一种集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业系统及方法与流程

1.本发明涉及集装箱铁水联运领域，具体涉及一种集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业系统及方法。


背景技术：

2.目前集装箱铁水联运模式接驳过程主要有如下几种：
3.1、码头—公路—铁路货场模式(港口外部换装模式)。此种模式下铁路集装箱站与码头间存在一定距离2～5km(洋山港30km)，水路运输与铁路之间的换装运输需要一段短途公路运输才能实现，这种模式增加了外部集卡运输环节，运输成本和时间成本都相应增加，且不便于铁水联运系统的统一管理。
4.2、码头
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堆场
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铁路装卸区模式(港口内部换装模式)。此种模式下铁路装卸线铺设在码头堆场附近，由堆场的装卸机械设备和轨道吊进行列车集装箱装卸作业，减少了外卡运输环节，节省了运输成本和时间成本。但是堆场中转耗时耗力，且效率低，周转周期长。
5.3、水运
‑
铁路车船直取模式。由于此模式需高度协调车、船舶到发时间，装卸机械装卸作业计划等，国内外应用较少。
6.现有铁水联运车船直取模式中，水路运输与铁路运输之间的换装作业不需要经过堆场作业，可直接换装。这种作业模式除需保持水运与铁路间的信息互通，协调好铁路列车的到发时间、码头船舶的离港到港时间、装卸机械车辆的装卸作业计划等，一般还需要保持铁路装卸线与码头或码头堆场在同一水平高度附近(码头
‑
公路
‑
铁路货场模式不需要)，以便于铁水联运、铁公联运集装箱倒装作业，及港口其他作业的顺利进行与互不影响。但当由于特殊地形、场地等限制，导致铁路装卸线无法直接伸入码头前沿，铁路装卸线与码头堆场间存在较大的高差，且铁路展线存在困难时(一般铁路线路下降或抬升6m的高度需要1000m的线路长度降坡或上坡)，无法使三者保持同一水平高度附近时，将无法直接实现车船直取。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业系统及方法，解决了以上所述的有高度差的铁水联运难的技术问题。
8.本发明为解决上述技术问题提供了集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业系统，包括位于水边的集装箱码头，还包括垂直提升机、集卡装卸作业场、铁路装卸作业场、门式起重机、以及横跨于所述集装箱码头与集卡装卸作业场之间的岸桥，所述岸桥用于将船舶上的集装箱吊运至所述集卡装卸作业场，所述集卡装卸作业场包括至少一条走形轨道，所述铁路装卸作业场包括至少一条铁路装卸线，所述铁路装卸线与所述走形轨道之间具有高度差，所述垂直提升机衔接于所述铁路装卸线与所述走形轨道之间以垂直起吊集装箱，所述门式起重机用于转运集装箱于所述垂直提升机及所述铁路装卸线之间。
9.优选地，所述集装箱码头包括多个，每个集装箱码头对应一个岸桥，各所述岸桥共
用一个集卡装卸作业场。
10.优选地，所述垂直提升机包括用于限位集装箱的集装箱支架。
11.优选地，所述岸桥包括岸桥前悬臂和岸桥后悬臂，所述岸桥前悬臂位于码头前沿的水侧泊位的上方，所述岸桥后悬臂位于所述集卡装卸作业场的上方。
12.优选地，所述岸桥前悬臂及所述岸桥后悬臂之间滑动设有岸桥小车，所述岸桥小车上设有用于抓取集装箱的岸桥吊具。
13.优选地，所述门式起重机包括用于抓放集装箱的门吊悬臂。
14.优选地，所述岸桥宽度及岸桥的后悬臂作业长度范围为15～40m。
15.优选地，所述作业系统还包括至少一辆集卡车，所述集卡车运行在走形轨道上，用于搬运集装箱。
