疏运条件、多式联运组织管理等一系列的组合问题。 综合上述，对适应船舶大型化，提高船舶装卸船时量，减少船舶在港停留时间的研 究，是码头企业进一步提高服务质量，提升竞争能力的需要，具有很强的理论研究和实 际虚用价值。 1 第二章集装箱船舶和码头的发展概况与发展趋势 码头与船舶是一对孪生的兄弟。因为有了船舶，所以有了码头；因为船舶需要发展 货物运输，所以码头必须添置装卸设施；因为船舶货物运输需要先进的集装箱化方式， 所以码头投入巨资建设集装箱专用码头；如今，船舶大型化已成为海运发展的必然趋势， 洲际集装箱枢纽港口即将呼之欲出。因此，港口集装箱码头的发展，必须研究船舶大型 化的发展。 2 1 集装箱船舶的发展概况和趋势 2 1 1 集装箱船发展的历史 2 0 世纪6 0 年代，横穿太平洋、大西洋的i 7 至2 万吨集装箱船可载7 0 0 至】0 0 0 t e u ， 这是第一代集装箱船。进入2 0 世纪7 0 年代，4 至5 万吨集装箱船的集装箱装载数增加到 1 8 0 0 至2 0 0 0 t e u ，航速也由第一代的2 3 节提高到2 7 节，这个时期的集装箱船被称为第 二：代。1 9 7 3 年石油危机以来，第二代集装箱船被视为不经济船型的代表，故被第三代集 装箱船取代，这一代船的航速降低到2 0 节至2 2 节，但由于增大了船体尺寸，提高了运 输效率，致使集装箱的装载数达到了3 0 0 0 t e u 。因此，第三代集装箱船被称为高效节能 型船。 2 0 世纪8 0 年代后期，集装箱船的航速进一步提到2 6 节，集装箱船大型化的限度则以 能通过巴拿马运河为准，这一时期的集装箱船被称为第四代。第四代集装箱船装载总数 增加到4 4 0 0 t e u 。由于采用了高强度钢，船舶重量减轻了2 5 ；大功率柴油机的研制， 大大降低了燃料费，又由于船舶自动化程度的提高，减少了船员人数，集装箱船经济性 进一步提高。 作为第五代集装箱船的先锋，德国船厂建造的5 艘a p l c 1 0 型集装箱船可装载 4 8 0 0 t e u 。这种集装箱船的船长与船宽的比为7 至8 ，使船舶的复原力增大，被称为第五 代集装箱船。 19 9 6 年春季竣工的r e h i n am a e r s k 号集装箱船，最多可装载8 0 0 0 t e u ，该船型已建造 了6 艘，人们说这个级别的集装箱船拉开了第六代集装箱船的序幕。即将问世的“马六 2 甲”型超级集装箱船将是第六代集装箱船的典范。 2 1 2 世界集装箱船舶发展现状 国际集装箱运输经历了约5 0 年的发展，己日趋成熟。2 1 世纪受世界经济一体化的 影响，国际贸易量以每年7 左右的速度递增，运力过剩与航运市场的发展促使国际集装 箱运输业发生了更加显著的变化。特别是1 9 9 2 2 0 0 2 十年中，世界前三十五大集装箱船 公司发生了巨大的变化，近半数的新型船公司取代了十年前有影响力的集装箱船公司， 世界前三十五大船公司的集装箱运力增长了近3 0 2 ( 详见下表) 。 