自第一代自動化集裝箱碼頭投入運(yùn)營至今，全世界的自動化集裝箱碼頭建設(shè)都取得了巨大的進(jìn)步，現(xiàn)已步入第四代自動化集裝箱碼頭時代。
以堆場作業(yè)系統(tǒng)自動化為代表的半自動化碼頭，在全球得到了廣泛的應(yīng)用，各項(xiàng)工藝、技術(shù)和系統(tǒng)都比較成熟，主要包括兩種類型：自動軌道吊（ARMG）和自動輪胎吊（A-RTG）。
而水平運(yùn)輸系統(tǒng)的自動化技術(shù)相比堆場自動化技術(shù)難度較大，也是突破全自動化集裝箱碼頭工藝系統(tǒng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
目前，全自動化集裝箱碼頭的水平運(yùn)輸自動化系統(tǒng)主要采用兩種方式：自動導(dǎo)引運(yùn)輸車（AGV）和自動跨運(yùn)車（A-SHC）。
截至2018年，世界范圍內(nèi)已投產(chǎn)或在建的全自動化碼頭的裝卸工藝系統(tǒng)有三種類型：QC+AGV+ARMG、QC+L-AGV+ARMG和QC+A-SHC+ARMG。
在堆場自動化設(shè)備的選擇上，全球港口絕大多數(shù)都選用自動化軌道吊方案，一方面自動化軌道吊技術(shù)發(fā)展成熟、安全可靠；另一方面自動化軌道吊的效率較高，可以滿足現(xiàn)階段的工作任務(wù)。
而應(yīng)用自動化輪胎吊的碼頭較少，典型的代表為日本TCB碼頭，目的是降低地震災(zāi)害帶來的損失。
新加坡港和釜山港是亞洲主要的樞紐港，在全球港口中也占有重要地位。
新加坡港位于新加坡的南部沿海，西鄰馬六甲海峽，南鄰新加坡海峽，是遠(yuǎn)東地區(qū)各近洋航線必經(jīng)的港口，也是亞太地區(qū)最大的轉(zhuǎn)口港、世界最大的集裝箱港口之一。
2018年，新加坡港集裝箱吞吐量為3660萬TEU，在2018年Lloyd’s List發(fā)布的全球港口排名中位列第二。
圖1 新加坡港集裝箱吞吐量（2008-2018）
數(shù)據(jù)來源：https://www.mpa.gov.sg
釜山港位于韓國東南沿海，是韓國最大的港口。港區(qū)分布在釜山灣西北岸，沿海岸自西南東北分布有10個碼頭，碼頭岸線總長30709米，有60多個泊位。
釜山港與世界100多個國家的500多個港口通航，是一個具備高科技物流設(shè)施的東北亞樞紐港。
近十年來，釜山港為應(yīng)對未來快速增長的集裝箱貨運(yùn)量，加快步伐建設(shè)高科技新型港口。
2018年，釜山港的集裝箱吞吐量為2166萬TEU，在2018年Lloyd’s List發(fā)布的全球港口排名中位列第六。
圖2 釜山港集裝箱吞吐量（2010-2018）
數(shù)據(jù)來源：https://busanpa.com/kor/Main.do
釜山港的集裝箱碼頭由北集裝箱碼頭、南集裝箱碼頭和西集裝箱碼頭三部分組成，擁有大型龍門式集裝箱裝卸橋，碼頭面積達(dá)63萬平方米，集裝箱堆場面積為3469000萬平方米。
釜山港港口公司為了助力釜山港成為東北亞航運(yùn)中心，在早期就開始了對釜山港新港灣的開發(fā)。
截至2019年，釜山港已經(jīng)完成了釜山新港2-1期與2-2期碼頭的建設(shè)工作，現(xiàn)在正在推進(jìn)新港2-5期與2-6期的集裝箱碼頭建設(shè)。
圖3 釜山新港碼頭分布圖
資料來源：https://www.busanpa.com
下面本文將詳細(xì)介紹新加坡港和韓國釜山港的自動化碼頭。
Pasir Panjang Terminal
