自第一代自動(dòng)化集裝箱碼頭投入運營(yíng)至今，全世界的自動(dòng)化集裝箱碼頭建設都取得了巨大的進(jìn)步，現已步入第四代自動(dòng)化集裝箱碼頭時(shí)代。
以堆場(chǎng)作業(yè)系統自動(dòng)化為代表的半自動(dòng)化碼頭，在全球得到了廣泛的應用，各項工藝、技術(shù)和系統都比較成熟，主要包括兩種類(lèi)型：自動(dòng)軌道吊（ARMG）和自動(dòng)輪胎吊（A-RTG）。
而水平運輸系統的自動(dòng)化技術(shù)相比堆場(chǎng)自動(dòng)化技術(shù)難度較大，也是突破全自動(dòng)化集裝箱碼頭工藝系統的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
目前，全自動(dòng)化集裝箱碼頭的水平運輸自動(dòng)化系統主要采用兩種方式：自動(dòng)導引運輸車(chē)（AGV）和自動(dòng)跨運車(chē)（A-SHC）。
截至2018年，世界范圍內已投產(chǎn)或在建的全自動(dòng)化碼頭的裝卸工藝系統有三種類(lèi)型：QC+AGV+ARMG、QC+L-AGV+ARMG和QC+A-SHC+ARMG。
在堆場(chǎng)自動(dòng)化設備的選擇上，全球港口絕大多數都選用自動(dòng)化軌道吊方案，一方面自動(dòng)化軌道吊技術(shù)發(fā)展成熟、安全可靠；另一方面自動(dòng)化軌道吊的效率較高，可以滿(mǎn)足現階段的工作任務(wù)。
而應用自動(dòng)化輪胎吊的碼頭較少，典型的代表為日本TCB碼頭，目的是降低地震災害帶來(lái)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，是遠東地區各近洋航線(xiàn)必經(jīng)的港口，也是亞太地區最大的轉口港、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(wàn)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）
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釜山港位于韓國東南沿海，是韓國最大的港口。港區分布在釜山灣西北岸，沿海岸自西南東北分布有10個(gè)碼頭，碼頭岸線(xiàn)總長(cháng)30709米，有60多個(gè)泊位。
釜山港與世界100多個(gè)國家的500多個(gè)港口通航，是一個(gè)具備高科技物流設施的東北亞樞紐港。
近十年來(lái)，釜山港為應對未來(lái)快速增長(cháng)的集裝箱貨運量，加快步伐建設高科技新型港口。
2018年，釜山港的集裝箱吞吐量為2166萬(wàn)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）
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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(mén)式集裝箱裝卸橋，碼頭面積達63萬(wàn)平方米，集裝箱堆場(chǎng)面積為3469000萬(wàn)平方米。
釜山港港口公司為了助力釜山港成為東北亞航運中心，在早期就開(kāi)始了對釜山港新港灣的開(kāi)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期碼頭的建設工作，現在正在推進(jìn)新港2-5期與2-6期的集裝箱碼頭建設。
圖3 釜山新港碼頭分布圖
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下面本文將詳細介紹新加坡港和韓國釜山港的自動(dòng)化碼頭。
Pasir Panjang Terminal
新加坡港的Pasir Panjang Terminal（簡(jiǎn)稱(chēng)PPT），隸屬新加坡國際港務(wù)集團（PSA），是港務(wù)集團經(jīng)營(yíng)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(dòng)了擴建工程，耗資35億元打造第四、五、六期碼頭，一共有15個(gè)新泊位，其深水泊位可以靠泊13000TEU以上的集裝箱船舶。
碼頭的水平運輸采用“ARMG+集卡”的作業(yè)方式，其新建碼頭裝配有自動(dòng)化岸邊集裝箱起重機和自動(dòng)導引車(chē)輛，可以跨越24排集裝箱，裝載的自動(dòng)導引車(chē)輛在20分鐘內就可完成充電。
碼頭第四、五、六期在2018年上半年正式投入運作，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(dòng)堆場(chǎng)起重機系統，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基本情況和主要設施設備
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圖4 PPT碼頭布局圖
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Hanjin New Port Company Terminal
釜山港的Hanjin New Port Company Terminal（簡(jiǎn)稱(chēng)HJNC），位于釜山港新港港區，是韓進(jìn)海運釜山新港2-1期碼頭。
碼頭在2008年建成，是全球首個(gè)水平結構堆場(chǎng)自動(dòng)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(wàn)TEU。
2017年2月17號，韓國首爾法院正式宣布韓進(jìn)海運破產(chǎn)，再無(wú)力支撐港口運營(yíng)建設。
圖5 HJNC碼頭船舶進(jìn)出港示意圖