16.优选地，所述作业系统还铁路车辆，所述铁路车辆运行与所述铁路装卸线上，用于搬运集装箱。
17.本发明还提供了一种集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业方法，包括：
18.集装箱运输船舶到达集装箱码头，岸桥接到作业命令将集装箱运输船舶的集装箱吊运至集卡装卸作业场；
19.集卡车将集装箱搬运至垂直提升机作业处，垂直提升机将集装箱吊升至铁路装卸线上；
20.门式起重机将集装箱抓取并转移至铁路车辆上，铁路车辆沿着铁路装卸线运输出去。
21.有益效果：本发明提供了一种集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业系统及方法，包括：集装箱运输船舶到达集装箱码头，岸桥接到作业命令将集装箱运输船舶的集装箱吊运至集卡装卸作业场；集卡车将集装箱搬运至垂直提升机作业处，垂直提升机将集装箱吊升至铁路装卸线上；门式起重机将集装箱抓取并转移至铁路车辆上，铁路车辆沿着铁路装卸线运输出去。该方案适用于铁路装卸线接轨点高程远高于码头这一实际特殊地形条件，水平及垂直转运设备的高效配合，可以实现真正意义上的铁水联运无缝衔接，从而提高集装箱周转效率，装卸效率高，节约人力资源，降低集装箱联运接驳转运成本。
22.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业系统及方法的平面图；
25.图2为本发明集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业系统及方法的立体图。
具体实施方式
26.以下结合附图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。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据
下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
27.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.第一实施例：本发明实施例提供了一种集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业系统，包括位于水边的集装箱码头，还包括垂直提升机、集卡装卸作业场、铁路装卸作业场、门式起重机、以及横跨于所述集装箱码头与集卡装卸作业场之间的岸桥，所述岸桥用于将船舶上的集装箱吊运至所述集卡装卸作业场，所述集卡装卸作业场包括至少一条走形轨道，所述铁路装卸作业场包括至少一条铁路装卸线，所述铁路装卸线与所述走形轨道之间具有高度差，所述垂直提升机衔接于所述铁路装卸线与所述走形轨道之间以垂直起吊集装箱，所述门式起重机用于转运集装箱于所述垂直提升机及所述铁路装卸线之间。
30.具体地，如图1和图2所示，一个具有铁水联运集装箱转运功能的港口码头，在码头前沿20的水侧泊位21可以靠泊集装箱船舶10；
31.海侧设岸边集装箱起重机(简称：岸桥)300或门座式起重机(简称：门座机)及贯通码头前沿平行于岸线的走行轨道；
32.岸桥门架跨下及岸桥后悬臂302范围内设有集装箱卡车(下称集卡车)装卸区和走行通道200；集卡车400的移动作业区域与岸桥后悬臂302横向起吊移动作业区域部分重合。
33.在码头前沿20后方与铁路装卸线之间，设置一套垂直提升机500，解决较大高差集装箱竖向运输问题。在垂直提升机500上设置集装箱支架，实现集装箱从集卡车400到垂直提升机500之间的集装箱转运。
34.铁路装卸线700位于岸桥高度以上，装卸线范围内设门式起重机600。门式起重机600的悬臂横向起吊移动作业区域与垂直提升机500的提升平台区域重合。
