如果隨便提問一個(gè)港口人，世界上第一個(gè)自動(dòng)化碼頭在哪？他一定能脫口而出：荷蘭鹿特丹港。但當(dāng)他看到亞洲首個(gè)真正意義上的全自動(dòng)化集裝箱碼頭、全球最大的自動(dòng)化集裝箱碼頭、全球首個(gè)順岸開放式全自動(dòng)化集裝箱碼頭、全球首個(gè)智慧零碳碼頭、中國首個(gè)全自動(dòng)化碼頭、中國首個(gè)海鐵聯(lián)運(yùn)自動(dòng)化碼頭以及粵港澳大灣區(qū)首個(gè)全自動(dòng)化碼頭的“名頭”時(shí)，他可能會一頭霧水，怎么會有這么多“首個(gè)”？在自動(dòng)化碼頭宣傳中，“首個(gè)”+限定詞的組合似乎永遠(yuǎn)不會枯竭。不過先別忙著吐槽，這里頭倒真有點(diǎn)不一樣的東西，值得說道。

國內(nèi)主要全自動(dòng)化碼頭情況

全自動(dòng)化碼頭，新建還是改造？

全自動(dòng)化碼頭被譽(yù)為“港口科技王冠上的明珠”，國內(nèi)外全自動(dòng)化集裝箱碼頭幾乎都是整體新建。新建自動(dòng)化碼頭的建設(shè)周期長、投資金額大，一般以大港為主，2017年投產(chǎn)的青島港前灣四期和上海港洋山四期自動(dòng)化碼頭的岸線長達(dá)2000米，泊位數(shù)量6-7個(gè)，設(shè)計(jì)吞吐量超過500萬TEU。而近一批新建全自動(dòng)化碼頭天津港北疆港區(qū)C段、廣州港南沙四期和北部灣港欽州港大欖坪南的碼頭岸線也超過了1000米，泊位數(shù)量3-4個(gè)，設(shè)計(jì)吞吐量在300萬TEU左右。而改造的全自動(dòng)化碼頭一般為中小型碼頭，岸線長度不超過500米，建設(shè)周期明顯更短，投資金額更少。

國內(nèi)全自動(dòng)化碼頭建設(shè)情況

堆場布局是垂直布局好，還是平行布局妙？

1993年荷蘭鹿特丹出現(xiàn)世界上第一個(gè)自動(dòng)化碼頭ETC-Delta碼頭起，以及加上德國漢堡CTA碼頭、荷蘭鹿特丹Euromax碼頭作為前三代自動(dòng)化集裝箱碼頭代表，均是采用垂直岸線布局，這主要是為自動(dòng)化水平運(yùn)輸設(shè)備考慮，縮短其從碼頭前沿到堆場箱區(qū)的運(yùn)輸距離，簡化其行駛路徑。早期，這似乎能成為一眼看出自動(dòng)化碼頭和傳統(tǒng)碼頭不同的“特點(diǎn)之處”。我國新建的上海港洋山四期和青島港前灣四期都采用了垂直布局，也是為了分離AGV和外集卡，作業(yè)互不干擾。

但世界上絕大多數(shù)傳統(tǒng)碼頭是平行式的，主要是為龍門吊機(jī)械考慮，這種布局模式的路線距離較長，有利于軌道吊的靈活調(diào)度，能有效發(fā)揮生產(chǎn)作業(yè)效率。但在進(jìn)行自動(dòng)化改造時(shí)，會遭遇自動(dòng)化水平運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行距離過長，運(yùn)行路徑難以規(guī)劃，港內(nèi)外水平運(yùn)輸設(shè)備交叉作業(yè)的難題。

但隨著北斗導(dǎo)航、5G、人工智能和自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，IGV和無人集卡能在堆場更自由的穿梭，和人工集卡的混線運(yùn)行水平提升。天津港北疆港區(qū)C段和廣西港南沙四期作為新建碼頭，也做出了采用平行布局的選擇。

