一种自动化集装箱码头装卸系统和方法与流程

本发明属于码头装卸设备领域，具体涉及一种自动化集装箱码头装卸系统和方法。

背景技术：

在国外，人力资源相对匮乏，劳动成本较高，欧洲各国对自动化集装箱码头的研究起步较早，荷兰鹿特丹港Euromax码头建成了世界上较早的自动化集装箱码头，其工艺方式从码头前沿到后方堆场之间的水平运输系统采取的是AGV小车(AGV：Automated Guided Vehicle，自动导引小车)，堆场采取的是全自动式RMG(RMG：Rail Mounted Gantry Crane,轨道式龙门起重机)。鹿特丹港于2008年开始扩建，相比于先前Euromax码头，其最大特点是水平运输系统采取了以电池为动力的可升降式ALV(Automated lifting vehicle)小车，整个工艺系统在岸桥的后伸距下方和堆场的前沿部分设有缓冲区域，当岸桥将集装箱从船舶上卸下时可直接将集装箱放置在岸桥下的缓冲区域内而进行下一集装箱的装卸，当ALV小车到达岸桥后伸距下方缓冲区域时，自行提起集装箱往堆场前方缓冲区域转运，将集装箱卸载在堆场前方的缓冲区域之后再前往岸桥下方进行下一集装箱的转运。当场桥完成上一集装箱堆垛任务时，即自行在堆场前沿缓冲区域起吊集装箱往堆场进行堆垛。采取AGV/ALV小车作为水平运输机械的工艺系统，码头建设成本高，作业效率较传统的采取集卡作为水平运输机械的效率低。

国内对自动化集装箱码头的研究起步较晚，主要的代表工艺有上海振华重工联合中国各大高校研发的高低架桥集装箱轨道穿梭系统。存在一些问题，例如岸桥后伸距下设有高架桥，系统将集装箱沿海岸线的水平分配及垂直于码头岸线的输送设计在两个不同的平面内进行，该新型工艺系统方案对码头经营者来说，造价成本较高，另外系统柔性有待提高，此工艺系统中某一环节的设备出现故障时，整个系统的运行将受到影响，进而会影响整个系统效率。

技术实现要素：
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为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种自动化集装箱码头装卸系统和方法，减少码头建设成本，提高作业效率。

为了解决上述技术问题本发明的所采用的技术方案为：

一种自动化集装箱码头装卸系统，包括：

码头堆场的各个箱区内均设有至少一个箱区卸货设备，箱区卸货设备包括第一运输车、供第一运输车运行的第一轨道，以及用于将第一运输车上的货物卸载到箱区内各个贝位的第一起重装置；

在堆场前沿设有转运分配设备，转运分配设备第二运输车，以及供第二运输车运行的第二轨道，第二轨道与各个第一轨道的一个端部相接，第二运输车上设有用于抓取和放置货物的第二起重装置；

还包括水平运输设备，水平运输设备包括第三运输车，以及供第三运输车运行的第三轨道，第三轨道包括用于与岸桥耦合的接货端，以及用于与第二轨道相接的卸货端。

较佳地，第一起重装置为轨道式龙门起重机。

较佳地，第二起重装置为起重臂。

较佳地，水平运输设备设有数层第三轨道，数层第三轨道分别用于将第三运输车从接货端输送到卸货端或将第三运输车从卸货端输送到接货端；各层第三轨道之间均设有用于运送第三运输车的起升机。

较佳地，包括上层第三轨道和下层第三轨道，上层第三轨道用于将第三运输车从接货端输送到卸货端，下层第三轨道用于将第三运输车从卸货端输送到接货端；上层第三轨道和下层第三轨道的接货端之间设有接货端起升机，用于将第三运输车从下层第三轨道起升至上层第三轨道；上层第三轨道和下层第三轨道的卸货端之间设有卸货端起升机，用于将第三运输车从上层第三轨道输送至下层第三轨道。

较佳地，转运分配设备的第二轨道沿堆场的长度方向纵向设置于箱区的前方，各个第一轨道均与第二轨道垂直。

较佳地，还包括供水平运输设备沿第二轨道做水平运动的运输设备轨道，运输设备轨道与第二轨道平行设置。

较佳地，每条停靠于码头的船舶配置有数个水平运输设备。

本发明还提供一种利用上述系统进行自动化集装箱码头装卸的方法：为停靠于码头的船舶配置数个水平运输设备，水平运输设备将集装箱运输至转运分配设备，转运分配设备将集装箱转运至各个箱区的箱区卸货设备，各个所箱区卸货设备将集装箱放置到对应的贝位。

