集裝箱碼頭布局設(shè)計

目錄摘要 IAbstract II1緒論 11.1選題的背景和意義 11.2研究目的 11.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2目前國際集裝箱碼頭的主要裝卸工藝設(shè)計方案 21.3.2集裝箱碼頭裝卸技術(shù)發(fā)展趨勢 21.4研究的內(nèi)容、思路和方法 32洋山港集裝箱碼頭概況 4洋山港區(qū)的地理位置、自然條件及配套設(shè)施 42.2三期工程建設(shè)規(guī)模及主要技術(shù)經(jīng)濟指標 73碼頭裝卸工藝候選方案 9工藝設(shè)計的主要內(nèi)容 9裝卸工藝候選方案的確定 9候選方案的主要裝卸機械選型 10岸邊集裝箱起重機 103.3.2輪胎式龍門起重機 11軌道式龍門起重機 12裝卸工藝方案規(guī)模設(shè)計 12泊位通過能力 12堆場容量及堆場面積計算 133.4.3裝卸機械臺數(shù) 13工人及司機人數(shù) 144方案比選及推薦方案確定 154.1裝卸工藝方案的定性比較 15技術(shù)經(jīng)濟定量指標論證 154.3方案確定 165結(jié)論 19參考文獻 20致謝 21摘要港口裝卸工藝是港口生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是港口技術(shù)進步的標志。隨著集裝箱運輸?shù)呐畈l(fā)展，港口所面臨的經(jīng)營與競爭的壓力也越來越大。降低碼頭的裝卸成本，提高貨物的裝卸效率，是各個港口所要解決的首要問題。同時，碼頭的管理者也逐漸認識到確定合理的裝卸工藝是提高裝卸效率、降低裝卸成本的關(guān)鍵。因此，加強集裝箱碼頭裝卸工藝方案改造設(shè)計的研究和港口擴建就顯得十分必要，通過對裝卸機械進行合理地配置，并擴建規(guī)模來滿足港口日益增加的吞吐量，從而提高港口自身的競爭力，保證港口功能的有效發(fā)揮。本文主要就洋山港區(qū)三期集裝箱碼頭的平面布局設(shè)計及裝卸工藝進行研究。在全面收集洋山港建設(shè)的工程、技術(shù)、經(jīng)濟分析等相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地介紹洋山港集裝箱碼頭的基本情況；借鑒外高橋、寧波北侖等的集裝箱碼頭裝卸工藝設(shè)計，著重比較分析輪胎式龍門吊和軌道式龍門吊的裝卸工藝特點和技術(shù)經(jīng)濟指標；通過技術(shù)經(jīng)濟論證對洋山港區(qū)三期集裝箱碼頭的平面布局及裝卸工藝進行了合理的規(guī)劃設(shè)計。全文共分四個部分，第一部分為概述，介紹研究的背景、內(nèi)容、目的意義及研究的基本方法；第二部分介紹港口概況。主要就洋山港區(qū)的地理位置、基礎(chǔ)設(shè)施、自然環(huán)境，設(shè)計前提條件；第三部分的裝卸工藝方案選擇為主，主要機械及輔助機械選擇，裝卸機械化系統(tǒng)組成以及工藝設(shè)計方案擬定進行論述;第四部分的技術(shù)經(jīng)濟論證及推薦方案確定主要就技術(shù)、經(jīng)濟指標進行對比論證，并在此基礎(chǔ)上確定推薦方案。關(guān)鍵字：洋山港，集裝箱碼頭，裝卸工藝，規(guī)劃設(shè)計AbstractHandlingtechnologyistheofharborproductionandmarkstheadvancementofharbortechnology.Withthecontainertransportthevigorousdevelopmentoftheportoperationandfacingthepressureofcompetitionisincreasing.lowerterminalhandlingThisandimprovetheefficiencyofcargohandling,theportisthemostimportantissuetobesolved.Atthesametime,theterminalLialsoagrowingrecognitiontodetermineareasonablehandlingtechnologyistoimprovetheworkingefficiencyandlowerthecostofhandlingthekey.Therefore,thestrengtheningofContainerTerminalHandlingTechnologyprogrammeofresearchanddesignoftheexpansionoftheportitisverynecessary,throughthehandlingmachineryforareasonableallocation,andtheexpansionofberthstomeettheincreasingthroughputoftheport,therebyenhancingthecompetitivenessoftheportitself,guaranteePortfunctioneffectively.ThisarticleontheYangshanport'sthreecontainerterminalshandlingtechnologyresearch,thecomprehensivecollectionofthemainbuildingoftheYangshanportproject,technical,economicanalysis,andotherrelevantinformationonthebasisofsimplesystemtointroduceYangshanPortContainerTerminalinthebasicSituation.Atthesametime,learnfromtheWaigaoqiao,theNingboBeilunContainerTerminalHandlingsuchasthedesignprocess,focusoncomparativeanalysisoftyregantrycraneandgantrycrane-trackthehandlingoftheirrespectivecharacteristicsandtechnicaleconomicindicators.Thefulltextisdividedintofourparts,thefirstforanoverviewonthebackgroundtothestudy,content,meaningandpurposeofthebasicresearchmethods;secondpartofabriefintroductiononthemainportofYangshanPortOverviewofthegeographicallocation,infrastructure,naturalenvironment,Designprerequisiteforthethirdpartofthehandlingofthemainoptions,mainlymachineryandauxiliarymachineryselection,handlingmechanizationsystemandprocessdesignofprogrammingonafourthpartofthetechnicalandeconomicfeasibilitystudiesandrecommendationsontheschemeforthemaintechnical,economiccomparativeindicatorsdemonstration,andonthatbasisdeterminerecommendedprogramme.KeyWords：YangshanPort,containerterminal,handlingtechnology,1緒論1.1選題的背景和意義隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，可以預見未來中國的國際、國內(nèi)貿(mào)易量將會不斷提高，集裝箱運量、集裝箱港口吞吐量也將迅猛增長，以集裝箱港口現(xiàn)有的裝卸能力和管理水平，已經(jīng)不能滿足集裝箱吞吐量增長所帶來的需求。因此對于港口經(jīng)營者來說，為了提高碼頭的通過能力，降低營運成本，減少船舶的在港停泊時間，要么采用擴建碼頭，增加泊位數(shù)量的方法;要么就要對現(xiàn)有港口的裝卸工藝進行科學、合理的優(yōu)化配置與管理，來實現(xiàn)碼頭經(jīng)營的高效化。對于洋山深水港同樣碰到類似問題。洋山深水港一直受到國內(nèi)外的關(guān)注。近3年來，上海港集裝箱吞吐量連續(xù)飆升，跨越了世界許多國際大港歷經(jīng)十數(shù)年才攀上的高臺階，其最大的爆發(fā)力無疑得益于洋山深水港一期、二期的建成并投入使用。有數(shù)據(jù)顯示，從2005年開港起，洋山港每年以完成吞吐量超過300萬標箱的速度遞增，及至2007年底，洋山港區(qū)的吞吐量已超過600萬箱，對上海港集裝箱吞吐量大舉飆升做出的貢獻不可謂不大。2007年上海港貨物吞吐量和集裝箱吞吐量快速增長的勢頭十分強勁，上海港2007年貨物吞吐量連續(xù)第三年位居世界第一，集裝箱吞吐量超過2600萬標準箱，首次躋身世界第二。由于公司原集裝箱碼頭陸域，堆場和庫房面積緊張，集裝箱裝卸機械設(shè)備不足，集裝箱碼頭吞吐量能力己經(jīng)達到了飽和狀態(tài)，勢必將嚴重影響今后集裝箱運輸?shù)陌l(fā)展。為此，論文對洋山深水港集裝箱碼頭進行調(diào)研分析，在原有基礎(chǔ)上對裝卸工藝方案進行改進，并提出建設(shè)洋山深水港三期來滿足集裝箱吞吐量增長的要求。使集裝箱碼頭能保持健康的可持續(xù)發(fā)展。1.2研究目的裝卸工藝現(xiàn)代化和港口擴建是港口現(xiàn)代化的關(guān)鍵，是提高勞動生產(chǎn)率的杠桿，是港口擴大再生產(chǎn)的主要手段，因此，改進裝卸工藝往往是港口挖潛、革新、改造的主要目標。