1 9 9 2 2 0 0 2 年世界三十五大集装箱船公司拥有运力表 名 2 0 0 21 9 9 2 次船公司运力( t e u )船公司运力( t e u ) 1与士基、薄陆甭菲拇】荟 7 1 9 8 9 3 长荣 1 3 1 0 0 0 2铁行渣华 3 8 7 0 0 5 海陆 1 1 7 7 0 0 3长荣 3 5 3 9 9 6 马士基 1 0 5 0 0 0 4地中海航运 3 0 8 2 3 1 日本邮船 9 7 3 0 0 5韩进胜利 2 9 1 4 4 2 商船三井 9 1 8 0 0 6中远 2 3 0 6 7 3 中远 7 9 8 0 0 7美国总统轮船 2 3 0 2 6 2 川崎汽船 6 7 0 0 0 8达飞法国航总 1 9 4 4 2 5 美国总统轮船 6 6 7 0 0 9日本邮船 1 7 4 8 6 8 韩进 6 1 3 0 0 1 0j i i 崎汽船1 6 2 5 0 1以星5 8 8 0 0 1 1加拿大太平洋轮船1 5 5 2 3 8渣华5 7 3 0 0 1 2东方海外1 4 7 0 2 9 东方海外 5 6 9 0 0 1 3商船三井 1 4 5 5 2 5 铁行 5 6 8 0 0 1 4现代商船1 4 2 0 3 2 阳明 5 0 6 0 0 中国海运 1 3 8 2 7 5 阿拉伯联合航 4 1 5 0 0 15 还 1 6以星1 3 2 2 3 3 赫伯罗特 3 8 7 0 0 17赫伯罗特1 2 8 4 0 l 法国航海总公 3 4 0 0 0 3 司 1 8阳明 1 2 3 8 8 9 东方海皇 3 3 8 0 0 1 9南美轮船集团 9 1 1 1 8 戴尔马 3 2 4 0 0 2 0太平船务 8 8 1 9 1 达飞 3 0 7 0 0 2 1汉堡南方 8 5 6 9 0 地中海航运 3 0 7 0 0 阿拉伯联合航运 7 4 2 5 9 德意志罗斯托 3 0 4 0 0 2 2 克 2 3万海 7 1 3 3 5 比利时海运 2 8 5 0 0 2 4戴尔马集团 5 5 5 4 2 汉堡南方 2 7 2 0 0 2 5马来西亚国际 4 9 7 9 2 宝隆轮船 2 5 8 0 0 2 6 g f i m a l d i 4 9 1 9 8 朝阳商船 2 4 6 0 0 2 7建恒 4 2 1 5 5 威尔森 2 3 4 0 0 2 8伊朗伊斯兰航运 3 7 2 6 8 胜利 2 2 4 0 0 2 9宏海箱运 3 2 8 8 1 跨大西洋 2 2 0 0 0 3 0中国外运 2 7 9 6 3 北欧亚 2 1 5 0 0 3 1航运 2 7 2 4 6 墨西哥海运 1 9 6 0 0 3 2m e s s i n a2 5 8 7 3 c o n t s h i p 1 7 9 0 0 3 3 f i r m l i n e s2 5 6 7 8 波兰远洋 1 7 7 0 0 3 4s a m u d e r a 2 4 3 2 3 现代商船 1 7 4 0 0 3 5智利国营轮船 2 4 0 1 9 南非海运 1 6 7 0 0 合计 4 9 9 8 4 4 91 6 5 4 9 0 0 2 1 3 船舶大型化的发展趋势 表2 1 集装箱船型定义：集装箱船型是指在集装箱船舶发展历史上，设计以装载集装箱最 多而允许通过的自然条件为极限的船舶规格，通过调整船舶长度、船舶宽度、最大载重 吨吃水等技术要素而建造的船舶形状。 各类集装箱船型的技术要素表 4 巴拿马型 4 5 0 02 9 5 3 2 31 21 3 超巴拿马型 7 5 0 03 4 7 4 2 81 4 51 7 三星船厂型 9 0 0 03 4 04 5 61 4 51 8 双宽型1 5 0 0 0 3 9 66 9 01 4 52 8 马六甲极限型 1 8 0 0 03 9 66 02 l2 4 表2 2 集装箱运输船舶的大型化适应了全球航线和钟摆航线的特点，适应了全球主枢纽港间 的快速运输，适应了船公司联营及其共用舱位的经济运行方式，因此，一批具有竞争能 力的国际航运集团，在近几年相继建造5 0 0 0 t e u 以上的大型集装箱船舶，并陆续投入使 用。