起底中国各大自动化码头，“首个”竟然这么多？ | 港口圈
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如果随便提问一个港口人，世界上第一个自动化码头在哪？他一定能脱口而出：荷兰鹿特丹港。但当他看到亚洲首个真正意义上的全自动化集装箱码头、全球最大的自动化集装箱码头、全球首个顺岸开放式全自动化集装箱码头、全球首个智慧零碳码头、中国首个全自动化码头、中国首个海铁联运自动化码头以及粤港澳大湾区首个全自动化码头的“名头”时，他可能会一头雾水，怎么会有这么多“首个”？在自动化码头宣传中，“首个”+限定词的组合似乎永远不会枯竭。不过先别忙着吐槽，这里头倒真有点不一样的东西，值得说道。
国内主要全自动化码头情况
全自动化码头，新建还是改造？
全自动化码头被誉为“港口科技王冠上的明珠”，国内外全自动化集装箱码头几乎都是整体新建。新建自动化码头的建设周期长、投资金额大，一般以大港为主，2017年投产的青岛港前湾四期和上海港洋山四期自动化码头的岸线长达2000米，泊位数量6-7个，设计吞吐量超过500万TEU。而近一批新建全自动化码头天津港北疆港区C段、广州港南沙四期和北部湾港钦州港大榄坪南的码头岸线也超过了1000米，泊位数量3-4个，设计吞吐量在300万TEU左右。而改造的全自动化码头一般为中小型码头，岸线长度不超过500米，建设周期明显更短，投资金额更少。
国内全自动化码头建设情况
堆场布局是垂直布局好，还是平行布局妙？
1993年荷兰鹿特丹出现世界上第一个自动化码头ETC-Delta码头起，以及加上德国汉堡CTA码头、荷兰鹿特丹Euromax码头作为前三代自动化集装箱码头代表，均是采用垂直岸线布局，这主要是为自动化水平运输设备考虑，缩短其从码头前沿到堆场箱区的运输距离，简化其行驶路径。早期，这似乎能成为一眼看出自动化码头和传统码头不同的“特点之处”。我国新建的上海港洋山四期和青岛港前湾四期都采用了垂直布局，也是为了分离AGV和外集卡，作业互不干扰。
但世界上绝大多数传统码头是平行式的，主要是为龙门吊机械考虑，这种布局模式的路线距离较长，有利于轨道吊的灵活调度，能有效发挥生产作业效率。但在进行自动化改造时，会遭遇自动化水平运输设备运行距离过长，运行路径难以规划，港内外水平运输设备交叉作业的难题。
但随着北斗导航、5G、人工智能和自动驾驶技术的发展，IGV和无人集卡能在堆场更自由的穿梭，和人工集卡的混线运行水平提升。天津港北疆港区C段和广东港南沙四期作为新建码头，也做出了采用平行布局的选择。
国内全自动化码头堆场布局情况
自动化码头VS 传统码头的优势何在？
自动化集装箱码头系统主要包括岸桥、轨道吊、水平运输系统及码头设备控制管理系统。自动化码头相对传统码头，不仅是装卸效率的提高，也在于人力成本的下降和绿色环保的追求。
（1）自动化岸桥
一台自动化岸桥一般要配置400多个传感器，其中一半集中分布在吊具和吊具上架部分，还需配备船型扫描系统、电子防摇系统、集卡定位系统等。自动化岸桥主要有单小车和双小车两种选择，国内自动化码头的选择是一半一半。双小车岸桥会配置一个中转平台，岸桥主小车从船上将集装箱卸到平台上，再由门架小车将集装箱吊到水平运输工具上。双小车岸桥拥有2台小车，缩短了单小车一半的运输路线，门架小车的运行速度高于主小车，因此双小车岸桥作业效率高于单小车。青岛港双小车岸桥平均单机作业效率为36.2Move/h，天津港单小车岸桥单机作业效率为31Move/h。
（2）自动化水平运输工具
