（交通运输工程专业论文）天津港集装箱码头堆场系统通过能力研究.pdf

- 1 1 , 、 一 。 j ， t l d a l i a nm a r i t i m eu n i v e r s i t y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fm a n a g e m e n t b y z h a n g y a n b i n ( c o m m u n i c a t i o n sa n dt r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g ) t h e s i ss u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rl i uc u i l i a n a s s i s t a n ts u p e r v i s o r ：s e n i o re n g i n e e rl id a p e n g s e p t e m b e r 2 0 1 0 - ， 1 - m i l lti t l li i l li l l l l li1 11 v 18 15 4 9 1 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文! 丞洼鲞篡苤筮亟煞丝扬丕统适过篚应堡究= = 。除论文中已 经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发 表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：缘歪鱼参 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密面( 请在以上方框内打“ ) 论文作者签名：刍哳绫导师签名： 溯托 日期：弦l 矿年矿月了口日 - 奢 一 i 中文摘要 摘要 近年来，随着世界经济一体化的迅猛发展，我国的对外贸易量不断攀升，也 使我国的集装箱吞吐量大幅提高。9 5 年以来，我国集装箱吞吐量的年均涨幅超过 了2 0 ，2 0 0 8 更是达到了1 2 6 亿标箱，并创下了我国集装箱吞吐量的新纪录。集 装箱流通量的快速增加，使集装箱码头堆场系统面临严峻的考验。港口集装箱堆 场能否充分合理的利用现有资源，优化堆场作业流程，减少集装箱的在港时间和 装卸费用，提高其周转速度，为客户提供优质服务，是当今堆场行业中亟待解决 的问题。为此港口集装箱堆场的经营者和研究者不断采用先进的管理和技术来提 高堆场系统的通过能力。所以，开展提高港口集装箱堆场系统通过能力的研究势 在必行，具有重要的现实意义。 本文以天津港集装箱码头堆场系统的通过能力为研究对象，首先介绍了该港 口具有代表性的一个集装箱码头堆场的情况，之后通过排队论的方法，对天津港 集装箱码头堆场进行了分析，找出了影响该堆场通过能力的因素，并根据分析结 果，从闸口和堆场内部两方面入手，提出提高了天津港集装箱码头堆场的几点建 议。 关键词：天津港集装箱码头；堆场系统；通过能力 - j - i r e a c h e d12 6b i l l i o nt e ui n2 0 0 8 ，w h i c hw a ss e tu pan e wr e c o r do fo u rc o n t a i n e r t h r o u g h o u t h o w e v e r ，t h er a p i dt u l t l o v e ro f c o n t a i n e r sr i s em a k e st h ec o n t a i n e ry a r da t i t sd 0 c kf a c i n gab i gt e s t w h e t h e rt h ec o n t a i n e ry a r da ti t sd o c kc a na d e q u a t e l yu t i l i z e s c u r r e n tr e s o u r c e so rn o t ；o p t i m i z i n gy a r do p e r a t i o n ；r e d u c i n gt h ec o n t a i n e rs t a y i n gt i m e a tt h ed o c ka n dt h es t e v e d o r ec h a r g e s ；s p e e d i n gu pi t st u r n o v e r , a n d s u p p l y i n gg o o d s e r v i c ef o rt h ec u s t o m e r sa r et h eb u r n i n gq u e s t i o n sf o rn