自第一代自動化集裝箱碼頭投入運營至今，全世界的自動化集裝箱碼頭建設都取得了巨大的進步，現已步入第四代自動化集裝箱碼頭時代。
以堆場作業系統自動化為代表的半自動化碼頭，在全球得到了廣泛的應用，各項工藝、技術和系統都比較成熟，主要包括兩種類型：自動軌道吊（ARMG）和自動輪胎吊（A-RTG）。
而水平運輸系統的自動化技術相比堆場自動化技術難度較大，也是突破全自動化集裝箱碼頭工藝系統的重點和難點。
目前，全自動化集裝箱碼頭的水平運輸自動化系統主要采用兩種方式：自動導引運輸車（AGV）和自動跨運車（A-SHC）。
截至2018年，世界范圍內已投產或在建的全自動化碼頭的裝卸工藝系統有三種類型：QC+AGV+ARMG、QC+L-AGV+ARMG和QC+A-SHC+ARMG。
在堆場自動化設備的選擇上，全球港口絕大多數都選用自動化軌道吊方案，一方面自動化軌道吊技術發展成熟、安全可靠；另一方面自動化軌道吊的效率較高，可以滿足現階段的工作任務。
而應用自動化輪胎吊的碼頭較少，典型的代表為日本TCB碼頭，目的是降低地震災害帶來的損失。
新加坡港和釜山港是亞洲主要的樞紐港，在全球港口中也占有重要地位。
新加坡港位于新加坡的南部沿海，西鄰馬六甲海峽，南鄰新加坡海峽，是遠東地區各近洋航線必經的港口，也是亞太地區最大的轉口港、世界最大的集裝箱港口之一。
2018年，新加坡港集裝箱吞吐量為3660萬TEU，在2018年Lloyd’s List發布的全球港口排名中位列第二。
圖1 新加坡港集裝箱吞吐量（2008-2018）
數據來源：https://www.mpa.gov.sg
釜山港位于韓國東南沿海，是韓國最大的港口。港區分布在釜山灣西北岸，沿海岸自西南東北分布有10個碼頭，碼頭岸線總長30709米，有60多個泊位。
釜山港與世界100多個國家的500多個港口通航，是一個具備高科技物流設施的東北亞樞紐港。
近十年來，釜山港為應對未來快速增長的集裝箱貨運量，加快步伐建設高科技新型港口。
2018年，釜山港的集裝箱吞吐量為2166萬TEU，在2018年Lloyd’s List發布的全球港口排名中位列第六。
圖2 釜山港集裝箱吞吐量（2010-2018）
數據來源：https://busanpa.com/kor/Main.do
釜山港的集裝箱碼頭由北集裝箱碼頭、南集裝箱碼頭和西集裝箱碼頭三部分組成，擁有大型龍門式集裝箱裝卸橋，碼頭面積達63萬平方米，集裝箱堆場面積為3469000萬平方米。
釜山港港口公司為了助力釜山港成為東北亞航運中心，在早期就開始了對釜山港新港灣的開發。
截至2019年，釜山港已經完成了釜山新港2-1期與2-2期碼頭的建設工作，現在正在推進新港2-5期與2-6期的集裝箱碼頭建設。
圖3 釜山新港碼頭分布圖
資料來源：https://www.busanpa.com
下面本文將詳細介紹新加坡港和韓國釜山港的自動化碼頭。
Pasir Panjang Terminal
新加坡港的Pasir Panjang Terminal（簡稱PPT），隸屬新加坡國際港務集團（PSA），是港務集團經營的碼頭中最先進的碼頭之一。
該集裝箱碼頭自2015年就啟動了擴建工程，耗資35億元打造第四、五、六期碼頭，一共有15個新泊位，其深水泊位可以靠泊13000TEU以上的集裝箱船舶。
碼頭的水平運輸采用“ARMG+集卡”的作業方式，其新建碼頭裝配有自動化岸邊集裝箱起重機和自動導引車輛，可以跨越24排集裝箱，裝載的自動導引車輛在20分鐘內就可完成充電。
碼頭第四、五、六期在2018年上半年正式投入運作，新的碼頭采用了最先進的港口技術，比如零排放的全自動堆場起重機系統，大幅度提高了碼頭的工作效率與容量，減少了環境污染。
表1 PPT基本情況和主要設施設備
數據來源：https://www.singaporepsa.com
圖4 PPT碼頭布局圖
資料來源：https://www.singaporepsa.com
Hanjin New Port Company Terminal
釜山港的Hanjin New Port Company Terminal（簡稱HJNC），位于釜山港新港港區，是韓進海運釜山新港2-1期碼頭。
碼頭在2008年建成，是全球首個水平結構堆場自動化碼頭，可靠泊13000TEU超大型集裝箱船，碼頭年裝卸能力約為160萬TEU。
2017年2月17號，韓國首爾法院正式宣布韓進海運破產，再無力支撐港口運營建設。
