专题报告Ｉ ＳＰＥＣＩＡＬ ＲＥＰＯＲＴ 全球自动化码头发展现状 ２Ｏｌ ７年２月，交通运输部印发《推进智慧交通发展行动计划（２０ｌ７—２０２Ｏ年）》。根据《行动计划》， 智慧港口建设成为水运智能化发展的重点。之前，为加快智慧港口建设，交通运输部已印发《关于开 展智慧港口示范工程的通知》，提出选取一批港口开展智慧港口示范工程建设，全面带动我国港口信息 化、智能化水平的提升。国家针对智慧港口建设的制度和支持力度，表明了国家发展智能化港口的决 。 上海洋山四期自动化码头于１２月ｌ０曰开港投入运营。这座由上港集团、上海振华重工联合打造 的码头被称为“魔鬼码头”，开港后，这里是一个“无人”码头，这对降低码头运营成本，提高作业效 率与安全性、环保性都具有划时代的意义。 日前，伞球有３３个自动化集装箱码 建成，由于其在节省码头人力成本、提高港【Ｊ通过能力、降 低 备能源消耗、提升港【］形象等方面具有 著优势，自动化集装箱码头 成为未来集装箱码头发展 的必然趋势。 １９９３年世界第一个自动化集装箱 投入运营，目前已经技腱剑第Ｖ 代。第一代：以１９９３年投 入返许的鹿特坩港ＥＣＴ 为代表，ＡＧＶ运｝Ｊ 速度为３ｍ／ｓ，采川Ｉ大Ｊ燃机液压驱动，ＡＧＶ线路为阎定 圳』｝ 路线；岸桥为 小牛结构，每个堆场 ｛仃 台轨道吊。（２）第 代：以２００２年投入运昔的德罔汉 港ＣＴＡ码头为代表，特点是岸桥赴双小●ｉ结构，水平运输采Ｊ１Ｊ的ＡＧＶ为灵活路线运行，堆场每一 个堆 【人Ｊ的 台轨道吊为穿越式们置，码 的路径规划设计和设符调度采川丫计算机模拟技术。ＡＧＶ 利川 频ｍ达导航，相对于固定路线运 ，ＡＧＶ的效率更高，但是调度更复杂。ＡＧＶ起初采用内燃 机液 动，后来采用柴油发电机供电的电力驱动，２００９年逐步升级为动力叱池供电的电力驱动以便 减少排放。（３）第三代：以２０１０年投入运营的荷兰鹿特丹港Ｅｕｒｏｍａｘ码’大为代表，隶属于和记黄埔 港ｌｌｌ】集 １， 第二代相比，堆场每一个堆 内的轨道吊为接力式埘称布置。岸桥装卸效率每小时４０ 个标准禾『１。ＡＧＶ采川柴油发电机电力驱动。（４）第网代：自２０ｌ４年以来的厦门远海，青岛港，上海 洋Ｉ Ｉ ＵｊｆＪ】。 国外自动化码头现状 英国伦敦门户码头 藏箱 ，共设置冷辅位５６４个。根据预测，伦敦 伦敦门 码头由迪拜环球港务集 投资片 门户码头‘期项目的集装箱业务情况为：空箱【 技， Ｉ＾｛｜ｆ；＝Ｈ仑救港以东约处，规划岸线长２７００ｍ， ５０％，最箱占５０％；４０英尺集装箱占７５％，２０ 码头 ｝水深ｌ７ｍ，共有泊位６个，设汁年集装 英尺集装箱占２５％；ｌＩ】转箱量占１０％，铁路集装 箱乔ｌＩ ３６０万ＴＥＵ。该码头建设 分且期 程 箱量占３５％，陆路集 栖量占５５％。 项日， ‘ｊｆ』】项ｌｊ包括３个泊化，岸线长，设计配 荷兰鹿特丹港Ｅｕｒｏｍａｘ码头 置１２ 桥、２８辆跨运牛和４０ 闩动化轨道ｆ１ ３。 