战略后方大型仓库集装箱龙门起重机选型配置研究

刘海英 （军事交通学院，天津300161）

LIU Hai-ying (Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

军用集装箱装卸作业机械化为战略后方大型仓库的装卸高效化提供了良好的条件。在仓库集装箱的多种作业中，堆场作业起着至关重要的作用，绝大多数的集装箱作业或以堆场为起点进行装运，或以堆场为缓冲地等待疏运。为适应我军未来军用集装箱运输发展的需要，提高集装箱的集疏运能力，目前主要选定轮胎式龙门吊和轨道式龙门吊作为大型仓库集装箱堆场的装卸机械。因两种机械有不同的性能指标，在选定时应根据集装箱场站建设的具体情况进行确定，并进行系统优化配置。

1 集装箱龙门起重机简介

1.1 轮胎式龙门吊

轮胎式龙门吊（轮胎式集装箱龙门起重机） 是集装箱场站用于集装箱堆码作业的专用机械，它是由前、后门框和底梁组成的门架，支承在充气橡胶轮胎上，在堆场上行走。装有集装箱吊具的行走小车沿着门框横梁上的轨道行走，用以底盘车装卸和堆垛作业。轮胎式龙门吊采用机械液压装置或无线电感应装置，保持在堆场上的直线行走。其主要特点是机动灵活、通用性好。它不仅能前进、后退，而且还能左右转向90°，设有转向装置，可以由一个堆场转向另一个堆场进行作业。与轨道式龙门吊相比，运行平衡性较差，除了起重重量以外，其他主要技术参数均小于轨道式龙门吊的相应参数。

1.2 轨道式龙门吊

轨道式龙门吊（轨道式集装箱龙门起重机） 是集装箱场站堆场进行装卸、搬运和堆码作业的专用机械。它是由两片双悬的门架组成，两侧门腿用下横梁连接，支承在行走台车上，并在轨道上行走。它的龙门吊跨度较大，堆码层数多，能充分利用场地面积。适应于场地面积较小但较方正的集装箱堆场。轨道式龙门吊是沿着场地上的轨道行走的，因此，只能限制在设有轨道的场地范围内进行作业。轨道式龙门吊定位能力较强，较易实现全自动化装卸，是自动化集装箱场站较理想的一种机械。与轮胎式龙门吊相比，它机构简单、稳定性好、操作方便、安全可靠，不易发生货损和机损事故，易实现单机自动控制。轨道式龙门吊在两轨间和外伸距内能“堆4 过5”或“堆5 过6”，堆放8～15 行集装箱；在轨道上移动时，动作准确，事故很少。但轨道式龙门吊对两条轨道的要求很高，要求车轮所在的两条平行通道高差形成的坡度及每条通道在其运行方向的坡度都小于1‰，因此对地基要求十分高。

2 集装箱龙门起重机比选方案

2.1 方案设置说明

集装箱龙门起重机的选择是一个比较复杂的问题，不是各类单机的数量、价格、性能等的比较，而是整个系统工艺的先进性、可靠性、经济合理性的综合比较。因此，一般根据建设规模、条件和投资情况，设置一个、二个或多个方案，从多项技术经济指标进行综合比较。

根据国内外集装箱龙门起重机选择一般原则，结合我军的实际情况和集装箱堆场装卸工艺的最新动向及发展趋势，为进一步提高集装箱堆场利用率，充分发挥计算机、信息数据处理、自动控制等高新技术，实现集装箱堆场装卸自动化，拟设轨道式龙门吊和轮胎式龙门吊两个方案，对技术参数、技术经济指标等进行综合分析、比较。

2.2 主要技术参数界定

集装箱轨道式龙门吊工艺方案采用新的机型，在跨度、高度、各机构运行速度等方面均比轮胎式龙门吊具有较大的潜力，并具有不断拓展高技术含量的优势，通过系统优化设计，可以减少机械配置数量。但鉴于该类机型目前在技术参数和技术要求上尚待进行系列优化论证，故本文比选方案中配置的轨道式龙门吊的跨度、堆码高度等外形尺寸只能按堆场的条件进行配置。

2.3 堆场面积及堆场能力计算

为便于方案比较，现以某战略后方大型仓库的集装箱堆场为方案比较研究对象。

堆场面积为：554.758×450.52=249 929.5742m2，根据布置：

轮胎式龙门吊方案：（12 排+30 排+31 排）×（6 列×15 桩）=6 570 箱位，堆场容量为2.14 万TEU，堆场年堆存量为216.49 万TEU。

轨道式龙门吊方案：（12 排+30 排+31 排）×（12 列×9 桩）=7 884 箱位，堆场容量为2.56 万TEU，堆场年堆存量为259.79 万TEU。

2.4 机械配置数量计算

根据该战略后方大型仓库集装箱堆场平面布置和堆场年堆存量情况，并考虑堆场操作系数为1.54，以此计算堆场集装箱龙门起重机配置数量，如表1 所示。

表1 堆场集装箱龙门起重机配置数量计算表

2.5 机械与设施

堆场集装箱龙门起重机配置及相应设施和配套工程见表2 所示。

表2 机械配置与设施一览表

3 集装箱龙门起重机配置方案技术经济比较

3.1 主要技术参数比较

集装箱堆场轮胎式龙门吊和轨道式龙门吊因堆场条件和要求不同，其跨度、起升高度等技术参数可能有一定的变化，但其主要型式基本不变。现选择技术参数如表3。

表3 主要技术性能参数比较表

3.2 主要经济指标比较

3.2.1 指标计算及说明

根据本文研究的具体条件和要求，主要是对轮胎式龙门吊与轨道式龙门吊方案进行比较，为便于全面地进行方案比较，选定的比较指标和指标定义及计算都尽可能地反映两种机型的不同特点。

