集装箱装卸设备的现状和发展趋势.docx

和发展趋势西南交通大学交通运输学院黄兴建摘要 : 以水运集装箱为重点 , 综述了集装箱装卸设备的国内外现状和发展趋势 , 并提出了发展我国集装箱运输及装卸设备的对策 。叙词 : 集装箱 运输 装卸设备 现状 发展趋势Abstract : This paper makes a general eiscription of the current status and development trend of container handling equip2 ment in china and foreign countries and offers the strategic thinkings for the development of container transporting and handling equipments in china .Key words : Container Transportation Handling equipment Current status Development trend集装箱运输具有安全 、高效 、经济 、快捷 , 以及能降低货损 , 实现 “门到门”的运输特点 , 因而 它已成为世界各国货物运输方式改革的总趋势 , 目 前已广泛应用在水运 、铁路和公路交通中 。虽然集装箱运输具有很大的优越性 , 但它的发展却受到诸多因素的影响 , 如受货源的分布 、作业 量和去向 、货物发送与到达装卸作业条件 、集装用具制作成本及管理办法等的制约 , 其中装卸设备的 发展是影响港口 、码头 、铁路货场的吞吐能力 、效率以至整个运输业发展的重要因素 。因此 , 分析国 内外集装箱装卸设备的现状和发展趋势 , 对于建设我国专用集装箱码头 , 正确规划集装箱装卸工艺 ,合理选定装卸设备的参数 , 研究装卸设备的前沿技 术等具有重要的意义 。以港口为例 , 一般多采用在码头上的起重机或船上的起重设备来进行集装箱的装卸船作业 , 其装 卸系统视岸边与后方堆场间采用的搬运设备的不同通常可分为 6 类 , 即底盘车系统 、跨运车系统 、轮胎式龙门起重机系统 、轨道式龙门起重机系统 、叉 车或集装箱吊运机系统及混合系统 。11112岸边集装箱起重机 随着航运船向大型化方向发展 , 对岸边集装箱起重机的要求是高效化 。为了达到这一要求 , 世界上出现了两种流派 , 一派主张采用高速化实现高效 化 , 另一派则主张以 ECT 辅助小车系统为代表的 所谓 “接力式吊运系统”完成高效化 , 其主要是使岸边集装箱起重机大型化 、自动化 , 提高起重机的前伸距离和起升高度 。日本川岛播磨公司开发成功 的岸边集装箱起重机就是典型的例子 , 它通过把海侧和陆侧装卸作业分别由 2 个小车承担来提高生产 率 , 主小车 (海侧) 装卸船上的集装箱 , 副小车装卸高架轨道上的集装箱 。“接力式吊运方式”现在 世界上虽只有几例 , 但它有较大的发展优势 。岸边集装箱起重机的自动化目前已部分实现并 在进一步发展中 , 主要有以下 5 个方面 : (1) 吊载止摇控制 。有两种控制方式 , 一种是不取出吊载的摆动状态信号 , 以一定的速度曲线来控制 , 为速度 图模控制 ; 另一种是取出吊载的摆动状态信号 , 并将此信号进行反馈的控制方式 。 ( 2) 小车定位控 11 集装箱装卸设备的国内外现状111国外的情况1991 年 , 世界港口的集装箱吞吐量达 7600 万TEU , 集装箱运输进入第四代 , 拥有的集装箱起重 机超过 1300 台 。1993 年 , 世界 400 个港口的集装箱吞吐量达 1107 亿 TEU , 达到了国际远洋航运公司预 测 的 2000 年 的 吞 吐 量 。