同时，超巴拿马型集装箱船也正在迅速成为亚欧航线和亚洲的美西航线的主流船型。 据有关资料显示，在亚洲到北美贸易航线中服役的4 3 0 艘集装箱班轮中，有5 8 艘是载箱 能力超过5 0 0 0 t e u 的超巴拿马型集装箱船。在亚欧贸易航线中服役的3 4 1 艘集装箱班轮 中，有8 1 艘是载箱能力超过5 0 0 0 t e u 的超巴拿马型集装箱船。 2 0 0 0 年1 1 月，“东方海外”在三星重工造船厂订造了两艘7 4 0 0 t e u 的集装箱船。另外， 德国的赫伯罗特公司也在现代重工造船厂订造了4 艘7 2o o t e u 集装箱船。2 0 0 1 年，中海 集团和三星重工造船厂为建造90 0 0 t e u 型集装箱船展开谈判，这种集装箱船将是目前世 界上最大的集装箱船。另外，“铁行渣华”最近表示，该公司正在计划建造载箱能力高达 1 0 0 0 0 t e u 的集装箱船。同时，荷兰学术界正在研究2 0 1 0 年前引进马六甲最大型集装箱船 的可能性。这种可以装载1 8 0 0 0 t e u 集装箱的巨无霸将达到东南亚的马六甲海峡所限制的 最：长尺寸和吃水。据英国研究机构c i a r k s o n 报告说，“2 0 0 1 年大约有1 9 9 艘总运力 6 14 8 8 3 t e u 的船舶交付使用，使全球集装箱船队船舶数增长7 3 ，总运力增长1 2 8 ，是 有史以来的最高标准记录，这是从3 0 多年前开始集装箱运输以来集装箱船舶建造最忙的 一年。 2 1 4 促使船舶大型化趋势的因素 预计到20 2 0 年，国际干线集装箱船舶的平均载箱率将为5 5o o t e u ，其中有20 的船 舶需要水深13 7 米以上的深水泊位及其航道水域，80 0 0 10 0 0 0 标准箱的“马六甲”型超 级寞装箱船也将问世并即将投入营运。集装箱船舶大型化趋势之所以如此迅猛，其重要 因素为： 5 ( 1 ) 投入大型集装箱船舶是提高船公司竞争力、扩大市场占有率的最佳途径，船舶 的大型化可以使船东得到规模效益； ( 2 ) 从造船技术讲，船舶尺度变化不大，所不同的是大型船增加舱面载箱量，使船 舶的总量位数增加，因此其单位造价相对下降； ( 3 ) 在经营成本方面，由于停靠港口减少，运距加长，港口对中转箱和对运量大的 船公司采用优惠价格，集装箱枢纽港设施设备先进，管理水平高，船舶在港停留时间相 对缩短，船舶每箱位海里成本下降明显： ( 4 ) 大型船舶的航速一般都比较高，其燃油单耗低于中小型船。大型化集装箱船发 展的原因还有跨国公司的生产经营活动已成为全球经济活动的主导力量。跨国公司带动 的贸易已成为当今世界进出口贸易的一个重要因素。跨国公司的业务量产生的巨大的洲 际运输量，并在世界集装箱运量中的比重稳定增长，形成了集装箱班轮运输市场的主要 需求者。 2 1 5 船舶大型化的前景 根据国际权威的研究机构分析，未来几年，第五代集装箱船舶将取代第四代船成为 集装箱干线运输的主流船型，第六代集装箱船将成为最有潜力的船型。 根据荷兰港务局测算，即将问世并正式投入运营的马士基海陆公司超大型集装箱运 输船的船体长度至少是4 0 4 米，船宽是5 2 米，船甲板上可以横向装载2 0 列集装箱。 8 0 0 0 t e u 集装箱船舶即将投入营运，但这并不意味集装箱船舶大型化的终点，而是更 大型化的一个开端。