（机械制造及其自动化专业论文）港口集装箱物流系统的交通组织及设备的合理配置.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 自中国加入w t o 以来，越来越多的集装箱码头公司进入国际集装箱码头管理 行业。全球集装箱运输也迅速发展，给集装箱码头带来了前所未有的机遇和挑 战。在进行集装箱码头的规划与设计中，为了满足不断增长的集装箱运输量的 需求和船公司对集装箱码头高服务水平的要求，采取有效的措施来提高物流效 率显得尤为重要，而其中一个很重要的方面就是做好港区交通运输组织，对规 划疏港道路、疏导港区交通、保证港口生产具有重要的现实意义；另个很重 要的方面就是通过对现有码头设备合理配置来提高码头最具竞争力的装卸效 率。本文结合深圳太铲湾港区集装箱码头一期工程的规划与设计，以对离散事 件系统的仿真为手段，对集装箱码头交通运输组织和码头设备的合理配置进行 了深入研究，使得本课题的研究具有理论上的发展和实践上的价值。 首先阐述了课题研究的来源和意义，对集装箱码头在现代物流中的地位和面 l | 笛的机遇和挑战做了简单的介绍。系统分析了国内外有关技术的研究现状，并 就本论文研究的主要内容从四个方面作了简要的叙述。 其次介绍了集装箱码头物流系统的组成、装卸工艺的选择的原则，以及集装 箱码头的作业流程和设施设备的安排原则。 第三，根据解决交通网络最短线路分析理论，并结合了集装箱码头交通物流 网络的构成和特点，以深圳大铲湾港区集装箱码头一期工程为背景，进行了集 装箱码头交通运输组织。 第四，在介绍离散事件系统仿真原理和e m p l a n t 离散事件系统仿真软件的 特点后，对集装箱码头交通运输组织进行了建模与仿真，并模拟出集装箱码头 作业的动态过程，得出了集装箱码头作业的重要参数。 第五，就各种仿真优化方法进行了介绍，选用了进化理论中的遗传算法来进 行集装箱码头的拖挂车的配置，并通过e m p l a n t 软件进行了仿真模拟比较，确 定了方案拖挂车的最终配置。 最后，就本课题所做的研究工作，以及今后的发展方向进行了简要的叙述。 关键词：集装箱码头；交通组织；仿真模型；配置 武汉理工大学硕士学位论文 a b s 勘r a c t s i n c ec h i n aj o i e d 也ew 了o ，n 托a l mm 甜ec o n t a i l l c f - p o nc o m p a n i e sh a se n t e t e di n t ot h e i n t e m a t i 0 a 1m a n a g e m e n tp r o f e s s i o no tc 0 d t a i n e r p o m t h ew h o l e w o r l dc o n t a i n e r i z e d t r a n s p o n a t i o ni sa l s or a p i d l yd e v e l o p i n ga n di th a s b i o u g h tt h e 岫p 代c e d e do p p o m n i t ya n dt 1 1 e c h a l l e n g ef o rt h ec o n t a i n e 7p o n s 1 ti sv e r yi i l l p o n a n tt h a tw em u s tt a k ee 恤c t i v em e a s u r e st o a d v a n c el o g i s t ce f i c i e n c yf o rm t i n gt l 】ei 1 1 c r e 勰i l l gt r 卸s p o f a “o nq u 蛆t i t y0 fc o n t a 蛔e f 柚dt h e h i 曲s e r v i k v e lo fc o n t a 虹l c tp o f t s o n 也eo n eh 姐d ，w em u 髓d ow e l li nt r 如s p o r a t i o n o r g m i z a d o ni nc o n t a i n 盯p o n s 1 th a si m p o n a n tp r a c t i c a lm e a n i i l gf o rl a y o u t i n gt l l er o a d w a y so f p o n ，a s s i i r i n gt r a n s p o r 州o nu h i i l d e r e da dm ep r o d u c t i o n o nt h eo t l l 盯h a n d ，w em u s ta d v a n c e 山em ic o m p e t i 曲ee 蜘c i e n c yo fl o a da n du n l o a da c c o r d i n gc o o c a “n ge q u i p m e n t sr e a s o n a b l y i c o n t a i n e rp o n s t h ep a p e ri i l - d e p t h l yi i l v e s t i g a 把st h eo r 弘i z a h o o ft r a f i c 瓿dt h er e 勰o n 曲k u o c a t i o no ft h ep o r te q u i p i n e n t sb ym e a n so fs i m u l a 吐o nf o rd i s c r e t ee v e n t ，w h i c hb a do n 血e f i r s tc o n i a i rp o np r o j e c ti d a c h a n w 姐，s h 衄z h e n nm a k c ss u r et t l a tm er e s e a r c ho nt h i s p r 【巾1 锄b o a s t st h ed e v e l o p m e n ti t h e o r ya n dv a l u ei p r a c t i c e f i 瑁t l y ，t h ep a p e rp r e s e n t s t h e s t u d y i n gs o u r c e 粕dt h es t u d y i n gm e 明i n 娶 i n 仃o d u c i l l gt h es t a u t s ，o p p o f t u d i t y 姐dt h ec h 枷e n g eo fc o n t a i n e rp o r t sj nm o d e m1 0 9 i s t i c si t s y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e st h es t i l d ys t a t u sq u oa th o m e 蛐da b r o a da i l ds t u d i s et h e p r i m a r yc o m e n ti l lf o u ra s p e c t s s e c o n d l y ，t h ep a p e ri n 仃o “c e st h es e l e c t i v ep n c i p l ea b o u t t h ec o n s t i t u t eo f l o g i s t i cs y s t e ma n dt e c h n i c so fc o n t a i n e p o n sa n dt h ep r o g r a mp r i n c j p l ea b o u tt h e w o r 虹n gf 1 0 wa n de q u i p m e n t s 7 1 1 l i r d ly a c c o r d i n gt l l eu s u a la l g o r i t l l m si ns o l v i i 培t l l es h o r tp a t hf j n d i n g p r o b l e m t l l ep a p e rc 咖b j n e si tw i t ht h ec o n s t i t u t ea n dc h a r a 咖e r so fl o g i s t i cn e m o r ki n0 r d e r t o o r g a n i z e 仃a 施ct r a n s p o r a t i o no fc o n t a i n e rp o r t sb a s e do nt h ef i r s tc o n t a i n e rp o np f o j e c ti n d a c h 如w 卸s h e n z h e n f o u n h l y ，a f t e ri n t r o d u c i n gt h et h e r y0 fd i s c r e t ee v e n t sa n dt h ec h a r a c t e r s0 ft h e e m p l a n ts i m u l a t i o ns o f t w a r e ，m ep a p e rm o d l e sa n ds i m u l a t ef o rt r a f f j ct r a n s p o n a t i o n o fc o n t a i n e rp o n l a s t l yw eo b t a i l ls o m ei m p o r t a n td a t a sa b o u tw o k i n go fc o n t a i n e r d o r t 1 i 武汉理工大学硕士学位论文 f i 劬l y ，t l l ep a p e fc h o o s e sg e n c t i c 砧g o r i t h mi i l e v 0 1 u t i o i l i s mt oc o l l o 嘣et h e p r i m a r yt n l c ko fc o n t a i n e rp o n t h e nw ec o 吐皿t h e l a s tc o u o c a t i o no fe 删p m c n t s a c c d 0 t d i n g 也e m p a r a t i v e l ys i m u l a t i o nb ym e s n so fe m 。