在 铁 路 方 面 , 美 国1986 年的装车数已达 1947 万车 , 货物周转量达到1416 109 tkm 。由此可见集装箱运输的发展势头 。11111集装箱装卸系统起重运输机械 2000 (2)制 。采用图模控制 , 与止摇控制同时进行 。(3) 最佳路线控制 。根据船上集装箱的堆码形式 , 在避免 碰撞的前提下自动算出吊载的最佳移动路线 , 并决定吊载在沿此路线移动时起升速度 、小车速度的运 行图形及时刻 。(4) 集装箱堆码形状的识别 。识别 目标箱的位置和堆码形状 , 以实现岸边集装箱起重 机的自动运转 。(5) 模糊控制 。克服人为因素和装 卸过程的一些非线性情况 。此外 , 新型止摇装置的开发 , 全交流驱动系统利用装在起重机一侧的回转仪检测并修正因橡胶轮胎的轮压不平衡而导致不能直线运行的情况 。在其 跨度中 , 采取 6 列加一个车辆通道 、高度堆码 4 层加一个高运层 (即能堆 4 层过 5 层) 的尺寸规格已 成主流 , 并出现了采取 7 列加一个车辆通道或带悬 臂的方式 。为解决原有堆场地基承载压力的不足而 在前后大车运行机构的中间设置辅助轮胎 , 以此来 减少轮胎的轮压 。此外 , 还出现了能用 45 ft 集装箱上的箱角浇铸接头进行搬运的伸缩式吊具 , 采用自动变速装置 以减少司机疲劳 , 采用回转报警装置以防回转时发 生倾覆事故等 。11115集装箱吊运机 吊运机比叉车具有更好的前方视野 , 稳定性也好 。其作业幅度大 , 可隔排吊箱 , 也可沿一定角度 吊箱 , 在箱重较轻时还可纵向调箱 , 使吊运机能适 应狭窄通道作业 , 场地利用率高 , 机动性强 。它还 有一个重要的特点就是可通过配装不同的属具实现 多种货物的吊运作业 , 尤其是可实现所谓的集成吊运 , 即将集装箱连同公路运输的拖车一同吊装火 车 。意大利生产的 B75 集装箱吊运机即是一例 。典 型的集装箱吊运机主要有 2 种形式 , 即 Belotti 单臂 型和 Ormig 双臂型 。西班牙某公司还推出一种集跨 运车 、叉车 、吊运机 、轮胎吊于一体的新产品 , 其下车采用中空的门跨结构 , 使它能跨箱行驶 , 不仅 能隔排吊箱而且可隔堆选箱 。112 国内的情况改革开放以来 , 我国集装箱运输得到了高速的 发展 。在铁路方面 , 至 90 年代初共拥有各类集装箱 27 万个 , 专用车 407 辆 ; 全路共设置集装箱办 理站 318 个 , 办理国际箱的专用线 43 条 ; 全路共 发送集装箱 538 万箱 , 货物 946 万 t ; 在运输技术 和组织方面开展了计算机联网管理 , 发展海铁联 运 , 试办了陆桥运输 。在航运方面 , 国家已确定大连 、天津 、青岛 、上海 、宁波和深圳为国际集装箱 枢纽港 , 这 6 个港口现有集装箱泊位 31 个 , 吞吐 能力 440 万 TEU , 1995 年完成集装箱吞吐量 347 万 TEU 。据预测 , 到 2000 年我国沿海港 口 集 装 箱 吞 吐量可达 1 000 万 TEU , 包括香港在内将超过 2 500万 TEU 。集装箱运输量的发展 , 使得装卸设备和技 术也相应有了提高 。11211 装卸系统起重运输机械 2000 (2)和新型制动系统的应用 ,卸速度 。11113集装箱跨运车也相应提高了集装箱的装集装箱跨运车是在 60 年代中期发展起来的一种新型集装箱搬运堆码机械 , 它兼有搬运 、堆码和 装卸功能 , 不仅可跨越箱列 , 而且可跨越铁路 。与轮胎式和轨道式集装箱龙门起重机相比 , 它具有更大的机动性 , 也可与龙门起重机和底盘车配合使 用 , 因而对集装箱运量不平衡的作业情况有较好的 适应性 。