集装箱码头布局设计.docx

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集装箱码头布局设计

摘要

港口装卸工艺是港口生产的基础，是港口技术进步的标志。

随着集装箱运输的蓬勃发展，港口所面临的经营与竞争的压力也越来越大。

降低码头的装卸成本，提高货物的装卸效率，是各个港口所要解决的首要问题。

同时，码头的管理者也逐渐认识到确定合理的装卸工艺是提高装卸效率、降低装卸成本的关键。

因此，加强集装箱码头装卸工艺方案改造设计的研究和港口扩建就显得十分必要，通过对装卸机械进行合理地配置，并扩建规模来满足港口日益增加的吞吐量，从而提高港口自身的竞争力，保证港口功能的有效发挥。

本文主要就洋山港区三期集装箱码头的平面布局设计及装卸工艺进行研究。

在全面收集洋山港建设的工程、技术、经济分析等相关资料的基础上，系统地介绍洋山港集装箱码头的基本情况；借鉴外高桥、宁波北仑等的集装箱码头装卸工艺设计，着重比较分析轮胎式龙门吊和轨道式龙门吊的装卸工艺特点和技术经济指标；通过技术经济论证对洋山港区三期集装箱码头的平面布局及装卸工艺进行了合理的规划设计。

全文共分四个部分，第一部分为概述，介绍研究的背景、内容、目的意义及研究的基本方法；第二部分介绍港口概况。

主要就洋山港区的地理位置、基础设施、自然环境，设计前提条件；第三部分的装卸工艺方案选择为主，主要机械及辅助机械选择，装卸机械化系统组成以及工艺设计方案拟定进行论述;第四部分的技术经济论证及推荐方案确定主要就技术、经济指标进行对比论证，并在此基础上确定推荐方案。

关键字：

洋山港，集装箱码头，装卸工艺，规划设计

Abstract

Handlingtechnologyistheofharborproductionandmarkstheadvancementofharbortechnology.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,planninganddesign

1绪论

1.1选题的背景和意义

随着我国经济的不断发展，可以预见未来中国的国际、国内贸易量将会不断提高，集装箱运量、集装箱港口吞吐量也将迅猛增长，以集装箱港口现有的装卸能力和管理水平，已经不能满足集装箱吞吐量增长所带来的需求。

因此对于港口经营者来说，为了提高码头的通过能力，降低营运成本，减少船舶的在港停泊时间，要么采用扩建码头，增加泊位数量的方法;要么就要对现有港口的装卸工艺进行科学、合理的优化配置与管理，来实现码头经营的高效化。

对于洋山深水港同样碰到类似问题。

洋山深水港一直受到国内外的关注。

近3年来，上海港集装箱吞吐量连续飙升，跨越了世界许多国际大港历经十数年才攀上的高台阶，其最大的爆发力无疑得益于洋山深水港一期、二期的建成并投入使用。

有数据显示，从2005年开港起，洋山港每年以完成吞吐量超过300万标箱的速度递增，及至2007年底，洋山港区的吞吐量已超过600万箱，对上海港集装箱吞吐量大举飙升做出的贡献不可谓不大。

2007年上海港货物吞吐量和集装箱吞吐量快速增长的势头十分强劲，上海港2007年货物吞吐量连续第三年位居世界第一，集装箱吞吐量超过2600万标准箱，首次跻身世界第二。

由于公司原集装箱码头陆域，堆场和库房面积紧张，集装箱装卸机械设备不足，集装箱码头吞吐量能力己经达到了饱和状态，势必将严重影响今后集装箱运输的发展。

为此，论文对洋山深水港集装箱码头进行调研分析，在原有基础上对装卸工艺方案进行改进，并提出建设洋山深水港三期来满足集装箱吞吐量增长的要求。

使集装箱码头能保持健康的可持续发展。

1.2研究目的

装卸工艺现代化和港口扩建是港口现代化的关键，是提高劳动生产率的杠杆，是港口扩大再生产的主要手段，因此，改进装卸工艺往往是港口挖潜、革新、改造的主要目标。

就目前而言，对装卸工艺的改进尚处于以管理人员和工艺人员经验分析为主的阶段，只能依靠决策者的自身经验，缺少科学依据，从而不可避免地影响到港口装卸生产的经济效益和社会效益的提高，基于此本文以洋山深水港集装箱码头为实例，借助于现代化的分析方法，经过定性和定量分析，对扩建三期方案做出正确的选择。

