最大集裝箱全自動化碼頭年底投產(chǎn) 掀起“無人碼頭”的蓋頭來

洋山深水港位于長江和東海交匯處，由大、小洋山等數(shù)十個島嶼組成，是中國首個在微小島上建設的港口。洋山港一手牽著長江經(jīng)濟帶，一手挽起海上絲綢之路，是中國發(fā)展上海自貿區(qū)、建設海洋強國的重要支撐。

2005年12月10日，洋山深水港一期工程開港，成為中國最大的集裝箱深水港。洋山港二、三期工程分別于2006年12月和2008年12月竣工交付使用。2014年12月23日，洋山港四期工程正式開工建設。

洋山港四期建成后，將是我國首座具有完整知識產(chǎn)權的自動化集裝箱碼頭，對于我國港口的創(chuàng)新、轉型和升級具有十分重要的意義，將成為世界自動化碼頭建設的示范工程。

起重機不停地裝卸著集裝箱，一輛輛沒有車廂的平板車往來穿梭，很難想象這些設備都無人操作。這里是正在建設中的全球最大集裝箱全自動化碼頭——上海洋山深水港四期工程。目前，工程已進入最后的設備安裝和調試階段，計劃年底開港試運營。

“洋山深水港區(qū)是上海國際航運中心的核心港區(qū)。洋山港一、二、三期工程的建成，使得我國在外海筑港工程技術上完成了對國際先進水平的追趕甚至超越。而洋山港四期更是實現(xiàn)了工程設計及建設、裝備制造和信息系統(tǒng)研發(fā)的全國產(chǎn)化，打破了國外技術的壟斷。”中交第三航務工程勘察設計院董事長、黨委書記沈明達說。

自動化率90%以上

洋山港四期工程真正實現(xiàn)了碼頭裝卸、水平運輸、堆場裝卸環(huán)節(jié)的全過程智能化、無人化操作。

“洋山港四期工程是我國第一座真正意義上的自動化集裝箱碼頭，與傳統(tǒng)的集裝箱碼頭相比，其最大的特點是實現(xiàn)了碼頭裝卸、水平運輸、堆場裝卸環(huán)節(jié)的全過程智能化、無人化操作。”中交第三航務工程勘察設計院洋山港四期工程設計總負責人劉廣紅介紹，洋山港四期工程集裝箱碼頭長達2350米，布置7個7萬噸至15萬噸級集裝箱泊位，建成后將是世界建設規(guī)模、技術難度最大的自動化集裝箱碼頭。

自動化碼頭最早起源于歐洲，由于勞動力成本過高及熟練工人匱乏等原因，需以自動化代替人工化。“但當時的自動化碼頭技術水平較低，更多的是解決無人化和節(jié)省人力的問題，離真正的智能化港口還相差甚遠。而洋山港四期則實現(xiàn)自動化率90%以上，碼頭作業(yè)區(qū)將真正實現(xiàn)無人化、智能化操作。”劉廣紅說，相較于西方發(fā)達國家，我國在自動化集裝箱碼頭技術領域起步晚、積累少、無先例可循，大量的新材料、新工藝需要自主研發(fā)。

這個“無人碼頭”到底有多智能呢？劉廣紅在洋山港四期的施工現(xiàn)場為記者描述著碼頭建成后的場景。

“在碼頭裝卸環(huán)節(jié)，四期工程采用了雙40英尺雙小車岸橋，不同于常規(guī)的單小車岸橋，我們將集裝箱從船到岸的裝卸過程由傳統(tǒng)的一個動作分解為兩個動作。”劉廣紅手指岸橋一個空地方向。

“我們在這里設置了一個中轉平臺，由岸橋的主小車（吊具）負責將集裝箱由船裝卸至中轉平臺，由岸橋后方的門架小車負責將集裝箱從中轉平臺裝卸至碼頭上的運輸車輛，這種流水作業(yè)的模式將碼頭卸裝的效率提升到一個新的高度。”

不但如此，四期工程還實現(xiàn)主小車的人工遠程操控和副小車的自動化操控。岸橋上不再設置操縱室，操作人員只需在港區(qū)的中央控制室即可完成碼頭裝卸。

在堆場裝卸環(huán)節(jié)，四期工程采用自動軌道式龍門起重機（ARMG），與傳統(tǒng)的集裝箱碼頭不同，堆場采用封閉式管理，堆場內沒有操作人員，ARMG均由智能化生產(chǎn)管理系統(tǒng)負責整體控制和調度。港區(qū)外來的集裝箱卡車也不需像傳統(tǒng)集裝箱碼頭一樣進入堆場內部提送箱，只需在堆場的陸側端部即可完成提送箱操作。

“通過這樣的自動化設計，碼頭作業(yè)可靠性、安全性、高強度作業(yè)的持續(xù)性得到大幅提升，操作工人數(shù)量可降低約70%。同時，大部分操作均在中央控制室完成，作業(yè)環(huán)境大幅改善。”劉廣紅說。

