第3.4章 - 集装箱码头设计和设备

作者:Jean-Paul Rodrigue博士和Theo Notteboom博士

集装箱码头具有设计考虑因素,并使用根据其功能而变化的设备。

1.集装箱码头的设计

一旦他们在20世纪60年代开始出现,集装箱码头就会在港口开发和终端设计中为完全新的时代带来了全新的时代。第一次影响之一需要足迹,扩展。一个大容器终端占据了一个大面积,主要是因为存储要求,即使这个存储是短期,通常3到5天。在可能的情况下,通过将现有的通用货物终端通过拆除底座仓库来提供堆叠码来通过转换现有的通用货物终端来创建早期的集装箱码头。结果是各种终端配置和可用的航海曲线和院子造围墙之间的多样性。

许多端口没有足够的可用空间来适应集装箱终端操作的足迹,这需要设置新的设施和新的港口区域。这使得能够尝试对集装箱码头设计来改善其运营。容器终端的设计和操作考虑以下约束:

  • 可用的土地足迹这将限制终端容量,特别是院子里的存储。
  • 航海谱将命令最大船舶尺寸和可以在给定时间服务的船舶数量的网站。
  • 可用的运输基础设施支持终端的连接性与其腹地。

2.集装箱终端设备

为了执行其操作,集装箱码头依赖于一个数组多式联运设备,包括跨架运营商,龙门起重机和搬运工。设备及其组合的选择与资本投资,体积,堆叠密度和生产率方面的多种因素有关。

  • 叉车可以被认为是最基本的多式联运设备,但具有限制,只能处理加载的20英尺容器或其他尺寸的空容器。这不是一个适用于多式电机操作的设备。
  • 宿主卡车旨在将装载在终端内的机箱上的容器移动。虽然它代表了低资本投资,但可以高速移动容器,但它仅限于移动已经装载在机箱上的容器,因此需要其他设备。
  • 跨跨架是一种灵活的设备,可用于所有多式联运操作,如装载/装载轨道车辆和卡车,并且根据跨跨载体是3高或4高的堆叠最多三个高度的容器。因此,根据跨跨载体类型,堆叠密度可以在每公顷500至700 TEU之间变化。跨跨载体通常用于将容器移动到堆叠。
  • 前端装载机是一个更受限制的设备,可以达到最多3个全容器的堆叠,可用于双堆栈的多式电路导轨操作。它也可用于通过高达8个空容器的高度来管理空堆栈。
  • 吊运机(也称为侧面装载机)也是一种柔性设备,对轨道和卡车以及容器的堆叠执行多式电流操作。由于到达堆叠器仅限于三个全容器(四或五个空)的堆叠,因此它们可以支持每公顷500 TEU的堆叠密度。它们通常用于多台轨道终端和用于专门的移动(例如Refers)的海上终端。
  • 橡皮筋龙门(RTG)是一种固定的多式联运设备,用于从高密度端子中的卡车装载和卸载铁路车,因为它可以跨越4个轨道轨道或6个容器。它还用于堆叠操作,以管理每公顷多达1000个TEU的密度,堆叠最多4个全容器或5个空容器。它可以每小时使用8到9个卡车,这涉及30到40个容器运动,因为容器需要在其堆叠内重新装入。RTG具有更高的收购成本,但运行成本较低,适合定期集装箱码运算。
  • 铁路式龙门(RMG)是一种固定的多式联运设备,其是WIDESPAN,并且可用于超过6到10个轨道轨道的多式式操作,或者8到12个容器。虽然它们往往在大型容器堆叠上用于操作的端口终端,但是新的多音轨道终端越来越依赖于RMG,以在一系列列车轨道上执行多式电流操作,通常具有以下一些用于轨道侧堆叠的起重机空间。几个RMG型号可以旋转,允许垂直起重机侧装载和卸载。仅用于堆叠的RMG可容纳每公顷1,000 TEU以上的密度(4个满或5个空容器)。
  • Portainer.船岸起重机(STS)是一个严格用来装载和卸载集装的龙门起重机,并根据他们可以容纳的船舶类以不同的尺寸。虽然Panamax Portainer宽度最多可容纳13个容器的船只,但Panamax Portainer的后达到16个容器。最新一类Portainers被称为“Ultra Post Panamax”,可以通过跨越24个容器来处理最新一代24,000 Teu的容器。最新的起重机一次可以举起超过150吨。必须使用底盘或跨架载体将容器带到Portainer。Portainers配备有吊具,每个角落在每个角落上扭动锁,以在吊装期间固定容器。机技术现在已经进化了很少有人能够执行双胞胎和串联升降机。设备制造商还测试了三重升降和系统,可以在一次移动中处理更多容器。

