内河某集装箱铁水联运工程关键问题探讨

鲁友鹏，吴 涛

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北武汉 430061）

引言

工程所在的武汉武湖、阳逻港区，主要服务对象覆盖鄂、川、滇、黔、渝等中上游腹地。同时，随着国家中部崛起战略的实施及发展战略重心转移，武汉交通建设发展迅速，已基本形成四通八达的铁、公交通运输网络，工程借助铁路可辐射西部及西北等内陆地区。因此，构建长江中游地区最大集装箱多式联运枢纽具有前瞻意义。

1 概况及关键问题

1.1 工程概况

工程位于武汉天兴洲洲尾水口河上游长江北岸，是集装箱公铁水多式联运物流枢纽，将已建4个5 000 t 级件杂货泊位（码头长度508 m）改造为集装箱泊位，结构按最大可靠泊1 140 TEU（1.5 万t 级）集装箱船设计改造，年吞吐量75 万TEU，其中铁水联运箱量40 万TEU，公水联运箱量35 万TEU。

陆域总面积852.6 亩，包含3 个区域：

1）码头区陆域：总面积约402.1 亩，主要为重、空箱堆场及码头生产辅助配套设施；

2）铁路装卸区：与码头区隔已建江北快速路（高架），总面积约232.2 亩，拟建1 束线，包含2 条整列铁路装卸线，由武汉江北铁路香炉山车站东端接轨引入，并建设堆场等配套设施，可实现港站同场，铁水联运无缝衔接；

3）附属作业区：总面积约218.3 亩，提供增值服务及辅助配套功能如集装箱拆装箱、箱修、空箱业务、机修等。工程概况见图1。

图1 工程概况图

1.2 关键问题

1）码头平台及引桥均为已建，原设计均按件杂货运输需求考虑，本次需改造为集装箱专用码头。集装箱码头平面布局、工艺流程及荷载要求与原码头存在较大差异，集装箱作业、运输组织专业化程度要求显著提高。结合已建设施及新需求，提出高效易用、技术可行、经济合理的关键改造方式。

2）集装箱铁、公、水多式联运流程较传统集装箱码头水、公联运更为复杂，需充分结合码头、铁路、疏港道路位置关系及可用地块特点，合理进行功能布置及流程规划，高效实现联运组织。

3）陆域布置：码头区陆域场地受已建引桥及后方高架路限制，在外部条件受限情况下，如何综合适宜地进行总平面布置。

2 码头平台及引桥

2.1 码头平台宽度

1）25 m 平台布置分析

若考虑维持已建25 m 平台，相应利用已建码头10.5 m 轨距轨道配置10.5 m 轨距装卸桥，则25 m平台按如下方式排布：

按75 万TEU 吞吐量，结合码头长度508m 控制因素，码头平台配置5 台装卸桥，则2 个泊位需考虑3 台装卸桥同时作业，因此配置3 条装卸车道，并配置1 条行车道。在10.5m 轨内可布置2 条装卸车道，陆侧轨外靠门腿布置1 条装卸车道，另在岸向最外侧布置1 条行车道。平台断面如图2。

图2 25m 平台宽度码头断面布置图

分析该布置方式，仍存在以下问题：

①已建引桥长度超500 m，码头平台后沿无临时堆箱、设备检修、特种箱吊具等临时堆放空间，该需求需通过水平运输解决，影响装卸桥作业及码头运营效率；②10.5 m 装卸桥轨内车道宽度仅有3.75 m，工人、指挥、理货等作业人员在轨内工作空间狭窄，集卡作业及通行效率低，且安全性较差；③由于靠泊船型吨级较原设计显著增大，核算25 m平台结构位移较大；④10.5 m轨距装卸桥稳定性差，外伸距小，且需特殊定制。

2）30 m 平台布置分析

30 m 平台采用16 m 轨距装卸桥，轨内布置3条装卸车道，陆侧轨外靠门腿布置1 条通过车道，码头后沿布置临时堆放区，解决临时堆箱、设备检修、特种箱吊具堆放等需求。平台断面布置如图3。

