（交通运输工程专业论文）天津港集装箱码头闸口通过能力研究.pdf

r e s e a r c ho nt h eg a t et h r o u g hc a p a c i t yi nt i a n ji nc o n t a i n e r r n le r m l n a i at h e s i ss u b m i t t e dt o 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 r t h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g b y z h e n gd o n g x u e ( 一o m m u n i c a t i 妇 a n dt r a n s p o r t a t i o ne n g g ) c o m m u n i c a t l o n s a n 1 r a n s p o r t a t l o nl l n g l n e e r l n g )i t h e s i ss u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rl vj i n g 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 rs ud e q i n g a u g u s t 2 0 1 0 h r _ 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= = 丞洼鲞篡装筮盟基闷旦通过能左硒究：。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：超量：望 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。 不保密白( 请在以上方框内打“ ) 论文作者签名匈专，墨导师签名 i i ，4 日期：劲夕年，夕眵日 f 、 t p 中文摘要 摘要 改革开放以来，我国国民经济一直保持高速增长，带动了港口码头和集装箱运输的 快速发展。尤其是最近几年，我国集装箱运输取得了辉煌成绩。集装箱码头是一个完整 的复杂作业体系，闸口在这一体系中的重要性和作用犹如人之咽喉。但外部集装箱卡车 的随机性和不确定性及相关作业的特殊性，使得闸口经常会成为港口内部运作无法逾越 的障碍。 本文针对天津港集装箱码头( t c t ) 闸口的操作实践，研究影响集装箱码头闸口通 过能力的因素和改善闸口通过能力的途径。文章首先回顾了国内外学者对集装箱码头系 统和闸口系统的研究现状，并提出了本文研究的技术路线。其次，在阐述集装箱码头功 能、布局和基本组织的基础上，对集装箱码头闸口作业系统和作业流程进行分析，得出 闸口作业系统的排队性特征和闸口系统性能的评价指标；然后，在分析天津港集装箱码 头( t c t ) 闸口作业现状的基础上，指出了天津港集装箱码头闸口作业的优点及存在的 问题，并总结了影响闸口作业效率的几个重要因素；接着，本文在介绍排队论和概率论 理论知识的基础上，根据集装箱码头闸口堆场物流系统的一般排队网络模型建立天津港 集装箱码头( t c t ) 闸口排队系统模型。同时，计算出该集装箱码头闸口作业排队系统 的相关指标，并对其中的影响因素分别进行了参数变动分析，得出影响该集装箱码头闸 口通过能力最主要的因素。最后提出了提高天津港集装箱码头( t c t ) 闸口通过能力的 具体措施，并得出本文的结论。 关键词：闸口通过能力；排队论；天津港集装箱码头 一 、 t 一 k 英文摘要 a b s t r a c t s i n c eo p e n i n gu p ，c h i n a sn a t i o n a le c o n o m yh a sm a i n t a i n e dr a p i dg r o w t h 。s ot h ep o r t a n dc o n t a i n e ri n d u s t r yh a sr a p i dd e v e l o p m e n t e s p e c i a l l yi nr e c e n ty e a r s ，c h i n ac o n t a i n e r t r a n s p o r t a t i o nh a sa c h i e v e db r i l l i a n tr e s u l t s c o n t a i n e rt e r m i n a li sac o m p l e t ea n dc o m p l e x o p e r a t i n gs y s t e m g a t ei nt h i ss y s t e m ，i sv e r yi m p o r t a n ta