Ｅｕｒｏｍａｘ码 址瞅洲集装箱码 公司 该 头ｌ 位已十２０ｌ３年１ １ ”港作业第一 （Ｅｕｒｏｐｅ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｔｅｍｉｎａｌｓ，ＥＣＴ）旗下二个 艘集 禾甜船冉ｎ。 头之 ，隶属于和记黄埔港口集团，位于鹿特ｌ丹 伦敦 码头采用“双４０英尺岸桥＋跨运车 港以西约处，码头岸线长ｌ５００ｍ，总面积８４万 ＋ｈ动化轨道ｈｊ”作业工艺。舣４０英尺岸桥实施 ｍ ，日前年集装箱乔 罱约ｌ８０万ＴＥＵ。该码 岸边附舟ｎ作、ｉ【，，其起重能力，起升高度，外伸 ， 于２０ｌ０年投产， 有岸桥ｌ６台（其中驳船岸桥 后侧外仲臂卜没６条宽的作业年道。海侧水、ｆｔ运 ４台）、自动化轨道吊５８台和自动导引车９６辆。 输采川“堆‘过二”跨运车，起雨能力。堆场垂 Ｅｕｒｏｍａｘ码头采』ｆｊ“双小车岸桥＋自动导引车＋自 ｊ 岸线 汁，最长箱区可发３６个标准幂ｆ１化（长 动化轨道吊”作 。岸边船舶作业采用叉义小 约）； 块堆场 置２台起重能力为４０ｔ的ｎ动化 岸桥，其起币能力，起升高度，外伸距，后侧 轨道ｍ，采ＪｔＪ全自动化作业方式，不支持舣箱作 外伸臂 设４条自动导引车作业车道。海侧水平 、Ｉ ；堆场陆侧采用集卡倒１ｉ作业 艺。伦敦门户 运输采用自动导引车， 车可运输１个４０英尺 鸺 ‘ｊＪｆｊ项¨ 建４０个堆场，其中包括２个冷 集装箱或２个２０英尺集装箱。堆场垂直于岸线 ６ ｓＰ ＥＣＩＡＬ ＲＥＰｏ ＲＴＩ专题报告 设计，每块堆场设２台起重能力为４０ｔ的自动化 轨道吊，采用全自动化作业方式，不支持双箱作 业；堆场陆侧采用集卡倒车工艺方式。Ｅｕｒｏｍａｘ 码头集装箱业务以中转箱为主，中转箱量占总箱 量的６５％，其中ｌ５％～２５％的中转箱由驳船转运 至内河码头。随着生产作业系统的不断优化， 釜山新集装箱码头坐落于韩国釜山港新港 港区，是亚洲第一个堆场垂直于岸线布置的自动 化集装箱码头。该码头采用“单小车岸桥＋跨运 车＋自动化轨道吊”作业工艺。岸桥和自动化轨 道吊均由上海振华重工（集团）股份有限公司（以 下简称振华重工）制造，其主要技术参数为：岸 Ｅｕｒｏｍａｘ码头作业效率逐年增高：目前岸桥平均 作业效率达３０自然箱／ｈ，峰值达到３３自然箱／ｈ； 平均船时效率达ｌ５０～１７０自然箱／ｈ，峰值达到 桥最大起重能力６６ｔ，外伸距７０ｍ，后伸距２５ｍ， 起升高度４５ｍ，门腿间趴ｌ８．３ｍ；自动化轨道吊 最大起重能力４０ｔ，轨距３ ｌＩＩ１，轨距内可堆放ｌ０ 排集装箱，堆垛能力为“堆血过六”，大车行驶 速度２ｌ０ｍ／ｍｉｎ，不支持双箱作业。跨运车由美国 特雷克斯集团制造，每台造价约７０万美元，堆 垛能力为“堆一过二”。该码头的码头操作系统 由美国Ｎａｖｉｓ公司提供，码头设备控制系统由瑞 士ＡＢＢ公司开发，先进的信息系统使码头生产 作业更具柔性和高效性。据统计，釜山新集装箱 码头岸桥平均作业效率为３２～３８自然箱／ｈ，线时 效率约为２９自然箱／ｈ。 ２２１自然箱／ｈ。 西班牙巴塞罗那港巴塞南欧码头 巴塞南欧码头是从和记黄埔港口集团旗下 的加泰罗利亚码头（ＴＥＲＣＡＴ）分出的，总占地 面积１３２万ｍ ，设计年集装箱吞吐量４４５万ＴＥＵ。 码头一期工程项目包括５个泊位，占地面积１００ 万ｍ ，设计年集装箱吞吐量３ｌ５万ＴＥＵ，配置 ｌ８台岸桥、８０台场桥和４２辆跨运车，计划于２０１４ 年完工；码头二期工程包括２个泊位，占地面积 ３２万ｍ ，设计年集装箱吞吐量ｌ３０万ＴＥＵ，配 置６台岸桥、３２台场桥和ｌ５辆跨运车，计划于 ２０１６年完工。巴塞南欧码头于２０ｌ１开始建设， ２０１２年７月４个箱区投产，２０１２年９月９个箱 区投产，当时接卸集装箱船舶，作业效率达３ｌ 自然箱／ｈ；目前己建成岸线长，码头占地面积６０ 万ｍ ；重箱堆场内和重箱堆场后方均布置冷藏箱 美国弗吉尼亚集装箱码头 弗吉尼亚集装箱码头坐落于弗吉尼亚诺福 克港，由马士基集团建设和运营。该码头堆场垂 直于岸线布置，总投资４．５亿美元，于２００７年建 成投产，采用“单小车岸桥＋跨运车＋自动化轨道 吊”作业工艺。岸桥和场桥均由振华重工制造， 其主要技术参数为：岸桥最大起重能力６５ｔ，外 伸距６９ｍ，起升高度４７ｍ，门腿间距１８ｍ；自动 区，堆场侧面布置特种箱区，采用跨运车进行水 平运输和堆垛（堆高１层）。巴塞南欧码头采用 “单４０英尺岸桥＋跨运车＋自动化轨道吊”作业 工艺。岸边船舶作业采用单４０英尺岸桥，其起 重能力，起升高度，外伸距。岸桥轨道问（轨距） 为跨运车与岸桥作业交接区；陆侧轨道后布置舱 盖板堆放区，其后布置２条跨运车高速车道；陆 侧轨道距离集装箱堆场边。跨运车起重能力，适 化轨道吊最大起重能力４０ｔ，适于“堆五过六” 作业，跨距内可堆放８排集装箱，行驶速度／ｍｉｎ， 不支持双箱作业。跨运车由卡尔玛公司制造，每 台造价约５０万美元。据统计，弗吉尼亚集装箱 码头岸桥平均作业效率为３２￣３６自然箱／ｈ。中转 箱量占码头集装箱业务总量的比例较小；进ｆ＿］箱 量约占码头集装箱业务总量的４８％，出口箱量约 于“堆一过二”作业方式。每块堆场配置设２台 起重能力为４０ｔ的自动化轨道吊，采用全自动化 作业方式，不支持双箱作业；堆场有效长度（约 ３２５ｍ）适于直线单层堆放集装箱，自动化轨道吊 跨距内可堆放９排集装箱，堆高为“堆五过一”； 陆侧堆场采用集卡倒车工艺方式，陆侧堆场边至 自动化轨道吊车挡距离不小于２辆集卡的长度。 在巴塞南欧码头集装箱业务中，中转箱量所占比 占５２％。弗吉尼亚集装箱码头的作业工艺与釜山 新集装箱码头基本相似，不同之处在于：弗吉尼 亚集装箱码头的冷藏箱区集中布置在自动化堆 场后方，设置７排共４２４个冷藏箱位，并预留扩 展到９６０个冷藏箱位的空间，冷藏箱水平运输采 用底盘车工艺方式。弗吉尼亚集装箱码头陆侧布 置７５个集卡车位，由４个作业人员远程操控集 卡装卸作业，３个显示界面（包括码头操作系统、 对锁眼和监控视频）便于作业人员与司机进行语 例较大，约为７０％，本地箱量占３０％。