摘 要

由于经济全球化的发展进程已成大势所趋，目前集装箱运输也获得了飞速发展，集装箱自动化码头所面临运营和竞争的压力也越来越大。各个港口所要解决的首要问题是如何降低码头的装卸成本和如何提高货物的装卸效率。大部分港口建设者强化集装箱自动化码头装卸工艺方案优化设计的研究和合理规划港区作业流程以及港区的扩建就显得尤为关键，通过分析码头作业流程特点，对港区布局进行合理的布置，对装卸机械进行合理的配置，适当扩大港区规模来适应港口日益增长的吞吐量，进而提升码头的自身竞争力，来保证充分发挥港口功能^[1]。

本次毕业设计首先分析在国内外集装箱自动化码头的发展状况，在已有的自动化码头建设基础上，利用某一港口集装箱自动化码头平面布局设计的相关数据，在查阅某一港口建设工程、技术、经济分析等相关资料的基础上，系统介绍该港口集装箱自动化码头的基本情况，对集装箱自动化码头进行总体平面布局和作业系统设计，在目前常用的自动化码头装卸工艺方案中选择合适的工艺进行组合设计，来规划设计一种更为合理的集装箱自动化码头的装卸工艺方案；然后根据《海港设计总则》里面的相关设计计算公式进行集装箱码头的规模设计计算，确定自动化码头的规模以及装卸作业机械的数量，完成集装箱自动化码头作业系统规划与设计；后面在方案比对分析中对此次设计的集装箱自动化码头作业系统进行技术经济性能指标论证，从技术可行和经济合理两个方面来说明此次集装箱自动化码头的作业流程的规划设计是可行的；最后完成集装箱自动化码头的总体平面布局。

关键字：集装箱码头，作业流程，装卸设备，装卸工艺，规划设计

Abstract

As the development process of economic globalization has become a general trend, and container transport has also been booming, container Automation wharf is facing more and more pressure of operation and competition. The first problem to be solved in each port is how to reduce the loading and unloading cost of the wharf and how to improve the loading and unloading efficiency of the goods. Most port construction to strengthen the container automation terminal loading and unloading process scheme optimization design research and rational planning of the port area operation Flow and the expansion of the port area is particularly critical, through the analysis of the characteristics of the wharf operation process, the layout of the port area reasonable layout, the loading and unloading machinery for reasonable configuration, Appropriate expansion of the size of the port area to adapt to the increasing throughput of ports, and thus enhance the wharf's own competitiveness, to ensure the full play of port functions^[1].

This graduation design first analyzes the development of container Automation wharf at home and abroad, on the basis of existing automated wharf construction, the use of a port container Automation Wharf plane layout design of the relevant data, in the review of a port construction project, technology, economic analysis and other related information, on the basis of This paper systematically introduces the basic situation of container Automation wharf in this port, carries on the overall plane layout and operation system design to the container Automation wharf, selects the suitable process to carry on the combination design in the current commonly used automatic wharf loading and unloading technology scheme, in the planning and design a more reasonable container automation wharf loading and unloading technology scheme; The relevant design formulas in the general provisions of the harbour design are calculated to calculate the scale of the container terminal, determine the scale of the automatic wharf and the quantity of the loading and unloading operation machinery, and complete the planning and design of the container Automation Wharf operation system; Later in the scheme comparison analysis of the design of the container Automation terminal operating system to demonstrate the technical and economic performance indicators, from the technical feasibility and economic rationality of two aspects to explain the container automation terminal operation process Planning and design is feasible, and finally complete the container Automation terminal's overall flat layout.

Keywords: container terminal, operation flow, loading and unloading equipment, loading and unloading technology, planning and design

