自动化集装箱码头建设指南.docx
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自动化集装箱码头建设指南
自动化集装箱码头建设指南
目次
1总则
1.0.1为统一自动化集装箱码头的技术要求,指导自动化集装箱码头建设,制定本指南。
1.0.2本指南适用于新建、改建和扩建自动化集装箱码头的设计、管理系统与控制系统的集成、调试与运行维护等。
1.0.3自动化集装箱码头建设必须贯彻以人为本和可持续发展的方针,做到安全可靠、技术先进、经济合理、节能环保、资源节约。
1.0.4自动化集装箱码头建设除应符合本指南规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语与缩略语
2.1术语
2.1.1自动化水平层级AutomatedLevel
表征自动化水平差异的级别。
2.1.2自动化作业区AutomatedOperationZone
为保证码头运行安全,设置安全隔离设施或采取安全管控措施的自动化装卸设备作业区域。
2.1.3自动驾驶集卡Automated-drivingContainerTruck
应用自动驾驶技术,由驾驶自动化系统自主辨识交通环境、障碍物和交通标志标线等,自主实现集装箱港内运输的集装箱拖挂车。
2.1.4无人驾驶集卡DriverlessContainerTruck
自动化水平不低于4级,能在限定区域或封闭区域由驾驶自动化系统实现集装箱港内运输、无需任何人工干预的集装箱拖挂车。
2.2缩略语
2.2.15G——第五代移动通信技术(FifthGenerationMobileNetworks)
2.2.2ACL——访问控制列表(AccessControlList)
2.2.3AGV——自动导引运输车(AutomatedGuidedVehicle)
2.2.4AIS——船舶自动识别系统(AutomaticIdentificationSystem)
2.2.5BIM——建筑信息模型(BuildingInformationModeling)
2.2.6CPS——信息物理系统(CyberPhysicalSystems)
2.2.7ECS——设备调度与控制系统(EquipmentControlSystem)
2.2.8EDI——电子数据交换(ElectronicDataInterchange)
2.2.9GIS——地理信息系统(GeographicInformationSystem)
2.2.10GPS——全球定位系统(GlobalPositioningSystem)
2.2.11GUI——图形用户界面(GraphicalUserInterface)
2.2.12KPI——关键绩效指标(KeyPerformanceIndicator)
2.2.13LED——发光二极管(LightEmittingDiode)
2.2.14NFC——近场通讯技术(NearFieldCommunication)
2.2.15OBU——车载单元(OnBoardUnit)
2.2.16OCR——光学字符识别(OpticalCharacterRecognition)
2.2.17PLC——可编程控制器(ProgrammableLogicController)
2.2.18RFID——无线射频识别(RadioFrequencyIDentification)
2.2.19TCP/IP——传输控制协议/网际协议(TransmissionControlProtocol
/InternetProtocol)
2.2.20TOS——码头生产管理系统(TerminalOperationSystem)
2.2.21UPS——不间断电源(UninterruptiblePowerSupply)
