多集装箱码头（精选10篇）
多集装箱码头 篇1
0 引言
码头的整体形变是关系到港口码头结构健康状况的重要参数。行业规范中对码头整体位移监测方法有相应的规定, 但实际操作中却依然不能达到理想的精度, 如何预知码头的变形趋势、准确判断结构的安全状况依然是个难题。根据水运工程水工建筑物的特点和环境条件, 一般选用GPS测量法、全站仪三维坐标法和水准测量法对码头整体变形进行监测。
测量方法是首先在码头上布设固定测量标志, 求得变形观测点的三维坐标 (X0, Y0, Z0) 作为首期观测值, 然后每次采用相同的观测线路和观测方法, 并在观测方法规定的环境条件下进行观测。第i个观测期内的变形量Δμ为:
采用这种方法对码头进行变形观测的缺点是:1) 码头面装卸作业繁忙, 其结构不停的震动, 架设仪器的工作基点也不停的在抖动, 无法取得理想的观测数据。2) 码头处于的海洋动力环境复杂, 特别是潮汐对码头结构变形有较大影响, 无法固定的选取一个潮位, 对各观测点同时进行观测。3) 码头的一个结构段是由大面积混凝土构成, 受温度影响较大, 没有理想的数据来判断哪些变形是塑性变形。
1 监测方案设计
在码头监测方案设计阶段, 遵照先进、实用、可靠、经济合理、数据共享、模块化设计等原则, 从硬件集成上完成基本功能任务。其设计内容分为三部分。
1.1 基于多体制GNSS技术的实时监控管理系统设计与实现
为了充分对码头的健康状况与安全度进行实时监测, 设计由6个子系统构成的监控系统。
数据采集子系统包括一台或者多台数据采集器, 数据采集器可以为GNSS接收机以及各种专用仪器, 还可结合TPS进行联测。数据采集方式可分为自动采集方式与人工采集方式, 以自动采集为主, 人工采集为辅。所有采集的数据存入到系统数据库中, 并按需调用后续的各子系统完成预处理、分析评价等工作。
报表输出子系统可以把数据采集器采集的原始数据以及各种分析成果经过审查、考证、编辑, 形成各种规格化的表格、图形, 通过打印机输出, 或者形成文件, 保存到计算机硬盘上, 或者刻制成光盘永久保存。
1.2 系统通讯链路设计研究应用
监测系统工作期间, 硬件采集设备工作在无人值守的环境中, 其测量的数据需要远距离传输到监控计算机中, 因此需要实现计算机对采集设备的远程自动控制。监测系统可以采取无线通讯方式, 也可以采取有线通讯方式。
有线通讯方式可以通过RS232串口对控制指令及监测数据进行短距离的传输, 适合监测点采集器与控制器间的数据通讯;还可以通过光电隔离模块、光纤进行长距离的传输, 这种方法则适合监测点与监控系统中心间的数据通讯;无线通讯方式可以采用数传电台、GPRS无线网络以及基于RDSS技术的卫通技术来实现, 本系统将结合工程实践, 综合衡量上述数据通讯方式的优劣, 研究监测数据、控制数据、工况信息、报警信息等应当采取的通讯方式以及这期间的通讯链路设计问题。
1.3 系统控制服务器及备份方案设计及应用
系统控制服务器是监测系统的重要组成部分, 是评价航运枢纽安全性状、变化规律及产生原因的数据基础及控制中心。它包含设计、施工、运行期间的所有数据和资料, 系统的管理人员能对其完成添加、更新及备份等各种操作。其内容主要包括:工程概况信息、用户信息、监测仪器信息/参数设置、监测数据、分析数据、预报预警数据、成果整编数据等。
本系统将采用SQL Server 2000构建基于客户机/服务器体系结构的系统控制服务器。客户机负责管理用户界面、接收用户数据、处理应用逻辑、生成数据库服务请求, 然后将这些请求发送给服务器, 并且接收服务器返回的结果, 最后再将这些结果按照一定的格式返回给用户。服务器接收客户机的请求, 处理这些请求, 返回处理结果给客户机, 这些处理结果包括访问数据库的数据结果和执行状态, 例如成功或失败。
2 数据的处理
码头结构变形监测的数据处理, 关键是确定观测序列在时间域上的变化特征, 也就是不同时间上的观测点形变量。但是, 观测的时间序列常受各种因素的周期性干扰, 为了查明干扰的主要周期成分, 估计其影响大小, 还要研究该时间序列在周期变化上的特征, 一般称之为频率上的特征。现场观测所得的连续曲线, 其函数式是难以确定的, 而在计算时所需要的也是离散观测数据。离散傅里叶分析是有效解决形变数据无规律性的有效手段。
连续的傅里叶变换公式为:
为将其转为离散形式, 将时间长度T分为N个等分, 其步长Δt, 即T=NΔt, 则其离散数字序列为xk=kΔt, k=0, 1, …, N-1, 相应地函数f (kΔt) , 简记为f (k) , 离散值为f (0) , f (1) , …, f (N-1) 。对于F (f) , 同理取频率间隔, 令j=0, 1, …, N-1, 则离散值记为F (jΔf) , 简记为F (j) , 此时由式 (1) 可得相应的离散傅里叶变换公式为:
则傅里叶变换可写为:
3 实际工程应用
某码头位于天津港三突堤西侧, 南北向布置, 北侧与21段的东无梁板区相接, 南面至三突堤堤头, 全长530 m, 承台总宽40.8 m。设计标高+5.8 m (天津港理论深度基准面, 下同) , 为3个万吨级泊位。2013年公司在原有码头的基础上进行了结构升级改造, 改造内容为在原有码头结构前沿以外区域新建一个15.5 m宽的前方承台, 原有的宽度为13.78 m的前承台改造后作为后承台使用。
在实际检测中在码头表面布设6个GNSS多模接收机, 一个TPS观测机房, 选取某个时间段有大型船舶停靠时对其跟踪监测, 采样频率设定为10 min观测一次。为了直观的分析码头的变形情况, 选取其中2号点的观测数据绘制成图, 多模GNSS观测数据见图1, TPS观测数据见图2, 由于码头是南北方向布局, 故Y位移量为负时表示结构向陆侧移动。
从图1和图2分析可知, 采用TPS对码头进行观测, 所得的数据较为杂乱, 不能反映出码头的真实变形情况, 且数据具有一定的延迟性, 不能及时的对设定的预警值进行报警。而采用多模GNSS所取得的数据非常稳定, 且能迅速的反映出码头结构的变形情况, 根据时程曲线还能有效的判断码头的健康状况和结构变形趋势。
4 结论和建议
1) 结构整体变形是沿海码头健康监测需要取得的重要参数, 监测方法设计必须遵照先进、实用、可靠、经济合理、数据共享、模块化设计等原则, 才能建立科学有效的监测系统, 此项工作正在探索完善当中。
2) 码头结构的整体变形监测, 采用全站仪甚至固定式的TPS全站仪都无法取得高精度的观测数据, 不能有效的分析码头的变形情况和变形趋势。
3) 采用多体制GNSS技术, 可以有效的解决海港地区, 无高精度基准点的问题, 同时能取得高精度的结构变形数据, 可以实时的监测码头的变形情况, 预判码头的变形趋势。
4) 多体制GNSS监测技术是当代高新技术, 如能在水运行业特别是结构监测领域推广, 能有效的解决码头等水工建筑物无高精度变形数据积累等问题, 结合有限元计算等方法, 可以有效的预判码头的变形趋势, 从而为港口建设和维护管理中的防灾减灾工作做出贡献。
摘要：针对码头变形监测多采用人工监测, 存在较多缺点的问题, 提出了采用基于多体制GNSS技术的实时监控管理系统设计、现代通讯技术, 对监测方案的设计内容作了介绍, 并通过实例, 分析研究了数据处理技术, 以达到实时高精度监测码头变形变位的目的。
关键词：GNSS,码头监测,数据处理
参考文献
[1]黄长虹, 韦灼彬.海港码头结构健康监测[J].水运工程, 2009 (4) :34-35.
[2]王浩, 吴振君.水工监测软件开发中数据库和数据结构设计问题[J].岩土力学, 2006, 27 (5) :201-202.
[3]刘向前.30万吨级原油码头主体结构健康监测系统建设及应用研究[D].大连:大连理工大学, 2011.