集装箱跨运车的车体结构通常分为 3 种 , 一是 无平台及跨运和装卸共用结构 , 二是有平台及跨运 和装卸共用结构 , 三是有平台及跨运和装卸专用结 构 , 目前普遍采用的是第一种 。动力及传动系统有 柴油机 机械液力驱动方式 、柴油机 液压驱动方式和柴油机 电动驱动方式 , 第一 种 采 用 传 统 设 计 , 技术较成熟 , 最常见 , 第三种因其采用先进的 控制系统 , 可实现无级调速 、恒功率控制 、驱动轮 扭矩控制 , 保证直线 、曲线行走而有较好的应用前 景 。吊具及升降系统与其他集装箱机械的吊具有所不同 , 吊架通过滑靴沿门架框上下滑动 , 吊具本身 除具有伸缩功能外 , 还有侧移 、倾斜和微动功能 , 便于对位 。升降系统目前大多采用液压系统 , 通过 双作用液压缸和链条组实现吊具的上下移动 。转向 系统通常为全轮 、全液压动力转向系统 , 由液压泵 、液压转向器 、液压油缸和梯形结构等组成 , 它 不仅转弯半径小 , 操纵方便 , 而且配上先进的控制 系统 , 使集装箱跨运车转弯更加灵活 。11114集装箱龙门起重机 集装箱龙门起重机与跨运车一样 , 是堆场内搬运机械的主要机型 , 世界上有 1200 台左右在工作 , 其中绝大部分为轮胎式 。其最近的技术动态是 : 采 用自动定向系统 , 通过在路面上设置电磁板技术 , 2目前沿海港口集装箱专用泊位均采用 3015 t 岸边集装箱起重机装卸集装箱 , 堆场主要采用 3015 t轮胎式或轨道式龙门起重机 , 运输主要采用牵引车 和底盘车 。多用途泊位则采用岸上大型牵引起重机或浮式起重机将集装箱卸到码头前沿 , 再用叉车或吊运机完成集装箱的堆场搬运和堆码作业 。11212 装卸设备随着集装箱运输的大力发展 , 集装箱装卸机械 近年来也有了新的发展 。JD40 集装箱吊运机由交通部水运所和广州港机厂等单位联合研制 , 额定起 重量 40 t , 可装卸堆码 20 ft 、40 ft 集装箱 , 并带有 多功能吊具 。B G42J 集装箱自装自卸车组由交通部 公路所 、水运所和广州港机厂联合研制 , 最大起重 量 3015 t , 能自装自卸一个 20 ft 或 40 ft 集装箱 , 适用于长途运输集装箱和缺少集装箱装卸设备的中小 港 、内陆中转站等 。J P 系列集装箱半挂车由广州 港机厂制造 , 适用于港口 、转运站对 20 ft 、40 ft 集 装 箱 或 件 杂 货 运 输 , 现 已 有 J P40 、J P41 、J P30 、 J P20 、J P21 五种机型 , 产品在 80 年代中期就已打入香港和国外市场 。适用于多用途码头和沿海中小 港 、中小集装箱码头的 GCQ40/ 25 型高塔柱轨道式 起重机和 JJD 型单点无动力自动旋锁集装箱简易吊 具 , 由交通部水运所和武汉装卸公司联合研制成 功 , 生产率 1213 箱/ h , 用于武汉红钢城码头为3 0005 000 t 级江海集装箱船吊装 20 ft 、40 ft 集是要解决建立国际运输信息系统 、引入集装箱总编号制度及统一堆箱吊具等问题 。212 计算机化为了适应日益增长的集装箱运量 , 世界各国的 集装箱运输业都配备了电子计算机系统进行箱物管 理 , 包括车站 、码头集装箱装卸和货运作业 、单证 处理 、计 划 安 排 、车 船 配 载 、作 业 指 令 、信 息 传 递 、货箱跟踪 、统计分析 , 直至单据结算 。当集装箱每年的吞吐量超过 6 万 TEU 时 , 为了提高装卸效率 , 使用计算机是必不可少的 , 而装 卸机械不需要采用自动化 ( 2 级) 。