正在进行的多式联运终端的自动化正在用半自动化或全自动化的改进来取代手工操作的传统设备。这种情况尤其适用于搬运工、龙门架和跨运工,这些都可以远程控制。

3.海运操作

处理集装箱运动在终端涉及三个部分。集装箱终端的第一部分涉及海事业务。船舶周转时间预计将很短,终端必须适应运输线的安排完整性。这对接区域是一个容器可以通过长度和长度等技术规格停靠的泊位草案.近几十年来,这些规范在压力下,随着容器的规模增加,要求更长的码头和更深层次的草稿.标准相对集装箱船8,000个TEU需要约325米的对接空间,以及约45英尺(13米)的草稿。Neo-Panamax课程(12,500 Teu)的船只需要370米,50英尺(15.2米)的草稿。因此,400米的码头长度被认为是适应最大的容器的预期尺寸。最大的容器容器的长度(LOA)为约400米,需要450米的泊位。一些终端具有处理驳船的独立设施(如安特卫普和鹿特丹),虽然大多数驳船可以与Deepsea码头一起处理。

集装箱起重机代表容器和码头之间的接口。起重机就每小时运动数,最大重量和横向覆盖率具有技术规范。现代化的集装箱起重机可以具有18-24宽覆盖范围,这意味着它可以使用宽度为18至24个容器的容器维修。一种龙门起重机可以每两分钟执行大约一个运动(加载或卸载)。分配给转运过程的起重机数量越大,可能会越快。但是,必须存在显着的端口侧能力以适应此吞吐量。

围裙(装卸区域)直接与码头和龙门起重机(Portainers)相邻。它们是起重机与容器的储存区域之间的相互作用,其中容纳在容器上被提升或卸载将立即拾取并带到储存区域。这主要是与斯特拉德勒或霍尔斯特完成的。在斯特拉德勒(跨翼载体)的情况下,容器留在地上,而在用荷勒斯的同时,容器从底盘加载或卸载到底盘。STRADDLERS的用法更为常见,因为它可以直接从DOCK旁门移动到堆栈(反之亦然)。尽管如此,终端自动化已经看到了介绍自动霍尔斯特把集装箱从码头运到堆垛区。

4.院子里和助手运营

容器存储表示一个临时缓冲区,在指定的集装箱船可用时或在等待取船内陆分配时,在此放置集装箱。港口装卸的集装箱船越大,所需的集装箱堆场就越大。集装箱存储可以通过海运(出口)和陆运(进口)集装箱堆叠来安排。对于共享的码头设施,堆栈甚至可以根据托运人细分。集装箱堆存的堆垛密度随所选择的设备和物料的不同而不同码配置

为了线性布局配置,容器要么存储在机箱上(用于端口端子,但轨道端子更常见),或在高度的2或3个容器的线性堆叠上,其可以通过跨架载波循环。块布局由服务提供服务胶轮门式起重机或采用轨道安装的(大跨度)门式起重机,可存放至少4个集装箱(大跨度起重机可存放7个或8个集装箱,如果不是更多的话)和5个满集装箱的高度。然而,更高的堆垛密度与集装箱的额外重新定位和再处理有关,需要有效的堆场管理系统。根据码头的配置和操作,成排的集装箱可以与码头平行或垂直。

大多数终端都有专用的Refers(冷藏容器)存储区在那里,可以插入它们,平均代表终端堆叠区域的5%。特定的存储区域也归因于清空,由于严格的重量限制,可以在高度上堆叠高达7或8个容器。空集装箱堆栈由于不同的堆叠配置,从装载的容器堆栈中易于识别;空堆叠更高,更密集。对于面向容量压力的终端,趋势是在终端设施之外的空集装箱仓库。大多数集装箱码也有用于冷藏容器的储存,需要专门的设备,即电动插头。

一系列现场活动支持集装箱码头。这管理设施终端的(行政建筑)通常具有控制塔,以确保终端区域的可见度水平。这是执行许多复杂的后勤功能的地方,例如将传送的容器分配给存储空间位置以及由Straddler和Holsters的容器的位置和装卸序列。另外,执行设计容器的装载和卸载序列的复杂任务。随着数字化和自动化,行政大楼已成为终端的信息和电信Nexus。

维修和保养对码头的重型设备进行定期维护的区域。底盘存储在等待分配给卡车或皮套时储存空底盘的区域。虽然在北美码头,底盘存储可以采取显着的空间,因为底盘由池中拥有,卡车公司拥有底盘,并将它们带到世界上大多数世界。结果减少了为机箱存储分配的空间。通常,底盘存储在终端设施之外,因为底盘存储使用了有价值的终端房地产的差。

集装箱货运站(CFS)可以是终端内的重要辅助操作。它允许整合或分解集装箱载荷,与集装箱码进行直接相互作用。访问空容器并提供加载容器的能力是在端口终端内或附近具有CFS的关键优势。他们已成为港口物流的共同要素。

5.腹地连接

港口终端是连接到他们的腹地通过内陆运输方式。这代表航站楼的入口和出口点,为一个大型航站楼设施一次处理多达25辆卡车。卡车司机在提货或交货时出示适当的文件(提单)。大多数检查都是通过摄像头和内部通信系统远程完成的。操作员可以远程查看集装箱识别号码,并验证其是否与提单相符。现代管理系统不再需要文书工作,因为所有的文件都以电子格式保存,通过安全连接可以互换。使用预约系统时,优先级是验证卡车司机、卡车、集装箱和底盘的身份,这些都是注册的。