sr o l eo f t h et h r o a to fp e o p l e t h e r a n d o n m e s sa n du n c e r t a i n t yo ft h ee x t e r n a lc o n t a i n e rt r u c k sa n dt h es p e c i f i c i t yo fr e l a t e d t a s k s ，m a k et h eg a t ew h i c hc o n t a c t sw i t ht h ei n t e r n a lo p e r a t i o no ft h ep o r t ，a l li n s u r m o u n t a b l e o b s t a c l e o nt h eb a s i so ft h eg a t eo p e r a t i n gp r a c t i c e ，t h i sp a p e rm a d es o m er e s e a r c ho nt h ef a c t o r s a f f e c t i n gc o n t a i n e rt e r m i n a lg a t ec a p a c i t ya n dt h ew a y st oi m p r o v et h eg a t ec a p a c i t y t h e p a p e rf i r s tr e v i e w st h ed o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c hs t a t u eo nc o n t a i n e rt e r m i n a ls y s t e m a n dd r a wo u tt h et e c h n i c a ll i n eo ft h ep a p e r s e c o n d l y , o nt h eb a s i so fe x p l a i n i n gt h es e t f e a t u r e s ，l a y o u ta n do r g a n i z a t i o no fc o n t a i n e rt e r m i n a l ，t h i sp a p e rm a d ea n a l y s e so nt h e c o n t a i n e rt e r m i n a l g a t eo p e r a t i n gs y s t e ma n dp r o c e s s e s a n d t h e n g e t t h eq u e u i n g c h a r a c t e r i s t i c so ft h eg a t eo p e r a t i n gs y s t e ma n dr e l a t e de v a l u a t i o ni n d e x e s a f t e rt h a t ，t h i s p a p e rm a d ea n a l y s i so nt h es t a t u so fg a t eo p e r a t i o n sf o rt c t ，a n dp o i n t e dt h ea d v a n t a g e sa n d p r o b l e m so ft h eg a t eo p e r a t i n gi nt c t m e a n w h i l e ，t h i sp a p e rs u m m a r i z e dt h ei m p o r t a n t f a c t o r so fi m p a c t i n go i lg a t eo p e r a t i n ge f f i c i e n c y i n t r o d u c i n gt h eq u e u i n gt h e o r ya n d p r o b a b i l i t yt h e o r y , t h i sp a p e re s t a b l i s h e dat i a n j i np o r tc o n t a i n e rt e r m i n a l ( t c t ) g a t e q u e u i n gs y s t e mm o d e lb a s e do ng e n e r a lq u e u i n gn e t w o r km o d e l f i n a l l y , t h i sp a p e rf i g u r e d o u tt h er e l a t e di n d i c a t o r so ft h i sc o n t a i n