简析自动化集装箱码头的作业效率

简析自动化集装箱码头的作业效率

丘祖聪

身份证号码：452502197506078719

摘要：现如今，我国的经济在迅猛发展，社会在不断进步，集装箱码头的装卸效率主要是以岸桥的装卸效率来统计的，而与岸桥配合的水平运输设备也是影响装卸效率的关键因素。

关键词：自动化；集装箱码头；作业效率

引言

在新建和改造的自动化集装箱码头规划阶段,码头前沿装卸作业和码头堆场装卸作业的自动化技术已经十分成熟,国内的自动化集装箱码头都采用相似的方案。相比之下,在制定集装箱码头水平运输作业工艺时,要充分考虑堆场箱区布置型式、交通组织方式、无人水平运输设备性能三方面因素,各个因素的不同选择都会对效率产生很大影响。堆场箱区布置型式主要受码头进出口业务比重、作业点数要求、码头平面布局的限制,为保证码头整体装卸任务的高效完成,堆场箱区布置型式一般不会改变。无人运输设备性能则是取决于码头选取的设备,现有的无人水平运输设备均可以满足环境相对封闭的码头作业需求。所以在堆场箱区布置型式和无人水平运输设备性能已经确定的情况下,交通组织方式就成为影响水平运输作业效率的唯一因素。顺岸开放式堆场布置必然会出现无人水平运输设备和外集卡混行工况,目前国内自动化集装箱码头采用的交通组织方式可分为有人和无人水平运输设备的完全隔离、空间隔离、时间隔离。集装箱码头水平运输设备混行指自动化集装箱码头内无人水平运输设备与外集卡共享码头道路基础设施、自由行驶。本文通过分析现有自动化集装箱码头水平运输设备混行现状和所应用的水平运输解决方案,提出一套适用于顺岸开放式堆场布置的集装箱码头水平运输设备混行技术方案,并总结了其推广意义。

1自动化集装箱码头作业流程

为了更好地说明自动化码头数字孪生系统的设计，应对自动化码头作业流程有所了解。如图1所示码头布局，以进口箱为例说明自动化集装箱码头作业流程，首先是海侧作业：1）船舶到达目标泊位，岸桥进行卸船作业，将集装箱装载到ART上；2）ART将集装箱运输至堆场中指定卸货位；3）ARMG将集装箱放在指定箱位。其次是陆侧作业流程：1）外集卡通过进港闸口进入码头，行驶至堆场内目标集装箱的所在箱位；2）ARMG将集装箱运输到外集卡上；3）外集卡驶出堆场，经出港闸口驶离码头。

2自动化集装箱码头的作业效率

2.15G车载云控网关

5G车载云控网关包括通信功能模块、视频处理模块、车辆控制模块、高精度定位和安全防护功能等子模块。其构成如图2所示。通信功能模块支持5G通信、4G通信、Wi-Fi通信和CAN通信，支持8路高清摄像头接口，支持4路5G天线接口和10/100/1000M自适应车轨级千兆以太网接口，至少支持2路CAN总线接口，至少支持1路USB2.0接口和2路串行接口。视频处理模块可以实现视频编码功能，支持摄像头采集到的视频，编译成H.265或H.264的码流；可实现视频采集功能，支持采集8路720P视频信号；可实现视频传输功能，支持RTP/RTSP标准或TCP私有协议。高精度定位模块和对应天线接口结合，向系统提供车辆行驶过程中的经度、纬度、航向角等定位信息。车辆控制模块可实现车辆行驶控制，可通过CAN总线向车辆下发远程控制指令（前进、后退、加速、减速、转向、制动、驻车等），对车辆进行行车横纵向控制；可根据远程控制指令，通过CAN总线指令实现对车辆的电器（例如雨刷、空调，灯光等）的控制；可采集整车CAN总线信息；可支持在5GSA专网下高速低时延控车功能；支持定制的控车安全策略，能根据不同阈值实现车辆安全策略。

2.2数据服务模块

数据服务模块提供各种数据服务：①数据规划服务，依据数字孪生系统内数据的来源与用途对其进行分类管理；②数据安全保障服务，根据数据的安全管理等级对数据进行监控与安全加固；③数据统计服务，依据码头管理的需要进行相关指标的计算（如各设备的作业效率、泊位利用率、闸口直通率、在场箱数量统计、堆存期统计等）；统计的指标数据会反馈给数据存储模块进行归档，同时传输至数据应用模块便于其进行数据分析。

2.3混行交通规则

根据码头的具体作业工况和道路规划,制定共同适用于无人水平运输设备和外集卡的交通规则,导入车辆管理系统,在接收到无人驾驶水平运输设备和外集卡终端实时行驶状态和位置信息后,通过智能算法确定无人驾驶水平运输设备和外集卡进行交汇的位置,然后根据交通规则确定车辆行驶的优先级,适时给无人驾驶水平运输设备发送停车等待指令或给有人车辆发送提醒；提出交通规则也方便有人车辆驾驶员上岗前培训,快速适应码头内作业环境。

3自动化集装箱码头的作业效率提升

1993年世界第一个自动化集装箱码头在荷兰投入运营，开启了自动化集装箱码头建设的时代，但2013年以前自动化码头的建设主要集中在欧洲、北美洲等地区。直到2014年，厦门远海码头开始改建自动化码头并试运行，开创了国内自动化集装箱码头建设的先河，国内自动化集装箱码头建设开始进入快车道，2017年青岛港自动化集装箱码头、2018年上港集团洋山四期自动化集装箱码头相继投产。此后，国内沿海自动化集装箱码头建设及传统集装箱码头自动化改造项目像雨后春笋般涌现，中国已经成为全球自动化集装箱码头发展的主力军。集装箱码头的装卸效率主要是以岸桥的装卸效率来统计的，而与岸桥配合的水平运输设备也是影响装卸效率的关键因素。目前统计自动化码头的岸桥主要分为两类，单小车岸桥和双小车岸桥，与之配合的水平运输设备主要有AGV和跨运车（无人集卡、IGV都归属到AGV类）。这些设备相互配合使用目前主要在用的有3种，单小车与AGV、单小车与跨运车、双小车与AGV。本文主要通过这3种模式来研究自动化码头岸桥的作业效率。其他如TOS指令派发、水平运输设备的路径规划及停车精度等方面都取理想值，不作为影响因素。针对岸桥的装卸作业工况复杂，有很多不可控因素，需要大量的数据累计，现分析归纳提取流程中的关键点，积累实际作业数据，进行仿真模拟。

结语

集装箱码头水平运输设备混行技术方案是对现有的自动化集装箱码头建设方案的补充,为水平运输作业工艺的制定提供了新思路,而且该技术方案所应用的技术成熟度高,可规模性推广应用。应用混行技术方案,可大幅度的提升港口整体自动化水平、提高集装箱码头水平运输作业效率、降低集装箱码头建设和改造成本、提升传统集装箱码头升级意愿。大型自动化码头，自动化岸桥与自动水平运输设备的配合将是影响整个码头作业效率的关键因素。本文针对自动化码头岸桥与自动水平运输设备的配合选型问题，运用了大量的数据来进行分析，并对关键点进行综合分析和评价，可以为新建或改造集装箱码头提供理论参考。

参考文献

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