□ 全媒记者 龙巍 通讯员 李鸿斌 郑志珣

未来在码头现场桥吊上不再有司机,轨道吊上也不再有司机,来往运输集装箱的卡车也不再需要司机驾驶,依靠码头自动化系统的调配指挥,就可以让码头上如钢铁侠般的轨道吊机,像夹娃娃一样将巨大的集装箱又准又稳地抓起或放下,让无人驾驶的集装箱卡车灵活自如地在码头内穿梭往返,码头集装箱的装卸作业将会实现自动化、智能化......这是南沙港区四期“广州版”自动化码头的未来场景。

根据2018年至2020年新一轮建设广州国际航运中心的行动计划,未来三年,广州港将在南沙港区四期开展自动化码头建设工作。

“南沙港区四期码头有望于2021年建成,将成为世界领先的全自动码头。”8月27日,广州港集团相关负责人向记者表示,自动化集装箱码头从根本上解决了传统码头运营中熟练劳动力的缺乏,以及排放不达标等问题。

传统码头自动化改造突破难点

广州港为何有在南沙港区建“自动化码头”的想法?记者走访广州港集团了解到,广州港南沙港区四期工程的定位是集装箱中转港,水转水的比例高,其主要装卸工艺流向多为平行于码头前沿线。然而目前国内外主要的自动化码头多为堆场垂直布置,若南沙港四期工依然采用垂直布置,将增长水转水运输线路,提高建设、运营成本,降低装卸效率。因此,广州港集团董事长蔡锦龙提出,必须设计一个适合南沙港区的新一代的自动化集装箱码头,要将南沙港区四期工程建设为具有广州特色的自动化码头。

广州港集团相关负责人表示,广州港将与多家国内外先进科技型企业开展跨行业合作,深度结合“互联网+”、新能源智能汽车技术和大数据及云计算技术等新兴科技,自主创新新一代自动化码头技术,突破传统码头自动化改造的关键技术难点。

广州港集团技术人员向记者解释说,所谓“自动化码头”,并非指港区空无一人,而是利用机械和计算机替代了操作难度大、危险系数高和重复性强的劳作,设备控制都通过计算机和后方监控人员远程操作进行。同比集装箱吞吐量规模相近的码头,南沙港区四期工程可减少约50%的用工人数,其中集装箱卡车司机就可减少约400人。

此外,传统集装箱码头的运输集装箱卡车采用内燃机驱动,而自动化方案采用的无人驾驶集装箱卡车使用充电锂电池变频驱动,不但在能源消耗上可以节约大笔资金,还可以实现零排放,做到真正意义上的绿色港口。

据了解,南沙港区四期工程无论是海轮码头作业设备,还是集装箱堆场作业设备以及港内外交互区作业设备,都将采取自动化设备。据参与自动化码头设计的中交第四航务工程勘察设计院有限公司设计人员介绍,“预计与传统的集装箱码头相比,自动化码头的维修成本、燃料动力成本以及管理成本将有望分别降低12%、10%、8%。”

据介绍,南沙港区四期工程建成后,不仅是绿色港口,更将成为广州港的“智慧港口”乃至广州市“智慧城市”发展进程的排头兵。

集卡实现

智能化调配

记者在南沙港区了解到,南沙港区四期未来能够成为自动化码头最关键的就是采取了“无人驾驶集装箱卡车”的技术。

广州南沙联合集装箱码头有限公司工程技术部经理黄炳林介绍,“无人驾驶集卡”简单地说,就是将无人驾驶技术应用到港区内的集装箱卡车上,实现集装箱卡车在满足码头各种装卸工况下的自动驾驶(车上无人)。为实现最终目标,“无人驾驶集卡”的设计将主要从两个层面考虑,一是单机层面,另外一个是系统层面。

在单机层面上,需要对传统集装箱卡车进行功能升级,使其具备底盘线控、环境感知、决策规划和车辆控制等自动行驶功能。

在系统层面上,需要开发无人驾驶集车车队管理系统,实现一百多台集卡同时作业。后期还要打通与码头操作管理系统(简称“TOS系统”)的接口,实现无人驾驶集卡与码头自动化岸桥及自动化轨道吊的交互作业。本项目的开发最大的难度就是将单机融入到车队管理系统和TOS系统中,实现智能化调配。