1.3国内外发展现状

1.3.1目前国际集装箱码头的主要装卸工艺设计方案

各种主要装卸工艺方案介绍：

（1）集装箱装卸桥←→水平底盘车（集卡）←→轮胎式龙门起重机方案优点是堆场利用率高。

（2）集装箱装卸桥←→跨运车工艺方案这种工艺的前提是堆场较大而箱量不是很大，缺点是堆场利用率低。

（3）集装箱装卸桥←→自动导向车←→轨道式龙门起重机（MRG）特点是自动化程度高，操作人员减少，但缺点是自动导向车转交点判断慢，使效率降低。

（4）集装箱装卸桥←→水平底盘车（集卡）←→高架龙门吊。

工艺的特点是一个操作人员可在控制室内操纵，实行半动化控制，定位准确，配合计算机系统管理，效率较高。

缺点是一次性投入很大，时间长，技术要求高。

（5）集装箱装卸桥←→水平底盘车（集卡）或自动导向车←→自动化高架系统，由于能直接存取每个集装箱，因此进入大门后，货主的车辆交付时间保持在8分钟之内。

为了安全和高效，自动导向车的岸边作业区域和陆域作业区完全分开，自动导向车的转交点只有8个。

这一设计方案用了两种新型装卸设备，其中一是输送机，它又分为二种类型:

一是自动导向车与自动化仓库主输送机之间进口集装箱用的自动输送机，另一种是自动导向车与公共道路车辆之间人工操作的输送机。

在自动化仓库中则有主导输送机、辅助输送机、堆场机及可换吊具。

1.3.2集装箱码头装卸技术发展趋势

（1）集装箱码头作业自动化趋势

目前，世界上发达国家的港口自动化、信息化建设是我们未来集装箱港口码头发展的方向，值得我们作进一步的了解。

建造于阿姆斯特丹的CEREPARAGON集装箱码头，它是利用自动化系统达到完美程度的码头的典型例子。

其耗资大约1.75亿美元，整个码头只配备200到300人，却拥有超过100万TEU通过能力。

美国一家AUGUSTDESINGNOFARDMORE公司己经完成一种自动化起重（ARCCH）的模型测试。

ARCCH的主要组成部分是智能传感器（IBS），它拥用一套激光传感系统。

这套传感系统能准确地监测出一只集装箱的位置，能够对运行中的集装箱进行实时监控。

这种智能式的模型对检黄埔港集装箱码头装卸工艺改造方案研究测的准确度提供了可靠的依据。

（2）集装箱码头管理信息化趋势

管理软件得到进一步的开发和利用，逐步走向智能化。

当今是信息技术时代，在管理系统信息化进程中竞争激烈程度不断在加大，发达国家的软件制造商们各显其能，研制出适合自己港口环境的管理软件，对我国的管理软件制作具有启发性。

1.4研究的内容、思路和方法

本文研究的基本内容思路就是通过对洋山深水港集装箱码头现状调查分析，根据洋山深水港集装箱码头吞吐量的历史数据和发展趋势，综合考虑航道、泊位、堆场、机械、设备能力等制约因素影响，对洋山深水港集装箱码头中长期吞吐量进行有效预测；以现有的工艺方案为基础，综合国际国内目前较为广泛流行的工艺方案，进行分析比较，确定出适合洋山深水港集装箱码头三期工程的最佳工艺方案；以2010年吞吐量预测为基础，根据所选择的最佳装卸工艺方案，确定港口三期的设计规模，完成对其业务流程的再造，在满足效率的前提下，提出正确的可执行的装卸工艺改进方案，保证集装箱码头的发展具有现实的意义。