多集装箱码头 篇2
在学习、工作乃至生活中，有时会突发意外事故，为了避免造成重大损失和危害，时常需要预先编制应急预案。怎样写应急预案才更能起到其作用呢？下面是小编精心整理的集装箱码头公司防汛应急预案，欢迎大家分享。
集装箱码头公司防汛应急预案1一、目的和适用范围
目的：贯彻执行运输部防台防汛紧急预案要求，最大限度的减少灾害损失，避免人员伤亡，迅速有效地做好抢险救灾和生产的恢复工作。
适用范围：码头等为主的沿江作业区域及库场设备设施。
二、潜在危害
台风对码头各港机、设施、仓库造成损坏和人身伤害。
三、应急资源
抢险队伍为当班人员、厢型车一辆、编织袋100只、铁锹10把、救生衣6件、救生圈6只、卸克10只、船用缆绳2根、油布4块等。
四、启动条件
台风分四级预警状态
Ⅳ级预警状态：热带气旋将于24小时内可能影响本市。（气象台发布台风蓝色预警信号，平均风力达6级以上；或阵风7级以上；或已经影响本市，平均风力为6～7级，或阵风7～8级并可能持续）。
Ⅲ级预警状态：热带气旋将于24小时内可能影响本市（气象台发布台风黄色预警信号，平均风力可达8级以上；或阵风9级以上；或已经影响本市，平均风力为8～9级，或阵风9～10级并可能持续。可能同时出现暴雨）。
Ⅱ级预警状态：热带气旋将于12小时内影响本市（气象台发布台风橙色预警信号，平均风力可达10级以上；或阵风11级以上；或已经影响本市，平均风力10～11级，或阵风11～12级并可能持续。可能同时出现暴雨）。
Ⅰ级预警状态:热带气旋将于6小时内影响本市（气象台发布台风红色预警信号，平均风力可达12级以上；或已达12级以上；并可能持续。可能同时出现暴雨）。
五、启动人员
各当班作业人员、现场指挥、防台防汛领导小组组长
六、行动方案
（一）领导小组：
组长：公司经理；职责：
①负责防台防汛工作的总动员、总指挥和总协调；
②负责紧急状态的确认及相应预案启动指令的下达；
③负责异常状态下的决策。
副组长：码头运营部经理；职责：
①负责紧急状态的确认及相应预案启动指令的下达；
②负责组织、监督防台防汛措施的落实；
③负责协调防台防汛工作中异常情况的处理；
④负责异常状态措施的确认。
组员：码头作业人员；职责：
负责防台防汛措施的落实、异常状态措施的策划、现场信息的收集及报告。
（二）联络员
联络员：码头安全联络员；职责：
①接领导小组启动预案指令后，通过电话、对讲机向各区域传达预案启动指令，并做好记录；
②负责热带气旋及现场处置过程中各类信息的收、传；做好笔录并迅速向领导小组汇报、并向小组成员通报台风潮汛动向;
③每小时领导小组汇报预案落实和实施情况;
④接领导小组解除台风大潮警报指令后，及时向小组成员通报，做好恢复生产的准备;
⑤负责收集各区域预案实施记录、汇总和分析后向部调度、领导小组报告。
（三）小组成员
小组成员：当班班长、安全管理人员；职责：
①负责防台防汛措施的落实、异常状态措施的策划、现场信息的收集及报告。
②发生设备、设施及人身伤害事故除立即执行报告制度外，相关预案及时启动。
③各作业区根据台风预警各级状态，自行启动预案及落实实施；
④接到指令后，按紧急预案要求进行安全预知、职责分工、落实措施、组织实施，并督促检查和协调预案实施过程中的各类异常情况。
⑤按领导小组的部署，在台风大潮来临时，每小时向联络员汇报现场情况。
⑥现场发生异常情况，及时向领导小组汇报，并按照紧急预案组织抢险（附件）；
⑦接台风大潮解除警报后，组织恢复生产的准备。
（四）防台防汛领导小组组长；职责：
①接受防台防汛指令，按预案要求进行实施；
②接受解除警报指令，做好恢复生产的准备。
七、流程
八、预案内容
（一）Ⅳ级预警状态：热带气旋将于24小时内可能影响本市。
气象台发布台风蓝色预警信号。①码头运营部经理按气象台24小时热带气旋预报信息，与领导小组保持紧密联系，及时跟踪热带气旋动向，做好记录。
②码头当班班长负责组织作业人员分别对装船机锚锭坑、锚锭坑塞块、锚锭器、夹轨器、铁鞋、风速仪和所有现场操作箱、盖、各电气室、机械房、各操作室门窗、随机工艺亭门窗或防风固定点、俯仰挂钩、防风拉杆、防风链、电梯室门窗的状况进行检查。
③当班班长负责组织码头人员对码头面设施，如现场电气、消防栓箱、灭火器箱、码头警戒灯、救生圈、供水口盖板、码头面监控设施、备用缆的放置、码头工艺亭的门窗、引桥各装置及其它可移动物品等设施的状况进行检查。
④码头当班班长（或组长）负责每小时一次向码头运营部经理通报风速情况。
⑤码头水手加强对在泊船舶的安全监护，必要时加固缆绳。
⑥码头装卸船作业必须保持船体平衡，保证船只具备随时离泊条件。
（二）Ⅲ级预警状态：热带气旋将于24小时内可能影响本市（气象台发布台风黄色预警信号，平均风力可达8级以上；
或阵风9级以上；或已经影响本市，平均风力为8～9级，或阵风9～10级并可能持续。可能同时出现暴雨）。①码头运营部经理接领导小组Ⅲ级预警管制指令。码头运营部经理通过电话、对讲机等通讯设施向各区域传达预案启动指令，并做好记录；各区域及时启动预案及落实实施。
②各区域按指令要求，实施抗风准备。
③码头班长（或组长），按领导小组指令负责督促船舶离港避风；驶入成品港池避风的船舶，码头班长督促水手检查系泊船只缆绳的固定情况，确认牢固可靠，并准备好备用缆绳，加强对码头及江面过往船只状况的巡视并负责报告码头运营部经理。
④小组成员负责落实室外设备、设施及库房屋面检查清理工作，确保设备设施上方无浮动物。
⑤码头库作业人员负责检查库房设施，门窗关闭情况，防渗漏雨措施落实情况；仓库应视各自情况准备好临时遮盖产成品的应急油布、堵漏沙袋等抢险物资。
（三）Ⅱ级预警状态：热带气旋将于12小时内影响本市（气象台发布台风橙色预警信号，平均风力可达10级以上；
或阵风11级以上；或已经影响本市，平均风力10～11级，或阵风11～12级并可能持续。可能同时出现暴雨）。①码头运营部经理接领导小组Ⅱ级预警指令，码头运营部必须安排小组成员值班，当班班长履行防台防汛保驾职责，全面负责现场防台防汛工作。
②码头、码头库、外堆场等区域港机、室外行车等设备，收起大梁、悬臂进入锚锭位置，放下锚锭器。
③码头巡视员每小时对现场设备、设施抗风防汛情况、江面船舶进行巡视（巡视人数不少于三人）、检查确认，发现异常及时汇报班长与码头运营部经理，并做好记录。
④遇橙色台风预警，各区域当班负责人每2小时向码头运营部经理报告一次本区域防台防汛、设备设施情况（包括库场漏雨点）。
⑤码头运营部经理负责收集各区域防台防汛、设备设施情况汇报，并每6小时向部公司经理报告一次（包括库场漏雨点）。
⑥防台防汛期间，码头值班室昼夜不得脱人。
（四）Ⅰ级预警状态:热带气旋将于6小时内影响本市（气象台发布台风红色预警信号，平均风力可达12级以上；
或已达12级以上；并可能持续。可能同时出现暴雨）。①码头运营部经理接领导小组I级预警指令，码头必须安排专职值班人员昼夜值班，码头运营部经理下达现场防台防汛指令，并动态跟踪、巡视措施落实情况，②接受领导小组指令，确认码头运营部“三防办”是否对码头实施封闭，禁止各类车辆通行，如得到封闭指令后，立即通知作业人员撤离码头，撤离前关闭所有室内电源、门窗。
③小组成员每小时向码头运营部经理报告本区域域防台防汛、设备设施情况（包括库场漏雨点）。
④码头运营部经理负责每3小时向领导小组报告码头各区域防台防汛、设备设施情况，人员信息等。
⑤码头库安装好防汛门，并派专人巡视。在实施防汛门安装过程中，如遇人员不足及时联系码头运营部经理，要求人员增援。
⑥码头运营部经理接到要求人员增援的信息后，及时通知公司综合部增援抢险人员，并落实车辆接送。
⑦各区域抢险物资放置点须派专人监护待命。
（五）接紧急状态管制指令
①码头运营部经理在现场指挥防台防汛工作。
②小组成员现场检查各项措施落实情况，当班作业区进入待命状态。
③对未能离泊的船只实施加固缆绳等紧急防护。
④所有人员撤离码头现场，关闭所有室内电源、门窗。
⑤各区域清点人数，向班组长汇报，并由班组长将信息汇总后向码头运营部经理报告。
（六）防台防汛解除要求
①码头运营部经理传达解除防台防汛预警指令，各区域负责检查各类设备、设施的状态，并报告码头营运部经理。
集装箱码头公司防汛应急预案2为使工厂在暴雨、大雨预报发布后能够高效、有序地做好洪水预防、预警工作；并在洪水发生后，能高效、有序地开展防洪应急救灾活动，避免出现“小洪大灾”的后果，最大限度地减轻洪水灾害损失，遏制连锁性的各种次生灾害蔓延，最大限度地保护人的生命安全、保障生产设施安全、减小环境污染程度，特编制本预案。
一、防汛领导小组的组成及职责
1.防汛领导小组
组长：xx
副组长：xx
组员：xx、xx、xx、抢险救援队伍：工厂所有人员有责任有义务参加抗洪抢险，保护工厂财产安全。
2.主要职责
组长：组织实施本预案，全面指挥工厂抗洪救灾工作，确定洪水发生后，统一安排和调用抗洪物资、救灾物资、设备和人员。
副组长：协助和配合组长开展防汛应急预案，安排和协调应急抗洪物资、救灾物资、设备和人员。
组员：召集本单位人员在第一时间到达现场，参加抗洪抢险；组织疏散人员，抢救伤员，立即对现场进行隔离，划分警戒区域，实施定向、定时封锁，防止危害区外的人员进入。
二、防汛措施
1.及时与气象、水利部门联系，密切掌握雨情、水情、灾情等防汛信息，做到“早预防、早防范”。
2.防汛器材放在各门岗，主要有编织袋、砂子、铁锹、雨衣、手电筒等。
3.公司重点部位：工厂所有厂房门口。
4.险情：
（1）工厂门口向内流水不及。
（2）排水管道堵塞，厂区内水位上升。
5.汛期到来之前，各单位应仔细巡查本单位负责区域重点部位：
