《港口装卸工艺学》课程设计

港口装卸工艺学
课程设计
学院：交通运输学院
专业：交通管理X班
姓名： XX XX
学号：
指导老师：*XX *
20XX年12月26日
新建集装箱码头拟定装卸工艺这里，我们用一个新建集装箱码头的装卸工艺选择的方案为例，从中我们可以看出，在集装箱码头装卸工艺方案选择时的依据和基本思路。

一、码头基本情况
某港区的集装箱码头岸线长1646m，拟建设4个可停靠第四代集装箱船舶的泊位，设计吞吐能力为260万TEU/年。

港区后方陆域宽约1468m，纵深1312m，陆域面积约204万m3。

码头顺岸布置，前沿水深-16m，码头与后方靠引桥链接，港区陆域前方为生产作业区，布置集装箱堆场，后方为生产辅助区，布置集装箱调配中心，拆装箱库、停车场等。

二、主要设计参数
码头岸线总长：1646m
年吞吐量集装箱260万TEU
各种集装箱比例如下：
普通重箱：75.9%
冷藏箱：2.31%
危险品箱：1.26%
空箱：19%
拆装箱：1.53%
各种集装箱在堆场的平均堆存期如下：
普通重箱：6d
冷藏箱：3d
危险品箱：2d
空箱：9d
拆装箱库内杂物：4d
堆场年工作天数：365d
港口生产不平衡系数：1.42
三、设备、设施基本能力要求
3.1.装卸桥能力及数量
码头泊位的通过能力可以根据岸边装卸桥单机能力来确定，计算公式如下：
P t=nP L
式中：P t—集装箱码头泊位年通过能力；
P L—每台岸边集装箱装卸桥装卸能力；
n—岸边集装箱装卸桥配备台数。

如果取装卸桥单机年装卸能力为12.5x104TEU，完成246万TEU需要配置n=260x104TEU/12.5x104TEU=21台装卸桥。

3.2.堆场所需容量
计算公式：
集装箱堆场容量=（集装箱码头年运量÷集装箱堆场容量周转次数）×集装箱堆场不平衡系数
集装箱堆场容量周转次数=集装箱堆场年工作天数÷集装箱平均堆存期
根据计算，我们可以确定该集装箱码头要达到260万TEU年吞吐能力，相应的堆场所需要达到以下规模（表3-1）。

表3-1 各种集装箱所需堆场容量表（单位：TEU）
h dc BK 堆场进行不平衡系数；T yk -集装箱堆场年工作天数。

四、装卸工艺方案拟定
装卸工艺系统是建成高效、节能、高自动化、环保型现代化集装箱港区的关键。

对此结合该港的具体情况，拟定3个装卸工艺方案。

（1）轮胎龙门起重机方案； （2）轨道龙门起重机方案；
（3）轮胎龙门起重机-轨道龙门起重机组合方案。

三个装卸工艺方案优缺点的比较见表
4-1。

表4-1 三个装卸工艺方案优缺点比较表
综合分析上述装卸工艺方案技术，结合该港已有的生产管理经验和码头工程工况具体条件，对以下三种方案进行比选：
方案一：轮胎龙门起重机方案； 方案二：轨道龙门起重机方案；
方案三：轮胎龙门起重机-轨道龙门起重机组合方案。

五、装卸工艺方案工艺流程
方案一：轮胎龙门起重机方案工艺流程
方案二：轨道龙门起重机方案工艺流程
方案三：轮胎龙门起重机-轨道龙门起重机组合方案工艺流程
轨道吊
内集卡
内集卡 轮胎吊 轮胎吊
堆场
轨道吊
堆场
六、主要装卸设备选型
6.1.岸边集装箱装卸桥
目前，专用集装箱码头的装卸作业大都采用岸边集装箱装卸桥。

岸边集装箱装卸桥有单小车和双小车之分，近几年，国外少数集装箱码头采用双小车岸边集装箱装卸桥，理论上单机效率可达60TEU/h，但实际效率仅比普通岸边集装箱装卸桥增加15%左右，单机造价高于普通岸边集装箱装卸桥30%-40%。

因此绝大部分新建集装箱码头岸边集装箱装卸桥任然采用单小车形式。

（1）起重量。

Q=Q t+W
式中：Q—岸边集装箱装卸桥起重量（t）；
Q t—额定起重量（t）；
W—吊具重量（t）。

额定起重量一般按照所起吊的最大总重量来决定。

就集装箱而言，ISO1AA、1AX（40ft）集装箱的最大重量取30.5t，在实际装卸中也有重量达35-36t的超重箱；20ft集装箱重量为24t，如果双箱起吊，则最大重量取48t。

目前广泛采用的单箱吊具自重为9t左右，双箱吊具自重为11t-13t。

由于桥吊还需起吊集装箱船上的舱盖板，一般集装箱船每块舱盖板的重量均不超过30.5t，但也有超过此重量情况，如第四代集装箱船，其舱盖板的重量高达36t。

综合考虑以上因素，岸边集装箱装卸桥的额定负荷选定为64t，单箱吊下50t，双箱吊下50t。

（2）外伸距。

L=L1+L2+b
L1=a+B+C
L2=（D+e+t+j-M）tan3Ο
式中：
a—码头前沿至船舶内舷侧待测距离，1.2m；
B—未来型船宽。

45m；
C—船外舷至外舷侧最外面一列集装箱中心线之间的距离，1.7m；
D—船舶型深，26.8m；
M—船外衡倾稳心高度；
B—岸边集装箱装卸桥海侧轨中心至码头前沿距离，3.5m；
J—七层集装箱的高度，20.27m；
e—舱口栏板高度；
t—舱盖板厚度。

