CN109132610B - 一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统及方法 - Google Patents

Abstract

鉴于自动化集装箱码头堆场起重机大车行走机构成为工作常态，本发明提供了一种单箱跨距起重机自动化码头装卸系统及方法，通过一种轻小化的单箱跨距堆场起重机的应用，把以顺岸堆放的单排集装箱作为一条箱区的堆场按垂直岸线的形式布置，并在箱区两端设置交接区，实现了水平运输车辆及集疏运卡车侧方停靠式的装卸作业模式，改善了现有集装箱自动化码头大型自动化轨道吊大面积交接耦合区、车辆需要转90度进入箱区的作业模式，大大降低了集装箱堆场起重机的作业能耗，提升了堆场土地的有效利用率以及堆场装卸设备与水平运输设备耦合作业的效率，同时整个集装箱自动化码头装卸系统自动化程度高、安全、环保、运营成本低。

Description

一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统及方法

技术领域

本发明属于港口集装箱装卸技术领域，具体涉及一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统及方法。

背景技术

专业集装箱码头源于欧美，早期的码头主要是采用“岸边集装箱起重机+跨运车”的工艺模式，采用跨运车来实现集装箱的水平运输及堆场装卸，这种工艺虽然效率高，但堆高不足，且各排之间需要设置跨运车车道，导致堆场土地利用率低。

随后人们设计发明了轮胎式集装箱门式起重机，将多排集装箱加一个集卡车道设为轮胎场桥的跨距，并构成作业箱区，水平运输采用集卡。同时与“轮胎式集装箱门式起重机+集卡”工艺对应的“轨道式集装箱门式起重机+集卡”工艺也开始快速发展，轨道式集装箱门式起重机形式多样，有双悬臂、单悬臂、无悬臂等结构形式，跨距也有多种选择，堆放多排集装箱，并构成作业箱区，水平运输也采用集卡。前者轮胎式集装箱门式起重机可自行转场，灵活机动、柔性好，应对不确定性干扰因素比较强。后者轨道式集装箱门式起重机运行定位准确、速度参数高、无废气排放，便于实现自动化。

但是随着集装箱船舶大型化的发展，对集装箱码头装卸质量的要求越来越高，传统的工艺模式逐渐不能满足其发展需求。集装箱自动化码头因为其高效、环保、人力成本低等优势使其成为集装箱码头未来发展的必然趋势。目前集装箱自动化码头主要利用“轨道式集装箱门式起重机+集卡”工艺的优势，采用AGV代替内集卡来负责集装箱的运输，将堆场箱区垂直岸线布置，把海侧装卸船车流与陆侧集疏运车流在堆场箱区两端分开，并在箱区两端布置集装箱交接点，轨道式集装箱门式起重机把在两端交接的集装箱水平运输到箱区内堆放，这使得大车行走机构的性质发生了变化，由辅助机构变成了工作机构，如此轨道式集装箱门式起重机的大车行走也就成了工作常态。这样虽然避免了车流干扰的若干问题，但也导致自重在250-300吨的轨道式集装箱门式起重机大车运行的行程加长，能耗加大。另外，目前堆场箱区两端交接处采用车辆倒车入库模式，不仅导致了水平运输车辆与堆场装卸设备耦合作业的效率低下，也导致了耦合作业区占用堆场的面积过大，降低了堆场土地的有效利用率。

发明内容

本发明提供一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统及方法，旨在克服现有技术中的自动化码头装卸系统中自重很大的起重机大车行走成为工作常态而能耗高、堆场箱区两端交接处采用车辆倒车入库模式而使装卸作业效率低且占用堆场面积过大等不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统，其包括船舶、岸桥、水平运输车、集装箱、单箱跨距堆场起重机、堆场箱区和集疏运卡车，所述岸桥位于码头前沿，用于所述船舶和所述水平运输车之间的装卸作业，所述堆场箱区内平行设有若干长条状的堆放区，每条所述堆放区的长度方向沿垂直于岸线的方向，每条所述堆放区对应设有至少一个可沿其长度方向往复移动的所述单箱跨距堆场起重机，所述堆场箱区的海侧设有多条沿岸线方向伸展的供所述水平运输车呈回字形循环移动的车辆通道，所述堆场箱区的陆侧设有多条沿岸线方向伸展的供所述集疏运卡车移动的车辆通道，所述单箱跨距起重机可向以侧方停车方式停靠于相应的所述堆放区两端海侧交接点及陆侧交接点的所述水平运输车和/或集疏运卡车上装卸集装箱。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述单箱跨距堆场起重机的轨距设置为只覆盖一个集装箱的长度，所述单箱跨距堆场起重机的高度设置为可完成2-4层集装箱的堆取要求，所述单箱跨距堆场起重机具有沿所述堆放区长度方向伸展的悬臂以向相应的所述堆放区两端的所述水平运输车和/或集疏运卡车上装卸集装箱。