当前最为热门的一种“未来船型”是15 0 0 0 t e u 的超大型集装箱船， 这种船长40 0 米，船宽7 0 米，吃水1 4 5 米。 有专家指出，按照目前的造船技术和发展趋势，集装箱船的船型可以发展到 18 l5 4 t e u ，根据工业发展水平、科学技术条件，世界上还有某些航线的实际需要，现在 设计和制造超巨型集装箱运输船舶，无论足在技术材料还是在生产工艺上都并不难，唯 一难的是目前世界上能够安全容纳吃水至少在1 6 米至2 1 米，船长在4 10 米以上的超巨 型集装箱船舶的港口码头并不多。 也有专家指出，从持续大型化的油轮到载重5 0 万吨左右即停止的例子可以看出， 集装箱船因其大型化在经济方面的好处，如果大型化超过一定的程度，扩建港口设施的 费用等将会抵消这一好处，从而失去经济的总体效果。日本海事权威度边逸郎先生认为， 根据将来的经济贸易发展预测、现在的港口状况和海运界的动向，集装箱船的最大限在 6 10 0 0 0 t e u 左右。 2 2 港口集装箱码头发展的历史和发展趋势 鉴于对世界上大型集装箱船舶的发展趋势，我们可以预见：世界集装箱船舶大型化 发展是一个必然趋势，但它的发展受到洲际先进港口集装箱码头整体规模的限制，在2 0 20 年内，集装箱专用船的船型配置，载箱量将在1 5 0 0 0t e u 左右，吃水在15 米以上，船宽 在4 3 米以上( 可载箱量1 7 排以上) 。由此可见，枢纽港的接纳集装箱船舶的航道及码头 前沿水深至少应该在15 米以上，码头岸边桥式起重机的前伸距至少在63 米以上，岸边 桥式起重机的配置应该达到每百米一台，并配有先进的通讯、管理设施设备和专业管理 人员。 2 2 1 港口集装箱码头发展的历史 世界港1 3 发展随着国际经济发展呈现出以下不同的发展阶段及其特点： 第一代港口水陆联运换装点。在工业化初期，运输被分割成许多环节，处于该 时期的港1 3 ，一般以完成客货运输方式的换装中转为主要功能，港口的活动空间仅限于 码头作业区域，港口提供低增值的服务，港口装卸的货物主要是件杂货，其发展的决定 因素是资本与劳动力，管理的特点是港内独立活动，与用户关系松散，服务方式是港到 港。 第二代港口运输枢纽和工业活动基地。二战后，西方发达国家进入重化工业时 期，大批依赖水运的工业向临海区域集聚，大宗能源和原材料在港口吞吐货物中占有较 大的比重，同时，在港口内出现货物包装、加贴标志等附加增值活动。港口功能由装卸 功能拓展到工业和商业领域，这一时期，国际集装箱运输开始发展，逐步成为集装箱多 式联运系统中的重要环节，部分多式联运的集装箱能做到点到点( 门到门运输方式) 。港 口发展的决定因素由资本到技术。 第三代港口全球货物贸易集散中心和综合物流服务基地。20 世纪8 0 年代以来， 以经济全球现代物流和集装箱运输为大背景，一些地处国际航运干线，具有水深优势、 腹地广阔、集疏运系统完备并有大城市为强力依托的港口，在客货海陆联运枢纽和工业 活动中心的基础上，逐渐发展成为全球商品储存、集散、分拨中心，具有提供国际贸易 信包、物流配送等高增值服务功能。港口向多元化发展，使港口成为沿海城市中最具有 活力的多功能地区。港口发展的决定因素是技术、信息与服务。 7 2 2 2 世界先进国家集装箱码头的特点和发展趋势 随着世界经济全球化趋势的日益强劲，港口已成为所在地区经济发展的纽带和桥梁， 其e 要表现在以下三个方面： 一是码头泊位和航道水深是大型集装箱船舶进出港的首要条件。