p l ；瓜s o f t a r e f i n a l l v ，t h ea c h i e v e m e n t sa n de x i s t 试gp f o b l e m si nt h ep r o c e s so fd e v c l o p i n g t h e s v s t e ma n dt h cf i l t u r co r i e n t a t i o na r cd i s c u s s e d k e yw o r d s ：c o m a i n c rp o m t f a f f i co r g 姐i z a t i o n ；s i m u l a t e dm o d c l ；c o l l o c a t i o n h i 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题的来源与研究意义 1 1 1 课题的来源 本课题以对深圳大铲湾港区集装箱码头一期工程的规划与设计为工程背景， 以动态仿真为手段，并考虑港口交通运输系统在运作过程中所碰到的各种环境 和因素，来探讨集装箱码头的交通运输组织及对港区主要设备的合理配置。 1 1 2 集装箱码头在现代物流业中的地位 集装箱码头是运输信息的汇集地，为实现集装箱运输的信息化，各国纷纷在 集装箱港口或港口所在地建设e d i 中心，并建立一套强有力的收集分析信息资 料、调查研究市场、组织货源、开拓航线、拓展业务的机构。同时，加快发展 和普及多媒体网络市场，以启动电子商务，提高企业效率，开拓国际市场。进 一步完善电子交易基础设施，便利港口业务和进出口贸易i ”。 与此同时，由于世界贸易和信息技术的发展，集装箱从港服务逐步转为门到 门服务，港口己不再单单是客货运输方式换装的水陆交通枢纽，将从分运中心 向分拨中心、分销中心和国际物流综合服务后勤基地转变，港口将成为商品流、 资金流、信息与人才流汇集的中心，为顾客提供全方位的增值服务。为此，各 国政府将港口所在地的物流园区建设纳入城市建设规划，鼓励加快港口的的物 流建设。 随着世界经济的一体化，我国与世界各国贸易持续发展，集装箱在港口的 吞吐量保持了高速度的增长。作为国际运输链与物流链的重要环节，集装箱运 输业在现代物流业的发展中起着不可替代的作用，一些发达国家甚至将其作为 体现本国物流综合竞争力的重要标志。集装箱运输业不仅是国民经济的基础， 同时也为国内外经济、贸易的发展作出巨大的贡献。进入全球物流时代以后， 现代集装箱码头已从纯粹的运输中心( 运输+ 转运+ 储存) 发展成为配送中心( 运 输+ 转运+ 储存+ 拆装箱+ 仓储管理+ 加工) ，再发展为如今的综合物流中心( 运输 武汉理工大学硕士学位论文 + 转运+ 储存+ 拆装箱+ 仓储管理+ 加工+ 信息处理) 。现在集装箱码头已经成为一 个集商品流、资金流、技术流、信息流、人才流于一体物流中心【2 1 。 凭借规模化的集散能力，集装箱码头最有可能成为整个物流链的枢纽和增殖 服务中心。据估计世界贸易的9 0 以上是通过海运方式实现的。集装箱码头物 流是海洋运输的起点与终点，是海陆货物运输的重要节点，在整个运输链中是 货物最大的集散地。集装箱码头是国际贸易中的服务基地和货物物流的分配中 心，是货物和航运业的信息中心。集装箱码头地理位置得天独厚，通常是经济、 贸易、金融、信息较为发达的城市，为综合物流的大量生成与发展提供了有利 支撑。 1 1 3 新形势下集装箱码头面临的机遇和挑战 9 0 年代以来，尤其是中国加入w t o 之后，越来越多的集装箱码头公司进入 国际集装箱码头管理行业。全球集装箱运输也迅速发展，给集装箱码头带来了 前所未有的机遇和挑战。 集装箱运量的高速增长对集装箱运输提出更高的要求，同时也加剧了集装箱 港口之间的竞争，特别是地区性枢纽港的争夺更加激烈。在更方便更快捷的要 求下，努力提高集装箱码头的设计水平，建设现代化集装箱码头，增强港口竞 争能力则显得更为重要和迫切。与国外先进的集装箱码头相比，国内的集装箱 码头在主体设计和设备选型、配置方面已无差距，但在车、船作业效率方面存 在的差距较大。究其原因，除了由于近年集装箱吞吐量持续高速增长，码头设 备和设施超负荷运转的原因以外，港区内交通阻塞、车流不畅等也是重要原因。 在以往的设计中，对码头的主体结构、装卸工艺、设备选型和主要生产建筑物 投入了较多精力，而对港区陆域平面布置、特别是直接影响港区车流组织在设 计方面研究较少【”。 随着现代物流的不断发展，港口管理者越来越意识到提高港口内部物流运作 效率对港口的发展的重要性。港口内部物流效率的高低不仅影响到了港口本身 的竞争水平，还影响到以港口为基本结点的整个运输链的效率。同时随着国际 航运市场不断发展，集装箱的运输量迅猛增加，为了满足不断增长的集装箱运 输量的需求和船公司对集装箱码头高服务水平的要求，港口管理者纷纷采取不 同的措施努力提高其物流效率。其中，最直接的提高集装箱码头物流运作效率 的途径就是购置或更新各种装卸设备。但是，由于集装箱码头的装卸设备般 武汉理工大学硕士学位论文 都比较昂贵，所以一般不能通过无限制购进设备来满足箱量需求和提高码头服 务水平。其中一个很重要的方面就是通过对现有资源( 泊位、桥吊、龙门吊、 集卡等) 合理配置来提高码头的装卸效率。