码头堆场

码头堆场（通用7篇）

码头堆场 篇1

摘要：随着社会经济不断发展, 我国对运输业需求不断提升, 集装箱市场被有效激活, 有效促进了我国包括海运在内的物流事业的进步。集装箱堆场是集装箱操作中必需且稀缺的场所, 对集装箱堆场的布局有效优化, 可以显著提升集装箱的物流效率, 因此, 对集装箱码头堆场布局进行研究具有重要的实际意义。

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.

[4]严伟, 谢尘, 苌道方.基于并行遗传算法的集装箱码头堆场分配策略[J].上海海事大学学报, 2009 (30) , 14-19.

集装箱码头堆场翻箱技术 篇2

关键词集装箱码头;翻箱;算法

1翻箱问题概述

集装箱码头堆场翻箱可分为装船翻箱、提箱翻箱和移箱翻箱等3种类型。移箱翻箱通常为小概率事件,虽然可能导致无效作业时间增加,但对港口服务效率一般不会产生太大影响;提箱翻箱是由于客户提箱顺序与堆场堆箱顺序不匹配造成的,对码头进提箱作业效率有一定影响,造成作业成本上升;装船翻箱主要是由于出口堆场安排不合理或配载安排不合理等原因造成的,对港口服务效率有直接影响,导致作业成本增加。

随着我国对外贸易的蓬勃发展,集装箱海运需求不断增长,港口集装箱吞吐量也随之增加。通过优化码头堆场翻箱作业,改进翻箱技术,可有效降低码头作业成本,提高码头作业效率,改善服务质量,增强港口竞争力。

2翻箱技术研究现状

2.1国内研究现状

2.1.1简单原则

王新颖[1]提出处理堆场翻箱问题的简单原则:

(1)贝内翻箱原则即同一贝位的集装箱不翻往其他贝位,以减小移箱距离,提高发箱和翻箱作业效率。

(2)就近翻箱原则即将集装箱翻往最近的可用列中的较矮列,以减小移箱距离,加快发箱速度,缩短集卡等待时间。

(3)最矮原则即将集装箱翻往同一贝位内的最矮列,以尽量拉平该贝位各列的堆存高度。

除上述原则外,适用于翻箱作业的原则还有远离车道原则和随机原则等。

2.1.2装船翻箱和提箱翻箱的控制方法

张艳等[2]针对装船翻箱和提箱翻箱提出相应的控制方法。

2.1.2.1装船翻箱的控制方法

(1)合理安排堆场场地,并加强出口箱的装船前移位和退关箱的归位工作。

(2)适当采用“浮面”作业,即在装船前主动进行有效的翻箱作业,将待装船箱移至最上层,避免装船过程中再进行翻箱作业,从而提高装船效率。

(3)事先确定作业路数和装船顺序,利用系统模拟装船过程,控制翻箱量。

(4)中转比例较高的集装箱码头应当坚持出口中转箱优先卸船选位的原则,即在中转箱卸船时就考虑其二程船的装船要求,从而降低出口中转箱的翻箱率,提高出口中转箱的装船效率。

(5)将装船效率纳入配载人员的考核指标,从而提高配载质量,降低翻箱率。

2.1.2.2提箱翻箱的控制方法

一般情况下,进口箱作业遵循“先进先出”的原则,最理想的情况是进口箱不压堆场上原有的集装箱;但在实际作业中,由于堆场使用率较高,或在卸船作业开始前未及时对进口箱区进行合理的归、并、转等作业,导致进口箱不得不堆放在原有集装箱的上层,造成进口箱后续提箱时发生翻箱作业。进口箱提箱翻箱的主要控制方法如下:

(1)对于进口重箱,可利用卸船前获取的舱单信息,对集装箱进行群组编号,卸船时将群组编号相同的集装箱集中堆放,通过预约实现不指定箱号提箱,从而达到降低翻箱率的目的。采用这一方法需要建立完善的预约平台,并与口岸环节相配合。

(2)对于进口空箱,通过与客户(一般为港外堆场)签订成批驳箱协议,采取事先预约的方式,实现不指定箱号提箱,进而实现“零翻箱”。

(3)对于因进口重箱堆存期不同而造成的翻箱,可采取有计划的规避方法,即将堆存期较长的进口重箱与其他进口重箱分列堆放,以减少翻箱。

2.1.3广度优先搜索法

董琳等[3]将翻箱问题抽象为从初始状态到目标状态的过程,从理论上说明可采用广度优先搜索法求得目标状态。广度优先搜索流程见图1。

在实际应用中,由于数据量大且计算过程耗时长,需对广度优先搜索进行限制和优化。

2.1.4整数规划模型

白治江等[4]提出堆场翻箱问题的整数规划模型。对已知的初始堆码状态,在同一贝位内翻箱,使最终堆码状态满足积载计划所规定装船顺序的要求,并使翻箱次数最少。

2.1.5启发式算法及其改进算法

徐亚等[5]对翻箱和倒箱作业中落箱位置的确定进行研究,提出启发式算法H及其改进算法IH。仿真实验结果表明,启发式算法H及其改进算法IH在求解的效果和稳定性方面均明显优于原有的启发式算法OH,其中改进算法IH与算法H相比又有进一步的提高。

2.2国外研究现状

WATANABE[6]提出简易索引法,这种方法可估算集装箱码头跨运车系统和起重机系统重置集装箱的数量。

CASTILHO等[7]分析进口集装箱码头,并针对进口集装箱码头堆场的翻箱作业提出相应的操作策略。

KIM[8]提出在随机检索集装箱的情况下集装箱重置数量的计算公式,并证实其在精确性方面优于前人的方法,有利于实现集装箱重置数量的最小化。

KIM等[9]提出针对出口箱定位的数学模型、动态方法和决策树。较重的集装箱可能最早装船,因此,将较重的集装箱堆放到较高层可减少集装箱重置数量。

AVRIEL等[10]为优化装船流程研究集装箱重置问题,并提出01整数规划模型和启发式算法模型。

KIM等[11]提出确定翻箱位置的2种方法,即分支定界算法和启发式算法,并对这2种算法进行比较,结果表明,启发式算法的实时性较好。

3目前研究存在的不足

(1)由于造成码头堆场翻箱的原因很多,而且现实中各个码头的实际情况不尽相同,导致目前的翻箱优化研究难以考虑所有情况,得出的算法无法完全满足实际操作要求。

(2)算法优化程度不够。翻箱研究本质上是寻求最优策略的过程,需要通过运用多种算法解决这一问题,并应用于实例对不同算法的结果进行比较,寻求最优算法。

(3)在堆场翻箱作业中,缺乏与实际问题相结合且操作简单的可视化操作系统。

4未来研究方向

从目前国内外对集装箱码头堆场翻箱技术的研究来看,国内侧重于实际操作经验的分析和总结,国外则主要通过解决集装箱检索和定位问题实现翻箱优化。

在码头堆场翻箱技术的研究中,与实际相结合是研究的基础,算法优化是研究的关键,可视化操作系统是研究的最终表现形式;因此,未来集装箱码头堆场翻箱技术的研究方向如下:

(1)与实际相结合未来堆场翻箱技术的研究应当与实际相结合,从而尽可能全面地解决实际问题。

(2)改进算法对现有算法进行改进,从而提高求解速度和优化程度。

(3)实现操作系统的可视化实现操作系统的可视化,改进输入输出的方式,从而提高翻箱作业的效率。

参考文献:

[1] 王新颖.集装箱场站翻箱率仿真研究[D]. 大连:大连海事大学交通与物流工程学院,2008.

[2] 张艳,韩晖. 降低集装箱码头堆场翻箱率[J]. 集装箱化,2008,

19(4):8-9.

[3] 董琳,刘庆敏,王超,等. 集装箱翻箱问题的模型分析及算法[J]. 经济数学,2006,23(2):181-186.

[4] 白治江,王晓峰.集装箱翻箱优化方案设计[J]. 水运工程,2008(4):57-61.

[5] 徐亚,陈秋双,龙磊,等. 集装箱倒箱问题的启发式算法研究[J]. 系统仿真学报,2008,20(14):3666-3674.

[6]WATANABE I.Characteristics and analysis method of efficiencies of container terminal:an approach to the optimal loading/unloading method[J]. Container Age,1991(3):36-47.

[7]€E顲ASTILHO B,DAGANZO C F.Handling strategies for import containers at marine terminals[J]. Transportation Research:B,1993,27B(2):151-166.

[8] KIM K H. Evaluation of the number of rehandles in container yards[J]. Computers & Industrial Engineering,1997,32(4):701-711.

[9] KIM K H,PARK Y M,RYU K R. Deriving decision rules to locate export containers in container yards[J]. European Journal of Operational Research,2000,124(1):89-101.

[10] AVRIEL M,PENN M,SHPIRER N,et al. Stowage planning for container ships to reduce the number of shifts[J]. Annals of Operations Research,1998,76:55-71.

码头堆场 篇3

关键词：堆场,网格化,Witness

1 前言

堆场是码头的重要组成部分, 堆场的堆存量的大小和周转的快慢直接影响着码头的吞吐量[1]。抓好场地计划的编制, 可以提高堆场利用率, 减少作业机械频繁跨场地交叉作业。由于码头堆场资源有限, 有效的利用堆场是码头管理者非常关心的问题。以往文献大多集中在泊位调度、装船能力、设备配置等方面, 描述堆场的模型都比较简单, 对码头堆场描述不够深入细致。本文采用连续空间的网格化逼近方法, 在witness平台上建立了整个码头物流系统的仿真模型, 通过仿真试验分析, 深入研究了堆场网格化模型的合理性和工程适用性。

2 堆场网格化描述

堆场网格化是指将码头各条形堆场细分为连续的、一定容量的小矩形网格的堆存策略。由于现在的堆场的堆放策略均是分货种、分客户堆放的, 垛与垛之间就要存在一定的宽度称为垛间距, 根据《港口总平面设计规范》, 它的大小应满足一辆装载机的工作要求, 并且小网格的宽度一般取与垛间距等大小[2]。, 网格化方法如下:

A、取网格宽度为码头堆场最小垛间距L1;B、确定网格数量m;

其中:L为堆场的长度。

C、根据码头堆场的堆存能力确定单个网格容量Q;

其中T为每一条场地的堆存能力。

3 基于witness的煤炭码头堆场网格化仿真模型

3.1 Witness仿真平台

Witness是英国Laner公司开发的一款功能强大的仿真软件, 采用面向对象的编程方法, 并采用模块化、层次化的建模机制, 能够将仿真用实时动画的形式表示出来。Witness仿真软件不但提供了大量的离散实体, 还提供了许多连续实体;不但可以进行离散运输物流仿真, 还可以进行连续运输物流仿真。

3.2 煤炭码头物流系统仿真试验分析

以往煤炭码头物流系统的仿真模型对堆场的描述简化太多, 是一种堆场粗粒度描述的模型, 而堆场网格化仿真模型则对堆场精细描述。下面结合国内某大型煤炭码头相关数据进行仿真分析, 验证网格化仿真模型的精确性和工程适用性。国内某大型煤炭码头有2台翻车机, 3台堆料机, 5台取料机, 10万吨级1个, 2个3.5万吨级的泊位, 4条场地, 码头2010年实际作业时间为360天, 该码头实际生产数据见表1。

3.2.1 堆场粗粒度仿真模型

堆场的粗粒度仿真模型是指每条场地的垛位数和垛位大小固定不变, 每一条场地分为9垛, 每垛的容量为5.56万吨, 一船煤炭可占用1至2垛, 采用分客户分品种的堆放策略, 先到先服务的服务原则[3]。仿真模型如图2。

3.2.2 基于堆场网格化的仿真模型

根据前面的堆场网格化方法, 建立堆场网格化模型, 通过智能搜索函数, 按照堆场的排列顺序依次对整个堆场进行扫描, 记录没有被占用的网格的位置、堆存量等信息, 并计算出各个连续空闲的堆场网格区域的总容量, 根据即将进堆场的货物量, 确定预堆存区, 再采用最大空间剩余法的堆存策略, 选定最合适的堆存区, 并将这些网格标志为1 (即为占用状态) , 等网格内货物清空时, 状态发生改变, 标志为0, 可为下一次即将到来的货物所利用。仿真模型如图3。