o w a d a y sc o n t a i n e ry a r d b u s i n e s s s oi tm e a n st h eo w n e r sa n dr e s e a r c h e r sh a v et ou s et h ea d v a n c e dm a n a g e m e n t a n dt e c h n o l o g i e sc o n t i n u o u s l yt oi m p r o v et h et r a n s m i t t e dc a p a b i l i t yo fc o n t a i n e ry a r d s y s t e m t h e r e f o r e ，t oc a r r yo u ta r e s e a r c ho fi m p r o v i n gt h et r a n s m i t t e dc a p a b i l i t yo ft h e c o n t a i n e ry a r ds y s t e mi sn o to n l yi m p e r a t i v e ，b u ti ta l s oh a si m p o r t a n tp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e t h i sp a p e r ，b a s e do nt h et r a n s m i t t e dc a p a b i l i t yo ft i a n j i n sc o n t a i n e ry a r ds y s t e m ， a i m sa tf i n d i n go u t t h er e m a i n i n gp r o b l e m si nt h i sc o n t a i n e ry a r db yu s i n gt h e m e c h a n i c a ls y s t e m ，i n f o r m a t i o ns y s t e m ，p r o c e s sp r o c e d u r ea n dw o r kf l o w ，w h i c h i n t r o d u c ei t sp r e s e n ts i t u a t i o na c c o r d i n gt ot h er e l a t e di n d e x ，a n db o t hb ya n a l y z i n gi t s s y s t e m t h e nu s i n gt h eq u e u i n gt h e o r y ，o p t i m i z e st i a n j i n so p e r a t i o np r o c e s so fi t s c o n t a i n e ry a r d ；f i n a l l y ，b a s e do nt h ef o r m e rs t u d y ，w ec a l lm a k eac o n c l u s i o nw h i c hi s a b o u tt h ei m p r o v e dm e t h o d st ot h ec o n t a i n e ry a r ds y s t e mo ft i a n j i n ，a n dt h e nw ec a n e x p e c tt h eg a i no ft h ee n h a n c e ds y s t e m k e yw o r d s ：t i a n j i nc o n t a i n e rp o r t ；m a r s h a l i n gy a r d ；t h r o u g h p u tc a p a c i t y 1 1 选题背景及意义1 1 2 文献综述2 1 3 本文研究的主要内容3 第2 章港口集装箱堆场系统概述4 2 1 港口集装箱堆场系统组成要素概述。4 2 1 1 港口集装箱堆场概述及布局4 2 1 2 港口集装箱堆场的机械系统6 2 1 3 港口集装箱堆场信息系统8 2 2 港口集装箱堆场系统运作概述9 2 2 1 港口集装箱堆场的生产特点9 2 2 2 港口集装箱堆场主要作业内容10 2 2 3 港口集装箱堆场业务流程1 1 2 3 本章小结1 4 第3 章港口集装箱堆场系统通过能力概述1 5 3 1 港口集装箱堆场系统通过能力的定义1 5 3 2 港口集装箱堆场系统通过能力的计算方法15 3 3 港口集装箱堆场系统通过能力影响因素分析1 7 3 4 港口集装箱堆场系统通过能力的评价指标1 9 3 5 本章小结2 1 第4 章天津港集装箱堆场系统现状2 2 第5 章基于排队论的天津港集装箱码头堆场系统通过能力分析2 6 5 1 排队论原理概述2 6 5 2m i g i s f c f s 排队系统2 9 5 3 天津港集装箱码头堆场排队系统分析3 1 5 3 1 集装箱码头堆场系统排队网络模型3 1 5 3 2 天津港集装箱码头堆场排队系统随机事件分布规律分析3 2 5 3 3 天津港集装箱码头堆场排队模型的建立3 8 5 4 本章小结3 9 第6 章天津港集装箱堆场系统优化建议4 1 6 1 闸口优化建议4 1 目录 6 2 堆场内部优化建议4 4 6 2 1 堆场内部存在的问题4 4 6 2 2 优化建议4 6 6 3 本章小结。