自第一代自動(dòng)化集裝箱碼頭投入運(yùn)營(yíng)至今，全世界的自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)都取得了巨大的進(jìn)步，現(xiàn)已步入第四代自動(dòng)化集裝箱碼頭時(shí)代。
以堆場(chǎng)作業(yè)系統(tǒng)自動(dòng)化為代表的半自動(dòng)化碼頭，在全球得到了廣泛的應(yīng)用，各項(xiàng)工藝、技術(shù)和系統(tǒng)都比較成熟，主要包括兩種類型：自動(dòng)軌道吊（ARMG）和自動(dòng)輪胎吊（A-RTG）。
而水平運(yùn)輸系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)相比堆場(chǎng)自動(dòng)化技術(shù)難度較大，也是突破全自動(dòng)化集裝箱碼頭工藝系統(tǒng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
目前，全自動(dòng)化集裝箱碼頭的水平運(yùn)輸自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用兩種方式：自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車（AGV）和自動(dòng)跨運(yùn)車（A-SHC）。
截至2018年，世界范圍內(nèi)已投產(chǎn)或在建的全自動(dòng)化碼頭的裝卸工藝系統(tǒng)有三種類型：QC+AGV+ARMG、QC+L-AGV+ARMG和QC+A-SHC+ARMG。
在堆場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備的選擇上，全球港口絕大多數(shù)都選用自動(dòng)化軌道吊方案，一方面自動(dòng)化軌道吊技術(shù)發(fā)展成熟、安全可靠；另一方面自動(dòng)化軌道吊的效率較高，可以滿足現(xiàn)階段的工作任務(wù)。
而應(yīng)用自動(dòng)化輪胎吊的碼頭較少，典型的代表為日本TCB碼頭，目的是降低地震災(zāi)害帶來(lái)的損失。
新加坡港和釜山港是亞洲主要的樞紐港，在全球港口中也占有重要地位。
新加坡港位于新加坡的南部沿海，西鄰馬六甲海峽，南鄰新加坡海峽，是遠(yuǎn)東地區(qū)各近洋航線必經(jīng)的港口，也是亞太地區(qū)最大的轉(zhuǎn)口港、世界最大的集裝箱港口之一。
2018年，新加坡港集裝箱吞吐量為3660萬(wàn)TEU，在2018年Lloyd’s List發(fā)布的全球港口排名中位列第二。
圖1 新加坡港集裝箱吞吐量（2008-2018）
數(shù)據(jù)來(lái)源：https://www.mpa.gov.sg
釜山港位于韓國(guó)東南沿海，是韓國(guó)最大的港口。港區(qū)分布在釜山灣西北岸，沿海岸自西南東北分布有10個(gè)碼頭，碼頭岸線總長(zhǎng)30709米，有60多個(gè)泊位。
釜山港與世界100多個(gè)國(guó)家的500多個(gè)港口通航，是一個(gè)具備高科技物流設(shè)施的東北亞樞紐港。
近十年來(lái)，釜山港為應(yīng)對(duì)未來(lái)快速增長(zhǎng)的集裝箱貨運(yùn)量，加快步伐建設(shè)高科技新型港口。
2018年，釜山港的集裝箱吞吐量為2166萬(wàn)TEU，在2018年Lloyd’s List發(fā)布的全球港口排名中位列第六。
圖2 釜山港集裝箱吞吐量（2010-2018）
數(shù)據(jù)來(lái)源：https://busanpa.com/kor/Main.do
釜山港的集裝箱碼頭由北集裝箱碼頭、南集裝箱碼頭和西集裝箱碼頭三部分組成，擁有大型龍門式集裝箱裝卸橋，碼頭面積達(dá)63萬(wàn)平方米，集裝箱堆場(chǎng)面積為3469000萬(wàn)平方米。
釜山港港口公司為了助力釜山港成為東北亞航運(yùn)中心，在早期就開始了對(duì)釜山港新港灣的開發(fā)。
截至2019年，釜山港已經(jīng)完成了釜山新港2-1期與2-2期碼頭的建設(shè)工作，現(xiàn)在正在推進(jìn)新港2-5期與2-6期的集裝箱碼頭建設(shè)。
圖3 釜山新港碼頭分布圖
資料來(lái)源：https://www.busanpa.com
下面本文將詳細(xì)介紹新加坡港和韓國(guó)釜山港的自動(dòng)化碼頭。
Pasir Panjang Terminal
新加坡港的Pasir Panjang Terminal（簡(jiǎn)稱PPT），隸屬新加坡國(guó)際港務(wù)集團(tuán)（PSA），是港務(wù)集團(tuán)經(jīng)營(yíng)的碼頭中最先進(jìn)的碼頭之一。