在图2所示模型中, 很多被占用的垛位有1/3都没有装满, 又不能用来存放其它品种的货物, 只有当一整个大垛的货物均运出后, 垛位的状态才由占用变为空闲, 显然, 该模型对堆场变化的刻画比较粗糙;但在网格化模型中, 几乎被占用的网格都是满的, 只要某一网格的货物运出, 则网格的状态就及时发生改变, 实时反映垛位的状态变化, 以便为将要进场的货物提供预分配空间, 细化网格模型对堆场的刻画更加具体、更加细致, 同时每一条形堆场的垛位数随着进场煤炭的信息实时变化, 对垛位的占用状态通过控制每个网格的占用状态来实现, 更及时、准确反映垛位的动态变化。

3.3 仿真数据对比分析

从表1中的数据对比可看出, 以码头系统主要生产指标为比对依据, 两种仿真模型的各项统计值与实际的相差不大, 网格化模型和粗垛位模型的仿真数据与实际的接近度分别为96.8%和85.7%, 所以这两个模型具有一定的正确合理性。从多次仿真数据结果的标准差看, 网格化模型仿真数据的偏差远小于粗粒度仿真模型的偏差, 即网格化模型的波动性很小;同时, 网格化模型的码头的吞吐能力、堆场、各机械设备的利用率等仿真数据与实际生产结果更接近。因此, 网格化仿真模型更接近实际。

4 结束语

本文采用连续空间的网格化逼近方法, 建立煤炭码头堆场网格化仿真模型, 进行了码头物流系统的仿真试验分析。仿真试验结果表明细化网格堆场模型较粗粒度模型更贴近实际, 可实时量化模拟堆场垛位大小、位置、数量的变化, 揭示码头物流系统的潜在瓶颈。煤炭码头堆场细化网格模型具有较高的工程技术价值。

参考文献

[1]踪蜂, 陈波.增加散货堆场的堆存量的方法研究[J].物流工程与管理, 2009, (2) :102-104.

[2]余艳英.基于堆场网格化的专业煤炭码头物流系统仿真模型[J].水运工程, 2011, (8) :52-55.

码头堆场集装箱起重机械发展方向 篇4

1 锂电池动力场桥在码头堆场的应用及

发展趋势

1.1 应用情况

传统场桥采用大功率发电机组，以保障设备在起升满载时投光灯、空调、加热器等辅助用电设备全部运行的情况下起升与小车机构的全速联动运行。从场桥的实际使用情况来看，场桥满载运行的概率极低，而传统场桥为此所采用大功率发电机组的油耗巨大。此外，由于传统场桥起升制动所产生的电能被能耗电阻消耗，形成能源浪费。

为解决传统场桥能源浪费的缺陷，锂电池动力场桥应运而生。锂电池动力场桥以锂电池组作为场桥动力源，以柴油机组作为锂电池充电装置，根据动力源和动力组成形式的不同，可分为混合动力场桥和纯电动场桥。纯电动场桥锂电池组的功率足以满足场桥满载运行的动力需求，其采用小发电机组充电，大大降低油耗。此外，由于锂电池系统安装在驱动器直流母排上，可以吸收起升制动所产生的电能，具有较好的节能效果。锂电池动力场桥的电池蓄能状态及再利用状态如图1和图2所示。

1.2 发展趋势

锂电池动力场桥设计基于锂电池技术的进步，其发展受锂电池高昂价格的制约。随着世界各国对锂电池技术的研发，未来锂电池价格必将大幅度下降，混合动力场桥的电池成本也将有所降低。随着锂电池价格的降低，以绿色能源为动力源的纯电动场桥必将成为未来场桥发展方向。由于电缆卷盘市电场桥和高低架滑触线市电场桥在基础设施设备方面与纯电动场桥存在较大差异，而混合动力场桥对基础设施设备的要求与纯电动场桥较为接近，改造费用较低，符合场桥未来发展趋势。此外，由于变频器变频驱动的特点可以有效解决电动场桥的变速问题，变频电动场桥也是场桥未来发展趋势之一。

2 全自动轨道吊在码头堆场的应用及发展趋势

2.1 应用情况

全自动轨道吊作为码头堆场集装箱起重机械的转场灵活性不及轮胎吊，但由于其大车运行无须纠偏，比轮胎吊更能确保集装箱作业安全，已成为全自动化集装箱码头堆场的基础机械。由于轨道吊不能转场，只能通过加快设备作业速度和增加设备数量来提升堆场作业效率，在实际应用中合理设计堆场轨道吊数量，选择合理跨距及运行速度，避免因盲目增大跨距而导致设备数量不足和作业效率低下显得至关重要。

2.2 发展趋势

目前，我国大多数码头仍采用平行于岸线的平行堆场形式（见图3），存在中间拖车和无人搬运车通道与轨道吊轨道交叉的问题。拖车和无人搬运车频繁减速过轨道不仅影响拖运效率，而且影响设备使用寿命，导致设备维护费用增加。相比之下，在纵向堆场形式（见图4）下，无人搬运车运行距离较短，在堆场岸桥和轨道吊数量相对固定的情况下，使用无人搬运车数量相对较少。可见，纵向堆场更适于配备全自动轨道吊。

3 结束语

码头堆场集装箱起重机械设备的发展应与其灵活作业的特点相适应。在配备码头堆场集装箱起重设备时，应在保障设备作业灵活性的基础上，采用符合时代和技术发展潮流的节能设备。随着全球发展绿色港口的呼声日益高涨，充电式锂电池场桥具有广阔发展空间；同时，全自动轨道吊作为自动化集装箱码头的基础设备，将成为未来堆场集装箱起重机械的发展重点。

码头堆场 篇5

针对上述问题,国内外学者做了大量研究,这些研究主要集中在泊位分配优化[1,2,3]、泊位 - 岸桥分配的联合优化[4,5,6]、 堆场分配优化[7,8]、泊位 - 堆场分配的联合优化[9,10]等四个方面。

在进行泊位分配时,由于不同泊位附近的岸桥工作状态不同,会使船舶接受服务的情况不同,而这又会影响船舶的靠泊计划,因此泊位分配决策与岸桥分配决策会相互影响。所以很多研究开始关注于泊位 - 岸桥分配的联合优化问题,并设计了一系列模型与求解算法。Elwany等[4]设计了一种启发式算法解决了基于连续泊位的泊位 - 岸桥分配问题。Imai等[5]采用基于遗传算法的启发式算法求解离散型泊位的泊位- 岸桥分配模型。李娜等[6]针对连续泊位的泊位 - 岸桥分配问题,设计了启发式算法求解。