2洋山港集装箱码头概况

2006年12月，上海市政府在为洋山二期建成投产举行的新闻发布会上曾宣布：

“洋山深水港区三期目前已开始筹建，计划2010年前建成投产。

根据规划，三期港区深水岸线总长2300米，共有6个集装箱泊位，总投资150亿元。

2.1洋山港区的地理位置、自然条件及配套设施

（1）地理位置

洋山港区位于长江口南侧与杭州湾交汇、上海市南汇芦潮港东南的崎岖列岛处。

崎岖列岛为距上海市及长江三角洲陆岸最近、并具有良好水深条件的岛屿（群），其由大、小洋山岛为主的南、北两列岛链构成，其中大洋山地理概位30°34′58″E、122°04′19″E，北距小洋山约4km、东北距菜园镇约40km;小洋山地理概位30°38′04″N﹑122°03′25″E，西北距上海芦潮港32km。

整个洋山港区北距长江口灯船约65km，南距宁波北仑港约90km，向东经黄泽洋直通外海、与国际远洋航行相距约65km。

（2）自然条件

①气象及水文

水文、气象观测和研究是洋山港建设的重要基础工作，为此，国家海洋局东海分局和上海市气象局开展了《洋山港水文气象观测及建港条件评价》研究，成果已分别通过了专家评审。

结论认为洋山港址的水文气象条件对深水港建设和营运是适宜的。

洋山海区位于北亚热带南缘、东亚季风盛行区，受季风影响本区冬冷夏热、四季分明、降水充沛。

依据小洋山金鸡门气象观测站1997年8月→2000年8月三年气象观测资料，同时结合工程海区周边气象观测站资料进行统计，洋山港区各气象要素如下:

a、气温

年平均气温17.1℃

最热月（8月）平均气温27.8℃

最冷月（1月）平均气温6.5℃

年极端最高气温34.9℃

年极端最低气温－3.5℃

b、降水

年平均降水量969.4mm

最大月降水量390.7mm（1999.06）

最大日降水量89.0mm（199906.25）

过程最大降水量248.5mm（1999.06.25一30）

年平均降雨日数138d/a

其中:

中雨以上日数（≥10mm）30.9d/a

大雨以上日数（≥25mm）9.5d/a

暴雨日数（≥50mm）0.9d/a

c、风况

本海区受冬、夏季风影响，全年多偏北和偏东南向风，风向季节变化明显:

夏半年（4月→8月）多偏东南向风，冬半年（9月→第二年2月）多偏北向风，3月份冷暖空气交替频繁、以东南和北向风为主。

常年风向NNW→NNE，风向频率为363%;次常年风向为ESE→SSE向，风向频「率为30.7%。

在观测期内实测最大风速值为29.lm/S、风向为NNW向，次大值为23.3m/S、22.4耐S、风向分别是SSE和NW向，其中在大风发生频率较高的偏北方位（WNW→NNE向）和偏南方位（SSE、SSW向）最大风速均在20.0耐S以上。