目前研究码头设备配置问题一般都 是采用的解析方法，但在集装箱码头装卸系统中船舶和集卡到港的概率分布都 不能用一般的分布较准确描述，而且到港船舶由于船型和船图不同，也需采用 不同的机械配置，所以集装箱码头装卸系统是一个复杂的动态系统。由于其复 杂性、动态性，所以解析研究只能针对集装箱码头装卸设备中的一种进行优化 配置，在对两种或两种以上资源同时进行优化配置一般都采用仿真技术研究。 因此，在进行集装箱码头的规划与设计中，为了满足不断增长的集装箱运输 量的需求和船公司对集装箱码头高服务水平的要求，采取有效的措施来提高物 流效率显得尤为重要，一方面要对集装箱码头的交通运输组织合理外，另外一 方面就是通过对现有资源( 泊位、桥吊、龙门吊、集卡等) 合理配置来提高码 头的装卸效率具有重要的现实意义。 1 2 相关的国内外研究现状分析 1 2 1 国外动态 目前，一些发达国家已相当普遍的将计算机仿真应用于码头作业情况模拟如 荷兰阿姆斯特丹c e r e sp 盯a g o nt e 肋i n a l ( c p t ) 集装箱码头，在码头规划和布置 方案时利用计算机模拟评估了交通条件，考虑了码头前沿、堆场以及闸口作业 对该处交通的影响，确认了合理的布置方案。通过仿真研究港口系统的运行条 件和管理方式对装卸作业的影响，成功地预测和分析作业过程的合理性。找出 系统的“瓶颈”，最终达到提高系统整体性能和效益的目的。 在国外，对集装箱码头交通运输进行仿真研究，不仅包括建模、仿真运行和 结果输出，还包括模型分析、系统规划设计、统计分析、二维或三维动画显示 功能。研究者不需要有很多的计算机知识和编程技巧，也不需要了解很多的仿 真理论和算法来使用这些仿真语言，因而可以将主要精力放在系统建模和系统 分析上，这样既有利于提高仿真效率，更有利于提高仿真的质量。 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 2 国内动态 国内也开始利用计算机对集装箱码头实施动态仿真，1 9 9 9 年邓晓云采用面 向对象的语言a u d i t i o n 建立了集装箱码头装卸系统动画模拟模型例；2 0 0 2 年北 京水运科学研究所的彭传圣等利用a u d i t j o n 开发了一个集装箱码头的模拟系统， 研究岸边集装箱起重机、堆场作业设备和拖挂车的设置以及要达到一定的吞吐 量港口码头的“瓶颈”位置等i “。交通部水运科学研究所针对国内集装箱码头 船舶作业效率受码头内交通堵塞影响的情况利用计算机动画模拟技术进行了研 究【7 】。 对于集装箱码头设备合理配置的问题上，国内外学者从不同侧面进行了研 究，有运用单级排队模型探讨了港口的合理泊位数和港口吞吐能力 “，有采用 线性混合整数规划为每只船舶安排合理的桥吊和龙门吊台数【9 】；有的使用混合 整数规划和p e n in c t 技术计算堆场中龙门吊最优的动态装卸量和集卡的最优路 径【1 0 】；在集装箱码头装卸系统中船舶和集卡到港的概率分布都不能用一般的分 布较准确描述，而且到港船舶由于船型和船图不同，也需采用不同的机械配置， 解析研究也一般只能针对集装箱码头装卸设备中的一种进行优化配置。 以上研究取得了一定的成果，但在相对复杂的集装箱码头模拟模型的开发上 做的工作比较少，仍有待于进一步完善。 综合以上国内外研究动态可以发现，国内应用仿真来研究集装箱码头的深度 与广度与国外比较，还有一些差距，尤其是在一些较复杂的集装箱码头模型的 开发工作方面做的工作比较少，主要是因为没有意识到仿真在集装箱码头系统 的营运管理中提供决策依据的重要作用。 1 3 本学位论文的主要研究内容 本课题以深圳大铲湾港区集装箱码头一期工程为背景，根据设计的码头设施 配备情况和一些预测的参数，以e m p l a j l t 动态仿真平台模拟集装箱船舶到港、 靠泊、装卸船、离港，以及集装箱拖挂车在堆场中的装卸作业等方面的动态过 程，来计算其港区道路交通流量、年吞吐量等技术指标以及对港区主要作业设 备的合理配罨。本课题研究的主要内容是： ( 1 ) 集装箱码头交通运输组织分析。根据交通物流网络线路分析理论，结 合集装箱码头交通运输流向基本原则，以深圳大铲湾港区集装箱码头一期工程 4 武汉理工大学硕士学位论文 为背景，进行集装箱码头交通运输组织，得出交通路径及流向图。 ( 2 ) 集装箱码头交通运输组织建模与仿真。根据深圳大铲湾港区集装箱码 头一期工程提供的资料和数据利用离散系统建模软件e m p l a n t 开发出深圳大 铲湾港区集装箱码头一期工程仿真模型。 ( 3 ) 模型的检验与结果数据分析。利用深圳大铲湾港区集装箱码头一期工 程所设计的集装箱吞吐量等数据验证仿真模型的可靠性，同时对仿真模型运行 数据结果进行分析，并模拟出港区道路交通流量、年吞吐量等技术指标。 ( 4 ) 港区主要装卸设备合理配置。根据仿真优化理论，以e m p l a n t 仿真软 件为手段对理论配置结果进行对比分析，最后得出集装箱码头的主要设备的配 置数量，如前方码头拖挂车。 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章集装箱码头物流系统与性能指标 2 1 集装箱港口的基本组成 2 1 1 集装箱港口设施m 泊位( b e n h ) ，是指在港内为了进行装卸，给船舶停泊靠岸，并有一定长 度岸壁( o u a y ) 的地方。