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第四章集装箱装卸工艺第一节概述一、集装箱运输的优越性二、集装箱运输发展趋势对码头提出的要求三、集装箱专用码头所应具备的条件1978年9月25日，上海港首次靠泊集装箱船，当年吞吐量1976个标准箱；1979年，上海港集装箱吞吐量首破1万箱；1994年突破100万箱；2000年突破500万箱；2003年突破1000万箱。洋山深水港的建设，使上海港集装箱吞吐量又上一个新台阶，今年底首破2000万箱胜利在望。第二节集装箱一、集装箱的箱型及规格集装箱实际上是一种标准的运输货物的容器。集装箱又称货柜或货箱国际上为了便于计算和比较，以20FT型的集装箱作为计算单位，称为标准箱或换算箱。英文简称TEU（Twenty-footEquivalentUnits)自然箱是指不考虑集装箱内货物的重量，是否是重箱还是空箱，统称为自然箱。即20’自然箱或40’自然箱SOC—货主自有箱1、集装箱上的角配件角配件：三面有孔的金属件。一般采用焊接性能良好的，抗拉强度为49KG/MM2的铸钢制成。工作原理：（集装箱吊具中）旋锁件---角配件孔中---液压缸推动---旋锁90度----将突出部分转入---角配件长方形孔的狭窄边---起吊若集装箱在卡车、挂车、铁路车辆堆放需固定时，则采用上述车辆上的旋锁件与箱体下部角配件相配合。在卸船舶甲板上的集装箱时，要多一道工序，即需1-2人将集装箱底部四角的弹簧锁钮拆下，然后将箱子装上集卡运至堆场。2、集装箱的强度集装箱前后端及两侧框架是承受外力最大的集装箱构件，需使用高强度钢制作（抗拉强度为50kg/mm2）集装箱底板要能承受2t叉车进入箱内工作，叉车重量为5460kg左右当船舶航行时，由于产生横摇或纵倾，其动负荷要比静负荷加80%，集装箱的框架结构还应能承受这情况下产生的动负荷。3、集装箱的门大多数集装箱都是端口开门，为对开式。在某些铁路装卸线上的集装箱，也有侧开式。即不需要把集装箱从车辆上卸下即可进行装卸货作业。二、集装箱的种类GP(GeneralPurpose)普通箱RF(Reefer)冷藏箱OT(OpenTop)开顶箱FR(FlatRack)平板箱TK(Tank)罐式箱PF(PlatForm)框架箱HC(HighCube)高箱HT(HangerTainer)挂衣箱三、集装箱标记1、第一组标记：箱主代码、顺序号、核对数如COSU8001215COSU------箱主代号-------4位拉丁字母表示001234------顺序号----------6位阿拉伯数字表示5---核对数字-------用于计算机核对箱主号与顺序号纪录的准确性2、第二组标记：国籍代号、尺寸代号、类型代号如PRC2030PRC----集装箱的登记国---用3个拉丁字母大写表示20-------为尺寸代号---------由2位数字表示30-------为类型代号---------由2位数字表示（查得2030代表长20ft，高8ft的冷藏箱）3、第三组标记：最大总重、自重如MAXGROSS20320KG44800IBTARE1620KG3570IB补充：40ft箱的最大总重量为30.5t（即装货后不超重30.5t）20ft箱的最大总重量为24t40ft箱空箱自重约3.8t20ft箱空箱自重约2.3t若超重，港区会拒收。除上述必不可少的标志外，箱主还可有自选标志。如各家船公司自有箱上有船公司的图案标志等。第三节集装箱吊具（Spreader）1、固定式----20ft型自重1.5t40ft型2.5t2、伸缩式----利用油压操作使框架能自行伸缩。优点：变换吊具花的时间少，一般小于1min缺点：自重大，9t-10t适用：伸缩式吊具适合于装卸桥上使用。因为：*同一舱装载不同尺寸集装箱，伸缩式可节省变换吊具时间*伸缩式吊具较大的自重相对于装卸桥来说不会产生太大的影响为了便于吊箱时对位，伸缩式集装箱吊具的四角设有鹅掌形导手。