青岛港集装箱全自动化码头机械设备介绍

曾雯

摘要：青岛港集装箱全自动化码头是当今世界最先进、亚洲首个真正意义上的全自动化集装箱码头，此码头上的机械设备较传统码头上的机械设备相比具有自动化、智能化等优点，本文就青岛港的主要机械设备的基本结构以及其优缺点进行介绍。

关键词：机械设备;双小车桥吊;AGV;轨道吊

青岛港集装箱全自动化码头作业过程为在船舶靠泊前，全自动码头操作系统就依据船舶信息，自动生成作业计划并下达指令，桥吊把集装箱吊到转运平台上。然后机器人自动拆锁垫，门架小车随后把集装箱吊运到自动导引车（AGV）上，自动导引车再把集装箱运送到指定位置。最后轨道吊把集装箱精准地吊送到堆场。经查阅资料以及结合上述自动化码头作业过程知道其主要机械设备为7台全自动化单起升双小车桥吊、38台AGV（自动导引车）、 38台全自动高速轨道吊。

1 单起升双小车桥

1.1产生背景

岸边集装箱装卸桥是集装箱船舶装卸的专用机械，由于它具有效率高、车船作业简便、适用性强等优点，因而在集装箱码头上大都安装有岸边集装箱装卸桥，但随着集装箱码头吞吐量的不断提高、规模的不断扩大，以及自动化码头的产生，普通的单小车桥吊的装卸效率不能满足船公司的要求，双小车桥吊就是这样产生的。

1.2主要结构介绍

双小桥吊主要由主小车机构、大车行走机构、俯仰机构以及中转平台组成。

（1）主小车机构：主小车起升机构由起升电动机、联轴器、减速器、钢丝绳卷绕系统、吊具以及制动器等组成。主小车的小车采用全牵引结构，小车驱动装置安装在机器房的小平台上，主要由小车电机、制动器、卷筒和钢丝绳缠绕系统等组成。

（2）大车行走机构：大车行走机构由大车电机、制动器、减速器、行走轮等组成。双小车桥吊采用全变频电机驱动，经减速箱后驱动大车行走轮以实现整个桥吊的运动。它安装了各种安全保护装置，如在平衡梁外侧装有红外线探测器、限位及缓冲器等，以便当临近两台桥吊靠近时，起到必要的保护及缓冲。

（4）俯仰机构：俯仰机构安装在机器房内，驱动装置主要由俯仰电机、连轴器、减速箱、卷简、钢丝绳缠绕系统、制动器等组成。此外，还包括一些辅助设备，以满足控制的需要和达到安全保护的目的。

（5）中转平台：中转平台是双小车桥吊区别于传统单小车桥吊的主要特点，其安装于海侧下横梁靠陆侧一边，用于安放来自主小车或门架小车起吊运送过来的集装箱。主小车和门架小车吊运的集装箱在中转平台进行“接力”式转运。主小车将船上的集装箱吊运至中转平台的箱位上，门架小车将集装箱运到集卡上。[1]

1.3优点及缺点

双小车桥吊作业效率高，3台双小车桥吊可以替代4-5台常规桥吊的作用，

在同样长的泊位中，桥吊覆盖面更广，使桥吊利用率更高。但是双小车桥吊与传统单小车桥吊相比，自重要大，轮压也相应提高，能耗增加.造价相对较高，水工建筑物的投资也相对较大。

2 自动导引车（AGV）

2.1自动导引搬运车的定义

AGV是物流系统的重要搬运设备，它是指具有电磁或光学导引装置，能够按照预定的导引路线行走，具有小车运行和停车装置、安全保护装置，以及具有各种移载功能的运输小车。

2.2自动导引车的结构

自动导引搬运车由机械系统、动力系统和控制系统组成。以下简单介绍AGV的几个主要组成部分。

（1）车体

车体即自动导引搬运车的基本骨架，车架要求有足够的强度和刚度，以满足车体运行加速的需要。车架由钢构件焊接而成，上面由1～3mm厚的钢板或硬铝板覆盖，以安装移载装置、液压装置、电控系统、按键和显示屏，板下空间安装驱动装置、量和蓄电池，以降低车体的重心。