船舶靠离泊时，所需的岸壁线的有效长度一般为船舶 长度的1 2 倍。泊位的长度根据停泊船的大小而不同，标准泊位长度为2 5 0 米和 3 0 0 米。 码头前沿( w h a r fs u r f a c e ) ，是指沿码头岸壁线，从码头岸壁到堆场这一部 分的码头面积。 集装箱堆场( c c i n t a i l l e ry 盯d ，简称c y ) 一般有两种含义：广义的集装箱场 可理解为进行装卸、交接和保管重箱、空箱的场地，包括前方堆场( m a r s h a l i n g y 缸d ) 、后方堆场( b a c k u py a f d ) 和码头前沿在内；狭义的集装箱堆场是指 除码头前沿以外的堆场。其中也包括存放底盘车的场地在内。 集装箱货运站( c o n t a i n c rf f e i g i l ts t a t i o n c f s ) 指船公司接受货主的委托 进行装箱、拆箱工作，并完成货物的交接、分类和短时间保管等辅助工作的场 地和仓库。主要用于装，拆箱作业，一般建于码头后方、靠近码头外公路或铁路 的区域。 控制室( c o n t i o lt a w c r ) ，一般设置在办公楼的最高层，以便于看到整个码 头上各作业现场的地方。 检查口( g a t e h o u s e ) ，俗称道口( 检查桥、闸口、大门等) ，是集装箱码 头的出入口。 集装箱维修车间( m a i n t e n a i l c es h o p ) ，一般设置在不影响集装箱码头作业 的后方或在保养区附近。 2 1 2 集装箱港口设备配置”2 岸桥( q u a y o a n e q c ) ，又称桥吊、装卸桥，是集装箱码头用的最大型 的、价值最昂贵的装卸机械。它是码头装卸设备中最重要的设备，负责装卸集 武汉理工大学硕士学位论文 装箱船舶。 轨道式龙门起重机( r a i lm o u n t e dg 锄t r y r m g ) ，承担堆场的装卸和堆 码作业。轨道式龙门起重机不如龙门吊灵活，但跨度大，堆箱高度高，能更有 效地利用堆场的面积。 跨运车( s t r a d d l ec a 玎i e r ) 可以承担码头前沿与堆场之间的集装箱水平运输， 以及堆场的堆码和进出场集集装箱拖车的装卸作业。但其堆高有限，跑得也不 快。 叉车( f 0 l kl i f t ) ，又称铲车，主要负责拆装箱作业和空箱堆码作业。 正面吊( r e a c hs t r a c k e r ) 和叉车不同的是，它采用扒杆式的集装箱专用吊 具代替叉车门架式的吊具。 集装箱拖挂车( t r a c t o r 仃1 邝c k 仃妇i l e d ) ，俗称集卡，承担从码头前沿至堆场、 堆场内箱区间的水平运输。集卡由拖头和拖架( 又称拖车) 两部分组成，拖头 专职拖拉，拖架专职承载集装箱。在堆场上出现的集卡，有的是从码头外部进 来集箱和提箱的。为了区分，前者叫内部集卡( 简称内卡) ，后者叫外部集卡 ( 简称外卡) 。 2 1 3 集装箱码头设施设备的特点 为适应集装箱运输船舶大型化的趋势，集装箱码头应具备以下特点【1 3 】： ( 1 ) 应有足够的进港航道及水深条件。即要求港口具有足够的水深，以保 证船舶进出港口不受水深的影响。 ( 2 ) 码头后方有宽广的陆域和堆场。以满足港口在短时间内接纳大量集装 箱进出港的需要，否则会造成港口的堵塞和混乱。 ( 3 ) 后方应具有方便的集疏运条件。以适应集装箱在港口的快速集结和疏 散，方便的铁路、公路、内河以及航空等集疏运能力，这也是组织集装箱多式 联运的必要条件。 ( 4 ) 配备大型、高效化的集装箱专用设备。即要求集装箱码头配备起重和 搬运能力大的现代化设备，以便能迅速完成货物的装卸、搬运和堆码，加快车 船的周转。 ( 5 ) 提供现代化的通信和指挥设施。要求在集装箱码头建立信息中心f 如 e d l 系统) ，以方便与集装箱运输有关的各部门之间实现快速的信息传递。同时为 港内建立起计算机控制的生产指挥系统，以利于对港内各种资源的更有效调配。 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 集装箱码头生产作业的特点”4 由于集装箱码头在物流运输系统中的特殊地位，决定了码头装卸生产的一 些特点。 ( 1 ) 生产的连续性。码头装卸生产通常是昼夜2 4 小时连续作业的。通过 码头的集装箱，其目的不是要逗留在码头内，而是要尽快地转运出去，交给货 主。作为服务性行业的集装箱码头，其生产本身就要求迅速、准确、及时，以 满足船公司和货主的需要。因此，为缩短货物在码头的逗留时间，其生产必须 保持连续性。 ( 2 ) 组织的协作性。集装箱码头是集装箱水陆运输的枢纽，是各种运输方 式的汇聚点，其本身又是一个复杂的组合体，从外部来说，其生产组织要同一 关三检、边防、船公司、租箱公司、代理、外贸公司、引航、港监、船舶供应、 保险、铁路、公路汽运等部门协作，因此应巧作时间与空间的安排；从内部来 说，码头生产要协调作业人员、机械、堆场、理货等部门各工种的作业，使其 形成一个有机的整体，一环脱节，就会严重影响整个码头的作业效率。所以， 集装箱码头生产组织是多部门、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。