当每年的吞吐 量增至 15 万 TEU 时 , 需要直接同码头的计划 、管 理 、资料处理相连接 , 实现装卸机械的部分自动化 (3 级) 。随着吞吐量的再增加 , 则需完成装卸机械的全自动化 , 进而达到整个码头的自动化 (4 级) 。 当今世界上绝大部分码头属 2 级 , 有的先进码头已 进入 3 级 , 预计 90 年代是跨入 4 级的 10 年准备阶 段 。213 大型化 、高效化随着集装箱运输量的增加 , 船 舶 的 日 益 大 型 化 , 集装箱外形尺寸的非标准化 , 使得集装箱装卸 设备必须大型化 、高效化 。今后的装卸机械也许能 一次吊运多个集装箱 , 并实现连续化装卸 , 目标是 集装箱货运船与装卸机械的一体化 。目前 , 国外正在研制的设有可移动式过渡吊篮 的双起升式岸边集装箱起重机 、基础高架的多岸边 集装箱起重机 、架桥可升降式岸边集装箱起重机 、 提升机式岸边集装箱起重机 、挖入式港池两侧布置 多台岸边集装箱起重机装卸系统等 , 均是为了提高装卸效率 。此外 , 在运输技术和运输组织上 , 通过 发展集装箱专用车 , 换代集装箱装运船 , 开发双层 集装箱专用车 , 大批量制造拖车式集装箱及采用多 式联运 、发展双层和固定编组的集装箱直达列车等 方式来实现运输高效 。装箱 , 该机的特点是起重量大 ,自重轻 ,装卸效率高 , 作业安全 ,造价低 。2发展趋势211自动化集装箱装卸自动化近年来有了很大的发展 ,特别是岸边集装箱起重机运转的自动化技术已开始进入实用阶段 , 它不仅是对单机的控制 , 更重要的是 要能正确捕捉船舶的信息 , 并将信息输入到自动化运转系统中 , 这就要解决信息读出方式的问题 。另 外 , 对集装箱本身的校核识别功能也很重要 , 例如 最近已有采用对登录的箱号用电磁波输出标签的方 式 。堆场龙门起重机也和岸边集装箱起重机一样 , 向全自动化 、无人化的方向发展 , 其与堆场外的拖挂车之间的装卸将是今后技术开发的重点 。 自动化并非只是装卸机械本身的问题 , 如果不采取整个码头系统的自动化则难以取得成效 , 重点起重运输机械 2000 (2)3 差距与发展对策311 差距与国外相比 , 我国集装箱装卸设备的综合技术 性能差 , 品 种 少 , 规 格 不 全 , 效 率 低 。在 设 计 方法 、生产制造能力 、加工工艺水平 、电控技术等方 面 , 均相当于国外 7080 年代水平 。与海港相比 , 我国内河港口的发展速度相当缓慢 , 特别是内河中 3小港的装卸机械及配套设备仍处在落后状态 , 机械化程度很低 ; 有的还处在无码头 、无库场 、无机械 的自然状态 , 装卸作业主要靠肩挑人扛 。312 发展对策31211向大型化 、高效化方向发展 面临集装箱船舶大型化和岸边集装箱起重机及其配套系统大型化的问题 , 我们应从战略的眼光来 考虑集装箱运输的发展 , 把眼前与长远的经济利益 结合起来综合衡量 , 不仅应着手开发高效率的岸边集装箱起重机 , 还要着眼于集装箱多用途属具的大 力开发和对现有集装箱装卸设备的技术改造 。应加 紧现代化集装箱专用泊位和多用途泊位的建设 。对 应用较广泛 、性能较好的各类集装箱起重机及其配沿海先进技术向内地转移 , 大力开发性能参数先进 、结构简单 、自重轻 、体积小 、价格低廉 、维修 简便的装卸设备 。目前内河港口采用的装卸集装箱的多用途门座起重机和海港用岸桥就是一例 。4 结束语我国集装箱运输起步晚 、基础差 , 但有很好的 发展前景 。我们应在消化国外技术的基础上采取先 进的技术手段 , 对关键技术进行攻关 , 以提高装卸 设备的产品质量 , 同时抓紧产品的系列化 、标准化 和通用化工作 , 并培养专业技术人才 , 建立专门的 技术研究队伍 。相信不久的将来 , 我国集装箱