较佳地，各个水平运输设备的接货端从岸桥接收集装箱，集装箱通过在第三轨道滑行的第三运输车运输至卸货端；第二起重装置从第三运输车抓取集装箱，并放置到第二运输车上，第二运输车在第二轨道上运行至目的箱区的第一轨道的端部；第二起重装置从第二运输车抓取集装箱，并放置到第一运输车上；第一运输车将集装箱运输到所第一轨道与目的贝位相应的位置，第一起重装置将集装箱卸载至目的贝位。

本发明的有益效果在于：集装箱从码头前沿至堆场前沿的水平距离通过水平运输设备来搬运，每台岸桥配置一台水平运输设备，水平运输设备通过其底部铺设的运输设备轨道移动，当岸桥将船舶上一个贝位的集装箱装卸完毕后移动到下一个贝位时，水平运输设备随岸桥在水平轨道上一起移动。水平运输设备设置为上下两层轨道或多层轨道的结构，供搬运集装箱的第三运输车行走，两端设有垂直起升机构，且起升机构也带有轨道，通过这样的多层结构设置，可以使多个第三运输车参加集装箱的搬运，提高搬运速度和效率，也可以减少运输车的损耗，延长寿命。

水平运输设备和堆场前方衔接处设有集装箱转运分配设备，在第二运输设备的第二轨道上行驶的第二运输车设有第二起重装置，第二起重装置设置为起重臂，起重臂从第三运输车上抓取集装箱并放置到第二运输车上，运送该集装箱到目标箱区对应的位置之后，再由起重臂抓取集装箱，并放置到对应箱区的第一运输车上。第一运输车在第一轨道上行进到目标贝位的对应位置之后，由第一起重装置轨道式龙门起重机将集装箱装卸堆垛到目标贝位。

垂岸式布置的堆场被划分为若干箱区，各个箱区均设有一套箱区卸货设备，用于将从转运分配设备接收过来的集装箱，装卸在目标贝位，箱区卸货设备通过再第一轨道上行走的第一运输车接收集装箱，并输送到与目标贝位相应的位置之后，由第一起重装置装卸堆垛到目标贝位。

本发明采取水平运输机将集装箱从码头前沿转运到堆场前沿，水平运输机上小车均在轨道上运行，便于自动化的控制，提高了自动化的程度，降低人工成本。

附图说明

图1为本发明实施例系统侧面结构示意图；

图2为本发明实施例水平运输设备的侧面结构示意图；

图3为本发明实施例系统俯视结构示意图。

图中：1-箱区，2-箱区卸货设备，2.1-第一运输车，2.2-第一轨道，2.3第一起重装置，3-转运分配设备，3.1-第二轨道，3.2-第二运输车，4-水平运输设备，4.1-第三轨道，4.1.1-上层第三轨道，4.1.2-下层第三轨道，4.1.3-接货端起升机，4.1.4卸货端起升机，4.2-第三运输车，5-运输设备轨道，6-岸桥，7-船舶。

具体实施方式

下面结合附图1至3和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例一，一种自动化集装箱码头装卸系统，如图1和图3所示包括：

水平运输设备4，水平运输设备4包括第三运输车4.2，以及供第三运输车4.2运行的第三轨道4.1，第三轨道4.1包括用于与岸桥6耦合的接货端，以及用于与第二轨道3.1相接的卸货端。第一起重装置2.3为轨道式龙门起重机。

在堆场前沿设有转运分配设备3，转运分配设备3第二运输车3.2，以及供第二运输车3.2运行的第二轨道3.1，第二轨道3.1与各个第一轨道2.2的一个端部相接，第二运输车3.2上设有用于抓取和放置货物的第二起重装置；第二起重装置为起重臂。

码头堆场的各个箱区1内均设有至少一个箱区卸货设备2，箱区卸货设备2包括第一运输车2.1、供第一运输车2.1运行的第一轨道2.2，以及用于将第一运输车2.1上的货物卸载到箱区1内各个贝位的第一起重装置2.3；第一轨道2.2铺设于箱区1纵向的中心线。

本实施例的水平运输设备4设有两层第三轨道4.1，分别用于将第三运输车4.2从接货端输送到卸货端或将第三运输车4.2从卸货端输送到接货端；各层第三轨道4.1之间均设有用于运送第三运输车4.2的起升机。