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表2 HJNC碼頭基本情況和主要設施設備
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碼頭堆場(chǎng)一共有21個(gè)區塊，安裝有42臺自動(dòng)化龍門(mén)起重機。
HJNC采用自動(dòng)化懸臂式軌道龍門(mén)起重機水平布置于泊位，使堆場(chǎng)實(shí)現了自動(dòng)化運作，與垂直方式的自動(dòng)化堆場(chǎng)相比，這種布置方式能夠使用更多的卡車(chē)，提升了作業(yè)效率。
Hyundai Pusan New-Port Terminal
釜山港的Hyundai Pusan New-Port Terminal（簡(jiǎn)稱(chēng)HPNT），位于釜山港新港港區，是釜山新港2-2期碼頭。
該碼頭于2009年建成，2010年6月22日正式投入運營(yíng)，可同時(shí)靠泊3艘10000TEU集裝箱船，碼頭年裝卸能力約為160萬(wàn)TEU。
碼頭運營(yíng)公司是現代釜山新港灣株式會(huì )社。
2018年5月15號，韓國現代商船公司與新加坡港務(wù)集團（PSA）簽署《釜山新港第4期碼頭共同經(jīng)營(yíng)基本協(xié)議書(shū)》，現代商船公司及新加坡港務(wù)集團各持有50%的股份。
表3 HPNT基本情況和主要設施設備
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碼頭采用最先進(jìn)、更高質(zhì)量的岸邊起重機進(jìn)行工作，其堆場(chǎng)使用全自動(dòng)化的作業(yè)設備，基本實(shí)現了堆場(chǎng)的無(wú)人化操作。
自動(dòng)化堆場(chǎng)的控制是通過(guò)自動(dòng)化設備進(jìn)行遠程加載和上傳，并且將通信技術(shù)、RFID技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等進(jìn)行綜合運用，實(shí)現了對自動(dòng)化碼頭的實(shí)時(shí)監控。
碼頭的計算機系統進(jìn)行了更全面的升級，可以完成更多復雜任務(wù)，比如運用傳感器監測危險品、制冷實(shí)時(shí)監測以及裝卸計劃的自動(dòng)化解決等等。
碼頭引進(jìn)ATC（Automated Transfer Crane）用于碼頭運作，用電動(dòng)化軌道式龍門(mén)起重機（RMGC）取代了發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)的橡膠式龍門(mén)起重機（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(yáng)能供電設備，有將近5%的電力來(lái)自太陽(yáng)能發(fā)電。
Pusan New Port Company Terminal
釜山港的Pusan New Port Company Terminal（簡(jiǎn)稱(chēng)PNC），碼頭位于釜山港新港港區，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年建設完成，碼頭的水平運輸采用“ARMG+集卡”作業(yè)工藝，是一種半自動(dòng)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(wàn)TEU。
碼頭采用更加先進(jìn)的設施提升了碼頭的作業(yè)效率；集裝箱可以申請免堆期，在港區內停留更長(cháng)的時(shí)間，減少了額外的拖車(chē)成本；碼頭可享受釜山新港稅率優(yōu)惠政策及物流園區租賃的優(yōu)惠政策等。這些有利條件使得PNC碼頭具備更強的競爭力。
表4 PNC碼頭基本情況和主要設施設備
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Busan Newport Container Terminal
釜山港的Busan Newport Container Terminal（簡(jiǎn)稱(chēng)BNCT），位于韓國釜山港新港港區，是亞洲第一個(gè)堆場(chǎng)垂直于岸線(xiàn)布置的自動(dòng)化集裝箱碼頭。
碼頭的運營(yíng)公司是釜山新港集裝箱碼頭株式會(huì )社。
BNCT的水平運輸采用“ARMG+SHC”作業(yè)工藝。岸橋最大起重能力66t，自動(dòng)化軌道吊最大起重能力40t，軌距31m，軌距內可堆放10排集裝箱，堆垛能力為“堆五過(guò)六”，大車(chē)行駛速度為210m/min，不支持雙箱作業(yè)，跨運車(chē)的堆垛能力為“堆一過(guò)二”，岸橋平均作業(yè)效率為32~38unit/h。
表5 BNCT基本情況和主要設施設備
資料來(lái)源：https://www.busanpa.com
在自動(dòng)化集裝箱碼頭建設過(guò)程中，適宜的堆場(chǎng)布置形式是影響自動(dòng)化碼頭裝卸效率的重要因素。
在全球自動(dòng)化集裝箱碼頭中，水平結構堆場(chǎng)布置形式無(wú)論在半自動(dòng)化集裝箱碼頭還是全自動(dòng)化集裝箱碼頭的應用都獲得了良好的效果，也因此成為堆場(chǎng)碼頭較為成熟的解決方案。
但是無(wú)論采用哪種堆場(chǎng)布置形式，在集裝箱的裝卸過(guò)程中都必須進(jìn)行兩次或者更多次數的轉向操作，這對堆場(chǎng)作業(yè)的整體效率又產(chǎn)生了制約。
因此，在未來(lái)的自動(dòng)化碼頭的建設中，碼頭的堆場(chǎng)布置形式或許還會(huì )新產(chǎn)生的模式。
本文由中國港口網(wǎng)www.austinsherwood.com特約
上海海事大學(xué)付玉鵬、周鑫、沙梅獨家提供
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