【正文】 年代末至今，國際集裝箱運(yùn)輸進(jìn)入現(xiàn)代成熟期。目前，集裝箱運(yùn)輸已遍及全球， 發(fā)達(dá)國家件雜貨運(yùn)輸?shù)募b箱化程度已達(dá) 80％以上 。 這個時期 ， 與集裝箱運(yùn)輸有關(guān)的硬 件和軟件日臻完善，各有關(guān)環(huán)節(jié)緊密銜接、配套建設(shè)。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 我國集裝箱運(yùn)輸開始于 20世紀(jì) 50年代，雖然起步較晚，但發(fā)展的速度是最快的。 自 1973年天津接卸了第一個國際集裝箱，歷經(jīng)了 70年代的起步， 80年代的穩(wěn)定發(fā)展， 90年代的迅速擴(kuò)大 ，集裝箱運(yùn)輸已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展時期 ，引起全世界航運(yùn)界的熱切關(guān)注。 至此 ， 我國擁有了一支現(xiàn)代化的集裝箱船隊 ， 建成了一批集裝箱專用深水泊位 。 2022～ 2022 年，我國港口集裝箱吞吐量凈增 4327萬標(biāo)準(zhǔn)箱。在世界十五大集裝箱港口中，我國香港、上海、深圳、青島港 分別列第 14 位。集裝箱吞吐量在 2022年之后 保持世界第一，集裝箱裝卸效率青島、上海港連續(xù)刷新世界記錄。 船舶大型化趨勢與超巴拿馬型集裝箱運(yùn)輸船 集裝箱運(yùn)輸之所以得到了推廣和普及 ， 發(fā)展如此迅速 ， 主要因為集裝箱運(yùn)輸方式與 傳統(tǒng)方式相比具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1．提高件雜貨的裝卸效率 件貨是國際貿(mào)易中進(jìn)入集裝箱的主要貨種 ， 現(xiàn)代岸邊集裝箱起重機(jī)平均每小時可以 裝卸 40～ 70TEU（標(biāo)準(zhǔn)箱 ）。 以每個標(biāo)準(zhǔn)箱裝貨物 8～ 12t 計 ， 即裝卸率為 320～ 840t/h。 傳統(tǒng)運(yùn)輸方式中通常采用 10t 門座起重機(jī)或船舶上的船用起重機(jī)作業(yè)，平均生產(chǎn)率只有 50～80t/h。 由此可以看出 ， 采用集裝箱運(yùn)輸后 ， 件貨的裝卸效率可以提高近十倍 ， 有的 集裝箱船在多機(jī)作業(yè)時效率還可以提高許多。 2．安全可靠，防雨防盜 傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式中 ， 由于件貨沒有外包裝或外包裝不能防雨 ， 在雨天必須關(guān)閉艙口、 停止作業(yè)。在多雨季節(jié)，有的碼頭幾乎有 1/3 的日歷天數(shù)內(nèi)不能作業(yè)，導(dǎo)致泊位通過能 力的下降 。 件雜貨到岸后必須進(jìn)入倉庫 ， 即便放在貨場 ， 也需遮蓋 。 而集裝箱采用密閉 的鋼制箱體，可以實現(xiàn)全天候裝卸。并且集裝 箱采用了“門鎖 +鉛封”的防盜措施，可 以利用原箱堆碼在貨場，它既可防雨，又可防盜。 3．充分利用堆存貨場面積和空間 一般集裝箱堆場可以堆 4 過 5，對有的少風(fēng)國家和地區(qū)，它的堆碼高度高達(dá) 7 個， 而最先進(jìn)的自動化無人集裝箱堆場可以做到堆 8 過 9，這大大提高了堆場效率，節(jié)省了 場地，并且基本取消了倉庫。 4．實現(xiàn)“門”到“門”運(yùn)送貨物 實現(xiàn) 了 “門 ”到 “門 ” 的貨運(yùn) ， 大大降低了運(yùn)輸成本 。 采用集裝箱運(yùn)輸 ， 貨物始終 在特制的箱子內(nèi) ， 由生產(chǎn)商到用戶 ， 不必開箱倒載 ， 大大減少了傳統(tǒng)運(yùn)輸中的裝卸環(huán)節(jié)， 減少河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 了貨損貨 差。 5．縮短運(yùn)貨時間，降低運(yùn)輸成本 現(xiàn)代集裝箱運(yùn)輸采用高速集裝箱班輪制 ， 即定點(diǎn) 、 定向 、 定船 、 定期的運(yùn)輸 。 