CN114030906A - 一种自动化码头集装箱装卸系统及装卸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化码头集装箱装卸系统及装卸方法，系统包括从海侧向陆侧布设的桥吊交互区、海侧水平运输设备运行区、集装箱堆场和陆侧水平运输设备运行区，将集装箱堆场划分为三个场区，相邻场区之间设置内水平运输设备车道和外水平运输设备车道，使得内外水平运输设备均可深入堆场作业，不存在车流交叉问题，且这种系统架构下，集装箱堆场的轨道吊只需根据作业需求在堆场各个贝位之间移动，省去了现有垂直布局下在两个端口交互时存在的轨道吊吊箱长距离移动大车的操作，提高了轨道吊的作业效率同时减小了其作业能耗。

Description

一种自动化码头集装箱装卸系统及装卸方法

技术领域

本发明属于自动化码头技术领域，具体地说，是涉及一种自动化码头集装箱装卸系统及装卸方法。

背景技术

自动化码头的堆场布局一般分为两种方式，一种是水平布局，堆场箱区与码头岸壁平行排列，集装箱在堆场的摆放方向与船舶积载方向相同；一种是垂直布局，堆场箱区与码头岸壁垂直排列，集装箱在堆场的摆放方向与船舶积载方向垂直。

水平布局的优点是采用低速堆场设备，单台设备作业效率高，缺点是无法实现全自动化作业，无法解决内外水平运输设备交叉问题。垂直布局的优点是将内外水平运输设备隔离，实现堆场全封闭自动化作业，缺点是设备配备数量多。两种布局方式共有的缺点是土地利用率低，堆场翻倒率高，单箱作业能耗高。

可见，两种布局方式各有利弊，不能适应自动化码头低能耗、高作业效率的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种自动化码头集装箱装卸系统及装卸方法，让内外水平运输设备均可深入堆场作业，解决水平布局中内外水平运输设备车流交叉问题，提高码头装卸作业效率，解决垂直布局下端头交互方式中存在的轨道吊吊箱长距离移动大车的问题，提高轨道吊吊箱效率且减小轨道吊作业能耗。

本发明采用以下技术方案予以实现：

提出一种自动化码头集装箱装卸系统，从海侧向陆侧方向依次布设有：

桥吊作业区，其沿码头岸壁布设有桥吊，所述桥吊在装船作业中将水平运输设备运送来的集装箱吊装入船，在卸船作业中将船上集装箱吊放至水平运输设备上；

海侧水平运输设备运行区，其从海侧向陆侧方向依次布设为海侧第一水平运输设备车道和海侧第二水平运输设备车道；

集装箱堆场，包括多列彼此平行布设的子堆场，且每个子堆场垂直于码头岸壁；所述多列彼此平行布设的子堆场沿码头岸壁方向依次划分为第一场区、第二场区和第三场区；

陆侧水平运输设备运行区；

其中，在所述第一场区和所述第二场区之间、所述第二场区和所述第三场区之间均分别布设有第一水平运输设备车道和第二水平运输设备车道；所述第二水平运输设备车道布设于所述第二场区边侧，且与所述海侧第二水平运输设备车道连通。

进一步的，所述第一水平运输设备车道包括第一交互车道和第一行车道，其中，所述第一交互车道布设于所述第一场区和所述第三场区边侧；所述第二水平运输设备车道包括第二交互车道和第二行车道，其中，所述第二交互车道布设于所述第二场区边侧。

进一步的，所述系统还包括：第一轨道吊，跨所述第一场区和所述第二场区运行；第二轨道吊，跨所述第二场区和所述第三场区运行。

进一步的，所述第一水平运输设备车道和所述第二水平运输设备车道布设于所述第一轨道吊/所述第二轨道吊的跨距中间位置。

进一步的，所述集装箱堆场设有地下和地上两部分。

进一步的，所述第一场区与所述第二场区之间的第二水平运输设备车道、所述海侧第二水平运输设备车道和所述第二场区与所述第三场区之间的第二水平运输设备车道连通组成的车道为单向车道。

