集装箱码头装卸工艺设计中几个问题的思考.docx

港 口集装箱码头装卸工艺设计中几个问题的思考肖向东(中交第四航务工程勘察设计院 ,广东 广州 510230)摘 要 :结合工程设计实例 ,对当前集装箱码头装卸工艺设计中需要重视的几个问题如 : 岸桥海测轨至码头前沿的距离 、岸桥与 rtg 及拖挂车之间的数量配置比例 、装卸辅助作业及船舶靠离泊时间之和对码头年通过能力的影响 、大门检查 桥在现代条件下设置的必要性等进行探讨 。关键词 :集装箱码头 ;装卸工艺 ;设计 ;思考中图分类号 :u6561 35文献标识码 :b文章编号 :1002 - 4972 (2003) 07 - 0015 - 03consideration of some problems concerning conta iner terminalhandling technology designxiao xiang - dong( cte - guangzhou design & consulting corp . , guangzhou 510230 , china)abstract : combining an engineering design example , this paper discusses several problems needing attentions concerning current container terminal handling technology design including : distance between seaside rail of container crane and apron of dock , allocation proportion among container crane , rtg and container trailer , influence of the sum of auxiliary operation time and vessel berthing and unberthing time on the annual throughput capacity of terminal , as well as the necessity of setting up of check bridge at entrance of container terminal under modern conditions.key words : container terminal ; handling technology ; design ; consideration从 20 世纪 70 年代末期我国设计建造第 1 座集装箱码头 天津港 21 段码头起 ,20 多年来随着集装箱运输 、装 卸设备和技术的发展 , 装卸工艺的设计也在不断地更新 。 结合工程实例 ,对当前集装箱码头装卸工艺设计中几个需 要重视的问题进行探讨 。装箱码头 ,即码头前沿集装箱的水平运输采用集装箱牵引半挂车 (以下简称拖挂车) 作业 ,而不是采用 agvs ( 自动导 向牵引车) 作业 ,装卸船作业采用普通单小车岸桥 ,在岸桥 海侧轨与码头前沿间的区域 ,通常用来布置船舶用的系船 柱 、岸桥接电箱 、电缆槽 、电缆沟等附属设施 ,以及保证岸 桥与靠泊船舶之间保持适当的距离 ,以防止船舶与岸桥碰 撞 。但随着荷兰鹿特丹港 ect 的 delta 码头和 sea - land 码头先后将该距离设计为 8. 5m 后 , 此种设计在我国也一 度被认为是集装箱码头先进的标志之一 ,而要将该距离扩 大的设计也成为业界的热门话题 。在天津港的 27 、28 、29 段改造工程中 ,该距离被扩大为 7. 5m。而对为什么要将该1 岸边集装箱起重机 (以下简称岸桥) 海测轨至码头前沿的距离现行海港总平面设计规范(j tj 211 - 99) 中规定 , 岸 桥海测轨至码头前沿间的距离不宜小于 3m 。在我国目前 通常的集装箱码头设计中 ,该距离取为 3. 5m。在传统的集收稿日期 :2003 - 04 - 14作者简介 :肖向东(1971 - ) ,男 ,广东广州人 ,工程师 ,从事港口装卸工艺设计。15 总 354 期第 7 期2003 年 7 月水运工程total 354 no17port & waterway engineering j ul . 