目前一些先进港口 的航道水深基本上都达至i j - 15 米以上，如新加坡新建的集装箱码头、香港葵涌集装箱码头 的西博廖航道都在一l5 米。 二是码头装卸服务的快速和安全，是集装箱码头营运的一个重要环节。新加坡港平 均每天装卸集装箱4 万t e u ，平均每个泊位装卸4 6 1 万t e u 年，每台岸边集装箱起重机 装卸14 3 万t e u 年，装卸效率通常达10 0 箱船时以上，最高达2 2 9 箱船时，每分钟通 过港区大门的集装箱卡车达3 5 辆：香港葵涌集装箱码头平均每个泊位装卸55 万t e u 年，每台岸边集装箱起重机装卸15 4 万t e u 年。 三是码头配备高科技自动化设施，是优化集装箱码头的一个重要方面。许多先进集 装箱码头都在集装箱码头的装卸作业中运用高科技、新技术，例如激光、雷达、微分全 球定位系统和光学读字器等现代科技设备。欧洲、美国、东南亚集装箱场地装卸机械的 自动驱动和转向装置的识别、定位、检测和道口管理等方面也应用了这些新技术。新加 坡裕廊港集装箱码头在20 0 1 年开始安装现代化的集装箱码头管理系统( c t m s ) ，用于实 时跟踪和监控岸边集装箱起重机、集装箱拖车和场地龙门吊的装卸操作，支持集装箱码 头的作业和管理。 高科技、新技术的投入和运用，使集装箱码头不仅可以提高装卸速度、提高货物储 存管理效率、优化堆场和机械利用率，还实现了高效的人力资源配置，从而促进了集装 箱码头的管理水平和总体效率，也为航运界推出了在线增值服务。 2 3 船舶大型化港口面临的问题 船舶大型化的趋势对港口集装箱码头的建设提出了严峻的挑战，由于世界范围的集 装箱码头发展迅猛，竞争日益激烈，致使大型跨国船公司对枢纽港的选择要求越来越高， 越来越占主动地位。港口经营者已经清醒地看到集装箱码头在接纳大型集装箱船舶所应 该具备的软硬件设备的重要性。 8 2 3 1 航道及码头前沿水深 近年来为适应大型集装箱船舶的吃水要求，世界各地有关港1 ：3 都在进行或计划进行 进港航道或码头水域的疏浚。国外的港口如西雅图、奥克兰、佛罗里达等，国内的港口 如天津、广州、上海等，都在分阶段完成航道的疏浚工作。有的则将集装箱码头向市区 外迁移，如国外的比利时安特卫普港、国内的青岛港、上海港等。而大多数港口则是寻 找适合的地方建造洲际枢纽集装箱码头，如上海正在建设大小洋山深水港，青岛、广州 等也在筹建适应更大型集装箱船舶的深水泊位。宁波正在舟山筹建码头前沿水深1 5 米的 码头，目前营运中的最大集装箱船舶满载吃水1 4 5 米，需要的航道和码头水域深度为1 5 米， 2 3 2 码头前沿机械设备 世界各地港1 ：3 为适应集装箱吞吐量的增长和船舶大型化的要求，近年来以持续稳定 的速度添置大型岸边集装箱起重机。据统计，过去6 年来全球岸边集装箱起重机台数以 近8 的年增长率递增。新添置的岸边集装箱起重机除性能提高外，最主要的考虑是适应 船舶大型化的需要。尽管在役的船舶中，甲板上最多积载1 7 列集装箱，但是近年来订购 和已使用的岸边集装箱起重机中，大部分均要求适应作业甲板上积载1 8 列以上集装箱的 船舶，提前为更大型集装箱船舶的出现做好了准备。 国内沿海港口近年来新添置的岸边集装箱起重机大多数均能适应作业甲板上积载 1 8 列以上集装箱的船舶，其中天津、上海、青岛、宁波等港口近年来采购了适应作业甲 板上积载2 2 列以上集装箱的船舶的岸边集装箱起重机。 2 3 3 船舶装卸效率 大型船舶要求挂靠港口高效进行船舶装卸作业，以便加快船舶周转，发挥大型船舶的 营运成本优势。