提出一种自动化码头集装箱装卸方法，应用于如上所述的自动化码头集装箱装卸系统中，其特征在于，包括以下步骤：

第一水平运输设备接到装卸船指令后，通过所述海侧第一水平运输设备车道行驶至所述第一水平运输车道；

所述第一水平运输设备运行至目标贝位时，所述第一轨道吊/所述第二轨道吊与所述第一水平运输设备交互完成集装箱的收取或交付；

所述第一水平运输设备装箱或空箱离开所述目标贝位。

提出一种自动化集装箱码头卸船方法，应用于如上所述的自动化码头集装箱装卸系统中，其特征在于，包括以下步骤：

第二水平运输设备接到装卸船指令后，通过所述陆侧水平运输设备运行区行驶至所述第二场区和所述第三场区之间的第二水平运输车道；

所述第二水平运输设备在所述第二场区和所述第三场区之间的第二水平运输车道、所述海侧第二水平运输设备车道、所述第二场区和所述第一场区之间的第二水平运输设备车道连通组成的车道内行驶至目标贝位；

所述第一轨道吊/所述第二轨道吊与所述第二水平运输设备交互完成集装箱的收取或交付；

所述第二水平运输设备装箱或空箱离开所述目标贝位，在所述第二场区和所述第三场区之间的第二水平运输车道、所述海侧第二水平运输设备车道、所述第二场区和所述第一场区之间的第二水平运输设备车道连通组成的车道内行驶到所述陆侧水平运输设备运行区。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的自动化码头集装箱装卸系统及装卸方法中，从海侧向陆侧方向依次布设桥吊作业区、海侧水平运输设备运行区、集装箱堆场区和陆侧水平运输设备运行区，这其中，海侧水平运输设备运行区从海侧向陆侧方向依次布设为海侧第一水平运输设备车道和海侧第二水平运输设备车道，集装箱堆场沿码头岸壁方向依次被划分为第一场区、第二场区和第三场区，在第一场区和第二场区之间，以及第二场区和第三场区之间均分别布设第一水平运输设备车道和第二水平运输设备车道，且第二水平运输设备车道布设于第二场区的边侧并与海侧第二水平运输设备车道连通；基于本发明提出的集装箱码头装卸系统，海侧第一水平运输设备车道与第一水平运输车道构成了第一水平运输设备的作业车道，能够通过第一水平运输设备实现桥吊与堆场之间集装箱的转运，第一场区与第二场区之间的第二水平运输设备车道、海侧第二水平运输设备车道、第二场区与第三场区之间的第二水平运输设备车道连通组成第二水平运输设备的作业车道，能够通过第二水平运输设备实现堆场集装箱的集疏运作业，使得内外水平运输设备均可深入堆场作业，不存在车流交叉问题，且这种系统架构下，集装箱堆场的轨道吊只需根据作业需求在堆场各个贝位之间移动，省去了现有垂直布局下在两个端口交互时存在的轨道吊吊箱长距离移动大车的操作，提高了轨道吊的作业效率同时减小了其作业能耗；进一步的，在此系统架构下，集装箱堆场可以采用低速轨道吊作业，从而能大幅度降低码头投资成本。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本发明提出的自动化码头集装箱装卸系统的系统结构图之一；

图2为本发明提出的自动化码头集装箱装卸系统的系统结构图之二；

图3为本发明提出的自动化码头集装箱装卸系统的系统结构图之三；

图4为本发明提出的自动化码头集装箱装卸方法的流程图之一；

图5为本发明提出的自动化码头集装箱装卸系统的系统结构图之四；

图6为本发明提出的自动化码头集装箱装卸方法的流程图之二；

图7为本发明提出的自动化码头集装箱装卸系统的系统结构图之五。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明旨在提出一种自动化码头集装箱装卸系统及其装卸方法，解决现有自动化码头堆场布局中存在的内外水平运输设备车流交叉问题，以及垂直布局下端头交互存在的轨道吊吊箱长距离移动大车的问题，以期提高码头装卸作业效率以及减小作业能耗。

具体的，如图1所示，本发明提出的自动化码头集装箱装卸系统，从海侧向陆侧依次布设有：

桥吊作业区1，其沿码头岸壁布设有桥吊11，桥吊11在装船作业中将水平运输设备运送来的集装箱吊装入船，在卸船作业中将船上集装箱吊放至水平运输设备上。水平运输设备与桥吊11的交互按照先后岸桥与水平运输设备的交互方式进行即可，本发明不予具体限定。

海侧水平运输设备运行区2，其从海侧向陆侧方向依次布设为海侧第一水平运输设备车道21和海侧第二水平运输设备车道22；海侧第一水平运输设备车道21供第一水平运输设备运行，海侧第二水平运输设备车道22供第二水平运输设备运行，本申请以下实施例中，第一/第二水平运输设备例如AGV、IGV、跨运车、无人集卡、集卡等，其中，第一水平运输设备用于岸桥与集装箱堆场之间的集装箱运送，为通常所指的内水平运输设备；第二水平运输设备用于集装箱堆场的集装箱集疏运，为通常所指的外水平运输设备。