2003距离增大的解释也众说纷纭 : 有解释认为是为了防止船舶大型化后与岸桥碰撞 ;也有解释认为是为了设置运输通道 兼作为拖挂车通道 ;还有解释认为是当卸船需要在船舱内 倒箱时 ,该区域可用于临时停放集装箱 。究其真正的原因 ,需要仔细研究荷兰鹿特丹港 ect 的 delta 码头和 sea - land 码头的工艺布置 。这 2 个码头的前 沿岸线长分别为 1 200m 和 970m ,装卸船作业采用双小车 岸桥 ,水平运输采用无人驾驶的 agvs 作业 。岸桥下的工 作区域非常繁忙 , 为了交通安全 , 岸桥海侧轨与码头前沿 之间完全封闭隔离 。船舶上人员 、物资的进出只能从码头 端部进入 。因此 ,在海测轨至码头前沿的区域内 ,除设置 必须的附属设施外 , 还需要设置人员和物资的交通车道 。 此外 ,在该区域的上方海侧轨外 , 正好设置双小车岸桥的 转运平台 。因此 ,笔者认为 ,在我国目前的集装箱码头设 计中 ,由于通常还是采用常规的装卸工艺 , 岸桥海侧轨至 码头前沿的距离采用 3. 5m 已经足够 , 完全没有必要采用7. 5m 或更大 。否则 ,将会造成岸桥外伸臂与码头前沿场地 面积的巨大浪费 。调配到位 , 如果堆场区域大 , rtg 行走距离长 , 则应加大rtg 的配置数量 。 岸桥与拖挂车的配置比例则取决于拖挂车的运行距离 。在大型集装箱泊位连续布置 ,堆场纵深大的情况下 , 拖挂车的布置数量相应增多 , 以 1 个年通过能力为 30 万 teu ,3. 5 万吨级的集装箱码头为例 ,其码头岸线为 300m 左 右 ,堆场纵深 (包括码头前沿作业区宽度) 不超过 300m ,则 拖挂车循环运行 1 个周期最远的运行距离约为 l 500m ,按 行车速度 25km/ h 计算 ,运行时间约为 4min ,再加上在岸桥 和 rtg 下装卸箱的时间 ,理论上拖挂车的循环周期不超过6min ,即其效率为 10 个自然箱/ h 。根据规范 , 岸桥的装卸 效率为 (3035) 自然箱/ h ,如果岸桥与拖挂车按 15 的比 例配制 ,则 5 台拖挂车的效率会高于岸桥的效率 。如果码 头纵深加大 , 例如国外 有 的 大 型 集 装 箱 码 头 纵 深 达 到1. 2km ,此时拖挂车循环运行的最远距离将达到 3. 6km 以 上 ,运行时间也将增至 9min ,其效率将降至 ( 56) 个自然 箱/ h ,为保证岸桥的装卸效率 ,则应增加拖挂车的配置比 例为l(78) 。在笔者参加的中国援外项目巴基斯坦瓜达尔港口一 期工程的设计中 ,集装箱年运量为 10 万 teu ,空箱运量比 例为 30 % 。重箱堆场宽度为 400m ,纵深 ( 包括码头前沿作 业区宽度) 不超过 250m。基于上述的分析 ,在设计中配置 l 台岸桥 (后根据实际情况改为 2 台 40t - 40m 多用途门机) ,2 台 rtg 及 4 台拖挂车 ,配备比例为 124 。该配置比例在 国内和国外专家的设计审查中均获得通过 。2 岸桥与堆场轮胎龙门吊 (以下简称 rtg) 、及拖挂车之间的数量配置比例由于集装箱的效率要求岸桥与 rtg 及拖挂车三者之 间存在一定的匹配关系 。据调查 ,新加坡港的岸桥与 rtg 及拖挂车之间的配置比例为 1(2. 53. 5) (58) 。天津 港岸桥与 rtg 的配备比例从 1980 年为 11. 5 ,1985 年为 12 ,2001 年为 12. 7 。近年来 ,国内各大设计院在设计时 ,不 管码头规模如何 ,一般均采用 135 的配置比例 ,拖挂车的 配备逐步上升至 1 6 。该配置比例应根据不同的工程规 模 ,区别对待 。一般而言 ,1 台 rtg 与 1 台岸桥的装卸效率 基本相等 ( 或稍低) ,但考虑到同 1 个集装箱重箱需经 rtg 处理 2 次 ,而只经岸桥处理 1 次 ,即 rtg 处理重箱的总量 为岸桥处理量的 2 倍 ,因此 ,单就重箱而言 ,岸桥与 rtg 的 配置比例大致为 l(22. 5) 。但必须注意的是 ,在港口集 装箱吞吐量中 ,往往有一部分是空箱运量 ( 我国规范规定 为 10 %30 %) , 而空箱通常是由空箱堆高机处理 。如果 空箱运量比例为 30 % ,则 rtg 的处理量仅为岸桥处理量的1. 