广州南沙联合集装箱码头有限公司总经理何业科向记者表示,未来,广州港集团将与设备制造商和拥有前沿技术的科技公司共同攻坚,尽早完成“无人驾驶集卡”的测试和联调。

“有了这个‘无人驾驶集卡’,我们就可以实现新一代的自动化集装箱码头的建设,还可以实现传统旧集装箱码头的升级改造。”何业科欣喜地说。

装卸工艺

革命性改进

“无人驾驶集卡”实现自动驾驶靠的是空中导航和地面高精地图。中交第四航务工程勘察设计院有限公司事业部副总工程师梁浩向记者介绍,“无人驾驶集卡”目前暂时定义为 “IGV”。借助北斗导航系统和本地差分基站、港区交通标识标线及惯性导航技术,实现“无人集卡”在港区内的路径规划和精确定位。而实现港区IGV无人驾驶集卡及车队的调度管理,将成为全国港口领先的创新。

和现有的自动化码头相比,无人驾驶集卡IGV的应用是对自动化集装箱码头装卸工艺革命性的改进。主要区别有以下几点:

传统的自动化码头包括国外著名的鹿特丹EUROMAX码头、国内的青岛港和上海洋山港采用了基于磁钉导航的自动化导引车AGV作为水平运输设备,而四期工程采用的是北斗导航的IGV无人驾驶集卡,从AGV演变成IGV,实际上是从自动化升级为智能化,体现了四期工程采用了更先进的前沿科技技术。

同时由于采用了世界尖端科技的无人驾驶技术,代替了陈旧的导航模式,使技术方案更灵活、成本更低廉,IGV比AGV单机的价格降低了70%。

而南沙港四期码头前沿采用单小车岸桥(QC)比其他自动化码头双小车岸桥单机重量减少20%,单机投资减少32%,同时还可以大大降低码头前沿水工结构的建设成本。

据介绍,南沙港区四期新一代自动化码头建设成本和运营成本均有所降低,特别是运营时期的人工成本、燃油动力成本、管理成本,将会大幅降低。

另外不需要在码头基础地面里埋设导航磁钉,减少了维修工作面,提高了运营效率,为今后新建自动化码头提供了新的示范。

技术可全面应用推广

据介绍,广州港南沙港区四期工程将是我国华南地区第一个集物联网感知、通信导航、信息网络、大数据云计算和安全防范等先进技术为一体的新建自动化码头,这也是全球范围码头自动化的一个重大创新。

“待南沙港区四期建成后,码头还会通过环境感知和导航定位进行决策规划,就像有一个大脑一样自行规划最佳流程,智能化是它的突出特点。”参与自动化码头设计的舒先生告诉记者。

参与该自动化码头设计的技术人员透露,全自动化智能集装箱码头初步定于今年第三季度开始动工,预计2021年建成。

技术人员还告诉记者,以往的自动化码头建设经验和技术都不适用于老码头。因为老码头主要的堆场布置形式多为水平布置,想要改造成为自动化集装箱码头常用的堆场垂直布置,在基础设施的改造上投入大、难度高。而南沙港四期自动化码头建成后,“堆场水平布置,无人驾驶集卡”方案,为传统集装箱码头自动化升级改造提供了宝贵的技术借鉴。在未来的码头运营中,南沙港区一二三期都能从四期工程取得宝贵的经验,由传统码头升级改造为局部自动化,乃至全自动化码头。

广州港南沙港区机械工程师吴伟明告诉记者,广州港是千年古港,这些年不断在向国际化大港迈进,自己身处其中感觉每天都有新变化。13年前他刚来南沙港区工作时,这里还是荒芜一片,岸桥数量寥寥无几,人烟稀少,压根没有想到过港口会发展这么快。再看看现在的南沙港区,已经是桥吊林立,现在南沙港码头一期、二期、三期已经建成,四期也在筹建。可以预见,现有的码头设备将会逐步应用自动化技术,会考虑对旧设备进行自动化远程操作的升级改造来减少工人的劳动强度,对技术的要求会更高,因此,自己希望通过努力学习,为港口自动化做些事。