d、雾况

本区雾类分布陆岸以辐射雾、锋面雾为主，海岛区则以锋面雾和平流雾居多。

工程海区周边站位多年平均雾日数海岛区大于陆岸区，在陆岸区雾日数平均为20→30d，在海岛区雾日数平均为30→50d。

雾延时3小时以下的频率为66.0%，3→6小时的频率为21.7%，6→12小时的频率为9.2%，12小时以上的频率仅为3.1%。

年内最长一次雾延时达17小时20分，最短一次雾延时仅10分钟。

e、雷暴

本区雷暴日在年内3→5月份均有出现，并主要集中在夏秋季节（6→8月），周边站位多年平均雷暴日为18→26d，最多雷暴日为40d。

雷暴延时最长5小时，最短仅2分钟，平均延时583分钟;其中雷暴延时小于1小时的频率占642%，小于2小时的频率达88.9%。

f、相对湿度

本区相对湿度年变化不大，最大月平均相对湿度为86%、出现在6→7月份，最小月平均相对湿度为72%、出现在11→12月份，年平均相对湿度为79%。

j、热带气旋

每年5→6月份本区均可能受到热带气旋的影响，其中7→9月份为热带气旋活动最频繁的季节、占全年影响总数的78%。

热带气旋影响下本区主导风向为偏北风。

②潮汐

洋山港区所在崎岖列岛海域潮汐主要受东海前进波控制，属非正规浅海半日潮型。

本海区潮型日不等现象明显，一般表现为春分至秋分夜潮大于日潮、从秋分至春分日潮大于夜潮。

本海区潮型强度中等，年平均潮差为2.76m。

平均涨潮历时为5小时49分，平均落潮历时6小时36分。

同时，据小洋山潮位站1998年全年潮位观测资料，按海港水文规范相关条文推算出工程处设计水位如下:

设计高水位4.51m（高潮累积频率10%潮位）

设计低水位0.59m（低潮累积频率90%潮位）

极端高水位5.71m（相对于50年一遇高水位）

极端低水位–0.4lm（相对于50年一遇低水位）

③盐度

杭州湾口海区盐度变化主要受制于长江口径流、江浙沿岸流、杭州湾内陆径流、台湾暖流以及外海高盐水的消长变化。

盐度总体分布为由西向东逐渐增高，全年盐度一般在10→32‰之间变化，并且3月份盐度最高、10月份盐度最低。

崎岖列岛海域基本处于外海高盐度水体的控制之中。

④泥沙

1991年1月～1999年2月华东勘测院对洋山海域进行了潮汐、海流、泥沙、盐度的多站位观测和分析，2000年1月19日，中交一航院、三航院、四航院、华师大、南科院、天科所等单位的八位专家对东勘院《洋山港区冬季水文泥沙测验分析报告》进行了技术评审。

专家评审认为，此次测验，弥补了此前没有冬季测验资料的不足，通过分析给出的数据总体上反映该海域的变化规律，为洋山港区建设规划、设计提供了宝贵的基础资料。

杭州湾湾口北部水域与丰水、丰沙的长江口水域项毗邻，长江年均径流量为9240亿立方米，年均输沙量高达4.86亿吨，为钱塘江年输出泥沙量的数十倍，其外泄泥沙扩散及杭州湾口水域。

所以，崎岖列岛海域泥沙来源主要是长江口间接扩散泥沙和潮流携来的海域泥沙，后者的最初来源亦为长江口。

同时，这些泥沙不会给工程和杭州湾环境带来较大的问题。

⑤海床稳定性分析

对洋山港区海洋环境和建港条件作出正确评价是洋山能否建设深水枢纽港的关键，为此，市国航办委托国家海洋局海洋二所承担洋山港区和航道海域海床稳定的研究工作。

1999年4月，海洋二所完成《洋山港区水域及航道水域柱状样测年分析》研究工作。

海洋二所对洋山港区及航道海域12个柱状样底质采样进行了粒度分析，同时结合多年海图水深资料对比分析、调查区及邻近海区有关资料的分析，对该区域的近百年来的历史冲淤状况进行了研究。

研究结果显示，从本世纪初以来，总体上调查海区的海底地形及水深变化基本保持稳定。

近60年来，小洋山岛东南和西南区域处在一种缓慢的侵蚀环境之中，洋山港内西南部水域处在一种缓慢的沉积环境之中;近百年来，南北岛链间的深槽区处在一种侵蚀的环境之中;航道区近百年来总体上处在一种冲淤平衡或微淤的环境之中;南部和北部两个抛泥区近百年来总体处在一种缓慢的沉积环境之中。

1999年6月22日，由中科院院士马在田等6为专家对该报告进行了评审，专家评审意见认为，本课题研究为为洋山港区可行性论证提供了沉积学方面的科学依据;研究结构表明，拟建洋山港区及航道水域沉积速率缓慢，沉积环境较为稳定，总体上处于冲淤变化平衡状态，符合建设大型集装箱深水港区的基本条件。

