青島港集裝箱全自動化碼頭機械設備介紹

曾雯

摘要：青島港集裝箱全自動化碼頭是當今世界最先進、亞洲首個真正意義上的全自動化集裝箱碼頭，此碼頭上的機械設備較傳統碼頭上的機械設備相比具有自動化、智能化等優點，本文就青島港的主要機械設備的基本結構以及其優缺點進行介紹。

關鍵詞：機械設備;雙小車橋吊;AGV;軌道吊

青島港集裝箱全自動化碼頭作業過程為在船舶靠泊前，全自動碼頭操作系統就依據船舶信息，自動生成作業計劃并下達指令，橋吊把集裝箱吊到轉運平臺上。然后機器人自動拆鎖墊，門架小車隨后把集裝箱吊運到自動導引車（AGV）上，自動導引車再把集裝箱運送到指定位置。最后軌道吊把集裝箱精準地吊送到堆場。經查閱資料以及結合上述自動化碼頭作業過程知道其主要機械設備為7臺全自動化單起升雙小車橋吊、38臺AGV（自動導引車）、 38臺全自動高速軌道吊。

1 單起升雙小車橋

1.1產生背景

岸邊集裝箱裝卸橋是集裝箱船舶裝卸的專用機械，由于它具有效率高、車船作業簡便、適用性強等優點，因而在集裝箱碼頭上大都安裝有岸邊集裝箱裝卸橋，但隨著集裝箱碼頭吞吐量的不斷提高、規模的不斷擴大，以及自動化碼頭的產生，普通的單小車橋吊的裝卸效率不能滿足船公司的要求，雙小車橋吊就是這樣產生的。

1.2主要結構介紹

雙小橋吊主要由主小車機構、大車行走機構、俯仰機構以及中轉平臺組成。

（1）主小車機構：主小車起升機構由起升電動機、聯軸器、減速器、鋼絲繩卷繞系統、吊具以及制動器等組成。主小車的小車采用全牽引結構，小車驅動裝置安裝在機器房的小平臺上，主要由小車電機、制動器、卷筒和鋼絲繩纏繞系統等組成。

（2）大車行走機構：大車行走機構由大車電機、制動器、減速器、行走輪等組成。雙小車橋吊采用全變頻電機驅動，經減速箱后驅動大車行走輪以實現整個橋吊的運動。它安裝了各種安全保護裝置，如在平衡梁外側裝有紅外線探測器、限位及緩沖器等，以便當臨近兩臺橋吊靠近時，起到必要的保護及緩沖。

（4）俯仰機構：俯仰機構安裝在機器房內，驅動裝置主要由俯仰電機、連軸器、減速箱、卷簡、鋼絲繩纏繞系統、制動器等組成。此外，還包括一些輔助設備，以滿足控制的需要和達到安全保護的目的。

（5）中轉平臺：中轉平臺是雙小車橋吊區別于傳統單小車橋吊的主要特點，其安裝于海側下橫梁靠陸側一邊，用于安放來自主小車或門架小車起吊運送過來的集裝箱。主小車和門架小車吊運的集裝箱在中轉平臺進行“接力”式轉運。主小車將船上的集裝箱吊運至中轉平臺的箱位上，門架小車將集裝箱運到集卡上。[1]

1.3優點及缺點

雙小車橋吊作業效率高，3臺雙小車橋吊可以替代4-5臺常規橋吊的作用，

在同樣長的泊位中，橋吊覆蓋面更廣，使橋吊利用率更高。但是雙小車橋吊與傳統單小車橋吊相比，自重要大，輪壓也相應提高，能耗增加.造價相對較高，水工建筑物的投資也相對較大。

2 自動導引車（AGV）

2.1自動導引搬運車的定義

AGV是物流系統的重要搬運設備，它是指具有電磁或光學導引裝置，能夠按照預定的導引路線行走，具有小車運行和停車裝置、安全保護裝置，以及具有各種移載功能的運輸小車。

2.2自動導引車的結構

自動導引搬運車由機械系統、動力系統和控制系統組成。以下簡單介紹AGV的幾個主要組成部分。

（1）車體

車體即自動導引搬運車的基本骨架，車架要求有足夠的強度和剛度，以滿足車體運行加速的需要。車架由鋼構件焊接而成，上面由1～3mm厚的鋼板或硬鋁板覆蓋，以安裝移載裝置、液壓裝置、電控系統、按鍵和顯示屏，板下空間安裝驅動裝置、量和蓄電池，以降低車體的重心。