（1）楼顶平台排水沟是否畅通无阻，同时将楼顶垃圾清运干净；
（2）检查污水井、排水管是否有堆积物，并加以清除，保证排水畅通；
（3）检查配电室等重要机房是否有漏雨情况，若有发生应及时处理。
三、防汛组织程序
在险情发生时，由综合管理处负责现场指挥，部门及车间负责人积极调配人员，配合进行抢险救援。险情发生在夜间或休息日时，值班人员临时负责指挥，并及时通知防汛领导小组及抢险救援人员赶赴现场。
四、险情处理程序
1.若厂内出现险情时，以最快速度报告防汛领导小组，同时要迅速用沙袋堵住重点部位门口，保护公司财产。
2.防汛领导小组接到报告后，立即组织人员开展抢救伤员和排除险情，力求将损失减少至最低程度。
3.截断电源、可燃气体的输送，防止其他事故发生。
4.在急救过程中，遇到威胁人身安全情况时，应首先确保人身安全，迅速组织脱离危险区或场所后，再采取救援措施。
5.险情过后，要进行全面检查，统计本次汛情造成的损失和物资消耗情况，并及时补充防汛物资，做好下次防汛准备。
6.事件处理过程要进行详细记录，由综合管理处向公司领导汇报。
集装箱码头公司防汛应急预案3一、指导思想
为了搞好防汛抢险工作，确保本公司安全度汛，预案编制工作，坚持“安全第一，常备不懈，以防为主，防抢结合”的方针，本着“团结协作和局部利益服从全局利益”的原则，以科学的态度认真分析实际情况，立足防大汛应对突发性灾害天气，切实做好防汛排涝的各项准备工作，采取有效措施避免雨季漏雨、倒灌、淹泡等现象，避免和减少经济损失，保障汛期生产经营的正常进行，编制操作性较强的防汛预案，确保公司及职工生命财产安全。
二、防汛工作指挥系统
防汛工作严格执行行政首长领导下的.分级负责制，层层夯实责任，防汛期间各车间部门一把手亲自挂帅，同时为使防汛的各项指挥工作的有序进行，公司成立防汛工作指挥部。成员如下：
总指挥：
副总指挥：
成员：
联络员：某某
值班电话：
公司办公室：
综合部：
夜间值班：
值班室：
三、组建抢险应急分队
在汛期，为预防灾害事故对生产经营造成影响，我们按照某某集团（控股）有限公司、区、街防汛指挥部的要求，组建保安队和消防队为主的应急抢险分队，应急抢险分队服从公司防汛工作指挥部领导，在汛情紧急情况下随时进入防汛抢险战斗负责处置紧急情况。
四、建抗洪抢险队伍
1、为了做好防大汛、排大涝的各项准备工作，我们根据上级防汛指挥部的要求，组建以民兵和青壯年职工为主体的二百人抢险队伍，出现特大汛情将服从区防汛指挥部统一调动，做好上堤抗洪抢险的准备。
2、在防汛期间，为搞好公司内部抢险排涝工作，由公司职工组成100人的抢险队伍，一切抢险工作由公司防汛指挥部统一调动。
五、做好防大汛及防雨漏和防倒灌的准备
为安全渡汛，保证企业财产不受损失，在预报大雨及暴雨来临时，各车间、部门应加强防汛力量，保证在岗人员不得少于2人。同时，为确保公司所属企业各生产车间的厂房、库房及重点要害部位的汛期安全，尤其是杜绝各种细菌通过地下排水对食品的感染，车间、部门相应做好汛前防漏雨和对厂区内地下排水管道检查，各库房部位做好防倒灌检查工作，发现问题及时找主管部门解决，对地势低洼部位应
采取防倒灌的措施，并切实保证安全渡汛，做到中、小雨不漏，大雨不倒灌，确保生产经营正常进行。
六、做好防汛物资的准备
为搞好今年的防汛抢险、排涝等项工作，做到有备无患，各有关部门做好防汛设施、防汛工具、排水管道、防汛用土、防汛闸板、防水胶堵、通讯线路、值班车辆等各类物资的管理、维修、保养等项工作，使之处于良好战备状态。目前，我公司备有防汛工具：铁锨50把、扁担50条、排水泵3台、箩筐18个。
七、严格防汛值班制度
为确保安全渡汛，在汛期安排公司领导及管理人员防汛值班。对重点要害部位设专人值班制度，车间及有关部门领导值班制度，特别是遇有中、大雨时各重点部位必须有车间部门领导在岗，以便发现问题及时解决。
八、防汛工作中各部门职责
在防汛工作中，贯彻“谁领导、谁负责”，“谁在岗、谁负责”的原则，树立全局观念，做好防大汛的各项准备工作。为此，制定各有关岗位职责：
1、生产部及各生产车间负责人汛期职责
在汛期积极组织安排好生产并做好防漏雨和防污水倒灌的各项工作，及时掌握汛期的天气变化，结合生产实际协助组织排水、抢险。遇有雨情预报或夜间突发雨情，各车间、部门主要领导及防汛重点部门领导必须立即上岗巡视检查本车间、部门漏雨积水情况，并服从公
司防汛指挥部指挥督战指挥抢险和排涝工作。
2、工程部汛期职责
在防汛期间负责排水电器设备的安装、维修，特别是在下雨时必须保证正常的供、配电，为确保正常生产随时做好对排水设备的抢修使之处于良好的运转状态。
九、防汛指挥部工作的责任
防汛工作指挥部负责公司防汛的各项工作。集团公司本部各车间及工程部、销售公司、采购部、资产部相应成立防汛领导小组，负责指挥本车间、部门的防汛工作。同时，根据公司法昂旬指挥部要求，动员和集结预备役人员参加街武装部分派的防汛工作。
多温控冷藏集装箱结构及制冷方式 篇3
1 多温控冷藏箱的优点
冷藏箱在物流系统中的广泛应用给人们的日常生活带来极大便利。目前，大多数冷藏箱采用单温制冷方式维持箱内货物所需的冷藏或冷冻温度。由于不同的瓜果、蔬菜对冷藏温度有着不同的要求，不适宜的冷藏温度会影响储藏效果，加速瓜果、蔬菜营养的流失。单温制冷方式不能满足冷藏箱同时冷藏和冷冻货物的要求，其在满足小批量、多品种冷链物流需求上的短板明显。
多温控冷藏箱弥补了上述单温控冷藏箱的缺陷，能够同时实现冷藏和冷冻控制，满足冷藏箱同时存储、运输有不同冷藏温度需求货物的需要，为日益繁荣的冷链物流业带来新的生机。多温控冷藏箱的优点主要体现在提升冷链运输、存储效率及提高冷藏箱利用率等方面。多温控冷藏箱的基本工作原理与家用冰箱相同，即将冷藏箱的内部空间根据需要分隔成多个储藏室，分别对各储藏室进行单独的温度控制，从而满足不同货物的冷藏或冷冻需求。多温控冷藏箱大致可分为双温冷藏箱、三温冷藏箱和多温冷藏箱，其中，应用比较多的是双温冷藏箱，其次为三温冷藏箱。
2 多温控冷藏箱结构
多温控冷藏箱通常采用固定式隔板或可移动式隔板进行内部分隔。采用固定式隔板分隔的箱室的大小无法调整。采用可移动式隔板的好处在于，可以根据不同货物的装载量调整各箱室空间大小，使用起来更加灵活、便利（见图1）；其缺点是密封性不如固定式隔板好，容易造成各箱室间串味及热量流失。可移动式隔板可分为硬体可移动式隔板（见图2）和软体可移动式隔板（见图3）。软体可移动式隔板具有轻便、密封性好（特别是易于密封箱内拐角处）等优点，但其结构强度不如硬体可移动式隔板。隔板在冷藏箱内的布置形式通常有横向分隔和纵向分隔2种形式（见图4）。隔板形式及箱内分隔形式的选择需要综合考虑冷藏箱具体使用工况、所装载货物的外形和大小等多种因素。
多温控冷藏箱除设置常规的后端门外，一般还在侧板上或其他便于货物装卸进出处额外设置1扇门（见图5），其主要目的是保证各箱室能够独立装卸，互不干扰。
3 多温控冷藏箱制冷方式
多温控冷藏箱制冷方式通常有单循环制冷、双循环制冷（或多循环制冷）等方式。单循环制冷系统内只有1个蒸发器，由其带动冷藏和冷冻2个箱室制冷；当冷机运行时，2个箱室同时制冷，只要其中一个箱室出现温差，压缩机便开始工作，此时其他箱室也被迫制冷，从而使冷气经过整个箱体大循环。这种循环制冷模式容易造成冷机压缩机频繁启动，且噪声和耗电量大，制冷不均匀，特别是在同时有冷藏和冷冻箱室的情况下，冷冻箱室往往会出现过冷现象。双循环制冷系统内有2个蒸发器，分别安装于2个箱室内，由电磁阀控制冷液流向，从而达到各箱室单独制冷的效果，且温度控制更加精确。双循环制冷方式的制冷能力更强，且节能效果优于单循环制冷方式，目前，大多数多温控冷藏箱采用双循环制冷方式进行多温控制。考虑到集装箱的容积相对较大，为保证箱室内均匀制冷，蒸发器采用风冷形式进行制冷，即通过蒸发器内的风扇将冷气送到各处，并通过回风口进行强制制冷循环，保证各处温度均衡。为保证冷气能够到达箱内各处，蒸发器不能安装在箱内的死角，并且应尽量让出风口朝着相对狭长的方向而不是较宽的方向，以避开送风盲点。
单循环和双循环制冷方式均由1台主机控制，主机在整个制冷系统中处于核心位置，维持整个系统的运行并提供能量。目前，用于冷藏箱的冷机品种繁多，从大类上可分为海运冷机和车用冷机。多温控冷藏箱主要用于陆路运输，因此，一般采用车用冷机与之配套。车用冷机分为拖车机组冷机和卡车机组冷机。卡车机组冷机的制冷系统分为非独立式（车驱动）和独立式（自驱动）：非独立式冷机使用卡车的发动机来驱动制冷机组的压缩机或驱动发电机，通过发电机来驱动制冷机组的压缩机；独立式冷机自带发动机（通常为柴油发动机），以此来独立驱动制冷系统，无须借助车辆的发动机。非独立式机组由于不自带发动机，其制冷能力有限，尤其在堵车和怠速情况下的制冷效果减弱，特别是一旦卡车发动机发生故障，非独立式制冷机组将无法正常工作，这无疑会影响箱内食品的品质，甚至会导致食品变质。鉴于非独立式冷机存在上述缺点，一般推荐使用独立式冷机。
制冷机组的结构分为一体机和分体机。一体机将蒸发器和主机组合在一起，在实施多温控制时，只须另安装1台远程蒸发器，通过管道将其与主机连接，同时在冷藏箱的保温板上开大孔，以便蒸发器从箱外伸到箱内。在对蒸发器的布置位置有特殊要求，而一体机不能满足安装位置要求的情况下，可以采用分体机（见图6和图7）。
4 多温控冷藏箱冷机选型
陆路冷藏运输货物在装载前通常经过预冷处理，冷机的作用主要是补充由于箱体漏热而损失的热量。可根据冷藏箱的总漏热量及货物的呼吸热（开关门频繁时还须考虑开门漏热）来计算冷机的功率。目前，大多数冷机都能满足环境温度为38℃，箱内温度为 20℃的制冷要求。根据冷机供应商提供的冷机参数及相关经验值，随着城市间点对点运输向规模化发展，选配0℃时制冷量为～左右的冷机比较合适；而城市内配送以小批量、多品种、多送货点为主，选配0℃时制冷量为～左右的冷机比较合适。