35.本系统及方法解决了山区港口码头前沿20与铁路装卸线700间因距离及较大高差而带来的纵坡受限问题，利用集卡车400，解决了岸桥在垂直提升机500和船舶10之间纵向往返移动作业效率低的问题。由于铁路到达的装卸线700高于岸桥，考虑利用架设在铁路装卸线700处的门式起重机600将集装箱纵向移动装卸作业，可解决既有车船直取模式中集装箱纵向缓慢移动作业效率低下的问题。此种作业模式大幅度提高了作业效率，实现真正意义上铁水联运的高效无缝衔接。
36.技术设备配置如下：
37.(1)码头后方设置铁路装卸线和铁路集卡装卸作业场，铁路装卸线自邻近铁路车站引出，至码头前沿后方的高地上，设置于门式起重机600跨下，与岸桥走行线平行布置。装卸线长度及数量设置根据泊位长度及铁水联运运量确定。用于装有集装箱的铁路货车车辆
集中卸车或将集装箱集中装至待发车的铁路货车车辆的作业。
38.(2)铁路集卡装卸作业场平行于装卸线布置，设置于门式起重机600跨下及门吊悬臂602下方。用于临时堆放已卸车待转运的集装箱或待装车的集装箱。铁路集卡装卸作业场范围应根据铁路相关需求计算设置。
39.(3)在集装箱码头前沿和高地后方铁路集卡装卸作业场之间设置多处集装箱提升通道，提升通道由提升机和集装箱交接支架组成。提升机用于集装箱克服较大高差的垂直运输。集装箱交接支架用于将装有集装箱的集卡车车箱顶起后，卸载放置于提升机500内垂直提升平台上。
40.(4)码头岸桥与垂直提升机500间配备集卡车400，集卡车道200。码头岸桥用于集装箱在船舶与集卡车之间的转运。集卡车用于集装箱在垂直提升机500与码头岸桥之间的转运。考虑同时容纳多台集卡车走行需要，集卡车道横向宽度满足多车道并行作业，集卡车道长度、集卡车台数根据岸桥间距及集装箱运量确定。
41.(3)构建港口集装箱管理系统及铁路集装箱管理系统等系统，实现装卸过程的动态控制管理。
42.系统功能如下：
43.1、一个具有铁水联运集装箱车船直取转运功能的山区港口码头，在码头前沿20海侧泊位21可以靠泊一艘或多艘集装箱船舶10。集装箱码头是水运、铁路、公路集装箱运输集合和疏散交换枢纽，用于停靠集装箱船舶并进行集装箱装卸；
44.2、前沿海侧泊位21设岸边桥式起重机300(简称：岸桥)或门座式起重机(简称：门座机，本文所述岸桥同时也适用于门座式起重机)及贯通码头前沿的走行轨道304，用于集装箱船舶10在港口装卸作业，将集装箱100在集装箱船舶10与集卡车400之间直取转运。
45.岸桥作业布置可以是一台岸桥对应一艘船舶装卸作业，或多台岸桥在一艘船舶装卸作业；或多泊位一台岸桥对一艘船舶同时装卸作业，或多泊位多台岸桥对一艘船舶同时装卸作业，或不确定数量的岸桥与不确定数量的船舶组合同时装卸集装箱作业。
46.3、岸桥门架跨下两走行轨304之间、岸桥后悬臂302下方设多条集装箱卡车400装卸区和走行通道200，用于连接岸桥与集卡装卸作业场800(或公路联运)之间的集卡车400装卸船作业。用于实现水公联运公路集卡车的车船直取装卸作业。多台岸桥可以在一条轨道线304运行。集卡车400的横向移动作业区域与岸桥后悬臂302横向起吊移动作业区域部分重合，且按作业长度划分虚拟作业区域，作业区域有部分交叉。集卡车400纵向移动可以服务于一台岸桥，也可以服务多台岸桥同时作业。
47.4、集卡装卸作业场800与码头前沿20后方的高地之间设置不少于一台的一种垂直提升机500，用于集装箱大高差的竖向运输。垂直提升机设有集装箱自动支架，可以接受集卡车装载集装箱和释放集装箱给集卡车。同时配备相应数量的集卡车400、用于集卡装卸作业场800至垂直提升机500的垂直提升平台之间的集装箱转运。
48.5、码头前沿20后方的高地上，设门式起重机600，门式起重机的轨道604至集卡装卸作业场800之间设置不少于一条铁路装卸线700，且平行岸线纵向贯通装卸区域。铁路装卸线700用于停放运送集装箱的铁路车辆710。
49.(1)多条铁路装卸线700可以用于停留多列车辆710，多列车辆可以用于集装箱车船直取连续作业。一列车辆进行装卸作业，另一列完成装卸的车辆与车站(车场)进行空车、