就目前而言，對裝卸工藝的改進尚處于以管理人員和工藝人員經(jīng)驗分析為主的階段，只能依靠決策者的自身經(jīng)驗，缺少科學依據(jù)，從而不可避免地影響到港口裝卸生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和社會效益的提高，基于此本文以洋山深水港集裝箱碼頭為實例，借助于現(xiàn)代化的分析方法，經(jīng)過定性和定量分析，對擴建三期方案做出正確的選擇。1.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.目前國際集裝箱碼頭的主要裝卸工藝設(shè)計方案各種主要裝卸工藝方案介紹：(1)集裝箱裝卸橋←→水平底盤車(集卡)←→輪胎式龍門起重機方案優(yōu)點是堆場利用率高。(2)集裝箱裝卸橋←→跨運車工藝方案這種工藝的前提是堆場較大而箱量不是很大，缺點是堆場利用率低。(3)集裝箱裝卸橋←→自動導向車←→軌道式龍門起重機(MRG)特點是自動化程度高，操作人員減少，但缺點是自動導向車轉(zhuǎn)交點判斷慢，使效率降低。(4)集裝箱裝卸橋←→水平底盤車(集卡)←→高架龍門吊。工藝的特點是一個操作人員可在控制室內(nèi)操縱，實行半動化控制，定位準確，配合計算機系統(tǒng)管理，效率較高。缺點是一次性投入很大，時間長，技術(shù)要求高。(5)集裝箱裝卸橋←→水平底盤車(集卡)或自動導向車←→自動化高架系統(tǒng)，由于能直接存取每個集裝箱，因此進入大門后，貨主的車輛交付時間保持在8分鐘之內(nèi)。為了安全和高效，自動導向車的岸邊作業(yè)區(qū)域和陸域作業(yè)區(qū)完全分開，自動導向車的轉(zhuǎn)交點只有8個。這一設(shè)計方案用了兩種新型裝卸設(shè)備，其中一是輸送機，它又分為二種類型:一是自動導向車與自動化倉庫主輸送機之間進口集裝箱用的自動輸送機，另一種是自動導向車與公共道路車輛之間人工操作的輸送機。在自動化倉庫中則有主導輸送機、輔助輸送機、堆場機及可換吊具。集裝箱碼頭裝卸技術(shù)發(fā)展趨勢（1)集裝箱碼頭作業(yè)自動化趨勢目前，世界上發(fā)達國家的港口自動化、信息化建設(shè)是我們未來集裝箱港口碼頭發(fā)展的方向，值得我們作進一步的了解。建造于阿姆斯特丹的CEREPARAGON集裝箱碼頭，它是利用自動化系統(tǒng)達到完美程度的碼頭的典型例子。其耗資大約億美元，整個碼頭只配備200到300人，卻擁有超過100萬TEU通過能力。美國一家AUGUSTDESINGNOFARDMORE公司己經(jīng)完成一種自動化起重(ARCCH)的模型測試。ARCCH的主要組成部分是智能傳感器(IBS)，它擁用一套激光傳感系統(tǒng)。這套傳感系統(tǒng)能準確地監(jiān)測出一只集裝箱的位置，能夠?qū)\行中的集裝箱進行實時監(jiān)控。這種智能式的模型對檢黃埔港集裝箱碼頭裝卸工藝改造方案研究測的準確度提供了可靠的依據(jù)。(2)集裝箱碼頭管理信息化趨勢管理軟件得到進一步的開發(fā)和利用，逐步走向智能化。當今是信息技術(shù)時代，在管理系統(tǒng)信息化進程中競爭激烈程度不斷在加大，發(fā)達國家的軟件制造商們各顯其能，研制出適合自己港口環(huán)境的管理軟件，對我國的管理軟件制作具有啟發(fā)性。1.4研究的內(nèi)容、思路和方法本文研究的基本內(nèi)容思路就是通過對洋山深水港集裝箱碼頭現(xiàn)狀調(diào)查分析，根據(jù)洋山深水港集裝箱碼頭吞吐量的歷史數(shù)據(jù)和發(fā)展趨勢，綜合考慮航道、泊位、堆場、機械、設(shè)備能力等制約因素影響，對洋山深水港集裝箱碼頭中長期吞吐量進行有效預測；以現(xiàn)有的工藝方案為基礎(chǔ)，綜合國際國內(nèi)目前較為廣泛流行的工藝方案，進行分析比較，確定出適合洋山深水港集裝箱碼頭三期工程的最佳工藝方案；以2010年吞吐量預測為基礎(chǔ)，根據(jù)所選擇的最佳裝卸工藝方案，確定港口三期的設(shè)計規(guī)模，完成對其業(yè)務流程的再造，在滿足效率的前提下，提出正確的可執(zhí)行的裝卸工藝改進方案，保證集裝箱碼頭的發(fā)展具有現(xiàn)實的意義。2洋山港集裝箱碼頭概況2006年12月，上海市政府在為洋山二期建成投產(chǎn)舉行的新聞發(fā)布會上曾宣布：“洋山深水港區(qū)三期目前已開始籌建，計劃2010年前建成投產(chǎn)。根據(jù)規(guī)劃，三期港區(qū)深水岸線總長2300米，共有6洋山港區(qū)的地理位置、自然條件及配套設(shè)施(1)地理位置洋山港區(qū)位于長江口南側(cè)與杭州灣交匯、上海市南匯蘆潮港東南的崎嶇列島處。崎嶇列島為距上海市及長江三角洲陸岸最近、并具有良好水深條件的島嶼(群)，其由大、小洋山島為主的南、北兩列島鏈構(gòu)成，其中大洋山地理概位30°34′58″E、122°04′19″E，北距小洋山約4km、東北距菜園鎮(zhèn)約40km;小洋山地理概位30°38′04″N﹑122°03′25″E，西北距上海蘆潮港32km。