这是运输企业遇到的一个共同问题，而在集装 箱码头企业尤为突出。主要表现在：集装箱进出口箱量在时间上的不平衡性： 进出口集装箱在种类箱型上的不平衡性；船舶抵港时间和抵港船舶航线的不平 衡性；到港船型的不平衡性。造成集装箱码头生产不平衡的原因还有锚地检疫、 熏蒸、商检、边捡、海关检查、接运工具的配合等。总之，集装箱生产的不平 衡性是绝对存在的。因此，码头操作部门要不断克服这种不平衡性，努力实现 泊位、码头机械、堆场、以及人力的均衡使用。 2 3 集装箱港口物流装卸工艺系统”卸 所谓装卸工艺，是指港口装卸和搬运货物的方法和程序，按定的操作过 程，根据港口的条件，针对不同的货物、运输工具和装卸设备，以合理和经济 的原则来完成装卸和搬运任务。集装箱码头相对一般件杂货码头，其最突出的 优点是作业的高效性，而装卸工艺是码头作业高效的保证。合理地选择码头的 武汉理工大学硕士学位论文 工艺类型，是顺利开展码头生产的前提。 集装箱码头的装卸工艺有如下几种典型的系统： 1 ) 底盘车系统。底盘车系统的主要特点是集装箱在码头堆场的整个停留期 间均放置在底盘车( 俗称拖盘、拖车) 上。这种系统主要适用于：集装箱码头的 起步阶段( 这个时候，码头集装箱的通过量较小，场地大) ，特别是整箱货比 例较大的码头；船公司特别要求这种作业的码头，其陆路运输完全依赖于高效的 公路运输。 2 ) 跨运车系统。跨运车系统中，由跨运车承担码头前沿与堆场之间的水平 运输，以及堆场的堆码和进出场集卡的装卸作业。由于跨运车系统存在岸桥卸 箱无须对位，而装箱时跨运车和岸桥需对位等原因，故该系统适用于进口重箱 量大，出口重箱量小的集装箱码头。 3 ) 轮胎式龙门起重机系统。轮胎式龙门起重机系统采用岸桥承担船舶的装 卸作业，龙门吊承担堆场的装卸和堆码作业，而从码头前沿至堆场、堆场内箱 区间的水平运输由内卡完成。轮胎式龙门起重机系统适用于陆地面积较小的码 头。我国大部分集装箱码头采用这种工艺系统。 4 ) 轨道式龙门起重机系统。轨道式龙门起重机系统和轮胎式龙门起重机系 统相比，堆场机械的跨距更大，堆高能力更强。轨道式龙门起重机系统适用于 场地面积有限，集装箱吞吐量较大的水陆联运码头。 5 ) 跨运车一龙门吊混合系统。跨运车一龙门吊混合系统的主要特点是进口 集装箱的水平运输、堆码和交货装车由跨运车负责完成；出口箱的货场与码头前 沿之间的水平运输由内卡完成，货场的裟卸和堆码由轨道式龙门起重机完成。 集装箱码头除了以前5 种典型的装卸工艺系统外，还有叉车系统、正面吊运 机系统等。叉车系统、正面吊运机系统主要适用于吞吐量较小的集装箱码头。 2 4 集装箱港口的作业流程与调度原则 2 4 1 集装箱港口的作业流程“ 集装箱码头的到船程序大致如下：首先船公司或船代把船舶月度计划发送给 码头，便于码头制定码头月度计划，为进口装、卸船做准备工作。船舶月度计 划包括船舶预计到离时间、装卸量等。对于定期班轮船，般要求船公司或其 代理在船舶到港前9 6 小时，向码头提供船舶近期计划。其内容包括船舶预计到 武汉理工大学硕士学位论文 离港时间、进口舱单、船图、集装箱清单、订舱清单、预配箱清单、预靠泊位、 危险货物清单、集装箱残损单等，码头再根据自己的实际情况制定码头近期生 产计划。近期生产计划已将装卸任务分配到具体的作业泊位，但它还受一些随 机因素影响。昼夜生产计划就是依据近期计划，结合实际情况，对码头昼夜2 4 小时连续不断的生产作业进行具体安排。不但对车船的装卸顺序、作业地点、 操作方法作了明确规定，而且对每艘船、每辆车的作业方法、使用机械设备、 劳动力配备、开完工时间等也作了规定。 j ；i 、 一 一，】! 一船公司、代理卜一码头月度计划l 。，_j一j 图2 1 码头集装箱进口流程 1 ) 集装箱码头进口流程 码头进口流程如图2 - 1 所示。当码头收到船舶近期计戈4 后，如果船舶有进口 箱，则码头需预先在进口堆场留出场地。一般在码头昼夜计划中，就已明确船 舶的具体卸船堆场，并预做机械安排。在船舶作业开工前至少4 小时，码头计 1 0 武汉理二f ：大学硕士学位论文 划员根据船图编制卸船计划，即编制卸船顺序单，堆场计划员根据堆存规则完 成卸船堆存计划。卸船作业开始，岸桥司机根据卸船顺序单卸下集装箱，龙门 吊司机根据堆存计划堆放集装箱；空箱放入空箱区：有安排直提的集装箱由外 卡直接提出集装箱码头。收货人要求进口集装箱整箱提运的，应在提运前一天 办理申请手续，便于码头作相关的机械安排。外卡司机持有关单证提箱时，先 在入口道口拿“提箱小票”，再到小票上指定的堆场提箱后，把小票留给出口 道口，然后出码头。拼箱货物由堆场计划员根据拆箱计划指挥机械移到拆箱区。 2 ) 集装箱码头出口流程 码头出口流程如图2 - 2 所示。与进口业务一样，集装箱码头要顺利地完成集 装箱装船作业，必须预先收到出口集装箱的单证资料，以便做好各项准备工作。 当码头收到船舶近期计划后，如果船舶有出口集装箱，则码头需预先在出口堆 场留出场地，用于集箱。出口重箱一般在装船前4 天开始进场，到装船前1 天 截止。外卡司机集箱时，先在入口道口拿小票，再到小票上指定的堆场卸下集 装箱后，把小票留给出口道口，然后出码头。码头配载员根据预配船图、装箱 单、经海关放行的场站收据进行配载，船图在船方签字后生效。