随着生产 作业系统的不断优化，该码头作业效率逐年增高， 音交流，以确保装卸作业安全。司机下车后进入 本车位工作亭并进行自动及人工确认，亭内地毯 目前岸桥平均作业效率稳定在３４自然箱／ｈ。 韩国釜山新集装箱码头 设有压力传感器，便于系统确认司机是否己到安 ７ 专 掇 ｌ ｓＰ ＥＣｌＡＬ ＲＥＰｏＲＴ 全区域；司机刷卡复核相关作业信息无误后，自 目前公认的世界上最先进的自动化集装箱码 动化轨道吊方可执行命令。码头陆侧在技术Ｌ可 之。该码头前两划 程项目分别 ｆ－２００５年ｌ２ 以实现全自动化作业，但出于安全考虑，仍采刚 月和２００８年ｌ２月建成投产，第三剡工程项｝＿＝Ｉ建 半自动化操作方式。 设己列入规划。ＴＣＢ码头堆场平行ｆ岸线布置， 日本名古屋港ＴＣＢ码头 采用“单小车岸桥＋自动导引车＋自动化轮胎吊” 由于日本为多地震国家，集装箱码头结构和 作业 艺。岸桥和Ｆ１动化轮胎吊均【¨Ｈ本■菱公 设备均采用强化抗震没计工艺，以减小地震危害。 司制造；自动导引车ｍ日本丰…公州制造。据统 ＴＣＢ码 是Ｌ】本首个令自动化集堤箱码头，也是 计，ＴＣＢ码头的岸桥平均作业效率为３３自然箱／ｈ。 存 ｆ・国，［』动化集装箱码头的建设也愈演愈烈：２０１６ ３门， 远海仝自动化 ＂Ｚ－正Ｉ 投入尚 业运营；２０１７年５』ｊ，规划４个泊位、已经投产２个泊化的 岛港全自动化码头止武投入商业运营： ２０１７年年底，上海洋ｔｌｌ港四期全自动化码头将投入运营，真正实现码头装卸、水平运输、堆场装缶１Ｊ环 节的全过程智能化、无人化操作…… 国内自动化码头现状 厦门远海全自动化码头 自然车ｆ｛＝提升到ｌ１月份的每小时３５门然箱，船舟ｎ ２０ｌ４年８月，由厦门市与中远集团、中交建 准班牢保持１００％。截至目前，青岛港全自动化 集团 一方投资建设，项目总投资６．５８亿元， ＇称 码头共运营１４条航线，实现周班运转。 “魔鬼码头”的厦门远海自动化码头试运行。码 １２ Ｊｊ ３日，装卸作业从零点２０分开始，到 头采片ｊ ３台自动化叉义小车岸桥、ｌ６台自动化轨道 Ｌ＇ｔ ９点２５分结束。住１７８５个自然箱装卸作、 吊、１８台自动导航运载 、８台自动化转运 台， ｒ 菏岛港全自动化集装箱码 的 机甲均作、Ｉ 单桥平均效率将实 每小时运送３７～３８自然箱， 效率达剑３９．６自然箱／ｄ，时，创｝¨令球自动化 提升作、Ｊ 效率快约２０％。码头的年 吐箭叮达７８ 头 机 均作业效率最高纪录，ｆ¨Ｌ伞而超越人 万一９１ 标箱。取消传统的南内燃机驱动的水 码头作业效率，比伞球自动化码 机平均效率 运输方式，将码头装卸完全置ｒ轨道上，用电驱 高出５０％ 。 动实现，因而解决ｒ噪声大、排放超标、污染环 青岛港自动化 头项目也受到中国科Ｉ办的 境等问题。系统作业高效，岸桥和后方堆场轨道 高度天注，获评“ｔ 日智能制造 火科技进腱 吊之『【１Ｊ的水甲运输乍采用低架桥结合电动小车 （２０１７）”项Ｆ｛，这是 国港口界阿次获此殊荣。 