本实施例还包括供水平运输设备4沿第二轨道3.1做水平运动的运输设备轨道5，运输设备轨道5与第二轨道3.1平行设置。集装箱从码头前沿至堆场前沿的水平距离通过水平运输设备4来搬运，每台岸桥6配置一台水平运输设备4，水平运输设备4通过其底部铺设的运输设备轨道5移动，当岸桥6将船舶7上一个贝位的集装箱装卸完毕后移动到下一个贝位时，水平运输设备4随岸桥在运输设备轨道5上一起移动。

具体地，如图2所示，本实施例的两层第三轨道4.1分别即为上层第三轨道4.1.1和下层第三轨道4.1.2，上层第三轨道4.1.1用于将第三运输车4.2从接货端输送到卸货端，下层第三轨道4.1.2用于将第三运输车4.2从卸货端输送到接货端；上层第三轨道4.1.1和下层第三轨道4.1.2的接货端之间设有接货端起升机4.1.3，用于将第三运输车4.2从下层第三轨道4.1.2起升至上层第三轨道4.1.1；上层第三轨道4.1.1和下层第三轨道4.1.2的卸货端之间设有卸货端起升机4.1.4，用于将第三运输车4.2从上层第三轨道4.1.1输送至下层第三轨道4.1.2。

转运分配设备3的第二轨道3.1沿堆场的长度方向纵向设置于箱区1的前方，各个第一轨道2.2均与第二轨道3.1垂直。

本实施例中，停靠于码头的船舶7配置了三套岸桥6和水平运输设备4，分别记为一号岸桥6、二号岸桥6和三号岸桥6，三个岸桥6分别运一号水平运输设备4、二号水平运输设备4和三号水平运输设备4耦合。岸桥6和水平运输设备4的套数依据船舶7大小、集装箱数量结合经济性综合设定。码头的堆场沿转运分配设备3的长度方向被划分为大小相等的数个箱区1，本实施例所示堆场被划分为了四个箱区1，分别记为一号箱区1、二号箱区1、三号箱区1和四号箱区1。转运分配设备3供第二运输车3.2运行的第二轨道3.1从一号箱区1的前端延伸到四号箱区1的前端，分别与四个箱区1的第一轨道2.2的前端相接。

实施例二，一种利用上述系统进行自动化集装箱码头装卸的方法，包括：为停靠于码头的船舶7配置数个水平运输设备4，水平运输设备4将集装箱运输至转运分配设备3，转运分配设备3将集装箱转运至各个箱区1的箱区卸货设备2，各个所箱区卸货设备2将集装箱放置到对应的贝位。

卸船初始化状态下水平运输设备4，位于上层第三轨道4.1.1上的第三运输车4.2停靠在与其耦合的岸桥6后伸距的正下方。

集装箱在船舶7上经岸桥6起吊后卸在预先停留岸桥6后伸距下方的水平运输设备4的第三运输车4.2上。

水平运输设备4的接货端从岸桥6接收集装箱，集装箱通过在上层第三轨道4.1.1运行的第三运输车4.2被运输至卸货端；

而第三运输车4.2在卸货端由卸货端起升机4.1.4下降至下层第三轨道4.1.2，第三运输车4.2在下层第三轨道4.1.2上由卸货端在运行到接货端，再由接货端起升机4.1.3从下层第三轨道4.1.2起升至上层第三轨道4.1.1，这样可以在第三轨道4.1整个循环使用多个第三运输车4.2，同时工作，提升效率。

第二起重装置从第三运输车4.2抓取集装箱，并放置到第二运输车3.2上，第二运输车3.2在第二轨道3.1上运行至目的箱区1的第一轨道2.2的端部；

第二起重装置从第二运输车3.2抓取集装箱，并放置到第一运输车2.1上，带箱旋转90度；第一运输车2.1将集装箱运输到所第一轨道2.2与目的贝位相应的位置，第一起重装置2.3将集装箱卸载至目的贝位。

当集装箱船舶7上与三个岸桥6任一个对应的贝位上的集装箱被卸载完毕之后，该岸桥6将移动到下一个船舶7贝位进行集装箱装卸，此时该岸桥6对应的水平运输设备4沿也在运输设备轨道5上做水平运动，移动到下一个船舶7贝位，继续与该岸桥6耦合，使岸桥6后伸距下方的集装箱能直接卸载在水平运输设备4上的第三运输车4.2上。

以上是以港口的卸船过程为例，说明本发明的具体作业方法和过程，生产实际中的各机械数量配比及各小车运行速度的设置根据港口实际吞吐量，得出配比方案。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。