新加坡港的Pasir Panjang Terminal（簡稱PPT），隸屬新加坡國際港務(wù)集團(tuán)（PSA），是港務(wù)集團(tuán)經(jīng)營的碼頭中最先進(jìn)的碼頭之一。
該集裝箱碼頭自2015年就啟動了擴(kuò)建工程，耗資35億元打造第四、五、六期碼頭，一共有15個新泊位，其深水泊位可以靠泊13000TEU以上的集裝箱船舶。
碼頭的水平運(yùn)輸采用“ARMG+集卡”的作業(yè)方式，其新建碼頭裝配有自動化岸邊集裝箱起重機(jī)和自動導(dǎo)引車輛，可以跨越24排集裝箱，裝載的自動導(dǎo)引車輛在20分鐘內(nèi)就可完成充電。
碼頭第四、五、六期在2018年上半年正式投入運(yùn)作，新的碼頭采用了最先進(jìn)的港口技術(shù)，比如零排放的全自動堆場起重機(jī)系統(tǒng)，大幅度提高了碼頭的工作效率與容量，減少了環(huán)境污染。
表1 PPT基本情況和主要設(shè)施設(shè)備
數(shù)據(jù)來源：https://www.singaporepsa.com
圖4 PPT碼頭布局圖
資料來源：https://www.singaporepsa.com
Hanjin New Port Company Terminal
釜山港的Hanjin New Port Company Terminal（簡稱HJNC），位于釜山港新港港區(qū)，是韓進(jìn)海運(yùn)釜山新港2-1期碼頭。
碼頭在2008年建成，是全球首個水平結(jié)構(gòu)堆場自動化碼頭，可靠泊13000TEU超大型集裝箱船，碼頭年裝卸能力約為160萬TEU。
2017年2月17號，韓國首爾法院正式宣布韓進(jìn)海運(yùn)破產(chǎn)，再無力支撐港口運(yùn)營建設(shè)。
圖5 HJNC碼頭船舶進(jìn)出港示意圖
資料來源：http://www.hjnc.co.kr/
表2 HJNC碼頭基本情況和主要設(shè)施設(shè)備
數(shù)據(jù)來源：http://www.hjnc.co.kr/
碼頭堆場一共有21個區(qū)塊，安裝有42臺自動化龍門起重機(jī)。
HJNC采用自動化懸臂式軌道龍門起重機(jī)水平布置于泊位，使堆場實(shí)現(xiàn)了自動化運(yùn)作，與垂直方式的自動化堆場相比，這種布置方式能夠使用更多的卡車，提升了作業(yè)效率。
Hyundai Pusan New-Port Terminal
釜山港的Hyundai Pusan New-Port Terminal（簡稱HPNT），位于釜山港新港港區(qū)，是釜山新港2-2期碼頭。
該碼頭于2009年建成，2010年6月22日正式投入運(yùn)營，可同時靠泊3艘10000TEU集裝箱船，碼頭年裝卸能力約為160萬TEU。
碼頭運(yùn)營公司是現(xiàn)代釜山新港灣株式會社。
2018年5月15號，韓國現(xiàn)代商船公司與新加坡港務(wù)集團(tuán)（PSA）簽署《釜山新港第4期碼頭共同經(jīng)營基本協(xié)議書》，現(xiàn)代商船公司及新加坡港務(wù)集團(tuán)各持有50%的股份。
表3 HPNT基本情況和主要設(shè)施設(shè)備
數(shù)據(jù)來源: http://www.hpnt.co.kr/
碼頭采用最先進(jìn)、更高質(zhì)量的岸邊起重機(jī)進(jìn)行工作，其堆場使用全自動化的作業(yè)設(shè)備，基本實(shí)現(xiàn)了堆場的無人化操作。
自動化堆場的控制是通過自動化設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程加載和上傳，并且將通信技術(shù)、RFID技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了對自動化碼頭的實(shí)時監(jiān)控。
