CN1062830C - 港口集装箱装卸系统的设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于物料搬运领域。包括岸桥和场桥两部分，岸桥包括在岸边铺设的轨道上行走的大车行走机构；在臂架及大梁上设置的轨道上运行的起重小车；设置在起重小车上的起升机构，场桥包括大车行走机构、起重小车和起升机构三部分；在岸桥、场桥的起重小车轨道之下还设置了两道与其平行的轨道及在该轨道上通行的场桥转运小车。本发明具有装卸工作效率高，小车行驶平稳无摇晃，同时系统建造成本低，节省设备，人力等诸多优点。

Description

港口集装箱装卸系统的设备及工艺

本发明属于物料搬运领域，特别涉及港口装卸中集装箱装卸工艺及设备。

综观集装箱装卸工艺及设备，大体分为四种类型，如图1所示的“集装箱装卸工艺概况”。首先看图的左半部：集装箱船靠泊港口码头，由岸桥把集装箱卸下(装船为卸船的逆过程)，通常是直接进入堆场，在堆场内使用不同的设备进行堆取作业，故派生出不同的工艺，如底盘车工艺、跨运车工艺、场桥及拖车工艺、叉车、正面吊工艺等，其中场桥及拖车工艺用的最广泛。

图1的右半部为近年来超巴拿马船出现后为港口提出了“大和快”的要求，即除去适应船大、载箱量大之外，装卸速度必须加快，大的问题不难解决，为了快，世界各港口正在开发的新工艺，其中典型的有代表性的自动化方案，为美国海陆、德国诺尔、日本三菱等方案。从表中可以看出上述三种方案都是由场桥及拖车工艺发展而来。

现行装卸工艺即场桥及拖车工艺及设备，结合图2所示简述如下：场桥及拖车工艺设备由三部分构成，第一部分为岸桥11，第二部分为拖车12，第三部分为场桥13。岸桥位于码头前沿，在特殊设计的金属结构上配置有三大机构，其中大车行走机构111可使岸桥沿岸边铁路轨道行走：起升机构112可以把集装箱吊上吊下；起重小车113可以携带起升机构沿岸桥大梁上的轨道作垂直于岸线的运动。

拖车12即陆地行驶的能载运集装箱的汽车。

场桥13与岸桥类似，位于堆场之内，也由大车行走机构(图中未示)、起重小车131及起升机构132组成。场桥按动力系统不同分为电动场桥，走行于地面上铺设的钢轨之上，只能沿轨道运行，不能由某一场转入另一场作业。而内燃机为动力的场桥则不须钢轨而靠橡胶轮胎行走于地面，并可以通过橡胶轮90度转向完成由某一场转入另一场的转移。两者在世界各港中都有应用，统计资料表明，内燃机驱动的场桥数量较大，电动式场桥的跨距较大。

现行的场桥及拖车工艺(以卸船为例，装船为逆过程)为：由岸桥起升机构的吊具将船14上某位集装箱从图中A点提升到岸桥B点，起重小车将其由B点移动到岸桥C点，起升机构再将其下降至岸边D点，并交于在D点等待着的拖车，将其由D点运送到场桥下E点，场桥起升机构将其从拖车上提升至F点，场桥起重小车再将其水平运输到G点，场桥起升机构最后将其下降，安放到预定位置，如H点。当然为作下一循环，岸桥吊具放完箱后，沿A-B-C-D作D-C-B-A逆过程，拖车逆D-E走E-D回到岸桥下，场桥吊具逆E-F-G-H作H-G-F-E运动。

显然在上述系统中的工艺方法存在以下不足之处：其一，集装箱的装卸过程从A到H要经过2次上2次下3次水平运动。在这个工艺过程中，决定生产效率的是起升机构的吊具由A到B，到C，到D，然后再从D回到C，B，A，一个工作循环所需的时间较长。

其二，在场桥及拖车工艺作业中，岸桥小车或场桥小车作水平运动时，起制动都会引起由钢丝绳吊着的集装箱的摇摆，并引发包括驾驶室在内的小车一起晃动，为了防摇，人们作了很多工作，但无论是机械式、液压式、电子式甚至激光式等防摇装置效果都不理想，因干扰司机操作，影响效率提高，多不能发挥作用。