计算外伸距为50.37m，考虑避开小车运行减速区的实际情况，选定外伸距为55m。

以上数据是按运营中的最大集装箱船舶，载箱量8736TEU、舱盖板上堆17列7层高集装箱计算所得。

（3）轨距和码头面宽。

【背景资料】第四代集装箱船:载箱量为3000-4000TEU，载重量为40000-5000t。

船舶尺度：船长为275-295m，船宽约32m，吃水为11.5—12.5m。

舱内装10—11列，8—9层；甲板上装13—14列，4—5层。

为保证码头上车流运行畅通，适应集装箱船舶大型化、装卸高效化的要求。

《海港总平面设计规范》建议第三、第四代集装箱船配置3-4台岸
桥，第五代以上集装箱船配置4-5台岸桥。

本码头岸线长1646m，可同时停靠5艘第四代集装箱船。

为了适应船型的变化和单船装卸箱量的多少，确保大船多机、快装快卸，充分发挥岸边集装箱装卸桥的设备利用率，提高泊位吞吐能力。

考虑不同船型组合的同时，通过组合确保在码头全线的每个329m范围内，均可集中5台岸桥作业。

即确保每艘第三代以上集装箱船到港均可集中5台岸桥作业。

集装箱船舱盖板放在陆侧轨后方，最大的船舱盖板尺寸为14m×14m。

岸边集装箱装卸桥轨距内为5+1集装箱牵引车拖挂车通道，同时为了保证单机稳定性和降低轮压，推荐布置轨距为30m。

（参考码头面宽度推荐表）
码头面宽由三个部分组成：码头前沿至岸边集装箱装卸桥海侧轨中心区的船舶系缆区；岸边集装箱装卸桥轨距范围内的集装箱拖挂车通道区；岸边集装箱装卸桥陆侧轨至码头后岩的舱盖板堆放区。

综合分析并配合各种装卸工艺方案可选择的码头面宽见表6-1。

（4）机型及主要技术参数。

综合上述分析，结合水工结构特产，建议比选机型及主要技术参数见表6-2.
表6-2 机型及主要技术参数表
6.2.轮胎龙门起重机
集装箱专用码头堆放物轮胎龙门起重机一般按6列集装箱和1条集装箱卡车通道设计，跨距为23.47m。

在堆高方面，多数集装箱轮胎龙门起重机是“堆三过四”和“堆四过五”机型。

一些大型集装箱码头，如新加坡港，已采用“堆五过六”机型，堆层多虽然在很大程度上提高了堆场利用率，但倒箱率增大。

同时由于轮压和箱角压力增大而使场地建设费用提高。

结合该港所在地区软土地基载力有限的实际情况，轮胎龙门起重机推荐选用“堆四过五”机型。

集装箱和拖挂车通道的布置有两种，一种是将拖挂车通道布置在中间，两边各排列3列集装箱；另一种是将拖挂车通道布置在一侧，另一侧排列6列集装箱。

前一种布置方式与后一种比较，小车行走距离较为合理，操作视线较好，找箱容易。

考虑堆场的综合利用和管理习惯，堆场采用后一种布置方式。

6.3.轨道龙门起重机
集装箱专用轨道龙门起重机经过几十年的发展，由于具有跨度大、堆箱层数多、堆场利用率高、节能、环保、易实现全自动控制作业的优点，近几年新建的额一些大型集装箱码头堆场装卸设备均选用了高自动化性能的轨道龙门起重机。

轨道龙门起重机根据集装箱堆场和拖挂车通道的不同布置，轨道式集装箱龙门起重机结构形式有如下三种：
（1）无悬臂梁式轨道龙门起重机；
（2）单悬臂梁式轨道龙门起重机；
（3）双悬臂梁式轨道龙门起重机；
单悬臂结构形式主要使用在跨度和起升高度不是很大的工况条件，一般大型集装箱堆场很少采用。

集装箱和拖挂车通道的布置，针对结构形式有、无悬臂的不同分拖挂车通道在跨距外和跨距内两种。

拖挂车通道布置在跨距内，一般布置在堆场中间两边各堆场5-7列集装箱，其优点是：小车行走距离短，装卸效率高，操作视线好，找箱容易，结构简单。

轨道龙门起重机跨距在30-50m范围内比较合适，即10列集装箱加2条拖挂车通道或13列集装箱加3条拖挂车通道。

综合考虑四期工程情况，推荐用轨道龙门起重机跨距为41m，堆高为的堆五过六。

主要装卸设备技术性能参数见表6-3。

表6-3 主要装卸设备技术性能参数
七、主要装卸设备规格及数量
根据前面对工艺系统的要求和可行性分析，将各方案所需配置的主要装卸设备的规格和数量经计算，确定如下表7-1。

表7-1 各方案所需配置的主要装卸设备的规格和数量
八、主要技术经济指标
各工艺方案的主要技术经济指标如表8-1所示。

表8-1所示艺方案的主要技术经济指标
九、推荐方案
通过以上个方案的综合比较，结合该港多年来对轮胎龙门起重机的使用、管理经验和目前轨道龙门起重机的发展趋势，前方堆场应选用胎龙门起重机进行重箱及冷藏箱的装卸作业，以确保完成260万TEU/年吞吐量的作业要求。

后方堆场需布置一定数量的轨道龙门起重机，已完成未来增长部分的作业要求。

通过对轮胎龙门起重机和轨道龙门起重机的对比使用，就可以积累自动化控制管理放方面的经验。