据估计，载运7 0 0 0 t e u 或以上的大型集装箱船经营人要求港区码头至少 每小时调运3 0 0 只集装箱，3 6 小时内全部装卸完毕后立即开船，这是目前大部分港区码 头装卸或调运集装箱的速度或者效率的两倍。近年来有关港口为达到大型船舶的作业效 率要求作了不懈的努力，新添置的岸边集装箱起重机工作速度高，采用的高技术设备多， 所有机械设备便于司机操作，性能和作业效率普遍高于原有在役的岸边集装箱起重饥。 除此以外，还有采取以下一些提高作业效率的措施：配置更多的岸边集装箱起重机以便 同时使用多台起重机装卸船舶；采用双小车式岸边集装箱起重机，提高单机作业效率： 9 研究码头设备配置与码头前沿装卸设备数量的关系，合理配置码头设备；加强码头内的 交通规划的科学性，减少交通堵塞；采用双箱吊具提高岸边集装箱起重机的作业效率： 采用边装边卸、集装箱卡车t p s ( t r a c t o rp a g i n gs u b s y s t e m ) 等。 2 3 4 集琉运条件 在港口集疏运各个环节中，集指的是将发货人通过各种运输方式将出口的集装箱集 中堆放在码头的前沿或码头附近的堆场准备装船出口；疏指的是将进1 2 1 箱从船上卸下堆 放在码头的后方堆场或码头附近的港外堆场，然后通过各种方式运至收货人指定的目的 地。畅通无阻的集疏运系统是集装箱码头装卸大型集装箱船舶必不可少的基本保证。大 型船舶挂靠港口时，作业的集装箱数量大，如果集疏运过分依赖于公路交通，集疏运车 辆容易造成港区附近的交通拥挤，影响社会交通环境。 港口进出口集装箱集疏运是一个国家进出口贸易运输不可缺少的重要环节。集装箱 运输以迅速、经济、安全、价廉地将集装箱送达最终目的地为特点，而便利的集疏运在 集装箱运输全过程中，对提高集装箱码头装卸的速度、加强车船周转、合理调节港口周 边公路运输繁忙的环境、确保商品按时送达、缩短商品流通时间和发展多式联运等均有 十分重要的意义和作用。 2 3 4 1 畅通无阻的集疏运是物流集散的重要渠道 港口是世界商品生产和消费、经济与贸易物流网络的主枢纽，也是现代综合交通运 输体系中公、铁、水、航空和管道五大运输方式的交汇点。作为世界集装箱枢纽港，畅 通无阻的集疏运系统是非常重要的。 2 3 4 2 周密的集疏运计划能提高集装箱运输的经济效率 港口是集装箱进出口的咽喉，港口集疏运的组织工作就是通过计划预先安排将进口 船舶满载数千只集装箱顺利卸进码头，并区分箱型、流向存放在堆场；同时，将2 4 小时 前预先集中，来自各地的集装箱迅速装运上船，让海运船舶在港停泊时间缩至最短，以 提高集装箱船舶的利用率。港口集装箱码头为了降低成本，减少运输环节，满足船舶满 载需要，协助出口货主紧急需求，也常常将车船直取与港口装卸连在一起。港口集疏运 组织工作的周密安排就更能提高综合运输的效益。 1 0 2 3 4 3 发达的集疏运系统能促进集装箱多式联运的发展 先进的集装箱运输朝着多式联运的方向发展，不再局限于单一的海运、公路和铁路 运输，而是将各种运输方式有机地联系起来，实现“门到门”运输，即通过多式联运经 营人的精心组织，选择最简捷、最有效、最经济、最安全的分承运人或方式，将货物及 时从发运人指定处运至收货人指定处。 2 4 集装箱码头适应集装箱船舶大型化的码头机械配置 集装箱码头装卸船舶的大型机械主要是岸边桥式起重机。大型集装箱船舶自身并不配 备装卸设备，而是由码头提供大型机械设备。随着集装箱船舶大型化的发展趋势，集装 箱码头岸边桥式起重机也伴随着向大型化发展。通过下表，我们可见其中端倪。 