（1） 投资。两种方案所需要的投资费用不同（见表4），如轨道式龙门吊需要铺设轨道，配置高压柜，而轮胎式龙门吊场地需铺设特殊要求的车行道。有关堆场、道路、给排水等工程项目的投资费用，两个方案基本相同。

表4 投资比较表

各方案投资计算结果如下：T轮=30 983 万元，T轨=31 644 万元。

（2） 堆场工作成本。本文设置的两个方案堆场工作成本费用估算，工资及福利费用参照后勤仓库一般技术人员的标准计算，装卸机械消耗燃料、动力及照明费用根据工艺设计计算，折旧费按各类固定资产的年折旧率计算，修理费根据库区统计计算，管理费及其他支出参照其它集装箱场站统计资料估算。具体见表5。

表5 堆场工作成本比较表

（3） 堆场装卸能力。本文设置的两个方案，由于选择机械的不同，堆场容量也不相同；由于机械的生产效率不同，两种堆场机械的装卸能力也不同。

计算公式：Pch=TyNρηK1

式中：Pch——堆场装卸能力，TEU

Ty——日历台时，h

N——龙门吊配置数量，台

ρ——实际工作生产效率，ρ轨取14.58 自然箱/h，ρ轮取12.93 自然箱/h

η——机械利用率，取η＝0.5

K1——集装箱标准箱折算系数，取K1=1.5

计算结果：

3.2.2 技术经济综合比较

技术经济综合比较见表6。

表6 技术经济综合比较

从表6 可见：

（1） 按某战略后方大型仓库的集装箱堆场为方案比较前提，由于堆场布置的不同，轮胎式龙门吊方案年堆存量为216.5 万TEU，而轨道式龙门吊则为259.8 万TEU；轮胎式龙门吊需配置40 台，而轨道式龙门吊只要配置29 台；轮胎吊方案基础设施投资和总投资比轨道吊方案小，主要是轨道式龙门吊对轨道平直度、偏差度要求高的缘故。

（2） 轮胎式龙门吊方案年堆场装卸能力为339.80 万TEU，而轨道式龙门吊方案为406.59 万TEU，主要是受到两种机型各机构运行速度的差异而形成的单机平均工作效率差别的影响。由于发动机功率限制，轮胎式龙门吊各运行机构速度都受到很大的制约，而轨道式龙门吊不受这方面的制约。相反，当堆场条件在现有的基础上改善优化后，轨道式龙门吊跨度、高度等方面有新的拓展时，轨道式龙门吊的起升、小车、大车各机构的运行速度还可提高，因此堆场装卸能力还有很大潜力。

（3） 机械设备价格性能方面，轮胎式龙门吊由于增加柴油发动机和发电机，因此造价无法降低，而轨道式龙门吊则相对较低，但两者差别不明显。为进一步提高轨道式龙门吊单机性能和适应系统控制，目前都配置了较先进的自动定位系统，这方面的价格占的比重较大，所以该类机型的价格性能比相对较高。

（4） 堆场工作成本的组成，除工资、福利和燃料、动力及照明费外，其余的折旧费、修理费、管理费等均与设备投资有关。由于机械配置数量增加，引起操作人员配置数量增加。因此，堆场工作成本轮胎式龙门吊比轨道式龙门吊高5.1 元／TEU。

4 结 论

（1） 方案比较表明，轨道式龙门吊具有生产效率高，可以减少堆场机械配置台数，定位能力强，易实现全自动化装卸，是自动化集装箱场站的一种理想机械。若从进一步发挥计算机、数据通讯和自动控制技术优势，在具备条件的新建和改建集装箱场站堆场，宜采用轨道式龙门吊。

（2） 根据该战略后方大型仓库集装箱堆场的地质条件和目前对地质处理的技术，由于轨道式龙门吊对轨道平直度、偏差度要求很高，要达到它的条件，其土建及相关配套工程的投资比轮胎式龙门吊大一倍。因此从投资风险和技术成熟度等方面考虑，采用轮胎式龙门吊方案较为稳妥。

[1] 田润良，李勤真,等. 军用集装箱运输[M]. 北京：解放军出版社，2003.

[2] 喻争鸣，蒋琼珠. 港口物流系统GPSS-F 模拟方法[J]. 港口装卸，1990(5):1-5.

[3] 苏汉光. 港口机械合理配置探析[J]. 港口装卸，1997(5):35-37.