整個洋山港區(qū)北距長江口燈船約65km，南距寧波北侖港約90km，向東經(jīng)黃澤洋直通外海、與國際遠洋航行相距約65km(2)自然條件①氣象及水文水文、氣象觀測和研究是洋山港建設(shè)的重要基礎(chǔ)工作，為此，國家海洋局東海分局和上海市氣象局開展了《洋山港水文氣象觀測及建港條件評價》研究，成果已分別通過了專家評審。結(jié)論認為洋山港址的水文氣象條件對深水港建設(shè)和營運是適宜的。洋山海區(qū)位于北亞熱帶南緣、東亞季風盛行區(qū)，受季風影響本區(qū)冬冷夏熱、四季分明、降水充沛。依據(jù)小洋山金雞門氣象觀測站1997年8月→2000年8月三年氣象觀測資料，同時結(jié)合工程海區(qū)周邊氣象觀測站資料進行統(tǒng)計，洋山港區(qū)各氣象要素如下:a、氣溫年平均氣溫℃最熱月(8月)平均氣溫℃最冷月(1月)平均氣溫℃年極端最高氣溫℃年極端最低氣溫－3.b、降水年平均降水量最大月降水量390最大日降水量(199906.25)過程最大降水量一30)年平均降雨日數(shù)138d/a其中:中雨以上日數(shù)(≥10mm)大雨以上日數(shù)(≥25mm)暴雨日數(shù)(≥50mm)0.9d/ac、風況本海區(qū)受冬、夏季風影響，全年多偏北和偏東南向風，風向季節(jié)變化明顯:夏半年(4月→8月)多偏東南向風，冬半年(9月→第二年2月)多偏北向風，3月份冷暖空氣交替頻繁、以東南和北向風為主。常年風向NNW→NNE，風向頻率為363%;次常年風向為ESE→SSE向，風向頻「率為30.7%。在觀測期內(nèi)實測最大風速值為、風向為NNW向，次大值為/S、耐S、風向分別是SSE和NW向，其中在大風發(fā)生頻率較高的偏北方位(WNW→NNE向)和偏南方位(SSE、SSW向)最大風速均在耐S以上。d、霧況本區(qū)霧類分布陸岸以輻射霧、鋒面霧為主，海島區(qū)則以鋒面霧和平流霧居多。工程海區(qū)周邊站位多年平均霧日數(shù)海島區(qū)大于陸岸區(qū)，在陸岸區(qū)霧日數(shù)平均為20→30d，在海島區(qū)霧日數(shù)平均為30→50d。霧延時3小時以下的頻率為66.0%，3→6小時的頻率為21.7%，6→12小時的頻率為9.2%，12小時以上的頻率僅為3.1%。年內(nèi)最長一次霧延時達17小時20分，最短一次霧延時僅10分鐘。e、雷暴本區(qū)雷暴日在年內(nèi)3→5月份均有出現(xiàn)，并主要集中在夏秋季節(jié)(6→8月)，周邊站位多年平均雷暴日為18→26d，最多雷暴日為40d。雷暴延時最長5小時，最短僅2分鐘，平均延時583分鐘;其中雷暴延時小于1小時的頻率占642%，小于2小時的頻率達88.9%。f、相對濕度本區(qū)相對濕度年變化不大，最大月平均相對濕度為86%、出現(xiàn)在6→7月份，最小月平均相對濕度為72%、出現(xiàn)在11→12月份，年平均相對濕度為79%。j、熱帶氣旋每年5→6月份本區(qū)均可能受到熱帶氣旋的影響，其中7→9月份為熱帶氣旋活動最頻繁的季節(jié)、占全年影響總數(shù)的78%。熱帶氣旋影響下本區(qū)主導風向為偏北風。②潮汐洋山港區(qū)所在崎嶇列島海域潮汐主要受東海前進波控制，屬非正規(guī)淺海半日潮型。本海區(qū)潮型日不等現(xiàn)象明顯，一般表現(xiàn)為春分至秋分夜潮大于日潮、從秋分至春分日潮大于夜潮。本海區(qū)潮型強度中等，年平均潮差為。平均漲潮歷時為5小時49分，平均落潮歷時6小時36分。同時，據(jù)小洋山潮位站1998年全年潮位觀測資料，按海港水文規(guī)范相關(guān)條文推算出工程處設(shè)計水位如下:設(shè)計高水位(高潮累積頻率10%潮位)設(shè)計低水位(低潮累積頻率90%潮位)極端高水位(相對于50年一遇高水位)極端低水位–(相對于50年一遇低水位)③鹽度杭州灣口海區(qū)鹽度變化主要受制于長江口徑流、江浙沿岸流、杭州灣內(nèi)陸徑流、臺灣暖流以及外海高鹽水的消長變化。鹽度總體分布為由西向東逐漸增高，全年鹽度一般在10→32‰之間變化，并且3月份鹽度最高、10月份鹽度最低。崎嶇列島海域基本處于外海高鹽度水體的控制之中。④泥沙1991年1月～1999年2月華東勘測院對洋山海域進行了潮汐、海流、泥沙、鹽度的多站位觀測和分析，2000年杭州灣灣口北部水域與豐水、豐沙的長江口水域項毗鄰，長江年均徑流量為9240億立方米，年均輸沙量高達億噸，為錢塘江年輸出泥沙量的數(shù)十倍，其外泄泥沙擴散及杭州灣口水域。所以，崎嶇列島海域泥沙來源主要是長江口間接擴散泥沙和潮流攜來的海域泥沙，后者的最初來源亦為長江口。同時，這些泥沙不會給工程和杭州灣環(huán)境帶來較大的問題。⑤海床穩(wěn)定性分析對洋山港區(qū)海洋環(huán)境和建港條件作出正確評價是洋山能否建設(shè)深水樞紐港的關(guān)鍵，為此，市國航辦委托國家海洋局海洋二所承擔洋山港區(qū)和航道海域海床穩(wěn)定的研究工作。1999年4月，海洋二所完成《洋山港區(qū)水域及航道水域柱狀樣測年分析》研究工作。海洋二所對洋山港區(qū)及航道海域12個柱狀樣底質(zhì)采樣進行了粒度分析，同時結(jié)合多年海圖水深資料對比分析、調(diào)查區(qū)及鄰近海區(qū)有關(guān)資料的分析，對該區(qū)域的近百年來的歷史沖淤狀況進行了研究。