5 结束语
多温控冷藏箱满足多元化冷链物流的需求，对提升物流效率、节约物流成本和资源有着深远的意义。多温控冷藏箱是复杂的系统产品，多温度控制的实现既需要从箱体本身入手，合理设计、规划箱室结构，又要合理选择与之配套的冷机系统，科学布置蒸发器，以确保货物品质，提高运输质量。
（编辑：曹莉琼 收稿日期：2016-01-03）
集装箱码头堆场布局研究 篇4
关键词：集装箱场站,发展规模,堆场布局
1 集装箱堆场作业及问题
集装箱堆场作业是集装箱运输重要环节, 从集装箱性质来看可将其分为重箱区和空箱区。重箱区主要是指集装箱已经装满货物, 在码头堆放准备进口和出口的堆放场所。空箱区主要是用于集中堆放空集装箱的区域。随着我国目前海运的快速发展, 我国沿海区域建立了很多大型的综合型的码头, 综合型集装箱场站主要是指可以利用自身场站面积相对较大的优点, 向多渠道客户提供箱管服务以及经营拆装箱等其它相关业务的场站, 其主要特点体现在集装箱服务的公用性上。一般来说, 由于这类场站服务客户类型较多, 因此, 这类场站的基础设施比较完备, 场站面积一般较大。这类码头的出现, 对于提升我国海运的综合实力具有重要作用。随着海运的快速发展, 码头集装箱管理也出现了一些问题。
通常, 码头为了提高集装箱的转运效率, 需要因地制宜的对码头的龙门吊进行合理的作业顺序安排, 其目的是最大限度的提高集装箱在港区内的流转效率, 使得龙门吊的作业也趋于合理, 提高岸吊工作的效率, 减少倒箱量, 提高装船的速率。堆场作业目前主要是困扰我国码头提升效率的主要难题。在处理集装堆场的过程中, 不仅面临着效率问题, 而且面临着如何处理堆场布局等问题。
目前, 集装箱的港口码头主要采用进出口箱分开堆放和进出口箱混合堆放两种集装箱堆放方式来对进出口重箱进行集中处理。集装箱运输过程中需要进行对方作业, 该作业过程中需要对集装箱进行翻转, 操作步骤为先将底层集装箱摆放好, 之后将其他集装箱转移至同一位置按位置规则摆放稳妥。除了翻箱外, 场桥调度也是一个很重要的问题, 若无法有效处理场桥调度将会影响集装箱运转效率。
一些集装箱码头为了提高自身集装箱转运能力, 加大资金投入扩建码头, 这样不仅可以增强货物的堆存能力, 还可以利用更多的现代化机械设备提高集装箱的转运效率。集装箱堆场利用率计算公式如下:
堆场利用率 (%) = (平均堆场堆存货物量/平均堆存能力) *100%;
由以上公式可知堆场利用率和平均堆场堆存货物量及平均堆存能力有关, 在保持平均堆存能力不变的前提下提升平均堆场堆存货物量可提升堆场利用率。
2 集装箱布局不合理原因分析
虽然我国码头集装箱堆场经过几十年的快速发展, 操作效率和管理水平得到了一定提升, 但是纵观目前我国集装箱场站的堆场布局中依存在着一些不合理的因素:
2.1 场站规划不合理
虽然我国码头建设随着经济的快速发展得到了一定程度的进步, 但是随着码头向多渠道客户提供箱管服务以及经营拆装箱等其它相关业务的拓展, 很多码头的综合转运能力显得明显不足, 我国多数码头的堆场经常处于超负荷运行的状态, 一些码头为了前期节约成本导致不合理问题日益显露, 比如一些码头的建设处在与居民区不远的地方, 这就限制了码头自身建设和货运量的提升。一些大型的机械设备就无法运用, 直接导致堆场作业混乱, 机械设备无法有效支配, 利用率低, 是当前集装箱布局必须解决的问题之一。
此外, 一些码头的集装箱堆场还存在着过于分散, 不仅造成进出口集装箱运输不合理等问题, 还会导致监管困难, 提升集装箱场站管理运营成本。这些问题严重制约了码头场站堆场正常的运营与管理工作的顺利开展。
2.2 场站服务水平方面的问题
在我国, 由于长时间的粗放式发展, 造成了码头集装箱堆场服务水平低下等问题。很多场站由于资金技术不足, 目前无法做到全面应用信息传递, 无法运用电视监控、无线终端指令操作、车辆跟踪管理、远程图像传输等先进技术, 致使生产效率低下。这种情况下, 场站的堆场管理很难满足目前集装箱客户的需求, 比如某些顾客会提出较为严格的拆箱要求, 或者对一些特种箱的修理工作等均无法在小型场站完成, 因此, 难以满足客户提出的要求。
2.3 人才短缺问题
在集装箱堆场布局管理过程中, 人才缺乏也是其中重要的影响因素之一。在集装箱堆场的运作过程中, 很多业务涉及到人员操作, 且工作过程十分的复杂, 比如在集装箱进闸的过程中, 堆场的管理人员需要进行正常的收放箱并做好收放的记录, 并同进闸客户做好沟通交流, 处理相关问题。确定集装箱可进入场站时需由堆站人员出示相关票据, 并对工作内容及相关信息做好记录, 存档留用。这些过程十分重要且繁杂, 任何一个过程出现纰漏, 往往会影响后续的工作, 因此, 集装箱堆场作业对于人员的要求相对较高。但是目前我国多数码头集装箱堆场管理中, 包括卡口单证业务员在内的许多业务人员的综合素质能力较低, 且在大多数的场站码头由于工作环境较差, 人员的流动性较大, 造成很多新进入的人员工作不熟练, 容易造成集装箱堆场布局管理过程中的各类货运质量事故。
2.4 安全环保方面的问题
目前很多的集装箱码头堆场中存在着安全环保的隐患, 主要表现在目前一些集装箱码头受自身运转能力的限制不得不违规作业, 加大了码头运营的安全隐患。同时一些码头对于危险品的堆放也不符合规定, 和一些普通货物混合堆放, 或者安全距离不够等因素, 造成了码头堆场安全隐患的存在。
3 集装箱场站堆场布局建议
3.1 加强货源市场开发
任何集装箱场站堆场的布局都是围绕市场货源来开发的, 因此, 为了使集装箱堆场能够高效运转, 一方面各场站应该通过不断的流程优化, 不断提高场站堆场的作业效率, 比如提高翻箱率以及机械利用率的问题, 确保码头的作业效率能够不断的提升。在集装箱场站布局过程中需要找出现有场站存在的问题, 并对其不断进行优化处理, 降低物流距离及搬运垂直距离, 减少跨箱运输次数, 设置合理行走通道, 从而降低搬运过程的资源用量, 在保证作业效果的基础上降低成本, 进而提升场站的综合竞争能力。最后, 场站的市场拓展也尤为重要, 需要各场站不断加大市场拓展力度, 深入挖掘货源, 为港口码头集装箱堆场布局做好货源基础。
除此之外, 还需综合各种因素考虑集装箱布局位置, 如先进先出、先进后出、根据特殊要求设置出入顺序, 一般在布局过程中需结合航线和出口量等因素, 移动量较大的集装箱放置于前堆场, 使用较少的集装箱放置于后堆场, 以此减少搬运次数, 提升设备利用率。
3.2 建立科学的堆场布局网络
为进一步提高集装箱堆场的运转效率, 码头堆场布局应与外部建立完备的运输体系。任何场站堆场的优化布局是和外部的网络布局分不开的, 特别是当前随着海运、陆运和铁路运输的多式联运的快速发展环境下, 需要各个码头做好与相关企业的联系, 合理布局港口堆场, 不断提升港口的运转效率。
此外, 为了进一步提升港口集装箱堆场的服务水平, 港口还应积极开展港口业务的延伸服务, 除了做好货物装卸的主业之外, 还应积极开发如储运、配送、金融服务、货物保险等增值服务, 为客户提供更为优质的服务, 满足客户多种需求, 和客户建立长期合作关系。
3.3 加快集装箱场站信息系统建设
如上文所述, 信息系统体系建设对于集装箱堆场建设具有重要的作用。如现在流行的差分全球定位系统, 码头场站可以利用它不断的增强集装箱堆场堆码的高度, 从而提升堆场作业量及场地利用率, 降低储存成本。同时, 通过引用信息系统, 可以在码头设立缓冲区, 并通过信息系统加以管理, 这样做首先提升了码头的信息技术含量, 还能通过信息技术解决当前机械设备常见的利用率低下问题, 有效疏通场站运输, 避免出现场内拥堵等问题。通过信息系统建设可避免各种作业冲突, 提升装卸效率。
因此, 建议在集装箱场站形成一定规模格局后, 加大在信息系统上的投资力度, 充分利用信息化技术提升集装箱场站市场竞争力。通过不断完善港口集装箱场站, 实现场站内部通讯及车辆实时定位, 从根本上解决场内设备利用率低下问题。通过提升场桥、岸桥设备利用率不仅可降低自身运作成本, 还可提升装卸效率, 从而降低码头整体运营成本。
3.4 加强集装箱运输场站管理人才培养
为提升集装箱堆场建设, 各个码头应该在确保人员稳定的基础上, 不断加大相关人员的技术培训, 确保集装箱堆场管理业务能力的提升。而且未来随着码头集装箱管理过程中先进技术以及设备的运用, 需要更多的既懂技术、又懂管理的人员, 因此, 加大集装箱堆场管理人才的培养十分重要, 同时, 也是集装箱运输行业亟需重视发展的方向。
因此, 为了不断提升港口集装箱堆场管理水平, 对堆场作业的员工进行适当的专业技能培训, 提高其业务知识, 对码头的日常作业是很重要的。可以定期邀请国内外知名专家来进行专业的讲座以及培训, 同时, 也可以派骨干去其它先进企业进行学习和交流。还建议码头多与船公司、箱公司等进行沟通和交流, 尽量避免由于沟通不畅而造成的问题的发生, 进而带动集装箱运输的持续快速发展。
参考文献
[1]杨扬.提高集装箱码头堆场使用率的问题研究[J].中国新技术新产品, 2009 (20) :81.
[2]刘鸣华.加强集装箱码头堆场管理的策略[J].沿海企业与科技, 2009 (12) , 76-79.
[3]谢尘, 何军良, 苌道方.基于混堆模式的集装箱码头出口箱进场选位策略[J].上海海事大学学报, 2008 (29) , 70-75.
