自动化码头建设对我国港口的影响分析

1、自动化码头建设对我国港口的影响分析摘要：随着高新技术的飞速发展，自动化码头建 设也发生质的飞越。虽然真正意义上的全自动化码头 还未实现，但目前国内外港区码头自动化水平已经达 到一定的高度。随着我国自动化码头建设步伐的加快, 港口综合竞争力得到了极大地提高，绿色港口建设逐 步展开，港口可持续发展也在迈向新阶段。关键字：自动化码头港口可持续化发展0引言在全球经济一体化不断深入推进、世界经济总量 不断增长、国际贸易迅速发展的今天，港口作为全球 集疏运网络中的重要节点，不但是对外贸易进岀口货 物的集散中心，而且是国际物流供应链的重要环节和 物流通道枢纽，更是全球资源配置和价值链构建的重 要平台。但随着

2、全球环境的不断恶化，近年来，党中 央、国务院就建设资源节约型和环境友好型社会，发 展绿色经济、循环经济、低碳经济等作出了一系列重 大决策部署。全自动化、高效率和环保越来越成为未 来世界港口建设及基础设备更新的发展方向。随着计算机互联网技术的飞速发展，智能化、自 动化等逐渐成为各个行业的发展目标。自动化码头的 建设充分利用最前沿的科学技术，在智能化操作，低 碳运转等方面都有质的飞跃。1我国港口发展现状及问题分析1.1我国港口发展现状(1) 吞吐量大进入21世纪，随着国民经济快速增长，我国沿海 港口紧紧抓住不断扩大的内需和外贸的有利时机，乘 势而上，获得了快速发展。上海国际航运中心发布的 全球港口

3、发展报告显示，我国的大连港、营口港、 青岛港、天津港、泉州港、高雄港、南京港跻身前20 名。在全球前10大港口货物吞吐量累计中，我国港口 吞吐量所占比重从2010年的78.2%上升至2013年的 85.26%,优势地位更加稳固。(2) 总体增速快，发展格局中“北强南弱”态势明显由2013年全国主要港口货物吞吐量完成情况来 看，环渤海港口、长三角港口、珠三角港口、海峡西 岸港口和北部湾港口吞吐量分别为25.39、19.74、6.01、 3.56和3.12亿吨，环渤海港口吞吐量居于首位。从 区域港口总体来看，环渤海港口增速平均在10%以上, 长三角港口约为7%,华南港口 1%左右。从港口吞吐总量和

4、发展增速来看，北强南弱的特征十分明显。1.2我国港口发展存在问题分析改革开放以来，我国港口发展突飞猛进，成就巨大，仅仅用30多年的时间就走过了发达国家港口上百 年的发展历程，已经成为世界港口大国，但离世界港 口强国还有相当的距离，在发展过程中，诸多问题也 日益显现，比较突出的有以下几个方面：(1) 港口布局缺乏科学的规划管理，影响岸线资 源有效利用。一些沿海地区实施以港兴市战略,纷纷以大港口建设为城市发展目标，其或提出建设国际航运中心， 致使我国港口发布密集，港口的选址、规模、码头布 局缺乏统筹规划和科学合理论证；同时，局部地区港 口建设过热、港口扩张任意占用岸线，岸线节约性利 用水平较低的问

5、题依然突岀。(2) 港口基础设施重复建设，经济腹地交叉，竞争十分激烈。据20102015年中国港口码头行业投资分析及 前景预测报告显示，目前我国港口吞吐能力实际需 求25%左右，其中，大连港吞吐能力的利用率为78%, 青岛港为68%,天津港为55%o若加上在建及待建的 港口，则吞吐能力工序失衡的矛盾更为突出。(3) 港口总体能级较低，服务功能不强，经济效 血不咼0我国港口以货运码头居多，功能单一，物流产业 链不发达，港口的发展层次比较低，主要生存方式是 传统的装卸、运输和仓储。同时，港口物流业与临港 工业、旅游业、港航服务业等其他产业的融合度不高， 港口对地方经济的促动作用比较有限，与现代化国

6、际 综合性港口相比，存在较大的差距。(4) 临港产业发展迅速，港口生态环境恶化不断 加剧。当前，我国黄海、渤海、东海、南海沿岸区域石 化、钢铁等项目密集，与近岸海域环境保护的矛盾突 出。码头作业机械陈旧，燃油利用率不高，碳排放量 较大，不仅浪费资源，还对环境存在很大的威胁。所以这些问题的存在是有悖于国家一直在倡导的 可持续发展战略的。结合国外港口建设分析发现，自 动化码头建设改变了港口码头的作业方式，提高了港 口码头的效率，在一定程度上也提升了港口的竞争力。2自动化码头概述2.1自动化码头概念自动化码头就是利用最前沿的科学技术，使得码 头作业机器能够不在人为的前提下，自行有效运转， 它主要由自

