新建智能化集裝箱碼頭對裝卸設(shè)備的定位精度、作業(yè)精準性要求較高，故堆場堆碼垛、裝卸車作業(yè)設(shè)備大多采用自動化軌道式龍門起重機（以下簡稱“ARMG”）。目前國內(nèi)外自動化集裝箱堆場中ARMG應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)最為成熟。ARMG因有無懸臂分為單懸臂、雙懸臂、無懸臂3種機型，不同項目應(yīng)根據(jù)港內(nèi)水平運輸設(shè)備選型、集疏運方式和陸域用地條件不同選擇適用的機型。

本文結(jié)合天津港C段智能化集裝箱碼頭堆場雙懸臂ARMG選型，介紹不同軌距的ARMG的裝卸工藝布置及對應(yīng)的技術(shù)指標，以便為自動化集裝箱碼頭ARMG設(shè)備選型提供參考。

1、智能化集裝箱碼頭堆場ARMG選型

為更好適應(yīng)集裝箱運輸“大進大出”的物流特點，智能化集裝箱碼頭采用集卡可進入堆場相應(yīng)垛位、貝位的原則，堆場堆碼垛、裝卸車選用雙懸臂ARMG的邊裝卸作業(yè)方式，能夠達到海陸側(cè)分開作業(yè)，且海側(cè)為全自動化作業(yè)。有利于交通組織和生產(chǎn)運營管理，整個碼頭裝卸工藝系統(tǒng)的自動化智能化程度高、效率高、節(jié)能環(huán)保效果優(yōu)。

自動化堆場裝卸設(shè)備采用雙懸臂軌道橋，結(jié)合工程平面布局情況，軌距確定為34m。吊具下起重量41t，軌距內(nèi)布置11排箱，堆箱高度“堆6過7”，軌道橋兩側(cè)懸臂下各布置1條作業(yè)車道及1條超車道，相鄰兩條堆場軌道中心距離分別為21m/23m，見圖1。

圖1自動化堆場ARMG工藝斷面圖

2、不同軌距ARMG機型列舉及性能對比

2.1全球投入使用雙懸臂ARMG軌距數(shù)據(jù)

經(jīng)不完全統(tǒng)計，全球已投入使用的雙懸臂ARMG軌距多在28.4~42.5m，跨內(nèi)9~14排箱，軌距越小，裝卸效率越高，能耗越低，同時堆箱量也越低。其中軌距31m，跨內(nèi)10排箱機型占比46%，見圖2，其制造和使用經(jīng)驗最為成熟，安全可靠，制造工期更有保障，利于生產(chǎn)作業(yè)，設(shè)備自重小，能耗低。

（a）ARMG數(shù)量

（b）不同軌距占比

圖2全球雙懸臂ARMG數(shù)量及不同軌距占比

2.2國內(nèi)智能化集裝箱碼頭ARMG軌距參數(shù)

1）廈門遠海智能化集裝箱碼頭

廈門港海滄港區(qū)14~17號泊位集裝箱碼頭工程，碼頭岸線長度1508m，建設(shè)4個10萬t級集裝箱泊位，水工結(jié)構(gòu)預(yù)留15萬t級。最初設(shè)計4個泊位均采用常規(guī)集裝箱碼頭裝卸工藝系統(tǒng)，實施階段14號泊位及后方陸域改造為智能化集裝箱碼頭裝卸工藝系統(tǒng)（雙小車集裝箱裝卸橋+AGV+ARMG工藝系統(tǒng)）。堆場裝卸設(shè)備選用ARMG，每條堆箱區(qū)均配備2臺ARMG，吊具下起重量為40.5t，軌距23.47m，軌內(nèi)布置7排集裝箱，堆5過6。