集装箱码头作业若干创新和优化 篇5
集装箱码头作业过程可以被视为由多个作业环节组成的作业循环。在此作业循环中，出口箱执行集港装船作业，进口箱执行卸船提箱作业。受作业流程和机械资源的制约，各作业节点经常发生排队等待的现象。如果集装箱在某个作业节点的等待时间过长，该集装箱完成作业指令的时间将显著延长，从而形成阻碍整个作业流程顺畅运行的瓶颈，导致码头机械资源的作业负荷不平衡，即某一作业节点（岸桥或场桥）因操作缓慢而造成集卡排队等候，另一作业节点（场桥或岸桥）则因缺少集卡而空闲等待。由此可见，在改进调度工作的基础上，使集装箱按照作业循环顺畅运转，是提升集装箱码头作业系统整体效益的关键。集装箱码头应当打破各作业环节之间的边界，集成整个作业流程，运用并行工程的理论和思想，通过优化配置机械资源，将机械资源轮流分配给待装卸的集装箱，使集装箱在完成上一作业节点的作业后能够无缝进入下一作业节点，实现相邻作业节点相互重叠，从而缩短集装箱在各作业节点的等待时间，避免形成作业瓶颈，进而达到提高集装箱码头作业效率的目标。[1]
在集装箱码头生产作业实践中，创新调度模式有助于提高码头作业系统整体效益。当前，我国集装箱码头仍然沿用以粗放式为主的调度模式，生产作业的实时调控依赖调度员的经验，调度方案不够科学、合理。由于不同调度员的作业组织思路不同，调度效果往往存在较大差异。为确保集装箱码头顺畅、高效运行，应当运用科学的管理方法，充分发挥调度员的积极性，消除传统调度模式存在的主观性和随意性的弊端。在作业准备阶段，对船舶和堆场作业的历史数据进行分析，据此预测未来一定周期内可能出现的问题，并根据作业计划和要求、作业资源配置、船舶规范等，针对不同的生产作业情况制订相应预案。在作业实施阶段，基于前期多方面的充分准备，最大限度地优化作业顺序，使各作业环节合理衔接；实时跟踪作业进度，注重过程管控，使安全、效率、质量、成本等过程因素始终处于受控状态；根据实际情况或客户要求，实施有针对性和柔性化的动态调整。在事后考核阶段，利用作业监控数据比较分析调度组织方案对作业效果的影响，据此制订阶段性的整改方案，形成考核加整改的工作机制。此外，还应发挥信息系统对生产调度的决策支持作用，真正形成动态化、集成化、信息化、扁平化的新型调度模式。[2] 优化卸船作业组织思路
集装箱码头生产作业具有环环相扣的特点，单纯改善某一作业环节无法提高码头整体作业效率，必须综合统筹考虑。在理论研究和集装箱码头生产作业实践中，人们往往更多地关注装船作业对码头作业效率的影响，而对卸船作业的关注不够。近年来，随着集装箱吞吐量逐年递增，集装箱码头场地资源日益紧张。优化卸船作业不仅能实现集装箱在码头的合理周转，保证航陆运作业平衡，而且能更好地满足船公司对码头作业效率的要求。在卸船作业过程中，经常出现卸船场地无法满足使用需求的情况，临时新开场地不但会降低卸船作业效率，而且会影响后续提箱作业。造成这种情况的根本原因是缺乏统一、规范的卸船作业标准，导致场地计划和中控调度不合理；因此，有必要在制度上确保从场地计划到中控调度均遵循完整、统一的卸船作业组织思路，加强卸船场地策划的标准化、规范化。
集装箱码头常见的卸船作业组织思路有两种：一种是面向作业线的卸船作业组织思路，另一种是将集装箱按类型和所属船公司（提单号）等分别堆放的卸船作业组织思路。卸船作业组织思路的优劣可以从卸船作业效率和提箱服务质量两方面来评价。面向作业线的卸船作业组织思路能够实现集装箱从船上箱位到堆场箱区的清晰对应，有利于提高卸船作业效率；但由于卸船集装箱的类型分布杂乱无章，给提箱作业时的机械调度带来一定困难。将集装箱按类型和所属船公司（提单号）等分别堆放的卸船作业组织思路不仅便于客户提箱，而且有利于码头降低作业成本；但在卸船作业过程中会出现因相同类型的集装箱同时进入堆场箱区而产生的拥堵现象，导致作业线运转不畅，进而造成作业效率下降。
当前大多数集装箱码头都已采用自动化操作系统进行日常运营管理，系统中的集卡自动调度模块能够较好地解决集装箱类型逻辑判断和堆场箱区拥堵的问题，并且能够根据作业任务的重要性、等待时间、距离等因素来动态调度集卡。当集卡接到卸船作业指令后，系统自动进行以下逻辑判断：首先，判断集装箱的类型和所属船公司，据此决定集装箱进入的堆场箱区的类别；然后，根据各堆场箱区所对应的场桥卸箱作业指令的数量调度集卡，将当前集卡指派到卸箱作业指令最少的箱区，从而实现集卡交替找位功能。这种卸船作业调度模式兼顾卸船作业效率和提箱服务质量两方面的要求，既能分散场地机械的作业量，提高卸船作业效率，又能方便后续提箱作业，有效解决了传统卸船作业组织思路顾此失彼的问题。[3] 实施箱区整理精益管理
箱区整理指将零散分布的集装箱集中归并，从而为后续的航陆运作业留出场地，其具体包括归垛、清场、转移箱等不属于装卸收提的杂作业。箱区整理工作的完成需要从计划到调度等各环节的通力合作：场地计划员要在掌握船舶动态的基础上，每天制订未来一昼夜的箱区整理计划，确定指标并定期督查评估；中控员应加强执行力，协调安排各作业环节的机械和司机等，力求保质、保量地完成计划。箱区整理是集装箱码头日常堆场作业管理中的一项重要工作，其看似不直接创造效益，但若在实践中未能较好地执行，会制约集装箱码头吞吐能力和作业效率的提升。箱区整理中的清场作业是集装箱码头装船作业完工后的必要工作。本文以某集装箱码头实施的清场作业精益管理项目为例，探讨箱区整理精益管理对提升集装箱码头整体作业能力的作用。3.1 当前清场作业存在的问题及改进目标
（1）存在的问题 单工班清场计划兑现率仅为75%，与部门分解目标存在一定差距，并且对后续场地计划和航陆运作业造成不利影响。
（2）改进目标 单工班清场计划兑现率达到85%。
3.2 清场作业精益管理项目推进计划
3.2.1 制订计划
制订以提高单工班清场计划兑现率为目标的清场作业精益管理项目推进计划（见表1）。
表1 以提高单工班清场计划兑现率为目标的清场作业
精益管理项目推进计划
3.2.2 测量和分析
对清场作业数据进行统计和分析，发现原有的清场作业在人员、机械、方法和客观条件等方面存在问题，对单工班清场计划兑现率的提高造成不利影响（见图1）。
3.2.3 改进和实施
在对清场作业数据进行统计和分析的基础上，从以下方面制订改进方案：（1）增加当前流程中缺少的场地实时策划员和场桥司机的核对步骤；（2）确保单据流转到位、归档完整；（3）加强对制度流程的培训和考核力度；（4）加强各岗位间的沟通协调。据此确定清场作业新流程（见图2）。
为配合清场作业新流程的实施，绘制新的集装箱码头单船清场作业汇总单（见表2），以便单据流转归档。
3.2.4 实施效果
项目实施2周内，单船清场计划共下达568自然箱，单工班计划完成490自然箱，计划兑现率达到86.3%。
结束语
本文针对当前集装箱码头生产作业实践中存在的问题，提出以创新调度模式和优化卸船作业组织思路为代表的改进方案，并运用精益生产思想推进清场作业精益管理项目，从而为集装箱码头整体效益的提升创造条件。除在生产作业实践中不断优化调整调度模式和精益管理项目外，集装箱码头在合理配置各种生产要素以提升整体效益及满足客
多集装箱码头 篇6
集装箱码头操作主要由卸箱操作(进口集装箱从到港船卸下)、装箱操作(出口集装箱装上离港船)、发箱操作(从堆场提取进口集装箱)、收箱操作(出口集装箱进入堆场)。装箱操作和卸箱操作被统一称作“ship operation”,以优化服务水平为目标,通过加快“ship operation”速度以减少集装箱船舶在港逗留时间和外集卡逗留时间。图1是集装箱堆场图,集装箱码头的出口集装箱装箱操作由装箱计划员在船舶到港前安排就绪。船公司在装船前几天告知码头公司船舶记载图,在记载图上,每个slot根据重量、目的地、集装箱型号安排同类集装箱。由于船舶中的每个位置区域都会被指定堆放一类集装箱,堆场以满足最快装船为目标合理安排集装箱堆存区域和位置,形成最优装箱顺序表。装船计划者在对集装箱进行排序时,通常试图最小化桥吊和场吊时间。决策制定的过程被称为堆场顺序图,出口集装箱在堆场中的位置是否合理直接决定着装箱顺序是否有效。本文主要的是以最大化装船效率为目标提出有效地出口集装箱堆场空间提前合理配置的方法。
为得到有效地装箱顺序,在堆场空间配置计划过程中必须通过考虑以下内容。图2展示的是集装箱船的平面积载图,也被称为BAY位图,图中显示集装箱根据重量和目的地两因素分类。集装箱堆场空间计划操作中一条普遍原则就是:集装箱船对应的出口集装箱被堆放在靠近该船泊位的堆场区域。此外,另一条堆场空间计划的普遍原则是基于堆场操作机械提出的:举例来说,不同类别的出口集装箱不应该同时堆放在同一个yard-bay中。这条原则仅适用非直接转运堆场系统,即堆场的主要操作机械为场吊、跨车。出口集装箱的装船作业过程中,同一类别的集装箱应就近堆放(如图2所示),这样便于持续性的装船作业。对于非直接转运堆场系统来讲,同一类别集装箱集中堆放,可以减少场吊等机械的移动距离,提高装卸效率。其他一些堆场计划遵循的原则将在下面几部分进行论述。
1 国内外研究现状
目前对于集装箱码头的研究较多。Kim[1]提出以翻箱次数最小为目标,决定出口集装箱的堆存位置。Cao and Uebe[2]提出基于非线性限制条件的运输模型以得到安排堆场空间位置。然而,这些研究都没有考虑时间轴的集装箱流动态变化因素。Kozan[3]提出用网络模型来描述集装箱流在集装箱码头的动态情况,这个模型试图对集装箱流进行分类,以减小操作成本。Roll and Rosenblatt[4]提出分类堆存策略的概念类似于集装箱空间配置问题,他们采取的堆存策略类似于仓库的堆存策略。Tsang[5]详细描述堆存问题中的限制条件。Zhang[6]探讨了集装箱堆场的空间配置问题,将空间配置问题拆分成两个层次,第一层次试图平衡各BLOCK间的箱量,第二个层次最小化bay位到船舶的距离。Kim and Park[7]提出多货物最小成本流程模型来解决空间配置问题,用次级梯度优化技术解决该问题。
目前有关空间配置问题的研究,目标函数定义明确,容易得到可行解,然而在实际的码头操作过程中,很多复杂的限制条件需要满足。因此,找到一个可行解是十分困难的问题。这就是为什么需要将CSP技术应用到集装箱码头空间资源配置的原因。
2 出口集装箱空间资源配置问题
这个问题的前提是空间配置按期进行。配置的时期根据不确定性和计算时间,可能是一天、24小时,6小时,由于时期不一致,我们统一将进行空间资源配置的一个决策期间称为一个“stage”。对到达的出口集装箱根据尺寸、船、目的港进行分类。假设不同类型的集装箱不堆放在相同的yard-bay中。下一时期的集装箱到达之前堆存空间已经被预先安排。然而,如果下一阶段的决策没有考虑到堆场未来会发生的变化,将导致很难找到持续阶段的可行解。研究考虑下一阶段决策对未来阶段的影响。在本文中,CPS技术将应用于空间配置研究。
通过预测集装箱的到达情况,估计下一阶段和未来阶段的每类集装箱空间需求,一类集装箱的空间需求被称作一个SDU(Space Demand Unit)。一个SDU的空间需求量以20英寸一个BAY或40英寸两个BAY为需求单位。基于预计的集装箱到达情况,下一阶段与未来阶段的SDU数的空间需求量必须被指定。
其次,空间的供应位置必须确定。一个堆放出口集装箱的集装箱堆场通常可分为若干个yard-bay。每个yard-bay包含20~30个堆放位在跨车堆场系统或6~7个堆放位在场吊堆场系统。在本文研究中,一个yard-bay被认为是一个空间配置单位SAU。图3说明本文空间配置问题的概念表示,空间配置为一个SDU指定1~2个可用SAU。但是一个SAU不能指定给多个SDU。
空间配置问题的难点在于空间配置决策的效果评价只有当装船操作实际进行时才可以得知。然而,装船操作的效率依靠于空间配置和装船顺序。由于出口集装箱装船顺序也是一个复杂的决策问题,因此空间配置面临有较多复杂的限制条件。
本文探讨如何将CSP(constraint satisfaction problem)技术应用于空间配置问题。下面将解释实际集装箱港口中采集来的限制条件,大部分限制条件与制定有效装船的堆存计划所采用的原则有关。
限制1出口集装箱的堆放位置与将对于船停靠的泊位的距离小于指定的最大限制要求。这个约束对减少集装箱在堆场与码头前沿的运输距离是必要的。