國內(nèi)全自動(dòng)化碼頭堆場布局情況

自動(dòng)化碼頭VS 傳統(tǒng)碼頭的優(yōu)勢何在？

自動(dòng)化集裝箱碼頭系統(tǒng)主要包括岸橋、軌道吊、水平運(yùn)輸系統(tǒng)及碼頭設(shè)備控制管理系統(tǒng)。自動(dòng)化碼頭相對傳統(tǒng)碼頭，不僅是裝卸效率的提高，也在于人力成本的下降和綠色環(huán)保的追求。

（1）自動(dòng)化岸橋

一臺自動(dòng)化岸橋一般要配置400多個(gè)傳感器，其中一半集中分布在吊具和吊具上架部分，還需配備船型掃描系統(tǒng)、電子防搖系統(tǒng)、集卡定位系統(tǒng)等。自動(dòng)化岸橋主要有單小車和雙小車兩種選擇，國內(nèi)自動(dòng)化碼頭的選擇是一半一半。雙小車岸橋會配置一個(gè)中轉(zhuǎn)平臺，岸橋主小車從船上將集裝箱卸到平臺上，再由門架小車將集裝箱吊到水平運(yùn)輸工具上。雙小車岸橋擁有2臺小車，縮短了單小車一半的運(yùn)輸路線，門架小車的運(yùn)行速度高于主小車，因此雙小車岸橋作業(yè)效率高于單小車。青島港雙小車岸橋平均單機(jī)作業(yè)效率為36.2Move/h，天津港單小車岸橋單機(jī)作業(yè)效率為31Move/h。

（2）自動(dòng)化水平運(yùn)輸工具

國內(nèi)全自動(dòng)化碼頭水平運(yùn)輸工具的選擇主要有AGV、IGV和無人集卡，三者區(qū)別和聯(lián)系可詳見港口圈往日推文（不會還有人分不清AGV、IGV、無人集卡吧？）。2016-2017年投產(chǎn)的廈門遠(yuǎn)海碼頭、青島前灣四期、洋山四期主要是應(yīng)用AGV，采用的是磁釘定位技術(shù)，2020-2021年投產(chǎn)的深圳媽灣港、日照港自動(dòng)化碼頭以及天津港北疆港區(qū)C段選擇智能集卡，使用毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭技術(shù)進(jìn)行感知定位，還在建設(shè)中的南沙四期和北部灣港欽州港大欖坪南選擇了IGV，不同于北部灣的磁釘定位，南沙四期采用北斗導(dǎo)航，加激光和視覺導(dǎo)航定位技術(shù)，無需鋪設(shè)磁釘，定位精度也能達(dá)到2-3厘米。無論是AGV、IGV還是智能集卡，無一例外都選擇了綠色環(huán)保的“電力驅(qū)動(dòng)”，無污染零排放。

（3） 自動(dòng)化軌道吊

自動(dòng)化軌道吊的類型分為無懸臂、單懸臂和雙懸臂三種。采用無懸臂軌道吊的堆場，水平運(yùn)輸設(shè)備不進(jìn)入箱區(qū)，僅在箱區(qū)兩端進(jìn)行作業(yè)交接。采用單懸臂和雙懸臂軌道吊的堆場，水平運(yùn)輸設(shè)備將集裝箱運(yùn)輸至指定位置，軌道吊僅負(fù)責(zé)裝卸不負(fù)責(zé)箱區(qū)內(nèi)的水平運(yùn)輸，作業(yè)效率較高。國內(nèi)全自動(dòng)化碼頭選擇有懸臂軌道吊的比例較高，上海港和深圳媽灣港更是采用了混合布置，上海港在水水轉(zhuǎn)運(yùn)堆場采取有懸臂軌道吊，還首次采用了雙箱自動(dòng)化軌道吊；深圳媽灣港在重箱堆場采用單懸臂軌道吊，空箱堆場采用雙懸臂軌道吊。

（4）碼頭操作系統(tǒng)

指揮調(diào)度系統(tǒng)TOS是碼頭的“大腦”，設(shè)備控制系統(tǒng)ECS是碼頭的“心臟”。碼頭操作系統(tǒng)也要隨著全自動(dòng)化碼頭進(jìn)行迭代升級。洋山四期自主研發(fā)的碼頭操作系統(tǒng)和青島前灣四期引進(jìn)的NAVIS-N4系統(tǒng)，都需要配置自動(dòng)化碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)備調(diào)度管理、智能堆場管理、車隊(duì)管理等，降低碼頭作業(yè)人員和管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和人員數(shù)量。

全自動(dòng)化碼頭離智能碼頭的距離有多遠(yuǎn)?

