自动化技术在传统集装箱码头的应用
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作者:成文峰 李约翰
摘 要：自20世纪末，我国自动化集装箱码头得以快速发展，且越来越成熟，目前我国全自动化集装箱码头一系列关键技术已比较成熟，并领先世界各国，同时在实际应用中取得较为显著的效果。因此，本文主要分析自动化技术在传统集装箱码头中的应用，并阐述自动化技术在传统集装箱码头中全自动化、高效节能化的发展前景，希望能够促进自动化技术在集装箱码头中的应用。
关键词：自动化技术 传统集装箱码头 应用
自动化集装箱码头特征包括：效率较高、安全性较高、能耗较低、成本较低、节能环保等，在未来集装箱码头势必向着更加自动化、更加高效节能的方向发展。于2017年5月11日亚洲第一个正式投入运营的自动化集装箱码头设置到了青岛港，上海港洋山深水港区四期紧随其后也开始正式投入运营自动化集装箱码头。相较于新建自动化集装箱码头，现有设备设施难以有效应用到传统集装箱码头之中，且无法实现自动化技术的应用，然而传统集装箱码头能够结合自身具体情况来自动化改造部分领域，以此来有效提升工作效率，为企业带来更多的效益[1]。
1 传统集装箱码头关于自动化技术的应用
1.1 堆场作业自动化
自动化码头发展初期，对于码头半自动化作业的开展，人们主要选择堆场作业自动化堆场吊篮，将大小车应用到堆场箱区内部，以此来进行一系列作业，即取箱——翻倒——放箱，通过设备自动实现，然而水平运输设备的运营，还是离不开人工来远程操作，只有这样才能够实现集装箱交接作业[2]。当前，自动化集装箱码头的ASC包括ARMG和自动轮胎吊，自动化跨运车与自动化堆场仓库系统尚未得到普及，还处于试验节点。现阶段堆场的ASC技术、ASC工艺、ASC控制系统、ASC设备已成熟，并应用到了水平运输设备之中，实现了自动化作业。
1.2 船舶作业自动化
船舶作业自动化实质上指的是对船舶作业进行远程操控，该自动化控制形式通常分为单小车和双小车自动桥吊两种。从当前实际作业情况来看，远程自动化作业仍旧受到较大的限制，其往往只能够作用于一些较为常规的运行动作中，而在进行吊具吊箱进出舱口、大车行走和特种箱作业时，仍旧需要人为进行操控，才能确保作业安全进行。当前船舶自动化控制作业中主要应用到的技术包括：自动箱号识别、自动吊具防摇和纠偏、小车自动经济轨迹运行等。与此同时，我国相关人员仍在加强船舶作业自动化的研究力度，在中转平台自动摘取技术上取得较大的进展[3]。
1.3 水平运输自动化
因为涉及一系列智能化问题，水平运输系统的自动化的实现，是离不开无线通信技术、大容量信息处理技术、高自动定位技术的应用，且确保这三项技术具有高度的可靠性。加上堆场自动化在技术方面存在较大的难度，这就在极大程度上影响了自动化码头的运营成本、作业效率、吞吐能力等。对于全自动化集装箱码头而言，其水平运输自动化系统中采用了AGV和A-SHC这两种模式。目前我国关于自动驾驶集卡的研究，正处于研发阶段，缺少成熟的应用案例。对于水平运输系统自动化关键技术，具有包括：（1）动力能源技术;（2）电池电芯技术;（3）电池管理统;（4）导航技术和定位技术;（5）资源调度算法技术;（6）安全控制技术等。
1.4 装卸工艺系统自动化
关于自动化集装箱码头的装卸工艺系统的投产与建立，ARMG方案在堆场自动化设备中的应用频率最多，这一方案技术的优点在于：较高的作业效率、安全可靠、节能环保、技术成熟。对于水平运输选择AGV的码头，主要选用双小车岸桥，对于水平运输选择跨运车的码头，主要选用单小车岸桥，同时岸桥的操作模式会对双小车的有效性与恰当性造成一定的影响。
2 自动化技术在传统集装箱码头发展趋势
2.1 全自动化发展