7、动化堆场作业机械、自动化岸边作业机械、 自动化水平运输机械和自动化控制系统组成，其中自 动化控制系统为整个自动化码头的核心。它一般技术 含量高、运行安全可靠、尤其是随着云计算、智能制 造、无线通讯的发展并拓展运用到码头。与传统码头 相比，在智能化、可靠性、稳定性、设备利用率、运 营成本等方面都具有非常大的优势。2.2自动化码头功能划分自动化码头功能区域主要划分为三个方面。(1) 岸边作业区域码头的前沿采用岸边集装箱装卸桥承担船舶的装 卸作业，进口集装箱由装卸桥直接卸到底盘车上，集 装箱牵引车将载有集装箱的底盘车拖到堆场停放，出 场时集装箱牵引车将载有集装箱的底盘车从堆场上直 接拖出港区。出口集

8、装箱由集装箱牵引车将载有集装 箱的底盘车从港区停放在堆场上，装船时再由集装箱 牵引车将载有集装箱的底盘车从堆场拖到码头前沿， 由岸边集装箱装卸桥将箱吊装上船。该系统的主要特 点是，集装箱在码头堆场的整个停留期间均放置在底 盘车上。具体作业流程如下图所示。(2) 水平运输区域水平运输区实现了岸边作业区和堆场作业区之间货物的自动调运。目前码头内集装箱的水平运输通常 采用集装箱卡车或agv （auto guided vehicle,全自动 无人驾驶自动导向搬运车）来完成。集装箱卡车还是 由司机来驾驶；而agv则由中央电脑系统进行控制并 定位。agv是20世纪80年代发展起来的新技术，agv因其具有无

9、人驾驶、自动导航、定位精确、路径 优化以及安全避障等职能化特征，在自动化集装箱码 头中逐渐代替集装箱卡车成为码头内集装箱水平运输 的主要工具。（3）堆场作业区域目前世界上集装箱堆场采用最多的作业方式是 rtg （rubber-tyred gantry cranes,轮胎式龙门起重机） 或 rmg （rail-mounted gantry cranes,轨道式龙门起 重机）；集装箱卡车的工艺装卸系统，由操作人员对集 卡进行人工装卸作业。而上海外高桥码头投入牛产运营的集装箱自动化 无人空箱堆场则采用的是全新型自动化高低两种 rmg和缓冲平台（buffer）相结合的接力式装卸系统。自动化堆场作业区主

10、要设备：crmg：用来将集装箱从集卡取出放到缓冲区的中 间平台上（集卡卸箱过程），或者将集装箱由缓冲区中 转平台取出放到集卡（集卡装箱过程）。drmg：用来将集装箱从缓冲区中转平台取出放 进堆场（集卡卸箱过程），或者将集装箱由堆场取出放 到缓冲区中转平台（集卡装箱过程）。缓冲平台：设置在装卸作业线的两端，用于临时 存放集装箱，解决了进出箱装卸能力不平衡的难题， 同时其导板结构保证了集装箱的快速落位，有助于规 范进出箱区集装箱的位置,提高了 rmg提取箱的作业 效率。集卡：它承担集装箱子在码头的水平运输。在该 堆场参与作业的集卡分为外集卡（指社会上的集装箱 卡车）与内集卡（指仅限在集装箱码头内作

11、业的集装 箱卡车）。3自动化码头国内外发展现状及趋势3.1国外发展现状（1）自动化岸桥与agv和自动化轨道吊并行运 作鹿特丹的ect,采用的是半自动化岸桥、行驶速 度为3m/s的agv和自动化堆场轨道吊。荷兰鹿特丹港ect自动化集装箱码头均采用岸桥 进行半自动化船舶装卸作业，岸桥仅在对箱时需要司 机操作，其余操作均可自动运行。码头前沿与堆场间 的集装箱水平运输由agv完成。agv上还装有超声波 探测装置以及其他辅助安全避碰装置，能够感知在全 速行驶到停止运行的减速位移范围内的障碍物，避免 发生碰撞。码头中央控制室生产过程控制系统（pcs）对agv 的工作和集装箱堆场中的自动起重机（asc）进出

12、管理 和控制，实现了完全自动化。堆场轮胎吊rmg也实现 了无人操作、汉堡港的cta,采用的是振华港机的双 箱双小车半自动化岸桥、行驶速度5.8m/s的双箱牵引 agv和一高一低堆箱取箱的双轨道吊并行操作。鹿特丹的euromax，码头配备设置与前面相同， 但agv速度提高至20m/s,且管理软件系统也更为先 进。该码头集成了 ect自动化码头和hhla码头的优 点，其设计均以高水平操作为原则，码头信息化程度 更高，定位更为准确。采用的是双箱双小车岸桥，该 岸桥在第一代双小车岸桥的基础上进行了改进，速度 高，定位准确。后小车采用了钢丝绳牵引的形式，这 样就避免了高速小车打滑的问题。改进后，该类型的

