南沙港四期“自動化碼頭”方案領先世界 三年后將正式現身

通過自動化升級之后，司機們可以在后方中控室全程操控設備全球第一個水平運輸的IGV全自動化碼頭到底有多牛?VfU大陸橋物流聯盟

開篇語VfU大陸橋物流聯盟

“天眼”北斗護航，百輛無人駕駛集裝箱卡車穿梭自如;散裂中子源超級顯微鏡下，物質微觀結構和運動規律無處遁形;高速鐵路呼嘯而過，在全封閉屏障的保護下，小鳥飛梭自如……VfU大陸橋物流聯盟

在我們的身邊，隱藏著眾多集全球科技和最新設計、環保理念于一體的超級工程，它們代表著這個行業最頂尖水平，凝聚著眾多的設計者、科研人員的心血。今天，就讓我們走進超級工程的背后，揭開他們神秘的面紗。VfU大陸橋物流聯盟

如果你對碼頭的印象，還停留在有裝卸工人熙熙攘攘往來的時代，那只怕是過去式。未來在碼頭現場橋吊上不再有司機，來往運輸集裝箱的卡車不再需要駕駛員，依靠碼頭自動化系統的調配指揮，就可以讓碼頭上如鋼鐵俠般的軌道吊機，像夾娃娃一樣將巨大的集裝箱又準又穩地抓起或放下，讓無人駕駛的集裝箱卡車靈活自如地在碼頭內穿梭往返，碼頭集裝箱的裝卸作業將會實現自動化、智能化。即將于今年8月開工，2021年建成投產的南沙港區四期碼頭，將成為廣州人身邊的一項“超級工程”，同時是全球第一個水平運輸采用無人駕駛集卡(IGV)的全自動化碼頭。VfU大陸橋物流聯盟

高危高難操作交給智能化設備VfU大陸橋物流聯盟

繁忙的南沙港三期，集裝箱碼頭一望無際:密密麻麻卻又整整齊齊的碼在一起，一堆集裝箱就有差不多上百個，而這樣的集裝箱堆在整個南沙港三期數不勝數。有數據顯示，今年4~6月，廣州港南沙三期每月吞吐量均突破40萬標箱，當日最高集裝箱吞吐量突破1.56萬標箱。VfU大陸橋物流聯盟

如果說集裝箱是碼頭的居住者，橋吊就好像是主宰者。廖師傅是南沙港一期的一名大型橋吊司機。他平時工作的地方，是在高達40米的橋吊上，一個不到6平方米的駕駛室內。小小的空間里只有一張可調節座椅，前方儀表上顯示著高度、風速等數據。正是在這樣的橋吊駕駛室中，在司機們的妙手操控下，不斷刷新著廣州港貨物吞吐量的紀錄。然而，在8小時之內，司機們的工作是枯燥而又辛勞的，連吃飯和上洗手間都不那么方便。VfU大陸橋物流聯盟

隨著南沙港遠程控制半自動化技術的推進，司機們可以在后方中控室全程操控設備，一個操控臺可同時操控三至四臺設備作業，設備會根據監測數據自動規劃作業路徑，絕大部分由系統自動完成，司機只需在吊具離目標集裝箱一米左右時介入抓放箱和開閉鎖操作即可，作業的效率與體驗都大大提高。VfU大陸橋物流聯盟

而規劃之中的南沙港四期，更是一個全新的“自動化碼頭”。據了解，南沙港區四期工程無論是海輪碼頭作業設備，還是集裝箱堆場作業設備以及港內外交互區作業設備，都將采取自動化設備。當然，所謂的“自動化碼頭”，并非指港區空無一人，而是利用機械和計算機替代了操作難度大、危險系數高和重復性強的勞作，設備控制都通過計算機和后方監控人員遠程操作進行。VfU大陸橋物流聯盟

平行布置設計領跑全球碼頭VfU大陸橋物流聯盟

目前，自動化碼頭方案如雨后春筍般涌現，南沙港四期的特別之處在哪里呢?VfU大陸橋物流聯盟

廣州港地處珠江口，造就了南沙港區江海聯運模式的特點。據介紹，廣州港南沙港區水水中轉比例達到百分之七十以上。這使得其主要工藝流向多為平行于碼頭前沿線，然而目前國內外主要的自動化碼頭多為堆場垂直布置。此布置與四期工程的主要工藝流向有平面交叉，若依然采用垂直布置，將增長水轉水運輸線路，提高建設、運營成本，降低裝卸效率。VfU大陸橋物流聯盟

據中交第四航務工程勘察設計院有限公司總工程師、設計大師盧永昌介紹，目前已經或者即將建成的集裝箱自動化碼頭水平運輸均采用自動引導車(AGV)聯合自動化軌道龍門吊(ARMG)方式。而南沙港區四期工程自動化方案與已經建成的自動化碼頭不同在于兩點：一是集裝箱的水平運輸創新采用智能行駛車新技術(即IGV)，進行碼頭與堆場之間的水平運輸;二是突破全自動化集裝箱碼頭堆場須垂直于碼頭前沿線布置的桎梏，全球首創了堆場采用水平布置全自動化碼頭堆場布置形式，IGV可以將集裝箱運輸至每一個堆場箱區內，是堆場整體布局的升級。VfU大陸橋物流聯盟