具体表现为以下三个方面：一是，远程操控双起升双小车岸桥成套技术，将这一技术应用到码头装卸设备之中，对于双40ft吊具，码头往往选择主小车，对于20ft吊具，码头往往选择副小车，对于海测主小车与陆侧副小车之间，码头需要选择常规单小车，以此来实现两者之间的循环，岸桥作业主小车和副小车均选择2个40 ft箱位台座的中转平台，这样就能够起到缓冲的作用;在未来的集装箱码头中不需要在岸桥上设立驾驶室;对于主小车作业的开展，选用多角度且全覆盖的船型扫描设备、箱号识别设备、电子监控设备，这样就能够通过人工进行远程操作，在副小车作业过程中，通过选择这三种设备，即可达到自动化作业的目的，从而在极大程度上减少设备的等待时间，提升作业效率，减少设备能源消耗[4]。二是，远程操控自动化轨道吊成套技术，自动化堆场与码头前沿线布置互相垂直，装卸设备中的自动化轨道吊，其具备远程操控功能，将轨道吊设置到每一个箱区海陆侧，选择全电驱动;同时，通过应用大车检测装置、小车检测装置、起升位置检测装置、控制管理系统，就能够使之具备轨道吊自动的运行、定位、著陆，且相关工作人员可远程操作陆侧轨道吊，这样就能够有效节省设备能源，保护环境，还在极大程度上提升了码头的生产效率，节约了劳动力，降低安全事故的发生几率等;三是，全锂电换电提升式AGV 成套技术，该技术的优势在于：无人驾驶、定位精确、自动导航、路径优化及安全避障，通过将这一技术应用到集装箱码头上，可在极大程度上降低码头的营运成本，实现节能减排，且提高作业效率;同时，绿色环保全锂电池技术的优势主要为：（1）为设备提供全绿色动力;（2）自重较轻，涵盖了较高的能源效率系统，节约了能源的消耗;（2）保护环境，该技术的应用不会排放出二氧化碳等主要污染物[5]。
2.2 高效节能化发展
具体包括四个方面：一是，可分离式上架和吊具自动更换平台技术，结合码头的具体情况，将灵活的可分离式上架应用到岸桥主小车吊具系统之中，将吊具自动更换平台布置到岸桥联系梁位置，以便对可分离式上架、备用吊具进行放置，可实时按照作业需求来对双吊具进行恰当运用，这样就能够在平台上实现全自动地更换吊具;二是，海侧轨道吊双20 ft吊具技术，随着TOS的智能化发展，码头依据海侧交接区支架的具体情况，对于这一区域的交接装卸设备，码头通过选择双20 ft自动化轨道式龙门起重机作业模式，即可提升作业效率，及整个码头系统的运行效率，节省码头运营成本;三是，远程操作电动轮胎式集装箱龙门起重机技术，对于危险品堆场和特种箱作业区的地方，通过选择这一技术，可有效减少传统柴油RTG的排放，实现节能减排;四是，节能新光源技术，依据码头照明实际与自动化控制特征，将绿色节能的新光源应用到码头需要照明的各区域，从而有效节约能耗，降低码头的成本[6]。
3 结语
总而言之，为提升传统集装箱码头的系统运行效率，减少人力的输出，减少营运成本，提升企业的效益，需积极应用全自动化集装箱码头，在今后也需对自动化码头进行不断完善与优化。
参考文献
[1] 程泽坤，刘广红，罗勋杰.国外自动化集装箱码头应用现状及建设借鉴[J].水运工程，2016（9）：3-8.
[2] 刘广红，程泽坤，林浩，等.自动化集装箱码头总体布局模式对比分析[J].水运工程，2016（9）：14-18.
[3] 陈建明，任松，陈维斗.自动化集装箱码头双小车岸桥主小车作业效率优化[J].集装箱化，2018（10）：10-12.
[4] 刘洋，麦宇雄，覃杰.适用于江海联运海港自动化集装箱码头的总体布置方案[J].水运工程，2019（9）：119-124.
[5] 耿卫宁.青岛港自动化集装箱码头全自动调箱门系统技术方案[J].集装箱化，2016，27（3）：15-17.
[6] 方怀瑾，罗勋杰，周维峰.自动化集装箱码头环境保护分析与展望[J].水运工程，2016（9）：9-13.
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