⑥工程地质及地震

港址地质构造稳定与否，是洋山能否建港的重要前提条件。

为此，上海地矿局和上海市地震局地震观测技术研究所联合开展了《洋山深水港工程地震安全性评价》研究。

研究成果于1998年10月9日通过国家地震烈度委员会审查，国家地震局于1998年12月16日正式批复同意该评价报告。

研究结论认为，洋山港址处于地震活动相对较弱的地区，地质构造稳定，工程区域地震基本烈度为六度。

⑦作业天数

洋山港区属外海建港，能否确保在四→五年内建成和集装箱港口的顺利运营是预可行性报告研究的重点，为此，市国航办分别委托了三航院和广东盛华交通工程咨询公司分别开展洋山港区的年可作业天数研究工作，报告于1999年5月正式提交，二份报告研究结论分别为年可作业天数为315天和319天。

（3）基础设施

①供电:

大洋镇建有1904千瓦国营发电厂;小洋山乡建有500千瓦发电厂，基本解决居民照明和工业用电的需要。

②供水:

大洋镇建有5万立方米水库一座，还有坑道式水井和家庭自备水池（利用屋面积水），总蓄水量在15万立方米以上;小洋山乡建有2万立方米水库一座，还有坑道式水井和水池，总蓄水量在5万立方米以上，基本上能满足洋山的经济建设和生活需要。

③通讯:

已具备国内国际直拨功能程控电话1000门，目前仅使用300门。

小洋山现为电话模块局，容量256门，同时具备移动、寻呼通讯等业务。

洋山岛距舟山和南汇都在50km半径内，整个舟山至大陆通讯联网1920路数字微波中转站就建在大洋岛上。

④交通:

在大洋镇和小洋山乡分别建有500吨级和300吨级交通码头各一座。

开辟了泅礁至大洋山航行，由“嗓翔”号高速客轮每二天一班;大洋山至小洋山至芦潮港航行，由“有财”号私营航班每天往返一次，交通较为便利。

⑤文教卫生:

在大洋镇有中小学各一所，小洋山乡建有完全制小学。

该两乡镇卫生院各一所。

有线广播和电视转播覆盖全岛[3]。

1999年6月8～9日，国内港口及海洋系统的科研、设计单位共11位专家对三航院编制的《上海国际航运中心洋山港区年可作业天数论证报告》进行了评审，我国港口平面设计大师、一航院原总工顾民权担任专家组组长。

专家评审认为:

根据集装箱港口的运作特点，对作为上海国际航运中心洋山港区进行年可作业天数论证是完全必要的;综合海洋气象等因素对洋山建港是有利的，报告测算洋山港区年作业天数为不少于315天的结果是合适的;根据洋山海域现状和港区总体布局规划方案，港区形成后港内受波浪、风的影响程度将会降低，泊稳条件将进一步得到改善的推断是可信的。

2.2三期工程建设规模及主要技术经济指标

三期港区深水岸线总长2650米，共有6个集装箱泊位，总投资150亿元。

港区港区陆域纵深1220m，面积317.2万m2。

布置各种集装箱堆场面积120万m2，，配备16台岸边集装箱起重机，60台轮胎式集装箱龙门起重机，设计集装箱年吞吐能力为400万TEU。

主要技术经济指标如下：

（1）年运量400万TEU。

（2）泊位年营运天数

海轮泊位325d

（3）堆场年营运天数350d

（4）日作业班制及小时数3班、24h

（5）各种集装箱比例

普通重箱72％

冷藏箱6％

危险品箱2％

空箱20％

拆装箱占总箱量5％

（6）货物在堆场的平均堆存期

普通重箱7d

冷藏箱4d

危险品箱3d

空箱10d

拆装箱库场3d

件杂货15d

（7）港口生产不平衡系数1.25

（8）船型:

根据集装箱船舶现状和发展趋势如表2.1.

表2.1洋山港区一期工程设计代表船型

航线

载箱量

（TEU）

总长

（m）

型宽

（m）

吃水

（m）

载重量

（DWT）

远洋

5250

280.0

39.8

14.0

69285

6418

318.2

42.8

14.0

84900

8000

345

45.3

14.0

140000

近洋

沿海

1152

170.2

28.4

9.65

209