4 9 第7 章结论5 1 7 1 本文的不足之处5 1 7 2 对未来进一步研究的展望5 1 参考文献5 2 致谢5 5 发展、产业 结构调整、集装箱化率提高三大动力的驱动下，集装箱运输显现了强劲的发展势 头。过去二十年间，我国集装箱运输业发展速度惊人。8 2 年全国港口集装箱吞吐 量仅有1 0 0 万t e u ；9 8 年达到1 0 0 0 万t e u ；0 3 年以4 8 0 0 万t e u 的吞吐量超越 美国，成为全球港口集装箱吞吐第一大国；0 7 年1 1 月正式突破1 亿t e u ，近十 年的年均增长速度超过2 0 ，真正实现了集装箱运输的跨越式发展。 随着经济一体化、全球化趋势的发展和市场经济的不断完善，我国国民经济 和对外贸易迅速增加，集装箱运输量取得了迅猛的发展，快速增加的集装箱运输 需求使我国现有的不少集装箱港口出现了能力不足的现象。同时，由于近年来现 代物流的发展，越来越多的客户要求货物运输能够实现“f - n 门 的服务，伴随 着这种多式联运、“门到门”运输方式的普及实现，集装箱运输己经形成了海运、 陆运、空运的相互紧密衔接配合，而这种衔接配合越来越多需要无缝连接的运输 链作为支撑。集装箱港口作为运输链上的一个重要环节，不仅要有足够的容量适 应快速增加的货源需求，而且要求港口的管理者按照现代物流的要求，合理配置 港口内部物流资源，优化物流资源的流通渠道，完善物流信息系统，以不断提高 港口内部物流网络运作效率，缩短船舶在港时间，降低作业成本，满足客户的需 要。 天津港近年来集装箱运输快速发展，各大班轮公司相继落户天津港。目前， 在天津港开辟航线的中外班轮公司已达6 0 多家，航线总数达1 0 0 条以上。天津港 集装箱单桥作业效率达到3 6 自然箱j 、时以上，最高船时效率3 0 0 自然箱d , 时以 上，处于国内领先水平，基本达到国际先进港口的平均水平。集装箱码头堆场系 统通过能力是集装箱码头通过能力的重要组成部分。怎样才能适应如此高的装卸 效率，保证港口的通过能力，对天津港集装箱码头堆场来说，具有重要意义。 第1 章绪论 1 2 文献综述 集装箱堆场是集装箱码头和集装箱储运基地必要的组成部分。现代化的集装 箱码头通常拥有较大面积的集装箱堆场，以保证集装箱装卸生产的顺利进行。堆 场面积是港口规划的重要组成部分，也是集装箱码头所必须考虑的一个制约因素。 在国内，张维英和林焰等人( 2 0 0 5 ) 1 1 建立了出口集装箱堆场取箱作业优化模型， 以场桥取箱作业中倒箱数量最少为目标，应用最小生成树和启发式算法对优化模 型进行求解，获得倒箱数最少的优化装船顺序，提高装卸作业的效率。杨军( 2 0 0 7 ) 口】论述了新形势下集装箱码头堆场的发展趋势，分析了集装箱码头堆场容量与采用 不同装卸系统的关系，提出了减少集装箱码头堆场面积的相关策略。张艳和韩晖 ( 2 0 0 8 ) 【3 】针对宁波集装箱码头的实践提出了降低集装箱码头堆场翻箱率的科学方 法。在国外，t a l e b i b r a h i m i ，d e c a s t i l h o 和d a g a n z o ( 1 9 9 3 ) 【4 】分别比较了进口箱 和出口箱在不同堆放策略下所需的堆场面积并得出了工作量；k i m 和p a r k ( 1 9 9 8 ) 1 5 研究了多种数学算法和费用模型以寻找在不同标准的堆放策略。 场桥是堆场上最主要的堆放集装箱和装卸集卡的设备，场桥的装卸效率和调 度决定了堆场作业环节的生产效率。了堆场作业环节的生产效率。在国外，l a i 和 l a m ( 1 9 9 4 ) 【6 】使用仿真来比较堆场设备在不同调度策略下的吞吐量、设备使用 率、等待时间；k i m ( 1 9 9 9 ) 【j 7 】通过将整个过程作为一个复杂的整数规划来建模， 减小了集装箱堆场起重机的起动和运行时间；w c n g ( 2 0 0 4 ) 【8 】采用整数规划 方法建立了堆场场桥的调度模型，并使用遗传算法处理该模型。在国内，张楚谦 ( 2 0 0 0 ) 【9 】用整数规划模型来研究轮胎式起重机的配置问题，以减少堆场工作的延 迟，并通过拉格朗放松启发式理论来获得接近最佳解决方案。刘义仓和孙小明 ( 2 0 0 5 ) 1o 】提出用动态规划方法研究集装箱堆场吊车装卸作业排序问题，采用启 发式算法一路线搜索算法( 就近服务规则) ，并通过仿真实验得出结论。 