在进行堆场分配时,分配给不同箱区不同数量的集装箱会导致船舶到堆场的运输距离不同。同样的,在进行泊位分配时,船舶不同的靠泊位置也会影响船舶与堆场的运输距离。 因此,泊位分配决策与堆场分配决策也是相关的。近年来有部分研究开始关注泊位 - 堆场分配的联合优化问题,并建立了相应的模型及求解算法。镇璐等[9]提出了集装箱码头的泊位 - 堆场分配优化模型,并用基于遗传算法的启发式算法求解,但该模型中没有考虑岸桥分配对船舶操作时间的影响。 Robenek等[10]建立了泊位 - 堆场分配优化模型,对小规模优化问题用分支定价算法求其精确解,对大规模优化问题则用一种基于邻域搜索的元启发式算法求其近似解,但研究的是散货港口的泊位 - 堆场分配优化问题。

事实上,泊位、岸桥和堆场的分配问题是相互关联的。在进行泊位 - 岸桥分配时要与堆场分配进行衔接,不少学者也指出了这一问题[11,12],但鲜有研究。为此,本文以集装箱码头为背景,将泊位、岸桥、堆场分配问题统一起来,以最小化船舶在港时间及泊位与堆场的运输距离为目标,建立泊位 - 岸桥 - 堆场分配优化模型及求解算法。考虑到堆场分配问题与泊位 - 岸桥分配问题的衔接关系,本文将泊位 - 岸桥 - 堆场分配这个复杂的问题分解为泊位 - 岸桥分配子问题与堆场分配子问题,且第二个子问题的最优解建立在第一个子问题的最优解基础之上。

1问题描述

船舶到港前,码头会根据计划期内的到港船舶信息为船舶安排泊位、岸桥和堆场分配计划。以此为研究对象,研究如何合理地对计划期内的到港船舶做出如下安排: 1靠泊时间及位置; 2为船舶服务的岸桥及其开始服务的时间; 3分配给船舶的箱区以及分配给该箱区的集装箱数量。

2泊位 - 岸桥 - 堆场分配联合优化模型

2. 1泊位 - 岸桥分配模型

2. 1. 1建模假设

以连续型直线泊位为基础构建模型。为计算方便,泊位长以10m为一个单位,时间以1h为一个单位。为便于建模, 本文做出如下假设:

1岸线上任何地方对船舶的靠泊都不存在物理、技术限制,船舶可在岸线任意处靠泊。船舶上的集装箱均以二十英尺标准集装箱为计算单位;

2所有岸桥都在同一轨道,不能跨越交叉;

3同时服务于任何一艘船舶的岸桥都存在最大数量和最小数量限制,岸桥移动的时间忽略不计;

4若某船舶在靠泊时,可用岸桥数量未达到最小岸桥数, 则船舶需要在靠泊位置等待可用岸桥数量达到最小岸桥数时才可接受服务;

5同一船舶的所有岸桥作业同时开始,同时结束。岸桥同时作业时,不考虑相互之间的干扰。

2. 1. 2变量说明

V为到港船舶集合,船舶序号用i表示; li为船舶i的长度; C为岸桥集合,岸桥序号用j表示; L为岸线长度; Cimax与Cimin分别为船舶i可使用的最大岸桥数和最小岸桥数; E为单个岸桥的作业效率; Qi为船舶i的集装箱量( TEU) ; ai为船舶i的到港时间; si为船舶i开始接受岸桥服务的时间; di为船舶i的结束作业时间,即离港时间; H为计划期长度; M为充分大的正数。xi为船舶i的靠泊位置; bi为船舶i的靠泊时间; ci为分配给船舶i的岸桥数; фitj为1,即岸桥j在时间t被分配给船舶i,否则为0; ik设为1,即船舶i∈V停靠在船舶k∈V的左边,且二者在空间上无任何重叠,否则为0; фik设为1,即船舶i ∈V作业结束时间在船舶k∈V作业开始时间之前,否则为0。

2. 1. 3构建模型

目标函数( 1) 表示计划周期内所有船舶在港总时间最小。 约束( 2) 表示船舶到港后才能靠泊。约束( 3) 表示船舶必须在岸线内靠泊。约束( 4) ~ ( 6) 表示任何两艘船舶在靠泊时都不能在时空上发生冲突。约束( 7) 表示岸桥不能相互跨越。 约束( 8) 表示同时为某一船舶服务的岸桥有最大数量和最小数量的限制。约束( 9) 表示船舶作业结束时间即是船舶离港时间。约束( 10) 是作业岸桥总数限制。约束( 11) 表示同一时刻同一岸桥只能为一艘船舶服务。约束( 12) ~ ( 13) 定义了决策变量。

2. 1. 4模型求解

本模型用遗传算法求解,其基本流程如下:

步骤1: 染色体编码。染色体编码如图1所示。染色体的每列都代表一艘船舶信息,第一行表示船舶靠泊位置,第二行表示分配给船舶的岸桥数量,第三行表示船舶靠泊时间。

步骤2: 生成初始种群。根据船舶到港时间先后,依次确定每艘船舶i的靠泊位置、岸桥数量、靠泊时间。为保证初始种群的多样性,船舶的靠泊位置从[0,L - li]中随机选取,岸桥数量从[Cimin,Cimax]中随机选取,最后生成靠泊时间。第一艘船舶的靠泊时间即为船舶到港时间。当i≥2时,船泊i靠泊时间的生成步骤如下:

1预先设定船舶i的靠泊时间为其到港时间;

2判断船舶i与前( i - 1) 艘船舶在时空上是否冲突,若冲突转( 3) ,若否,则接着生成下一艘船舶的靠泊位置、岸桥数量、靠泊时间。

3更改船舶i的靠泊位置,以使船舶i与前( i - 1) 艘船舶在时空上不再冲突,若仍然冲突,则将船舶i的靠泊时间增加一个单位,转( 2) 。

步骤3: 评价染色体。由于目标函数是求最小值,故适应度函数表示为: feval = 1 /f1。

步骤4: 选择策略。采用轮盘赌选择方法。

步骤5: 交叉。染色体的第一、二行采用算数交叉,第三行采用单点交叉。算数交叉表达式如下:

其中  是一个在[0,1]上的随机数。

步骤6: 变异。染色体的每行都采用非均匀变异,设变异点mi处的取值范围为[lbi,ubi],则mi变异为m'i的方式为:

式中r为( 0,1) 上的一个随机数,G是当前遗传代数,A是最大遗传代数,η 为非均匀度参数。

步骤7 : 精英策略。按照一定比例从种群中选取优秀个体,对这些个体不进行遗传算子操作,直接进入下一代种群。

步骤8: 终止条件判断。当迭代步数达到预定数目时停止迭代。

2. 2堆场分配模型

2. 2. 1变量说明

P为箱区集合,箱区序号用p表示; ωp为箱区p可容纳的集装箱量( TEU) ; ρi为船舶i靠泊位置x轴坐标; ρp为箱区p的x轴坐标; ψi为船舶i靠泊位置y轴坐标; ψp为箱区p的y轴坐标; Dip为船舶靠泊处与箱区p的运输距离; qip为船舶i分配到箱区p的集装箱量; uip设为1,即箱区p被分配给船舶i, 否则为0。

2. 2. 2构建模型

目标函数( 16) 表示所有船舶的靠泊位置到分配的箱区总运输距离最小,每艘船舶与堆场之间的运输距离是船舶与分配给该船舶所有箱区的加权平均运输距离。约束( 17) 定义了船舶到箱区的运输距离。约束( 18) 表示每个箱区只能分配给一艘船舶。约束( 19) 表示船舶上的集装箱量等于其分配给每个箱区的集装箱数量之和。约束( 20) 表示箱区只有分配给某船舶时,才能在该箱区存放集装箱。约束( 21) 表示存放在某箱区的集装箱数量不超过该箱区的可容纳集装箱量。约束 ( 22) 定义了决策变量。

2. 2. 3模型求解

本模型采用模拟退火算法求解,具体步骤如下:

设置初始温度T = Ts,降温速率 α,结束温度T = Te,以及每个温度T时的迭代次数N。

产生初始解。其主要步骤如下:

a. 依据每艘船舶上的集装箱数量,依次从“待选箱区集合NSP”中随机选取箱区。

b. 对于从“待选箱区集合NSP”中被选中的箱区p,若船舶分配到箱区p时还剩余acp只集装箱待分配,而箱区p可容纳集装箱量为 ωp,若:

1 acp≥ωp,则箱区p的集装箱分配量为 ωp,更新acp,令acp= acp- ωp。

2 acp< ωp,则箱区p的集装箱分配量为acp。 c. 将箱区p加入“已选箱区集合SP”。

c. 将箱区p加入 “ 已选箱区集合SP”。

d. 从箱区集合p中删除已选箱区集合SP,剩余箱区组成待选箱区集合NSP,即NSP = P - SP。若船舶的剩余待分配集装箱量acp满足acp> 0,则转( 2) 。否则开始为下一艘船舶分配箱区,转( 1) ,对每艘船舶重复此过程。

产生新解。在当前解中随机选择一艘船舶所分配的箱区,根据分配给该箱区集装箱数量acp,从“待选箱区集合NSP”中按照2中的( 2) 和( 3) 选取相应的箱区,然后更新“已选箱区集合SP”和“待选箱区集合NSP”。

比较当前解d1与新解d2的目标函数值,若 Δf = f2( d1) f2( d2) ,令:

若 Δf < 0,则以概率1接受新解,否则以概 率exp (-Δ /T)T接受新解 。

利用降温速率 α 进行降温。令T = αT,若T小于结束温度,则停止迭代,否则继续迭代。

3仿真算例及分析

3. 1算例描述

某集装箱码头岸线长1500米,共有15台岸桥,零时刻时岸桥沿着岸线均匀分布,从左到右编号为1 ~ 15。码头堆场箱区布局如图2所示,水平方向上相邻箱区距离相等,垂直方向上相邻箱区距离相等。

以水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向建立直角坐标系。以10米为一个单位,已知1号箱区、2号箱区, 13号箱区坐标分别为( 20,8) 、( 30,8 ) 、( 20,16 ) ,其余箱区坐标据此可知。各箱区容量见表1。从零时刻开始选取连续14艘船舶,到港船舶数据见表2。岸桥工作速率为30箱/时。

3. 2求解分析

3. 2. 1第一阶段求解泊位 - 岸桥分配方案

根据文中的遗传算法,采用Matlab编程求解,算法收敛过程如图3所示。

可以看出种群在275代左右开始收敛,目标函数收敛于75. 45小时。所得泊位 - 岸桥分配方案如表3所示。而采用文献[6]中构造的启发式算法求解,所得最优结果为102. 72小时,与之相比,本文优化结果提升了26. 55% 。

3. 2. 2第二阶段求解堆场分配方案

将第一阶段求解结果中的船舶靠泊位置信息输入堆场分配模型中,并根据文中的模拟退火算法采用Matlab编程求解。 算法收敛过程如图4所示。

可以看出种算法在接近110代时开始收敛,目标函数收敛于416. 65( 以10m为一个单位) 。

而采用文中2. 2. 3节模型求解中产生初始解的方式构造启发式算法,所求得的最优结果为653. 16( 以10m为一个单位) ,与之相比,采用模拟退火算法,优化结果提高了36. 21% 。 所得到的堆场分配结果如表4所示,其中60号箱区是空格, 表示该箱区没有被分配集装箱。

由以上分析可以看出,本文的求解方法相对于构造的启发式算法具有很大优势,证明了本文模型及算法的有效性。

4结语

为充分利用集装箱港口的核心资源,本文将泊位 - 岸桥分配问题与堆场分配问题衔接起来,建立模型及求解算法。 通过将堆场分配问题与泊位 - 岸桥分配问题进行衔接,可获得泊位 - 岸桥 - 堆场整体的优化分配方案,可以为码头制定港口资源分配计划提供帮助,有助于港口核心资源的优化配置。

摘要：文中以集装箱码头泊位-岸桥-堆场分配优化问题为研究对象,将该问题分解为泊位-岸桥分配优化和堆场分配优化这两个子问题,并分两阶段求解。第一阶段以船舶在港时间最小为目标,建立了泊位-岸桥分配优化模型,并用遗传算法求解。第二阶段以船舶到堆场箱区运输距离最小为目标,建立了堆场分配优化模型,并用模拟退火算法求解。最后进行仿真算例实验,结果表明,与构造的启发式算法相比,所采用的算法求解结果有很大改进,证明了模型和算法的有效性。