形式，节能环保，ｌＩ．实现了全 １动化。实现ｊ Ｉ划时， 岛港自动化 头项Ｈ获得 家々利２５ 场无人化作业，采ＪＩ Ｊ烟台 东电子的集装辅 项，发农沦文ｌ０篇，编制企业标准ｌ ８个。 智能牛 ：管理系统。 最仳得称道的趟，穿梭 自动化码 上的九 青岛港集装箱全自动化码头 人驾驶导引车（ＡＧＶ）。整个码 何３０多辆ＡＧＶ ２０１５年７月，青岛港宣布将打造亚洲首个集 不断来ｌｌＪ】穿梭，却 会发生碰擦或堵塞。车辆ｆ＿ １装箱令『Ｉ动化码头。 程分＝ｉ期开发建设六个泊 ２０～３０吨，冉加ｌ 集装箱的蘑量，全车最晕町 位，岸线总长２０８８米。项目建成后，青岛港集 达７０吨，但其停 化置十分精确，停车误 ／１ 【才１自动化码头将实现对码头装卸运输设备实时 超过２腻米。原来，码头地面埋设ｊ 儿万个磁钉， 智能化控制，叮停靠ｌ＿＿｛前世界ｌ 最人１９０００标准 ＡＧＶ 辆的位置由它们记录下来，传给后台，ｆ｝ｆ 箱的集装箱船舶和未来２４０００标准箱的集装箱船 由软件精确计算行驶路径。防Ｉｆ：碰撞和刮擦。这 舶，设汁效率达到每小时４０自然箱，减少人工 种控制系统过去国际 只有一家公州掌握，青岛 约７０％，提升作业效率约３０％。 港项｝＿１ 队历时３年、经过５万多次测试，终］ ２０ｌ７年５ ｌ１ ｆ １，青岛港令ｎ动化 －５头投 研发出令新一代控制系统，可满足ｌ００台以 入商业运营，系统运行稳定、可靠。以青岛港自 引 同时高效运行。 主知识产权实现全智能决策、全系统管理， 上海洋山港四期全自动化码头 了传统集装箱码头作业模式，开创了全自动化集 全球最大的集装箱自动化码头“上海国际航 装箱作业的新纪元。经过近７个月的商业运营， 运中心洋山深水港区阴期工程”于今年１２月ｌ０ 青岛港自动化码头平均效率从运营时每小时２６ 口开港试运营。 ８ ｓＰＥｃＩＡＬＲＥＰｏＲＴ Ｉ专题报告 洋山四期位于东海大桥以南，地处整个洋山 深水港的最西侧，依托珠山岛及大、小乌龟岛围 海填筑形成，总用地面积２２３万平方米，码头前 沿自然水深大部分在１１至１５米。洋山四期共建 的技术，除了无人驾驶、自动导航、路径优化、 主动避障外，还支持自我故障诊断、自我电量监 控等功能。 自动化码头有序高效运作不仅需要设备，更 需要软件系统的全面配合，系统的智能化水平将 直接影响码头的运行效率。洋山四期采用上港集 团自主研发的全自动化码头智能生产管理控制 系统（ＴＯＳ系统）和振华重工自主研发的智能控 制系统（ＥＣＳ系统），两者组成了这个全新码头 的“大脑”与“神经”。这两套系统的研制与应 用，将让国内全自动化码头第一次用上“中国芯”。 据介绍，ＴＯＳ系统覆盖自动化码头全部业务 环节，衔接上海港的各大数据信息平台，提供智 设７个集装箱泊位、集装箱码头岸线总长２３５０ 米，设计年通过能力初期为４００万标准箱，远期 为６３０万标准箱。放眼全球，规模如此之大的自 动化码头一次性建成投运是史无前例的。 