2）青島港前灣港區(qū)迪拜環(huán)球碼頭

青島港前灣港區(qū)迪拜環(huán)球碼頭智能化升級工程，碼頭岸線長度1320 m，建設(shè)10萬t級和3萬t級集裝箱泊位各2個，水工結(jié)構(gòu)均按靠泊10萬t集裝箱船舶設(shè)計。裝卸工藝系統(tǒng)采用“雙小車岸邊集裝箱裝卸橋+LAGV+ARMG”工藝系統(tǒng)，每智能化箱區(qū)配置2臺無懸臂ARMG，ARMG吊具下起重量41t，軌距28.5m，跨內(nèi)布置9排箱，堆5過6。

3）上海國際航運中心洋山深水港區(qū)四期智能化集裝箱碼頭

上海國際航運中心洋山深水港區(qū)四期工程，集裝箱碼頭岸線長度2350m，共建設(shè)2個7萬t級集裝箱泊位和5個5萬t級集裝箱泊位，水工結(jié)構(gòu)按靠泊15萬t級集裝箱船設(shè)計。裝卸工藝系統(tǒng)采用“雙小車岸邊集裝箱裝卸橋+LAGV+ARMG”工藝系統(tǒng)，自動化堆場裝卸設(shè)備采用帶懸臂和無懸臂兩種型式的ARMG，并采用無懸臂箱區(qū)和帶懸臂箱區(qū)相間布置的方式，所有ARMG軌距31m，軌內(nèi)布置10排箱，堆6過7，無懸臂箱區(qū)海側(cè)ARMG吊具下起重量為61t，陸側(cè)ARMG吊具下起重量為40t；帶懸臂ARMG的外伸距為4.5m，吊具下起重量40t。

2.3不同軌距機型對比

1）工藝布置方面

ARMG的軌距越大，堆場的面積利用率越高。若軌距過小，則布置堆場條數(shù)增加，設(shè)備配備數(shù)量也要增加，造成設(shè)備利用率降低，設(shè)備配置不合理。

2）機械設(shè)計方面

軌距越大，整機金屬結(jié)構(gòu)的強度和剛度，尤其是動態(tài)剛度要求越高，加大了結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造的難度，目前國內(nèi)外ARMG軌距最大已超過40m，C段項目設(shè)計充分考慮裝卸工藝布置、機械設(shè)計制造及使用經(jīng)驗的因素，選擇ARMG軌距在28.5～34m之間的機型。

3）單機平均效率、能耗指標

不同軌距的ARMG，軌距越小，裝卸效率越高，能耗越低，見圖3。

（a）單機效率

（b）能耗指標

圖3不同軌距ARMG單機效率及能耗指標

3、堆場ARMG軌距確定方案

結(jié)合碼頭陸域用地范圍、集裝箱堆場地面箱位數(shù)等因素，對堆場ARMG軌距為31m、34m和39.5m的3種機型的裝卸工藝布置及占用陸域縱深尺度、堆場地面箱位數(shù)布置進行分析如下：

3.1軌距31 m ARMG工藝布置及地面箱位數(shù)

1）軌距31mARMG工藝布置

軌距31mARMG，吊具下起重量41t，軌距內(nèi)布置10排箱，堆箱高度“堆6過7”。軌道橋兩側(cè)懸臂下各布置1條作業(yè)車道及1條超車道，相鄰兩條堆場軌道中心距離分別為21m/23m，共布置8條堆場，24塊堆區(qū)，第1條堆場ARMG海側(cè)軌中心距碼頭前沿線131m，自動化堆場占用陸域縱深413.5m，自動化堆場與后方非自動化空箱堆場、輔建設(shè)施及閘口區(qū)（共占用陸域縱深180.5m）間主通道寬25m，見圖4。

2）地面箱位數(shù)

本方案實際布置普通重箱（自動化）8540TEU，空箱（非自動化）1644TEU，冷藏箱480TEU，共計10664TEU。

圖4軌距31 m?ARMG工藝斷面圖

3.2軌距34mARMG工藝布置及地面箱位數(shù)