码头堆场 篇6

粉尘是干散货码头环境影响评价工作需要评价的重要污染物。交通运输部出台了《港口建设项目环境影响评价规范》 (JTS105-1—2011) (以下简称《规范》) , 《规范》对干散货码头的起尘量计算公式进行了规定, 是干散货码头环境影响评价工作的主要依据。

根据《煤炭矿石码头粉尘控制设计规范》 (JTS155—2015) 等文件要求, 为进一步降低干散货码头的扬尘污染, 散货堆场常用洒水抑尘, 堆场围护等抑尘措施, 其中, 堆场围护方式又分为防风网、封闭或半封闭条仓和筒仓等。研究表明, 在防风网、半封闭条仓掩护区域内, 风速降低作用明显, 形成了较大区域的低风速区, 说明防风网、半封闭条仓对于堆场内的风速降低有明显的作用, 从而对抑制粉尘具有较明显的效果。本文主要研究《规范》推荐的堆场静态起尘量计算公式中考虑堆场围护设施情况下的源强计算。

2 堆场静态起尘源强公式

《规范》中给出的干散货码头堆场静态起尘公式:

式中, Q为堆场起尘量, kg;α为货物类型起尘调节系数;U为风速, m/s;多堆堆场表面风速取单堆的89%;U0为混合粒径颗粒的起动风速, m/s;S为堆垛表面积m2;w为含水率。

3 堆场设置防风网

防风网作为一种有效控制堆场自然起尘的措施, 主要通过改变来流风的流场, 减小风速, 并降低风的动能, 从而达到抑制粉尘的目的。

3.1 影响因素

当防风网采用不同的高度, 不同的孔隙率及与料堆不同的距离时, 其抑尘效果会产生很大的差异[1]。所以确定防风网抑尘效率 (或对风速的遮蔽效果) 参数时, 应考虑防风网的网高、料堆间距、孔隙率对防风网抑尘效果的影响[2]。

3.1.1 防风网高度

防风网的高度直接决定网后遮蔽范围。研究发现:在一定高度内, 防风网庇护范围随网高的增加而增大, 当达到一个高度后, 再增加网高, 防风网的遮蔽效果并不显著。郭辉[3]通过风洞实验研究发现防风网最佳遮蔽效果位于遮蔽距离1~6倍网高之间, 大于6倍网高距离后防风网降风作用逐渐变弱, 20倍网高距离以后防风网的作用基本恒定在10%左右。

3.1.2 防风网与料堆距离

风度实验表明:防风网距离料堆过远不能起到遮蔽作用;但是过近设置, 反而由于压力急剧衰减在网后形成强度较大的涡旋, 使起尘量增加。赵海珍等[4]提出防风网与料堆距离可控制在1.0~1.5倍堆高之内。

3.1.3 孔隙率

孔隙率为防风网透风面积与总面积之比, 是防风网的一个重要结构指标。通过风洞模拟试验表明, 孔隙率为30%~40%时临界起尘风速最大, 对露天煤堆的挡风遮蔽效果最好。

3.2 抑尘效果的表征

3.2.1 采用挡风效果表征

根据王泽涛等[5]对防风网风速折减效果的研究表明, 在距离防风网6倍网高距离范围内, 风速折减效果明显, 最大折减率可达80%左右;距离防风网20倍网高后遮蔽效果不明显, 为18%左右。贺建平等人[6]也指出实测小风力 (风速≤5.4m/s) 条件下, 防风网后风速衰减率为18%~78%, 呈阶梯形递减趋势;大风力 (风速为5.5~11m/s) 条件下防风网后风速衰减率为73%~92%, 呈波动状态。因此, 一般取防风网的综合风速遮蔽效果1/3左右。

3.2.2 采用抑尘效果表征

按照物料初始含水率为3.2%计算, 料堆起尘风速为3.35m/s;堆场定时洒水喷淋料堆含水率达6%, 则料堆起尘风速为3.80m/s。

含水率为3.2%和6%的物料堆场设置防风网后, 风速减低的抑尘效率分别按照式 (3) 和式 (4) 进行计算[7]。

根据式 (3) 和式 (4) , 对于多堆堆场, η=0.89;对于多堆且采用防风抑尘网的堆场η=0.89×2/3。根据表1中沿海5个地点的风速统计情况, 计算堆场设置防风网后的抑尘效率, 如表2所示。可知, 由于堆场喷淋洒水和多堆堆垛间风速的降低, 静态起尘抑尘效率平均可以达到60%以上;按照我国干散货码头环评, 一般取防风网的综合风速遮蔽效果为1/3左右, 即防风网使下风向风速降低1/3左右, 这时再结合堆场洒水及多堆堆垛间风速的降低, 对于静态起尘抑尘效率来说, 抑尘率可以达到98%。

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4 堆场设置条形仓

条形仓是对港口储存散货时采用圆筒仓、半球型仓、全封闭库各种方案的总结, 也是借鉴防风网防尘机理的研究理论的结果, 并且是在吸收了全封闭库的设计优点的基础上提出的新结构形式。

条形仓的突出特点是对环境污染小, 当采用封闭堆场 (或者半封闭堆场, 顶部开条形窄口等形式) 时, 可以降低环境因素对扬尘的影响, 采用条形仓可以保证堆场仓内扬尘得到有效控制。但同时条形仓也存在工程造价高、受消防通道布置的影响以及堆场利用率相对较低的缺点。

目前, 我国曹妃甸散货码头堆场已投资建设条形仓, 已经开始投入运营。该封闭条形仓是我国水运工程首次运用大跨度钢网架封闭大棚, 封闭大棚工程的基础为PHC管桩及现浇承台结构, 上部为钢网架结构, 钢网架总长1060m, 跨度为103m、高度为40m。

研究表明, 一般封闭和半封闭 (顶部开条形口) 的条形仓内风速平均降低约为50%。根据式 (3) 和式 (4) , 计算沿海5个地点堆场设置条形仓后的抑尘效率 (见表3) 。

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由表3可知, 按照我国干散货码头环评项目, 一般取条形仓的综合风速遮蔽效果50%左右计, 这时再结合堆场洒水及多堆堆垛间风速的降低, 对于静态起尘来说, 抑尘效率可以达到99%以上。因此, 堆场设置条形仓后其静态起尘量基本可忽略不计。