揭秘無人駕駛集裝箱卡車VfU大陸橋物流聯盟

在南沙港區四期的“自動化碼頭”藍圖之中，“無人駕駛集裝箱卡車”技術無疑是關鍵之鑰。廣州南沙聯合集裝箱碼頭有限公司工程技術部經理黃炳林介紹，“無人駕駛集裝箱卡車”簡單地說，就是將無人駕駛技術應用到港區內的集裝箱卡車上，實現集裝箱卡車在滿足碼頭各種裝卸工況下的自動駕駛(車上無人)。“巨無霸”無人卡車需要靠北斗衛星調度，再結合地面高精地圖，從自動化升級為智能化，成本也可以大幅降低。VfU大陸橋物流聯盟

設計難點一：VfU大陸橋物流聯盟

升級傳統集裝箱卡車VfU大陸橋物流聯盟

據廣州南沙聯合集裝箱碼頭有限公司工程技術部經理黃炳林介紹，在單機層面上，一方面需要對傳統集裝箱卡車進行功能升級，使其具備底盤線控、環境感知、決策規劃和車輛控制等自動行駛功能，另一方面需要借助北斗導航系統和本地差分基站等技術，實現“無人駕駛集卡”在港區內的路徑規劃和精確定位。VfU大陸橋物流聯盟

設計難點二：VfU大陸橋物流聯盟

智能化調配VfU大陸橋物流聯盟

在系統層面上，黃炳林表示，需要開發無人駕駛集卡車隊管理系統(簡稱“ECS”系統)，實現一百多臺集卡共同作業。ECS系統主要負責無人駕駛集卡的智能路徑規劃、交通控制及各種異常工況的處理，來滿足碼頭各種業務工況的需要。智能路徑規劃需要盡量避免集卡空跑，交通擁堵以及最大效率的滿足橋吊的裝卸需求等，要根據當前集卡位置、設備狀態和未來作業計劃來統籌管理，非常復雜。交通控制要實現各種交叉路口的交通管理，讓優先級高的車輛先通行，避免發生死鎖(即集卡互相等待)，而且要支持各種轉彎方式，同時避免發生碰撞。在與岸橋與軌道吊的交互區域，要實現非常精準的定位，才可以實現岸橋和軌道吊的自動化作業，而岸橋與軌道吊區域有很多鋼鐵支架，信號遮擋嚴重，通信不順暢，定位和數據交互也比較困難。VfU大陸橋物流聯盟

總之ECS系統是一個復雜的智能系統，要有很強的自我適應能力，而且對集卡定位和數據通信的要求非常高，再加上碼頭復雜的作業工況，導致整體系統設計難度極大。VfU大陸橋物流聯盟

設計難點三：VfU大陸橋物流聯盟

從A到I 從自動化到智能化VfU大陸橋物流聯盟

目前，南沙港四期“無人駕駛集卡”目前暫時定義為“IGV”，這也是全國港口領先的創新。國內外大多數全自動碼頭使用的都是基于磁釘導航的自動化導引車AGV作為水平運輸設備，而四期工程采用的是北斗導航的IGV。所謂“AGV”是“Automatic Guided Vehicle”的縮寫，也就是自動搬運車;而“IGV”的意思是“Intelligent Guided Vehicle”的縮寫，也就是智能搬運車。從A變成I，實際上是從自動化升級為智能化。據了解，IGV比AGV單機的價格降低了70%。中交第四航務工程勘察設計院有限公司事業部副總工程師梁浩向記者介紹，借助北斗導航系統和本地差分基站、港區交通標識標線及慣性導航技術，實現“無人集卡”在港區內的路徑規劃和精確定位。VfU大陸橋物流聯盟

最強大腦可復制于傳統碼頭升級VfU大陸橋物流聯盟

建成之后，廣州港南沙港區四期工程將成為華南地區第一個集物聯網感知、通信導航、信息網絡、大數據云計算和安全防范等先進技術為一體的新建自動化碼頭——“不僅僅是自動化，而且碼頭會通過環境感知和導航定位進行決策規劃，就像有一個大腦一樣自行規劃最佳流程。”參與自動化碼頭設計的舒先生說。VfU大陸橋物流聯盟

更重要的是，由于南沙港四期自動化碼頭的部分技術以及成本控制措施具有可復制性，因此在首個全自動化智能集裝箱碼頭出現后，將逐漸對其他碼頭推廣。例如對于已有堆場布置形式為水平布置的老碼頭，想要改造成為自動化集裝箱碼頭常用的堆場垂直布置，在基礎設施的改造投入上是巨大的，改造難度高。而新一代的自動化碼頭建成后，“堆場水平布置，無人駕駛集卡”方案，為堆場水平布置的傳統集裝箱碼頭自動化升級改造提供寶貴的技術借鑒，在未來的碼頭運營中，南沙港區一二三期都能從四期工程取得寶貴的經驗，由傳統碼頭升級改造為局部自動化，乃至全自動化碼頭。VfU大陸橋物流聯盟

盧永昌表示，自動化碼頭是未來港口建設技術發展的大勢所趨，隨著自動化碼頭的新建和傳統碼頭自動化改造進程的不斷加快，如何在全新的工藝流程的基礎上提供更為優化合理的設計是擺在所有港口設計人員面前的一道難題。“廣州港南沙四期工程的建設將引領集裝箱自動化碼頭的發展方向,對我國現有碼頭的自動化升級改造具有借鑒意義。”VfU大陸橋物流聯盟

（來源：大洋網）VfU大陸橋物流聯盟

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