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创新应用

全球最大的自动化码头上海洋山港正式开港


时间:2018-05-10 16:09来源:经济日报 作者:外部来源 点击:

        2017年12月10日,上海港洋山深水港四期开港。在上海东南部,杭州湾外的大小洋山,远离陆地逾30公里。一座不到2平方公里的小岛扩张近6倍,摇身一变成为世界第一座海岛型深水集装箱港区。它就是上海洋山港,上海港的重要组成部分,集装箱吞吐量占到上海港40%以上,是上海成为国际航运中心的重要支撑点。
 
  早在上世纪90年代初,全球港口排名前20都找不到上海港的名字。而如今,上海港的集装箱吞吐量连续7年排名世界第一。洋山四期开港后,上海港年吞吐量将突破4000万标准箱,等于美国所有港口吞吐量之和,体量达到目前全球港口年吞吐量的十分之一。这个第一绝不简单。
 
  党的十九大报告提出建设“交通强国”。作为洋山港建设的主要力量,中国交建集团从勘察设计,到吹填造地、航道疏浚,以及全自动化港机设备的制造和安装,在技术领域实现了一个又一个突破。  
 
  全自动化码头有什么与众不同?
 
  今日开港的洋山四期工程是全球最大的单体全自动化码头和全球综合自动化程度最高的码头。洋山四期全自动化码头的建成和投产标志着中国港口行业在运营模式、技术应用以及装备制造上实现了里程碑式的跨越升级与重大变革。
 
  振华重工承担了全自动化码头的设计研发制造和安装调试任务,提供了全部16台岸桥、88台轨道吊、80台自动化引导小车(AGV)、4台轮胎吊,以及ECS软件系统(设备控制系统)。
 
  这座无人的“魔鬼码头”相对于传统的集装箱码头,最大的特点是实现了码头集装箱装卸、水平运输、堆场装卸环节的全过程智能化的操作。这就意味着整个码头和堆场内将不再有人,不仅岸桥不需要人驾驶,连集装箱卡车也不再需要,直接由自动运行的无人驾驶AGV小车把集装箱运到堆场,堆场的桥吊也是无人操作。原先的码头操作员全部转移到监控室,对着电脑屏幕就能完成全部作业。
 
  在不远的将来,四期全自动化码头将达到40箱/小时,远超人工码头的作业效率,减少人工70%。40箱/小时是什么概念呢?即便是全国劳模、世界最优秀的码头操作工人,也无法达到这一效率。此外,自动化码头还能24小时不间断作业,保证操作工人人身安全,工作环境也得到极大改善,而且电力驱动,还环保呢。
 
  那么谁在指挥全自动化码头呢?答案是上港集团自主研发的码头智能生产管理控制系统(TOS系统)和振华重工自主研发的智能控制系统(ECS系统),两者组成了洋山四期码头的“大脑”与“神经”。这两套系统的研制与应用,让国内全自动化码头真正用上“中国芯”。
 
  振华重工从2002年开始在全球推广自动化码头设备,已为荷兰鹿特丹港、美国长滩岛港、英国利物浦港等全球重要港口的自动化码头提供几乎全部单机设备。2014年,振华重工升级改造了国内首个自动化码头厦门远海自动化码头开始运营。2015年,振华重工与青岛港携手打造亚洲首个全自动化码头。目前,意大利VADO码头使用了振华重工研发的自动化码头ECS系统。
 
  在上海洋山港,中国交建还做了什么?
 
  目前看到的是四期全自动化码头。但是,中国交建建设洋山港的历史可不仅限于此,从上世纪90年代开始,中国交建一直是洋山港建设的主要力量,提供了洋山港码头勘察设计、吹填造地、航道疏浚、码头及配套设施施工、港机设备制造和安装的全产业链服务。即使从2002年一期开工建设至今,中国交建建设者在洋山港已经建设了15年。
 
  为什么会选在洋山建港?
 
