一种自动化集装箱码头的装卸系统及其装卸方法与流程

本发明属于集装箱码头技术领域，特别是涉及一种自动化集装箱码头的装卸系统及其装卸方法。

背景技术：

随着水陆运输的蓬勃发展，集装箱码头作为水陆运输重要的中转站，其在航运市场占有的地位越来越显著，集装箱码头的自动化、智能化成为重要的发展趋势。目前国内外自动化集装箱码头主要的布置特点为：堆场垂直于码头岸线，堆场两端布置有集装箱海侧交互区和陆侧交互区；装卸工艺系统主要采用岸边集装箱装卸桥+自动导引车（AGV）或跨运车（SC）+自动化集装箱轨道龙门吊（ARMG），ARMG主要采用无悬臂的结构形式，港内水平运输设备AGV或SC主要在海侧交互区和码头前沿之间运行，港外集卡陆侧交互区运行。

该自动化集装箱码头系统布置，港内外自动化和非自动化区域相对独立，易于实现自动化，但仍存在着一些不足：水平运输设备只能在堆场两端进行装卸作业，不能进入到堆场内部，作业点较少；港外集卡需要采用倒车方式进入堆场陆侧交互区进行装卸，操作较复杂，集卡司机技术要求较高；堆场配置的ARMG为高速轨道吊，以进行堆场内集装箱的水平运输作业，装卸作业综合能耗较高；ARMG为对称接力布置，每个集装箱堆场箱区一般需要布置两台ARMG作业，堆场装卸系统所需ARMG数量较多；另外，为满足堆场装卸效率的需求，堆场单条箱区的长度有一定限制，不能过长。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动化集装箱码头的装卸系统及其装卸方法，通过集装箱码头堆场垂直于码头岸线布置，通过在堆场海侧端设置港外集卡调头区的方式，实现港内外集装箱水平运输车辆直接进堆场进行装卸功能，码头各功能区布置紧凑，解决了现有的垂直布置的自动化集装箱码头堆场箱区长度不能过长的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种自动化集装箱码头的装卸系统，包括码头本体、集装箱船舶、前沿自动化装卸系统和集装箱堆场装卸系统；

所述前沿自动化装卸系统包括前沿自动化装卸区和前沿特殊集装箱装卸区；

所述前沿自动化装卸区和前沿特殊集装箱装卸区上设有岸边集装箱装卸桥，所述集装箱船舶位于码头本体岸线一侧且与前沿自动化装卸区和前沿特殊集装箱装卸区相对；

所述集装箱堆场装卸系统包括集装箱堆场区和港外集卡调头区，集装箱堆场区主要负责堆场内集装箱的装卸堆存任务；

所述集装箱堆场区包括若干条集装箱堆箱区和特殊集装箱堆箱区，所述集装箱堆箱区与码头本体岸线相互垂直，所述集装箱堆箱区上设有自动化轨道龙门吊，所述特殊集装箱堆箱区上设有人工轨道龙门吊，单条集装箱堆箱区宽度按自动化轨道龙门吊跨9-13排箱设计；

两条所述集装箱堆箱区之间设有IGV水平运输车道或港外集卡水平运输车道，若干所述IGV水平运输车道和港外集卡水平运输车道间隔分布，所述港外集卡调头区与港外集卡水平运输车道连接，IGV水平运输车道主要集装箱在码头本体前沿和集装箱堆箱区间的水平运输任务，港外集卡水平运输车道及其港外集卡调头区主要负责港外陆路集疏运和集装箱堆箱区间的水平运输任务，IGV水平运输车道按4-5条车道设计；港外集卡水平运输车道按4--5条车道设计。

进一步地，所述码头本体后方设有海侧IGV水平运输区、堆场外水平运输区、堆场外陆侧水平运输车道和IGV维修测试区，所述海侧IGV水平运输区位于前沿自动化装卸区与集装箱堆场区之间，所述堆场外水平运输区位于码头本体两侧边缘处，所述IGV维修测试区与IGV水平运输区域相通。

进一步地，所述港外集卡调头区上设有交通环岛，交通环岛位于堆箱区海侧端部，所述交通环岛的半径在15-20m的范围。

进一步地，所述码头本体外侧设有封闭围网，所述特殊集装箱堆箱区位于封闭围网外部，封闭围网用于隔开自动化运输区域与非自动化区域。

进一步地，所述集装箱堆箱区上的集装箱堆高在0-6层的范围，每条所述集装箱堆箱区上均布置一组自动化轨道龙门吊。

本发明的自动化集装箱码头的装卸方法，包括集装箱卸船进场方法、集装箱出场装船方法、公路集装箱集港方法、公路集装箱疏港方法和特殊箱作业方法；

所述集装箱卸船进场方法具体包括以下步骤：

SS01 岸边集装箱装卸桥将集装箱从集装箱船舶上吊起，送至岸边集装箱装卸桥内已就位的IGV上；

SS02 IGV进入集装箱堆场区，通过IGV水平运输车道将集装箱运输集装箱堆场区指定位置，自动化轨道龙门吊将集装箱抓起并吊入集装箱堆场区指定箱位，IGV离开进入下一个工作循环。