e rt e r m i n a lg a t eo p e r a t i n gq u e u i n gs y s t e ma n dm a d e t h es e n s i t i v i t ya n a l y s i so fu n c e r t a i n t yf a c t o r s t h e n ，p r o p o s et h es p e c i f i cm e a s u r e st oi m p r o v e t h et i a n j i np o r tc o n t a i n e rt e r m i n a l ( t c t ) g a t ec a p a c i t y , a n dd r a wt h ec o n c l u s i o n k e yw o r d s ：g a t et h r o u g hc a p a c i t y ；q u e u et h e o r y ；t c t 一 一 目录 目录 第l 章绪论1 1 1 研究背景及意义1 1 2 文献综述1 1 3 研究内容及技术路线3 第2 章集装箱码头闸口作业系统分析4 2 1 集装箱码头概述4 2 1 1 集装箱码头的功能4 2 1 2 集装箱码头的布局和基本组织5 2 2 集装箱码头闸口作业系统及作业流程7 2 2 1 闸口业务内容7 2 2 2 闸口作业流程8 2 2 3 闸口作业系统的排队性特征l o 2 3 集装箱码头闸口系统的性能评价指标1 0 第3 章天津港集装箱码头闸口现状及瓶颈分析1 2 3 1 天津港集装箱码头闸口作业流程及现状1 2 3 1 1 天津港集装箱码头概述。1 2 3 1 2 天津港集装箱码头闸口作业现状13 3 1 3 天津港集装箱码头闸口作业流程1 5 3 2 天津集装箱码头闸口作业的瓶颈分析1 6 3 2 1 天津港集装箱码头闸口作业优点分析16 3 2 2 天津港集装箱码头闸口作业存在的问题分析17 3 2 3 天津港集装箱码头闸口作业影响因素分析1 7 第4 章天津港集装箱码头闸口排队系统分析1 9 4 1 排队论基本理论概述19 4 1 1 排队论的研究内容1 9 4 1 2 排队系统的组成和特征1 9 4 1 3 排队模型的分类2 0 4 1 4 排队系统研究的基本问题。2 l 4 1 5m g 1 排队系统简介2 1 4 2 天津港集装箱码头闸口排队模型2 3 4 2 1 天津港集装箱码头闸口排队系统随机性分析。2 3 4 2 2 集装箱码头堆场闸口系统一般排队网络模型。2 8 目录 4 2 3 天津港集装箱码头闸口系统排队模型建立2 9 4 3 天津港集装箱码头闸口排队系统参数变动分析3 1 4 3 1 闸口车道数量变动分析3 1 4 3 2 交箱作业时间变动分析3 2 4 3 3 提箱作业时间变动分析。3 2 天津港集装箱码头闸口通过能力研究 第1 章绪论 1 1 研究背景及意义 随着经济全球化发展，国际贸易的频繁往来，带动了世界海运贸易的巨大发展。同时， 我国作为世界经济新的增长极，改革开放以来，我国经济一直保持高位增长，从而带动了港 口集装箱运输的飞速增长。中国港口集装箱运输发展的速度和现有规模令人兴奋。起步虽晚 于世界约1 7 年，但自上世纪8 0 年代开始，我国大陆港口集装箱进入高速发展时期，从1 0 0 万t e u 到1 0 0 0 万t 王、从1 0 0 0 万t e u 到2 0 0 9 年超过1 亿n ，都只用了约1 0 年时间。 至2 0 0 8 年年底，大陆港口集装箱吞吐量超过1 0 0 万t e u 的港口己达1 4 个，其中上海港、 深圳港、青岛港、宁波舟山港、广州港和天津港集装箱吞吐量进入世界前2 0 位。 世界经济全球化的日趋加快，集装箱运输也进一步发展，日益成为了物流链条上的一个 重要环节。而集装箱港口则是物流链条上的一个重要枢纽。如何保证集装箱运输在物流链各 个环节高效运转，成为港口业和集装箱运输业共同关注的焦点问题。集装箱码头，作为集装 箱运输链上的重要节点，又成为物资流、商品流的集散地。而集装箱码头闸口在集装箱码头 作业系统中，处在一个关键点上。由于外部集卡的随机性到达和到达时间的不确定性及相关 作业的特殊性，使得闸口经常会成为港口内部运作无法逾越的障碍。闸口功能发挥的好坏极 大地影响到整个集装箱码头运转的效率高低。如今，闸口的重要性也被很多港口重视起来， 实践了很多方法，如进港前提前预约，无纸化办公等。这在一定程度上，缩短了外部集卡在 闸口停留时间，对码头作业效率有一定的提升。但是却没有从根本上找到限制闸口高效运转 的因素，从而也就没有从根本上解决闸口的通过能力和通过效率问题。因此如何有效地解决 闸口的通过能力，提高闸口作业效率和处理集卡货物的能力，进而提高整个集装箱码头的作 业效率就成为具有相当的实践意义，也是理论研究的重点问题。 