客货滚装码头旅客登船桥关键技术研究

陈庆为

交通运输部水运科学研究院 北京 100088

0 引言

客滚运输是一种门到门的港口运输方式，是中国各个群岛岛屿之间、岛屿与大陆之间的必不可少的水上运输方式，在经济社会发展中发挥着重要的作用。客滚运输以其装卸效率高、便捷、快速、客货共享、性价比高，对码头设施要求低、港口投资相对少、装卸费用低、门对门服务等竞争优势[1，2]，自20世纪80年代初在我国起步后得到了迅猛发展，已形成了琼州海峡、舟山群岛、环渤海等沿海滚装运输市场[3]。客滚运输行业已成为繁荣当地经济、推动旅游产业的重要力量之一，是我国积极推动和扶持的行业。

当前，大部分客滚码头存在车客混行、通行效率低、乘客通行安全无法保障的问题。随着技术不断发展，客货滚装码头逐渐从简易斜坡式护岸码头向滚装连接桥+旅客登船桥的模式发展，车辆通过滚装连接桥上下船，旅客通过登船桥上下船，设备可根据水位和载重变化自动调节，保证车辆和人员的安全。

琼州海峡北岸某港口作业区客货滚装码头于2020年率先配置了旅客登船桥，实现了真正意义的人车分流，大大提高了通行效率。然而，客货滚装码头平面布置形式和运营特点都不同于大型邮轮码头，对旅客登船桥有其特殊的要求，本文将针对客货滚装码头关键技术进行分析研究。

1 客货滚装码头登船桥特点

客货滚装码头不同于邮轮码头，泊位数量较多，设计吨位较小，通常为突堤式码头，布置紧凑。客滚船作为交通工具而非休闲旅游，船舶在港停泊时间短、进出港频繁，船舶吨位较邮轮小得多，易受风浪影响发生晃动，目前多为1 000 t～5 000 t，载客量相对较少，几百到一千不等。同时，受车辆上下船的影响，船舶会产生一定程度的晃动。

客货滚装码头旅客登船桥（以下简称登船桥）是为适应上述情况而专门设计的，主要特点有：设置2个接船口，以适应突堤式客滚码头两侧靠船的特点，满足突堤码头两侧泊位船舶旅客同时上下船。设置大宽度通道和接船渡板满足客滚码头旅客快速登、离船的要求，提高通行效率。采用三自由度俯仰式接船渡板，对船舶具有良好的跟随性，适应船舶因风浪和车辆上下船影响产生的晃动。适应突堤码头布置紧凑的特点，采用伸缩式接船通道和俯仰式接船渡板的形式，不接船时，渡板和通道收回至码头岸边1 m以内，保证足够的安全距离。

登船桥可通过顺岸通道的伸缩、接船通道的伸缩、升降以及接船渡板的三自由度浮动，满足不同船型、不同水位下船舶的接卸作业，安全可靠，自动化程度高。

2 登船桥主要技术参数

登船桥接船高度范围（码头面以上）为3～9 m，接船通道伸缩行程为0.8 m，接船通道俯仰角度为±7.125°，接船渡板俯仰角度为-10°～90°，接船渡板净宽为1 500 mm，接船渡板水平摆动范围为±10°，轨距为4.8 m，旅客通道载客量为3.0 kN/m2，旅客通道坡度≤12.5%，通道内部最小截面（宽度×高度）为2.0 m×2.20 m，升降机构升降速度为0.02 m/s，运行机构速度为0.35 m/s，门架运行范围约10 m，运行机构车轮数量为8个，动力电源为～380V，50 Hz，装机容量约110 kW。

3 登船桥工艺与关键技术分析

客货滚装码头旅客登船桥专门为客滚码头设计，用于客货滚装码头接卸旅客上下船，主要由顺岸伸缩通道、转折通道、2个接船通道、随动接船渡板、运行机构、丝杠升降机构、液压系统和电气系统等组成。登船桥可通过顺岸通道的伸缩、接船通道的伸缩、升降以及接船渡板的三自由度浮动，满足不同船型、不同水位下船舶的接卸作业，安全可靠，自动化程度高。乘客从码头候船楼出来，依次经过码头固定廊道、登船桥顺岸伸缩通道、转折通道、接船通道1（或2）、接船渡板到达船舶甲板。图1为客货滚装码头旅客登船桥总布置图。

图1 客货滚装码头旅客登船桥总布置图

3.1 车客分流工艺

客货滚装码头的上下船工艺为：船舶靠岸后，将船头或船尾的跳板放下与码头地面或滚装连接桥搭接[4]，然后下层甲板车辆逐一通过跳板（+滚装连接桥）下船，待车辆全部下船后，上层甲板乘客再穿过下层甲板车辆停放区、船舶跳板步行下船，车客共用一个出口，通行效率低，安全性差。乘客需要等待的时间较长，往来琼州海峡的船舶通常情况下，船舶靠岸后，乘客仍需等待30 min左右方可下船。