集装箱船舶与码头岸边桥式起重机同步发展情况表 港航设技术定 1 9 6 5 年1 9 6 6 年以1 9 7 1 年以1 9 8 4 年以1 9 9 6 年以 备额 刖后后，目 载重吨 1 0 2 8 21 9 9 1 45 1 5 4 05 9 8 4 01 0 4 9 6 集装载箱量4 0 0 t e u1 0 1 0t e u 3 0 5 0t e u4 4 6 0t e u7 0 6 0t e u 箱船装载排 6 排1 0 排1 3 排1 3 排1 7 排 数 码头前伸距无3 3 5 米3 7 3 米5 0 米6 3 米 岸边桥 式起重负荷吨3 0 53 54 05 06 1 机 表2 3 从上表可以看出：( 1 ) 在同一时间阶段，码头岸边桥式起重机的配备超前船舶的发展。 例如，1 9 9 6 年以后，船舶宽度最大的载箱排数为1 7 排，而新造的集装箱码头的岸边桥式 起重机前伸距已经达到6 3 米，足可以装卸2 1 排的大型集装箱船舶。( 2 ) 码头岸边桥式 起重机的负荷吨发展已到极限。过去3 0 5 吨只能一次装卸一只自然重箱，现在6 1 吨完 全可以一次装卸两只自然重箱，其负荷吨正好是原来的2 倍。 1 1 2 5 计算机和信息技术已成为集装箱码头管理手段 当今世界，微电子科学技术突飞猛进。特别是2 0 世纪8 0 年代以来，新技术革命浪潮席 卷世界，人类社会的一切领域日新月异。虽然东南亚经济风暴给世界经济带来较大的影 响但国际贸易仍然活跃。由于买卖双方地处不同的国家和地区，多数情况下采用银行 不可撤销的信用担保，以规定的纸面单证为凭证，方能达到商品与货币安全交换的目的。 全球贸易额的上升带来了各种贸易单证、文件数量的激增。计算机及其它办公自动化设 备的出现可以在一定范围内减轻人工处理纸面单证的劳动强度。在各类商业贸易单证中 有相当大的一部分数据是重复出现的，需要反复地键入。有人对此也做过统计，计算机 的输入平均7 0 来自另一台计算机的输出，且重复输入也使出差错的机率增高，据美国一 家大型分销中心统计，有5 的单证中存在着错误。同时重复录入浪费人力、浪费时间、 降低效率。 港口对集装箱船舶的装卸与积载，涉及到的政府机构有起运港和到达港的海关、 商检、卫检、动植物检；需互相传送箱货单证资料的有船公司、起运港、中转港和到达 港和理货公司、船舶代理公司等等。同样的箱货资料，过去采用纸质单证，信息的重复 输入和人为的差错给货物运输带来了很大的障碍。现代计算机的大量普及和应用以及功 能的不断提高，已使计算机应用从单机应用走向系统应用；同时通信条件和技术的完善， 网络的普及又为港航与货主e d i 的应用提供了坚实的基础。先进的集装箱运输完全采用 了e d l 系统，未采用e d i 系统的港口集装箱码头基本没有。 正是在这样的背景下，以计算机应用、通信网络和数据标准化为基础的e d i 应运而 生。e d i 一经出现便在国际集装箱运输中显示出了强大的生命力，迅速地在世界各主要发 达国家和地区的港口得到广泛的应用。正如香港t r a d e l i n k 公司的宣传资料所指出的那 样：“当e d i 于6 0 年代末期在美国首次被采用时，只属于当时经商的途径之一；时至今 日，不但美国和欧洲大部分国家，以至越来越多的亚太地区国家，均已认定e d i 是经商 的唯一途径”。 由于e d i 具有高速、精确、远程和巨量的技术性能，因此e d i 的兴起标志着一场全 新的、全球性的商业革命的开始。