采用上述进一步结构改进的好处为，单箱跨距堆场起重机的轨距只有一个集装箱的长度，即跨距非常小，可保证起重机的自重最大程度的减小，从而在工作过程中来回移动时自身移动消耗的能量大大降低；通过设置沿堆放区长度方向伸展的悬臂可以保证水平运输车及集疏运卡不用以倒车入库的方式进入起重机主梁以下而是以侧方停车的方式侧方停靠于堆放区端部，然后伸出的悬臂可实现集装箱的装卸，提高了装卸效率，且节省了堆场供车辆行走的空间，增加了堆放区可利用的空间，堆场土地有效利用率提升。

进一步，所述单箱跨距起重机包括龙门架和大车行走机构，所述龙门架包括主梁、支腿、外伸叉架和带起升机构的悬挂小车，所述主梁与所述堆放区的宽度方向及所述集装箱的长度方向均相同(主梁的长度比集装箱的长度略大，即单箱跨距起重机的跨距基本是单个集装箱的长度)，所述主梁上垂直连接有所述悬臂，所述悬臂上连接有可沿其长度方向移动的所述带起升机构的悬挂小车，所述大车行走机构布置于所述堆放区长边的两侧并可带动所述龙门架沿所述堆放区的长度方向移动。

进一步，所述大车行走机构包括设置于所述堆放区长边两侧地面上并沿所述堆放区长度方向伸展的轨道，所述轨道的高度为15-30cm。

进一步，所述轨道两端设置有限位及防止所述龙门架倾倒的装置。

采用上述进一步结构改进的好处为，上述结构的单箱跨距起重机结构简单、自重小，不需要使用高架桥，安装方便，设备本身及安装成本均较低，运行费用低。

进一步，所述水平运输车为每次可完成至少一个集装箱运载的AGV或集卡。

采用上述进一步结构改进的好处为，使堆场装卸系统的自动化程度提升。

进一步，每条所述堆放区对应设有2至3个所述单箱跨距堆场起重机，每个所述单箱跨距堆场起重机均可负责所述堆放区内的集装箱的转移。

采用上述进一步结构改进的好处为，当堆放区长度较大时，仅设一个单箱跨距起重机存在平移距离长装卸速度慢的不足，一条堆放区内同时设置多台起重机，一台专门用于装卸货，其余的可负责在堆放区内对集装箱的接力转移堆放。

进一步，相邻两条所述堆放区之间设有消防通道。

采用上述进一步结构改进的好处为，满足港口堆场设计规范，保障安全。

本发明还提供了一种以上述的单箱跨距堆场起重机自动化码装卸系统进行集装箱装卸的方法，卸船流程、集运流程、装船流程与疏运流程分别如下：

卸船流程：船舶靠泊后，岸桥从船上吊取集装箱并转移到岸桥陆域装卸点，将集装箱放置到在岸桥陆域卸载点等待的水平运输车上，水平运输车根据控制中心的作业指令，运行并侧方停靠到相应的堆放区的海侧交接点，然后单箱跨距堆场起重机从水平运输车上取走集装箱，带箱行走至堆放区的相应的位置进行堆放，重复此过程，完成卸船作业；

集运流程：根据船舶计划，安排集疏运卡车进行送箱，集疏运卡车装载集装箱行走并侧方停靠至相应的堆放区的陆侧交接点，然后单箱跨距堆场起重机从集疏运卡车上吊取集装箱，带箱行走至相应的位置进行堆放，重复此过程，完成集运作业；

装船流程，为卸船流程的逆过程；

疏运流程，为集运流程的逆过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

提供的装卸系统通过堆场平面布置与堆场装卸设备的创新设计，在大大降低集装箱堆场起重机作业能耗的同时，提升了堆场土地的有效利用率以及堆场装卸设备与水平运输设备耦合的作业效率；整个集装箱自动化码头装卸系统自动化程度高、能耗小、安全、环保。

附图说明

图1为本发明提供的一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统的俯视图；

图2为图1中的单箱跨距堆场起重机集装箱自动化码头装卸系统的前视图；

图3为图2中的单箱跨距堆场起重机集装箱自动化码头装卸系统局部A的放大图；

图4为图2中的单箱跨距堆场起重机集装箱自动化码头装卸系统局部B的放大图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1.船舶；2.岸桥；3.水平运输车；4.集装箱；5.单箱跨距堆场起重机；6.堆场箱区；7.集疏运卡车。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至4所示，本发明提供一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统，其包括船舶1、岸桥2、水平运输车3、集装箱4、单箱跨距堆场起重机5、堆场箱区6和集疏运卡车7，所述岸桥2位于码头前沿，用于所述船舶1和所述水平运输车3之间的装卸作业，所述堆场箱区6内平行设有若干长条状的堆放区，每条所述堆放区的长度方向沿垂直于岸线的方向，每条所述堆放区对应设有至少一个可沿其长度方向往复移动的所述单箱跨距堆场起重机5，所述堆场箱区6的海侧设有多条沿岸线方向伸展的供所述水平运输车3呈回字形循环移动的车辆通道，所述堆场箱区6的陆侧设有多条沿岸线方向伸展的供所述集疏运卡车7移动的车辆通道，所述单箱跨距起重机可向以侧方停车方式停靠于相应的所述堆放区两端海侧交接点及陆侧交接点的所述水平运输车3和/或集疏运卡车7上装卸集装箱4。