图3 30 m 平台宽度码头断面布置图

总结长江中上游地区已建集装箱码头经验，如重庆港果园、寸滩集装箱码头，武汉阳逻一期～三期工程，九江城西、红光等集装箱码头，均采用定型成熟的16 m 轨距装卸桥，配合 30 m 宽度码头平台断面布置方式。此方式装卸作业在装卸桥跨内，小车运行距离短，作业效率高，装卸桥稳定性好，可配置较大外伸距，码头平台交通组织顺畅，运营管理方便，30 m 平台宽度能充分发挥码头前沿作业能力。综上因素，本工程在已建码头平台后沿，向后加宽5 m 至30 m 平台宽度。

2.2 引桥宽度

码头平台车流：集卡车头与船头方向一致，船头向上游侧，顶流靠泊，则码头平台及引桥有以下3 种循环作业方式：

1）2#引桥上码头平台→2#/1#泊位装卸集装箱→1#引桥返回；

2）3#引桥上码头平台→4#/3#泊位装卸集装箱→2#引桥返回；

3）3#引桥上码头平台→4#/3#/2#/1#泊位装卸集装箱→1#引桥返回；

因此，3#引桥为陆域→码头单向车流，1#引桥为码头→陆域单向车流，2#引桥为双向车流。

图4 引桥交通流向示意图

已建1#～3#引桥宽度分别为9 m、15 m、9 m，9 m 宽度可布置2 车道，15 m 宽度可布置4 车道。

分别采用公式理论计算、仿真模拟两种方式复核引桥宽度：

1）公式计算

单引桥高峰时交通流计算考虑满足2 个泊位3台装卸桥同时作业，每台装卸桥平均作业效率按28自然箱/h，不平衡系数取1.3，则最大交通流量为28×3×1.3=109 辆/h。

2）仿真模拟

建立整体交通仿真模拟模型，对一整年码头运营进行仿真模拟，3 座引桥峰值交通流量模拟结果如下表所示：

表1 3 座引桥峰值交通流量（辆/小时）

3）需求复核

引桥单车道每小时最大交通通过能力可按下式计算[1]：

其中：

N最大为最大交通流量（辆/h）；

l0为车头之间最小间隔（m），取34 m；

v 为车辆行驶速度（km/h），取10 km/h；

经计算，引桥单车道最大可通行交通流量为294 辆/h，可以满足公式计算、仿真模拟中的需求，因此，引桥宽度维持不变，无需增加。

3 港内集装箱多式联运流程

本项目吞吐量如下表所示：

表2 吞吐量一览表

多式联运流程考虑如下：

1）铁水联运

铁水联运内部流程包括以下3 种情况：

①铁路→水

火车车厢→RMG→内集卡→港内运输→（码头区）箱堆场；

（码头区）箱堆场→RMG→内集卡→码头平台→装卸桥→船。

②水→铁路

船→装卸桥→内集卡→RMG→铁路区堆场；

铁路区堆场→RMG→火车。

③车船直取

火车←→RMG←→内集卡←→装卸桥←→船。

船期与铁路列车调度分属不同系统，且到离港、到发车受多种不同外界因素影响，故车船直取流程较少存在，绝大部分集装箱需通过本港内部集装箱堆场缓存。在缓存作业流程中，为提高作业效率，将铁路→水路流程集装箱，主要堆存于码头区箱场，靠近码头前沿，便于取箱装船；将水→铁路集装箱，主要堆存于铁路区箱场，紧邻铁路装卸线，便于快速装铁路。

2）公水联运

公水联运流程包括以下两种情况：

①公路→水：

货主→外集卡→RMG/正面吊/空箱堆高机→集装箱堆场→RMG/正面吊/空箱堆高机→内集卡→装卸桥→船；

②水→公路：

船→装卸桥→内集卡→RMG/正面吊/空箱堆高机→集装箱堆场→RMG/正面吊/空箱堆高机→外集卡→货主。

集装箱公水联运流程成熟，箱全部堆存于码头区堆场，码头区堆场做区块划分，铁水联运、公水联运堆放于不同箱区。

4 码头区陆域箱堆场布置

码头区陆域南北向纵深约405 m，东西向宽约600 m，纵深较小，且因大堤堤顶与陆域间存在7.85 m 高差，导致已建引桥伸入陆域较长，场地北侧为高架桥，桥下桥墩密布。码头区陆域平面布置限制条件多，现状如图5 所示。