集装箱码头的闸口是码头堆场系统的重要组成部分，是港内集疏运与港外集 疏运的连接口。随着集装箱贸易的繁荣，闸口系统逐渐成为集装箱码头通过能力 的瓶颈，因此理论界对如何提高闸口作业效率的研究也慢慢发展起来。顾俊( 1 9 9 8 ) 引用概率论的方法，结合工程实例，对专业集装箱码头大门的车道数量进行计 天津港集装箱码头堆场系统通过能力研究 算；林洁( 2 0 0 4 ) 1 2 】提出缓解盐田国际集装箱码头入闸i z l 压力的建议；谢金泉( 2 0 0 5 ) 1 3 1 在分析传统闸口弊端的基础上，提出中小集装箱码头提高闸口通过能力的措施； 麦宇雄( 2 0 0 7 ) 【1 4 】通过分析集装箱码头大门车道数的计算方法及其停车缓冲区长 度的设计现状、存在问题，提出基于随机服务系统的集装箱码头大门最佳车道数 及其停车缓冲区长度的计算方法。 1 。3 本文研究的主要内容 本文旨在通过分析，提出提高天津港集装箱码头堆场通过能力的建议。本文 分七章进行了论证： 1 绪论部分，分析了本文研究的背景及意义，回顾国内外学术界对集装箱码 头堆场的研究成果，列出文章的主要内容。 2 第二章，港口集装箱堆场系统概述，主要介绍了港口集装箱堆场的组成要 素和集装箱码头堆场系统的运作，使人对集装箱码头堆场系统有所了解，为后文 的研究做了铺垫。 3 第三章，主要从港口集装箱堆场系统通过能力的定义、港口集装箱堆场系 统通过能力的计算方法和港口集装箱堆场系统通过能力影响因素分析，三方面介 绍了港口集装箱堆场系统通过能力。使人们对港口集装箱堆场系统通过能力有所 了解，为后文的研究打下了基础。 4 第四章主要从机械系统、信息系统和业务流程三方面介绍了天津港的一个 比较有代表性的集装箱码头堆场的现状。 5 第五章是本文的定量研究部分，也是本文的重点和难点。本章运用排队论 理论对天津港集装箱码头堆场系统做了分析，建立了天津港集装箱码头堆场的排 队模型，并进行计算，得出影响集装箱堆场系统的主要因素。 6 第六章是建议部分，通过上文的分析，本章从闸口和堆场内部两方面，提 出了提高天津港集装箱堆场系统通过能力的建议。 7 第七章是本文的结论部分，主要总结了本文的不足之处和对下一步研究的 展望，进而提出未来研究的发展方向。 第2 章港口集装箱堆场系统概述 第2 章港口集装箱堆场系统概述 提到集装箱港口，我们首先想到的是层层叠叠一望无际的集装箱堆场 悉港口集装箱堆场的人会思考：如此壮观的堆场是由什么要素组成的? 是 作的? 本章将从港口集装箱堆场系统的组成要素和运作两方面对集装箱堆场系统 做详细的介绍。 2 1 港口集装箱堆场系统组成要素概述 港口集装箱堆场系统是由集装箱、堆场机械系统、堆场空间资源、信息系统 以及人员等若干相互制约的动态要素组成，具有特定功能的有机整体。 2 1 1 港口集装箱堆场概述及布局 港口集装箱堆场是集装箱的水陆集散中转地，是集装箱港口的作业前沿，港 口集装箱堆场是集装箱运输过程中不可缺少的一部分，并且起着相当重要的作用。 它是供装卸船舶堆放集装箱的场所，同时也是临时保管和向货主交接集装箱的地 方。 港口集装箱堆场的主要作用：一是为出口集装箱提供暂时存堆地，以便在发 货人报关和码头配载完成后装船出运；二是为进口集装箱提供暂时存堆地，以便 在收货人报关后提箱运走；同时也是对所有进入港口的集装箱进行调度管理的作 业场所。 1 港口集装箱堆场功能 港口集装箱堆场主要有集装箱的交接、检验和修理和堆存三大功能。 ( 1 ) 集装箱的交接功能 集装箱的交接是集装箱运输过程中的一个重要环节，而大部分的集装箱交接 工作是在港口集装箱堆场完成的。其中集装箱堆场与提箱人或还箱人间的交接环 节往往是划分集装箱经营人( 集装箱所有人、承运人等) 与用箱人( 集装箱货物 的托运人、收货人、以及他们委托的货运代理人等) 责任的基础。 ( 2 ) 集装箱的检验和修理功能 天津港集装箱码头堆场系统通过能力研究 为了保证货物和船舶的安全，必须要保证集装箱的完好和适用，所以要及时 对集装箱进行检验和修理，这也是堆场的主要工作之一。集装箱的检验结果决定 着集装箱是否需要修理。集装箱堆场需要配备合格的集装箱验箱和修理人员，同 时也需要有一套完整的集装箱修理的硬件设施以保证集装箱的修理质量。 ( 3 ) 集装箱堆存功能 集装箱的堆存功能是集装箱堆场最主要的功能。正常投入营运的集装箱在卸 船后和装船前都需要在港口集装箱堆场堆存，堆场是集装箱从运输工具到交给货 主承运人所必须的过渡场所。在货运淡季的时候，船公司会在各港口储备大量的 空箱，以保证货运旺季时的集装箱空箱供给。这时候的港口集装箱堆场就变成了 一个集装箱空箱的“储存站”。 2 堆场布局以及区域划分 人们通常把港口集装箱堆场分为三个部分：港口集装箱前方堆场( m a r s h a l l i n g y a r d ) 、港口集装箱后方堆场( c o n t a i n e ry a r d c y ) 和大门。 ( 1 ) 港口集装箱前方堆场，又称“集装箱编组场 、“调度场 、“停转场”、 “排列场 、“调配场”。位于码头前沿和后方堆场之间，是为加速船舶装卸作 业，暂时堆放集装箱船直接装卸的集装箱的场地。其作业内容是在集装箱船到港 前，有计划有次序地按积载要求将出口集装箱整齐地集中堆放，卸船时将进口集 装箱暂时堆放在码头前方，以加速船舶装卸作业。 ( 2 ) 港口集装箱后方堆场是集装箱重箱或空箱进行交接、保管和堆存的场所。 它是集装箱装卸区的组成部分，是集装箱运输“场到场”交接方式的整箱货办理 交接的场所。事实上，后方堆场同前方堆场并没有严格明显的界限，仅仅是地理 位置上的相对概念。有些国家对集装箱堆场并不分前方堆场或后方堆场，而统称 为堆场。 为了集装箱的集疏运的方便快捷和充分利用港口内部的给排水及电线通讯等 管线设施，集装箱堆场一般会选择在港口内部的主干道两侧，靠近码头前沿的位 置。堆场的大门( 即检查桥) 一般会选择布置在靠近道路一侧。根据工艺的要求， 集装箱堆场的场内道路，一般会选择按单向环形车流布置，以大门为起始点，经 第2 章港口集装箱堆场系统概述 过堆场内的若干条作业通道，形成多条环形通道。这种走向方式有利于作业和防 火，当堆场长度超过3 0 0 米时，宜在中间增设一条通道，以减少环形路线长度， 同时可作为龙门起重机的转向通道。 集装箱堆场一般包括重箱堆场、冷藏箱堆场、特种箱堆场、空箱堆场。此外， 还有集装箱龙门起重机、叉车、正面吊、集卡行走通道及辅助铺面、也相应占有 较大区域。重箱堆场是集装箱堆场的主要区域，其特点是箱位固定、受力不均、 箱角荷载大，箱角支承结构对地基参数要求较高。冷藏箱堆场在集装箱堆场中占 有的比例较低，堆场铺面上部设置冷藏箱接电箱基础及供电管道。特种箱堆场是 按照货种特殊需要设置的，一般布置在集装箱堆场后侧，或集装箱作业区后方空 箱堆场，堆存层数高，荷载不大，但随机性较强。集装箱龙门起重机、叉车、正 面吊及集卡行走通道要求铺面表面平整、行走安全方便。其特点是轮压荷载大， 地基参数要求高，不允许地基有较大差异沉降。 ( 3 ) 堆场闸口是集装箱码头的出入口，通过闸口交接集装箱、集装箱货物和 集装箱货物的各种单据。闸口是场站系统管理中最关键的环节之一，是很多场站 操作得以顺利进行的前提之一。其管理的核心是对集装箱和货物进出场站进行高 效、准确地控制。 ( 4 ) 堆场上要求有照明设备、道路交通标牌、排水明沟、冷藏箱电源插座等 设施，并要求不能妨碍码头作业或降低码头效率的任何建筑物。另外，在集装箱 堆场上一般都设有为冷藏集装箱用的电源插头和防止风雨袭击时所需的紧固装 置。 2 1 2 港口集装箱堆场的机械系统 港口集装箱堆场的机械系统主要包括底盘车系统、跨运车系统、轮胎式场桥 系统、轨道式场桥系统、叉车系统、正面吊运机系统和混合系统。前四种机械系 统在集装箱堆场使用的较多，而混合系统则是结合港口各方面的环境采取前面几 种机械系统的混合方式。 1 底盘车系统 天津港集装箱码头堆场系统通过能力研究 本系统码头前沿装卸船由岸桥完成，牵挂车负责集装箱在岸桥与堆场之间的 运输。主要特点是底盘车和其所载集装箱一起停放在堆场，并且除牵引车外不再 需要其他辅助机械，使水平搬运与堆码作业合二为一。这种装卸工艺系统场地占 用较大，适用于吞吐量不大、土地资源丰富的地方。 2 跨运车系统 本系统将跨运车代替底盘车完成水平运输、堆场堆码和装卸车作业。堆场利 用率高，堆场投资小，桥吊吊运集装箱落地时，无需对位，便于现场生产组织管 理，所以装卸速度快，可堆码2 3 个箱高。缺点是：机械结构复杂，液压部件多， 易损坏漏油，维护工作量大且技术要求高。 3 轮胎式场桥系统 轮胎式场桥承担堆场堆码和装卸车作业，水平搬运则由集装箱牵挂车完成。 主要优点是运行稳定性好，设备维修和管理技术成熟，场地面积利用率高，装卸 成本低，易于实现堆场作业自动化；缺点是：灵活性不够，提箱作业困难，容易 引起翻箱、倒箱，影响装卸效率。 4 轨道式场桥系统 轨道式场桥系统作业与轮胎系统类似，跨距比轮胎系统大，可堆码4 5 层集 装箱。此系统的优点是：堆场利用率高，机械结构相对简单，作业可靠，电力驱 动，节约能源，减少污染。缺点是：由于只能沿轨道运行，作业范围受限制，机 动性差，装卸车、倒箱作业较困难，且受电力供应影响。 5 叉车系统 本系统集装箱水平运输、堆场堆码和装卸均由叉车承担。优点：机动灵活、 通用性好、应用广泛、性能可靠、造价低廉等。缺点：单机作业，效率低；作业 时回转半径大、堆场利用率低；轮压大，液压部件多，维修复杂，装卸时集装箱 损坏率较高。因此，主要用在吞吐量小的集装箱码头和空箱堆场上。 6 正面吊运机系统 与叉车比较，正面吊具有机动性强，稳定性好，减少箱损、货损；堆码层数 多，可隔箱作业，场地利用率较高等优点。缺点：作业范围小，对路面要求高， 第2 章港口集装箱堆场系统概述 单机作业效率低，多台机械同时作业相互干扰；正面吊造价较高，水平搬运 中时易发生故障。 