2.2.22V2X——车用无线通信技术(VehicletoEverything)
2.2.23VHF——甚高频(VeryHighFrequency)
2.2.24VPN——虚拟专用网络(VirtualPrivateNetwork)
2.2.25VTS——船舶交通管理系统(VesselTrafficService)
3基本规定
3.0.1自动化集装箱码头的建设方案应根据建设目标、建设规模、建设条件、集疏运方式和运营维护习惯等,按照安全可靠、运营高效、节能环保、技术先进、方便维护等原则,经多方案技术经济比选论证确定。
3.0.2集装箱码头自动化水平可根据单机设备控制系统、码头生产管理系统、设备调度与控制系统以及辅助系统的功能配置情况,划分为部分自动化、高度自动化和完全自动化等三个层级,各层级应具备下列主要技术特征。
3.0.2.1部分自动化:
部分主要作业环节的装卸设备实现自动化作业,配备码头生产管理系统、设备调度与控制系统的相关功能。
3.0.2.2高度自动化:
主要作业环节的装卸设备实现自动化作业,配备码头生产管理系统、设备调度与控制系统的主要功能以及辅助系统的部分功能。
生产管理系统、设备调度与控制系统和单机设备作业实现自动化协同。
3.0.2.3完全自动化:
包括拆装扭锁等的全部作业环节实现自动化作业,配备功能完整的码头生产管理系统、设备调度与控制系统、辅助系统。
建立动态感知、自主决策、全流程管控的生产运营机制,并构建码头与港航以及其它相关物流服务方的自动业务协同。
各层级必备基本技术指标可参见附录A。
3.0.3集装箱码头的自动化水平层级应根据建设要求、场地条件、技术能力、经济投入、劳动力市场等因素综合确定。
码头建设可结合发展要求、经济投入、技术发展趋势等,采用一次设计、分阶段选用不同自动化水平层级建设实施。
3.0.4集装箱码头应根据选择的自动化水平层级和建设目标进行资源统筹,合理配置相应设施、设备和软件系统。
对于部分自动化水平层级的集装箱码头,应预留发展为高度自动化或完全自动化水平层级码头的空间。
3.0.5自动化集装箱码头设计应具有气象、水文、地形、地貌、地质、地震等基础资料;港外供电、通信及信息化基础设施、给水、排水、消防等外部配套设施条件应满足自动化集装箱码头生产运营的要求。
3.0.6自动化集装箱码头建设场地宜规整,便于自动化集装箱堆场及相应设施的布置。
陆域纵深应根据码头规模、设计吞吐量、场地条件、布置模式和陆路集疏运方式等因素综合分析确定,宜取500m~800m。
码头陆域有铁路装卸场站或相关物流设施布置需求时,陆域纵深可适当加大。
3.0.7自动化集装箱码头装卸工艺与平面布置、生产管理系统、设备调度与控制系统和辅助系统等构建时,码头营运管理和操作人员应适时参与技术方案的制定。
3.0.8自动化集装箱码头的装卸工艺应结合自动化水平层级、建设规模、建设条件、集疏运方式、装备技术能力等经技术经济比较后确定;总平面布置应功能分区明确、资源安排合理,有利于实现自动化作业及生产管理,保障安全和港内外交通组织顺畅。
3.0.9自动化集装箱码头道路与堆场的结构形式应根据陆域场地条件、使用要求、建设工期和工程投资等因素综合确定。
3.0.10自动化集装箱码头生产管理系统、设备调度与控制系统等应与码头自动化水平层级相匹配,并留有扩展、升级的余地。
3.0.11单机设备控制系统应根据码头自动化水平层级、管理系统基本架构、装卸设备选型及运营管理要求等进行功能配置,单机设备控制系统、设备调度与控制系统间应采用可靠、高效的通讯方式。
3.0.12改建、扩建的自动化集装箱码头宜充分利用码头既有设备和设施,并应结合既有装卸工艺方案、设备技术状况、自动化技术发展趋势和营运管理要求等,经综合论证后选择合适的自动化水平层级,确定改建、扩建方案。