因而 可以準(zhǔn)確預(yù)知貨物啟程和到達(dá)的時間 ， 從而最有效地計劃貨物的產(chǎn)銷周期 。 現(xiàn)代集裝箱 船舶的航速高達(dá) 24～ 28kn（節(jié) ） ， 縮短了路途時間 。 如從上海到美國西岸的定期集裝箱 班輪，每航次只需 1214天，而過去雜貨船每航次約需 1個半月。 由于集裝箱運(yùn)輸具有上述優(yōu)越性，使其得到高速發(fā)展。在目前的世界運(yùn)輸領(lǐng)域里， 固體散雜貨 、 液體散雜貨幾乎所有貨種都已經(jīng)開始集裝箱化 。 隨著全球經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易的增 長 ，集裝箱運(yùn)量的 激增 ， 在強(qiáng)大的運(yùn)輸需求和良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的推進(jìn)下 ， 船舶大型 化的發(fā)展十分迅速 ， 超巴拿馬型集裝箱船得到迅速發(fā)展 。 集裝箱船舶從最初的載箱量僅 為 750TEU 的第 1代集裝箱船 ， 發(fā)展到今天最大載箱量達(dá)到 10000TEU的第 6代集裝箱 船舶，載箱量高達(dá) 12022TEU 或者更大的第 7 代集裝箱船舶也在設(shè)計中。 超巴拿馬集裝箱船 1．巴拿馬運(yùn)河 巴拿馬運(yùn)河位于連接南北美洲的低峽最窄處 ， 是一條設(shè)有三級閘的運(yùn)河 ， 各船閘閘 室長 305m，寬 ，因而只能允許小于以下尺寸的集裝箱船舶通過： 長為 （ 965ft）、寬為 （ 106ft），一般吃水 ，最大吃水 12m。同時，又由于 河航道上架有橋 ， 橋下一般允許通過高為 ， 在最低水位期可通過 。 自 1914 年投產(chǎn)以來，每年約有 萬艘船舶通過巴拿馬運(yùn)河，貨運(yùn)量約占世界海運(yùn)的 5％，僅次于蘇伊士運(yùn)河，成為溝通太平洋和大西洋的重要航道。 2．超巴拿馬集裝箱船 國際航運(yùn)界習(xí)慣用巴拿馬運(yùn)河允許通過船寬來定義船舶 ， 凡船寬在 32m 左右 ， 能通 過巴拿馬運(yùn)河限寬的船為巴拿馬型船，而超過此值的為超巴拿馬 型船。 由于國際集裝箱的標(biāo)準(zhǔn)寬度為 8ft（ 2438mm，近似可認(rèn)為 ）。當(dāng)船甲板上放置 13排箱時，船寬近似為 ，因此凡超過 13排寬的集裝箱船，即稱超巴拿馬型船。 如第四代集裝箱船，當(dāng)載箱量超過 4000箱，由于甲板上的堆層只能是 45層（否則不易捆牢），又由于船舶經(jīng)濟(jì)航速的原因，其寬與長的比為 78 倍，無法單純用加長船 長來增加載箱量。只有同時加大船寬才能進(jìn)一步增加載箱量，當(dāng)甲板上沿寬度排列的集 裝箱超過 13 排時，其總寬將超過 32m，這種集裝箱船即為超巴拿馬型船。典型的超巴拿馬型船 的基本參數(shù)如表 11 所示。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 表 11 典型的超巴拿馬型船的基本參數(shù) 第四代 第五代 第五代 第五代 第六代 第六代 船名 杜魯門總統(tǒng)號 C－ 11 America 魯河 Soveren Maersk 航運(yùn)公司 總統(tǒng)輪船 總統(tǒng)輪船 東方貨 柜 中遠(yuǎn) 鐵行 馬士基 總長（ m） 型寬（ m） 吃水（ m） 甲板上集 裝箱列數(shù) 16 16 16 16 17 17 箱位量（ TEU ） 4340 4832 4960 5250 6674 8736 主機(jī)功率（ kW） 41880 48820 48620 43100 65910 航速（ kn） 3．超巴拿馬集裝箱船的發(fā)展 近年來在航運(yùn)界出現(xiàn)了建造超巴拿馬型船的熱潮。 1988 年美國總統(tǒng)輪船公司投產(chǎn)了世界上第一艘船寬超過 32m 的杜魯門號超巴拿馬集裝箱船，航運(yùn)界密切注意這類船的動向，贊賞和擔(dān)憂兼有，發(fā)展并 不迅速。到 1994年六年間，才陸續(xù)誕生 15 艘。