重车交换，两股条铁路装卸线700空重车交替更换，满足集装箱装卸作业连续进行。多列车辆可以用于集装箱连续装卸作业，或进出港集装箱交替运输。
50.(2)多条铁路装卸线700可以用于停留多列车辆710，多列车辆可以用于集装箱装卸作业中铁路方向分组装车的作业。每个条铁路装卸线700定义一个运输方向，不同的条铁路装卸线700的车辆710装载不同运输方向的集装箱。门式起重机600装卸的集装箱直接装进与其运输方向相同条铁路装卸线700的车辆710。同一方向集装箱在同一股道车辆710装车完毕后，可以不在车站编组，形成同方向直达列车，直接发车进入干线运输。
51.(3)多条铁路装卸线700可以用于停留多列车辆710，多列车辆710可以用于集装箱装卸作业中铁路集装箱分类装车的作业。每个股道的车列定义一个集装箱类型，满足铁路运输中的不同需求。干货集装箱，散货集装箱，液体集装箱，冷冻集装箱，保温集装箱，危险品集装箱等的铁路运输需求是不同的(例如：冷冻集装箱运输途中需要给制冷机供电)。不同的铁路股道即铁路装卸线700的车辆710装载不同类型的集装箱100，同一股道装载相同类型的集装箱。门式起重机600卸下的集装箱直接装进与其运输类型相同股道的车辆。同一方向集装箱在同一股道车辆710装车完毕后，可以不在车站编组，形成同类型集装箱直达列车，直接发车进入干线运输。
52.6、码头前沿布置集卡车道数量总横向宽度与岸桥宽度、岸桥后悬臂的长度基本一致。岸桥宽度及岸桥的后悬臂作业长度一般在15～40m之间，可以布置的集卡车道区域宽15～40m，最大可以布置多条集卡车道。
53.第二实施例：本发明实施例提供了一种集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业方法，包括：
54.集装箱运输船舶到达集装箱码头，岸桥接到作业命令将集装箱运输船舶的集装箱吊运至集卡装卸作业场；
55.集卡车将集装箱搬运至垂直提升机作业处，垂直提升机将集装箱吊升至铁路装卸线上；
56.门式起重机将集装箱抓取并转移至铁路车辆上，铁路车辆沿着铁路装卸线运输出去。
57.该方法是应用于上述第一实施例的集装箱铁水联运车船直取立体装卸作业系统上的。
58.1、基本船舶卸船铁路装车作业流程(以1股铁路装卸线为例)
59.(1)集装箱运输船舶离开前方港口，向预定港口发出船期预告、到港时间和集装箱舱单，到达港口向铁路、公路发出船期、集装箱到达和航线装船通告；集装箱运输船舶10到达港区指定泊位21停靠，运输船舶10向港区及港区集装箱管理系统交付集装箱装载仓单；
60.(2)港区集装箱管理系统依据船舶装载仓单的集装箱运输去向，与铁路集装箱管理系统交换集装箱箱号、运输方向等信息，并向码头岸桥、集卡车400、垂直提升机500、门式起重机600等设备下达驳接作业；
61.(3)邻近车站收到铁路集装箱管理系统下达的调度指令后，将铁路集装箱空车列(铁路车辆710)通过调车机车送至铁路装卸线上等待装车；集卡车400、垂直提升机500根据港区集装箱管理系统下达的运行许可指令行进至指定位置，等待与码头岸桥驳接；
62.(4)码头岸桥根据作业计划，将联运集装箱100从待卸船舶10上抓取，通过岸桥小
车303横向移动至岸桥门架胯下或后悬臂302卸至码头前沿等待驳接的集卡车400上；
63.(5)与码头岸桥完成交接后，集卡车400通过集卡车通道驶入垂直提升平台500，提升平台集装箱支架顶起集装箱，集装箱脱离集卡车，集卡车驶出提升平台500，集装箱支架将集装箱放置于提升平台上；完成集卡车400与垂直提升机500间的集装箱转运。
64.(6)垂直提升平台爬升并利用门式起重机600的门吊悬臂602将集装箱从垂直提升平台上抓取至铁路装卸线700上方。如此时铁路车辆710能及时到达指定装卸地点，门式起重机将集装箱卸下进入铁路车辆710内；如部分集装箱根据需要需用公路运输的，可利用集卡车400转运至公路运输。