进一步，所述单箱跨距堆场起重机5的轨距设置为只覆盖一个集装箱4的长度，所述单箱跨距堆场起重机5的高度设置为可完成2-4层集装箱4的堆取要求，所述单箱跨距堆场起重机5具有沿所述堆放区长度方向伸展的悬臂以向相应的所述堆放区两端的所述水平运输车3和/或集疏运卡车7上装卸集装箱4。

进一步，所述单箱跨距起重机5包括龙门架和大车行走机构，所述龙门架包括主梁、支腿、外伸叉架和带起升机构的悬挂小车，所述主梁与所述堆放区的宽度方向及所述集装箱4的长度方向均相同，所述主梁上垂直连接有所述悬臂，所述悬臂上连接有可沿其长度方向移动的所述带起升机构的悬挂小车，所述大车行走机构布置于所述堆放区长边的两侧并可带动所述龙门架沿所述堆放区的长度方向移动。

进一步，所述大车行走机构包括设置于所述堆放区长边两侧地面上并沿所述堆放区长度方向伸展的轨道，所述轨道的高度为15-30cm。

进一步，所述轨道两端设置有限位及防止所述龙门架倾倒的装置。

进一步，所述水平运输车3为每次可完成至少一个集装箱4运载的AGV或集卡。

进一步，每条所述堆放区对应设有两个所述单箱跨距堆场起重机5，每个所述单箱跨距堆场起重机5均可负责所述堆放区内的集装箱4的转移。

进一步，相邻两条所述堆放区之间设有消防通道。

本发明还提供了一种以上述的单箱跨距堆场起重机自动化码装卸系统进行集装箱装卸的方法，卸船流程、集运流程、装船流程与疏运流程分别如下：

卸船流程：船舶1靠泊后，岸桥2从船上吊取集装箱4并转移到岸桥2陆域装卸点，将集装箱4放置到在岸桥2陆域卸载点等待的水平运输车3上，水平运输车3根据控制中心的作业指令，运行并侧方停靠到相应的堆放区的海侧交接点，然后单箱跨距堆场起重机5从水平运输车3上取走集装箱4，带箱行走至堆放区的相应的位置进行堆放，重复此过程，完成卸船作业；

集运流程：根据船舶1计划，安排集疏运卡车7进行送箱，集疏运卡车7装载集装箱4行走并侧方停靠至相应的堆放区的陆侧交接点，然后单箱跨距堆场起重机5从集疏运卡车7上吊取集装箱4，带箱行走至相应的位置进行堆放，重复此过程，完成集运作业；

装船流程，为卸船流程的逆过程；

疏运流程，为集运流程的逆过程。

以进口箱为例，各实体在系统中的流向及作用如下步骤所述：

步骤一：如附图2所示，船舶到港靠泊后，中控系统指派位于码头前沿的岸桥为其进行卸载，即岸桥吊取集装箱后岸桥小车载箱行走到陆域的装卸点，将集装箱放置到在装卸点等待的水平运输车上，岸桥小车进入下一个集装箱的吊取；

步骤二：如附图1所示，载箱的水平运输车根据中控系统的作业指令，沿预先设定的路径运载到相应堆场箱区的海侧交接处并靠最内侧车道侧方停靠，等待单箱跨距堆场起重机为其卸载后进入下一个任务的循环；

步骤三：如附图3所示，对应箱区的海侧单箱跨距堆场起重机运行至箱区海侧交接端，吊具沿悬臂伸出一定距离，垂直下降并从水平运输车上吊取集装箱；

步骤四：如附图3所示，集装箱随吊具垂直上升并归位到单箱跨距堆场起重机的中心，单箱跨距堆场起重机载箱运行并卸载至相应的堆场位置，然后进入下一个任务的循环。

循环以上步骤，直至进口集装箱全部卸载完毕，至此即完成集装箱码头四大主要作业流程之一的卸船流程。在进口集装箱疏运出港之前，由于两单箱跨距堆场起重机不能交叉作业，可能需要将进口箱进行至少一次箱区内的转移，以便陆侧单箱跨距堆场起重机能够对进口箱进行吊取，该过程与堆场的堆存策略有关。

