從整個全球港口的發展趨勢來看,智慧港口是全球所有港口企業面臨的轉型升級與創新的必然趨勢。而在智慧港口的建設中,作爲智能化搬運設備的AGV近年來作用越發凸顯,下文盤點了目前全球8大自動化港口及其AGV的應用,從中我們或許可以窺探出一些港口AGV應用的發展趨勢。
廈門遠海集裝箱碼頭
廈門遠海集裝箱碼頭是全球首個第四代自動化碼頭,也是中國首個全部自主知識産權的自動化碼頭,遠海自動化碼頭一期工程總投資6.58億元人民幣,位于海滄港區14#-15#泊位,岸線長度447米,自動化區域道路堆場占地總面積約16.66萬平方米(約250畝),根據自動化裝卸工藝流程按7個區域布置、配備3台自動化雙小車岸邊集裝箱起重機(STS)、16台自動化軌道吊(ARMG)、18台自動導航運載車(AGV)、8台自動化集裝箱轉運平台(AGV-mate)。
在廈門遠海碼頭的AGV應用中,采用的是配置AGV伴侶的方式,18台AGV配置8台固定的自動化集裝箱轉運平台(AGV-mate)。優點是AGV整體自重輕,故障點減少,可以減少軌道吊與AGV小車之間的等待時間,優化集裝箱裝卸循環,提高自動化碼頭的轉場效率。但是AGV伴侶同時需要維護。並且如果其出現問題,就必須人工赴堆場現場進行排查,容易幹擾自動化流程。此外,該碼頭的AGV單機設計使用壽命爲10年或50000個工作小時,锂電池供電,轉向爲全液壓形式,四輪同時轉向驅動,采用光纖陀螺儀的慣性導航方式並利用磁釘感應進行時時修正的導航系統,整車配有6個通訊天線,可不間斷的進行數據發送與接受。
青島港
2015 年 6 月 27 日,青島港開始了全自動化碼頭的建設,2017青島港全自動化一期碼頭正式投入運營。自動化碼頭開始運營以來,青島港迅速開展了操作、技術、IT一體化聯合攻關的探索實踐。在系統層面,優化了橋吊平台作業邏輯和AGV路徑規劃,在TOS功能開發方面首次實現了自動化碼頭按船圖位置卸船的重大功能突破,顯著提高了碼頭的作業效率。
而在青島港一期自動化碼頭中,一共應用了38台自動化引導車(L-AGV),AGV自重20-30噸,再加上集裝箱的重量,全車最重可達70噸,但其停啓位置十分精確,停車誤差不超過2厘米。碼頭地面埋設了幾萬個磁釘,AGV車輛的位置由它們記錄下來,傳給後台,再由軟件精確計算行駛路徑,防止碰撞和刮擦。這種控制系統過去國際上只有一家公司掌握,青島港項目團隊曆時3年、經過5萬多次測試,研發出全新一代控制系統,可滿足100台以上導引車同時高效運行。除了一期使用的38台AGV之外,2019年青島港開始運營的自動化二期碼頭中也使用了45台AGV。
洋山港四期
洋山港區四期總用地面積達223萬平方米,采用全自動化集裝箱碼頭建設方案,整個工程建設5個5萬噸級和2個7萬噸級集裝箱泊位,岸線長2770米,設計年通過能力初期爲400萬標箱,遠期可達630萬標箱。洋山四期采用“橋吊(遠程操控雙小車集裝箱橋吊)+AGV(自動導引車)+軌道吊(自動操控軌道式龍門起重機)”的生産方案。2017年年底,首批10台橋吊、40台軌道吊和50台AGV投入試生産。根據規劃,最終將配置26台橋吊、120台軌道吊和130台AGV。
該港口中,AGV在橋吊和堆場間轉運集裝箱,新增了無人駕駛、自動導航、路徑優化、主動避障、自我故障診斷、自我電量監控等功能。借助無線通訊、自動調度、精密定位系統和地面敷設的6萬多個磁釘引導,AGV能在繁忙碼頭穿梭自如,准確到達指定位置。值得注意的是,洋山港四期在亞洲港口中第一次采用了自動化引導小車(AGV)自動換電系統。