該集裝箱碼頭自2015年就啟動(dòng)了擴(kuò)建工程，耗資35億元打造第四、五、六期碼頭，一共有15個(gè)新泊位，其深水泊位可以靠泊13000TEU以上的集裝箱船舶。
碼頭的水平運(yùn)輸采用“ARMG+集卡”的作業(yè)方式，其新建碼頭裝配有自動(dòng)化岸邊集裝箱起重機(jī)和自動(dòng)導(dǎo)引車輛，可以跨越24排集裝箱，裝載的自動(dòng)導(dǎo)引車輛在20分鐘內(nèi)就可完成充電。
碼頭第四、五、六期在2018年上半年正式投入運(yùn)作，新的碼頭采用了最先進(jìn)的港口技術(shù)，比如零排放的全自動(dòng)堆場(chǎng)起重機(jī)系統(tǒng)，大幅度提高了碼頭的工作效率與容量，減少了環(huán)境污染。
表1 PPT基本情況和主要設(shè)施設(shè)備
數(shù)據(jù)來(lái)源：https://www.singaporepsa.com
圖4 PPT碼頭布局圖
資料來(lái)源：https://www.singaporepsa.com
Hanjin New Port Company Terminal
釜山港的Hanjin New Port Company Terminal（簡(jiǎn)稱HJNC），位于釜山港新港港區(qū)，是韓進(jìn)海運(yùn)釜山新港2-1期碼頭。
碼頭在2008年建成，是全球首個(gè)水平結(jié)構(gòu)堆場(chǎng)自動(dòng)化碼頭，可靠泊13000TEU超大型集裝箱船，碼頭年裝卸能力約為160萬(wàn)TEU。
2017年2月17號(hào)，韓國(guó)首爾法院正式宣布韓進(jìn)海運(yùn)破產(chǎn)，再無(wú)力支撐港口運(yùn)營(yíng)建設(shè)。
圖5 HJNC碼頭船舶進(jìn)出港示意圖
資料來(lái)源：http://www.hjnc.co.kr/
表2 HJNC碼頭基本情況和主要設(shè)施設(shè)備
數(shù)據(jù)來(lái)源：http://www.hjnc.co.kr/
碼頭堆場(chǎng)一共有21個(gè)區(qū)塊，安裝有42臺(tái)自動(dòng)化龍門起重機(jī)。
HJNC采用自動(dòng)化懸臂式軌道龍門起重機(jī)水平布置于泊位，使堆場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)作，與垂直方式的自動(dòng)化堆場(chǎng)相比，這種布置方式能夠使用更多的卡車，提升了作業(yè)效率。
Hyundai Pusan New-Port Terminal
釜山港的Hyundai Pusan New-Port Terminal（簡(jiǎn)稱HPNT），位于釜山港新港港區(qū)，是釜山新港2-2期碼頭。
該碼頭于2009年建成，2010年6月22日正式投入運(yùn)營(yíng)，可同時(shí)靠泊3艘10000TEU集裝箱船，碼頭年裝卸能力約為160萬(wàn)TEU。
碼頭運(yùn)營(yíng)公司是現(xiàn)代釜山新港灣株式會(huì)社。
2018年5月15號(hào)，韓國(guó)現(xiàn)代商船公司與新加坡港務(wù)集團(tuán)（PSA）簽署《釜山新港第4期碼頭共同經(jīng)營(yíng)基本協(xié)議書》，現(xiàn)代商船公司及新加坡港務(wù)集團(tuán)各持有50%的股份。
表3 HPNT基本情況和主要設(shè)施設(shè)備
數(shù)據(jù)來(lái)源: http://www.hpnt.co.kr/
碼頭采用最先進(jìn)、更高質(zhì)量的岸邊起重機(jī)進(jìn)行工作，其堆場(chǎng)使用全自動(dòng)化的作業(yè)設(shè)備，基本實(shí)現(xiàn)了堆場(chǎng)的無(wú)人化操作。
自動(dòng)化堆場(chǎng)的控制是通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程加載和上傳，并且將通信技術(shù)、RFID技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)化碼頭的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
碼頭的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了更全面的升級(jí)，可以完成更多復(fù)雜任務(wù)，比如運(yùn)用傳感器監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)品、制冷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及裝卸計(jì)劃的自動(dòng)化解決等等。