集装箱堆场3，包括多列彼此平行布设的子堆场，且每个子堆场垂直于码头岸壁；多列彼此平行布设的子堆场沿码头岸壁方向依次划分为第一场区31、第二场区32和第三场区33；其中，第二场区32包括至少两列子堆场。

陆侧水平运输设备运行区4，为第二水平运输设备的堆场陆侧车道。

在本发明申请中，在第一场区31和第二场区32之间、第二场区32和第三场区33之间均分别布设有第一水平运输设备车道51和第二水平运输设备车道52；第二水平运输设备车道52布设于第二场区32边侧，且与海侧第二水平运输设备车道22连通，如图中黑粗线表示的范围，也即，第一场区31与第二场区32之间的第二水平运输设备车道52、海侧第二水平运输设备车道22、第二场区32与第三场区32之间的第二水平运输设备车道52连通组合成为第二水平运输设备的作业通道，如图中带箭头虚线所示路线。

上述本发明提出的自动化码头集装箱装卸系统，从海侧向陆侧方向依次布设桥吊作业区1、海侧水平运输设备运行区2、集装箱堆场区3和陆侧水平运输设备运行区4，这其中，海侧水平运输设备运行区2从海侧向陆侧方向依次布设为海侧第一水平运输设备车道21和海侧第二水平运输设备车道22，集装箱堆场3沿码头岸壁方向依次被划分为第一场区31、第二场区32和第三场区33，在第一场区31和第二场区32之间，以及第二场区32和第三场区33之间均分别布设第一水平运输设备车道51和第二水平运输设备车道52，且第二水平运输设备车道52布设于第二场区32的边侧并与海侧第二水平运输设备车道22连通；基于本发明提出的集装箱码头装卸系统，海侧第一水平运输设备车道21与第一水平运输车道51构成了第一水平运输设备的作业车道，能够通过第一水平运输设备实现桥吊与堆场之间集装箱的转运，第一场区31与第二场区32之间的第二水平运输设备车道52、海侧第二水平运输设备车道22、第二场区32与第三场区33之间的第二水平运输设备车道22连通组成第二水平运输设备的作业车道，能够通过第二水平运输设备实现堆场集装箱的集疏运作业，使得内外水平运输设备均可深入堆场作业，不存在车流交叉问题，将轨道吊的作业效率由20自然箱/小时提高至40自然箱/小时，从而提高了集装箱装卸作业效率，且这种系统架构下，集装箱堆场的轨道吊只需根据作业需求在堆场各个贝位之间移动，省去了现有垂直布局下在两个端口交互时存在的轨道吊吊箱长距离移动大车的操作，提高了轨道吊的作业效率同时减小了其作业能耗。

进一步的，在此系统架构下，集装箱堆场可以采用低速轨道吊作业，从而能大幅度降低码头投资成本。

如图2所示，在本发明实施例中，第一水平运输设备车道51包括第一交互车道51a和第一行车道51b，其中，第一交互车道51a布设于第一场区31和第三场区边侧33；第二水平运输设备车道52包括第二交互车道52a和第二行车道52b，其中，第二交互车道52a布设于第二场区边32侧。

这种结构下，第一水平运输设备车道51和第二水平运输设备车道52之间有物理护栏隔离；第一水平运输设备车道51为双向行驶车道，第一水平运输设备在第一交互车道51a与轨道吊交互，交互后行驶到第一行车道51b；第二水平运输设备车道52为单向车道，第二水平运输设备在第二交互车道52a与轨道吊交互，交互后行驶到第二行车道52b。

如图3所示，本发明提出的自动化码头集装箱装卸系统中，轨道吊根据集装箱堆场的场区划分，包括第一轨道吊61和第二轨道吊62，第一轨道吊61跨第一场区31和第二场区32运行；第二轨道吊62跨第二场区32和第三场区33运行。轨道吊只需根据作业需求在堆场各个贝位之间移动，省去了现有垂直布局下在两个端口交互时存在的轨道吊吊箱长距离移动大车的操作，提高了轨道吊的作业效率同时减小了其作业能耗，且，在此系统架构下，集装箱堆场可以采用低速轨道吊作业，从而能大幅度降低码头投资成本。

在本发明一些实施例中，第一水平运输设备车道51和第二水平运输设备车道52布设于第一轨道吊61/第二轨道吊62的跨距中间位置，使得轨道吊作业时小车的运行距离为悬臂梁轨道吊运行距离的50%，显著的提高作业效率并降低作业能耗。