3、组合式----由20ft型基本吊具+40ft型辅助吊具组合而成。优点：重量轻，自重为4-7t结构简单对不同尺寸的集装箱适应性强适用：组合式吊具主要用于跨运车等从事堆场作业的机械。4、双箱吊具----用一个集装箱吊具可同时起吊两个20ft的集装箱专用吊具；也可起吊一个40ft的集装箱。图4-10第四节集装箱装卸、搬运机械化一、集装箱船装卸机械化岸壁式集装箱装卸桥（Ship-to-shorecrane），简称集装箱装卸桥或装卸桥A.组成：带行走机构的门架、承担臂架重量的拉杆和臂架（海侧臂架、陆侧、中侧----主要作用是承受装卸桥小车的重量）B.外形：A型、H型C.配备：1个泊位配2台装卸桥2个连续泊位配3台装卸桥3个连续泊位配4-5台装卸桥1、集装箱装卸桥有关参数起重量：Q=Qt+W式中：Q——岸壁集装箱装卸桥的起重量，t；Qt——额定起重量，t；W——吊具重量，t。额定起重量----是指集装箱吊具的起重量，按所能起吊的集装箱的最大总重量表示。问：如何确定装卸桥的起重量？（1）起吊船舶舱盖板的需要（2）考虑装卸非标准化集装箱的需要（3）非标准化集装箱的最大总重量可达37t以上（4）兼顾装卸其他非集装箱重大件货物的需要起升高度：两部分组成；轨顶面以上的高度(H1)和轨顶面以下的高度(H2)A.主要取决因素：船舶型深、吃水、潮差、甲板上箱子层数、码头标高等B.确定标准：应保证船舶轻载高水位时能通过甲板堆放的层数n-1层，并能堆高到n层；在满载低水位时，能吊到舱底最下一层集装箱。H1=D+e+t+j+0.5–d2-(h0–h1)式中：D——集装箱船型深（m）；e——舱口围板高度（m）；t——舱盖板高度（m）；j——甲板上堆放集装箱的高度（m）；0.5——装卸作业安全间隙；d2——轻载吃水（m）；h0——码头面标高（m）；h1——高潮位；当考虑船舶向外横倾3o时，高度应增加，于是:X=0.5×F×tan3o式中：F——甲板上所堆放的集装箱的总宽（m）；H2=(h0-h2)+d1–g-h式中:h2———低水位，若潮差为2.5m，则h0–h2=3.9m；d1————满载吃水（m）；g——船底厚度，一般在0.5–1.5m之间，取g=1.0m；h————集装箱高度，h=2.438m；集装箱装卸桥整个起升高度为:H=H1+H2(m)。外伸距：集装箱装卸桥海侧轨道中心线向外至集装箱吊具铅垂中心线之间的最大水平距离。主要取决因素：到港船舶的船宽甲板上堆高层数船舶外倾度L=L1+L2+bL1：船舶处于水平状态时，L2：船舶外倾时，b：桥吊海侧轨道中心线至前沿岸壁之间的距离内伸距：集装箱装卸桥内侧轨道中心线向内至吊具铅垂中心线之间的最大水平距离。主要取决因素：放置集装箱放置舱盖板注意供电方式轨距：起重机两条行走轨道中心线之间的水平距离。主要决定因素：装卸桥的稳定性轨距内安排接运线横梁下的净空高度：主要决定因素：该高度应保证接运的水平搬运机械上堆放集装箱层数的需要基距：主要取决因素：能通过40ft的集装箱（长度为12.19m）能通过舱盖板安全间隙（两边各1m左右）工作速度A.起升速度空载起升速度通常应高于满载起升速度（即起吊额定起重量时的起升速度）1倍以上初期现在满载:30m/min50-55m/min空载:50-70m/min120-130m/min相应的生产率:20TEU/h30-35TEU/hB.小车行走速度距离：约40m时间：占整个工作循环时间的35%初期120-125m/min现在150m/min〉140m/min时，应在吊具上安装减摇装置。C.大车行走速度大车即装卸桥非频繁工作的机构，一般工作速度仅为25~45m/min。此速度是按人的步行速度确定的，检修时修理工可以跟着装卸桥走进行检查。D.臂架俯仰速度属非工作性操作。仰起和俯下一个工作周期约8min。二、集装箱堆场作业机械底盘车、跨运车、叉车、轮胎式龙门起重机、轨道式龙门起重机以及正面吊等。1、底盘车（Chassis）A.