13、 双箱双小车岸桥更加适合于自动化码头的应用。（2）自动化岸桥与跨运车和自动化轨道吊并行运 作弗吉尼亚的apmt码头、西班牙的hjs-tti是采用 该模式运转。其中弗吉尼亚的apmt码头设有8台岸 桥，水平运输采用底盘车方式，堆场采用armg工艺。 在码头后方垂直于码头方向布置了 15个箱区，每个箱 区有2台起重量40teu、堆高6层的armg,每个箱 区的长度满足60个标准箱的存放。（3）自动化岸桥与集卡和自动化轨道吊并行运作韩国的 hjsand hmm and pnc and bnct 则是采 用自动化岸桥与集装箱卡车和自动化轨道吊模式运作o3.2国内发展现状（1）2005年上港集团与2pm

14、c合作开发了首个 自动化堆场该堆场采用高矮轨道吊（rmg）接力式全自动化 无人装卸系统。在集装箱堆场的一条作业装卸线上， 配置一高一矮2台rmg,它们通过地面转接平台进行 接力式作业，高型rmg负责堆箱区集装箱的装卸， 矮型rmg仅对集卡进行装卸，解决了无人操作的轨 道吊对集卡对位难的难题。装卸流程全部为自动化操 作，提高了集装箱堆场的作业效率。（2）2014年10月中国首个自动化集装箱码头厦 门远海集装箱码头试运营。该码头取消了传统的由内燃机驱动的水平运输方 式，将码头装卸完全置于轨道上，用电驱动来实现。此外，该码头还实现了堆场无人化作业。该系统由中 央控制室计算机控制，是真正意义上的无人化

15、全自动 化码头系统，不仅降低了码头用工成本，而且提高了 安全作业水平，解决了噪音大、排放超标、污染环境 等问题。3.3发展趋势分析针对当今世界的能源危机及环境保护和中国可持 续发展战略要求越来越高的趋势，一种无人化、绿色 环保、低碳节能、安全可靠、效率高的全新的理念必 将成为未来自动化码头的发展趋势。4自动化码头建设对港口的影响一以厦门远海自动化码头为例厦门远海自动化码头取消了传统的由内燃机驱动 的水平运输方式，将码头装卸完全置于轨道上，用电 驱动来实现，从而解决了噪音大、排放超标、污染环 境等问题。由于珍格格码头的系统采用电源驱动，经 测算比传统码头节省能源25%以上，碳排量减少16% 以上

16、。远海码头在投入商业试运行之后，单桥平均效率 将实现每小时运送三十七八自然箱，工作效率将比人 工操作大大提高。码头的年吞吐量也将因此大增，可 达78万91万标箱。运营成本方面，据调研，以厦门远海集装箱码头 14号泊位为例，建设全自动化码头后的每年运营成本 只需2564万元，而常规码头的运营成本要4039万元， 降低了 37%o其中常规码头的人工费用为3072万元, 而自动化码头只需1872万元。从厦门远海码头运行现状来看，已经对当地港口 带来很大的影响。不但降低了码头的用工成本，而且 提高了安全作业水平。在空间上可以节省土地使用， 在时间上可以加快船舶装卸作业的速度，更好地提高 码头运转效率。

17、同时，自动化码头也实践了 “港区- 人-自然”和谐相处的生态环境理念，在环境影响和经 济利益之间获得良好平衡的可持续发展，最大限度地 提高港口经济活动的资源使用率，最大限度地减少港 区对外区域环境的负面影响，提升港区社会、经济和 环境综合效益的目的。5总结本文主要通过分析国内外自动化码头发展现状及 趋势，然后结合厦门远海码头的实践经验，综合分析 了自动化码头建设对我国港口的影响。但是，由于个 人能力、时间以及论文篇幅的限制，本文只是从宏观 地分析问题，相对简单。参考文献1 田洪，吴富生.自动化码头的发展现状及趋势 m.物流工程三十年技术创新发展之道.北京：中 国铁道出版社，2010.2 谢云，包起帆，姚振强，葛中雄.外高桥自动 化堆场的自动作业装卸系统研究j.机械设计与研究, 2007, 23 (4).3 邱惠清，卢凯良.国际自动化集装箱码头技术 发展述评c.第八届物流工程学术年会论文集， 2008-10-24.4 彭传圣.汉堡港的自动化集装箱码头j.