限制2同船集装箱在不同BLOCK间的最大距离小于制定值。这个限制条件对减少场吊的行驶距离是有效的。
限制3同船集装箱应堆放同一箱区的同一排位置。这个限制的提出在于场吊在箱区的长度方向容易移动,在宽度方向不容易移动。
限制4不同船对应的出口集装箱不能同时同箱区进行收箱操作。这个限制条件是防止场吊在同一箱区堵塞。
限制5箱区内集装箱对应的不同船总数不能超过规定限制(NVmax)。这一限制同时约束了一艘船对应的最大箱区数和一个箱区内堆放的一艘船最小集装箱数。
限制6装上同一艘船的集装箱被堆放的箱位总数不超过规定限制(NBmax)。如果一艘船的集装箱被堆放在多个箱区,堆场机械的移动距离将增加。
限制7一个40英尺集装箱所需要的堆存空间相当于两个20英尺集装箱所需要的堆存空间。
除了上述限制条件,在不大幅度修改搜索算法的基础上,研究将考虑其他限制因素。
3 堆存空间配置中CSP技术的应用
图4说明空间配置问题的开发程序结构。如图所示,这个系统由中间层、限制说明层、搜索层。在中间层,将对变量进行定义。对于堆场空间配置问题,SDU对应的变量,为每个SDU安排的SAU也适用于这些变量。限制说明层,限制条件将以等式的形式在程序中体现。变量模型,在指定函数值的情况下可以被应用于解决堆场空间配置模型。
以下将说明空间配置研究的搜索程序:
第1步定义变量和变量范围,每个变量的设定值范围。
第2步如果不存在任何变量就停止执行程序。否则,选择下一个变量执行。
第3步选择下一个值,将指定值赋值给变量。如果所有变量都被赋值,那么停止执行。否则,进入第4步。
第4步减少问题。在这一步,剩余变量所赋予的值没有满足至少一个限制条件,将会从变量集合中移除。确定是否变量集合已经为空集合。如果是,继续执行第5步,如果不是,执行第2步。
第5步确定是否还有剩余值4赋给当前变量,如果有,继续执行第3步,如果不是,将当前变量转为过去变量,再继续执行第3步。
4 算例实验
算例实验的目的是验证搜索方法的可行性和有效性,同时找到最优搜索决策。
4.1 算例实验输入数据
本文采用的算法将应用于解决一个实际大型集装箱码头——釜山港的空间配置问题(PECT:Pusan Eastern Container Terminal)。对大量的搜索策略的速度和效果进行验证。应用的搜索策略所给予的原则是变量顺序原则,赋值顺序原则和限制条件顺序原则。算例的问题可分成2个阶段,84个SDUs变量相当于15(vessels)×2(sizes)×3(destination ports),对应于箱区bay位数的600个SAUs值。数据来源于15 vessels and 24 blocks,and 4berths的实际集装箱操作数据。第二部分实验中将考虑所有上述7个限制条件。限制5和限制6的参数定义如下:NVmax=3 and NBmax=3。
4.2 验证变量顺序策略的实验和结果分析
以下3个标准将用于指定变量:
(1)SDU的时期:SDU的早期阶段优于其后期阶段;(2)SDU对应集装箱的尺寸大小:40英尺集装箱对应SDU级别高于20英尺集装箱对应SDU级别;(3)SDU对应船:SDU的顺序是对应船按时间顺序进行先后排列。
通过这3个标准的综合分析,3个指定变量的规则设立如下:
(Rule 1)SDUs的顺序根据计划阶段进行安排;(Rule 2)SDUs的顺序根据集装箱尺寸进行安排;(Rule3)SDUs的顺序首先根据计划阶段,其次根据船的先后顺序;(Rule 4)SDUs的顺序首先根据计划阶段,其次根据船的先后顺序,最后根据集装箱尺寸。
SDUs的顺序在以上4条规则下仍无法区分的情况下,按随机顺序。值的排列顺序是BAY ID的递增次序。基于10个初始分布的集装箱解决该问题。Table1中结果显示耗费多少CPU时间找到10个问题的可行解。通过数据测试,在3个零值假定下,规则4的计算时间没有比由于因置信度为1%而被拒绝的其他3条规则长。零值测试结果说明,规则4相较于其他规则计算时间较短。
4.3 验证两个赋值顺序策略
按照不同的赋值顺序进行实验,规则3是变量顺序策略。两个赋值顺序策略进行相互比较。第一个规则是SAU的顺序按bay ID的字母表顺序,被称作“bay ID rule”。第二个规则是SAU顺序是靠近对应船只泊位的bay ID具有优先顺序,被称作“closest-to berth rule”。在第一个实验中,10个不同初始分布的集装箱堆存问题的解答结果如下Table 2所示。通过数据测试,得出结论在置信度为1%的情况下,“closest-to berth rule”的计算时间优于“bay ID rule”的计算时间。
4.4 验证多种限制条件的顺序策略
集装箱空间配置问题的可行解必须满足多种限制条件,搜索过程中限制条件的逐级递推顺序极大地影响了计算时间,考虑限制1、限制2、限制3、限制6、限制7。假设NVmax=3 and NBmax=3,变量顺序规则遵循规则3,赋值顺序规则遵循bay ID规则,每个限制条件的顺序在10个不同初始分布的集装箱问题中进行实验。Table 3说明不同限制顺序的10次不同问题的计算平均时间,实验结果说明限制条件的顺序极大影响计算时间,限制5应该在搜索过程中首先满足。
5 结论
将CSP技术应用于出口集装箱堆场空间资源配置问题。开发基于CSP概念的程序应用于出口集装箱堆场空间资源配置。介绍了出口集装箱堆场空间资源配置问题的限制条件。用来源于上海洋山港的数据,通过进行算例实验验证所应用算法的有效性,比较不同的变量顺序规则的计算时间。实验结果显示,空间需求安排的顺序依次是阶段原则、船舶原则、尺寸原则的情况下计算时间最少,同时也说明赋值顺序将极大影响计算时间。最后,比较搜索过程不同限制顺序,搜索过程中限制条件顺序将极大影响空间配置的计算时间。
参考文献
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某集装箱码头强夯处理有限元分析 篇7
关键词：拟静力法,强夯,位移,孔隙水压力,三维有限元分析
理论研究、模型实验、数值分析是工程科学研究中采用的三种主要手段。当计算分析涉及复杂的地质地形边界条件、材料的各向异性以及应力—应变的非线性行为等问题时,多数情况下不能获得解析解。随着电子计算技术的不断发展,利用数值分析方法[1,2,3,4]对大型的工程问题进行模拟分析,已成为现代科学理论研究和工程技术分析的一种重要手段。本文以某集装箱码头强夯地基处理工程为背景,根据工程资料建立了三维有限元模型,对强夯试验区B1-1区进行全面的分析。
1 拟静力法
“拟静力法”基本思路[5]是:把锤—土接触面应力看成静力,夯锤对地基施加该静力,使地基土体发生变形;同时,夯锤受到地基的反作用力并随地基一起向下位移,在这个过程中,该反力对夯锤做功,消除夯锤的能量;利用功能原理可推导出求解该力的表达式。王成华[6]从强夯加固效果的实质是土体产生不可恢复的塑性变形这一基本事实出发,将强夯加固机理高度概括为将夯锤的重力势能转变为土体的塑性变形能,导出接触面等效拟静力pe:
其中,E0为与pe相应的变形模量;ν为土的泊松比;D为夯锤的直径或边长;H为夯锤落距;W为夯锤重量;η为能量效率系数,王成华建议取0.67;C为夯锤形状因素,圆形夯锤其值为0.62,方形为0.89。
2 本构选取
本文采用了Drucker-Prager理想弹塑性模型。DP材料选项使用Drucker-Prager屈服准则,也可称为广义米赛斯准则,当内摩擦角为零时,退化为米赛斯(Von Mises)准则。D-P屈服准则对Mohr-Coulomb准则给予近似,以此来修正Von Mises屈服准则。其流动准则既可以使用相关流动准则,也可以使用不相关流动准则,其塑性行为被假定为理想弹塑性。
Drucker-Prager准则可表述为如下形式:
其中,I1,J2分别为应力张量的第一不变量和应力偏张量的第二不变量;θσ为洛德角,-π/6≤θσ≤π/6;α,k为与岩土材料内摩擦角φ和粘聚力c有关的常数,k=Ed/(E0-Ed),Ed为地基土的弹性模量。
3 模型参数
为了与现场强夯试验对比以及检验数值模拟结果,采用与现场一样的夯击能及夯锤参数,夯锤重17.68 t,夯锤半径1.05 m,夯击能为3 000 kJ,夯击次数为10击。计算宽度、长度、深度均为20 m,采用三维4节点单元,共生成25 478个节点和136 228个单元,见图1。
获取符合实际情况的计算参数是一个非常重要的问题,参数取值直接影响数值计算结果的合理与否。本次数值模拟参数取自B1-1区经排水板堆载预压法处理后的实际土性参数。
4 加荷求解过程
强夯法的有限元计算中采用锤底接触应力为均匀分布接触应力,且在时域上也采用最简单的三角波变化规律(见图2),取其最大应力为:
其中,S为弹性常数,S=2γE/(1-μ2);v0为锤击速度;γ为夯锤半径;M为夯锤质量;h为夯锤落距;g为重力加速度。
加载时间与卸载时间为[6]:
t加=t卸
5 计算结果
5.1 夯沉量
夯沉量数值模拟与现场实测结果对比见图3。图中实测值为试验区B1-1区多个夯击点的平均值。从图中可以看出,数值模拟夯沉量与现场试验实测夯沉量基本吻合,模拟效果较好。
5.2 位移
1)地表位移。地表受夯锤强烈的冲击力作用,地表面竖向位移很大(见图3)。随着夯击次数的增加,每击位移量逐渐增大,在夯锤下形成很深的夯坑。2)地表以下的竖向位移。a.夯锤下竖向位移量最大的区域是一个半径为3 m～4 m,深度为7 m～8 m的椭球形的范围,竖向位移随深度向下逐渐减小,在7 m～10 m深度,竖向位移为0.01 cm,已趋近于零,说明土层在8 m以下压缩量很小。根据竖向位移数值推测强夯的有效加固深度为8 m。b.在浅部夯锤外围竖向位移量比夯锤中心点处位移较小,反映出浅部压缩不均匀,在深部距夯心一定距离(大于夯锤半径)与夯锤中心点的竖向位移差不多,反映了沉降量在地下深处趋于均匀分散,并不是集中于夯锤半径周围的小范围内,也证明了夯击能越往深处能量越小,同时越趋于均匀分散,即地基中能量传递存在几何阻尼。c.根据竖向位移主要集中的区域,试验区的夯点间距可取3.0 m,可使地基浅层压缩较为均匀。为了消除夯坑周围表层的隆起和浅部少量的不均匀性,配合小能量级别的满夯可得到更好的处理效果。3)地表以下的侧向位移。强夯是轴对称动力问题,在夯锤中心点处的侧向位移为零,侧向位移大的区域是半径5 m深度约6 m的椭球形区域,从夯锤中心线水平向外侧位移逐渐增大,到夯锤边缘处(1.25 m)侧向位移增值最大,而后随着远离夯锤侧向位移又逐渐减小。侧向位移也是由浅到深逐渐减小。但由于不同深度土层的泊松比不同,相邻层之间土层的软硬不同,测点高位移不规则。数值模拟侧向位移云图说明,强夯作用下不仅有竖向压缩,而且有侧向挤压。竖向压缩和侧向挤压使得夯击的加固范围远大于夯锤的半径,这与强夯模拟试验的结果一致。
5.3 孔隙水压力
孔隙水压力主要在夯锤底部的椭球形范围内有较大升高。在3 000 kPa夯击能作用下,孔隙水压力迅速增高,不同深度的孔隙水压力值在3 m附近为最大,其影响半径为3 m。强夯的同时,在夯锤下椭球形范围内的浅部粗砂、填土地层中孔隙水压力增量大,孔隙水压力消散快,浅部粗砂、填土地层得到加固。在深部的淤泥质黏土中虽然每次夯击孔隙水压力增量不大,但是由于淤泥质黏土中超静孔隙水压力消散缓慢,多次夯击使孔隙水压力叠加,超静孔隙水压力逐步升高,使淤泥质黏土中的有效应力减小。
6 结语
1)强夯位移、孔隙水压力空间分布特征是集中于以夯锤轴线为中心的椭球形体范围内,位移、孔隙水压力水平远离夯锤逐渐减小,垂直往深逐渐减小。因此夯坑下土的加固效果最好,随着夯击次数的增加,加固范围有所扩展。根据上述参数的空间分布特征,确定出试验区夯间距以3 m较为合理,这一间距能够使地层深部、浅部夯击效果均匀,但对表层的隆起还需要小能量级别的满夯。2)强夯数值模拟结果表明,模拟结果与实测结果规律基本相同,数值模拟能够解释强夯施工中的各种现象,数值模拟可为强夯施工设计服务。
参考文献
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[5]罗嗣海.软弱地基强夯与强夯置换加固效果计算[D].杭州:浙江大学博士论文,1999.