新加坡港
PSA新加坡港務集團作爲全世界第二大港口運營商,擁有著雄厚的技術實力和行業經驗,其經營著全球最大的中轉樞紐港。新加坡港與世界上123個國家和地區的600多個港口建立了業務聯系,共有250多條航線來往世界各地,是國際集裝箱的中轉中心。
PSA新加坡港務集團以全球頂級的港口運營管理標准,對新松港口移動機器人進行了嚴格的性能測試和審查,並給予該項目全方面支持。最終新松港口移動機器人順利通過試用,獲得投標資格。在競標環節中,新松公司成爲3家中標企業中唯一一家中國企業,這也標志著新松室外重載型移動機器人正式步入國際市場。
(圖)載運集裝箱行走
(圖)雨天環境下作業
新松港口移動機器人是一位“靈活的巨人”,額定負載高達65噸,定位精度±5cm,最大運行速度7m/s,制動距離<13m,實現了對高載荷與高精度的兩手抓。同時,新松港口移動機器人支持多類型載貨需求,可分別單次承載2×20英尺集裝箱、2×20英尺罐箱、40英尺集裝箱、45英尺集裝箱,完全符合客戶的各方面要求,可爲客戶提供更多便利。
荷蘭鹿特丹港
荷蘭鹿特丹港ECT Delta Sealand碼頭的岸橋采用單小車布置,集裝箱水平運輸采用自動導引小車(Automated Guided Vehicle,AGV)並沿固定圓形路線運行。堆場每個堆區有1台高速無人駕駛軌道吊,堆場爲6排箱,堆4層.。AGV裝卸點位于岸橋門框內,AGV不進入堆場,其裝卸點位于堆場端部並垂直于泊岸,AGV速度是3m/s,采用內燃機液壓驅動。
08年投入運營的荷蘭鹿特丹港Euromax碼頭代表了第三代集裝箱自動化碼頭,它的泊岸設備爲雙小車岸橋,AGV速度是6m/s,采用柴油發電機電力驅動,作業于岸橋後伸區域。堆場區采用全自動軌道式龍門集裝箱起重機ARMG,可堆5過6,跨10列集裝箱。與第二代相比,堆場每個堆區內的軌道吊爲接力式對稱布置,岸橋理論裝卸效率爲40(標准箱)/h。上海振華重工集團是Euromax碼頭岸橋設備供應商。Euromax碼頭采用德國Dematic公司的Dynacore導航軟件對AGV進行導航和控制,並采用美國Navis公司的信息自動化軟件對碼頭進行管理。堆場內每個箱區設有1條AGV通道。在相互交叉的情況下,AGV不僅可以直行,而且可以轉彎、環行,還可在軌道式龍門起重機的門腿間進行裝卸作業。
德國漢堡港
德國漢堡港CTA集裝箱碼頭建于1999年,1期工程于2002年建成投産。CTA碼頭岸線長約1400m,共有4個泊位,堆存能力3萬TEU(20英尺標准集裝箱);碼頭前沿配備14台超巴拿馬型岸橋,可快速裝卸大型集裝箱船;鐵路作業區有6條長700m的平行裝卸作業車道,配備4台跨6條車道的軌道式龍門起重機進行裝卸作業。
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CTA集裝箱碼頭的特點是岸橋爲雙小車結構,水平運輸采用AGV(在岸橋的後伸區域),以靈活路線運行;堆場每個堆區內的2台軌道吊爲穿越式布置,堆場爲10排箱,堆4層。碼頭的路徑規劃設計和設備調度采用了計算機模擬技術,AGV利用異頻雷達導航,相對于固定路線運行,其效率更高,但是調度更複雜。AGV起初采用內燃機液壓驅動,後來采用柴油發電機供電的電力驅動,2009年逐步升級爲動力電池供電的電力驅動以減少排放。2台軌道吊冗余配置,某台發生故障時對作業的影響較小,但是投資成本加大。由于集卡需進入堆區作業,定位困難,另AGV按不固定路線運行,因此調控較複雜。