1）軌距34mARMG工藝布置

軌距34mARMG，吊具下起重量41t，軌距內(nèi)布置11排箱，堆箱高度“堆6過7”。軌道橋兩側(cè)懸臂下各布置1條作業(yè)車道及1條超車道，相鄰兩條堆場軌道中心距離分別為21m/23m，共布置8條堆場，24塊堆區(qū)，第1條堆場ARMG海側(cè)軌中心距碼頭前沿線131m，自動化堆場占用陸域縱深437.5m，自動化堆場與后方非自動化空箱堆場、輔建設(shè)施及閘口區(qū)（共占用陸域縱深156.5m）間主通道寬25m，見圖5。

2）地面箱位數(shù)

本方案實際布置普通重箱（自動化）9460TEU，空箱（非自動化空）1390TEU，冷藏箱440TEU，共計11290TEU。

圖5軌距34 m?ARMG工藝斷面圖

3.3軌距39.5mARMG工藝布置及地面箱位數(shù)

1）軌距39.5mARMG工藝布置

軌距39.5mARMG，吊具下起重量41t，軌距內(nèi)布置13排箱，堆箱高度“堆6過7”。軌道橋兩側(cè)懸臂下各布置1條作業(yè)車道及1條超車道，相鄰兩條堆場軌道中心距離分別為21m/23m，共布置7條堆場，21塊堆區(qū)。第1條堆場ARMG海側(cè)軌中心距碼頭前沿線131m，自動化堆場占用陸域縱深419m，自動化堆場與后方非自動化空箱堆場、輔建設(shè)施及閘口區(qū)（共占用陸域縱深175m）間主通道寬25m，見圖6。

2）地面箱位數(shù)

本方案實際布置普通重箱（自動化）9458TEU，空箱（非自動化空）612TEU，冷藏箱416TEU，共計10882TEU。

圖6軌距39.5 m ARMG工藝斷面圖

碼頭設(shè)計年運量分別按近期250萬TEU、遠期300萬TEU考慮，堆場所需地面箱位數(shù)見表1。

表1不同設(shè)計年運量堆場所需地面箱位數(shù)

箱種	設(shè)計年運量250萬TEU/TEU	設(shè)計年運量300萬TEU/TEU	平均堆存期/天
普通重箱	5 525	6 630	4.5
空箱	3 241	3 889	6
超限箱	179	215	6.6
冷藏箱	250	300	4

碼頭設(shè)計年運量分別按近期250萬TEU、遠期300萬TEU考慮，對比近遠期堆場需要地面箱位數(shù)與3種不同軌距機型堆場工藝實際布置地面箱位數(shù)可知，軌距34mARMG堆場工藝布置方案既可滿足近期堆存需求，同時也可為未來碼頭運量的增長留有發(fā)展空間。

綜上，結(jié)合設(shè)計年運量、平面布局、自動化堆場占用陸域縱深及對應(yīng)實際布置的地面箱位數(shù)情況，同時兼顧非自動化空箱堆場、輔建設(shè)施及閘口區(qū)域功能需求，不同軌距ARMG的單機平均效率、能耗指標水平等因素，確定堆場裝卸工藝設(shè)備采用軌距34mARMG的布置方案。

4、結(jié)語

目前國內(nèi)外自動化集裝箱堆場中ARMG應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)最為成熟，其具有以下優(yōu)點：

1）維修成本方面：ARMG由于采用高壓電纜直接上機和鋼制車輪，維修成本很低；

2）作業(yè)效率方面：ARMG沿軌道運行，對位精度高，穩(wěn)定性好，不易與周圍運行的車輛及堆場

上的集裝箱等相撞，作業(yè)效率高；

3）堆箱能力方面，ARMG通常比E-RTG具有更大的跨度和堆碼高度，因此在相同面積的堆場區(qū)域內(nèi)可充分利用ARMG的堆高優(yōu)勢獲得更大的堆箱容量。

因此，在確定自動化堆場裝卸設(shè)備ARMG采用何種軌距時，需結(jié)合項目的建設(shè)規(guī)模、設(shè)計年運量、集裝箱在港的平均堆存期、平面布局、陸域用地縱深、單機平均效率及能耗指標等因素綜合考慮，選取適用的軌距參數(shù)。