65.(7)重复以上过程，装车完毕后，铁路车辆710由相应调机牵出至港湾站集结或由本务机车直接联挂后发出。
66.2、铁路卸车基本船舶装船作业流程
67.(1)集装箱运输船舶离开前方港口，向预定港口发出船期预告、到港时间和集装箱舱单，到达港口向铁路、公路发出船期、集装箱到达和航线装船通告；集装箱运输船舶10到达港区指定泊位21停靠，运输船舶向港区及港区集装箱管理系统交付集装箱装载仓单；
68.(2)港区集装箱管理系统依据船舶装载仓单的集装箱运输去向，与铁路集装箱管理系统交换集装箱箱号、运输方向等信息，并向码头岸桥、集卡车400、垂直提升机500、门式起重机600等设备下达驳接作业；
69.(3)邻近车站收到铁路集装箱管理系统下达的调度指令后，将装有集装箱的铁路车辆710通过调车机车送至铁路装卸线700上等待卸车；集卡车400根据港区集装箱管理系统下达的运行许可指令行进至指定位置，等待与铁路联运相关装卸设备的驳接；
70.(4)轨道吊根据作业计划，门式起重机600的门机吊具601将集装箱从铁路车辆710指定位置抓取，通过门吊悬臂602卸下放入垂直提升平台集装箱支架上，此时完成了集装箱从铁路车辆710至垂直提升机500间的集装箱转运；
71.(5)垂直提升平台下降将集装箱转移至集卡装卸作业场800同层高度作业范围内；
72.(6)集卡车驶入垂直提升平台500，集装箱支架落下，集装箱即转运至集卡车400上，集卡车400通过专用道路210行驶至码头岸桥装卸区域；
73.(7)码头岸桥根据作业计划，通过岸桥吊具将集装箱从集卡车400上抓取，通过岸桥小车310横向移动至岸桥前悬臂301，卸至待装船舶10指定区域内；
74.(8)重复以上过程，装船完毕后，卸车完毕后的铁路车辆710由相应调机牵出至港湾站集结或由本务机车直接联挂后发出。
75.第三实施例：平行排列门式起重机的作业方法。作业方式同前面的第二实施例相同，不同之处在于可以更多的门式起重机、垂直提升机和铁路装卸线同时作业。
76.当有多艘船舶和多台岸桥同时作业时，门式起重机数量、垂直提升机、铁路装卸线数量都不能满足作业要求，门式起重机可能会发生集装箱运送目标路径的相互冲突。为了承担多艘船舶、多台岸桥同步装卸作业，除了控制系统的优化外，还需要配置足够的铁路装卸线、门式起重机、垂直提升机和交接集卡装卸作业场。交接集卡装卸作业场设置在两条起重机轨道中间，增加的铁路装卸线设在门式起重机跨下。
77.技术效果：
78.(一)适合特殊地形条件，提高技术可行性部分港口受地形条件限制，铁路装卸线
接轨点高程远高于码头，如果将铁路装卸线直接布置在码头前沿岸桥装卸作业区上需采取较大纵坡，技术可行性差，且安全性较低。本专利提出的车船直取新模式，解决了铁路装卸线接轨点高程远高于码头这一实际特殊地形条件下，通过传统的水平转运设备实现集装箱的不落地运输会带来诸如安全风险高、作业效率低、环保压力大等问题。通过本次提出的水平及垂直转运设备的高效配合，可以实现真正意义上的铁水联运无缝衔接，从而提高集装箱周转效率。
79.(二)减少作业环节，提高运输效率
80.本专利提出的车船直取新模式解决了既有车船直取模式仍内部集卡车需利用正面吊转运完成集装箱换装的局限性，减少了内部运输集卡装卸作业场存储环节可以实现真正意义上的铁水联运无缝衔接，从而提高运输效率，节省短途运输成本。
81.(三)节省集卡装卸作业场面积，自动化程度高、降低成本本专利可实现集装箱的铁水联运的高效换装与不落地运输，集装箱不需在集卡装卸作业场进行堆存，从而大大节省集卡装卸作业场面积，降低港口堆存及作业成本；同时，由于船舶与铁路车辆间集装箱装卸作业可实现自动化控制，装卸效率高，节约人力资源，降低集装箱联运接驳转运成本。
82.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。