“搬運工”有序高效

自動導引運輸車在無人操作的情況下，在碼頭和自動化堆場之間來回運輸,自定行程路線，實現(xiàn)無區(qū)域限制自由活動

在全自動碼頭的展示動畫里，有一批無人駕駛的小車格外引人關注，它們可深入懸臂箱區(qū)作業(yè)，有序高效在碼頭和自動化堆場之間來回運輸，承擔起碼頭中“搬運工”的角色。

“這種小車專業(yè)術語叫自動導引運輸車（AGV），是一種無人駕駛的運輸車輛。它們可在無人操作的情況下，自定行程路線，并不發(fā)生碰撞。”振華重工洋山港四期工程項目總指揮張健介紹說。

這種小車的研發(fā)生產(chǎn)絕非易事。在振華重工的車間里，兩輛亮黃的小車十分搶眼，仔細一看可見端倪：沒有駕駛室。“這就是公司為自動化碼頭自主研發(fā)的AGV小車。”張健介紹說。

一般來說，常見車輛大多是前輪雙輪驅動并由前輪控制方向，而該小車則是全時四輪驅動且前后輪都可以控制方向，這一特性使其不但擁有強勁的動力,并且更加靈活，可完成前輪轉向、后輪轉向、側推斜行、小半徑轉向等動作，即使在狹小地方也能順利轉彎或變道。

“更為先進的是，傳統(tǒng)意義上工業(yè)用AGV一般采用軌道方式運行，并且憑借有線光纜技術接收指令，集裝箱運輸工作區(qū)域被牢牢固定在了軌道與光纜之間。而我們自主研發(fā)的小車，可實現(xiàn)無區(qū)域限制自由活動。”張健介紹說，小車采用抗干擾的無線跳頻技術，實時控制AGV進行轉彎、前進，到達指定位置等操作。小巧的車身，加上在惡劣天氣也能準確接收運行指令的無線跳頻技術，使小車擺脫了軌道與光纜的束縛，徹底解放了集裝箱行運路線。

首創(chuàng)“邊裝邊卸”工藝

洋山港四期工程推動自動化雙箱軌道吊從實驗室走向市場，同時創(chuàng)新裝卸工藝，大幅提高了碼頭使用率

軌道吊是自動化碼頭的后場設備。集裝箱船靠岸后，岸橋第一時間將船上的集裝箱卸下，放置到自動導引運輸車上行至后場堆箱區(qū)域，然后由軌道吊“接力”擺入堆場目標位置。即便是裝船，軌道吊也能精確找到貨物，送至在約定地點等候的自動導引運輸車上。全部過程通過系統(tǒng)中的指令自動完成。

近年來，自動化雙箱岸橋技術日趨成熟，已成功運用在自動化碼頭上，提升了碼頭裝卸船效率。然而，自動化雙箱軌道吊面對的工況更加復雜，因此一直停留在理論階段，全球尚未有過應用實踐。

“洋山港四期開創(chuàng)了自動化碼頭的兩大先河：一是自動化雙箱軌道吊首次從實驗室走向市場；二是電機、制動器、減速箱‘三合一’的創(chuàng)新使用，不斷挑戰(zhàn)在空間和布置上的設計極限，項目的復雜性與挑戰(zhàn)性前所未有。”振華重工洋山港四期項目經(jīng)理忻程龍介紹。

2015年3月，上海洋山港決定建設自動化碼頭，振華重工負責提供16臺岸橋和30臺自動化軌道吊。作為全球吞吐量第一的大港，如何提升碼頭使用率成為洋山港的首要考慮因素。他們大膽提出：在海側一面，使用自動化雙箱軌道吊，配合自動化雙箱岸橋作業(yè)，盡快釋放岸線空間，提高碼頭的使用率，理論上能夠提升50%的工作效率。

“難就難在工況復雜，不像岸橋對應的是靠泊船只上擺放整齊的箱子，在地面上，兩個箱子可能會出現(xiàn)八字形擺放、錯位擺放、箱子間隙不等的情況，自動化軌道吊要像人腦一樣，識別并微調雙箱位置，準確抓取。這要求我們必須精確計算出合適的容錯率，結合碼頭實際情況，預設出多種工況。”忻程龍解釋道。

“邊裝邊卸”是場效率革命。靠海一側軌道吊負責對接船舶集裝箱，靠陸一側軌道吊負責對接集卡集裝箱。以往，二者合作模式是單向循環(huán)，海側一方卸船后進入堆場，等待集裝箱裝上集卡后，再回到海側。此次研發(fā)團隊演示了新的工藝：海側軌道吊卸船后進入堆場，陸上軌道吊同時啟動，雙方在堆場區(qū)的某處交接集裝箱后，各自進行下道工序，形成雙向循環(huán)，省去等待時間，提高裝卸效率，成為全球首創(chuàng)的工藝。經(jīng)過大量研發(fā)試驗，如今設備生產(chǎn)已接近完工。“自動化雙箱軌道吊首次投放市場，將撬動自動化碼頭新一輪的效益革新。”忻程龍說。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。