1 2 文献综述 近些年来，国内外学者做了大量对集装箱码头的相关研究。包括如何建设集装箱码 头、如何控制规模和装卸设备的控制量、如何管理集装箱码头使其有效高速地运转，从 而节约成本，提高集装箱码头吞吐量。 国外的研究成果有：p a r k 和n o h 使用蒙特卡罗型仿真方法及s l a m 仿真语言规划港 第1 章绪论 口通过能力；e b r u k b i s h ( 2 0 0 1 ) 针对集装箱卡车调配问题，在多岸桥柔性作业的前 提下，以达到装卸时间最少为目的，利用一系列定量研究方法阐述了集卡调配的不规则 性。k a ph w a nk i m 等( 2 0 0 2 ) 在集装箱卡车到达规律已知的情况下，将动态规划方法 融进研究中，建立了集卡在堆场装卸点静态排队的动态规划模型，并采用遗传算法对该 模型进行处理；c h u q i a nz h a n g ( 2 0 0 3 ) 对集装箱码头堆场堆存空间分配问题进行研究， 运用数学模型确定降低堆场工作量不平衡的方法；e t s u k on i s h i m u r a ( 2 0 0 5 ) 对堆场集 卡提出“动态路径”启发式优化理念，并用大量试验对其合理性进行验证；p i e t r o c a n o n a c o ( 2 0 0 7 ) 将离散事件仿真和排队论结合起来，通过设定仿真事件系统的各项指 标，对集装箱岸桥操作问题进行优化模拟，并最终进行求解。 在国内，对集装箱码头通过能力的研究有：顾俊( 1 9 9 8 ) 引用概率论的方法，结合 工程运算实例，对集装箱码头闸口的车道数量进行数学计算，从而对集装箱码头大门车 道数量的合理配置提出了理论依据：彭旺明( 2 0 0 4 ) 在总结f j 人研究的基础上，较为全 面、深入地研究了集装箱码头作为一个物流运输系统的作业特点与调度规则。并在理论 分析的基础上，通过利用专业仿真软件e m - p l a n t 对天津港集装箱码头物流系统进行模拟 仿真。林洁( 2 0 0 4 ) 通过对集装箱码头闸口通过能力的分析，提出缓解盐田国际集装箱 码头闸口压力的建议；谢金泉( 2 0 0 5 ) 分析传统的集装箱码头闸口功能差、效率低，对 集装箱吞吐量大幅增长具有反面作用，同时他针对中小集装箱码头；孙志军( 2 0 0 6 ) 通 过研究世界和我过集装箱运输现状和发展趋势的基础上，分析了高速增长的吞吐量对码 头集装箱作业效率的要求，同时总结出传统闸口作业效率已是制约现代集装箱码头吞吐 能力快速发展的主要瓶颈之一。为了改变传统闸口现状，提高闸口通过能力，必须应用 信息技术和自动化技术，减少等待时间，提高作业效率。最后，结合宁波各口岸集装箱 运输的实际状况，最终提出了一个适合宁波港特点的码头智能闸口系统的建设框架。麦 宇雄( 2 0 0 7 ) 研究为了提高闸口通过能力的途径有控制车道数量和增加停车缓冲区，其 在比较分析车道数的不同计算方法以及阐述停车缓冲区长度的设计现状、存在问题的基 础上，得出了最佳车道数及最佳停车缓冲区长度的计算方法。 综合分析国内外对集装箱码头通过能力的研究成果，我们可以看出现存文献对集装 箱闸口通过能力的研究较少，即使有也只是偏重某个侧面，没有对闸口通过能力的全面 系统研究，本课题旨在针对天津港集装箱码头闸口的实际问题，分析提高闸口通过能力 天津港集装箱码头闸口通过能力研究 的有效措施。本课题的研究不仅对该集装箱码头闸口的运营具有指导作用，也可以推广 到我国其他集装箱码头闸口设计与运营的实践中，具有理论和实践意义。 1 3 研究内容及技术路线 本文首先阐述该选题的背景、理论及现实意义，同时总结并回顾了国内外学术界对 集装箱码头运营效率的研究成果，列出文章的技术路线。其次，本文在介绍集装箱码头 布局及基本组织的基础上分别从闸口业务内容、闸口作业流程及其排队性特征着手阐述 了闸口作业系统及作业流程，同时给出了闸口系统的性能评价指标。接着，本文深入分 析了天津港集装箱码头( t c t ) 闸口作业现状、优点及瓶颈和影响因素。然后第四章是 本文的定量部分，本章在介绍排队论基础知识的基础上，分析了天津港集装箱码头闸口 系统的随机性，然后建立天津港集装箱码头闸口系统排队模型，同时对模型中的相关指 标进行变动参数分析，找出影响闸口通过能力的相对重要影响因素，并提出提高闸口通 过能力的相关实践措施。第五章是本文的结论，总结本文研究的重点内容和结果，并指 出研究中的不足，提出进一步研究展望的内容。 文章的技术路线如图1 1 所示： 图1 1 论文的技术路线 f i g 1 1t h e t e c h n i c a il i n eo f t h ep a p e r 第2 章集装箱码头闸口作业系统分析 第2 章集装箱码头闸口作业系统分析 2 1 集装箱码头概述 2 1 1 集装箱码头的功能 在现代集装箱运输链中，集装箱码头是一个极其重要的节点。随着现代物 流的发展，集装箱码头又成为物资流、资金流、商品流和信息流的汇集地，成为 现代物流的重要平合。