在本发明一些实施例中，集装箱堆场设有地上和地下两部分，现有的集装箱堆场堆码高度5-7层，堆场设备起升高度约20米，作业过程中形成的单批层高箱子需随时放高，大风预警天气下，需全场降层防风，堆场设备需停止作业，锚定防风，本发明实施例中，采用地下、地上结合的方式解决堆场堆码防风的问题，也能够降低轨道吊高度，降低堆场设备的自重，从而降低堆场设备的能耗。

基于上述提出的自动化码头集装箱装卸系统，本发明还提出一种自动化码头集装箱装卸方法，如图4所示，包括如下步骤：

步骤S41：第一水平运输设备接到装卸船指令后，通过海侧第一水平运输设备车道行驶至第一水平运输车道。

以卸船为例，如图5所示的行驶路线示意图，第一水平运输设备，以AGV为例，在接收到码头操作系统下达的卸船指令后，先控制AGV行驶至桥吊交互区1与指定岸桥11（图示中中间的岸桥）交互装载集装箱，然后控制AGV通过海侧第一水平运输设备车道21行驶至第三场区33的海侧端头，转向进入第一水平运输车道51的第一行车道51b，其中，遇到有对向来车时，借用第一交互车道51a避让。

以装船为例时 ，在接收到码头操作系统下达的装船指令后，先控制AGV空载通过海侧第一水平运输设备车道21行驶至第三场区33的海侧端头，转向进入第一水平运输车道51的第一行车道51b，其中，遇到有对向来车时，借用第一交互车道51a避让。

步骤S42：第一水平运输设备运行至目标贝位时，第一轨道吊/第二轨道吊与第一水平运输设备交互完成集装箱的收取或交付。

卸船时，AGV运行至目标贝位时，图示中标注A的子堆场（包括第三场区和第二场区的左边部分）的目标贝位，控制AGV行驶上第一交互车道51a，第二轨道吊62行驶至AGV上方，与AGV交互抓取集装箱放置于目标贝位，继而控制AGV行驶回第一行车道51b。

装船时，AGV运行至目标贝位时，控制AGV行驶上第一交互车道51a，第二轨道吊62行驶至目标贝位上方抓取集装箱，与AGV交互放置于AGV上，继而控制AGV行驶回第一行车道51b。

步骤S43：第一水平运输设备装箱或空箱离开目标贝位。

卸船时，控制AGV空载离开目标贝位行驶至下一作业位置，或者行驶至海侧第一水平运输设备车道21待机。

装船时，控制AGV载箱离开目标贝位行驶至海侧第一水平运输设备车道21，然后行驶至桥吊交互区1的指定岸桥位置。

以上，目标贝位处于标注B的子堆场时，上述装卸载方法同样适用。

以上，为海侧集装箱装卸载方法，下面本申请还提出一种自动化码头集装箱装卸方法，适用于陆侧集装箱的集疏运。

具体的，如图6所示，包括如下步骤：

步骤S61：第二水平运输设备接到装卸船指令后，通过陆侧水平运输设备运行区行驶至第二场区和第三场区之间的第二水平运输车道。

如图7所示的行驶路线示意图，第二水平运输设备，以集卡为例，其以重载或空载状态从陆侧第二水平运输设备运行区4行驶至A区陆侧端头，图示中第二场区32和第三场区33之间的陆侧端头，转向进入第二水平运输车道52的第二行车道52b。

步骤S62：第二水平运输设备在第二场区和第三场区之间的第二水平运输车道、海侧第二水平运输设备车道、第二场区和第一场区之间的第二水平运输设备车道连通组成的车道内行驶至目标贝位。

第二水平运输设备在第二场区和第三场区之间的第二水平运输车道、海侧第二水平运输设备车道、第二场区和第一场区之间的第二水平运输设备车道连通组成第二水平运输设备的作业车道；假设目标贝位位于图示中标注B的子堆场中，则集卡在该作业车道内行驶至目标贝位，然后切换至第二交互车道52a后停止。

步骤S63：第一轨道吊/第二轨道吊与第二水平运输设备交互完成集装箱的收取或交付。

以步骤S62的实施例为例，则第一轨道吊61运行至目标贝位的位置，与集卡交互完成集装箱的收取或交付，集卡重新回到第二行车道52b。

步骤S64：第二水平运输设备装箱或空箱离开目标贝位，在第二场区和第三场区之间的第二水平运输车道、海侧第二水平运输设备车道、第二场区和第一场区之间的第二水平运输设备车道连通组成的车道内行驶到陆侧水平运输设备运行区。