其三，超巴拿马船出现前，岸桥轨距多为16米(中国交通部有关规范规定16米，国外也多采用16米左右的轨距)，对于巴拿马型船装卸作业，通常采用一台岸桥、两台岸桥，最多三台岸桥同时配于一船，拖车在岸桥轨道间同时通过三台是没问题的，而超巴拿马船靠泊之后，其在港时间以分钟为单位进行计算，为了加快装卸速度，每条船通常要安排6台岸桥同时作业，即沿船长一台接一台摆放岸桥，而按场桥及拖车工艺要有至少18台拖车参加“会战”，岸桥主跨下至少有6台拖车通过，对于16米轨距的岸桥，无论如何难以满足要求。岸桥后伸距下是摆放仓盖的区域，不能通车。船舶在港期间，要有服务车辆从港外到船边，无疑也需要通道。因此解决岸桥下拖车通道的“瓶颈”成了问题的关键。

1996年3月在上海召开了国际学术交流会，专就“超巴拿马集装箱船对港口机械和码头工艺布局的影响”作了专题交流，在解决这一问题上，国外的经验是将岸桥轨距加大到80-100英尺(24-30米)甚至更大，以解决拖车通道不足，并把岸桥海侧轨道原来到海边距离3.5米加大到7米，以供为船生活服务的“补给车”通行。

这样一来，对于老码头(如中国各大港)要扩大轨距，要移轨，必须要重作基础，基建投资庞大且工期甚长。即使是新建码头，加宽轨距必然多占“寸土寸金”的码头前沿。前轨后移所谓移轨必然加大岸桥的外伸距，无疑要大大加大岸桥的刚度、强度、轮压，即增大设备基建投资。

另外，美国海陆方案是在场桥及拖车工艺中采用了无人驾驶的场桥及自动导引的拖车，除岸桥外无司机操作，除自动化外，保留了老工艺的特点。

德国诺尔方案，码头前沿岸桥做了改进，该方案为一岸桥上设置了两台起重小车，一台转运小车(实际上的方案是两台起重小车通过桥架上的平台的转接，分段完成岸桥范围内的水平运输)。拖车采用了线性马达转运车，场内改为高架式固定轨道上行驶的短腿场桥。

日本三菱方案被称为MHI横移车系统，该系统的岸桥后边是三台场桥加一自行式横移车，它位于第一、二台场桥之间，而岸桥及第三台场桥上也都附加了横移车。

无论上述哪种工艺及设备都存在结构复杂、投资大，要防摇，最主要的是效率低等不足之处。

本发明的目的在于，为克服已有技术的不足之处，更好地适应超巴拿马集装箱运输船装卸工艺的需要，提出一种新型港口集装箱π型装卸工艺及其设备，使其具有装卸工作效率高，小车行驶平稳无摇晃，同时系统建造成本低，节省设备，人力等诸多优点。

本发明提出一种港口集装箱装卸系统VHV-Ⅰ(也可称为π型是因为集装箱在被搬运过程中的行走路线为垂直一水平-垂直，为叙述方便，我们将其释成VERTICAL-HORIZONTAL-VERTECAL，取其字头，简称VHV)的设备，由岸桥和场桥组成，其中岸桥包括在岸边铺设的轨道上行走的大车行走机构；在臂架及大梁上设置的轨道上运行的起重小车；设置在起重小车上的起升机构。场桥包括在场地上铺设的轨道上行走的大车行走机构，沿梁上轨道运行的起重小车和装于小车之上的起升机构三部分。这与通常岸桥、场桥结构无异，其特殊部分在于在普通的岸桥、场桥的起重小车轨道之下又设置了两道梁和供场桥转运小车通行的轨道。场桥可采用电动轨道式。由于场桥和岸桥大梁对接处不可能完全密合，如转运小车的车轮采用钢轮，就很难通过对接处。本发明转运小车的车轮最好采用橡胶轮胎，使转运小车能顺利通过对接处。

采用本发明所述港口集装箱π型装卸系统的工艺包括以下步骤：卸船过程，首先岸桥对准船上要卸的一贝集装箱，(所谓一贝(BAY)即船的某一断面上仓内与甲板上载箱总和)场桥大梁与岸桥大梁对接，岸桥的起升机构的吊具抓紧船该贝某一集装箱后竖直地提升并放到转运小车上，然后下降抓另一箱。转运小车沿轨道将集装箱水平地从岸桥运至场桥，并交给场桥起升机构后再回到岸桥作下一循环；场桥的起升机构的吊具从转运小车上抓起集装箱垂直地向下放至场地上，然后起升准备吊下一箱。装船过程为卸船过程的逆过程。