进一步地，所述集装箱出场装船方法具体包括以下步骤：

SS01 通过自动化轨道龙门吊将指定箱位从集装箱堆场区内抓起并吊入准备好的IGV内，通过IGV水平运输车道将集装箱运输至岸边集装箱装卸桥上；

SS02 通过岸边集装箱装卸桥将集装箱从IGV上吊起装入集装箱船舶内，IGV离开进入下一个工作循环。

进一步地，所述公路集装箱集港方法具体包括以下步骤：

SS01 港外集卡载箱进入集装箱堆场区，通过港外集卡水平运输车道将集装箱运输到集装箱堆场区指定位置；

SS02 已就位的自动化轨道龙门吊将集装箱抓起并吊入集装箱堆场区指定箱位，自动化轨道龙门吊进入下一个工作循环；

SS03 港外集卡离开，向前行驶至港外集卡调头区调头，并回到堆场外陆侧水平运输车道驶离集装箱堆场区，并出港。

进一步地，所述公路集装箱疏港方法具体包括以下步骤：

SS01 港外集卡通过堆场外陆侧水平运输车道驶入集装箱堆场区内的港外集卡水平运输车道，并驾驶至指定位置；

SS02 已就位的自动化轨道龙门吊将集装箱堆场区内指定的集装箱抓起并吊入港外集卡，自动化轨道龙门吊进入下一个工作循环；

SS03 港外集卡离开，向前行驶至港外集卡调头区调头，并回到堆场外陆侧水平运输车道驶离集装箱堆场区，并出港。

进一步地，所述特殊箱作业方法具体包括以下步骤：

SS01 通过岸边集装箱装卸桥将集装箱从集装箱船舶上吊起，送至岸边集装箱装卸桥内已就位的港内普通集卡上；

SS02 港内普通集卡进入特殊集装箱堆箱区，将集装箱运输到特殊集装箱堆箱区指定位置，人工轨道龙门吊将集装箱抓起并吊入特殊集装箱堆箱区指定箱位，港内普通集卡离开进入下一个工作循环。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过集装箱水平运输设备均可直接进入堆场内部进行装卸作业，解决了目前堆场垂直于岸线布置的自动化集装箱码头只能在堆场两端装卸、作业点少的问题。

2、本发明通过在堆场一端布置港外集卡调头区，港外集卡无需复杂的操作即可顺畅地出入集装箱堆场，并利用围网巧妙地将港内自动化区域和港外集卡运行区域进行隔离，港内外水平运输系统无交叉，能有效地实现自动化，整个装卸系统技术成熟可靠。

3、本发明通过港内外集装箱水平运输设备可直接进入堆场并到达各箱区指定装卸点，解决了传统自动化集装箱码头堆场自动化轨道龙门吊配置数量的限制，每个集装箱堆场箱区自动化轨道龙门吊数量可根据码头吞吐量和作业需求进行灵活配置，堆场装卸作业设备配置数量少，整个堆场装卸系统造价低。

4、本发明中的自动化轨道龙门吊无需带箱进行水平运输作业，解决了传统堆场垂直于岸线布置的集装箱码头堆场箱区过长导致装卸效率低的问题，堆场箱区长度可根据码头实际情况灵活布置，且整个装卸系统作业灵活，码头运营能耗较低。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种自动化集装箱码头的装卸系统的结构示意图；

图2为集装箱堆场区内的车道分布图；

图3为图1集装箱堆场内车流交通组织图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-码头本体，2-前沿自动化装卸区，3-前沿特殊集装箱装卸区，4-集装箱船舶，5-岸边集装箱装卸桥，6-集装箱堆场区，7-港外集卡调头区，8-集装箱堆箱区，9-特殊集装箱堆箱区，10-自动化轨道龙门吊，11-人工轨道龙门吊，12-IGV水平运输车道，13-港外集卡水平运输车道，14-堆场外水平运输区，15-海侧IGV水平运输区，16-堆场外陆侧水平运输车道，17-IGV维修测试区，18-交通环岛，19-封闭围网。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种自动化集装箱码头的装卸系统，包括码头本体1、集装箱船舶4、前沿自动化装卸系统和集装箱堆场装卸系统；

前沿自动化装卸系统包括前沿自动化装卸区2和前沿特殊集装箱装卸区3；

前沿自动化装卸区2和前沿特殊集装箱装卸区3上均设有岸边集装箱装卸桥5，集装箱船舶4位于码头本体1岸线一侧且与前沿自动化装卸区2和前沿特殊集装箱装卸区3相对；

集装箱堆场装卸系统包括集装箱堆场区6和港外集卡调头区7，集装箱堆场区6主要负责堆场内集装箱的装卸堆存任务；

集装箱堆场区6包括若干条集装箱堆箱区8和特殊集装箱堆箱区9，集装箱堆箱区8与码头本体1岸线相互垂直，集装箱堆箱区8上设有自动化轨道龙门吊10，特殊集装箱堆箱区9上设有人工轨道龙门吊11，单条集装箱堆箱区8宽度按自动化轨道龙门吊10跨9-13排箱设计，自动化轨道龙门吊10简称为ARMG；