圖5 HJNC碼頭船舶進出港示意圖
資料來源：http://www.hjnc.co.kr/
表2 HJNC碼頭基本情況和主要設施設備
數據來源：http://www.hjnc.co.kr/
碼頭堆場一共有21個區塊，安裝有42臺自動化龍門起重機。
HJNC采用自動化懸臂式軌道龍門起重機水平布置于泊位，使堆場實現了自動化運作，與垂直方式的自動化堆場相比，這種布置方式能夠使用更多的卡車，提升了作業效率。
Hyundai Pusan New-Port Terminal
釜山港的Hyundai Pusan New-Port Terminal（簡稱HPNT），位于釜山港新港港區，是釜山新港2-2期碼頭。
該碼頭于2009年建成，2010年6月22日正式投入運營，可同時靠泊3艘10000TEU集裝箱船，碼頭年裝卸能力約為160萬TEU。
碼頭運營公司是現代釜山新港灣株式會社。
2018年5月15號，韓國現代商船公司與新加坡港務集團（PSA）簽署《釜山新港第4期碼頭共同經營基本協議書》，現代商船公司及新加坡港務集團各持有50%的股份。
表3 HPNT基本情況和主要設施設備
數據來源: http://www.hpnt.co.kr/
碼頭采用最先進、更高質量的岸邊起重機進行工作，其堆場使用全自動化的作業設備，基本實現了堆場的無人化操作。
自動化堆場的控制是通過自動化設備進行遠程加載和上傳，并且將通信技術、RFID技術和網絡技術等進行綜合運用，實現了對自動化碼頭的實時監控。
碼頭的計算機系統進行了更全面的升級，可以完成更多復雜任務，比如運用傳感器監測危險品、制冷實時監測以及裝卸計劃的自動化解決等等。
碼頭引進ATC（Automated Transfer Crane）用于碼頭運作，用電動化軌道式龍門起重機（RMGC）取代了發動機驅動的橡膠式龍門起重機（RTGC），最大限度地減少了燃料的使用。
并且碼頭大面積安裝了太陽能供電設備，有將近5%的電力來自太陽能發電。
Pusan New Port Company Terminal
釜山港的Pusan New Port Company Terminal（簡稱PNC），碼頭位于釜山港新港港區，是釜山港最大的碼頭，由DPW控股。
碼頭的一期工程在2006年投產，碼頭的二期工程在2009年建設完成，碼頭的水平運輸采用“ARMG+集卡”作業工藝，是一種半自動化的集裝箱碼頭。
碼頭的深水泊位能夠停泊20000TEU以上的大型船舶，年裝卸能力約為273萬TEU。
碼頭采用更加先進的設施提升了碼頭的作業效率；集裝箱可以申請免堆期，在港區內停留更長的時間，減少了額外的拖車成本；碼頭可享受釜山新港稅率優惠政策及物流園區租賃的優惠政策等。這些有利條件使得PNC碼頭具備更強的競爭力。
表4 PNC碼頭基本情況和主要設施設備
資料來源：https://www.busanpa.com
Busan Newport Container Terminal
釜山港的Busan Newport Container Terminal（簡稱BNCT），位于韓國釜山港新港港區，是亞洲第一個堆場垂直于岸線布置的自動化集裝箱碼頭。
碼頭的運營公司是釜山新港集裝箱碼頭株式會社。
BNCT的水平運輸采用“ARMG+SHC”作業工藝。岸橋最大起重能力66t，自動化軌道吊最大起重能力40t，軌距31m，軌距內可堆放10排集裝箱，堆垛能力為“堆五過六”，大車行駛速度為210m/min，不支持雙箱作業，跨運車的堆垛能力為“堆一過二”，岸橋平均作業效率為32~38unit/h。
表5 BNCT基本情況和主要設施設備
資料來源：https://www.busanpa.com
在自動化集裝箱碼頭建設過程中，適宜的堆場布置形式是影響自動化碼頭裝卸效率的重要因素。
在全球自動化集裝箱碼頭中，水平結構堆場布置形式無論在半自動化集裝箱碼頭還是全自動化集裝箱碼頭的應用都獲得了良好的效果，也因此成為堆場碼頭較為成熟的解決方案。
但是無論采用哪種堆場布置形式，在集裝箱的裝卸過程中都必須進行兩次或者更多次數的轉向操作，這對堆場作業的整體效率又產生了制約。
因此，在未來的自動化碼頭的建設中，碼頭的堆場布置形式或許還會新產生的模式。
本文由中國港口網m.g3559.cn特約
上海海事大學付玉鵬、周鑫、沙梅獨家提供
參考文獻
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