生产工艺技术集装箱装卸工艺系统优化方案的研究

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1、生产工艺技术集装 箱装卸工艺系统优化 方案的研究 生产工艺技术集装 箱装卸工艺系统优化 方案的研究 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。 1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

2、有很多种，如底盘车系统（TrailerChassisSystem） 、跨运车系 统(StraddleCarrierSystem)、轮胎式龙门起重机系统(Rubber-tiredTranstainerSystem)、 轨道式龙门起重机系统(RailMountedTranstainerSystem)、叉车系统(ForkLiftSystem)和正 面吊运机系统(Front-handlingMobileCraneSystem)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

3、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。 1.1装卸桥轮胎式龙门起重机的工艺流程1.1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图 1 装卸桥轮胎式龙门起重机工艺流程图 1.2装卸桥轮胎式龙门起重机工艺方案的主要优点1.2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

4、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。

5、1.3装卸桥轮胎式龙门起重机工艺方案的主要缺点1.3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。 1.4装卸桥轮胎式龙门起重机工艺方案适用的码头1.4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

6、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。 2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 集装箱船 集装箱装卸桥 牵引车 底盘车 轮胎式龙门 起重机 轨道车辆 轮胎式龙门起重机 集装箱 堆场 牵引车 底盘车 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

7、 的轮胎式龙门起重机系统。 2.1工艺流程2.1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。 2.2机械配备情况分析2.2机械配备情况分析 2.2.1集装箱装卸桥2.2.1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 3

8、0.5 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： 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

9、单机年装卸能力必须达到 20*104TEU。设计的台时效率在 20TEU/h30TEU/h，分别比较 2003 年与 2006 年的数据，装卸效率提高了 12%。 2.2.2轮胎式龙门起重机2.2.2轮胎式龙门起重机 Pt=nPL 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表 1 轮胎吊技术性能参数表 项目轮胎龙门起重机 吊具下起重量（t）40 轨距（m）23.47 基距（m）6

10、.9 起升高度（m）：轨面以上/轨面以下18.1 大车轮跨（m）2.5 起升速度（m/min）70 轮数4*2 堆高层数堆四过五 大车运行速度25min 根据生产环节所需机械数量的计算公式： 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 TEU 与 2006 年的 TEU 的操作任务，根据公式计算，其

11、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%。 2.2.3牵引车挂车2.2.3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

12、 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。 2.2.4空箱堆高车2.2.4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

13、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

14、大幅度改善，并从 堆高车的使用稳定性上给予了较多考虑。 2.2.5正面吊2.2.5正面吊 上港集团振东分公司在危险品箱区和查验箱区主要采用正面吊进行装卸作业。 2003 年在册的 正面吊为 2 台，2006 年达到 4 台，如果要完成 2003 年度危险品箱 51,977TEU 和查验箱 160,574TEU 的任务，总计 212,551TEU，根据生产环节所需机械数量的计算公式，在装卸机 械利用系数为 0.5 的情况下，其台时效率必须达到 25TEU/台时以上，而 2006 年仅为 11.5TEU/台时，正面吊的设计台时效率为 15TEU/h，因此本港的正面吊使用情况在 3 年中得 到了大大

15、改善。 2.3堆场情况分析2.3堆场情况分析 2.3.1堆场通过能力2.3.1堆场通过能力 堆场通过能力，是指码头堆场一年内的通过能力，可以用堆场的周转吞吐量来反应。计算公 式： 式中： P 堆堆场年通过能力。 Q 堆堆场一次堆存量，就是堆场容量。从理论上计算，堆场容量为 85,396TEU。但是， 在实际操作中，从堆场作业安全的角度以及作业时翻箱操作的要求考虑，对集装箱堆放的层 高往往给予的有效限制。因此，按当前实际的堆存方式计算，堆场的实际容量为 79,314（包 括 A1、A2 的空箱箱区和查验箱区）TEU。 堆存高度系数，堆两层以上取值为 0.8。（注：选用轮胎吊重箱堆场堆四层高） T

16、 营堆场营运期（日历天数） 。 t 堆集装箱平均堆存期（天） 。 K 不堆场工作不平衡系数，它反映堆场工作及出、入库集装箱保管不平衡情况，该数值 与集装箱到、发、船舶到港、生产管理水平、堆存期的长短等因素有关，一般取值 1.2。 根据上述公式计算，2003 年、2006 年 18 月份堆场的实际通过能力如表 2-1 所示。 表 2-1 上海港 2003 年 1-8 月份堆场实际通过能力表 2-1 上海港 2003 年 1-8 月份堆场实际通过能力 1 月1 月2 月2 月3 月3 月4 月4 月5 月5 月6 月6 月7 月7 月8 月8 月 日历天数(天)日历天数(天)3128313031303131 平均堆存期(天)平均堆存期(天)5.425.425.425.425.425.425.425.42 堆场容量（TEU）堆场容量（TEU）7931479314793147931479314793147931479314 堆场通过能力（万 TEU）堆场通过能力（万 TEU）30.227.330.229.330.229.330.230.2 吞吐量（万 TEU）吞吐量（万 TEU）3