两条集装箱堆箱区8之间设有IGV水平运输车道12或港外集卡水平运输车道13，若干IGV水平运输车道12和港外集卡水平运输车道13间隔分布，港外集卡调头区7与港外集卡水平运输车道13连接，IGV水平运输车道12主要集装箱在码头本体1前沿和集装箱堆箱区8间的水平运输任务，港外集卡水平运输车道13及其港外集卡调头区7主要负责港外陆路集疏运和集装箱堆箱区8间的水平运输任务，IGV水平运输车道12按4-5条车道设计；港外集卡水平运输车道13按4--5条车道设计。

其中如图1所示，码头本体1后方设有海侧IGV水平运输区15、堆场外水平运输区14、堆场外陆侧水平运输车道16和IGV维修测试区17，海侧IGV水平运输区15位于前沿自动化装卸区2与集装箱堆场区6之间，堆场外水平运输区14位于码头本体1两侧边缘处，IGV维修测试区17与IGV水平运输区域15相对。

其中如图1所示，港外集卡调头区7上设有交通环岛18，交通环岛18位于堆箱区海侧端部，交通环岛18的半径在15-20m的范围。

其中如图1所示，码头本体1外侧设有封闭围网19，特殊集装箱堆箱区9位于封闭围网19外部，封闭围网19用于隔开自动化运输区域与非自动化区域。

其中，集装箱堆箱区8上的集装箱堆高在0-6层的范围，每条集装箱堆箱区8上均布置一组自动化轨道龙门吊10。

本发明的自动化集装箱码头的装卸方法，包括集装箱卸船进场方法、集装箱出场装船方法、公路集装箱集港方法、公路集装箱疏港方法和特殊箱作业方法；

集装箱卸船进场方法具体包括以下步骤：

SS01 岸边集装箱装卸桥5将集装箱从集装箱船舶4上吊起，送至岸边集装箱装卸桥5内已就位的IGV上；

SS02 IGV进入集装箱堆场区6，通过IGV水平运输车道12将集装箱运输集装箱堆场区6指定位置，自动化轨道龙门吊10将集装箱抓起并吊入集装箱堆场区6指定箱位，IGV离开进入下一个工作循环。

其中，集装箱出场装船方法具体包括以下步骤：

SS01 通过自动化轨道龙门吊10将指定箱位从集装箱堆场区6内抓起并吊入准备好的IGV内，通过IGV水平运输车道12将集装箱运输至岸边集装箱装卸桥5上；

SS02 通过岸边集装箱装卸桥5将集装箱从IGV上吊起装入集装箱船舶4内，IGV离开进入下一个工作循环。

其中，公路集装箱集港方法具体包括以下步骤：

SS01 港外集卡载箱进入集装箱堆场区6，通过港外集卡水平运输车道13将集装箱运输到集装箱堆场区6指定位置；

SS02 已就位的自动化轨道龙门吊10将集装箱抓起并吊入集装箱堆场区6指定箱位，自动化轨道龙门吊10进入下一个工作循环；

SS03 港外集卡离开，向前行驶至港外集卡调头区7调头，并回到堆场外陆侧水平运输车道16驶离集装箱堆场区6，并出港。

其中，公路集装箱疏港方法具体包括以下步骤：

SS01 港外集卡通过堆场外陆侧水平运输车道16驶入集装箱堆场区6内的港外集卡水平运输车道13，并驾驶至指定位置；

SS02 已就位的自动化轨道龙门吊10将集装箱堆场区6内指定的集装箱抓起并吊入港外集卡，自动化轨道龙门吊10进入下一个工作循环；

SS03 港外集卡离开，向前行驶至港外集卡调头区7调头，并回到堆场外陆侧水平运输车道16驶离集装箱堆场区6，并出港。

其中，特殊箱作业方法具体包括以下步骤：

SS01 通过岸边集装箱装卸桥5将集装箱从集装箱船舶4上吊起，送至岸边集装箱装卸桥5内已就位的港内普通集卡上；

SS02 港内普通集卡进入特殊集装箱堆箱区9，将集装箱运输到特殊集装箱堆箱区9指定位置，人工轨道龙门吊11将集装箱抓起并吊入特殊集装箱堆箱区9指定箱位，港内普通集卡离开进入下一个工作循环。

其中，码头前沿岸边集装箱装卸桥，设备具有自动化装卸和远程控制装卸两种工作模式，岸边集装箱装卸桥与IGV交互过程中为全自动；特殊箱装卸船过程中切换为远程控制模式。

其中如图2-3所示，以两台自动化轨道龙门吊10之间区域布置4车道为例，具体布置为：车道区域两侧两条IGV或港外集卡装卸车道①④，中间一条IGV或港外集卡超车道③和一条IGV或港外集卡折返或调头车道②，其中装卸车道、超车道和折返车道交通流向相反。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。