在传统的运箱链中，集装箱码头只是供集装箱船舶停靠和 装卸作业的场所，在现代物流链中，集装箱码头被赋予了更多的功能。 ( 1 ) 集装箱码头是海运与陆运的连接点，是海陆多式联运的枢纽。现代运箱中， 海运占有7 5 以上的份额，国际集装箱运输都是以海运为中心，通过码头这一连接 点，将海运与两岸大陆的陆运连接起来，并通过内陆运输，实现货物从发货人直 至收货人的运输过程。在集装箱多式联运中，绝大部分是海陆多式联运，集装箱 码头不仅是海上运输和陆上运输的连接点，同时，与运输有关的货物、单证、信 息以及集拼、分援、转运、存储等业务管理也在集装箱码头交叉、汇集，从而使 集装箱码头成为多式联运的枢纽。 ( 2 ) 集装箱码头是换装转运的中心。随着集装箱船舶的大型化，国际集装箱 海运格局发生了根本的变化，从原来单一的港一港运输转变为干线与支线相结合、 以枢纽港中转为中心的运输，形成了“中心一辐射”的新运输格局。在这一新运 输格局中，集装箱码头，尤其是处于重要地位的大型国际集装箱码头成为不同区 域的国际货物转运中心，通过集装箱码头的装卸转运，把干线与支线有机地结合 起来，从而实现大型集装箱船舶的规模效益，实现货物从始发港到目的港的快速 运输。 ( 3 ) 集装箱码头是物流链中的重要环节。现代物流把运输和与运输相关的作业 构成一个从生产起点到消费终点的物流链，在这个物流链中，力求在全球寻求最 佳的结合点，使综合成本最低、流通时间最短、服务质量最高。由于集装箱码头 不可替代的重要地位和作用，它已成为现代物流中重要的环节，并为物流的运作 提供了一个良好的平台。现代国内外的大型港口均纷纷进军现代物流业，说明了 现代物流已赋予了集装箱码头新的功能，也为现代集装箱码头提供了更大的发展 天津港集装箱码头闸口通过能力研究 空间。 2 1 2 集装箱码头的布局和基本组织 集装箱码头是以高度机械化和大规模生产方式作业的，要求有很高的生产作 业效率，因此集装箱码头的布局与传统的件杂货码头有着根本的不同。集装箱码 头要以船舶作业为核心进行布局，将码头与船舶连接成一个有机整体，从而实现 高效的、有条不紊的连续作业。 ( 1 ) 泊位 泊位是供集装箱船舶停靠和作业的场所。泊位的建造因地质和水深的不同， 通常有三种形式：顺岸式、突堤式和栈桥式。集装箱码头通常采用顺岸式，其优 点是建造成本相对较低，从岸线到堆场距离较近，装卸船作业也较方便，同时对 多个泊位的码头来说，还可以因装卸量的不同便于装卸桥在泊位间移动。泊位除 足够的水深和岸线长度外，还设系缆桩和碰垫，由于集装箱船型较大、甲板箱较 多、横向受风面积大，因此系缆桩要求有更高的强度，碰垫也多采用性能良好的 橡胶制成。 ( 2 ) 码头前沿 码头前沿是指泊位岸线至堆场的这部分区域，主要用于布置集装箱装卸桥 和集装箱牵引车通道。码头前沿的宽度通常由三个部分组成。 从岸线至第一条轨道 这部分的面积主要供船舶系解缆作业、放置舷梯以及设置装卸桥供电系统、 船舶供水系统以明照明系统之用，其宽度一般为2 3m 装卸桥轨距 这部分面积主要用于安装集装箱装卸桥和布i t 集装箱牵引车的车道。轨距视 装卸桥的大小而定，一般为1 5 3 0 m 。轨距内的车道宽度视装卸工艺而定，底盘车 工艺和龙门吊工艺每车道宽3 5 m ( 2 5 m 车宽+ l m 余量) ，由于装卸桥在结构上有一 部分空出在轨距之间，故1 6m 轨距可布置3 条车道，3 0 m 轨距可布置7 条车道。 第二根轨道至堆场的距离 这部分面积是供装卸时辅助作业和车辆进人堆场转9 0 。弯时之用，其宽度一 般为1 0 2 5 m 第2 章集装箱码头闸口作业系统分析 ( 3 ) 堆场 堆场是集装箱码头堆放集装箱的场地，为提高码头作业效率，堆场又可分为 前方堆场和后方堆场两个部分。 前方堆场 前方堆场位于码头前沿与后方堆场之间，主要用于出口集装箱或进口集装箱 的临时堆放，以加快船舶装卸的作业效率。从一个泊位看，其面积应能堆放该泊 位停靠最大船舶载箱量的两倍。 后方堆场 后方堆场紧靠i j 方堆场，是码头堆放集装箱的主要部分，用于堆放和保管各 种重箱和空箱。按箱务管理和堆场作业要求，后方堆场通常还进一步分为重箱箱 区、空箱箱区、冷藏箱箱区、特种箱箱区以及危险品箱箱区等。集装箱码头因陆 域面积的大小不同，有的把堆场明确地划分为前方和后方，有的只对前后作一大 致划分，并无明确的分界线。 ( 4 ) 控制室 控制室又称中心控制室，简称“中控，是集装箱码头各项生产作业的中枢， 集组织指挥、监督、协调、控制于一体，是集装箱码头重要的业务部门。现代集 装箱码头多用计算机生产作业系统进行管理，控制室计算机与各部门、各作业现 场以及各装卸搬运机械的计算机终端通过有线或无线连接，成为码头各项作业信 息的汇集和处理中心。对于尚未实现计算机实时控制的集装箱码头，控制室可设 在码头建筑的最高层，以便中控人员环视和监控整个码头的作业状况。 ( 5 ) 闸口 闸口俗称“道口 或“检查口 ，是公路集装箱进出码头的必经之处，也是 划分交接双方对集装箱责任的分界点，同时闸口还是处理集装箱进出口有关业务 的重要部门，如箱体检验与交接、单证的审核与签发签收、进箱和提箱的堆场位置 确定、进出码头集装箱的信息记录等。闸口设在码头的后方靠大门处，按业务需要 可分为进场闸口和出场闸口，其集装箱牵引车车道数视集装箱码头的规模而定。 ( 6 ) 集装箱货运站 码头的集装箱货运站主要工作是装箱和拆箱，作为集装箱码头的辅助功能， 天津港集装箱码头闸口通过能力研究 集装箱货运站通常设于码头的后方，其侧面靠近码头外接公路或铁路的区域，以 方便货主的散件接运，同时又不对整个码头的主要作业造成影响。 ( 7 ) 维修车间 维修车间是集装箱码头对集装箱专用机械设备以及集装箱进行检修和保养的 部门。由于集装箱码头的特点，需要使集装箱专用机械设备经常保持良好的状态， 以保证集装箱码头作业效率的充分发挥。 2 2 集装箱码头闸口作业系统及作业流程 2 2 1 闸口业务内容 闸口是集装箱码头的出入口，是集装箱码头的大门。集装箱货物、集装箱空 箱以及各种单据的流转，都是通过闸口进行的。闸口的主要工作内容有：检查进 场的集装箱箱体是否完好，若有破损则需要录入破损记录；控制车辆进出；打印 入站操作条；对出场的货物和集装箱进行核对；录入进场车辆和货物信息：打印 出场货物交接单等。通常闸口的作业内容可以按以下方法来划分： ( 1 ) 提进口重箱操作 集卡司机持i c 卡、加盖受理章的设备交接单，s u i c 卡进闸；集卡司机提箱出 闸，交回i c 卡和设备交接单 ( 2 ) 提进口空箱操作 场站根据疏港计划派车带有场站名称的指示牌和盖有场站疏港专用章的提箱 单进闸提箱；集卡司机提箱出闸，交回设备交接单 ( 3 ) 出口重箱集港操作 为集卡司机提供集装箱检验服务，集装箱检验完毕，进闸还箱：集卡司机还 箱出闸，交回设备交接单 ( 4 ) 出口空箱集港操作 为集卡司机提供集装箱检验服务，集装箱检验完毕，进闸还箱：集卡司机还 箱出闸，交回设备交接单 ( 5 ) 提退关箱操作 集卡司机持i c 卡和进出口工作联系单及移动证原件，s u i c 卡进闸；集卡 第2 章集装箱码头闸口作业系统分析 司机提箱出闸，交回进出口工作联系单、海关移动证原件和i c 卡 2 2 2 闸口作业流程 ( 1 ) 一般闸口的主要作业流程如下： 集卡 图2 1 闸口作业不意图 f i g 2 1s c h e m a t i cd i a g r a mo fg a t es y s t e m 1 ) 送箱集卡到达码头作业 对进场的送箱集卡通过闸口时，由地秤自动测定其重量，根据该重量和运输 的目的地，靠计算机确定后方堆场内该集装箱应该放置的箱位位置，然后由闸口 交给卡车司机一张带有箱位号码的门票，卡车司机必须按指示有计划地把集装箱 放在指定的箱位上。 2 ) 提箱集卡到达码头作业 提箱司机从堆场提取集装箱时，到达闸口的空车，将提货单递交闸口，计算 机录入提货单信息，确定指定的将提取集装箱的箱位位置。同时，计算出最优的 提箱计划。然后，集卡司机按照闸口交给的上面记录箱位号的门票，到指定的位 置提取集装箱。提箱后，集卡到闸口处，经审查合格后放行离开。 ( 2 ) 自动化闸口的主要作业流程如下： f l 集卡到达闸口，闸口录入集装箱属性信息； b 闸口堆场作业计划系统调用自动分配箱位作业计划算法，得到最优目标箱： c 系统打印门票，给集卡司机； d 集卡司机按门票指示到指定箱位； e 设备操作员按门票指示进行放箱作业，把目标箱放到堆场指定箱位； 天津港集装箱码头闸口通过能力研究 f 集卡离开堆场，出闸口 图2 2 闸口作业流程图 f i g 2 2t h ew o r k f l o wo fg a t es y s t e m 9 第2 章集装箱码头闸口作业系统分析 2 2 _ 3 闸口作业系统的排队性特征 ( 1 ) 闸口作业系统为随机服务系统 集卡到港具有随机性；入口和出口闸口通道服务时间具有随机性；停车场堆 场作业服务时间具有随机性。 ( 2 ) 闸口系统是离散事件系统 闸口作业系统的状态变化只在时间的离散时刻发生，是随机的离散事件系统， 其动态特性需要一组离散状态方程来描述。集卡到达港口、进入闸口通道排队、 接受闸口通道服务、进入堆场服务、作业结束、离开闸口等事件均发生在时间的 离散时刻，并具有随机性。 ( 3 ) 闸口系统是排队系统 由于集卡到达的随机性及闸口通道提供服务的随机性，使得闸口作业系统具 有不平稳性。在闸口作业系统中，一个闸口通道在同一时刻只能为一辆卡车进行 服务，所以当卡车到港的频度大于闸口通道作业的频度时，将发生卡车在通道前 等待作业的现象，当这种情况发生时，就有一个卡车作业次序选择的问题，根据 闸口生产作业的特点以及实践中一般遵循的规则，一般按照先到先服务的服务规 则。 