国外专家深刻地指出：“能否开发和推动e d i 计划，将 决定对外贸易方面的兴衰和存亡。如果跟随世界贸易潮流，积极推行e d i 就会成为巨龙 而腾弋，否则就会成为恐龙而绝种”。港口集装箱码头e d i 系统的使用，使码头集装箱 的进出与海关、船公司、货主、代理、装货港和卸货港的信息真正起到了共事的作用， 1 2 2 6 提高大型集装箱船舶的装卸效率已成为船公司的最大需求 集装箱船舶大型化后，船公司对码头的最大需求就是提高装卸效率。为了达到谨慎 运输的标准，保障对客户的承诺，集装箱班轮的运输采用的“五定”标准，即定期、定 航线、定船舶、定费率、定港口。船公司在安排航线，决定挂靠港口时，就必须与港1 3 签署装卸时间，靠离泊的日期。一旦港1 ：3 因为泊位、机械等设旖设备原因耽误大型集装 箱船的船期，那该港口的信誉将会受到严重的不信任危机。如果集装箱码头的装卸效率 一直保持高水准，实际上就为船公司争取到更多的运输机会。港口之间的竞争促使装卸 效率和服务水平的不断提高，船公司也在不断寻求效率最高，服务最佳的枢纽港作为大 型船舶的挂靠港。船公司对效率较低、服务较差的集装箱码头就很有可能另辟蹊径。 2 6 1 集装箱码头提高大型集装箱船舶的装卸效率的硬件措施 集装箱码头装卸的硬件设备除了岸边桥式起重机以外，场地轮胎吊或龙门吊、水平 运输集卡或跨运车、足够的泊位和堆场也是集装箱码头必不可少的配套机械设施。 2 6 1 1 场地轮胎吊或龙门吊 集装箱码头堆场机械的使用与码头前沿船舶的装卸有一定的比例关系，堆场的管理方式 也会影响机械的配置数量。香港集装箱码头堆场的设置由于受到土地价格的影响，进出 口的集装箱采用混堆的方法，堆场机械配置了“电子龙”的龙门吊。由于计算机管理的 得心应手，这样的配置可以节省土地面积，节省机械的配置。而大多数国家和地区的集 装箱码头则采用轮胎吊或龙门吊，他们的发展情况如表2 4 。 世界集装箱码头拥有场地机械统计表单位：台 1 9 7 0 正1 9 8 3 焦1 9 9 5 笠1 9 9 8 住 轮胎吊 4 05 2 02 2 0 03 0 0 0 龙门吊2 0 03 5 07 8 08 0 0 合计2 4 08 7 02 9 8 03 8 0 0 表2 4 场地集装箱大型机械前期一般是堆2 过l ，以后都能达到堆6 过l 。 1 3 2 6 1 2 集卡或跨运车 集装箱码头进行船边到堆场之间的水平运输一般有两种方式，一是采用集装箱卡车 运输方式，另一种是采用跨运车运输方式。西欧国家的集装箱码头采用跨运车运输的方 式比较多。根据码头装卸作业的经验，一台岸边桥式起重机配备6 7 部集卡比较合适， 当然，堆场路线较长就不够了，但其成本相对来说就会不经济。 2 6 1 3 集装箱泊位 集装箱码头的长度与集装箱船舶的长度有较大的关系，集装箱船舶的长度过去都在 2 5 0 米左右，而大型集装箱船舶的长度一般在4 0 0 米左右。因此，根据停泊船舶的艘数来 确足泊位的数量不尽合理。而码头的建设长度却对船舶的靠泊有着较大的影响，这主要 取决于码头的定位与接卸船舶的大小。 2 6 ，1 4 集装箱堆场 码头的堆场用于暂时储存准备装卸船的进出口物资或载有物资的集装箱。堆场的大 小是根据码头吞吐量的大小而定的。二十世纪是交通运输业大力发展的时期，集装箱运 输就是在这个世纪得到充分的发展。在集装箱开始之前的码头堆场，码头前沿至仓库场 地边沿的距离一般在2 0 0 米左右，集装箱码头堆场的纵深发展基本是每十年扩大1 0 0 米， 现在国外的集装箱堆场纵深一般在6 0 0