7 混合系统 一些码头从经济性和装卸效能的角度出发，针对上述各系统存在的优缺 结合自身情况，采用混合机械系统。此系统能够充分发挥各类系统装卸工艺的优 点，扬长补短，使整个系统更加合理和不断完善，但必须具备高质量、高效运作 的集装箱码头管理系统和信息系统。 2 1 3 港口集装箱堆场信息系统 纵观集装箱码头管理系统，经历了人工管理一计算机辅助管理一计算机系统 管理一智能化计算机系统管理一多维化信息系统管理五个阶段。经济和科技的不 断发展和竞争，使得集装箱运输业已经进入低价竞争时代，信息技术为集装箱堆 场提供了较大的降低运作成本的空间 目前，在集装箱码头应用范围较广的信息技术主要有以下一些方面： 1 e d i 技术 e d i ( e l e c t r o n i cd a t ai n t e r c h a n g e ) 且p 电子数据交换技术，指将商业或行政事务处 理按照一个公认的标准，形成结构化的事务处理或报文数据格式，从计算机到计 算机的电子传输方法。在集装箱管理中，采用e d i 技术，把所有描绘集装箱的常 用数据，如重箱量、箱号、尺寸等存储后，再输入所有与信息相关的集装箱营运 情况，就很容易获悉集装箱在各地的数量，利用这些信息能使运力调配达到最优 化。此外，利用e d i 还可以进行统计工作，计算出成本、净利润、周转率、总收 入并进行收益分析，进而对托运人、集装箱或运输距离做出评价。 2 无线终端 集装箱码头复杂的地理位置和许多具有特殊功能的要求，使得无线局域网代 替传统有线网络而具有高移动性、强保密性、抗干扰性和架设与维护便捷等特点， 弥补了有线网络的缺陷。 集装箱码头无线网络应用范围一般主要在以下两个方面：一是远距离信息通 讯，一般用于集装箱码头中心控制室与现场装卸管理人员、理货人员和其他操作 光学识别技术，主要应用于箱号识别。集装箱箱号光学识别应用存在一些难 点，具体表现在集装箱箱体表面呈波浪形，字符不完全在一个平面上，不同箱子 箱号排列横竖不确定；同时还有解决光线对抓拍图像的影响、图像抓拍点的选取 和对行驶中的车辆正确进行图像抓拍等复杂问题。因此，该技术不但综合了神经 网络技术、计算机图像处理技术，而且还有电子技术等高新技术。 4 r f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) 射频识别 是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象，并获取 相关数据。r f i d 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。 短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣环境，长距射频产品都用于交通运输 方面，识别距离可达几十米。目前在我国的一些集装箱码头，r f i d 技术已被应用 于集装箱码头的自动道口和自动堆场系统。 5 g p s ( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ) 全球定位系统 是具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航 与定位系统。g p s 系统包括三大部分：g p s 卫星星座、地面监控系统、g p s 信号 接收机。应用于集装箱码头的g p s 技术主要是差分技术，实现轮胎吊的自动纠编、 箱位自动检测和集卡的定位，自动实现集装箱位置的侦测和位置数据的传输，可 显著提高工作效率和工作的准确性。在国外，该系统已经逐步成为轮胎吊的标准 配置。 2 2 港口集装箱堆场系统运作概述 2 2 1 港口集装箱堆场的生产特点 集装箱港口堆场的生产活动主要有四大特点，即生产的连续性、组织协作性、 生产任务的不平衡性和货物运输信息的集聚性。 1 生产的连续性 第2 章港口集装箱堆场系统概述 作为服务性行业的集装箱码头堆场，通常采用昼夜2 4 小时连续作业方式。其 生产本身就是要迅速、准确、及时地装卸、转运，以减少车、船、货在港的停留 时间，满足船公司和货主的需要。因此，为加快货物周转，尽快进行生产加工或 投入市场，其生产必须保持连续性。 2 组织协作性 从外部来讲，堆场的生产组织要同海关、商检、动植检、卫检、船公司、箱 公司、代理、外贸公司等部门协作，巧作时间和空间的安排；从内部来讲，堆场 生产要协调作业人员、机械、现场作业、维修作业等部门各工种的作业，使其形 成一个有机的整体。所以，集装箱堆场生产是多部门、多环节、多工种、内外协 作的过程，具有鲜明的协作性。 3 生产任务的不平衡性 集装箱港口堆场生产任务的不平衡性主要表现在： ( 1 ) 集装箱量进出口箱量在时间上的不平衡性。在一年的不同季度、月份， 一个月中的不同日期，甚至在一昼夜内的不同工班之间，作业线数量和待搬运集 装箱数量可以有成倍的差别。 ( 2 ) 进出口集装箱在种类上的不平衡性。不同集装箱的种类箱型，其装卸工 艺各不相同，所需要的装卸机械不同，对堆场的要求不同，对操作技艺要求也不 同。所以，堆场需要克服这种不平衡性，努力实现堆场机械和人力的均衡使用。 4 货物运输信息的集聚性 堆场作为港口集装箱集散地，其生产过程也伴随着货物信息流的集聚与扩散， 通过顺畅的信息引导，使货物有序地转移。因此，信息的有效管理和信息流的通 畅是堆场生产作业顺利进行的保证。 2 2 2 港口集装箱堆场主要作业内容 1 集装箱的交接 此项作业内容是堆场大门的工作人员对与提取的空箱、出口重箱以及进口重 箱相关的数据核对，输入电脑，如船公司名称、船名、航次、箱主、订舱单号、 拖车号，集装箱类型、尺寸和铅封号以及设备交接单等；同时检查箱体的外表状 况，铅封有无异常情况等。此项作业是集装箱货物在船公司与货主之间移交责任 范围的接触点，而堆场与集装箱托运人和收货人之间的交换交接单证是日后货物 出现问题划分责任的重要依据。 2 堆场作业计划 堆场作业计划是对集装箱在堆场内进行装卸、搬运、贮存、保管的安排，为 能经济合理地使用堆场和有计划地进行集装箱装卸工作而制订的。主要内容有： 确定空箱、重箱的堆放位置和堆高层数；集装箱按到离港顺序、集装箱种类、载 重量分别堆放：同一货主的集装箱应尽量堆放在一起；对特殊集装箱的处理，包 括冷藏集装箱和危险品集装箱的处理。堆场作业计划制定的好坏，对整个堆场作 业效率有很大的影响。计划安排得不好，就会感到场地面积不足，产生倒箱作业， 不仅降低堆场使用效率，甚至会造成整个码头作业的停顿。 3 堆场集装箱装卸 堆场集装箱装卸作业是由堆场理货员按照大门工作人员提供的堆场作业纸， 指挥铲车司机或龙门吊司机将集装箱吊到拖车上或堆场指定位置，并在堆场作业 纸上签字确认。此过程，一名理货员指挥一台重型机械，在重箱堆场和空箱堆场 上必须配有若干台龙门起重机和若干名堆场理货员，再加上前来堆场交箱收箱的 拖车，为保证堆场作业人员的安全以及交通安全，重型机械不得擅自移动，必须 由地面人员( 理货员) 指挥带领，所以准确、快速地装卸作业，是提高码头堆场 效率的关键。 4 集装箱的安全保障 堆场上存放着大量的空箱和重箱，必须要防止意外灾害对集装箱和箱内货物 的损伤。集装箱在堆场上堆装好后，就应利用设在堆场上的紧固装置把集装箱绑 住，箱与箱之间也要绑紧，并随时做好应付紧急措施的准备。因此，堆场上的管 理人员应时刻掌握当地气象状况，以便预先做好应付各种灾害的袭击。 2 2 3 港口集装箱堆场业务流程 集装箱货物的流转形态主要有两种：一种叫整箱货( f u l lc o n t a i n e rc a r g o l o a d f c l ) ；一种叫拼箱货( l e s st h a no n ec o n t a i n e rc a r g ol o a d t c l ) 。整箱货由托运 方式来说明进出口业务的整个流程。 1 出口业务流程 图2 1 为集装箱货物出口流程示意图，具体操作步骤如下： ( 1 ) 托运人或货运代理人有货物要求出口，向船公司或船舶代理订舱，即确 定集装箱船、航次及舱位。 ( 2 ) 提取空箱。空箱来源有三个：一是堆场提取，二是从船公司仓库提取， 三是货主自己拥有。图2 1 为堆场提取空箱。 ( 3 ) 装货，即将出口货物装入集装箱。 ( 4 ) 将装有货物的集装箱送到堆场，拖车经堆场大门入口办理交接手续后将 集装箱拖至堆场卸箱，卸箱完毕，空车由大门出口离开堆场。 ( 5 ) 堆场统一对出口集装箱货物申请报关、报检，协助海关、检验检疫机构 现场查验。 ( 6 ) 集装箱船舶停靠码头泊位，卸船，将在本港卸货的集装箱卸到堆场存放。 ( 7 ) 装船，将存放再堆场内的出口集装箱装到船上。 ( 8 ) 集装箱船舶装载出口集装箱离开码头泊位，前往目的地。 f i g 2 1c o n t a i n e re x p o r t sf l o w 2 进口业务流程 图2 2 为集装箱货物进口流程示意图，具体操作步骤如下： ( 1 ) 集装箱船舶装载进口货物靠泊码头。 ( 2 ) 卸船，将进口集装箱卸载码头堆场内暂时存放。 ( 3 ) 堆场统一对进口集装箱货物申请报关、报检，协助海关、检验检疫机构 现场查验。 ( 4 ) 空架车( 外集卡) 持船公司集装箱收发单从大门入口处进入，到堆场内 提取进口重箱，再经大门出口离开码头。 ( 5 ) 货物交给收货人并将空箱送回堆场。 图2 2 集装箱货物进口流程 f i g 2 2c o n t a i n e ri m p o r t sf l o w 2 3 本章小结 本章从港口集装箱堆场系统组成要素和港口集装箱堆场系统的运作两方面全 面而系统地介绍了港口集装箱堆场：首先从集装箱堆场的组成出发，对港口集装 箱堆场的布局，机械系统和信息系统做了系统概述：然后从港口集装箱堆场的生 产特点和作业流程的角度，对港口集装箱堆场系统的运作进行了更深入的分析。 