步骤五：如附图4所示，陆侧单箱跨距堆场起重机吊取集装箱后，载箱运行至箱区陆侧交接端，吊具沿悬臂伸出一定的距离，垂直下降，将集装箱卸载到侧方停靠的疏运集卡上，进入下一个任务的循环。

步骤六：疏运集卡载箱按规定的道路出港。

如此循环以上步骤，直至进口箱按批疏港完毕，至此即完成了集装箱码头四大主要作业流程之一的疏港流程。

出口箱的流动为进口箱的逆过程，包括与疏运流程相反的集运流程以及与卸船流程相反的装船流程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统，其特征在于，包括船舶(1)、岸桥(2)、水平运输车(3)、集装箱(4)、单箱跨距堆场起重机(5)、堆场箱区(6)和集疏运卡车(7)，所述岸桥(2)位于码头前沿，用于所述船舶(1)和所述水平运输车(3)之间的装卸作业，所述堆场箱区(6)内平行设有若干长条状的堆放区，每条所述堆放区的长度方向沿垂直于岸线的方向，每条所述堆放区对应设有至少一个可沿其长度方向往复移动的所述单箱跨距堆场起重机(5)，所述堆场箱区(6)的海侧设有多条沿岸线方向伸展的供所述水平运输车(3)呈回字形循环移动的车辆通道，所述堆场箱区(6)的陆侧设有多条沿岸线方向伸展的供所述集疏运卡车(7)移动的车辆通道，所述单箱跨距堆场起重机(5)可向以侧方停车方式停靠于相应的所述堆放区两端海侧交接点及陆侧交接点的所述水平运输车(3)和/或集疏运卡车(7)上装卸集装箱(4)，所述单箱跨距堆场起重机(5)具有沿所述堆放区长度方向伸展的悬臂以向相应的所述堆放区两端的所述水平运输车(3)和/或集疏运卡车(7)上装卸集装箱(4)。

2.根据权利要求1所述的一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统，其特征在于，所述单箱跨距堆场起重机(5)的轨距设置为只覆盖一个集装箱(4)的长度，所述单箱跨距堆场起重机(5)的高度设置为可完成2-4层集装箱(4)的堆取要求。

3.根据权利要求2所述的一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统，其特征在于，所述单箱跨距堆场起重机(5)包括龙门架和大车行走机构，所述龙门架包括主梁、支腿、外伸叉架和带起升机构的悬挂小车，所述主梁与所述堆放区的宽度方向相同及所述集装箱(4)的长度方向均相同，所述主梁上垂直连接有所述悬臂，所述悬臂上连接有可沿其长度方向移动的所述带起升机构的悬挂小车，所述大车行走机构布置于所述堆放区长边的两侧并可带动所述龙门架沿所述堆放区的长度方向移动。

4.根据权利要求3所述的一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统，其特征在于，所述大车行走机构包括设置于所述堆放区长边两侧地面上并沿所述堆放区长度方向伸展的轨道，所述轨道的高度为15-30cm。

5.根据权利要求4所述的一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统，其特征在于，所述轨道两端设置有限位及防止所述龙门架倾倒的装置。

6.根据权利要求1所述的一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统，其特征在于，所述水平运输车(3)为每次可完成至少一个集装箱(4)运载的AGV或集卡。

7.根据权利要求1所述的一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统，其特征在于，每条所述堆放区对应设有2至3个所述单箱跨距堆场起重机(5)，每个所述单箱跨距堆场起重机(5)均可负责所述堆放区内的集装箱(4)的转移。

8.根据权利要求1所述的一种单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统，其特征在于，相邻两条所述堆放区之间设有消防通道。

9.一种以权利要求1至8任一项所述的单箱跨距堆场起重机自动化码头装卸系统进行集装箱装卸的方法，其特征在于，卸船流程、集运流程、装船流程与疏运流程分别如下：

卸船流程：船舶(1)靠泊后，岸桥(2)从船上吊取集装箱(4)并转移到岸桥(2)陆域装卸点，将集装箱(4)放置到在岸桥(2)陆域卸载点等待的水平运输车(3)上，水平运输车(3)根据控制中心的作业指令，运行并侧方停靠到相应的堆放区的海侧交接点，然后单箱跨距堆场起重机(5)从水平运输车(3)上取走集装箱(4)，带箱行走至堆放区的相应的位置进行堆放，重复此过程，完成卸船作业；

集运流程：根据船舶(1)计划，安排集疏运卡车(7)进行送箱，集疏运卡车(7)装载集装箱(4)行走并侧方停靠至相应的堆放区的陆侧交接点，然后单箱跨距堆场起重机(5)从集疏运卡车(7)上吊取集装箱(4)，带箱行走至相应的位置进行堆放，重复此过程，完成集运作业；

装船流程：为卸船流程的逆过程；

疏运流程：为集运流程的逆过程。

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