碼頭的計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了更全面的升級，可以完成更多復(fù)雜任務(wù)，比如運(yùn)用傳感器監(jiān)測危險品、制冷實(shí)時監(jiān)測以及裝卸計劃的自動化解決等等。
碼頭引進(jìn)ATC（Automated Transfer Crane）用于碼頭運(yùn)作，用電動化軌道式龍門起重機(jī)（RMGC）取代了發(fā)動機(jī)驅(qū)動的橡膠式龍門起重機(jī)（RTGC），最大限度地減少了燃料的使用。
并且碼頭大面積安裝了太陽能供電設(shè)備，有將近5%的電力來自太陽能發(fā)電。
Pusan New Port Company Terminal
釜山港的Pusan New Port Company Terminal（簡稱PNC），碼頭位于釜山港新港港區(qū)，是釜山港最大的碼頭，由DPW控股。
碼頭的一期工程在2006年投產(chǎn)，碼頭的二期工程在2009年建設(shè)完成，碼頭的水平運(yùn)輸采用“ARMG+集卡”作業(yè)工藝，是一種半自動化的集裝箱碼頭。
碼頭的深水泊位能夠停泊20000TEU以上的大型船舶，年裝卸能力約為273萬TEU。
碼頭采用更加先進(jìn)的設(shè)施提升了碼頭的作業(yè)效率；集裝箱可以申請免堆期，在港區(qū)內(nèi)停留更長的時間，減少了額外的拖車成本；碼頭可享受釜山新港稅率優(yōu)惠政策及物流園區(qū)租賃的優(yōu)惠政策等。這些有利條件使得PNC碼頭具備更強(qiáng)的競爭力。
表4 PNC碼頭基本情況和主要設(shè)施設(shè)備
資料來源：https://www.busanpa.com
Busan Newport Container Terminal
釜山港的Busan Newport Container Terminal（簡稱BNCT），位于韓國釜山港新港港區(qū)，是亞洲第一個堆場垂直于岸線布置的自動化集裝箱碼頭。
碼頭的運(yùn)營公司是釜山新港集裝箱碼頭株式會社。
BNCT的水平運(yùn)輸采用“ARMG+SHC”作業(yè)工藝。岸橋最大起重能力66t，自動化軌道吊最大起重能力40t，軌距31m，軌距內(nèi)可堆放10排集裝箱，堆垛能力為“堆五過六”，大車行駛速度為210m/min，不支持雙箱作業(yè)，跨運(yùn)車的堆垛能力為“堆一過二”，岸橋平均作業(yè)效率為32~38unit/h。
表5 BNCT基本情況和主要設(shè)施設(shè)備
資料來源：https://www.busanpa.com
在自動化集裝箱碼頭建設(shè)過程中，適宜的堆場布置形式是影響自動化碼頭裝卸效率的重要因素。
在全球自動化集裝箱碼頭中，水平結(jié)構(gòu)堆場布置形式無論在半自動化集裝箱碼頭還是全自動化集裝箱碼頭的應(yīng)用都獲得了良好的效果，也因此成為堆場碼頭較為成熟的解決方案。
但是無論采用哪種堆場布置形式，在集裝箱的裝卸過程中都必須進(jìn)行兩次或者更多次數(shù)的轉(zhuǎn)向操作，這對堆場作業(yè)的整體效率又產(chǎn)生了制約。
因此，在未來的自動化碼頭的建設(shè)中，碼頭的堆場布置形式或許還會新產(chǎn)生的模式。
本文由中國港口網(wǎng)www.radiationrelations.com特約
上海海事大學(xué)付玉鵬、周鑫、沙梅獨(dú)家提供
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