5 堆场设置筒仓

一般而言, 比较有效、彻底地解决常规散货堆场环境污染问题的措施是将煤炭等散货封闭在一定的空间内, 国内得到认可的散货堆场全封闭方案为筒仓方案, 可以彻底解决粉尘外溢问题。

从工艺布置上分析, 在储量相同的前提下, 筒仓与煤场所占地面积之比约为2∶3, 以筒仓作为储存散状物料的设施, 具有结构简单、使用方便和环境污染少等优点, 但是筒仓也存在以下弊端。

1) 煤炭等货种自燃、粉尘爆炸等安全问题。一般只适用于货种堆存期较短的煤场。为防止货物自燃, 一般筒仓会和露天堆场相连接, 以保证货物储存安全。对于专业化的散货储运中心, 由于其运量大, 堆存时间又比中转港口时间长, 如采用筒仓, 就必须用超大型筒仓。筒仓越大, 对筒仓的安全性要求也就越高, 因此, 必须对筒仓进行全方位、全过程的监测, 加强安全保护, 这就增加了储煤管理的复杂度和危险因数。

2) 由于煤炭装运、转接过程伴有洒水降尘, 并且一般煤的含水量较高, 装进筒仓后, 水分难以消散, 较难控制含水量, 冬季也容易结冻造成出料困难。

3) 多数港口煤种和服务的业主都很多, 不同煤种或不同业主的货物都需分开存放;不仅要考虑物料大进大出、快速周转的需要, 还需考虑倒仓等需求, 随机因素多, 若保证生产需求相对困难。

目前, 黄骅港三期工程煤炭堆场已采用筒仓储煤。黄骅港煤码头三期工程在筒仓储煤工艺运行过程中为保证储煤安全, 适当调配了煤种。黄骅港现有的露天煤炭堆场可极大地缓解煤码头三期工程储煤筒仓的压力, 神华集团的一体化经营管理模式, 使港口完全有能力将堆存期较短的煤种调配到筒仓中储存, 将堆存期相对较长的煤种调配到现有露天堆场储存, 有效解决了煤炭在筒仓中储存时间过长易发生自燃的问题, 是筒仓安全储煤的根本保证。

另外, 为便于应急处置, 黄骅港煤码头三期工程筒仓连接了露天堆场。在黄骅港煤码头三期工程的筒仓出口处布置了1台倒仓皮带机, 可将筒仓中的煤炭卸至露天堆场, 倒仓系统最大能力达4000t/h, 满仓状态下最短的倒仓时间也只需7.5h。在紧急情况下可将筒仓中温度超限的煤炭迅速卸至露天堆场, 待煤炭冷却后再通过二期煤码头装船外运, 也可将筒仓中剩余的小批量煤炭倒至露天堆场, 提高筒仓的利用率。

总体而言, 全封闭的储煤筒仓在降低煤尘污染方面效果较好, 但由于煤炭容易自燃, 储煤筒仓完全封闭的结构又会成为制约其在港口煤码头工程中应用的主要问题。在到港煤炭品种较少、在港堆存期较短的情况下, 辅以配建露天场地等应急处置措施, 才能保证以筒仓作为主要储煤设施的煤炭输出码头的安全、高效运转。

因此, 针对散货堆场设置筒仓储运煤炭等货种时, 可认为筒仓本身无粉尘外溢问题, 起尘量几乎为0。但应考虑是否设置了露天应急堆场, 若布置露天应急堆场, 需计算该部分堆场静态起尘量, 计算方法同防风网作用下堆场静态起尘量的计算。

6 结语

1) 根据《规范》推荐堆场静态起尘量计算公式计算, 堆场设置防风网, 再结合堆场洒水及多堆堆垛间风速的降低, 静态起尘抑尘效率可达98%;堆场设置条形仓, 再结合堆场洒水及多堆堆垛间风速的降低, 静态起尘抑尘效率可达99%以上;筒仓本身无粉尘外溢问题, 起尘量几乎为0, 但应考虑是否设置了露天应急堆场, 若布置露天应急堆场, 需要计算该部分堆场静态起尘量。

2) 干散货堆场起尘过程十分复杂, 《规范》推荐公式揭示了部分规律, 但为了更准确地为粉尘颗粒物影响预测及污染控制提供依据, 仍需进一步研究探讨相关参数的取值方法和适用条件。

参考文献

[1]孙昌峰, 陈光辉, 范军领, 等.防风抑尘网研究进展[J].化工进展, 2011, 30 (4) :871-877.

[2]宋翀芳.开放性露天堆场散尘规律及防风抑尘网优化设计的数值模拟[D].太原:太原理工大学, 2015.

[3]郭辉.防风网遮蔽效果研究[D].大连:大连理工大学, 2008.

[4]赵海珍, 梁学功, 马爱进.防风网防尘技术及其在我国大型煤炭港口的应用与发展对策[J].环境科学研究, 2007, 20 (2) :67-71.

[5]王泽涛.防风网风速折减效果及风荷载体型系数风洞研究[D].大连:大连理工大学, 2011.

[6]贺建平, 宋旗跃, 郭雁芸, 等.挡风抑尘网抑尘防风效果分析[J].山西科技, 2017 (3) :137-138.

码头堆场 篇7

1 集装箱码头传统操作工艺存在的问题

（1）集装箱码头现有装卸工艺以场地使用为核心，在资源的有效配置及其效能的充分发挥方面存在瓶颈。为此，有必要利用相关设备技术参数及其高度标准化的优势，创新装卸工艺，优化资源使用效能。

（2）集装箱码头场地机械资源配置满足覆盖绝大部分场区低密度分布的要求，由此带来场地设备作业率低、单位工作时间产出量小等负面影响。

（3）五洲国际码头运行数据显示，在传统操作模式下，轨道式集装箱龙门起重机（以下简称轨道吊）运行时间占登录时间的比例为32.8%，等待时间占比为67.2%，也就是说，轨道吊司机平均2/3的上机工作时间均在无动作等待中。

2 集装箱码头自动化堆场综合管理系统设计

2.1 设计目标

（1）在分析集装箱码头传统操作工艺存在问题的基础上，结合顺岸型码头的布局，分析并完善集装箱堆场全自动化轨道吊作业（涉及场到车、车到场、场到场、应急作业等）流程；同时，分析并形成轨道吊与集卡协同作业工艺模式，提出内集卡和外集卡在全自动化轨道吊跨内的远程控制工艺模式。