（2）安全裝置

安全裝置的主要作用是為自動導引搬運車運行或故障急停時提供定的安全保證，主要包括緩沖器、接近檢測裝置和緊急停車按鈕等。

（3）蓄電池和充電系統

自動導引搬運車采用直流工業蓄電池作為動力，電壓為24V或48V。蓄電池在額定的電流下，應保證8h以上的工作需要。蓄電池 充電可以采用自動充電和交換電池兩種形式。

（4）驅動控制裝置

驅動裝置的功能是驅動AGV運行并對其進行速度控制和制動控制。它由車輪、減速器、制動器、電機和速度控制器組成。驅動裝置及制動裝置的控制命令由計算機或人工控制器發出。

（5）信息傳輸及處理裝置

信息傳輸及處理裝置主要的功能是對AGV進行監控，監控AGV所處的地面外包括蓄電池狀態、手動控制、安全裝置啟動、轉向和驅動電機的控制情況，然后將車下制器的監控信息與地面控制器所發出的信息進行傳遞，以達到控制AGV運行的目的。信系統有兩種，一種是連續通信方式，另一種是分散通信方式。[2]

2.3 AGV的優點及缺點

AGV行動快捷、結構簡單、工作效率高、可控性強、安全性好。AGV行駛靈活，因其不需要軌道、支座架等固定裝置，行走不受道路限制。AGV使用電力能源，綠色環保。能夠自動循環充電，續航時間無限制。但其具有成本高、兼容性差等缺點。

3 高速軌道吊

3.1應用背景

隨著集裝箱自動化碼頭的興起，全自動軌道式集裝箱起重機的應用也變得日益普遍。堆場作業是自動化集裝箱碼頭的核心所在，自動化堆場的安全和效率，很大程度上取決于 軌道吊的效率。

3.2軌道吊的主要結構

（1）大車行走機構

大車行走速度270米/分鐘，是普通RMG的2～3倍。在實現效率提升的同時，對制造帶來了全新要求。如大車行走機構組裝完成后4組車輪的直線精度不超過0.26mm。

（2）主梁結構

主梁作為軌道吊的主要承載構件，在工作過程中直接承受工作載荷，因此要求具有較高的強度、較好的穩定性以及盡可能小的自重.箱形雙梁橋架是目前使用較廣泛的主梁結構形式，具有制造簡單、生產工效高、通用性強等優點。

（3）小車機構

小車的小車驅動裝置安裝在機器房的小車平臺上，主要由小車電機、聯軸器、減速箱、制動器、卷筒和鋼絲繩纏繞系統組成。此外，還包括一些輔助設備，如小車鋼絲繩張緊裝置、限位開關、微動開關以及測速電機等。

3.3軌道吊優缺點

軌道吊自重較輕，堆場面積利用率高;因其采用無懸臂軌道吊的自動化堆場，水平運輸設備不進入箱區作業效率高。并且其故障率低，環保性能好。但是軌道吊固定，不能跨區轉場，靈活性差，也影響了堆場車輛通行，軌道吊投資資成本高，需要建設大車軌道、電纜槽等基礎設施，費用高。

4 總結

自動化碼頭以安全、綠色、高效、智能為建設目標，雙小車橋吊和自動導引車和軌道吊三種機械設備相互配合，加上機器人自動拆鎖墊系統，使得整個碼頭實現了自動化運行，大大減少人力，而且自動導引車采用電動裝置，可以無限循環充電，續航時間無限制，實現了綠色節能的目標。而且整個碼頭都運用了智能化系統，智能化操作。

參考文獻

[1]胡悅.提高集裝箱碼頭雙小車橋吊作業效率研究[D].上海海事大學，2006.

[2]魏國辰.物流機械設備運用與管理[M].中國財富出版社，2014.

[3]何繼紅，林浩，羅勛杰，等.多種形式軌道吊在自動化集裝箱堆場的應用[J].水運工程，2016（9）：83-86.