3.0.13自动化集装箱码头设计应遵守《国际船舶和港口设施安全规则》(ISPS)和《国际海上人命安全公约》(SOLAS)等的有关规定,在港口范围内设置可靠的安全保卫设施和安全监督措施,确保港口安全生产。
3.0.14码头水工建筑物结构设计应符合现行行业标准《码头结构设计规范》(JTS167)和《码头结构加固改造技术指南》(JTS/T172)等的有关规定。
码头施工应符合现行行业标准《码头结构施工规范》(JTS215)和《水运工程质量检验标准》(JTS257)等的有关规定。
3.0.15自动化集装箱码头试运转前应根据装卸设备配置、装卸作业流程等制定调试大纲,指导自动化装卸系统的调试工作。
调试大纲的内容应包括单机设备调试、单机设备自动控制系统调试、系统联调和仿真测试等。
3.0.16自动化集装箱码头的维护应符合现行行业标准《港口设施维护技术规范》(JTS310)的有关规定。
道路、堆场、轨道等宜根据场地条件和营运管理要求等设置沉降和位移监测系统,必要时应设置自动监测系统。
3.0.17自动化集装箱码头的设计、施工和维护等宜采用建筑信息模型(BIM)技术实施,并应符合现行行业标准《水运工程信息模型应用统一标准》(JTS/T198)的有关规定。
3.0.18自动化集装箱码头应积极采用区块链、云计算、5G网络、北斗卫星导航系统等信息技术与港口业务的深度融合,构建高效物流综合服务平台。
4装卸工艺与平面布置
4.1一般规定
4.1.1自动化集装箱码头的装卸设备应根据自动化水平层级、装卸工艺要求进行选型和配置。
设备选型应综合考虑技术先进、经济合理、安全可靠、节能环保、维护量少、维修简便等因素。
设备配置数量应确保码头船舶装卸、堆场装卸、水平运输等各作业环节的能力匹配。
4.1.2自动化集装箱码头应采用有利于实现自动化作业区和非自动化作业区分离的工艺平面布置,并应根据作业区的作业特点、车辆属性、工程条件以及安全管理要求等设置相应的隔离设施或采取可靠的安全管控措施。
4.1.3集装箱堆场布置应以便于营运管理、充分利用场地资源和自动化装卸设备等为原则,冷藏箱和空箱宜与重箱布置在自动化堆场内,空箱也可根据到港箱量、堆存时间和营运需求设置辅助空箱堆场。
超限箱堆场宜单独设置。
4.1.4危险货物集装箱堆场应单独设置,装卸工艺及平面布置应符合国家现行标准《港口危险货物集装箱堆场安全作业规程》(GB/T36029)、《港口危险货物集装箱堆场设计规范》(JTS176)和《危险货物集装箱港口作业安全规程》(JT397)等的有关规定。
4.1.5自动化集装箱码头水域和陆域各功能区应合理布置,统筹兼顾,相互协调,有利于船舶安全靠离泊、装卸作业安全高效、交通顺畅。
4.1.6自动化集装箱码头前沿线、前沿停泊水域、回旋水域、船舶制动水域及港内航道等平面布置与尺度应符合现行行业标准《海港总体设计规范》(JTS165)和《河港总体设计规范》(JTS166)的有关规定。
4.1.7自动化集装箱码头的装卸工艺系统必要时应通过仿真模拟进行验证确定。
4.2装卸工艺及设备选型
4.2.1自动化集装箱码头装卸工艺系统应包括船舶装卸、水平运输、堆场装卸等主要环节,工艺流程应包括卸船进堆场、出堆场装船、外集卡提箱、外集卡送箱、堆场内转堆等。
【条文说明】4.2.1集装箱码头主要包括集装箱进口流程、集装箱出口流程及集装箱堆场内转堆流程等业务流程。
(1)集装箱进口流程又分为卸船流程和提箱流程
卸船流程:
根据规定,船代在所代理的船舶抵港前24h向港务管理部门及时汇报船舶抵港预报和确报的信息,码头会据此提前制定出船舶的泊位计划、卸船计划,主要包括岸桥资源安排、岸桥作业计划、堆场计划、岸桥调度、自动导引运输车(AGV)、港内集卡等水平运输设备调度等。
