集装箱装卸工艺系统优化方案的研究

集装箱装卸工艺系统优化方案的研究——上港集团装卸工艺系统的应用分析与革新上海国际港务（集团）股份有限公司振东集装箱码头分公司于慧婷1综合概述港口装卸工艺的实质是实现港口生产中货物位移的方法，是货物的换装过程抽象性的描述，其物质表象就是港口装卸机械化系统。

具体的说就是按照一定的劳动组织形式、运用装卸机械及其配套工具（或称机械化系统）等物质手段，遵照规定的技术标准和规范，完成货物在不同运输方式之间的换装作业过程。

集装箱装卸工艺是指装卸集装箱的方法。

集装箱装卸工艺决定码头装卸机械设备、码头装卸生产作业组织和劳动生产率。

随着我国集装箱吞吐量的突飞猛进，国内一些港口出现了硬件设施跟不上发展速度的情况。

许多港口码头致力于内部挖潜，尤其是研究如何突破传统装卸工艺系统的瓶颈，这使得通过装卸工艺的应用和革新来提高集装箱港口的综合效率成为了值得研究的课题。

本文主要研究了上海港集装箱码头的装卸工艺内容，以及如何实现进行工艺革新的实践，从而使装卸效率全面提高。

研究背景装卸工艺是港口生产的方法港口编制作业计划，采取相应的对策和组织现场装卸生产，都要以一个事先研究和编制的装卸工艺方案为依据。

在研究和制定装卸工艺中，对所须配置的人力和机械，使用什么装卸工具，以及采取怎样的工艺流程和操作方法，甚至连各个工序之间能力的平衡，都要经过科学的分析与计算。

否则，会降低装卸效率，影响生产定额的完成。

装卸工艺是港口建设设计和选用装卸机械机型的重要依据规划一个港口和建造一个码头，在货种和靠泊船型确定以后，首要的是考虑采用什么样的装卸工艺方案，这不仅影响今后的生产规程，更是日常装卸赖以正常进行的基本条件，同时也涉及如何最大限度地发挥港口（泊位）的经济效益等问题。

装卸工艺是提高港口装卸效益的组织工作基础和技术保证不同的工艺方案，体现了不同的生产水平。

比如，采用专业化方式装卸比非专业化方式效率高等。

港口装卸工艺的选择直接决定了港口企业的装卸效益。

装卸工艺是保证生产安全质量的基础任何装卸过程，都必须具有完整合理的装卸工艺规程，它是通过对人、机、货物、方法、环境5大因素的控制要求来达到目的。

所以，按装卸工艺规程来操作，一般就可确保生产的安全质量。

研究对象装卸工艺的基本内容根据港口装卸工艺在港口装卸作业中所起的作用，其内容主要包括以下几个方面：1)装卸机械设备类型的选择和装卸工属具的选用设计；2)装卸工艺流程的合理化；3)货物在运输工具和库场上的合理配置和堆码；4)采用先进的操作方法；5)制定和完善装卸工艺操作规程。

装卸工艺过程的分析装卸工艺过程的实现既包括装卸作业的操作方法、作业顺序，又包括作业技术标准和规范以及维护工艺纪律的生产组织程序。

它是货物从一种运输工具换装到另一种运输工具上所完成的换装作业过程。

在港口常见的装卸工艺过程有：1) 车库场 船 2) 船 驳船 车3) 车 库场 车 船 4) 车 船5) 船 船（海船、江船、驳船）为了研究和分析的目的，对装卸工艺过程还可以划分为若干个相互平行的单纯过程： 1) 操作过程：货物位移的基本过程； 2) 劳动过程：这是以装卸工人参加装卸工艺过程所决定的，研究工人在各环节的劳动强度；3) 机械运行过程：研究各种机械的运行规律；4) 工属具的循环周转过程；研究装卸工属具的运用状况、周转过程。