2 3 集装箱码头闸口系统的性能评价指标 集装箱码头闸口系统的运行状态可以通过细化计算一系列指标对其进行科学 的、完整的、综合的评价。有助于揭示闸口系统内部各种生产经营活动间的数量 关系，掌握其发展规律。对性能评价指标的统计工作，有助于码头管理人员在了 解现状、反应问题、监督改进和决策等方面有十分重要的作用。其中，为了全面 反映码头闸口系统性能，涉及到的评价指标主要包括以下几个： ( 1 ) 闸口的作业量 闸口的作业量指的是在一定统计期间( 例如一个月或者一年) ，进出闸口的集 装箱量，它是反映闸口通道作业量的指标。本文中按一年来计算，计算单位为t e u 。 ( 2 ) 通过闸口的卡车数量 指在一定时间内通过集装箱闸口的集卡数量的累计和。一辆集卡从进入闸口 时起到出闸口时止不论单装、单卸或又装又卸双重作业，不论进入停车场还是走 天津港集装箱码头闸口通过能力研究 特殊通道，均只计一次卡车进入次数。 ( 3 ) 卡车平均每次在港时间 指集卡从进入闸口时起到出闸口时止，平均每辆集卡在港时间总和，包括等 待服务、接受服务的时间以及在港口内运行的时间。计算单位为“小时车次”。 卡车平均每次在港时间2 嘉嘉蔫黼 ( 2 1 ) ( 4 ) 闸口平均作业时间 指在一定时间内，闸口平均服务一辆集卡所需的时间，分为进闸口平均服务 时间及出闸口平均服务时间，且进闸口服务空车与重车的时间也是不同的。 闸口平均作业时间= 塑是簧需罟鬻 。2 2 ， ( 5 ) 闸口通道利用率 指在一定时间内，闸口通道被占用时间占通道日历时间的比重( 或指统计时 间内实际闸口作业时间占可作业时间的比重) ，反映闸口的利用程度，计算单位为 “ 。 闸口利用率= 篇昌盖勰。 。2 3 ， 闸口通道利用率并非越高越好，通道利用率过高，说明集卡的等待时间过长， 容易压车，导致集卡平均每次在港时间过长。 ( 6 ) 集卡在通道前排队最大队长 指在一定时间内，排队等待的集卡在通道前排队的最大队长。 第3 章深圳某集装箱码头闸口现状及瓶颈分析 第3 章天津港集装箱码头闸口现状及瓶颈分析 3 1 天津港集装箱码头闸口作业流程及现状 3 1 1 天津港集装箱码头概述 天津港集装箱码头有限公司原名天津港集装箱公司，始建于1 9 8 0 年4 月1 日，是 我国大陆第一个建立的现代化国际集装箱专用码头，1 9 9 7 年资产重组后更名为天津港 集装箱码头有限公司，英文缩写为t c t 。 1 9 9 6 年t c t 通过了i s 0 9 0 0 2 国际质量认证，1 9 9 9 年在国内同行业中率先采用 i s 0 9 0 0 4 国际标准，2 0 0 2 年又在天津港率先通过i s 0 9 0 0 1 2 0 0 0 质量管理体系认证，2 0 0 5 年通过i s 0 1 8 0 0 1 2 0 0 1 职业健康安全管理体系认证，2 0 0 6 年又实现了三个体系的整合 认证，企业管理实现了规范化、标准化和国际化。 t c t 现拥有两座现代化集装箱专用码头，四个洎位。一期老码头泊位前沿水深1 2 米，岸线总长3 9 8 米，可停靠5 万吨级船舶；二期新码头泊位前沿水深1 6 米，岸线总 长为8 2 5 米，进出港航道水深为1 9 5 米，可同时停靠两艘第六代集装箱船舶。 t c t 总占地面积为7 0 万平方米，前方堆场面积2 7 万平方米，可堆码4 2 万标准 箱；备有3 个冷藏箱场地，5 6 4 个冷藏箱插座；拥有大型仓库，从事c y 、c f s 拚箱、 拆装箱业务；码头前沿设计有7 5 米宽的接卸大件专用通道，可在接卸超大、超宽、超 长等异型体货物时，无需更换吊具或旋转货物即可快速装卸，确保安全；t c t 备有修 箱的设备和设施，具有修理、清洗、检验集装箱的服务功能。 t c t 码头年设计吞吐能力1 6 0 万标准箱，现拥有大型集装箱装卸桥1 4 台、场地桥 3 8 台、拖车7 6 台，以及大叉车、小叉车等各种专用机械设备总计1 7 0 余台。近年来， 为适应集装箱航运市场船舶日益超大化发展趋势的需要，t c t 投巨资更换了一批老旧 设备，先后引进了1 0 台具有当今世界先进水平的超巴拿马型装卸桥。这种装卸桥的起 重负荷为6 1 吨，起升高度为：轨上3 9 米、轨下1 5 米、外伸距6 3 米，具有“双箱操作” 功能；同时还配套引进了1 0 台起重负荷6 1 吨，可进行“双箱作业”、堆码高度为5 层 集装箱的大型场地桥，具备了接卸第六代及其以上船舶的能力。 t c t 码头操作管理系统采用的是比利时c o s m o s 公司提供的集装箱操作管理系 统。该系统的船舶进出口操作流程控制、船舶装卸操作实时控制、堆场管理控制等，不 天津港集装箱码头闸口通过能力研究 但能节省人力、优化堆场空间、使堆场达到其最大堆存能力，而且还能确保码头所有操 作数据的安全性和可靠性，优化码头生产能力。特别是船舶进出口操作流程控制系统， 可实现船舶科学配载，最优化船舶稳定性，确保1 0 0 装船箱位准确率。