碼頭引進(jìn)ATC（Automated Transfer Crane）用于碼頭運(yùn)作，用電動(dòng)化軌道式龍門起重機(jī)（RMGC）取代了發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的橡膠式龍門起重機(jī)（RTGC），最大限度地減少了燃料的使用。
并且碼頭大面積安裝了太陽(yáng)能供電設(shè)備，有將近5%的電力來(lái)自太陽(yáng)能發(fā)電。
Pusan New Port Company Terminal
釜山港的Pusan New Port Company Terminal（簡(jiǎn)稱PNC），碼頭位于釜山港新港港區(qū)，是釜山港最大的碼頭，由DPW控股。
碼頭的一期工程在2006年投產(chǎn)，碼頭的二期工程在2009年建設(shè)完成，碼頭的水平運(yùn)輸采用“ARMG+集卡”作業(yè)工藝，是一種半自動(dòng)化的集裝箱碼頭。
碼頭的深水泊位能夠停泊20000TEU以上的大型船舶，年裝卸能力約為273萬(wàn)TEU。
碼頭采用更加先進(jìn)的設(shè)施提升了碼頭的作業(yè)效率；集裝箱可以申請(qǐng)免堆期，在港區(qū)內(nèi)停留更長(zhǎng)的時(shí)間，減少了額外的拖車成本；碼頭可享受釜山新港稅率優(yōu)惠政策及物流園區(qū)租賃的優(yōu)惠政策等。這些有利條件使得PNC碼頭具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
表4 PNC碼頭基本情況和主要設(shè)施設(shè)備
資料來(lái)源：https://www.busanpa.com
Busan Newport Container Terminal
釜山港的Busan Newport Container Terminal（簡(jiǎn)稱BNCT），位于韓國(guó)釜山港新港港區(qū)，是亞洲第一個(gè)堆場(chǎng)垂直于岸線布置的自動(dòng)化集裝箱碼頭。
碼頭的運(yùn)營(yíng)公司是釜山新港集裝箱碼頭株式會(huì)社。
BNCT的水平運(yùn)輸采用“ARMG+SHC”作業(yè)工藝。岸橋最大起重能力66t，自動(dòng)化軌道吊最大起重能力40t，軌距31m，軌距內(nèi)可堆放10排集裝箱，堆垛能力為“堆五過(guò)六”，大車行駛速度為210m/min，不支持雙箱作業(yè)，跨運(yùn)車的堆垛能力為“堆一過(guò)二”，岸橋平均作業(yè)效率為32~38unit/h。
表5 BNCT基本情況和主要設(shè)施設(shè)備
資料來(lái)源：https://www.busanpa.com
在自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)過(guò)程中，適宜的堆場(chǎng)布置形式是影響自動(dòng)化碼頭裝卸效率的重要因素。
在全球自動(dòng)化集裝箱碼頭中，水平結(jié)構(gòu)堆場(chǎng)布置形式無(wú)論在半自動(dòng)化集裝箱碼頭還是全自動(dòng)化集裝箱碼頭的應(yīng)用都獲得了良好的效果，也因此成為堆場(chǎng)碼頭較為成熟的解決方案。
但是無(wú)論采用哪種堆場(chǎng)布置形式，在集裝箱的裝卸過(guò)程中都必須進(jìn)行兩次或者更多次數(shù)的轉(zhuǎn)向操作，這對(duì)堆場(chǎng)作業(yè)的整體效率又產(chǎn)生了制約。
因此，在未來(lái)的自動(dòng)化碼頭的建設(shè)中，碼頭的堆場(chǎng)布置形式或許還會(huì)新產(chǎn)生的模式。
本文由中國(guó)港口網(wǎng)www.saving01.com特約
上海海事大學(xué)付玉鵬、周鑫、沙梅獨(dú)家提供
參考文獻(xiàn)
[1]《AI智慧港口藍(lán)皮書》
[2]李勛,李強(qiáng),趙德成. 全球典型自動(dòng)化集裝箱碼頭對(duì)比[J].集裝箱化.2014,12(25)：12-14.
[3]李強(qiáng),孫立,閆德順.集裝箱碼頭堆場(chǎng)布置形式比較[J].集裝箱化,2014,25(12):27-29.
[4]楊宇華,張氫,聶飛龍.集裝箱自動(dòng)化碼頭發(fā)展趨勢(shì)分析[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào),2015,13(06):571-576.
[5]羅勛杰.全自動(dòng)化集裝箱碼頭水平運(yùn)輸方式對(duì)比[J].水運(yùn)工程.2016(09):76-82
[6] https://www.ufsoo.com
[7] https://www.mpa.gov.sg
[8] https://busanpa.com
[9] http://www.eworldship.com