目录

第1章 绪论 1

1.1论文研究背景 1

1.2研究目的及意义 1

1.3国内外集装箱自动化码头的发展现状 2

1.3.1国外集装箱自动化码头发展趋势 2

1.3.2国内集装箱自动化码头发展现状 2

1.4论文主要内容、设计思路及方法 3

1.5本章小结 3

第2章 某港区集装箱码头概况 5

2.1某港区规模介绍 5

2.2港区优势 5

2.2.1区位优势 5

2.2.2地理优势 6

2.3港区码头建设规模及主要经济指标 6

2.4 本章小结 7

第3章 自动化码头的装卸工艺 8

3.1港口装卸工艺的主要内容 8

3.1.1装卸工艺设计 8

3.1.2日常装卸工艺优化 9

3.2自动化码头常用装卸工艺方案及其优点 9

3.2.1轮胎式龙门起重机工艺系统 10

3.2.2轨道式龙门起重机工艺系统 10

3.2.3混合工艺系统 11

3.2.4 AGV小车工艺系统 11

3.3装卸工艺候选方案 11

3.3.1轮胎式龙门起重机 AGV方案 12

3.3.2轨道式龙门起重机 AGV方案 12

3.4本章小结 13

第4章 港口设备选型及规模设计计算 14

4.1港口主要设备选型 14

4.1.1海侧岸边装卸机械 14

4.1.2场地装卸机械 16

4.1.3水平运输机械 18

4.2港口的规模设计计算 19

4.2.1泊位通过能力及泊位数 19

4.2.2集装箱堆场容量及堆场面积计算 20

4.2.3集装箱拆装箱库容量 21

4.2.4港区大门所需车道数 22

4.3集装箱堆场布置原则 22

4.3.1集装箱堆场基本原则 22

4.3.2集装箱堆场中各种箱区位置布置 23

4.4自动化码头装卸机械设备数量 23

4.5本章小结 24

第5章 码头规划设计方案选择及总结 25

5.1装卸工艺方案的比选 25

5.2技术经济指标论证 25

5.3工艺方案的选定 26

5.4港口平面布局图 27

5.5本章小结 27

第6章 经济可行性分析 28

6.1投资成本分析 28

6.2 环保性分析 28

第7章 总结与展望 29

参考文献 30

致谢 32

第1章 绪论

1.1论文研究背景

交通运输在当今经济社会发展中占有基础性的席位，伴随着经济全球化的发展趋势和逐年攀升的国际贸易总量，但是国际运输量中60%以上的货运量都是由海运来完成的。尽管说海上运输没有空运、陆运那样高速便捷，但是海运具有大运量、低污染、低成本的独特优势，所以，海运在国际运输贸易甚至在世界经济的发展进程中都起着不可替代的作用。全球经济的不断发展有很大一部分依赖于海洋经济的强力支撑，因此海洋经济也是推动精进全球化进程一股巨大动力。

作为国民经济基础的集装箱运输业，在一定程度上可以反映一个国家工业化和现代化的水平，随着经济全球化进程的不断深入，集装箱运输业的发展极大地促进了国内外经济和交通运输贸易的发展。在这日新月异地科技时代，国际集装箱运输与现代物流业进一步融合发展，集装箱自动化码头已经成为国际海上运输的门户和中枢。集装箱码头不再是传统的依靠人力来进行货物集散的分散中心，已经摇身一变成为现代物料配送中心。在科学技术的不断推动下集装箱码头的自动化程度将进一步提升，发展成为涉及商流、物流、信息流、现金流的大型国际物流中心。

自动化码头作为集装箱运输的基础，承担联接水运运输和陆运运输的媒介任务，在全球集装箱运输发展进程中发挥着坚实基础的作用，集装箱码头的现代化水平将进一步得到提升，解放人类劳动生产力，促进科学技术的发展。在物联网飞速发展的推动下，PDS（集装箱箱位检系统）,AGSS（轮胎吊自动纠偏系统）等现代高新技术以及AGV（自动导引小车）,ASC（自动堆跺起重机）以及OBC（高架桥式起重机）等一系列高新技术设备的引用，集装箱码头的自动化水平得到了大幅度提高。信息化、规模化、技术化正在成为装卸生产系统的发展趋势，集装箱自动化码头的规模不断被扩大，码头的作业效率也将得到了大幅度提高，集装箱自动化码头的吞吐量也在成倍的增长。

1.2研究目的及意义

目前国际上的集装箱自动化码头普遍面临着集装箱船舶大型化、作业集中化、劳动力和物料成本上涨的压力。当今码头经营者亟待解决的严峻问题是如何利用有限的码头空间资源、劳动力资源和机械设备资源来提高集装箱自动化码头的作业效率问题。在码头上的各个物流系统是一个个密不可分的整体，例如码头的泊位系统、前沿系统、码头运输系统、堆场系统，这些系统之间息息相关、紧密相连，如果其中一个节点出现故障，就可能会导致整个集装箱码头系统瘫痪甚至停止运作^[2]。

在科学技术得到大力发展的情况下，大量科学技术、先进技术设备、高效管理方法被引入的集装箱自动化码头，导致码头装卸工艺朝着高效化、自动化方向发展。对于传统的码头装卸工艺、平面布局、设备选型等的选择都提出了更高的要求，为了提高码头作业生产率，需要相关设计人员综合考虑港区选址、流程设计、设备调度模式，堆场调度策略等因素，规划设计出技术可行、经济合理的码头装卸工艺方案，对码头的平面布局做出合理的布置，达到提高整个码头的作业生产率的目标。

1.3国内外集装箱自动化码头的发展现状

1.3.1国外集装箱自动化码头发展趋势

进入20世纪90年代，得益于经济全球化发展进程得加快，全球集装箱运输总量飞快增长，集装箱港口的规模和运输集装箱的船舶尺寸得到了巨大的提高，集装箱港口的年吞吐量也在不断上涨。主要的几个特点如下：

（1）集装箱港口的吞吐量大小，与其腹地的经济发展密切相关。在世界前20大集装箱港口的分布，主要在目前世界经济发达地区和目前经济发展较快的地区，即亚太地区、欧洲和美国。世界集装箱港口的重心已经慢慢从欧美地区向亚太地区转移。