如图7所示，集卡装箱或空箱离开目标贝位，继续沿箭头所示路线离开第二水平运输设备车道52，返回陆侧水平运输设备运行区4，从陆侧水平运输设备运行区4驶离码头。

上述装卸载或集疏运过程中，第一水平运输设备与第二水平运输设备均可深入堆场，互相车道不交叉，不相互影响作业，轨道吊的大车在海侧至陆侧的方向上，可以从一个目标贝位直接运行至下一个目标贝位，省去了在调取或卸载集装箱后需要移动至陆侧端头或海侧端头的运行距离，提高了大车作业效率且降低了其能耗。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动化码头集装箱装卸系统，其特征在于，从海侧向陆侧方向依次布设有：

桥吊作业区，其沿码头岸壁布设有桥吊，所述桥吊在装船作业中将水平运输设备运送来的集装箱吊装入船，在卸船作业中将船上集装箱吊放至水平运输设备上；

海侧水平运输设备运行区，其从海侧向陆侧方向依次布设为海侧第一水平运输设备车道和海侧第二水平运输设备车道；

集装箱堆场，包括多列彼此平行布设的子堆场，且每个子堆场垂直于码头岸壁；所述多列彼此平行布设的子堆场沿码头岸壁方向依次划分为第一场区、第二场区和第三场区；

陆侧水平运输设备运行区；

其中，在所述第一场区和所述第二场区之间、所述第二场区和所述第三场区之间均分别布设有第一水平运输设备车道和第二水平运输设备车道；所述第二水平运输设备车道布设于所述第二场区边侧，且与所述海侧第二水平运输设备车道连通。

2.根据权利要求1所述的自动化码头集装箱装卸系统，其特征在于，所述第一水平运输设备车道包括第一交互车道和第一行车道，其中，所述第一交互车道布设于所述第一场区和所述第三场区边侧；

所述第二水平运输设备车道包括第二交互车道和第二行车道，其中，所述第二交互车道布设于所述第二场区边侧。

3.根据权利要求1所述的自动化码头集装箱装卸系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一轨道吊，跨所述第一场区和所述第二场区运行；

第二轨道吊，跨所述第二场区和所述第三场区运行。

4.根据权利要求3所述的自动化码头集装箱装卸系统，其特征在于，所述第一水平运输设备车道和所述第二水平运输设备车道布设于所述第一轨道吊/所述第二轨道吊的跨距中间位置。

5.根据权利要求1所述的自动化码头集装箱装卸系统，其特征在于，所述集装箱堆场设有地下和地上两部分。

6.根据权利要求1所述的自动化码头集装箱装卸系统，其特征在于，所述第一场区与所述第二场区之间的第二水平运输设备车道、所述海侧第二水平运输设备车道和所述第二场区与所述第三场区之间的第二水平运输设备车道连通组成的车道为单向车道。

7.一种自动化码头集装箱装卸方法，应用于如权利要求1所述的自动化码头集装箱装卸系统中，其特征在于，包括以下步骤：

第一水平运输设备接到装卸船指令后，通过所述海侧第一水平运输设备车道行驶至所述第一水平运输车道；

所述第一水平运输设备运行至目标贝位时，所述第一轨道吊/所述第二轨道吊与所述第一水平运输设备交互完成集装箱的收取或交付；

所述第一水平运输设备装箱或空箱离开所述目标贝位。

8.一种自动化集装箱码头卸船方法，应用于如权利要求1所述的自动化码头集装箱装卸系统中，其特征在于，包括以下步骤：

第二水平运输设备接到装卸船指令后，通过所述陆侧水平运输设备运行区行驶至所述第二场区和所述第三场区之间的第二水平运输车道；

所述第二水平运输设备在所述第二场区和所述第三场区之间的第二水平运输车道、所述海侧第二水平运输设备车道、所述第二场区和所述第一场区之间的第二水平运输设备车道连通组成的车道内行驶至目标贝位；

所述第一轨道吊/所述第二轨道吊与所述第二水平运输设备交互完成集装箱的收取或交付；

所述第二水平运输设备装箱或空箱离开所述目标贝位，在所述第二场区和所述第三场区之间的第二水平运输车道、所述海侧第二水平运输设备车道、所述第二场区和所述第一场区之间的第二水平运输设备车道连通组成的车道内行驶到所述陆侧水平运输设备运行区。

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