日本名古屋碼頭
日本名古屋港Tobishima集裝箱碼頭是日本首個全自動集裝箱碼頭,也是目前公認的世界上最先進的自動化集裝箱碼頭之一。該碼頭共有2個泊位,分別于2005年12月和2008年12月投入運營。由于日本爲多地震國家,其集裝箱碼頭的結構和設備均采用強化抗震的設計工藝,以減小地震危害。
Tobishima集裝箱碼頭采用岸橋(單小車)-AGV-ARTG裝卸工藝。碼頭前沿共配備6台超巴拿馬型岸橋。堆場區采用的全自動輪胎式龍門集裝箱起重機(ARTG)爲堆4過5型、下跨6排箱。水平運輸采用AGV,AGV在岸橋跨距內或後大梁下停放並轉運集裝箱。按指令運行至堆場內時,由ARTG裝卸集裝箱。堆場布置沿碼頭岸線平行方向。Tobishima集裝箱碼頭是目前世界上唯一采用AR TG作爲堆場設備的自動化集裝箱碼頭。與一般的輪胎式龍門起重機相比,AR TG具有精度高、對位准、穩定性好、自動化程度高等優點,且具備自動糾偏、光電控制、液壓汽缸防搖等功能。此外,該碼頭采用智能道口系統光學字符識別(O C R)技術和無線射頻識別(F R I D)技術,結合電子信息提示牌、閘道系統、道口自助終端系統等多重設施,可實現集卡車號及集裝箱箱號的自動采集。
美國長灘港
長灘港位于美國加利福尼亞州長灘市,是世界上最繁忙的海港之一,也是美國跨太平洋貿易的主要港口。該港口占地3200英畝,擁有31英裏的海岸,10個碼頭,62個泊位和68台巴拿馬型龍門起重機。
長灘集裝箱碼頭是美國西海岸最繁忙的碼頭之一,總投資約爲12億美元。它是將兩個舊碼頭合並重建成的一個全新的現代化全自動碼頭,也是北美首個全自動化碼頭。
長灘集裝箱碼頭擁有3個泊位:E24、E25和E26,由東方海外集團經營。碼頭一期工程于2016年4月啓用,在2016年5月3日,振華重工在美國長灘市舉行自動化碼頭(LBCT)設備的交接儀式,此次交接標志著北美洲首個全自動化集裝箱碼頭順利投入商業運營。
長灘集裝箱碼頭采用“橋吊+自動導引車+自動化軌道吊”的作業工藝,其水平運輸方式爲電池驅動帶舉升AGV。堆場垂直于碼頭岸線布置,海側有自動導引車與自動堆碼起重機的交換區。此類碼頭布置形式有效隔離了船舶—堆場作業和堆場—集卡作業。自動導引車負責堆場海側與碼頭之間,以及鐵路裝卸作業線與堆場之間的集裝箱運輸,操作完全自動化。據了解,長灘集裝箱碼頭一共使用了72台AGV。
從上述的8大自動化港口的AGV應用中我們可以發現,港口AGV應用的數量在不斷增多,功能也在不斷優化,這也印證了相關技術在不斷成熟和發展。值得注意的是,在廣州港南沙四期工程中,將使用配備衛星導航定位、激光雷達SLAM(即“同步定位與建圖”)、視覺SLAM等多傳感器融合定位技術新一代的“IGV”,與此前使用自動導引運輸車AGV的自動化碼頭需要埋下上萬個磁釘以提供導航定位、限定AGV小車行進路線相比,IGV小車的導航方式更加靈活,而這種智能、高效、低成本的AGV方案也被認爲是未來自動化碼頭發展的新方向。
智慧港口的AGV在半封閉場景下的應用,某種程度上可以看作是移動機器人從室內到室外的延伸。
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