底盘车方式是美国海陆公司首先采用的一种装卸工艺方式，又称“海陆公司方式”（Sea-LandSystem)B.流程：船舶—（桥吊）—码头前沿—（底盘车）—堆场—（底盘车）—出港区C.特点：集装箱在码头堆场的整个停留时间均放置在底盘车上。D.优点：(l)工艺简单，装卸过程中发生机械故障而影响装卸作业的可能性很小；(2)由于不能重叠堆装，集装箱处于能随时提取的状态中；(3)便于装卸桥实现往复装载式的作业方法；(4)在装卸船舶时，码头上只需要使用场地牵引车，对场地结构的要求低；；(5)即使集装箱场的位置离码头前沿很远，也不影响集装箱船的装卸效率；(6)装卸船作业时，码头上不需要有作业人员协助；(7)吊箱次数少，集装箱损坏率低；(8)便于与货主交接，减少交接时的差错。E.缺点：(l)全部集装箱都放置在底盘车上，不能堆装，需要巨大的场地面积；(2)需要备有大量的底盘车，初始投资费用极高；(3)内陆运输人直接把车辆拖进场内，发生事故时有时难于明确事故责任；(4)各公司所提供的底盘车混杂在一起，在业务上将产生困难；(5)用装卸桥卸到底盘车上时，都需要对位，装卸桥的作业效率不高。2、跨运车（Straddlecarrier）跨运车方式(StraddleCarrierSystem)，又称“麦逊公司方式（MatsonSystem）优点：(l)从船上卸箱时，采用“落地”方式接运，无需对位，提高装卸桥效率；(2)集装箱在场地上可重叠堆放，堆放层数最高可三层；(3)跨运车是一种多用途机械，使码头机种单一，调配机械的灵活性较大；(4)在码头每天作业量不平衡时，可根据作业量随时增减机数。缺点：(l)价格较贵，采用跨运车进行换装和搬运时可能会提高装卸成本；(2)跨运车采用液压驱动，链条传运，容易损坏，故修理费用高，完好率低；(3)跨运车的轮压比底盘车大，要求较厚的场地垫层；(4)不便于进行“门到门”。跨运车方式的平面布置：垂直岸线布置配置：1桥吊+6台以上跨运车其中：四台以上承担箱子转载、堆码一台承担进出场车辆装卸一台备用适用码头：进口重箱量大，出口重箱量小的集装箱码头。3、集装箱叉车(Containerforklift)用于吞吐量不大的综合性码头上进行集装箱的装卸、堆垛、短距离的搬运和车辆的装卸作业，也有用于大型集装箱码头堆场的辅助作业，它是一种多功能的机械。其性能应符合下列要求：1)起重量应保证能装卸作业所需的各种箱型；2)起升高度应符合堆垛层数的需要；3)负荷中心(货叉前壁至货物重心之间的距离)取集装箱宽度的1/2，即1220mm；4)为适应装卸集装箱的需要，除采用标准货叉外，还应备有顶部起吊的专用吊具；5)为便于对准箱位，货架应能侧移和左右摆动。叉车搬运集装箱的两种方式：（1）吊运方式（2）叉运方式4、龙门起重机（TransferCrane)龙门吊系统工艺荷兰阿姆斯特丹港建设码头时最先采用的，又称“集装箱海上运输公司方式”（ContainerMarineLinesSystem:CML)（1）轮胎式龙门起重机（Rubber-tiredTransferCrane)特点：机动灵活，通用性强采用轮胎式龙门起重机的两种堆存方式：图A.底盘车通道在中间（优缺点）B.底盘车通道在一边(常用）（2）轨道式龙门起重机（RailmountedTransferCrane）堆场装卸、搬运和堆垛的专用机械。比轮胎式龙门起重机跨度大，堆垛层数多。最大的轨道式龙门吊横向可跨19列集装箱和4条车道，可堆5层高。龙门吊工艺方式的特点：优点：(l)运行时稳定性好，维修费用低，即使初始投资稍大，但装卸成本会降低；(2)箱列间不留通道紧密堆装，场地面积利用率很高；(3)运行方向一致、动作单一，易采用电子计算机控制，实现操作自动化。缺点：(l)堆层较高，如需取下层箱，要经多次捣载，在操作上带来许多麻烦；(2)配机数量一般固定，不易（能）用机数来调整场地作业量的不平衡；(3)自重较大，且堆装层数多，故场地需要重型铺装；(4)大跨距，由于码头不均匀下沉，可能会产生轨道变形。5、正面吊（F