研究結(jié)果顯示，從本世紀初以來，總體上調(diào)查海區(qū)的海底地形及水深變化基本保持穩(wěn)定。近60年來，小洋山島東南和西南區(qū)域處在一種緩慢的侵蝕環(huán)境之中，洋山港內(nèi)西南部水域處在一種緩慢的沉積環(huán)境之中;近百年來，南北島鏈間的深槽區(qū)處在一種侵蝕的環(huán)境之中;航道區(qū)近百年來總體上處在一種沖淤平衡或微淤的環(huán)境之中;南部和北部兩個拋泥區(qū)近百年來總體處在一種緩慢的沉積環(huán)境之中。1999年6月⑥工程地質(zhì)及地震港址地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定與否，是洋山能否建港的重要前提條件。為此，上海地礦局和上海市地震局地震觀測技術(shù)研究所聯(lián)合開展了《洋山深水港工程地震安全性評價》研究。研究成果于1998年10月⑦作業(yè)天數(shù)洋山港區(qū)屬外海建港，能否確保在四→五年內(nèi)建成和集裝箱港口的順利運營是預可行性報告研究的重點，為此，市國航辦分別委托了三航院和廣東盛華交通工程咨詢公司分別開展洋山港區(qū)的年可作業(yè)天數(shù)研究工作，報告于1999年5月正式提交，二份報告研究結(jié)論分別為年可作業(yè)天數(shù)為315天和319天。(3)基礎(chǔ)設(shè)施①供電:大洋鎮(zhèn)建有1904千瓦國營發(fā)電廠;小洋山鄉(xiāng)建有500千瓦發(fā)電廠，基本解決居民照明和工業(yè)用電的需要。②供水:大洋鎮(zhèn)建有5萬立方米水庫一座，還有坑道式水井和家庭自備水池(利用屋面積水)，總蓄水量在15萬立方米以上;小洋山鄉(xiāng)建有2萬立方米水庫一座，還有坑道式水井和水池，總蓄水量在③通訊:已具備國內(nèi)國際直撥功能程控1000門，目前僅使用300門。小洋山現(xiàn)為模塊局，容量256門，同時具備移動、尋呼通訊等業(yè)務。洋山島距舟山和南匯都在50km半徑內(nèi)，整個舟山至大陸通訊聯(lián)網(wǎng)1920④交通:在大洋鎮(zhèn)和小洋山鄉(xiāng)分別建有500噸級和300噸級交通碼頭各一座。開辟了泅礁至大洋山航行，由“嗓翔”號高速客輪每二天一班;大洋山至小洋山至蘆潮港航行，由“有財”號私營航班每天往返一次，交通較為便利。⑤文教衛(wèi)生:在大洋鎮(zhèn)有中小學各一所，小洋山鄉(xiāng)建有完全制小學。該兩鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院各一所。有線廣播和電視轉(zhuǎn)播覆蓋全島[3]。1999年6月8～9日，國內(nèi)港口及海洋系統(tǒng)的科研、設(shè)計單位共11位專家對三航院編制的《上海國際航運中心洋山港區(qū)年可作業(yè)天數(shù)論證報告》進行了評審，我國港口平面設(shè)計大師、一航院原總工顧民權(quán)擔任專家組組長。專家評審認為:根據(jù)集裝箱港口的運作特點，對作為上海國際航運中心洋山港區(qū)進行年可作業(yè)天數(shù)論證是完全必要的;綜合海洋氣象等因素對洋山建港是有利的，報告測算洋山港區(qū)年作業(yè)天數(shù)為不少于315天的結(jié)果是合適的;根據(jù)洋山海域現(xiàn)狀和港區(qū)總體布局規(guī)劃方案，港區(qū)形成后港內(nèi)受波浪、風的影響程度將會降低，泊穩(wěn)條件將進一步得到改善的推斷是可信的。2.2三期工程建設(shè)規(guī)模及主要技術(shù)經(jīng)濟指標三期港區(qū)深水岸線總長2650米，共有6個集裝箱泊位，總投資150港區(qū)港區(qū)陸域縱深1220m，面積萬m2。布置各種集裝箱堆場面積120萬m2，，配備16臺岸邊集裝箱起重機，60臺輪胎式集裝箱龍門起重機，設(shè)計集裝箱年吞吐能力為400萬TEU。主要技術(shù)經(jīng)濟指標如下：（1）年運量400萬TEU。（2）泊位年營運天數(shù) 海輪泊位325d（3）堆場年營運天數(shù)350d（4）日作業(yè)班制及小時數(shù)3班、24h（5）各種集裝箱比例 普通重箱72％ 冷藏箱6％ 危險品箱2％ 空箱20％ 拆裝箱占總箱量5％（6）貨物在堆場的平均堆存期 普通重箱7d 冷藏箱4d 危險品箱3d 空箱10d 拆裝箱庫場3d 件雜貨15d（7）港口生產(chǎn)不平衡系數(shù)（8）船型:根據(jù)集裝箱船舶現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢如表2.1.表2.1洋山港區(qū)一期工程設(shè)計代表船型航線載箱量（TEU）總長（m）型寬（m）吃水（m）載重量（DWT）遠洋5250692856418849008000345140000近洋沿海115220900169633340長江26863353碼頭裝卸工藝候選方案目前世界集裝箱運輸已朝著物流中心化、港口高效化、船舶大型化、管理現(xiàn)代化、運輸一體化的方向發(fā)展，以適應世界經(jīng)濟一體化與貿(mào)易全球化、區(qū)域化發(fā)展的需要。