图5 码头区陆域现状图

若考虑将陆域场地整体抬高以缩短堤后引桥长度，经核算，工程量大，且与后方疏港路衔接困难。因此，提出堤后引桥维持现状与拆除改造两种平面布置思路。

1）堤后引桥维持现状布置

在维持引桥不改造基础上，可考虑重箱堆场垂岸式布置、辅助区前置式布置于引桥间等方式，经综合考量箱位数、交通组织、运营便利性等，重箱堆场顺岸式布置形式，整体具备较大优势，简述如下：

布置生产区、生产辅助及生活辅助区3 个功能区。引桥根部场地，受引桥分隔，交通较为不畅，布置空箱堆场、超限箱区、调箱门区、侯工楼等辅助设施。由引桥端部向北，横向布置3 线40m 轨距重箱堆场，共8 块。再向北隔主干道，西北侧布置生产及生活辅助区，包括综合楼及变电消防设施等，并布置有查验区；东北侧布置2 块重箱堆场。集装箱进出口大门布置于港区陆域西北侧。重箱堆场共配置14 台RMG。

图6 引桥维持现状平面布置图

该布置方式优缺点如下表：

表3 优缺点一览表（维持引桥不改造）

2）改造堤后引桥布置方式

为保证堆场布置完整顺畅，充分利用陆域场地，拆除2＃引桥堤后段，平行于大堤新建2-1＃、2-2#引桥，分别承担分流陆域与码头间下、上方向车流。

陆域由南向北，贯通式布置四线重箱堆场，配置10 台RMG，场桥两侧悬臂分别对应内集卡、外集卡作业，主干道后方靠近江北快速路布置辅助区、集装箱查验区、空箱堆场。

图7 改造堤后引桥平面布置图

该布置方式优缺点如下表所示：

表4 优缺点一览表（引桥改造）

按照内、外集卡分流作业方式设定仿真模拟条件，进行1 年运营作业仿真模拟，验证该思路方案合理性，结果总结如下：

该布置道路宽度、走向，拟定的车辆流向均能满足使用要求，且有一定的富裕。统计道路饱和度情况，场地内所有道路饱和度均较低，小于0.6，处于一级服务水平，道路顺畅。

5 集装箱作业模式探讨

总结长江中上游集装箱码头作业模式，已建集装箱码头RMG 堆场均为未考虑内、外集卡分流的传统非自动化码头。以往长江中上游集装箱船舶载箱量较少（以150～350 TEU 为主），单船装卸箱数量少，一般1～2 台装卸桥作业一艘船，相应堆场作业采用集中式堆箱，即单船装卸的集装箱，集中堆放于一块箱场中。海港集装箱单船装卸箱量大，多台装卸桥同时作业一艘船，集装箱转运至后方陆域后，分布式堆存于多块箱场中。

本项目考虑随着航道条件逐步改善，未来内河港集装箱船舶大型化趋势显著，如1140TEU 集装箱船已在阳逻至洋山实现班轮化运营。且本项目铁水联运集装箱流向更为集中，单船装卸量相对较大，因此按照分布式作业模式，且按内、外集卡分流作业模式，从而保证能快速装卸船，提高码头作业效率，最大化利用已建码头有限岸线，节约宝贵的岸线资源。

6 结语

1）长江中上游集装箱码头，采用30 m 平台配置16 m 轨距装卸桥，布置3 条装卸车道+1 条通过车道+临时堆放区的断面布置模式较为成熟，较25 m 宽码头平台+10.5 m 轨距装卸桥模式，装卸桥效率高、稳定性好、交通组织顺畅、轨内作业安全性高，能够充分发挥码头前沿作业能力；

2）码头及引桥交通流为顺时针循环，通过理论公式计算、仿真模拟，复核各引桥高峰时交通流量，已建1#～3#引桥宽度可满足流量需求，宽度无需增加；

3）集装箱铁水联运、公水联运流程在本项目陆域交汇混合，文中梳理各流程，总结其中要点规则；

4）受已建设施、地形、周边环境等条件限制，总平面布置提出引桥维持现状、拆除引桥两种条件下布置思路，以此分析多式联运项目平面布置关键问题及优缺点，并利用交通仿真模拟对方案进行复核；

5）对长江中上游集装箱码头堆场集中式、分布式作业模式探讨，将内、外集卡分流，分布式作业方式应用于项目平面布置，最大化利用岸线。