为更好地适应大型集装箱船的装卸，本发明还设计了VHV-Ⅱ装卸系统，在其设备方面与上述设备区别一是在岸桥与场桥之间增设了一台小跨距的摆渡桥，其上除设有大车行走机构，起升机构及起重小车外，也设有两道供场桥转运小车通行的轨道。二是VHV-Ⅰ岸桥上无转运小车，而VHV-Ⅱ则在岸桥上增加了一台岸桥转运小车。

增加了摆渡桥的装卸系统VHV-Ⅱ的工艺可包括三种，第一种和上述的工艺完全相同。即载箱的转运小车从岸桥、摆渡桥直接运至场桥后卸货称为过渡工艺。第二种：随着船型再增大(4000-5000-8000-10000TEU)转运小车运距必随之加长，为保生产率不受影响，将水平运动分段完成，即岸桥转运小车将箱运至摆渡桥上，交于摆渡桥起重小车即返回，摆渡桥起重小车原地不动再转手交于场桥转运小车运至场桥起重小车卸下，称之为中转工艺。第三种：当船上一贝集装箱在岸桥、摆渡桥、场桥三桥成一线顺利卸于陆地空场后，岸桥保持原位不动，场桥移至旁边准备装船的成排的集装箱上，摆渡桥首先与场桥对接，接受场桥转运小车运来的箱子，待场桥转运小车撤离后，摆渡桥沿岸线(顺其轨道)方向跑车从场桥移向岸桥并对接，然后将箱交于岸桥转运小车后返回与场桥再对接作下一循环，岸桥起重小车则把转运小车运来的箱子卸进刚刚卸空的船内，被称为摆渡工艺。

这样，VHV-Ⅱ增加了一台短跨距摆渡桥，可大大提高VHV系统的机动机和灵活性。当然还可根据情况由一岸桥，一摆渡加两场桥组成，随船型适当组合。

本发明具有以下显著的优点。

其一，装卸效率较高。因场桥及拖车工艺的效率取决于吊具吊箱运行A-B-C-D再加吊具空载运行D-C-B-A所消耗的时间，而VHV-Ⅰ的效率取决于A-B，B-A所消耗的时间，显然后者比前者耗时少的多。

此外，场桥及拖车工艺中集装箱从A到H要经过两次上，两次下，三次水平运动，而VHV-Ⅰ则只需要一次上，一次下，一次水平运动，其消耗的功率也将大幅度降低。

其二，无须防摇。在场桥及拖车工艺中，岸桥小车或场桥小车作水平运动时，起、制动都会引起由钢丝绳吊着的集装箱的摇摆，并引发包括驾驶室在内的小车一起晃动，为了防摇，人们做了大量工作，但无论是机械式、液压式、电子式、甚至激光式防摇装置，效果都不理想，因干扰司机操作，影响效率提高，在港口实践中多不能发挥作用。

VHV-Ⅰ系统在工作中，无论岸桥还是场桥起重小车从不带箱作水平运动，(水平运动只是在改变操作对象时的移位，属辅助运动)根不产生摇动，当然就无须防摇了。

其三，经济。VHV系统与场桥及拖车系统比，电力取代了内燃机作为场桥动力，设备投资、动力消耗、维修成本都低的多；一台电动转运小车至少可代替三台内燃拖车，除节省设备投资等项费用外，每一条作业线至少可节省(四班三运转)3×4=12名司机；取消了大量拖车在码头场地上往返交叉运行，安全生产又是显而易见的优点。

其四，巧妙地解决了岸桥轨道16米轨距不能适应大船作业的难题。采用VHV系统，转运小车取代拖车并被搬到空中，一台转运小车代替三台拖车，根本不从岸桥下的码头面上通过，为补给车留出了足够的通道，既不要加宽轨道，也不要后移轨道，岸桥外伸距也不要加大，相反，16米窄轨距却变成了优点，不但不占宝贵的码头前沿且可以使转运小车在装卸过程中少跑路程而提高作业效率。