從自動(dòng)化碼頭的宣傳詞來看，各大港口已經(jīng)不滿足于爭第一、最大的自動(dòng)化碼頭，智能、智慧、自動(dòng)化程度最高、首個(gè)5G港口等詞匯成為新的宣傳點(diǎn)。全自動(dòng)碼頭發(fā)展到現(xiàn)在，就像一件雕塑已經(jīng)完成了主體，要成為藝術(shù)品還需要精心打磨。

一是岸橋的船側(cè)自動(dòng)化和自動(dòng)拆裝鎖鈕。自動(dòng)化岸橋目前除了船側(cè)抓放箱需要遠(yuǎn)程操作外，其余都可以全自動(dòng)運(yùn)行。目前在5G、人工智能等技術(shù)的支持下，岸橋遠(yuǎn)控的距離可以延長至100公里外，自動(dòng)化岸橋也可以從“一對一”遠(yuǎn)控到“一對多”，實(shí)現(xiàn)一名司機(jī)同時(shí)操作多臺岸橋，海側(cè)的自動(dòng)化還在探索中。另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是自動(dòng)拆裝鎖鈕，雙小車自動(dòng)化岸橋出現(xiàn)的另一大原因，就是在中轉(zhuǎn)平臺拆裝集裝箱底部鎖銷。青島港研發(fā)了機(jī)器人自動(dòng)拆裝旋鎖，天津港引進(jìn)了裝箱地面智能解鎖站，但尚未實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化穩(wěn)定作業(yè)。

二是軌道吊對外集卡作業(yè)仍需人工安全確認(rèn)。一般來講，軌道吊對自動(dòng)化水平運(yùn)輸設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，但對外集卡作業(yè)仍需人工確認(rèn)。自動(dòng)化軌道吊也實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，一個(gè)軌道吊司機(jī)可以管理3-6臺軌道吊。

三是“去安全員”與智能集卡和人工集卡的混線作業(yè)問題。這也是各大港口爭先嘗試突破之所在。無人集卡在港口作業(yè)通常需要“安全員”監(jiān)督，最新日照港全自動(dòng)化集裝箱碼頭拿掉了安全員。一般自動(dòng)化堆場采取封閉作業(yè)，設(shè)置港內(nèi)外集卡交接區(qū)，或者像北部灣港采用外集卡車道“U”型布置。不同于隔離/半隔離式自動(dòng)化碼頭，西井科技在泰國林查班港實(shí)現(xiàn)了無隔離的混行車隊(duì)作業(yè)管理，唐山港京唐港區(qū)、寧波舟山港梅山港區(qū)正測試無人集卡和有人集卡的混行。

港口圈（ID:gangkouquan）認(rèn)為，隨著自動(dòng)化碼頭技術(shù)的成熟，建設(shè)成本持續(xù)走低，不僅是沿海港口擁抱自動(dòng)化、智能化，沿江港口也逐步開始了自動(dòng)化之路，太倉四期就是一個(gè)明證。自動(dòng)化碼頭是手段不是目的，是起點(diǎn)不是終點(diǎn)。隨著人工智能、5G、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、無人駕駛等技術(shù)在港口落地，智能理貨、智慧閘口、智能安防、大數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，智慧港口、綠色港口才是未來港口建設(shè)的趨勢所在。

參考資料

[1]柳長滿等. 國內(nèi)沿海自動(dòng)化集裝箱碼頭關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢[J].中國港口，2021.

[2]陳錦文等.新建與改建自動(dòng)化碼頭研究[J].港口裝卸，2019.