中国港口跨越升级！全球规模最大自动化码头开港
2017-12-11 15:00 来源：大公网
“上海国际航运中心洋山港四期码头开港！”随着中共中央政治局委员、上海市委书记李强一声令下，拥有智慧“大脑”，依靠绿色“心脏”，全球最大规模“无人码头”--上海洋山港四期自动化码头10日正式开港试运营。
洋山四期位于东海大桥以南，地处整个洋山深水港的最西侧，依托颗珠山岛及大、小乌龟岛围海填筑形成，总用地面积223万平方米，码头前沿自然水深大部分在11至15米。此次洋山四期，共建设了7个集装箱泊位、集装箱码头岸线总长2350米,设计年通过能力初期为400万标准箱，远期为630万标准箱，规模居全球之首。
目前，则已经完成调试的首批10台桥吊、40台轨道吊、50台自动导引车(AGV)将投入开港试生产，根据规划洋山四期最终将配置26台桥吊、120台轨道吊、130台AGV。
据介绍，自动化作业堆场是整个洋山四期占地面积最大的区域。宽2384.5米，纵深210米至446.5米、平均纵深396.5米，总面积为94.5万平方米。但与一至三期工程平均900米的陆域纵深相比，四期工程的堆场面积其实要“小得多”，而这，正是得益于全自动化码头方案的采用，。据工作人员介绍，由于作业线与码头垂直布置并采用高密度堆垛方式后，大幅度提高了土地与深水岸线资源的利用率，实现了集装箱在港内运输距离的最短化。同时，港区交通流自东向西，进场闸口位于东端，出场闸口位于西端，集卡进港后为单向行驶，普通集装箱和冷冻集装箱的进提作业均在堆场的陆侧交互区内完成，这种组织方式有效减少了外来集卡的行驶距离，车辆在港时间大幅缩短。因地制宜、效率先行的布局特点，让洋山四期的堆场通过能力相比传统码头能获得提升。
多元交互模式全球独一无二
针对运量结构和装卸特点，洋山四期的自动化堆场装卸设备采用无悬臂、单悬臂、双悬臂三种轨道吊，无悬臂箱区和带悬臂箱区间隔混合布置。无悬臂轨道吊可在箱区两端与水平运输设备进行交互，而悬臂式轨道吊在具备无悬臂轨道吊所有功能的同时，还可以直接和位于自身悬臂下的水平运输设备进行交互。丰富的设备类型带来多元的交互模式，现场作业的机动性和灵活性大大增强，目前这一模式在全球的自动化码头中是独一无二的。
尤其值得注意的是，洋山四期采用购自上海振华重工制造的自动化装卸设备，整个装卸过程所涉及的三大机种均为中国制造。
其中，桥吊是码头前沿生产装卸的主力军。据悉，洋山四期即将投产的10台桥吊中，3台主要用于中小型支线船舶作业，起升高度为34米、外伸距为45米;另外7台主要用于大型干线船舶作业，起升高度为49米、外伸距可达70米，并支持双吊具作业。10台桥吊的最大载荷均为65吨，都采用双小车+中转平台的设计。中转平台是主小车与门架小车交互衔接的区域，在这里安装机械臂和传送装置后，可以对集装箱锁钮进行全自动拆装。主小车作业时仅在船侧进行取放箱时需要人工介入，其余时段均可自动运行。依托先进的船型扫描系统(SPSS)，通过安装在主小车上的3个激光摄像头对整个船型进行实时扫描并建立轮廓地图，借此可以在自动作业过程中获得智能减速和防撞保护功能。门架小车则为全自动作业，且具有极佳的准确性和稳定性。通过实时状态在线监测桥吊运行状况，确保设备的可靠性。
自动导引车(AGV)则是船舶装卸作业的重要运输载体，现场工作人员介绍，集装箱可以通过它从桥吊转运到堆场的海侧支架或悬臂式轨道吊下方，或是从堆场转运到桥吊下。而洋山四期的锂电池驱动AGV采用了当今最前沿的技术，除了无人驾驶、自动导航、路径优化、主动避障外，还支持自我故障诊断、自我电量监控等功能。通过无线通讯设备、自动调度系统和地面上敷设的6万多个磁钉引导，AGV可以在繁忙的码头现场平稳、安全、自如地穿梭，并通过精密的定位准确到达指定停车位置。独特的液压顶升机构, 让AGV与轨道吊彼此之间无需被动等待，解决了水平运输与堆场作业间的“解耦”问题，有效提高了设备利用率。大容量锂电池的使用让AGV在满电后可以持续运行8个小时;换电和充电同样实现了自动化，通过电池换电站内的换电机器人，只需6分钟即可为一台AGV完成一次电池更换。
另外，轨道吊主要用于堆场作业。位于海侧的轨道吊主要与AGV和内集卡进行作业交互，位于陆侧的轨道吊则主要与外来集卡进行作业交互，同一箱区内的轨道吊还可以在系统的自动调度下进行集装箱接力作业。洋山四期的轨道吊均采用自动堆箱技术，通过安装在小车上的激光摄像头进行实时扫描，在系统中呈现出堆场轮廓，帮助轨道吊实现精准平稳的自动抓放箱和防摇防扭功能，从而让轨道吊在箱区内部作业时完全实现了自动化运行。
自主研发且智能化程度最高
上港集团工作人员介绍，自动化码头有序高效运作不仅需要设备，更需要软件系统的全面配合，系统的智能化水平将直接影响码头的运行效率。洋山四期采用上港集团自主研发的全自动化码头智能生产管理控制系统(TOS系统)，是这个全新码头的“大脑”。
TOS系统覆盖自动化码头全部业务环节，衔接上海港的各大数据信息平台(包括：业务受理平台、集卡预约平台、数据分析平台、统一调度平台等);提供智能的生产计划模块、实时作业调度系统及自动监控调整的过程控制系统。结合洋山四期装卸设备的实际特点，创新研发了指令调度架构平台，通过设备调度模块与协同过程控制系统，高效率地组织码头现场生产。“相比其他品牌的同类系统，TOS最大的优势在于可以实现桥吊边装边卸作业。”
随着国家发展模式的转变，建设“资源节约型、环境友好型”的绿色港口势在必行。洋山四期使用的三大装卸机种——桥吊、轨道吊、AGV均采用电力驱动，码头装卸、水平运输及堆场装卸环节完全消除了尾气排放问题，环境噪音也得到极大改善。与此同时，装卸行程的优化以及能量反馈技术的大量采用，也将进一步降低码头的能耗指标。洋山四期的装卸生产设计可比能源综合单耗仅为1.58 吨标煤/万吨吞吐量，达到国内先进水平等。
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