其五，本发明VHV系统从场桥及拖车工艺发展而来又包容了场桥及拖车工艺，可随时恢复场桥及拖车工艺，对于老码头改造，具有单工艺、双工艺、混合工艺多种选择的余地。

其六，经计算，本发明VHV配置6条作业线占用码头岸线长500-600米，可相当于场桥及拖车工艺的8-9条作业线占用码头岸线900-1100米，节省占地45％；VHV的装卸速度在岸桥技术参数(起升、下降速度、小车运行速度)相同的情况下较之场桥及拖车工艺快一倍以上，提高效率100％；操作人员VHV系统配人每班每条线只要1-2名，而拖车及场桥系统则要2+3+2=7人，节省司机200％以上。

附图简要说明：

图1为目前港口集装箱装卸系统及工艺概况示意图表。

图2为现有装卸工艺即场桥及拖车设备及工艺示意图。

图3为本发明丌型装卸系统(VHV-Ⅰ)的设备及工艺示意图。

图4为本发明的另一种丌型装卸系统(VHV-Ⅱ)的设备及工艺示意图。

图5为图4的俯视结构示意图。

本发明所述设备及工艺的两种实施例，如图3-图5所示，结合附图，详细描述如下：

本实施例1为港口集装箱装卸系统VHV-Ⅰ的设备及工艺，其设备由两部分构成，如图3所示，第一部分为岸桥21它也由大车行走机构211、起升机构212、起重小车213三大机构构成，特殊之处是在普通岸桥小车轨道之下又平行设置了两道梁214，并设置了供场桥上的转运小车运行的轨道，因转运小车车轮为橡胶轮，因此该轨道无须铺设钢轨。

第二部分为场桥22，该场桥为大跨距电动轨道式，与普通场桥相比，除同样设置有大车行走机构(图中未示)、起升机构221、起重小车222之外，另设置了电动、橡胶轮胎的转运小车223，它行走于起重小车轨道之下某一位置与起重小车轨道平行设置的轨道224之上，它可以像汽车一样转运集装箱，是载箱而不是吊箱转运。

本实施例工艺方法以卸船为例，如图3所示，船24靠码头，岸桥对准船上要卸的一贝后，场桥通过跑大车与岸桥置于同一线上。

岸桥起升机构将箱从A提升至B，交于场桥转运小车，待转运小车离开后再下降去取另一箱。转运小车沿岸桥、场桥对接的轨道由B将箱运到C，交于场桥起升机构之后，返回到B等待下一循环。

场桥起升机构将箱从C下降到D，然后再回到C作好下一循环的准备。

图中两桥之间的地面上有一拖车23，其功能是遇有特种箱如危险品箱、冷藏箱等，转运小车接箱后从B运行到C’，场桥起升机构则将箱从转运小车上取下然后下降到D’交于拖车转运到指定的库或场。

实施例2为港口集装箱装卸系统VHV-Ⅱ的设备及工艺。VHV-Ⅱ是在VHV-Ⅰ的基础上设计的，如图4所示，在设备方面二者区别一是在岸桥31与场桥32之间增设了一台小跨距的摆渡桥33。其上除设有大车行走机构、起升机构(图中未示)及起重小车331外，也设有两道供场桥转运小车通行的轨道332。二是VHV-Ⅰ岸桥上无转运小车而VHV-Ⅱ则在岸桥上增加了一台转运小车312。

VHV-Ⅱ的工艺是在VHV-Ⅰ的基础上增加了摆渡桥功能，即过渡、中转、摆渡。

1)过渡：岸桥转运小车可穿过摆渡桥直接进入场桥(当然场桥转运小车也可以穿过摆渡桥直接进入岸桥)，类似VHV-Ⅰ，称之为过渡。

2)中转：随着船型再增大(4000-5000-8000-10000以上TEU)转运小车运距必随之加长，为保生产效率不受影响，将水平运输分段完成，即岸桥31转运小车312将箱运至摆渡桥33上交于摆渡桥起重小车331即返回，摆渡桥小车331原地不动再转手把箱交于场桥转运小车322运至场桥起重小车321下卸于堆场之内，称之为中转。