能够实现对集 装箱的追踪管理，船公司可以实时远程登陆t c t 网站查询进出口集装箱信息、装卸船 进度等，也可对装卸计划进行修改。同时还可以按照船公司要求，以电子数据的方式向 船公司发送各种报文，实现无纸化信息传递。 t c t 的装卸效率很高。目前，码头装卸船最高船时量达4 2 8 自然箱小时，岸桥平 均作业效率为7 9 1 自然箱d , 时。目前，t c t 已开辟2 0 余条国际航线，通往日本、韩 国、欧洲、美国、地中海、波斯湾、台湾、澳洲、香港、新加坡等1 6 0 多个国家和地区 的3 0 0 多个港口，并开通了环渤海内支线和沿海内贸运输。 资料来源：该码头公司网站 图3 1t c t 集装箱吞吐量变化趋势图 f i g 3 1t h ec h a n g i n gt r e n do f c o n t a i n e rt h r o u g h p u to f t c t 3 1 2 天津港集装箱码头闸口作业现状 目前，由天津港集装箱码头公司经营的3 号、4 号港池码头工程总共设有2 个进闸 口和2 个出闸口。其中进闸口共设有7 条车道，出闸口共设有6 条车道，总共1 3 条车 道。另外，为了缓解闸口压力和保持集卡出闸的方便快捷性，近期计划增设一个出闸口。 第3 章深圳某集装箱码头闸口现状及瓶颈分析 计划设计3 条车道，主要用于空箱出口。还有，对于港区三期工程的建设，计划设计一 个进闸口和一个出闸口，车道数各为1 4 条。集卡进出闸口和堆场作业示意图如下图( 图 3 2 ) 所示： 集卡 图3 2 集卡闸口堆场作业系统示意图 f i g 3 2t h ep l a n es k e t c ho f t h et e r m i n a lg a t e h o u s eo p e r a t i n gs y s t e m 闸口作为集装箱进出港口的关键通道和检验场所，如咽喉之地。因此，海关监管 下的港口必须进行一整套登记、查验、放行和记录的工作。为了节省工作时间，加快集 装箱流转速度，闸口应用了很多先进技术。随着e d i 技术的进一步普及，车号识别r f i d 技术、箱体检查技术、箱号识别技术以及其他一些自动化程度非常高的技术都应用在这 一领域。随着技术的普及和成熟度越来越高，应用成本也逐渐降低。 2 0 0 4 年以来，该集装箱码头公司集装箱吞吐量飞速发展，这对集装箱码头通过能 力和通过效率提出了更高的要求。集装箱码头认识到传统的闸口，进出速度慢，闸口拥 堵，造成大批集卡闸口等待的现象经常发生。于是公司开始着力于将传统的闸口改造成 为基于自动化技术的智能闸口，进一步缓解了码头闸口的通过压力。其中，快进快出的 射频卡是最重要的闸口技术应用。2 0 0 9 年5 月，该码头在进、出闸口正式实行射频卡 系统。射频卡集各种功能于一身，内含有集卡的各种资料，是集卡进出港口的身份证明。 而持有射频卡的司机在进出闸口时，可以自动读取集卡和所载集装箱的信息。大大节省 了闸口操作时间。 到2 0 1 0 年3 月3 1 日截止，通过该码头闸口交提箱的集装箱卡车数为2 3 4 3 4 辆。 提箱量为6 6 8 5 8 t e u ，交箱量1 6 5 1 5 1 t e u ，提箱作业平均在港时间为3 7 8 2 分钟，集卡 一 、 天津港集装箱码头闸口通过能力研究 交箱作业平均在港时间为3 0 3 5 分钟，闸口的通过能力和效率进一步提高。 3 1 3 天津港集装箱码头闸口作业流程 该码头闸口的操作流程如下。 ( 1 ) 提箱： 集装箱卡车空车进入； 司机在闸1 ：3p - c h e c k 、a c h e c k 后领取记录有集装箱摆放位置信息的提箱小票 拖车到堆场指定的位置提取集装箱； 拖车在出闸口接受检验、出闸。 具体流程图如下： 闸口p c h e c k 、 a c h e c k 后领取小票 图3 3 提箱作业流程图 f i g 3 3t h ew o r k f l o wc h a r to f p i c k i n gu pt h ec o n t a i n e r ( 2 ) 交箱： 载有集装箱的集卡进入码头、到达闸1 2 1 ； 拖车司机到闸口p c h e c k 、a c h e c k 后领取记录有集装箱箱位指示的小票 司机根椐小票信息提供最优路径将集装箱拉到指定箱位； 将便条纸等出闸文件交给出闸操作间，并领回相应的设备交接单； 空着的集卡出闸口。 具体流程图如下： 第3 章深圳某集装箱码头闸口现状及瓶颈分析 图3 4 交箱作业流程图 f i g 3 4t h ew o r k f l o wc h a r to fg r o u n d i n g t h ec o n t a i n e r 3 2 天津集装箱码头闸口作业的瓶颈分析 3 2 1 天津港集装箱码头闸口作业优点分析 ( 1 ) 自动化趋势明显 早在2 0 0 6 年，天津港的集装箱码头公司已经开始试应用集装箱卡