（2）安全装置

安全装置的主要作用是为自动导引搬运车运行或故障急停时提供定的安全保证，主要包括缓冲器、接近检测装置和紧急停车按钮等。

（3）蓄电池和充电系统

自动导引搬运车采用直流工业蓄电池作为动力，电压为24V或48V。蓄电池在额定的电流下，应保证8h以上的工作需要。蓄电池 充电可以采用自动充电和交换电池两种形式。

（4）驱动控制装置

驱动装置的功能是驱动AGV运行并对其进行速度控制和制动控制。它由车轮、减速器、制动器、电机和速度控制器组成。驱动装置及制动装置的控制命令由计算机或人工控制器发出。

（5）信息传输及处理装置

信息传输及处理装置主要的功能是对AGV进行监控，监控AGV所处的地面外包括蓄电池状态、手动控制、安全装置启动、转向和驱动电机的控制情况，然后将车下制器的监控信息与地面控制器所发出的信息进行传递，以达到控制AGV运行的目的。信系统有两种，一种是连续通信方式，另一种是分散通信方式。[2]

2.3 AGV的优点及缺点

AGV行动快捷、结构简单、工作效率高、可控性强、安全性好。AGV行驶灵活，因其不需要轨道、支座架等固定装置，行走不受道路限制。AGV使用电力能源，绿色环保。能够自动循环充电，续航時间无限制。但其具有成本高、兼容性差等缺点。

3 高速轨道吊

3.1应用背景

随着集装箱自动化码头的兴起，全自动轨道式集装箱起重机的应用也变得日益普遍。堆场作业是自动化集装箱码头的核心所在，自动化堆场的安全和效率，很大程度上取决于 轨道吊的效率。

3.2轨道吊的主要结构

（1）大车行走机构

大车行走速度270米/分钟，是普通RMG的2～3倍。在实现效率提升的同时，对制造带来了全新要求。如大车行走机构组装完成后4组车轮的直线精度不超过0.26mm。

（2）主梁结构

主梁作为轨道吊的主要承载构件，在工作过程中直接承受工作载荷，因此要求具有较高的强度、较好的稳定性以及尽可能小的自重.箱形双梁桥架是目前使用较广泛的主梁结构形式，具有制造简单、生产工效高、通用性强等优点。

（3）小车机构

小车的小车驱动装置安装在机器房的小车平台上，主要由小车电机、联轴器、减速箱、制动器、卷筒和钢丝绳缠绕系统组成。此外，还包括一些辅助设备，如小车钢丝绳张紧装置、限位开关、微动开关以及测速电机等。

3.3轨道吊优缺点

轨道吊自重较轻，堆场面积利用率高;因其采用无悬臂轨道吊的自动化堆场，水平运输设备不进入箱区作业效率高。并且其故障率低，环保性能好。但是轨道吊固定，不能跨区转场，灵活性差，也影响了堆场车辆通行，轨道吊投资资成本高，需要建设大车轨道、电缆槽等基础设施，费用高。

4 总结

自动化码头以安全、绿色、高效、智能为建设目标，双小车桥吊和自动导引车和轨道吊三种机械设备相互配合，加上机器人自动拆锁垫系统，使得整个码头实现了自动化运行，大大减少人力，而且自动导引车采用电动装置，可以无限循环充电，续航时间无限制，实现了绿色节能的目标。而且整个码头都运用了智能化系统，智能化操作。

参考文献

[1]胡悦.提高集装箱码头双小车桥吊作业效率研究[D].上海海事大学，2006.

[2]魏国辰.物流机械设备运用与管理[M].中国财富出版社，2014.

[3]何继红，林浩，罗勋杰，等.多种形式轨道吊在自动化集装箱堆场的应用[J].水运工程，2016（9）：83-86.