自 1995 年以來，它的優(yōu)越性逐步被人們認(rèn)識，發(fā)展迅速，而且新造船的箱位大多超過 4800TEU（即所謂的第五代集裝箱船）。按統(tǒng)計，僅 19951997 三年間新增了超巴拿馬船 62 艘（其中第五代集裝箱船 48 艘）。 19971998 年更出現(xiàn)了所謂第六代超大型超巴拿馬集裝箱船。其載箱量達(dá)到 7000 箱，最多達(dá)到 8736TEU。不只是船的艘數(shù)增加，其新增箱量亦令人矚目，如迄今為止，全集裝箱船中 3000TEU以上的有 416 艘，僅占總艘數(shù) 16%， 但其箱位卻有 170 萬箱，約占總箱位的 38%，是世界集裝箱班輪干航線的主力。 4．船舶大型化對港口裝卸帶來的影響 大型集裝箱船舶的蓬勃發(fā)展，特別是第五、第六代超巴拿馬集裝箱船的快速發(fā)展， 大大提高了集裝箱運(yùn)輸在航運(yùn)市場上的主導(dǎo)地位 ， 并對世界集裝箱港口的建設(shè)和發(fā)展產(chǎn) 生了深刻的影響 ， 搬運(yùn)集裝箱所必備的碼頭裝卸設(shè)備也在不斷發(fā)生變革 。 集裝箱裝卸主要依靠碼頭上的設(shè)備 ， 目前世界上主要集裝箱港口的岸邊集裝箱起重機(jī)一般都可滿足甲板上裝載 17 排集裝箱船舶的裝卸要求，外伸距大多都在 48 米以內(nèi)。但是，由于第五、 第 六代船型的出現(xiàn) ， 甲板上裝載的集裝箱達(dá)到 22 排 ， 這樣 ， 現(xiàn)有岸橋外伸距明顯不夠，從而嚴(yán)重影響了裝卸效率。為此，世界各主要港口大力研制開發(fā)外伸距在 63～ 70 米的 超巴拿馬集裝箱岸橋。馬士基在日本 /歐洲航線上的專用碼頭已使用的岸橋外伸距為 63～ 65 米 。 截至 2022 年 10 月 ， 這種超巴拿馬岸邊集裝箱起重機(jī)已訂造 64 臺 。 2022 年 8 月 ， 世界上最大的集裝河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 箱岸橋生產(chǎn)廠家之一 ， 我國上海振華港機(jī)公司累計接到不萊梅、阿姆斯特丹 、 奧克蘭等大港的 23 臺超巴拿馬集裝箱岸橋訂單 ， 其中最大外伸距為 66米； 歐 洲的費(fèi)利克斯托、鹿特丹等大港都在訂造可橫跨 22 列箱寬的裝卸橋。 裝卸工藝與碼頭設(shè)備 、裝卸工藝 為適應(yīng)集裝箱船的大型化發(fā)展 ， 必須提高港口企業(yè)的集疏運(yùn)能力 ， 有的船運(yùn)公司規(guī) 定 ，載箱量在 8000TEU 以上的船舶?？扛鄣男洞时仨氝_(dá)到 330TEU/h。 現(xiàn)行普通岸橋的臺時效率約為 4070TEU/h，如果要想滿足該船運(yùn)公司要求的 330TEU/h 的裝卸效 率，每個泊位上至少需要配置 9 臺岸橋。但由于受岸橋本身的寬度和作業(yè)范圍的限制，一般沿碼頭前沿每隔 80~100m 配 置 1 臺岸橋，即使接納載箱量 8000TEU 以上船舶的集裝箱泊位 ， 至多能配置 5 臺岸橋 。 所以 ， 岸橋的工作效率成為港口亟待解決的問題。傳統(tǒng)的集裝箱裝卸工藝 ：①岸橋 — 輪胎式場橋方式 ； ②岸橋 — 軌道式場橋方式 ； ③多用途 門機(jī) — 場橋（正面吊）方式；④岸橋 — 跨運(yùn)車方式。③、④兩種工藝正在逐漸被淘汰，由于這些工藝都已將效率提高到了自身的極限 ， 還是滿足不了船舶大型化的需求 ， 傳統(tǒng) 的生產(chǎn)工具和工藝已滿足不了先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展需求 ， 于是一些嶄新的科學(xué)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而 生，集裝箱機(jī)械在不斷地進(jìn)行技術(shù)變革。 1．雙小車岸邊集裝箱起重機(jī) 雙 小車岸邊集裝箱起重機(jī)可使起重機(jī)的生產(chǎn)率提高 30%～ 50%，新型雙小車集裝箱起重機(jī)有 2 個特點(diǎn)： （ 1）它的前小車將集裝箱卸在海側(cè)平臺上，然后返身去抓新箱（前小車的生產(chǎn)率就是起重機(jī)的生產(chǎn)率）。