配载员根据船 图和出口箱的场箱位编制装船顺序单。堆场员根据装船顺序单发箱，岸桥装船。 j 岸桥装船 一l ， 装i i 结柬 图2 2 码头集装箱出口流程 武汉理工大学硕士学位论文 2 4 2 集装箱港口船舶调度管理原则h 7 1 因为船舶到港时间受许多随机因素影响，因此当出现几艘船舶集中到港时， 有些船舶就必须先在锚地等待。这时就要求船舶按一定的优先顺序靠泊作业。 一般来说有如下几种优先原则： 到港船舶首先进入等待泊位排队，以可使用泊位，船舶的长度和所属船 公司为依据分派泊位，实现“先来先服务”并且优先分派该船公司航线船舶习 惯使用泊位的原则。 船舶在分派泊位后，再经历靠泊时间后，完成靠泊操作。 船舶靠泊并经历了装卸作业前技术作业时间后，进行装卸船作业，先进 行装卸船作业的船舶优先调用岸边集装箱起重机。 船舶装卸作业结束后，再经历装卸后技术作业，开始进行离泊操作，又 经历离泊时闻后，船舶离港。 2 4 。3 集装箱港口堆场存取箱作业管理 堆场存取箱作业实行“先来先服务”的原则，到堆存区存取箱的集装箱卡车 按照到达的时间先后顺序进行排队接受服务。 2 4 4 集装箱港口大门检查箱作业原则 进港和疏港大门或进场和出场大门，可以全天候，也可以每天固定时间 开放给集装箱卡车通过，绝大部分集装箱卡车在开放时间内通过大门，部分需 要在大门关闭时间内通过大门的集装箱卡车也允许通过大门。 大门各车道的服务对象可以指定，如重载车、空载车等，到达大门的车 辆按照到达时间先后进行排队等待通过大门，即实行“先来先服务”的原则， 如果几个车道均允许一辆车通过，则该车加入排队最短的车道排队中，等待通 过大门。 2 4 5 集装箱港口堆场管理系统” 堆场管理是码头生产的个重要环节，装卸速度的提高很大程度上取决于码 头堆场箱区、箱位安排的合理性。合理安排箱区和箱位，不仅能减少翻箱率， 武汉理工大学硕士学位论文 减少岸桥等箱的时间，提高码头装卸速度，而且还能最大限度地提高码头堆场 利用率、码头通过能力，降低码头生产成本。 堆场堆垛的基本规则就是保证集装箱堆放安全，减少翻箱率。 ( 1 ) 堆场基本堆存原则 集装箱堆存区分成重箱区和空箱区，重箱区不允许堆到设定的空箱堆存 区，空箱也不允许堆到设定的重箱堆存区。 码头堆场不同箱区又可分为进口箱优先区和出口箱优先区，进口箱优先 区优先放置进口箱，只有当进口箱优先区不够仿真进口箱且出口箱优先区还有 未被计划的箱位时，进口箱才可以放置到出口箱优先区，对于出口箱情况亦然。 出口箱堆场计划时，优先选用相应箱类堆存区中，最靠近相应船舶所属 船公司航线船舶习惯使用泊位的堆存区。 进口箱堆场计划时，优先选用相应箱类堆存区中，最靠近相应船舶。所 属船公司航线船舶习惯使用泊位的堆存区。 堆场整理以堆存区上的列为单位进行，即使同一船舶装载的同为进口或 出口的同一尺寸类型的集装箱，如果不在同一堆存区的同一列上，也不进行整 理。 整理的条件：处于同一堆存区的同一列上的同一船舶的集装箱占用多列， 列上还没有放置箱的空层上均没有作堆存箱的计划，将堆存箱较少的一些列上 的集装箱并到堆存箱较多但还没有堆满的其他列上后，能够减少该内箱在该行 上占用的列数。 2 5 集装箱港口物流系统的性能指标 集装箱码头物流系统的性能是运用一整套统计指标，采用科学的统计调查、 整理和分析方法、通过对生产经营活动各种数量关系的研究，揭示其发展规律。 统计工作对帮助码头管理者在认识、检查、监督、决策等方面具有十分重要的 意义。集装箱码头的主要统计指标有【1 9 】： 1 ) 集装箱吞吐量。指经由水路运进、运出港区范围，并经装卸的箱量，它 是反映港口船舶装卸任务量的指标。计算单位为t e u 。不论是船到船直接转口， 或是经过堆场后再装船转口，均势别按进口卸船和出口装船，各计一次吞吐量。 一般以年为一个统计期间。国际标准集装箱是以箱的外形尺寸大小来划分箱型， 一般分为2 0 英尺、4 0 英尺、4 5 英尺( 可简写成2 0 、4 0 、4 5 戴2 0 f t 、4 0 f i 、 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 4 5 = t ) 箱等。国际标准集装箱的换算系数= 集装箱自然长度英尺2 0 英尺。即一个 2 0 箱为n e u ( 标箱的简称) ，一个4 0 ，箱为勿瞪u 。 2 ) 船舶停泊艘次数。指统计期内在港停泊船舶艘数的累计数。一艘船舶从 进港时起到出港时止不论单装、单卸或又装又卸双重作业，不论是否移泊或移 泊次数多少，均只计一次船舶停泊艘次。计算单位为“艘次”。 3 ) 船舶停泊总艘时。指统计期内船舶在港停泊时间的总和。它由生产性停 时、非生产性停时、自然因素停时三部分组成。计算单位为“艘时”。 4 ) 船舶平均每次在港停时。指船舶从进港时起到离港时止，平均每艘船在 港停泊时数。计算单位为“小时，艘次”。船舶平均每次在港停时( 小时艘次) = 船舶停舶艘时船舶停泊艘次数。 5 ) 泊位利用率。指统计期泊位占用小时数占泊位日历小时数的比重( 或指 统计期实际停泊长度和时间占可供停泊长度和时间和比重) 。反映泊位综合利 用程度。计算单位为“”。泊位利用率( ) = ( 泊位占用小时数泊位日历小 时数) x l o o 。泊位利用率并非越高越好，泊位利用率过高，容易压船，导致船 舶平均每次在港停时过长。