船舶在靠港后进行检验检疫以及海关检查,通关后预先确定好的作业岸桥开始卸船作业,水平运输设备根据预先制定好的堆场计划,将集装箱运至堆场上的实时选定或批量安排的位置上,完成卸船过程。
提箱流程:
客户向码头提供提货单、交货记录、海关放行信息、进口货物检验检疫单和集装箱设备交接单等提箱单据,交费结算并开具发票后,客户获取含有提箱信息的相关凭证,安排相关外集卡司机,凭借相关信息进入闸口。
进入闸口的外集卡司机根据码头的作业要求,行驶到对应堆场后,由堆场装卸机械将集装箱放至外集卡上,外集卡司机代表货主检查集装箱是否符合适提条件,如一切正常或经协商确定处理意见后,驶离码头送至客户地点,完成提箱过程。
(2)集装箱出口流程分为送箱流程和装船流程
送箱流程:
货运代理人填制集装箱货物订舱单,向船公司或其代理人在其所营运的船舶办理托运订舱,在得到船公司或其代理人确认后拿到相关证明准备向海关办理货物出口报验、报关手续(集装箱进入码头以后报关)。
船公司按预配清单的需要提取空箱,并按照一定规则顺序在海关派人的监督下将货物装箱。
港口根据出口船舶的班期,会在船舶开装前3天-5天开始,允许货主或货代委托的外集卡将出口集装箱和货物运进码头堆场。
外集卡进入进场闸口时,码头会对该外集卡所载的集装箱箱号、重量、残损状况等进行检查,并匹配相关的船名航次信息、卸货港等信息后,在码头堆场作业条件许可的情况下,提供堆场位置,引导外集卡驶入相关区域,并由堆场装卸机械将集装箱放至指定位置,等待装船。
装船流程:
集装箱进入港区集装箱堆场后,港务公司根据待装集装箱的流向和装船顺序编制集装箱装船计划,主要包括岸桥资源安排、岸桥作业计划、船舶自动(实时)配载、岸桥调度、水平运输设备调度等。
如有需要,在船舶到港前将待装船的集装箱移至集装箱前方堆场,按顺序堆码于指定的箱位。
系统或人工核对放行信息,制作船舶预配图和装船清单,中央控制室根据确认的装载舱位按配载图发箱,码头装卸设备将集装箱装船后,理货公司编制船舶积载图,完成装船过程。
(3)集装箱码头堆场转堆流程
堆场管理人员核对待转堆集装箱相关信息,确定转移箱位发送指令,中央控制室激活转堆作业指令,调度水平运输设备和堆场装卸设备接收指令进行相应操作,完成转堆发箱、AGV或港内集卡拖运和转堆收箱。
此外,根据集装箱箱源结构和集疏运条件,集装箱码头还可能有通过铁路、内河集疏运等流程,但从装卸工艺系统组成角度主要涉及码头装卸、水平运输、堆场装卸、火车装卸等作业环节。
4.2.2水平运输设备应综合考虑码头建设目标、自动化水平层级、码头平面布置形态、技术发展趋势、装备制造能力等因素进行选择,并根据水平运输设备进行装卸船设备、堆场设备的选型和自动化堆场布置,确定自动化集装箱码头的装卸工艺方案。
4.2.3自动化集装箱码头水平运输设备可选用自动导引运输车(AGV)、跨运车、自动驾驶集卡或人工驾驶集卡等,并应符合下列规定。
4.2.3.1自动导引运输车和跨运车适用于满堂式布置的码头,自动驾驶集卡和人工驾驶集卡可适用于引桥式或满堂式布置的码头。
4.2.3.2水平运输设备可选用磁钉导航定位或北斗导航定位、激光雷达、毫米波雷达、视觉识别等多传感器融合导航定位方式。
4.2.3.3采用自动导引运输车时,宜根据设备选型在堆场箱区端部交接区设置缓冲辅助设施。
对于带升降平台的提升式自动导引运输车,可在堆场交接区设置固定的集装箱支架作为缓冲辅助设施;对于普通自动导引运输车,可在堆场交接区设置自动导引运输车的自动装卸托架作为缓冲辅助设施。
4.2.3.4跨运车仅用于水平搬运时,提升高度应为“堆一过一”。
4.2.3.5水平运输设备宜采用清洁能源,并应根据其动力形式采用合理的能源补充方式。