自动化作业堆场是整个洋山四期占地面积 最大的区域，平均纵深３９６．５米，与一至三期工 程平均９００米的陆域纵深相比，四期工程的堆场 面积要小得多，得益于全自动化码头方案的采用， 大幅度提高了土地与深水岸线资源的利用率，实 现了集装箱在港内运输距离的最短化。因地制宜、 能的生产计划模块、实时作业调度系统及自动监 效率先行的布局特点，让洋山四期的堆场通过能 控调整的过程控制系统，可以实现岸桥边装边卸 力相比传统码头能获得提升。 振华重工洋山四期全自动化码头的项目项 目开创了自动化码头的两大先河：一是双箱自动 化轨道吊首次从实验室走向市场；二是电机、制 动器、减速箱“三合一”的创新使用，不断挑战 在空间和布置上的设计极限。项目的复杂性与挑 战性前所未有。 洋山四期采用由上海振华重工自主设计制 造的自动化装卸设备，整个装卸过程所涉及的三 大机种均为中国制造。其中，最引人注目的莫过 作业。振华重工研制的ＥＣＳ把智能化设备和系统 有机地协调起来，使它们能够密切地配合，自动 高效地完成码头操作系统ＴＯＳ的装卸任务，从而 实现整个码头智能化运作。由于ＥＣＳ系统减少了 码头的人力成本和生产过程中的人为干扰因素， 特别是保证了人身安全事故不再发生，并改善了 码头操作人员的工作环境，大大提高了码头的作 业效率。 洋山四期全自动化码头是全球最大的单体 于“搬运工”：它们既可以深入悬臂箱区作业， 又可以在堆场中来回穿梭，既可以完成全天候不 间断作业，又可以有效降低码头能耗。它们就是 自动引导运输车，也被称为ＡＧＶ。通过“智能” 大脑，ＡＧＶ可以自定行车路线，有效规避碰撞。 洋山四期的锂电池驱动ＡＧＶ采用了当今最前沿 全自动化码头，也是全球综合自动化程度最高的 码头。它的建成和投产标志着中国港口行业在运 营模式和技术应用上实现了里程碑式的跨越升 级与重大变革，更为上海港进一步巩固港口货物 吞吐能力世界第一地位，加速跻身世界航运中心 前列提供了全新动力。 国内自动化码头发展趋势 随着自动化码头技术的不断成熟、建设成本 头，是未来新建大型海港码头的一种发展趋势。 进一步下降、国内的人力资源成本逐渐提升，自 动化码头将成为集装箱码头未来发展的必然趋 势。根据目前国内集装箱码头的情况分析，自动 化码头建设会朝两个方向发展： 大型海港，新建码头：采用自动化岸桥 ＋ＡＧＶ＋ＡＲＭＧ的模式，建设全自动化集装箱码 （ＳＩＭＩＣ吕长红编写） 中小码头，现存码头：采用传统岸桥＋集卡 ＋ＡＲＭＧ的自动化堆场模式，具有投资规模小、 技术成熟、实施周期短、见效快的特点，是新建 中等码头和现存码头自动化改造的一个发展方 向。 参考文献： 【１］．全球最大集装箱自动化码头洋山四期１２月１０口￣［Ｎ／ＯＬ］．青年报，２０１７—０９—０５ ［２］．全球自动化码头春天已经到来［Ｊ】．经济参考报，２０１７一ｌｌ一２８ 【３］．何欣荣．全球最大自动化码头年底投产：用了哪些“黑科技” ］．建筑时报，２０１７—０７—１３（００８） ９