国外有些专家认为泊位利用率应控制在5 0 的水平。 6 ) 每米码头泊位吞吐量。指统计期平均每米码头泊位完成的吞吐量。它是 综合反映码头泊位的利用程度和生产效率的指标。计算单位为t e u 。每米码头 泊位吞吐量( 1 r i u ) = 码头泊位完成吞吐量，码头泊位长度。泊位利用率是码头泊 位时间的利用程度指标。为综合反映泊位的利用情况，还应考虑码头泊位长度 的利用程度。每米码头泊位吞吐量能反映泊位长度的利用情况。 7 ) 堆场容量。指同一时间丙最大安全堆存箱量。计算单位为“t e u ”。 8 ) 平面箱位。指不考虑堆放层高的集装箱箱位个数。计算单位为“t e u ”。 9 ) 堆存箱数。指统计期内进入堆场的集装箱量的总和。它是反映堆存工作 量的指标，但有一定的局限性。计算单位为t e u 。 1 0 ) 堆存箱天数。指统计期堆场堆存箱量与其堆存天数乘积之和。它是反映 堆存工作量的综合指标，反映堆存的数量，而且反映堆存的时间。计算单位为 t e u 天。此方法有利于统计，而不利于堆场的分析和管理工作。 1 1 ) 平均堆存期。指统计期每箱平均在堆场堆存的天数。它是反映箱在堆场 内的滞留时间，即：堆存时间长短的平均指标。计算单位为“天”。平均堆存期 ( 天) = 堆存箱天数，堆存箱数。在计算平均堆存期时，统计期的时期长度应适当 扩大( 至少为一个季度) ，否则当箱跨时期堆存时，计算的平均堆存期会比实 际堆存时间耍短。平均堆存期短，说明箱的流转快，滞留时间短，避免港口堵 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 塞，扩大码头吞吐能力。 1 2 ) 平均每天堆存箱数。指统计期平均每天堆存的箱数量。计算单位为。 平均每天堆存箱数( t e u ) = 堆存箱天数旧历天数。一般来说，平均每天堆存箱 数越接近平均容量，说明堆场利用相对较好，但还需结合平均堆存期指标综合 分析，如果平均堆存期长，则虽然利用率高，但有可能导致堆场场积压，影响 码头通过能力。 1 3 ) 堆场利用率。指统计期平均每天堆存箱数与堆场容量的比值。它是反映 堆场容量利用程度的指标。计算单位为“”。堆场利用率( ) = ( 平均每天 堆存箱数堆场容量) 1 0 0 。堆场利用率太高将会导致过高的翻箱率，并且当 船舶集中到达时，还会造成堆场堵塞，使船舶在港作业时间延长，导致不良的 关联后果。因此码头企业应将堆场利用率控制在一定水平( 通常认为6 0 较为 合理) 。 1 4 ) 机械利用率。是指在装卸机械日历总时间中机械工作时间所占的比重， 反映装卸机械的利用程度。计算单位为( ) 。机械利用率( ) = ( 工作台时 日历台时) 1 0 0 。 2 6 本章小结 本章介绍了集装箱码头物流系统的组成、装卸工艺的选择的原则，以及集装 箱码头的作业流程和设施设备的安排原则，分析了集装箱码头物流系统的统计 性能指标，为集装箱码头交通运输组织奠定基础。 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章集装箱码头物流系统的交通运输组织 3 1 引言 随着全球经济_ 体化的发展，港口作为综合交通运输枢纽，已成为物流供应 链上一个十分重要的节点。国内外经验表明，流畅的港口交通体系和现代化的 交通组织管理是港口生存、发展、竞争的重要因素。 当生产的发展和工程的延续交织在一起时，使得港区规划、交通组织规划相 对复杂和滞后，港内交通压力越来越大，严重阻碍了整个港区物流系统的顺畅 性。因此，及时做好港区交通运输组织，对规划疏港道路、疏导港区交通、保 证港口生产、指导港口建设有着十分重要的意义。 3 2 集装箱港口道路归o 3 2 1 港口道路的组成及特点 港口道路包括港外道路及港内道路两部分。港外道路按港口公路货运量分为 两类： i 类：适用于公路货运量每年( 5 0 1 6 0 1 0 4 t 的港区。 i i 类：适用于公路货运量每年小于5 0 1 0 4 t 的港区。 港内道路按其重要性分为以下三种： 1 、主干道全港( 或港区) 的主要道路，一般为连接港区主要出入口的道 路： 2 、次干道一港内码头、库场、生产辅助设施之间交通运输较繁忙的道路： 3 、支道一库场引道、消防道路以及车辆和行人均较少的道路； 港内道路系统尚应包括停车场及汽车装卸台位等设施，由于港内汽车装卸点 分散、不固定，大部分库场汽车可以直接靠近货位，因此在工程实践中，除集 装箱及有特殊要求的散货港区外，一般不设专用的停车场及装卸台位。 港外道路为港区与国家公路、城市道路之间联络的对外道路，通行一般运输 车辆为主，其功能及技术条件与普通道路相同。港内道路除通行载重量较大的 武汉理工大学硕士学位论文 汽车外，尚有流动机械( 如起重机、铲车、拖车等) 通过，因此在轮压、车宽、 纵坡、转弯半径等方面，都有特殊要求，在布置上尚应考虑道路与铁路的交叉 多和满足装卸工艺要求等特点。港内道路的行车速度较低，一般为每小时1 5 蛔 左右。 3 2 2 港口内道路布置【2 1 1 目前我国港口公路运输所占比重约为1 0 一2 0 ，运输距离也较短，由于公 路运输机动灵活，设施简单，近年来，公路集疏比重在各个港口均有增长趋势， 港口道路系统必须适应这种发展情况，予以加宽或采取其他措施提高其通过能 力。 港口道路布置要求如下