4 倍 ,此时岸桥与 rtg 的配置比例至多为 1 2 。岸桥与 rtg 的配置比例除了主要受运量中空箱比例的影响外 ,堆 场区域的大小也可能影响 rtg 的配置数量 。考虑到有时 需对堆场局部区域进行集中突击作业 ,为保证 rtg 能及时3 船舶装卸辅助作业及船舶靠离泊时间之和 (tf ) 对集装箱码头年通过能力的影响根据海港总平面设计规范(j tj 211 - 99) , 集装箱码 头年通过能力可按下式计算 :tyappt =q q + tfptg tdp = np1 k1 k2 (1 - k3 )式中 : pt 泊位年设计通过能力 ( teu) ;ty 泊位年营运天数 ( d) ; ty = 320d ;ap 泊位有效利用率 ( %) ;取 ap = 65 % ; p 设计船时效率 ( teu/ h) ;q 集装箱船单船装卸箱量 ( teu) 800teu ;tg 昼夜装卸作业时间 ( h) tg = 23h ;16 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 总 354 期第 7 期2003 年 7 月水运工程total 354 no17port & waterway engineering j ul . 2003tf 船舶的装卸辅助作业及船舶靠离泊时间之和 ( h) tf= 4h ;td 昼夜小时数 ( h) td = 24h ;n 岸边集装箱装卸桥配置台数一期 n = 1 台 ,二期 n= 3 ;p1 岸边集装箱装卸桥台时效率 ( 自然箱/ h) p1 = 25自然箱/ h ;kl 集装箱标准箱折算系数 kl = 1. 4k2 岸边集装箱装卸桥同时作业率 ( %) 一期 k2 =100 % ,二期 = 90 % ;k3 装卸船作业倒箱率 ( %) k3 = 3 % 。上式中 ,tf 包括船舶靠泊时间 、离泊时间 、开工准备 、结 束 ,以及海关联检等时间 ,tf 对集装箱泊位年通过能力产生 很大的影响 。下面以厦门港东渡港区 20 号泊位码头工程 的设计为例来说明 。该工程分两期建设 ,集装箱年运量为 一期 10 万 teu ,二期为 30 万 teu 。在设计中一期配置 1 台 岸桥 ,二期再增加 2 台 ,共 3 台岸桥 。按上式计算 ,一期 pt= 14. 0 万 teu ; 二期 pt = 30. 5 万 teu 。直观来看 , 二期 pt 应为 14. 0 3 0. 9 = 37. 8 万 teu 。但正由于 tf 的影响 ,二 期单台岸桥的效率仅为一期单台岸桥效率的 0. 73 。仔细 分析可进一步发现 , 前沿岸桥配置越多 , 单台岸桥的效率 则下降越多 。究其原因 , 船舶装卸效率越高 ,tf ( 非装卸作业时间) 在泊位有效利用时间中的比重则越高 , 实际造成效率下降 。tf 在一期的总时间为 700h ( 共装卸 175 艘次船 舶) ,泊位有效利用时间为 4 992h ,tf 所占比重为 14 % ; tf 在 二期的总时间为 1 524h ( 共装卸 381 艘次船舶) ,泊位有效 利用时间为 4 992h ,tf 所占比重为 30. 5 。由此可见 ,在进行 集装箱码头装卸工艺的设计时 ,应尽量合理地选取 tf 的时 间长度 ,以有效地提高泊位年通过能力 。4 现条件下设置的集装箱码头大门检查桥是不必要的根据现行规范的要求 ,集装箱码头大门处应设置检查 桥 。检查桥的功能主要是为了检查集装箱的外观是否完 好 。以往在现代技术尤其是工业电视应用不广泛的情况 下 ,主要依靠人工完成集装箱外观状态的检查 。即检查桥 横跨于集装箱拖挂车进港车道上 ,由检查工人在检查桥上 目测集装箱的外观状态是否完好 。但由于集装箱拖挂车 进出港的随机性较大 ,而且目前设计的检查桥上工作条件 恶劣 ,实际上不可能由工人始终站在检查桥上进行检查 。 因此 ,目前这种形式的检查桥完全没有必要设置 , 取而代 之 ,可以在码头大门的适当位置设置工业电视摄像头 , 那 么在室内即可完成对进出港集装箱的外观检查 ,而且工作 条件也远优于原来的设计 。这一点希望在修订集装箱码 头设计规范时作出相应的调整 。(上接第 5 页)然设计水面线比降 ;上游回水比降大于下游回水比降 ,愈往上游愈接近 天然设计水面比降 。表 2 河段比降表 ( %)的规范规定的回水尖灭位置是回水水位比同频率天然洪