散货码头装卸工艺系统的仿真分析

散货码头装卸工艺系统的仿真分析

张小亚

（武汉工业职业技术学院，湖北武汉４３００６４

）摘　要：运用散货码头系统的仿真模型对矿石码头的几种装卸工艺流程进行了仿真分析，解析散货码头系统运营过

程中船舶抵离泊位、

车辆进出车站、货物装卸流程、机械设备调度、堆场堆放安排策略等问题，给出了评价指标，辅助散货码头经营管理人员对码头营运做出优化决策。

关键词：散货码头；装卸工艺；仿真模型；评价指标

中图分类号：ＴＰ３１９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－７８００（２０１２）００８－００５９－

０４基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０９０４０６７

）作者简介：张小亚（１９６１－）

，女，武汉工业职业技术学院机械工程系讲师、工程师，研究方向为计算机应用。０　引言

在大型港口散货码头的营运过程中，受到诸多不确定性因素的影响。比如：载货船舶抵港时间的随机性；泊位及航道的潮汐变化；

码头作业现场的气候变化；船舶吨位、泊位、设备及人员的不确定性，等等。应用仿真软件模拟散货码头装卸工艺系统的整个流程便成为大型港口散货码头的必选优化方法。笔者基于一般散货码头系统的仿真模型，着重对矿石码头的几种装卸工艺流程进行仿真分析，深入解析散货码头系统运营过程中船舶抵离泊位、车辆进出车站、

货物装卸流程、机械设备调度、堆场堆放安排策略等问题，结合矿石码头的三种装卸工艺方案，对矿石码头的装卸工艺系统进行了分析并给出了评价指标，辅助散货码头经营管理人员对码头营运做出优化决策。

１　散货矿石码头装卸工艺系统的基本要素及分类

１．１　散货矿石码头装卸工艺系统的基本要素

散货矿石码头装卸工艺系统是码头按一定的操作过程，根据码头条件，针对不同的货物、运输工具和装卸设备，以合理和经济的原则来完成装卸和搬运任务。港口装卸作业是港口生产的主要内容。港口装卸工艺直接影响装卸效率、港口通过能力、车船周转、货运质量、装卸成本、劳动条件等，而且是码头泊位数、库场面积、车辆装卸线长度等设计的依据。选定合理的装卸工艺，是港口工程的重要内容之一，同港口建设规模、总体布置、码头类型和经济效益都有密切关系。

影响港口装卸工艺选定的主要因素有：①货运量、货种、流向及其季节性变化；②散货的块度、

容重、堆积角（堆放时自然形成的边坡角度）、化学稳定性、粘滞性、吸潮性、

脆性、毒性、腐蚀性和对装卸存放的特殊要求；③船舶类型及其主要尺度、

船舶的装卸条件如舱口数、舱口尺寸、间距、各舱载货量；④货物的集疏运方法；⑤到港列车类型、规格、载重量和每昼夜取送车次数；⑥进出港汽车类型、规格、载重量；⑦港口所在地区的自然条件如地形、地势、水文、气象、潮汐特征和工程地质条件等。

在考虑这些因素的基础上，研究采用能提高装卸效率、

减轻劳动强度、满足生产需要的先进的港口装卸机械，并做到衔接配套。经过多方案比较，选取安全、优质、高效率、低成本的装卸工艺。

大型港口散货矿石码头的工艺系统十分复杂，一般来说都有多种工艺路径，而对于不同的散货矿石码头而言，其工艺路径更是差别甚大。散货矿石码头的营运过程中，码头系统的整体运输能力是由码头系统的工艺决定的。以往人们不太重视研究散货矿石码头的工艺系统，致使建构的系统往往缺乏通用性。作者基于对各类散货矿石码头系统的工艺结构的分析，建构了码头结构的层次模型和动态模型。码头工艺其实是一个有起点、有终点的有向运输网络体系。在一般情况下，

普通的运输网络体系因其普遍性而难以查找并记录其流程路径，而港口散货矿石码头工艺网络系统则有其特殊性，其工艺流程往往在设计过程中就已经确定，

具有确定的起始点与目的地，这就完全可以记录其所有流程路径。作者正是依据港口散货矿石码头系统运输起点与终点固定这一原理进行设计分析的。

１．２　散货矿石码头工艺系统的分类

目前散货矿石码头装卸工艺系统分为：陆运进港、水运出港的矿石出口装卸工艺和水运进港、陆运出港的矿石出口装卸工艺，如图１所示。

图１　散货矿石码头装卸工艺系统

２　散货矿石码头装卸工艺作业流程

散货矿石码头的作业流程主要依据船舶、堆场和火车三者之间的组合关系及其码头的实际营运情况来加以确定，在分析和研究各类散货码头工艺系统的基础上，可以得到散货矿石码头的５类主要生产作业流程：卸车进场、卸车进船、卸船进场、卸船进车和卸船进船。２．１　散货矿石码头的卸车进场作业流程

运输矿石的火车抵达港口矿石码头后，便将客户、矿石种类和堆存时间等信息发送到计算机中控系统；计算机中控系统收到信息后，根据矿石码头的营运情况，为待卸矿石分配合适的堆场位置并部署相应的工作流程线路。然后将作业指令发送给各工作单元和装卸设备，开始进行卸载矿石作业。完成卸载矿石作业后，火车离港，如图２所示

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图２　矿石码头的卸车进场作业流程

２．２　散货矿石码头的卸车进船作业流程

运输矿石的火车抵达港口矿石码头后，便将客户、矿石种类和等待装船舶等信息发送到计算机中控系统；计算机中控系统收到信息后，

根据矿石码头的营运情况，为待卸矿石分配合适的资源并部署相应的工作流程线路。然后将作业指令发送给各工作单元和装卸设备，开始进行卸载矿石进船作业。完成卸载矿石作业后，火车离港、船舶载货离港，如图３所示

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图３　矿石码头的卸车进船作业流程

２．３　矿石码头的卸船进场作业流程

运输矿石的船舶抵达港口矿石码头后，便将客户、矿石种类和堆存时间等信息发送到计算机中控系统；计算机中控系统收到信息后，

根据矿石码头的营运情况，为待卸矿石分配合适的堆场位置并部署相应的工作流程线路。然后将作业指令发送给各工作单元和装卸设备，开始进行卸载矿石作业。完成卸载矿石作业后，船舶离港，如图４所示

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图４　矿石码头的卸船进场作业流程

２．４　矿石码头的卸船进车作业流程

运输矿石的船舶抵达港口矿石码头后，便将客户、矿石种类和等待装载矿石火车等信息发送到计算机中控系统；

计算机中控系统收到信息后，根据矿石码头的营运情况，

为待卸矿石分配合适的资源并部署相应的工作流程线路。然后将作业指令发送给各工作单元和装卸设备，开始进行卸载矿石作业。完成卸载矿石作业后，船舶离港，火车载矿石离港，如图５所示

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图５　矿石码头的卸船进车作业流程

２．５　矿石码头的卸船进船作业流程

运输矿石的船舶抵达港口矿石码头后，便将客户、矿石种类和等待装载矿石船舶等信息发送给计算机中控系统；计算机中控系统收到信息后，根据矿石码头的营运情况，为待卸矿石分配合适的资源并部署相应的工作流程线路。然后将作业指令发送给各工作单元和装卸设备，开始进行卸载矿石作业。完成卸载矿石作业后，船舶离港，如图６所示。

３　散货矿石码头装卸工艺方案及系统分析

３．１　某矿石码头相关资料

（１）矿石年吞吐量：１８００万ｔ

·０６·软件导刊 ２０１２年