3)摆渡：如图5所示。

当船上的一贝在岸桥41、摆渡桥43、场桥42三桥一线的情况下顺利卸于陆地空场(如图中1、3、5作业线)后，岸桥保持原位不动，场桥移至旁边已准备好的要装船的一排箱子44之上(如图中2、4作业线)，摆渡桥首先与场桥对接，接受场桥转运小车运来的箱子，待场桥之转运小车撤离后，摆渡桥携箱沿其大车轨道跑向岸桥并对接。岸桥小车跑上摆渡桥将箱子接下并交其起升机构卸入刚刚卸空的舱内。当然，摆渡桥在岸桥小车离去之后，会重新回去与场桥对接作下一循环。这种工艺过程称之为摆渡。

摆渡桥起升机构按其功能又作了不同设计，当需要将集装箱卸于摆渡桥跨下(卸船)或自摆渡桥跨下将集装箱提升上桥(装船)时，与普通起升机构无异，但当其发挥摆渡功能时，起升机构与起重小车将呈刚性连接，这是为了使集装箱无论随摆渡桥作牵联运动还是沿摆渡桥作相对运动都不会发生摇摆晃动而影响作业效率。

显然，VHV-Ⅱ增加了一台小跨距摆渡桥后，可大大提高VHV系统的机动和灵活性，并解决了在同一泊位实现同时装船卸船而不须移泊的问题。

Claims (7)

1、一种港口集装箱装卸系统的设备，由岸桥和场桥两部分组成，其中岸桥包括在岸边铺设的轨道上行走的大车行走机构；在臂架及大梁上设置的轨道上运行的起重小车；设置在起重小车上的起升机构，场桥包括在场地上铺设的轨道上行走的大车行走机构，沿梁上轨道运行的起重小车机构和装于小车之上的起升机构三部分；其特征在于，在所说的岸桥、场桥的起重小车轨道之下设置了两道与其平行的轨道及在该轨道上通行的场桥转运小车。

2、如权利要求1所述设备的工艺，包括以下步骤：卸船过程，首先岸桥对准船上要卸的一贝集装箱，场桥大梁与岸桥大梁对接，岸桥的起升机构的吊具抓紧船该贝某一集装箱后竖直地提升并放到转运小车上，然后下降机抓另一箱；转运小车沿轨道将集装箱水平地从岸桥运至场桥，并交给场桥起升机构后再回到岸桥下一循环：场桥的起升机构的吊具从转运小车上抓起集装箱垂直地向下放至场地上，然后起升吊下一箱：装船过程为卸船过程的逆过程。

3、如权利要求1所说的设备，其特征在于，在岸桥与场桥之间增设了一台小跨距的摆渡桥，其上设有大车行走机构，起升机构及起重小车，以及设有两道供场桥转运小车通行的轨道：所说的岸桥上增加一台转运小车。

4、如权利要求3所述设备的工艺，包括以下步骤：卸船过程，首先岸桥对准船上要卸的一贝集装箱，场桥大梁与岸桥大梁对接，岸桥的起升机构的吊具抓紧船该具某一集装箱后竖直地提升并放到转运小车上，然后下降抓另一箱；转运小车沿轨道将集装箱水平地从岸桥通过摆渡桥运至场桥，并交给场桥起升机构后再回到岸桥作下一循环：场桥的起升机构的吊具从转运小车上抓起集装箱垂直地向下放至场地上，然后起升吊下一箱：装船过程为卸船过程的逆过程。

5、如权利要求4所述的工艺，其特征在于，增设中转工艺，岸桥转运小车将箱运至摆渡桥上，交于摆渡起重小车即返回，摆渡桥起重小车原地不动再转手并于场桥转运小车运至场桥起重小车卸下。

6、如权利要求4所述的工艺，增设摆渡工艺，当船上一具集装箱在岸桥、摆渡桥、场桥三桥成一线顺利卸于陆地空场后，岸桥保持原位不动，场桥移至旁边准备装船的成排的集装箱上，摆渡桥首先与场桥对接，接受场桥转运小车运来的箱子，待场桥转运小车撤离后，摆渡桥沿岸线(顺其轨道)方向跑车从场桥移向岸桥并对接，然后将箱交于岸桥转运小车后返回与场桥再对接作下一循环，岸桥起重小车则把转运小车运来的箱子卸进刚刚卸空的船内。

7、如权利要求1所说的设备，其特征在于，所说的场桥可采用电动轨道式，所说的转运小车车轮为橡胶轮胎车轮。

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