在平臺上用人工將集裝箱下的轉(zhuǎn)銷取下，也就是取轉(zhuǎn)銷的時間，不影響起重機(jī)生產(chǎn)率。后小車速度大于前小車，它迅速將平臺上的箱取起到集裝箱卡車上。 （ 2）它用 2 個高度不同的小車巧妙的處理好高（裝卸船時需要高達(dá) 40m）與矮（裝卸集卡時要矮，高度只需用 12～ 13m）兩種需要既有利卸（裝）船又有利裝（卸）集裝箱卡車。這是 優(yōu)于單小車起重機(jī)的重要特色。在后伸距下裝卸集裝箱卡車，是吸取了荷蘭鹿特丹港 ECT 碼頭的教訓(xùn)，其平均效率只有 25 箱，不是起重機(jī)效率低，也不是自動導(dǎo)向車（ Automatic Guided Vehicle ，簡稱 AGV）速度慢，主要是 AGV 堵塞在從端部進(jìn)入門框的轉(zhuǎn)彎處。在起重機(jī)后伸距下方裝卸箱，集裝箱卡車不需經(jīng)過門框的轉(zhuǎn)彎處，就從根本上解決了轉(zhuǎn)彎處瓶頸問題。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 圖 11 德國漢堡港 CTA碼頭 ZPMC雙小車橋吊 2．雙吊具岸邊集裝箱起重機(jī) 雙 40英尺箱岸橋（圖 12）是制造商為適應(yīng)船舶大型化要求快 裝快卸而最新開發(fā)的產(chǎn)品。如果碼頭接卸工藝作相應(yīng)改進(jìn)，它可以提高生產(chǎn)率 50％。 主要特點(diǎn)： （ 1）機(jī)房內(nèi)有兩套獨(dú)立的起吊系統(tǒng)，它通過小車上滑輪與二個標(biāo)準(zhǔn)的可伸縮吊具 相聯(lián) ， 兩套吊具的上架通過油缸裝置 ， 令二個吊具改變相對位置即分離 、 合攏 、 呈八字形等，可以進(jìn)行雙 40 英尺箱作業(yè)。 （ 2） 新開發(fā)的吊雙 40 英尺箱起重機(jī)不是將二套起升機(jī)構(gòu)簡單的合并 ， 它的一個重 要特色是開發(fā)了專用的差動型起升齒輪減速箱。這個減速箱可以實現(xiàn)功率的分解和疊加 ， 即它可以將二只電機(jī)的輸出功率既分配給二個吊具 ， 又可疊加在一起只供給一個吊 具，使起重機(jī)在使用一個吊具時實現(xiàn)高速高效。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 圖 12 雙吊具岸邊集裝箱起重機(jī) 雙 40英尺箱岸橋和雙小車岸橋的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)船舶大型化要求快速裝卸已開發(fā)出雙小車雙 40英尺的岸邊集裝箱起重機(jī)（見圖 13）。 圖 13 雙小車岸邊集裝箱起重機(jī) 3．大梁升降式岸邊集裝箱起重機(jī) 大梁升降式岸邊集裝箱起重機(jī)也稱 UPA 型起重機(jī)。傳統(tǒng)的機(jī)械防搖系統(tǒng)在超巴拿馬型岸橋上難以取得滿意的減搖效果，電子防搖裝置因加速度沖擊，司機(jī)多不適應(yīng)。大梁升降可以改善視距，減輕司機(jī)的疲勞。大梁升 降式岸邊集裝箱起重機(jī)，可以根據(jù)裝卸作業(yè)需要進(jìn)行升降，裝卸高箱位時，主梁升起；裝卸低箱位或小船時，主梁可以下降至較低的作業(yè)位置，從而提高生產(chǎn)率。 集裝箱碼頭 集裝箱碼頭從外觀看與傳統(tǒng)機(jī)械裝卸碼頭沒有什么差別。但由于集裝箱機(jī)械自重 大 ，河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 輪壓大以及軌距大和接卸船型龐大 ， 現(xiàn)代集裝箱碼頭具有自己的特點(diǎn) ， 現(xiàn)分?jǐn)⑷缦拢? 1．足夠的碼頭泊位水深和與它相適應(yīng)的航道 泊位水深取決于?？坎次坏募b箱船吃水 ， 考慮到裝卸作業(yè)時船舶允許的傾斜度和 泊位前沿水域海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響 ， 水深還應(yīng)適當(dāng)留出一定的富裕量 。 泊位 水深一般取 為靠泊集裝箱船最大吃水的 ，對于內(nèi)河支線港口如只是?？考装羼g船作業(yè)，泊位 水深可為 4～ 5m。海港則視是否?？砍湍民R型船，泊位水深為 9