洋山港區(qū)作為中國國際航運中心的集裝箱深水港區(qū)，將起到國際集裝箱樞紐港的作用，其工藝設(shè)計及裝卸機械的選擇和配備均應達到國際集裝箱樞紐港的先進水平。工藝設(shè)計的主要內(nèi)容集裝箱碼頭的裝卸工藝設(shè)計應盡量滿足集裝箱船舶和車輛、貨物疏運、各環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力間相互適應、降低營運成本、安全優(yōu)質(zhì)完成集裝箱裝卸任務的要求，并結(jié)合集裝箱碼頭的具體情況進行多方案的技術(shù)、經(jīng)濟比較。設(shè)計的主要內(nèi)容包括：(1)設(shè)計規(guī)模主要是泊位數(shù)、泊位能力;堆場面積、堆場容量及通過能力等。(2)工藝流程主要是考慮船←→場、場←→拆裝箱庫、場←→貨主間不同的工藝流程。(3)工藝平面布置主要是堆場機械配置不同時，各自的工藝平面及斷面布置。(4)技術(shù)經(jīng)濟論證主要是本著技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的原則，通過技術(shù)、經(jīng)濟比較，推薦出較為合適的裝卸工藝方案。的確定輪胎式龍門吊堆場作業(yè)方式具有單機作業(yè)效率高、作業(yè)靈活、可轉(zhuǎn)場多機集中作業(yè)、使用經(jīng)驗豐富、對地基基礎(chǔ)要求低、設(shè)備造價低等優(yōu)點而被廣泛使用;軌道式龍門吊堆場作業(yè)則具有作業(yè)效率高、可實現(xiàn)堆場全自動化作業(yè)、堆高能力強、維修方便等優(yōu)點，在發(fā)達國家的港口被普遍使用。因此，洋山三期工程設(shè)計結(jié)合堆場作業(yè)設(shè)備特點及建設(shè)規(guī)模，擬定選用輪胎式龍門起重機和軌道式龍門起重機作業(yè)方式進行裝卸工藝設(shè)計方案比較。兩方案如下：（一）方案一：輪胎式龍門起重機方案 1、集裝箱 （1）普通重箱和冷藏箱 船←→岸邊集裝箱起重機←→牽引車、半掛車←→輪胎式龍門起重機←→堆場 堆場←→輪胎式龍門起重機←→集裝箱卡車←→貨主 堆場←→輪胎式龍門起重機←→牽引車、半掛車←→拆裝箱站 （2）危險品箱 船←→岸邊集裝箱起重機←→牽引車、半掛車←→集裝箱正面吊運機←→堆場 堆場←→集裝箱正面吊運機←→集裝箱卡車←→貨主 （3）空箱 船←→岸邊集裝箱起重機←→牽引車、半掛車←→空箱堆高機 ←→堆場 堆場←→空箱堆高機←→集裝箱卡車←→貨主 堆場←→空箱堆高機←→牽引車、半掛車←→拆裝箱站（二）方案二：軌道式龍門起重機方案 （1）普通重箱和冷藏箱 船←→岸邊集裝箱起重機←→牽引車、半掛車←→軌道式龍門起重機←→堆場 堆場←→軌道式龍門起重機←→集裝箱卡車←→貨主 堆場←→軌道式龍門起重機←→牽引車、半掛車←→拆裝箱站 其它同方案一。3.3候選方案的主要裝卸機械選型3.3.1岸邊集裝箱起重機 目前，專用集裝箱碼頭的裝卸作業(yè)大都采用岸邊集裝箱起重機。岸邊集裝箱起重機有單小車和雙小車之分，近幾年，國外少數(shù)集裝箱碼頭采用了雙小車岸邊集裝箱起重機，理論上單機效率可達60TEU/h，但實際效率僅比普通岸邊集裝箱起重機增加15%左右，單機造價高于普通岸邊集裝箱起重機30～40%，同時因2部小車均采用載重式小車，小車自重大，啟動慣性大，使岸邊集裝箱起重機整機重量增加，輪壓加大，從而引起碼頭結(jié)構(gòu)造價的增加。因此絕大部分集裝箱碼頭岸邊集裝箱起重機仍采用單小車形式。 為了適應集裝箱船舶大型化發(fā)展的趨勢，目前泊位通過能力較高的集裝箱碼頭一般采用增加岸邊集裝箱起重機布置密度、優(yōu)化岸邊集裝箱起重機參數(shù)。從而達到提高裝卸船作業(yè)效率的目的。岸邊集裝箱起重機參數(shù)優(yōu)化主要通過縮短循環(huán)時間，提高各環(huán)節(jié)運行速度，采用雙箱吊具等技術(shù)措施提高了單機作業(yè)效率。本工程岸邊集裝箱起重機選用帶雙箱吊具的單小車岸邊集裝箱起重機。 （1）起重量 額定起重量一般按照所起吊的最大總重量來決定。就集裝箱而言，40英尺集裝箱的最大重量，在實際裝卸中也有重量達35～36t的超重箱；20英尺集裝箱重量為24t，如果雙箱起吊，則最大重量取48t。目前廣泛采用的單箱吊具自重為9t左右，雙箱吊具自重為11t～13t。由于橋吊還需起吊集裝箱船上的艙蓋板，一般集裝箱船每塊艙蓋板的重量均不超過，但也有超過此重量情況，如第四代集裝箱船（大河號），其艙蓋板的重量高達36t。綜合考慮上述因素，海側(cè)泊位岸邊集裝箱起重機吊具下額定起重量選為61t；江駁泊位岸邊集裝箱起重機吊具下額定起重量選為40t。 （2）外伸距 根據(jù)設(shè)計代表船型計算，沿海泊位計算外伸距為?？紤]今后20排集裝箱船到港的可能及避開小車運行減速區(qū)的實際情況，選定外伸距為63m；江駁泊位外伸距選為55m。 （3）軌距 隨著全球集裝箱船舶發(fā)展的大型化，岸邊集裝箱起重機也日趨大型化。岸邊集裝箱起重機軌距的選擇首先要能滿足外伸距增大后整機的穩(wěn)定性，同時還要保證在裝卸大型集裝箱船舶時能多機集中作業(yè)。 為了適應船型的變化，確保大船多機、快裝快卸，充分發(fā)揮岸邊集裝箱起重機的設(shè)備利用率，提高碼頭裝卸能力，在考慮不同船型組合的同時，通過組合確保在碼頭全長的每個280m范圍內(nèi)，均可集中6～7臺岸邊集裝箱起重機同時進行裝卸作業(yè)。即確保每艘第四代以上集裝箱船舶到港均可集中6～7臺岸邊集裝箱起重機同時進行裝卸作業(yè)。根據(jù)制造廠商介紹，軌距30m的岸邊集裝箱起重機，能夠滿足外伸距近65m整機穩(wěn)定性的要求。本次設(shè)計除了在30m軌距內(nèi)布置6條作業(yè)通道，且在岸橋陸側(cè)軌外側(cè)布置了2條作業(yè)通道，碼頭前方共有8條車道供裝卸船作業(yè)使用，可以保證在裝卸作業(yè)過程中不會因作業(yè)車道數(shù)的不足而制約裝卸橋效率的發(fā)揮。為此，岸邊集裝箱起重機軌距選為30m[8]。3.3.2輪胎式龍門起重機輪胎龍門起重機方式是目前全世界集裝箱堆場裝卸作業(yè)應用最多的一種工藝方式。使用經(jīng)驗成熟、裝卸效率高、操作簡單、堆場面積利用率高，特別適合于大、中型專業(yè)化集裝箱碼頭的堆場作業(yè)。上海港老港區(qū)及外高橋一、二、三、四期工程的集裝箱碼頭堆場作業(yè)均采用此種方式，近幾年國內(nèi)新建的大型集裝箱碼頭如大連港、天津港、青島港、寧波港以及深圳的幾個碼頭也都采用這種工藝方式。 （1）吊具下額定起重量的確定 為滿足堆場上40英尺箱及總重在35～36t超重箱和總重大于40t超重箱的裝卸作業(yè)，吊具下額定起重量選為40t和60t兩種。 （2）跨距 目前集裝箱專用碼頭堆場輪胎龍門起重機，一般按6列集裝箱和1條集裝箱卡車通道設(shè)計，跨距為。 （3）堆高 堆場上輪胎式龍門起重機按門架下堆放高度為9英尺6英寸（2896mm）箱4層、門架下可通過5層布置，起升高度選取[4]。3.3.3軌道式龍門起重機 （1）吊具下額定起重量的確定 為滿足堆場上40英尺箱及總重在35～36t超重箱和總重大于40t超重箱的裝卸作業(yè)，吊具下額定起重量選為40t。 （2）跨距 軌道式龍門起重機最佳跨距為30～50m，即10列集裝箱加兩條牽引車、半掛車通道或13列集裝箱加外伸臂下兩條牽引車、半掛車通道。綜合考慮工程實際情況，軌道式龍門起重機跨距選取。 （3）外伸臂 軌道式龍門起重機外伸臂的選擇主要是考慮集卡通道的布置形式，本期工程選擇帶外伸臂的軌道龍門起重機，兩邊外伸臂下各布置一條集卡通道，外伸臂選定為7m。 （4）起升高度 堆場上軌道式龍門起重機按門架下堆放高度為9英尺6英寸（2896mm）箱5層、門架下可通過6層布置，起升高度選取18m[5]。3.4裝卸工藝方案規(guī)模設(shè)計3.4.1泊位通過能力（3.1）（3.2） 式中：Pt-集裝箱碼頭泊位年通過能力（TEU）； Ty-泊位年營運天數(shù)； Ap-泊位有效利用率（％）； P-設(shè)計船時效率（TEU/h）； Q-集裝箱單船裝卸箱量（TEU）； tg-晝夜裝卸作業(yè)時間； tf-船舶的裝卸輔助作業(yè)及船舶靠離泊時間之和； td-晝夜小時數(shù)； n-岸邊集裝箱裝卸橋配備臺數(shù)； P1-岸邊集裝箱裝卸橋臺時效率； K1-集裝箱標準箱折算系數(shù)； K2－岸邊集裝箱裝卸橋同時作業(yè)率； K3－裝卸船作業(yè)倒箱率。 計算得：6個泊位年綜合通過能力為6×萬TEU=萬TEU。三期碼頭合計年通過能力為萬TEU。3.4.2堆場容量及堆場面積計算（）（）式中：Ey-集裝箱堆場容量（TEU）； Qh-集裝箱碼頭年運量（TEU）； Tdc-到港集裝箱平均堆存期； KBK-堆場集裝箱不平衡系數(shù)； Tyk-集裝箱堆場年工作天數(shù)； Ns－集裝箱碼頭堆場所需地面箱位（TEU）； N1-堆場設(shè)備堆箱層數(shù) A5－堆場容量利用率（％）計算得：各種箱所需的堆存容量為：普通重箱72000TEU，冷藏箱3500TEU，危險品箱850TEU，空箱30000TEU。根據(jù)前文中的有關(guān)測算，堆場面積為140萬平方米。同時在堆場布置設(shè)計中，堆場通過能力考慮布置堆場平面箱位及集裝箱箱容量，堆場利用率按計算。三期工程堆場所需平面箱位及堆場通過能力按《港口工程技術(shù)規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定，結(jié)合不同的工藝方案，計算所需平面箱位及實際布置數(shù)量、容量。3.4.3裝卸機械臺數(shù)裝卸機械設(shè)備的配置需根據(jù)設(shè)計年吞吐量來確定，洋山港三期工程每年需完成400萬TEU。目前國際上先進的港口，每臺機每年可以完成15萬TEU左右，洋山港配備30臺集裝箱裝卸橋，計算每年可以完成450萬TEU左右，輪胎式龍門吊起重機與裝卸橋的配比為3:1，軌道式龍門吊起重機與裝卸橋的配比為1.8:1，集裝箱牽引車與裝卸橋的配比為4.5:1，另外考慮到空箱作業(yè)和危險品箱作業(yè)，配備16臺空箱叉車和4臺42t正面搬運車，其具體數(shù)量如表。