（2）综合运用视频图像采集技术、超声波传感检测技术、3D激光扫描技术、无线射频技术等，设计和研发远程监控系统、大车防撞系统、吊具定位及防摇系统、集装箱目标定位系统、轨道吊电控系统等，形成轨道吊全自动远程操控关键核心技术。

（3）在集装箱码头原有生产作业系统的基础上，开发生产控制优化系统和堆场任务管理系统，实现原有系统与自动化堆场系统的集成，形成集卡与轨道吊协同作业码头操作系统；通过集卡-轨道吊智能识别定位技术和集卡自动引导技术，实现轨道吊与集卡智能协同作业。

（4）开发自动化堆场综合管理系统软硬件平台，实现全自动化轨道吊与生产作业管理系统的有机结合；开发堆场作业指令智能优选技术和堆场中控技术等，实现轨道吊异步吊箱和远程操控作业；应用集卡防吊起技术、目标定位技术、防撞技术、视频监控技术、远程喊话技术等，保障自动化堆场的安全运行和管理。

2.2 设计框架

五洲国际码头自动化堆场综合管理系统主要由生产指挥中心、中央控制室、自动轨道吊等组成，其通过数据接口与码头原有的COSMOS操作管理系统有机结合。集装箱码头自动化堆场综合管理系统架构如图1所示。

2.3 设计内容

2.3.1 智能集卡跟踪系统

智能集卡跟踪系统集成用于集卡车号识别和定位的有源射频识别技术，并结合电子发卡器实现外集卡入闸发卡和出闸收卡的智能物联模式。该物联模式利用信息提示牌及闸道系统、集卡引导系统，配合红绿灯等多重保护装置完善系统功能，实现集卡准确定位，是解决堆场与岸线平行布局码头自动化模式的关键技术。

2.3.2 堆场任务管理系统

堆场任务管理系统用于堆场资源的管理和分配。首先，该系统根据客户信息，在堆场为集港集装箱预留箱区；其次，该系统按照集装箱的目的港、航线、质量、尺寸等，实现集装箱分类，便于后期集装箱在预留箱区的箱位分配。箱位分配采用启发式算法，按照系统默认选项或操作人员设置的选项进行，规则与算法的参数和模式选择相关。如果堆场没有合适的预留箱区，则需要人工为集装箱安排箱位。堆场任务管理系统不仅实现箱位分配，而且能够有效获取箱区、贝位、箱位等信息，通过可视化界面快速管理和浏览集装箱堆场。

2.3.3 码头生产控制优化系统

码头生产控制优化系统通过指令优选，对作业指令进行系统排列，并根据优先级进行优化后逐条发送给轨道吊，以便轨道吊按照优化后的作业指令进行作业。优先级原则为默认规则，根据指令到达时间并结合集卡定位进行指令作业。如果优先级原则为经济优先规则，系统按照轨道吊当前贝位由近至远、先出口方向后进口方向的原则进行指令排序，轨道吊按此顺序作业；如果优先级原则为航运优先规则，系统按照轨道吊指令先航运后陆运的原则进行指令排序，轨道吊按此顺序作业；如果优先级原则为陆运优先规则，系统按照轨道吊指令先陆运后航运的原则进行指令排序，轨道吊按此顺序作业；如果优先级原则为倒箱优先规则，系统按照轨道吊指令先倒箱后航运和陆运的原则进行指令排序，轨道吊按此顺序作业。

2.3.4 设备远程中央监控系统

设备远程中央监控系统可以显示起重机的所有信息，模拟仿真起重机，监控设备异常信息，并具有提供设备故障帮助信息以及故障追踪诊断的功能。设备维护画面通常用来监控起重机各个工作组的状态，包括发动机运行时间、制动器和计数器工作状态等。性能报表便于客户获悉起重机运行和生产状况，包括任意时间内集装箱作业量查询、起重机各大机构工作时间及故障发生次数等。设备远程中央监控系统提供的故障报表具有故障过滤、故障帮助、保存打印等功能，例如，当设备发生故障时，系统可以通过发送短信和邮件的方式通知用户。设备远程中央监控系统架构如图2所示。

2.3.5 中央控制室

中央控制室由多个远程操作台组成，操作员通过多个远程操作台监控更多个自动轨道吊。远程操作台包括1台主机、3台显示器、1个输入/输出模块、按钮手柄和1套通信设备。在地面集卡装卸位的侧面安装双向广播设备，该设备与远程操作台上的通信设备进行广播通信。当监控中心监控人员需要提醒自动轨道吊下的集卡司机或指挥集卡司机时，可以使用监控中心的远程操作台，通过设在自动轨道吊大车位置的扩音喇叭进行喊话。监控人员可以根据远程操作台显示的信息远程监控整个自动化堆场，也可以辅助某台自动轨道吊完成较精细的动作（如抓箱等）或处理应急事件。

2.3.6 自动轨道吊

自动轨道吊设计涉及轨道吊可编程逻辑控制器和自动化控制器。轨道吊可编程逻辑控制器主要实现自动轨道吊与远程操作台的信号切换和对接以及轨道吊机构的半自动运行等功能。自动化控制器主要实现自动控制数据处理和系统数据采集：一方面，其直接与轨道吊上原有可编程逻辑控制器通信模块进行实时交互，实现对轨道吊各机构运行的半自动化控制；另一方面，其与远程中央控制室系统服务器进行通信。中央控制室系统服务器为中央控制室数据处理中心，负责与COSMOS码头操作系统通信以及远程操作台动态分配。

3 结束语

五洲国际码头通过实施自动化堆场综合管理系统，在保证整体作业效率的前提下，实现堆场全自动化作业和管理，提高堆场作业智能化水平，实现全天候作业，大幅降低码头生产作业成本。自动化堆场综合管理系统的成功应用推进五洲国际码头整体堆场的全自动化改造，进而使该码头率先建成天津港首个全自动化、智能化集装箱码头堆场。

集装箱码头自动化堆场综合管理系统是形成智能化堆场轨道吊自动操控的关键技术，为港口建设全自动化集装箱码头提供强有力的技术支撑，是集装箱码头实施堆场自动化改造的成功探索，有助于提高集装箱码头整体效率，推动“智慧港口”的建设和发展。