（2）集装箱港口的吞吐量大小，与港口的地理位置也是息息相关的。新加坡港和香港由于其在世界航线上特殊的地理位置，十多年来，一直都是前两名。特别是亚太地区港口中的上海港，其吞吐量的排名在1995年进入世界第19名之后，仅用6年时间，就进入世界前五名。

（3）科学技术的大力发展促使集装箱船舶向大型化发展。中转箱是集装箱港口吞吐量增长的源泉，国际上发达港口大量引进先进科学技术，使得集装箱码头也在不断向规模化、自动化方向发展，逐步由内河港口向深水港转变。

（4）沿海集装箱码头发展，带动内河集装箱港口和铁路集装箱发展，码头集装箱吞吐量的多少，正在逐步成为集装箱港口现代化的标志^[3]。

1.3.2国内集装箱自动化码头发展现状

随着集装箱运输事业的发展，港口码头事业也正处于蒸蒸日上的势头上。对比早些时候的集装箱码头，从码头规模建设、生产管理和码头的经营等方面都发生了巨大改变，大量新兴的科学技术设备、发达的网络技术的不断引入，从以前排不上名次的集装箱港口国家，飞速发展成为拥有以上海港为代表的世界港口大国。港口集装箱发展的这一快短板得到了弥补，港口事业的发展大大促进了我国经济水平的发展和提高，扎实了港口经济在我国国民经济中的作用和地位，也大大提高了我国在国际上港口经济发展竞争的实力^[3]。

我国集装箱自动化码头的发展现状主要呈现以下几个特点：

（1）初步形成华南、华东和北方三个枢纽港。北方、华东、华南三大主枢纽港群的先后形成使我国港口的布局合理化、营运高效化、管理信息化，进而带领我国的港口步入现代化。

（2）主要港口集装箱码头的设施和设备达到世界先进水平。在装卸机械和设备配置上，以振华港口机械厂（ZPMC）和上海港口机械厂（SPMC）为依托，积极进行技术革命，对加工工艺精益求精，不断将我国的制造能力提升一个档次。

（3）船舶运输、装卸、集疏运等是港口集装箱运输的硬环境；海关、进出口检验、信息传递等是其软环境。软硬环境的相互补充，协调发展正在积极促进我国自动化码头的迅速发展。

（4）我国集装箱港口在东亚甚至在全球都占据着主导地位。随着中国元素在全球经济发展中的地位不断攀升，中国集装箱码头必将在东亚乃至世界居主导地位。从对世界集装箱港口的吞吐量能力排序分析，中国的集装箱港口正在崛起并成为世界集装箱港口发展的顶尖力量，起到了领头羊的作用。

1.4论文主要内容、设计思路及方法

本次设计的主要内容是已知集装箱码头自动化是港口发展的趋势情况下，我们需要根据自动化码头的功能需求，规划设计自动化码头整个作业流程的系统构成和设备选型，具体包括对集装箱自动化码头进行规模设计和平面布局，进而进行作业系统的流程设计与相关设备选型，做好集装箱自动化码头的整体规划与设计。此次设计中采取了洋山三期码头设计的相关设计参数，从码头的总体布局出发综合考虑泊位个数及大小、堆场容量、装卸机械选型、码头机械设备能力等制约因素的影响，在已有的自动化码头工艺方案基础上，吸收、借鉴国际上先进的装卸工艺方案，确定出所设计的集装箱自动化码头的最佳工艺方案。以洋山三期码头的吞吐量以及相关的数据参数为参考，进行码头规模、作业流程、设备选型、装卸工艺的设计与计算，提出一个合理的自动化码头作业系统装卸工艺方案，来保证集装箱码头的发展具有现实意义。

1.5本章小结

在第一章中，主要讲述了此次毕业设计进行的实际研究背景、研究目的及意义，以及介绍目前国内外在集装箱自动化码头建设的相关发展现状，最后简单介绍了此次毕业设计的主要内容、进行课题的主要设计思路和方法。

第2章 某港区集装箱码头概况

2.1某港区规模介绍

某港区位于长江口南侧与杭州湾交汇处、上海市南汇芦潮港东南的崎岖列岛处。距离上海市及长江三角洲陆岸最近的岛屿就是崎岖列岛，该岛拥有良好水深条件的岛屿群，并由大、小洋山岛为主的南、北两列岛链构成。岛屿、滩地和人工吹填形成了面积45平方千米的人工岛港区陆域，并且上海市位于长江入海口，处在淤泥质海岸，天然水深较浅。

某深水港是中国最大的集装箱港，也是世界上最大的海岛人工港，预计设计吞吐能力为1500万TEU。在2010年，上海港完成了集装箱吞吐量2907TEU的超额任务，第一次超过新加坡成为世界上最忙碌、“拥挤”的集装箱港口,此工程到目前为止已经建设到了四期全自动化码头，也是国内第一个全自动化集装箱码头，预计上海港总的集装箱吞吐量将突破4000万TEU，现在已经跻身为世界第一大港。