表裝卸機械及輔助設(shè)備配置序號設(shè)備名稱規(guī)格及參數(shù)數(shù)方案一方案二1集裝箱裝卸橋起重量60t，軌距30m，外伸距62m25252集裝箱裝卸橋起重量60t，軌距30m553輪胎式龍門吊起重量45t，跨距m，堆5層箱90∕4軌道式龍門吊起重量45t，軌距52m，堆7∕545集裝箱牽引車1351356集裝箱底盤車最大載重量48t1351357空箱叉車起重量，堆高7層888集裝箱正面吊42t10109維修車4410地磅60—80t1010合計4143783.4.4工人及司機人數(shù)在港口生產(chǎn)中，不論采用何種勞動組織形式或作業(yè)輪班制，都存在裝卸作業(yè)員配備的問題。按照洋山港區(qū)全天候作業(yè)的模式，裝卸工人及司機人員按作業(yè)線配置和工藝平面方案及《港口工程技術(shù)規(guī)范》中有關(guān)計算規(guī)定，作業(yè)班次設(shè)定為4班3運轉(zhuǎn)，工班定員中，除裝卸橋為每班2個司機外，其余都是每班1個司機配置;出勤率為90%;由于目前集裝箱專用碼頭裝卸工人配置很少，僅考慮裝卸橋每臺每班配置2人。詳見表3.2：表3.2裝卸工及司機配備方案一方案二裝裝卸工人252252司機19121734合計216419864方案比選及推薦方案確定裝卸工藝方案的定性比較輪胎式龍門吊堆場作業(yè)方式具有單機作業(yè)效率高、作業(yè)靈活、可轉(zhuǎn)場多機集中作業(yè)、使用經(jīng)驗豐富、對地基基礎(chǔ)要求低、設(shè)備造價低等優(yōu)點而被廣泛使用;軌道式龍門吊堆場作業(yè)則具有作業(yè)效率高、可實現(xiàn)堆場全自動化作業(yè)、堆高能力強、維修方便等優(yōu)點，在發(fā)達國家的港口被普遍使用。兩者的工藝方案比較見表4.1.表4.1裝卸工藝方案比較序號方案優(yōu)點缺點1方案一（輪胎吊）結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，維修容易，機動性強。體積小，重量輕，價格便宜，基礎(chǔ)投資較小。有成熟的機型，有豐富的使用及管理經(jīng)驗。不易實現(xiàn)自動控制，環(huán)保效果差。2方案二（軌道吊）裝卸效率高，機構(gòu)簡單，維修方便，故障率低，堆場利用率高，易于實現(xiàn)自動控制，環(huán)保效果好，綜合營運成本低。機動性能差，作業(yè)范圍受限制。經(jīng)濟定量指標論證主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表.表主要技術(shù)經(jīng)濟指標序號項目單位數(shù)量備注方案一方案二1年吞吐量TEU4004002泊位數(shù)個663年設(shè)計通過能力TEU4004004集裝箱堆場普通重箱設(shè)計所需箱容量TEU2520025200布置箱位數(shù)TEU1276813312冷藏箱設(shè)計所需箱容量TEU12001200布置箱位數(shù)TEU720676危險品箱設(shè)計所需容量TEU300300布置箱位數(shù)TEU242242空箱設(shè)計所需容量TEU1000010000布置箱位數(shù)TEU615247625直接生產(chǎn)人員人21646設(shè)備裝機容量電機KW1394625466內(nèi)燃機KW20292113927裝卸設(shè)備投資萬元10988單位直接裝卸成本元/t4.3方案確定由，同時結(jié)合上海港多年來對輪胎式龍門起重機使用、管理的經(jīng)驗和工程實際情況，本階段推薦方案一，即輪胎龍門起重機方案。目前，世界上已建成的及在建的大型集裝箱碼頭包括擬接納8000TEu一12000TEu載箱量集裝箱船的碼頭，集裝箱裝卸橋的軌距絕大部分均為30m僅有極少數(shù)采用35m軌距的。另外從堆場作業(yè)機械看，目前世界上大型集裝碼頭全部采用軌道式龍門起重機作業(yè)的工藝方式幾乎還沒有，我國更無先例，因此缺乏使用及管理方面的經(jīng)驗。同時采用軌道式龍門起重機，由于其軌距較大，因而設(shè)備自重大，對堆場特別是軌道處的地基承載力要求較高。另外由于堆箱高，倒箱率也高。作業(yè)靈活性也相對較差。從近年來世界集裝箱碼頭堆場作業(yè)機械訂購情況分析，輪胎式龍門起重機的訂購數(shù)量要遠遠超過軌道式龍門起重機的數(shù)量，1999年為232:67，2000年為314:60，而軌道式龍門起重機的訂貨中特別是在歐美地區(qū)，又有相當部分用于堆場的火車裝卸作業(yè)。另外，相對于軌道式龍門起重機(RMG)的無人操作、全自動定位系統(tǒng)，國際上輪胎式龍門起重機(RTG)制造商都積極開發(fā)具有箱位定位、自動糾偏行使的半自動系統(tǒng)，以減少作業(yè)循環(huán)時間，提高實際作業(yè)速度，減少設(shè)備故障。實際上，目前一些新的港口都已采用了具有半自動操作功能的輪胎式龍門起重機，如西班