纯电力驱动的水平运输设备可根据工程建设规模和营运管理要求采用更换电池或整机充电的方式。
4.2.3.6无人驾驶集卡与人工驾驶外集卡的混编交通应满足相关技术和政策法规的要求。
4.2.3.7水平运输设备的配置数量应根据单个循环水平运输距离、船舶装卸设备数量及其吊具型式等综合确定。
集装箱装卸桥与自动导引运输车的配置数量比宜为1:
(4~5),集装箱装卸桥与跨运车的配置数量比宜为1:
(2.5~3),集装箱装卸桥与集卡的配置数量比宜为1:
(4~6)。
【条文说明】4.2.3目前行业内对采用非磁钉导航、并具有车道规划功能的自动导引运输车称为“IGV”,也有将采用自动驾驶技术的无牵引车的运输车辆称为“无人集卡”,本指南根据车辆的外形和运行特点进行分类,凡无牵引车、可双向运行的运输车辆统称为“自动导引运输车(AGV)”,带牵引车的自动化运输车辆称为“自动驾驶集卡”或“自动驾驶集装箱拖挂车”。
【条文说明】4.2.3.6为规避相关风险、确保安全,目前有些港口采用在自动驾驶集卡上配置安全员的运行方式,无人驾驶是指在自动驾驶集卡上取消安全员的作业方式。
4.2.3.8自动导引运输车主要技术参数可参见表4.2.3-1。
表4.2.3-1自动导引运输车主要技术参数表
项目
技术参数
普通8轮AGV
提升式4轮AGV
外形尺度(长x宽x高)
15mx3mx~1.5m
15mx3mx~2.6m
额定载重量
61t~65t
61t~65t
自重(不含电池包)
~20t
~28t
轴数/轴距
4/1.65m+6.0m+1.65m
2/8.8m
轮距
2.5m
2.4m
内侧转弯半径
10m
10m
速度
最大速度
8.3m/s
7m/s
转弯
3m/s
3m/s
整车功率
100kWx2
100kWx2
运行状态轮压
12.5t
25t
轮胎型号
14.00-28PR
21.00-40PR
注:
上述为振华重工产品数据。
4.2.3.9跨运车主要技术参数可参见表4.2.3-2。
表4.2.3-2跨运车主要技术参数表
项目
技术参数
外形尺度(长x宽x高)
~10.3mx5.1mx10.5m
吊具下额定起重量
50t
自重
~58t
起升高度
6.3m
起升速度(满载/空载)
15m/min/24m/min
轮距(长度方向)
5.8m
轮距(宽度方向)
4.65m
内侧转弯半径
3.5m
行走速度
满载
30km/h
空载
30km/h
运行状态轮压
28t
轮胎型号
480/95-R25
注:
上述为振华重工产品数据。
4.2.4自动化集装箱码头装卸船设备宜采用自动化集装箱装卸桥。
集装箱装卸桥应根据水平运输作业方式、拆装集装箱扭锁、设计船型和工程投资等因素选用单小车或双小车型式。
其主要技术参数应符合下列规定。
4.2.4.1集装箱装卸桥的轨距应根据水平运输作业方式、工艺布置、设计船型和拆装扭锁的方式等综合论证确定。
对于堆场垂直码头前沿线布置的自动化集装箱码头,水平运输设备宜在陆侧轨后作业,轨距需满足堆放舱盖板和人工驾驶集卡等工艺布置要求;对于堆场平行码头前沿线布置的自动化集装箱码头,水平运输设备宜在轨内作业,轨距需考虑拆装扭锁的方式和对最大设计船型装卸时所需的作业车道数量。
大型海港集装箱码头轨距不宜小于30m,对于靠泊船型较小的自动化集装箱码头,轨距不宜小于16m。
4.2.4.2集装箱装卸桥的内伸距应根据工艺布置要求确定。
内伸距下为水平运输设备装卸车道时,内伸距应根据装卸车道数确定;内伸距下布置舱盖板堆放区时,内伸距应满足吊放到港船舶最大尺度舱盖板,并不应小于8.5m。
4.2.4.3集装箱装卸桥的起重量应根据选用的吊具形式确定,选用双40ft箱吊具或双20ft箱吊具时,吊具下起重量不宜小于65t。
4.2.4.4集装箱装卸桥的外伸距和起升高度应根据最大设计船型、泊位布置和设计水位等确定。