为了交付,卡车被分配给特定插槽卡车掉落/接机区如果持有容器的底盘将被拿起通过皮套,跨架或龙门起重机拾取,以获得更新的终端设计。对于拾取器,卡车将被分配给等候区中的插槽,而容器正在从存储区域拾取,放在底盘上(如果卡车不会带上自己的机箱),并带到适当的插槽.然后将卡车走出终端,进行检查,确保已拾取合适的容器,并抬头。如果管理良好(例如使用预约系统),容器将可用于拾取(在卡车下落/拾取区域的机箱上)。然而,当大容器刚提供大量集装箱时,拾取的延迟有时可以相当大(小时),并且有一个“匆忙”成为第一个选择它们的东西。因此,近年来,终端运营商已经通过终端运营商进行了大量努力,通过更好的设计和应用来提高终端盖茨的吞吐量信息技术,包括预约系统。

许多大容器端子具有相邻的轨道端子,它们直接连接到。码头上或码头附近的铁路终点站使大型集装箱单元列车的组成通过内陆港口到达长途内陆市场。与靠近码头铁路设施相比,码头铁路设施的一个重要优势在于容器不需要清除海洋码头的闸门。在北美,由于容器单元列车可以很长(比容器端口终端设施长),段在端口轨道铁路设施中组装并带到了近码头设施,用于全单元列车组件。

6.常规与自动终端配置

港口集装箱码头主要有两种配置;传统和自动化.这自动化的影响在终端操作上没有完全实现,导致终端配置的更改。

虽然两者的功能传统和自动集装箱码头是一样的(船舶到岸边转移),他们的运营不同。在一个传统终端,容器被带到拾取/掉落区域,在那里它们将通过皮套或跨架载体移动到堆叠区域。然后,当准备好装载到船舶时,它们将被另一个皮套或跨栏载体带来码头。新兴自动集装箱终端范例依赖于垂直于桥墩的块体布局。这些堆垛块由自动化堆垛起重机(ASC)提供服务,允许快速存储和检索。在门的一侧,堆垛由卡车提供服务,卡车的集装箱由集装箱服务中心(ASC)拾取。在码头边,集装箱由跨运车或自动引导车辆(AGV;用于完全自动化的终端),并被带到堆栈的末端。传统集装箱码头配置与自动化集装箱码头配置的主要区别在于,后者减少了地面水平移动,将车辆从堆垛区移走,从而实现了更高的堆垛密度。

附近的地区集装箱码头往往具有与运费分配相关的高浓度,如配送中心,空集装箱存储仓库,货运公司和大型零售商。这通常与端口终端设施周围的高拥塞水平相关联。要处理问题,已经修改了多个集装箱码头的设计以包括与之间的协调码头铁路设施和卫星终端以及集装箱仓库。目标是将一部分占地面积转移到另一个限制的位置。

7.终端容量使用和优化

终端设备是合并形成一体化的集装箱码头体系。码头的总容量是由三个层次的相互作用决定的,这三个层次是码头、堆场和门系统:

  • 船舶或码头相关的业务挑战包括泊位分配问题(BAP),船只存股计划问题以及码头起重机分配/调度问题(QCAP)。在大多数情况下,泊位和码头起重机规划在集成的泊位分配和Quay起重机分配问题(BACAP)中结合在一起。
  • 院子里分配问题(yap)旨在设计堆叠区域(根据堆叠高度和插槽容量)或作为容器类型(Reefer,Dry,Liquid),集装箱流量(进出口,出口,转运)的功能的容器存储和堆叠操作的优化,清空)和停留时间特征。与码码相关的问题也处理了终端内运输,例如码头侧面和堆叠区域之间的运输以及容器的终端内装备。这里,围场操作的优化通常涉及综合方法,例如通过同时确定围场起重机时间表和车辆停车位置。
  • 门优化处理码头与陆地运输方式的连接,如铁路运输、内陆驳船和卡车运输。该领域的典型操作挑战包括车门流程优化问题、车门预约系统、设备分配问题以及空间终端上的模态分离和时间。

最佳集装箱终端设计是矩形的但是,水,院子和栅极容量之间的关系根据终端功能而变化。网关终端往往是更方形的(院长的空间),而转运中心往往是细长的矩形(更多泊位空间)。终端优化是关于单独优化Quay,Yard和Gate操作在三个容量维度之间找到最佳平衡.例如,终端运营商可以找到更好的平衡码头和堆场的容量通过专注于硬件投资(基础设施,设备),软件(使用IT解决方案的优化),和orgware(例如,通过定价激励)。

在过去的几十年中,终端运营商在集装箱终端优化方面已经开发了更集成的视图,通常依赖于仿真方法来分析基于系统的透视与YAP的基于系统的透视图组合BAP / QCAP / BACAP的终端操作。离散事件仿真仍然是终端运营建模中最流行的技术之一。已经使用了其他技术,例如基于代理的建模,基于网络的建模,基于模拟的教育和基于Web的模拟。这些优化技术结合在终端设计应用和终端操作系统(TOS)中。人工智能(AI)和先进的机器学习也发现了终端优化的方式。


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参考文献

  • 进一步提及要添加