2 目前典型的集装箱码头装卸工艺系统集装箱码头的装卸工艺系统有很多种，如底盘车系统（Trailer Chassis System ）、跨运车系统(Straddle Carrier System)、轮胎式龙门起重机系统(Rubber-tired Transtainer System)、轨道式龙门起重机系统(Rail Mounted Transtainer System)、叉车系统(Fork Lift System)和正面吊运机系统(Front-handling Mobile Crane System)等。

但在决定采用何种装卸工艺方式时，应取决于以下因素：1) 预定年装箱量的大小； 2) 所需土地面积的可能性；3) 集装箱船的装载量和到港频率； 4) 投资的可能性；5) 场地上作业效率的高低； 6) 集装箱内陆集疏运的方式； 7) 集装箱损坏率的高低； 8) 装卸机械的维修费用； 9) 码头作业的灵活性；10) 实现自动化作业的要求。

综合上述因素考虑，目前上海港的集装箱码头多采用装卸桥——轮胎式龙门起重机装卸工艺。

装卸桥——轮胎式龙门起重机的工艺流程装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺流程图如下图1所示：图1 装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺流程图装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺方案的主要优点此工艺方案的主要优点有：1)场地的利用率高。

轮胎式龙门起重机可在一个箱区堆放30个集装箱，且箱与箱之间间隙较小，使堆场面积得到有效的利用；2)堆场铺面费用较少。

堆场除轮胎式龙门起重机的通行道路需特殊加强外，其余只需满足集装箱半挂车轮压要求即可，相对跨运车系统，减少了场地铺面建造费用；3)设备操作较简单，对工人只需中等技术水平的操作培训；4)相对于跨运车系统，对集装箱的损坏机会较少；5)轮胎式龙门起重机采用900转向和定轴转向，占用通道面积较小；6)与轨道式龙门起重机相比，不受轨道的限制，可从一个箱区转移至另一个箱区作业；7)可采用直线行走自动控制装置，实行行走轨道自动控制，并可采用计算机控制，易于实现集装箱装卸作业自动化。

装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺方案的主要缺点此工艺方案的主要缺点有：1)相对于跨运车系统，该系统的灵活性不够。

虽然可进行跨箱区作业，但移动的耗时较长；2)由于龙门起重机的跨距大，堆垛层数高，故提取集装箱较困难，倒垛率较高；3)轮胎式龙门起重机需配备集装箱拖运车承担水平运输，增加了作业环节；4)初始投资也较高，每台岸边集装箱装卸桥需配备4台以上的龙门起重机，而轮胎式龙门起重机的造价高，使码头的固定成本增加。

装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺方案适用的码头轮胎式龙门起重机系统适用于陆地面积较小的码头。

目前我国大部分集装箱码头采用这种工艺系统。

3上海港集装箱码头装卸工艺系统分析下面就以上港集团振东分公司为例分析集装箱码头的装卸工艺。

该集装箱码头位于上海浦东新区北侧的长江西岸，西距吴淞口约6公里，东距长江入海口约85公里。

陆域面积1.6343平方公里，泊位水深为-13.5米，岸线总长1564.7米，可同时停泊5艘第5代集装箱船，堆场面积合计0.75平方公里，设计年吞吐能力100万TEU。

该码头采用的装卸工艺系统是典型的轮胎式龙门起重机系统。

工艺流程工艺流程如图2所示。

图2外二期装卸工艺流程图上港集团振东分公司主要采用装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺方案。

