一种新型集装箱转运工艺及设备探究
2021-05-18朱成
朱成
（佛山井松智能科技有限公司，广东 佛山 528225）
1 现状概述
1.1 常规装卸工艺布置
现阶段，内河的中小型集装箱码头，常规装卸工艺为：（1）码头前沿配置1～2台门座式起重机或固定式起重机，用于集装箱的装卸作业；（2）码头堆场配置1台集装箱龙门起重机，用于集装箱堆场的堆垛作业；（3）码头前沿和堆场之间的集装箱，用1～2台集装箱卡车转运。
1.2 常规装卸工艺的特点
内河中小型集装箱码头，主要特点如下：（1）以中小企业和私人码头居多，设备不多，投资不高，收入占比大；（2）码头转运作业由集装箱卡车完成，需要配置对应数量的操作司机以及地面指挥人员，因作业环境较差，该类员工待遇偏高，并且安全事故频发，还因年轻人不愿从事该类工作而引起招工困难；（3）集装箱卡车为柴油发动机，对环境会造成一定污染，并且柴油消耗较高；（4）码头转运路线的路面，因长期承受较大载荷，需要经常维护。
2 新型转运工艺
为改善该类码头的集装箱转运流程的安全事故频发、污染较大、日常维护成本较高、用工成本高等问题，根据市场上新型转运工艺及使用需求，研发出新型自动化集装箱搬运设备——自动化集装箱接驳运输机系统（简称接驳机），从根本上解决这些难题。
2.1 新型转运工艺布置（如图2）
图1 集装箱码头常规工艺平面布置图
图2 集装箱码头新型工艺平面布置图
2.2 新型转运工艺流程
（1）自动化集装箱接驳运输机日常停放位置与装卸起重机对应，接驳机小车默认停放在装卸起重机主梁一侧，装卸起重机从集装箱船上吊起集装箱后，可直接放到接驳机的小车上；
图3 集装箱码头新型工艺立面布置图
（2）集装箱放置到位后，龙门吊操作人员按一下按键，接驳机的小车自动运行至主梁另一端，在龙门吊悬臂的有效起吊范围内；
（3）龙门吊运行至接驳机位置，直接起吊接驳机上的集装箱，转运至堆场；
（4）龙门吊司机吊起集装箱后，即可按一下接驳机小车归位按钮，接驳机小车自动运行至默认位置；
（5）装船工艺流程与之相反。
2.3 新型转运工艺的特点
与常规转运工艺相比，新型工艺特点有：
（1）接驳机直接转运集装箱，节省集装箱卡车、司机、地面调度指挥人员的成本；
（2）因为转运过程中没有人员参与，不会发生安全事故；
（3）接驳机利用电源作为动力，清洁无污染；
（4）因接驳机为固定轨道行驶，对路面无要求。
3 新型工艺相关设备的关键技术
与常规工艺的设备相比，新型工艺的设备自动化程度更高，并且涉及人机互动工作，因此，对安全方面的自动化要求更高。关键技术按三种设备分别介绍。
3.1 装卸起重机
装卸起重机由人工操作运行，操作室内设置一套提醒及反馈设备，主要功能是：
（1）集装箱放置到位，并松开吊具后，操作人员按一下提醒按键，可发送信号给龙门吊操作人员，接驳机才可运行；
（2）接驳机小车在或不在默认位置时，装卸起重机操作室内有提醒，操作人员可根据提醒，进行集装箱装卸作业；
（3）具备防止与接驳机碰撞的功能。
3.2 接驳机
接驳机为龙门型结构，根据龙门吊和装卸起重机的指令，半自动运行，视码头实际情况需求，可设计成固定式、大车运行式，数量可按泊位或装卸起重机数量配置。接驳机关键技术有：
（1）集装箱对位导向功能，方便装卸起重机操作人员进行作业；
（2）接驳机运行机构的自动运行及定位功能，使接驳机可在无人操作的情况下实现与龙门吊和装卸起重机的自动对接；
（3）接驳机的就位提醒功能，运行机构运行到预定位置后，可自动发送信号至装卸起重机或龙门吊，提醒并允许起重机司机进行下一个操作；
（4）接驳机为自动运行，具备与龙门吊的防碰撞、与装卸起重机的防碰撞、运行方向上障碍物的防碰撞等功能，避免发生安全事故；
（5）接驳机还具备本地和遥控操作，便于调试、维护及紧急事故时使用。
3.3 集装箱龙门起重机
龙门吊由人工操作运行，设备配置和功能与装卸起重机类似，具备集装箱到位和自动判断、防碰撞、与装卸起重机的通讯以及与接驳机的防碰撞功能。
4 两种工艺方案对比
以国内某内河码头为例，常规工艺方案和新型工艺方案在成本、人工、环保、安全等方面，对比如下：
表1
从表1可以看出，成本方面的主要差距在转运环节。按初步估算价格对比分析如表2。
表2
从上表分析看，使用新型转运工艺后，3年左右即可收回投资成本。如果考虑集卡的日常维护、使用年限、折旧、安全事故等因数影响，时间还会缩短。新型工艺初期投资小，而且不受用工荒影响，并积极响应国家环保政策，后续的应用会逐渐广泛。
5 后期研究展望
本文阐述的新型转运工艺及设备目前主要适用于内河中小型码头企业，使用半自动控制系统，人工和机械混合作业，后续研究会朝着自动化程度更高、智能化、堆场无人化，但投资小的高性价比方向发展，进一步减少作业现场人工投入、改善作业环境和作业流程，使新型转运工艺方案和设备能适应更大范围的中小型码头。