4.2.4.5集装箱装卸桥主要技术参数应用案例。
表4.2.4集装箱装卸桥主要技术参数表
项目
洋山四期
青岛前湾四期
厦门远海
鹿特丹RWG
鹿特丹MaasvlakteII
深圳妈湾海星
以色列海法Bayport
阿布扎比哈里发二期
岸桥型式
双小车
双小车
双小车
双小车
双小车
单小车
单小车
单小车
主小车吊具
双40ft
双40ft
双20ft
双40ft
双40ft
双20ft
双20ft
双40ft
主小车吊具下起重量(t)
65
70
65
80
65
70
61
80
副小车吊具
双20ft
双20ft
双20ft
双20ft
双20ft
/
/
/
副小车吊具下起重量(t)
65
65
65
65
65
/
/
/
轨距(m)
30
35
35
35
30.48
30
35
35
外伸距(m)
70
70
70
66
70.5
70
70
73.5
后伸距(m)
20/28
16.5/28.5
22
29
25.5
20
22
22
主起升速度满载/空载(m/min)
90/180
90/180
90/180
70/180
90/180
90/180
90/180
90/180
主小车速度(m/min)
240
240
240
240
240
240
240
240
副小车起升速度(m/min)
60/120
65/130
60/120
65/130
60/120
/
/
/
副小车速度(m/min)
120
120
120
130
120
/
/
/
大车速度(m/min)
45
45
45
50
45
45
45
45
4.2.5自动化集装箱堆场装卸设备宜选用自动化轨道式集装箱龙门起重机,经技术经济论证,也可选用自动化轮胎式集装箱龙门起重机或自动化跨运车,并应符合下列规定。
4.2.5.1自动化轨道式集装箱龙门起重机应根据港内水平运输设备选型及堆场作业方式和陆域条件等选择无悬臂、单悬臂或双悬臂型式。
4.2.5.2水平运输设备在箱区端部进行交接作业的自动化集装箱堆场,轨道式集装箱龙门起重机宜选用无悬臂型式,其轨距应根据堆场容量和系统作业效率匹配等因素综合确定。
箱区端部交接的轨道式集装箱龙门起重机轨距可按跨9列箱或10列箱确定。
4.2.5.3自动化轨道式集装箱龙门起重机各机构运行速度及加速度应根据堆场自动化工艺布置和效率要求合理确定。
大车运行速度应根据堆场作业方式、箱区长度和效率要求等综合确定。
4.2.5.4堆场作业设备的起升高度应根据堆场堆箱层数确定,集装箱箱高宜按2.896m考虑;吊具下起重量应根据选用的吊具型式和进场最大集装箱重量确定。
4.2.5.5自动化轮胎式集装箱龙门起重机宜采用标准跨距。
采用电力供电时,宜采用电缆卷盘或滑触线供电方式。
4.2.5.6堆场装卸设备的配置数量应根据船舶装卸设备配置数量及其吊具形式、集装箱陆路集疏运需求等综合分析确定。
集装箱装卸桥与能为其服务的轨道式集装箱龙门起重机的配置数量比宜不少于1:
2.5,集装箱装卸桥与轮胎式集装箱龙门起重机的配置数量比宜不少于1:
3。
【条文说明】4.2.5.6对于水平运输设备不进箱区、在箱区两端部进行交接作业的自动化集装箱堆场,虽然每个箱区配置2台轨道式集装箱龙门起重机,但2台设备具有明显的海、陆侧作业分工,即只有1台设备能够为集装箱装卸桥服务,故用“能为其服务的”表述。
4.2.5.7轨道式集装箱龙门起重机主要技术参数应用案例。
表4.2.5轨道式集装箱龙门起重机主要技术参数表
项目
洋山四期
前湾四期
厦门远海
鹿特丹RWG
鹿特丹MaasvlakteII
深圳妈湾海星
以色列海法Bay
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