多集装箱码头 篇8
1 待装卸集装箱总量
在码头作业过程中, 由于每次需要装卸的集装箱总量是不同的, 所以这就容易导致在不同的时间装卸设备繁忙程度不同。当码头作业相对空闲, 待装卸的集装箱总量较少的时候, 集卡就能迅速完成码头集装箱的装卸任务, 此时不太会造成拥堵或等待的情况;当码头作业相对繁忙, 待装卸的集装箱总量较多的时候, 如果集卡不可以及时完成任务则容易造成设备之间彼此等待、箱量短时间积压以及码头道路拥堵。因此待装卸的集装箱总量是影响集卡作业效率的重要因素。
2 码头前沿与堆场之间的距离以及堆场进出口箱区之间的距离
集卡在进行运输作业时, 需要在码头前沿和堆场之间以及堆场箱区之间往复行驶。这就意味着集卡运输的起点和终点之间的距离会对集卡的运输效率造成影响。如果码头前沿和堆场之间的距离以及堆场进出口箱区之间的距离比较远, 则集卡在完成一次装卸箱任务过程中行驶的距离也会比较长, 最后导致集卡行驶总里程的增加, 不仅影响集卡的作业成本, 也会加大装卸桥在码头前沿或者龙门吊在堆场等待集卡的风险。反之, 如果码头前沿只堆场的距离或者堆场进出口箱区之间的距离比较近, 则集卡在完成一次装卸箱任务过程中行驶的距离也会比较短, 虽然可以缩短集卡行驶总里程, 但容易使集卡产生排队现象, 造成集卡资源的浪费。所以, 集卡在进行水平运输时要根据堆场和箱区的实际情况进行路径选择, 既要避免行驶路径太长导致成本增加也要避免路径太短造成排队等待。
3 装卸桥与龙门吊的配置数量及其作业效率
装卸桥、集卡、龙门吊三者相互配合, 互相衔接, 完成码头前沿和堆场的集装箱装卸任务, 作为码头进行生产作业最重要的装卸设备, 三者之间是相互联系、相互影响和相互制约的。从配置数量来说, 装卸桥及龙门吊的数量和集卡作业效率存在一定程度的关系, 以装卸桥为例, 当装卸桥配置数量较少或者作业效率较低时, 如果此时集装箱装卸作业较多, 则会出现集卡等待装卸的现象, 造成前沿或堆场道路的拥堵;相反, 当装卸桥配置数量较多或者作业效率较高时, 如果此时集装箱装卸作业较少, 就会出现装卸桥等待集卡的现象, 造成了装卸桥成本的浪费。龙门吊数量配备和作业效率与集卡运输效率的关系同理可得。
装卸桥、龙门吊的作业效率与集卡的作业效率相互协调, 才能保证码头集装箱装卸任务有序进行, 如果三者之间协调失衡, 就会导致装卸桥与集卡相互等待、龙门吊与集卡相互等待的现象发生。这些情况的发生, 不仅不利于码头装卸设备之间的相互协调, 而且会影响码头生产作业的进度。所以码头要合理配置设备数量, 重视三者之间的协调性。
4 堆场阻塞
在某些情况下, 集卡运输集装箱可能会在堆场产生拥堵的现象, 这种情况的产生一方面可能来源于集装箱堆场空间不足、道路狭窄, 另外一方面也可能是由于调度不当所造成, 例如集卡作业路之间的相互干扰、进出口集装箱堆放位置安排不合理, 致使某个或者某几个箱区集卡、龙门吊等水平运输机械停止作业时间过长, 造成码头前沿装卸桥等待, 码头作业路无法正常运转, 此种情况也要讲调度计划进行调整。
5 集卡行驶速度
从行驶速度来说, 集卡行驶速度越高, 集卡在码头和堆场之间的周转循环越快, 继而集装箱整体装卸作业效率越高, 但是由于集装箱码头装卸作业的整体性要求, 如果集卡行驶速度过高, 不仅会对集卡司机和车辆本身造成安全隐患, 而且由于装卸桥和龙门吊作业效率是一定的, 集卡过早的到达码头前沿或者过早的到达堆场箱区都会产生集卡等待装卸桥或龙门吊的现象, 继而使集卡产生拥堵, 不仅造成了资源浪费, 而且无助于提高码头的整体装卸效率;如果集卡行驶速度过于缓慢, 则集卡在码头的整体周转效率就会低下, 使得码头产生装卸桥和龙门吊等待集卡的现象, 集装箱就无法准时送达码头前沿或者堆场箱区, 装卸桥和龙门吊也就无法顺利联系工作, 从而影响使得码头的整体装卸效率低下。
6 集卡的数量
一般对于码头主要的作业设备而言, 如果按照购置成本来计算, 装卸桥最高, 龙门吊次之, 集卡最低。所以当码头需要进行集装箱装卸作业任务或者堆场需要进行集装箱转堆作业时, 会为装卸桥和龙门吊配置一定数量的集卡为其服务。在服务过程中, 如果集卡数量较少, 难以跟上集卡的作业效率, 就会在作业过程中产生装卸桥或者龙门吊等待集卡的情况, 一般情况下, 设备的购置成本越高必然决定其闲置的成本也将越高, 所以这种情况将会导致码头整体效益的下降;但是如果在上述作业中, 为装卸桥和龙门吊配置了过多的集卡为其服务, 直接产生的结果是在码头前沿或者在堆场箱区等待服务的集卡数量过多, 此时不仅会造成这些地方道路发生堵塞, 也会导致集卡资源浪费, 从而使得集卡作业总成本的上升。
由此可推断, 在码头作业生产过程中, 必然存在一个集卡的最佳配置数量, 可以在集卡的作业效率和堵塞状况两者之间找到一个平衡点。
多集装箱码头 篇9
近年来,各区域内集装箱码头公司间的竞争日益激烈,各集装箱码头公司纷纷会采用各种竞争策略,提高码头的服务水平,减少船舶的在港时间,以提高顾客(船公司)的满意度,也希望营运成本最小,以保持竞争优势。
提高集装箱码头服务效率,最直接的方法就是扩大港口规模、更新港口设备,但投资是非常大的。因此,合理地分配现有资源,显得更为重要。基于这种考虑,Kim[1]用混合整数规划模型来确定船舶在岸线停靠位置和停靠时间,并用模拟淬火算法给出了该模型的近似最优解;李平[2]以船舶总在港时间最小为目标建立了泊位调度问题的非线性规划模型,并应用混合优化策略(GATS)求解了模型;张煜[3]针对泊位调度问题,将岸线连续化,建立了泊位的动态调度模型,并利用遗传算法求解模型。
2 问题的描述
所谓泊位分配问题, 就是为到港的船舶指定适当的位置,供其靠泊作业,以减少船舶的在港时间。所谓连续是指将岸线作为连续的,满足船舶物理条件(水深和长度)限制的位置就能靠泊;所谓动态是相对于静态(在调度时,所有的船舶都已抵港等待靠泊)而言的,指所考虑的船舶可以在其它船舶靠泊后才到达。船舶总在港时间可分为待泊时间和作业时间两部分。本研究数学模型的建立基于以下假设条件:
(1)泊位水深能满足所有到港船舶的吃水要求;
(2)不考虑船舶移泊,每个船舶只有一次靠泊机会;
(3)当多个岸桥为同一艘船舶服务时,相互间会有所干扰,影响工作效率;
(4)船舶在锚地检验检疫时间为常数,在本研究中不考虑其影响。
3 数学模型
F:船舶总在港时间;I:研究时间内所有到港船舶的集合;L:岸线总长度;N:计划期长度;mi:船舶i开始被服务的时间;Ai:船舶i的到港时间;ti:船舶i在本港的装卸时间;li:船舶i的长度,i∈S;qi:船舶i开始靠泊的岸线点;bi:船舶i的富裕宽度;xij:决策变量,如果j时刻船舶i靠泊,则取1,否则取0。
目标函数为:
s.t.