客货滚装码头配备旅客登船桥以后，乘客直接通过登船桥、码头固定廊道上下船，同时车辆通过滚装连接桥下船，解决了人车混行问题，实现了车客分流，保障了乘客的安全。车客上下船走各自的通道，互不影响，乘客无需等待车辆下船，车客可以同时上下船，大大提高了通行效率，客货滚装码头人车分流工艺乘客和车辆上下船路线示意见图2，图中红色箭头为乘客上下船路线，绿色箭头为车辆上下船路线。

图2 客货滚装码头人车分流工艺乘客和车辆上下船路线示意图

3.2 新型半移动式结构形式

大型邮轮码头通常为顺岸式码头，为了满足不同位置接船要求，登船桥通常为整机移动式。而突堤式客滚码头空间狭小，固定廊道延伸至码头前沿，为了满足不同位置的接船要求，登船桥采用了可伸缩顺岸通道，一端固定在码头固定廊道平台上，一端与轨道移动式门架相连，通过运行机构带动门架移动，实现顺岸通道伸缩和接船口位置移动，满足不同船型、不同范围的接船要求。同时，升降机构带动接船口升降，顺岸通道倾斜角度变化，满足不同水位条件下的接船要求。如图3所示，登船桥一端与客滚船舱门对接，另一端与后方固定廊道相接。

图3 客货滚装码头旅客登船桥实景图

3.3 接船高度及接船范围的确定

接船高度范围设置应满足设计高水位可接驳舱口最高船型空载状态和设计低水位可接驳舱口最低船型满载状态。

因登船桥为一端固定式，无法整机移动，接船范围的设置至关重要。现有客滚船需进行登船桥接船舱口改造，根据船型不同分为敞开式旅客甲板（侧壁为扶手栏杆）、普通舱门、水密封舱门等，综合考虑改造难度和改造成本，应以水密封舱门的船型为基准，改造其他类型舱门，接船范围设置以8～10 m为宜。

3.4 一桥双接技术

突堤码头的突出优势是码头岸线利用率高，但突堤码头一般空间狭小，无法布置大型设备和多台设备，无法保证泊位两侧双船同靠的情况下，乘客的快速上下船。基于此，登船桥采用了双接船口设计，可满足同时接卸2艘类似船舶的要求，大大提高了泊位利用率，缩短了旅客上下船时间，双接船口设计与突堤码头双泊位具有很好的适应性。

两侧接船通道由可伸缩的内、外通道和俯仰接船渡板组成，上部采用液压缸，下部采用铰轴与升降平台连接。在升降机构的驱动下，升降平台可带动两侧接船通道升降，到达不同的接船高度，满足不同水位的接船要求。同时，在液压缸伸缩动作的带动下，两侧接船通道可以独立俯仰，适应两侧不同船型以及因船舶载变化引起的甲板高度的变化，从而达到同时接卸2艘类似船型船舶接卸要求。采用可编程自动控制技术，双接船口均可自动跟随水位变化调节接船高度，实现自动接船（见图4）。

图4 登船桥一桥双接示意图

3.5 丝杠升降技术

登船桥垂直升降机构采用具有自锁功能的T形丝杆螺母升降系统，配以变频调速控制，可以确保旅客通道升降动作起制动平稳，安全可靠[5]。升降机构由升降平台、垂直升降导向装置、丝杠/升降器驱动电动机及减速器、同步转向箱、测速装置、润滑装置等组成，具有机械自锁和电动机制动双重保护，采用分动箱，机械上可保证多丝杠同步驱动绝对同步，较液压缸同步驱动控制简捷可靠。升降驱动平稳、自锁可靠、同步性好。

3.6 基于液压控制的接船渡板自适应调节技术

在旅客和车辆上下船的过程中，受水位、船舶载重量及风浪荷载的综合作用，船舶会产生顺岸方向和垂岸方向漂移、不同频率的高低晃动以及由潮汐导致的大幅度接船高度的变化，为了适应船舶情况的变化，登船桥设有可以前后、左右、上下运动的三自由度接船渡板（见图5）。

图5 基于液压控制的三自由度接船渡板

登船桥采用了液压俯仰式接船渡板，与船舶搭接成功后，接船渡板俯仰液压缸上集成的电磁开关阀通电，液压缸进出油口两端连通，接船渡板可随船舶吃水变化而处于自适应上下浮动状态；通过实时监测接船渡板下俯角度，控制升降机构运行，实现接船口的升降，适应接船要求。接船渡板端部安装有旋转轴承装置来适应船舶的左右摆动。通过测距传感器实时检测渡板的搭接长度，提醒操作人员调整接船通道伸缩，使登船桥与船舶有足够的搭接长度，保证旅客的安全。

4 结论

客货滚装码头登船桥适应突堤式码头的特点，双接船口设计有效提高了泊位利用率，为乘客提供了方便、快捷、安全的上下船通道，提高了乘客通行效率，解决了人车混行的问题，实现了客货分流，提高了乘客的安全性。配合滚装连接桥使用，大大提高了码头的自动化程度和泊位的适用性，有利于推动智慧港口的建设。