本章的介绍和分析，将对接下来的提高港口集装箱堆场系统通过能力的研究提供 理论依据。 力研究 过能力概述 3 1 港口集装箱堆场系统通过能力的定义 陈家源主编的港口企业管理学一书指出，港口通过能力是指泊位、库场、 装卸、集疏运等各环节通过能力的合理组合而构成的综合能力。这些环节通过能 力的计量单位都一律采用货物自然吨( 在集装箱方面则为标准箱) ，也就是说港 口各环节的通过能力就是允许通过的货运量。由此，从港口企业管理学的角度讲， 集装箱港口堆场系统通过能力的定义可以理解为，堆场在营运期( 年、月、日) 内在既定的技术装备条件下，按照先进、合理的工艺流程组织生产所允许通过的 饱和货运量，计量单位为标准箱。 3 2 港口集装箱堆场系统通过能力的计算方法 堆场通过能力可以从泊位通过能力和堆场实际面积两个角度进行计算，按泊 位通过能力计算，可以确定较为合理的堆场面积，避免能力不足或设置扩张；按 堆场实际面积计算，可以寻求提高堆场通过能力的途径，有效地利用难以变更的 既有设施。 1 按泊位通过能力计算 基于泊位通过能力确定堆场通过能力，要充分考虑货物的入库系数，现代物 流理念是尽可能降低物流成本，减少货物的库存时间，追求不同运输的无缝连接 和直接换装，因此，部分货物在转运前无需入库。另外，一般要求计& & 。k 入或 者& 名一珞，其中& 表示堆场通过能力，晶表示泊位通过能力戤表示入场系 数( 其中酞1 ) ，为泊位直接换装通过能力。堆场通过能力的计算如下： & = 爿巧k 协刀堆 ( 3 i ) 么表示堆场面积( m ) 5 a 爿表示堆场面积利用率，即库场总面积中减去通道、跺间距、固定设备占用、 装卸月台等不能堆存货物的面积后，可以用来堆存货物的面积占总面积的比重； 第3 章港口集装箱堆场系统通过能力概述 表示库场容量利用系数( ；g o ek e 1 ) ； a 表示单位面积堆存定额( f m 2 ) ； 表示在计算期内堆场的周转次数； 按泊位通过能力确定的堆场通过能力，是一种基本方法，带有计划性，预先 性，应当满足p 堆& 。k x 。 2 按堆场实际面积计算 从堆场实际面积的角度考察堆场通过能力，其计算公式同公式3 1 ，二者的区 别在于实际应用上的不同。对于己经建成的集装箱码头堆场而言，随着港口吞吐 量和泊位通过能力的增加，堆场堆存能力日渐紧张。影响堆场面积的主要有素有： ( 1 ) 集装箱装卸工艺系统。不同的工艺系统选择对堆场能力有较大的影响， 工艺系统还与其他因素有关； ( 2 ) 货运量年通过箱数及进口集装箱比重，空箱量，他是影响堆场面积 最主要的因素； ( 3 ) 地质条件。在软基上填筑地面，单层堆箱方式较为适用。如若多层堆箱， 必须加固地基，增加投资； ( 4 ) 征地的可能性。远离市区，征地容易，价格便宜。可以考虑底盘车系统。 是否较经济，需要考虑运输距离拉长了，输送设备必须增加。如果土地少而贵， 就要在集装箱本身强度允许的范围，并根据商务需要，尽可能堆高。 在实际中，集装箱堆场不足一直是集装箱营运业务中的一个严重问题。随着 主要航线上集装箱化的推进，其堆场面积一直在不断扩。但是，在规划阶段，对 堆场容量的需要却往往估计不足。这主要是由于对实际生产过程缺乏透彻的了解。 其中突出表现在： ( 1 ) 对集装箱运输的发展估计不足，其中包括对运量需求的发展和船舶大型 化的发展趋势估计不足； ( 2 ) 对堆码层数的估计误差，一般认为最大堆存层数总是能够达到的，这是 经常出现的错误，因为在对场内不仅要按目的地、重量级、进出口分类，而且还 天津港集装箱码头堆场系统通过能力研究 要按类型、航线、流向进行分类。由于必须分类堆放，空箱、待修箱也需要占场 地，同时，在堆场内需要挪动箱位，因此，实际平均堆存层数比允许堆存层数要 低得多； ( 3 ) 集装箱在码头上的存放时间比包装货物( 杂货) 堆存的时间短，这是另 一类容易发生的错误。据对一些集装箱码头的调查，集装箱在码头上的滞留时间， 有时同杂货存放时间差不多，这就容易导致堆场拥挤。这一问题应从管理方面解 决。 在这种情形下，实践中，我们从四个方面解决能力紧张的问题，一是增加堆 场面积，二是降低入场系数，增加直接换装的能力，三是减短货物储存时间，加 快货物周转速度，四是增加堆场堆存效率，减少不必要的作业，如减少倒箱率， 对机械系统进行调度规划等等。 3 3 港口集装箱堆场系统通过能力影响因素分析 港口本身是一个复杂的大系统，它是由一些子系统组成，港口下属的装卸公 司就是港口的子系统。港口又处于环境之中，受环境的影响和制约。影响港口通 过能力的因素，有的来自系统本身，也就是港口和装卸公司的内部；有的来自系 统之外，即港口的环境因素。在这些因素中，有的属于技术因素，其中包括港口 的规模；有的则属于社会因素，其中包括经营管理因素。有些因素对港口通过能 力起直接的影响，有的则起间接地影响。在它们当中，有些因素对通过能力的影 响可以定量，有的难以定量。总之，影