mi-Ai≥0 ∀i∈I (3)
qi+1≥qi+li+bi ∀j∈N (4)
qi-1+li-1≤qi+bi ∀j∈N (5)
式(1)上层规划目标函数是从船公司的角度最小化船舶的总在港时间;式(2)表示在任意j时刻,所在靠泊船舶的总长加上船舶间的富裕宽度应满足码头岸线总长的约束;式(3)表示所有船舶都在到港后才被服务;式(4)和式(5)表示任意时刻,相邻靠泊的船舶关系互不重叠。
4 Q学习算法
Q学习是对状态动作对的值函数进行估计以求得策略,简单的一种Q学习形式为单步Q学习,其更新规则为:
式中:s表示状态;a表示动作;Qn(a,s)是迭代n次后在状态s下执行动作a的效用值;αn是转移概率,即控制学习的收敛率;γs是即时回报。
本模型中,船舶的靠泊时间是连续的,为了应用Q学习算法应将其离散化。在求解时可根据船舶实际待泊情况设定:
船舶i的动作集Ai={ai1,ai2,ai3,…,ai9,ai10}={到港后0.5h内靠泊,等待0.5~1.0h后靠泊,等待1.0~1.5h后靠泊,…, 等待4.5~5.0h后靠泊,等待时间大于5.0h后靠泊};船舶i的状态集 Si={si1,si2}={等待,靠泊};回报函数γis=F*-F,式中,前项为当前的最短的船舶总在港时间,后项为每次迭代后的船舶总在港时间。
算法流程如图1所示。
5 算例
以中国某集装箱码头5个泊位的实际船舶作业数据为例,随机选取连续一月内到港船舶(260艘)的作业调度数据。为便于计算,到港时间以第一艘船到港天的0点为基准,比如第一艘船到港时间5.82h表示距离基准5h50min到达港口,以此类推。
已知该港采用人工分配泊位,260艘船舶实际船舶总等待时间为347.76h。采用本文设计的优化算法,对该港的泊位分配问题进行求解。船舶总等待时间为304.64h。平均每艘船舶在港时间节省0.17h。
6 结论
本文以船舶总在港时间最短为目标,建立了连续泊位的动态优化模型,并采用Q学习算法求解模型。通过算例分析,Q学习算法可有效求解本文建立的模型,将本文提出的优化模型及算法设计的泊
位分配方案与实际生产中的分配方案进行比较,可以看出采用本文提出的分配方法可以有效的节省船舶的在港时间。
摘要：以泊位配置问题为研究对象,以到港船舶总在港时间最短为目标,建立优化模型。设计了基于Q学习方法的优化算法,并以某集装箱码头的实际船舶作业数据为例,对模型及算法的有效性进行了验证。
关键词：集装箱码头,泊位分配,Q学习算法
参考文献
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多集装箱码头 篇10
1 码头规模布局、轮胎吊数量和工作方式对方案选择的影响
对于规模比较小, 轮胎吊数量不多 (一般10台以内) , 密度不大的码头, 可以考虑采用电缆卷盘供电的上机方式。虽然采用这种方式, 单台投资成本较大, 需要130万元左右, 而且后续维护工作量较大, 但由于数量少, 总的投资成本并不高, 容易被小码头接受。并且, 采用电缆卷盘方式轮胎吊可以单台进行优化改造, 改造不占用工作场地, 其他轮胎吊仍然可以正常生产运营, 不影响码头效益, 对小型码头非常有利。
对于中等规模, 轮胎吊数量在10~20台左右, 密度适中的码头, 进行轮胎吊改造时, 可以考虑采用低架或中架滑触线方式将市电电源引上轮胎吊。低架或中架滑触线方式需要占用很多场地架设电线杆用来安装滑触线, 如果码头规模小, 则很难留出这些场地, 所以需要具有一定规模的码头才能采用。低架或中架滑触线方式中轮胎吊的单台改造成本很低, 在45~60万元之间, 对于一定数量的轮胎吊, 总的改造成本基本上可以被中等规模的码头接纳。改造期间场地无法进行正常生产, 码头运营会受到一定影响, 只有具有一定规模的码头才能分出较大部分进行改造, 而在余下部分进行生产, 改造好后再互换, 完成整体改造, 不致严重影响码头正常生产。而对于小码头, 则一般无法承受如此过程。每台改造好的轮胎吊后续维护的工作量相对电缆卷盘方式要小, 即使轮胎吊数量不少, 也在中等规模的码头的能力范围内。
对于大规模的, 轮胎吊数量较多 (在20台以上) , 密度稍大或比较大的码头, 高架滑触线引电的方式比较适合。相对于低架和中架滑触线方式, 高架滑触线架设电线杆数量少, 占用场地也比低中架滑触线要少, 但高架滑触线需要架设很高的铁塔式电线杆, 滑触线跨度大, 能够覆盖大型的集装箱码头场地。轮胎吊的单台改造成本比低中架滑触线方式大一些, 约在80~96万元, 并且优化改造数量越大, 单台成本越低。但由于高架滑触线覆盖范围大, 可供很多轮胎吊使用, 所以每次改造优化, 改造数量一般较大, 故总的改造费用很高, 通常具有较好效益的大型集装箱码头才能接受, 且性价比高。一般小型或中型偏小的码头不适于采用这种方式。高架滑触线方式用于大型集装箱码头, 虽然覆盖场地面积较大, 但后续需要进行维护的工作量却比较小, 大的范围并不会对码头造成任何负担。
轮胎吊在改造优化后, 还涉及到轮胎吊的转场问题。对于电缆卷盘、低架或中架滑触线上机方式, 在转场的中间过道范围内, 需要采用柴油机运行。高架滑触线方式由于采用高架架空滑触线, 转场过程中不必中断供电, 真正能够实现完全脱离柴油机。如果码头规模小, 场地布局上无需轮胎吊工作中经常转场, 则转场操作对这样的码头影响很小, 几乎可以忽略。选择电源上机方式时就不需要考虑转场的问题。如果码头规模大, 轮胎吊数量相对少, 场地布局复杂, 轮胎吊需要经常性转场, 则转场操作对这样的码头就有了很大影响, 转场操作时间、燃油能耗、废气排放都有一定数量。选择电源上机方式时, 要尽量减少转场操作时间、减少转场行走距离、减少转场的燃油消耗和废气排放, 所以在权衡各方面因素时, 可以考虑采用转场性能好的高架滑触线供电电源上机方式。
2 改造的投资成本和码头的经济效益对方案选择的影响
集装箱码头轮胎吊“油改电”项目可使集装箱码头大幅降低能源消耗, 缩减生产成本, 但实施该项目也要一定的改造投资。如果码头实际吞吐量不大, 生产效益不高, 如果一味追求改造优化指标, 导致总体投资过大, 则优化之后投产长时间无法收回成本, 过高的优化性能和指标对实际集装箱操作次数较少的码头也是一种浪费。所以要根据码头的实际情况考虑不同的方案。
一般来说, 经济效益不是很高的小码头或偏僻码头, 可以考虑采用电缆卷盘或低中架滑触线的市电上机方式。其中, 码头轮胎吊数量少的可采用电缆卷盘方式, 虽然单台平均改造价格高, 但数量不多, 总体费用较少。改造后投资的利用率会比较高, 投资收回较快, 优势可以尽快体现。而对于码头轮胎吊数量稍多的, 可按照实际平均同时工作的轮胎吊数量, 考虑部分改造, 可采用中架或低架滑触线方式, 单台平均改造价格较低, 总体费用也比较低。改造后投资利用率也比较高, 投资收回较快, 效益优势体现迅速。
对于经济效益好的码头, 可以根据实际同时工作的平均轮胎吊数目, 优先考虑架设高架滑触线, 以此方式作为改造中轮胎吊上机方式。高架滑触线上机方式适于范围和数量较大的优化改造, 虽然总体投资数额比较大, 但后续节省的成本也非常可观。经济效益较好的码头一次性投入一定数额的资金进行轮胎吊改造, 对其不构成负担, 并且优化后的如果设备利用率很高, 效益显现迅速, 投资收回很快。
3 码头的气候特点对方案选择的影响
各码头位于不同地区, 有自己的气候特点。对于确定轮胎吊改造中市电的上机方式, 码头的气候特点也是需要考虑的。
高架滑触线电力上机方式由于架设的支撑电线杆、导电滑线等都位于较高的空中, 受雷击以及台风危害的可能性很大, 所以码头多雷暴或台风等气象特点的不适于采用此方式。我国东南沿海地区夏季台风很多, 而且影响时间也不短, 对于此地区的集装箱码头, 虽然在其他方面考虑, 采用高架滑触线方式比较合适, 但选择优化方案时考虑到气候特点, 一般也不选用高架滑触线方式。同样对于雷暴天气或雷击发生概率较大地区, 为避免容易遭受雷击, 也不考虑采用高架滑触线方式。
此外, 高架滑触线方式中的支撑电线杆在冬季, 如果结上伏冰, 则有压弯曲甚至压折的可能, 危害也很大。所以在冬季气候湿润, 气温较低, 容易产生浮冰的码头地区, 也不宜采用高架滑触线方式。
总之, 高架滑触线电力上机方式对气候要求比较大, 在具体选择方案时需根据码头自身的气候特点加以考虑, 如果气候导致码头改造不适合采用高架滑触线方式, 则可以退而采用中架滑触线。
4 工作安全性对方案选择的影响
传统的以机载柴油发电机为动力源的轮胎吊, 操作起来具有灵活机动的优点, 但经过优化改造后, 无论哪种电力上机方式都会制约轮胎吊的机动性, 但不同的上机方式限制的程度是不同的, 不同的限制程度对易操作性、对司机原来的操作习惯的影响以及轮胎吊安全行进有不同的要求。
采用中低架滑触线供电时, 由于滑触线本身是硬制的滑轨导线, 不能弯曲变形, 所以要求轮胎吊与该滑触线之间的距离需要在一定的范围内, 并且此范围并不是很大, 这就要求司机在驾驶轮胎吊时, 大车行进必须基本与滑触线平行, 允许偏离距离很小。司机按原有的驾驶习惯驾驶可能无法满足此要求, 需要降低大车行进速度, 更加谨慎做好大车行进中的动态纠偏操作, 这在一定程度上牺牲了工作效率。同时, 为了保证安全可靠, 不发生跑偏而撞到滑触线的事故, 需要在轮胎吊上加装一些防跑偏的报警或控制装置, 这需要增加额外的成本, 而且采用这些辅助装置能否真正起到作用, 还需要在实际工作中验证。
采用电缆卷盘的方式则比采用中低驾滑触线方式可以灵活一些, 因为电缆卷盘方式传输电能是通过比硬制滑触线导轨软的电缆实现的, 轮胎吊与电缆间的距离范围可大一些, 但也不能超过此限制, 否则电缆可能会拉断或无法拉入卷盘内, 造成事故。司机在驾驶时虽不像中低架滑触线方式要求那么苛刻, 但也需要降低大车行进速度, 做好行进中的动态纠偏, 故也会降低一定的工作效率。如果加装一些防跑偏的报警或控制装置, 则需要增加额外的成本。
而采用高架滑触线方式时, 由于高架滑触线位于高于轮胎吊的位置, 并且在高架滑触线中, 轮胎吊与滑触线间采用了类似无轨电车的受电弓, 连接具有很大的柔性, 所以轮胎吊即使有一定的跑偏也不会撞到滑触线或拉断连接线。对司机的驾驶要求不高, 几乎可以和原来传统的机载柴油发电机为动力源的轮胎吊一样驾驶, 灵活性相对最好。
所以, 这些方式中, 对安全性要求最高的就是中低架滑触线方式, 要求最低的是高架滑触线方式。对安全性的要求不同致使对轮胎吊司机大车驾驶的技术的不同要求, 在码头实际进行方案选择时, 这也是需要考虑的问题。
5 结语
本文通过对码头不同的规模和轮胎吊数量, 改造成本和码头的经济效益, 气候特点以及工作安全等各方面对轮胎吊改造所采用的市电供电上机方式的影响的分析讨论, 建议码头应根据自己的实际情况考虑哪些因素来选择电力上机方式。
实际码头情况可能会非常复杂, 各种因素交叠在一起, 某些还会相互矛盾, 这对改造方案的选择和确定带来了很大困难。在这种情况下选择改造方案时可以首先要把各种影响因素按照适合自身码头特点的目标和要求进行排序, 确定各因素的权重和优先级, 权重大优先级高的需要首先考虑, 满足了权重大优先级高的再满足权重小优先级低的, 从而按照优先级的顺序依次考虑, 权衡各种因素, 制定具体的工程方案, 以达到最佳的改造优化效果。
摘要：轮胎吊场桥是现今集装箱码头的主要装卸设备。由于其存在特有的优缺点, 当前我国各大中小型码头都正在进行、或准备进行轮胎吊的“油改电”改造。本文结合码头实际情况对四种最常见的油改电方案的影响进行分析对比, 以期为各类码头的“油改电”方案选择提供一些明确地思路。