  随着上世纪90年代上海加快长江岸线港区建设,很快就没有可利用的港口岸线。然而,上海打造国际航运中心的雄心,必须要有一个具有15米以上水深的深水港区作为支撑。
 
  大、小洋山有着良好的天然水深条件。但该海域强潮流强、含沙量高,能否控制泥沙回淤,是洋山深水港建设的重大挑战。也有人说在这建港是天方夜谭。
 
  中国交建会同国内相关科研单位做了大量工作,基于平衡沙理论,运用复合模型试验技术,合理布置港区平面形态,成功解决了高含沙海域建港的淤积问题。洋山建港成为可能。
 
  那么问题来了,上海洋山深水港是如何建成的?我们梳理后发现,大致可分为四步:
 
  第一步是勘察选址设计。
 
  根据地质勘察和地形测量结果,中交三航院设计师最终选定在上海东南部、杭州湾外的大、小洋岛上。2002年工程正式开工建设。
 
  第二步是在原有洋山岛的基础上造出陆地。
 
  中交上航局承担了洋山港的全部吹填造陆任务,通过挖泥船、运砂船、吹砂船总共回填了将近2.2亿吨砂土,从深海里“造”出8平方公里土地,相当于1000多个标准足球场大小,新大陆海拔11米,海底打桩最深可达39米。
 
  要在水深39米的海里填出陆地,中国从来没有过,就算把一幢12层高的大楼扔进水里也见不到屋顶。日本的关西机场是深海造田造出来的,最大水深不过25米,他们声称这是“世界上最了不起的深海工程”。那么洋山的39米水深呢?可谓最中之最了。
 
  第三步是码头建设。中交三航局打桩船开始给码头下部打钢管桩。整个洋山港区的建设共使用了14000多根桩,其中直径最大的有2.5米,最长的有76米,相当于30层楼高。打好的一根桩可叠放几架大客机不会被压坏。
 
  针对四期海底地形复杂,部分地方的岩石表面覆盖的泥沙层太薄,打入泥沙层的钢桩就像把筷子插在稀饭里一样无法稳定,中交三航局在穿打抛石层时采用“空挡法”沉桩,以高频率轻锤击的方式沉桩,最终将全部210根嵌岩桩完美嵌在东海海底,成为洋山大港的“定海神针”!
 
  桩打好后,开始用混凝土浇筑桩帽,再将预制好的混凝土纵梁和横梁架在桩帽上,再铺上码头面板,再浇筑一层混凝土,坚固的码头就造好了。中交三航局承担了洋山港码头岸线中最艰难、最复杂的部分。
 
  第四步是码头设备和自动化系统的安装调试。
 
  码头正常运行需要集装箱岸桥、轮胎吊等核心设备,自动化码头还需要自动化引导小车、码头管理系统和设备控制系统。岸桥负责集装箱在船上和码头上的交换搬运,轨道吊负责堆场上集装箱搬运,自动化引导小车负责集装箱在码头与堆场之间的运输。振华重工提供了洋山港一至四期所有码头设备,包括四期自动化码头的设备控制系统。
 
  洋山港建好了,如何联通大陆?
 
  在洋山港建设的同时,连接上海市区和洋山港的32.5公里长的东海大桥也在同步施工,它是我国第一座真正意义上的跨海大桥。东海大桥建设首次提出100年设计基准期的标准,12级超级飓风和7级地震都不能奈它何。
 
  外海的工作条件是极其恶劣的。中国交建一航局一位仅仅结婚13天的技术员,在茫茫大海中一个孤独的小屋里独自工作了三个月,没上过陆地,被伙伴们乘称作“当代鲁滨逊”。
 
   “中国港”走出去,成就“中国名片”
 
  上海洋山港作为中国港口建设的旗舰工程,尤其是四期全自动化码头的背后,是中国港口建设体系的强力支撑。中国交建集成了我国港口建设的全部技术和能力,也代表了世界港口建设的最高水平。中国交建牵头的科技项目“离岸深水港建设关键技术研究”获得2013年国家科技进步一等奖,预示着中国有了在全球任何地方建设港口的能力。
 
  中国交建承建了我国几乎所有沿海等级以上码头的设计、建设,提供了优质高效的装卸设备。在世界范围内,中国交建建设了100多个深水码头,遍及东南亚、南亚、中东、非洲、南美洲,包括缅甸皎漂港、巴基斯坦瓜达尔港和卡西姆港、斯里兰卡汉班托塔港、科特迪瓦阿比让港、苏丹苏丹港、喀麦隆克里比港等;中国交建为全世界提供了80%以上的港口集装箱起重设备,遍及98个国家和地区。
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