由于轮胎式龙门起重机不能直接与装卸桥配合交接集装箱，所以此方案还需配备牵引车挂车。

即在码头前沿与堆场之间，前方堆场与后方堆场之间，堆场与货运站之间需要牵引车挂车作水平搬运集装箱之用。

机械配备情况分析集装箱装卸桥码头前沿共有5个集装箱泊位，配备有17台岸边集装箱装卸桥承担船舶的装卸工作。

其中9台的额定起重量为30.5吨，起升高度37米，外伸距35米；8台的额定起重量为30.5吨，起升高度45米，外伸距38米。

可完成第五代全集装箱船的装卸工作。

上港集团振东分公司在2003年的集装箱吞吐量目标是确保300万TEU，2006年的目标是确保500万。

按照计算公式：P t=nP L式中：Pt——集装箱码头泊位年通过能力；PL——每台岸边集装箱装卸桥年装卸能力n——岸边集装箱装卸桥配备台数，2003年为17台，2006年为25台如果要确保300万TEU的吞吐量，装卸桥单机年装卸能力必须达到17.6*104TEU，如果要力争500万TEU的吞吐量，装卸桥单机年装卸能力必须达到20*104TEU。

设计的台时效率在20TEU/h~30TEU/h，分别比较2003年与2006年的数据，装卸效率提高了12%。

轮胎式龙门起重机上港集团振东分公司堆场轮胎式龙门起重机按6列集装箱和1条集装箱卡车通道设计，因此跨距为23.47m。

同时机型采用“堆四过五”，轮胎吊起升高度为18.1米（轨面以上/轨面以下）。

主要装卸设备技术性能参数如下表：表1 轮胎吊技术性能参数表根据生产环节所需机械数量的计算公式：N =Q操/(T营*f*P时)式中：Q操——营运期内所能完成需要的操作量（TEU）；P时——装卸机械作业台时效率（TEU/台时）；T营——集装箱码头营运期，一般T营=365*24=8760h；f——装卸机械利用系数；N——装卸工艺系统工序所需机械台数。

上港集团振东分公司2003年在册的轮胎吊为59台，2006年达到80台，如果要完成2003年的5974320TEU与2006年的8749976TEU的操作任务，根据公式计算，其台时效率必须分别达到25TEU/台与40TEU/台时以上才可满足，而其设计台时效率仅为15TEU/h，虽然本港的轮胎吊使用效率均已超出其设计能力，但3年内，轮胎吊使用效率提高了37.5%。

牵引车挂车牵引车挂车主要承担码头前沿与堆场内不同箱区之间的集装箱水平拖运。

而码头堆场一般使用的拖挂车要求回转半径小、机动灵活、视线好，故多采用平头式半拖挂车。

这种车型的优点是司机室短，视线好转弯半径小，并且全长较短，驱动力大，倒车转向灵活，安全可靠。

上港集团振东分公司2003年在册牵引车挂车为95台，2006年为144台，如果要完成2003年度5,974,320TEU的任务，在装卸机械利用系数为0.5的情况下，根据生产环节所需机械数量的公式计算，其台时效率达到14.3TEU/ 台时，2006年其台时效率达到13.87TEU/ 台时，而设计台时效率为15TEU/h，因此3年来本港的牵引车挂车在机械配置得到了逐步改善的情况下，不仅确保了装卸效率，也有效控制了港口拥堵，达到了质与量的平衡。

空箱堆高车上港集团振东分公司所使用的空箱堆高车是采用侧面起吊方式起吊，它比较适合短距离搬运和车辆的装卸作业。

它具有机动灵活、通用性好、应用广泛、性能可靠、造价低廉等优点，但同时也存在着回转半径大、维修复杂、损坏率较高的缺点。

因为其装卸集装箱时的稳定性较差，故适合空箱堆场使用。

上港集团振东分公司2003年在册的空箱堆高车为6台，2006年达到13台，根据生产环节所需机械数量的计算公式，如果要完成2003年度1,006,970TEU的任务、2006年1,797,023TEU的任务，在装卸机械利用系数为0.5的情况下，其台时效率2003年必须达到38TEU/台时，而2006年必须达到31.6TEU/台时，因空箱堆高车的设计台时效率仅为25TEU/h，虽然3年来本港的空箱堆高车的使用已超出其设计能力，但已在机械配置上得到了大幅度改善，并从堆高车的使用稳定性上给予了较多考虑。