国内全自动化码头水平运输工具的选择主要有AGV、IGV和无人集卡，三者区别和联系可详见港口圈往日推文（不会还有人分不清AGV、IGV、无人集卡吧？）。2016-2017年投产的厦门远海码头、青岛前湾四期、洋山四期主要是应用AGV，采用的是磁钉定位技术，2020-2021年投产的深圳妈湾港、日照港自动化码头以及天津港北疆港区C段选择智能集卡，使用毫米波雷达、激光雷达和摄像头技术进行感知定位，还在建设中的南沙四期和北部湾港钦州港大榄坪南选择了IGV，不同于北部湾的磁钉定位，南沙四期采用北斗导航，加激光和视觉导航定位技术，无需铺设磁钉，定位精度也能达到2-3厘米。无论是AGV、IGV还是智能集卡，无一例外都选择了绿色环保的“电力驱动”，无污染零排放。
（3） 自动化轨道吊
自动化轨道吊的类型分为无悬臂、单悬臂和双悬臂三种。采用无悬臂轨道吊的堆场，水平运输设备不进入箱区，仅在箱区两端进行作业交接。采用单悬臂和双悬臂轨道吊的堆场，水平运输设备将集装箱运输至指定位置，轨道吊仅负责装卸不负责箱区内的水平运输，作业效率较高。国内全自动化码头选择有悬臂轨道吊的比例较高，上海港和深圳妈湾港更是采用了混合布置，上海港在水水转运堆场采取有悬臂轨道吊，还首次采用了双箱自动化轨道吊；深圳妈湾港在重箱堆场采用单悬臂轨道吊，空箱堆场采用双悬臂轨道吊。
（4）码头操作系统
指挥调度系统TOS是码头的“大脑”，设备控制系统ECS是码头的“心脏”。码头操作系统也要随着全自动化码头进行迭代升级。洋山四期自主研发的码头操作系统和青岛前湾四期引进的NAVIS-N4系统，都需要配置自动化码头设备控制系统，进行自动化设备调度管理、智能堆场管理、车队管理等，降低码头作业人员和管理人员的劳动强度和人员数量。
全自动化码头离智能码头的距离有多远?
从自动化码头的宣传词来看，各大港口已经不满足于争第一、最大的自动化码头，智能、智慧、自动化程度最高、首个5G港口等词汇成为新的宣传点。全自动码头发展到现在，就像一件雕塑已经完成了主体，要成为艺术品还需要精心打磨。
一是岸桥的船侧自动化和自动拆装锁钮。自动化岸桥目前除了船侧抓放箱需要远程操作外，其余都可以全自动运行。目前在5G、人工智能等技术的支持下，岸桥远控的距离可以延长至100公里外，自动化岸桥也可以从“一对一”远控到“一对多”，实现一名司机同时操作多台岸桥，海侧的自动化还在探索中。另一个关键点是自动拆装锁钮，双小车自动化岸桥出现的另一大原因，就是在中转平台拆装集装箱底部锁销。青岛港研发了机器人自动拆装旋锁，天津港引进了装箱地面智能解锁站，但尚未实现全自动化稳定作业。
二是轨道吊对外集卡作业仍需人工安全确认。一般来讲，轨道吊对自动化水平运输设备可以实现自动化作业，但对外集卡作业仍需人工确认。自动化轨道吊也实现了远程控制，一个轨道吊司机可以管理3-6台轨道吊。
三是“去安全员”与智能集卡和人工集卡的混线作业问题。这也是各大港口争先尝试突破之所在。无人集卡在港口作业通常需要“安全员”监督，最新日照港全自动化集装箱码头拿掉了安全员。一般自动化堆场采取封闭作业，设置港内外集卡交接区，或者像北部湾港采用外集卡车道“U”型布置。不同于隔离/半隔离式自动化码头，西井科技在泰国林查班港实现了无隔离的混行车队作业管理，唐山港京唐港区、宁波舟山港梅山港区正测试无人集卡和有人集卡的混行。
港口圈（ID:gangkouquan）认为，随着自动化码头技术的成熟，建设成本持续走低，不仅是沿海港口拥抱自动化、智能化，沿江港口也逐步开始了自动化之路，太仓四期就是一个明证。自动化码头是手段不是目的，是起点不是终点。随着人工智能、5G、区块链、大数据、数字孪生、无人驾驶等技术在港口落地，智能理货、智慧闸口、智能安防、大数据分析等应用不断涌现，智慧港口、绿色港口才是未来港口建设的趋势所在。
参考资料
[1]柳长满等. 国内沿海自动化集装箱码头关键技术发展趋势[J].中国港口，2021.
[2]陈锦文等.新建与改建自动化码头研究[J].港口装卸，2019.