為深入了解國內(nèi)沿海典型自動化集裝箱碼頭發(fā)展現(xiàn)狀，剖析國內(nèi)自動化集裝箱碼頭快速發(fā)展的背景，全球一次性建成規(guī)模最大、集成度最高、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的自動化集裝箱碼頭上港集團洋山四期自動化碼頭運營團隊對全國十余家自動化碼頭進行走訪、調(diào)研，提出了自動化碼頭建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢，對預(yù)判“十四五”我國自動化碼頭規(guī)模增長潛力、關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向發(fā)揮關(guān)鍵作用。

1993年世界第一個自動化碼頭ETC-Delta 建成并成功運營逐步掀起了自動化集裝箱碼頭建設(shè)的浪潮，但主要集中在歐洲、北美洲等勞動力成本昂貴、技術(shù)較發(fā)達的地區(qū)。直到2016 年，廈門遠(yuǎn)海碼頭實現(xiàn)自動化改造并投產(chǎn)，打破了國內(nèi)自動化集裝箱碼頭發(fā)展的空白，國內(nèi)自動化集裝箱碼頭的發(fā)展在開局便駛?cè)肟燔嚨?，次年青島港自動化集裝箱碼頭和上港集團洋山四期自動化集裝箱碼頭相繼投產(chǎn)。此后，國內(nèi)沿海自動化集裝箱碼頭建設(shè)及傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動化改造項目像雨后春筍般涌現(xiàn)，并在“十三五”期間形成一定規(guī)模，成為全球自動化集裝箱碼頭發(fā)展的主力軍。剖析推動國內(nèi)沿海自動化集裝箱碼頭發(fā)展的原因，以國內(nèi)沿海典型自動化集裝箱碼頭發(fā)展情況研究為基礎(chǔ)，提出關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢，對預(yù)判“十四五”我國自動化集裝箱碼頭規(guī)模增長潛力、關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向發(fā)揮關(guān)鍵作用。

一、國內(nèi)自動化集裝箱碼頭發(fā)展背景分析

1. 政策引導(dǎo)與支持

我國是港口大國，2019 年全球港口集裝箱吞吐量排名中我國有7 個港口位居前10。為全面提升我國港口發(fā)展水平，實現(xiàn)從世界大港向世界一流強港的轉(zhuǎn)變，國家相關(guān)部委出臺了《交通強國建設(shè)綱要》《關(guān)于建設(shè)世界一流港口的指導(dǎo)意見》《關(guān)于推動交通運輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》等一系列方針政策，為我國港口加強創(chuàng)新驅(qū)動，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線，推進港口自動化、智能化建設(shè)提供根本遵循與政策支持。與此同時，我國港口發(fā)展在新時代被賦予了新使命，在推動數(shù)字化高質(zhì)量發(fā)展的同時打造樣板、樹立名片、走出國門，在“一帶一路”沿線港口建設(shè)中發(fā)揮更大作用。

2. 技術(shù)發(fā)展與成熟

近幾年，港口與高校、科研機構(gòu)、高新技術(shù)企業(yè)聯(lián)合開展技術(shù)攻關(guān)愈加密切，為前沿技術(shù)研究成果提供運用場景的同時促進技術(shù)持續(xù)優(yōu)化升級，加速人工智能、5G 通信、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、無人駕駛等技術(shù)在港口落地運用，推動港口在自動化水平極大提升的同時向智慧港口轉(zhuǎn)變。同時，港口自動化建設(shè)成功案例不斷增加，高效率、高穩(wěn)定、高可靠性能凸顯，進一步增強了行業(yè)自動化發(fā)展信心。此外，技術(shù)的成熟與發(fā)展降低了廠商入市門檻，港口智能裝卸裝備及系統(tǒng)供應(yīng)商增加，供應(yīng)商間的競爭使得自動化集裝箱碼頭建設(shè)成本持續(xù)降低。

3. 勞動力短缺與成本壓力

港口長期以來屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，過去人口紅利為國內(nèi)港口的規(guī)模及吞吐量發(fā)展提供了有力支撐。然而，隨著人口紅利收緊、新一代勞動力就業(yè)理念轉(zhuǎn)變、港口城市生活成本提升，港口招工難、用工貴的問題日益突出。港口設(shè)備遠(yuǎn)程控制技術(shù)及自動化技術(shù)的運用可改善勞動環(huán)境、降低勞動強度、提高生產(chǎn)安全性， 過去只適合男性的崗位實現(xiàn)對女性開放，用工范圍擴大，降低勞動力成本壓力。

二、國內(nèi)沿海自動化集裝箱碼頭發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)總體情況現(xiàn)狀

1. 國內(nèi)沿海典型自動化集裝箱碼頭發(fā)展現(xiàn)狀

（1）廣西欽州港大欖坪南（7#~10# 泊位）

北部灣港集團廣西欽州港大欖坪南建設(shè)4 個集裝箱泊位，其中7#、8# 泊位利用已建成的2 個7 萬噸級多用途泊位進行改造，9#、10# 為新建10 萬噸級集裝箱泊位，岸線長度為1 302 m，陸域面積為115.5 萬m2，設(shè)計年吞吐量260 萬TEU，預(yù)計2022 年投產(chǎn)。

碼頭采用“自動化雙小車岸橋+ 智能導(dǎo)引車（IGV）+ 自動化軌道吊”的全自動化裝卸工藝系統(tǒng)，作業(yè)規(guī)模為12 臺岸橋、84 臺IGV、52 臺軌道吊。岸橋主小車為自動運行+ 船側(cè)抓放箱遠(yuǎn)程操作模式，門架小車全自動作業(yè)。IGV 通過激光、視覺和衛(wèi)慣組合的融合技術(shù)來進行導(dǎo)航定位，鋰電池動力，在箱區(qū)海側(cè)端部設(shè)置充電設(shè)施。堆場采用垂直布局，軌道吊采用雙懸臂模式，IGV 和外集卡分別在軌道吊的兩側(cè)懸臂下進行裝卸作業(yè)，并利用圍網(wǎng)隔離， 每塊箱區(qū)配置2 臺軌道吊。相鄰兩塊箱區(qū)間隔布置外集卡作業(yè)通道和IGV 作業(yè)通道，首次采用外集卡車道“U”型布置，每隔1 塊箱區(qū)在軌道吊的軌內(nèi)布置2 根港外集卡行駛車道，外集卡在軌道吊的一側(cè)懸臂下完成裝卸后在海側(cè)端部調(diào)頭至軌內(nèi)集卡車道出場。碼頭管理系統(tǒng)設(shè)計全場設(shè)備優(yōu)化調(diào)度、智能堆場管理、智能自動配載、自動箱位分配等功能。

（2）廣州南沙四期碼頭

廣州港集團廣州南沙四期碼頭規(guī)劃4 個集裝箱干線泊位、岸線長度為1460 m，12 個支線泊位、岸線長度為984 m，陸域面積為120 萬m2，設(shè)計年吞吐量490 萬TEU，內(nèi)外貿(mào)業(yè)務(wù)并存，水水中轉(zhuǎn)比例達80%，預(yù)計于2021 年投產(chǎn)。

碼頭主要采用“自動化單小車岸橋+ 智能導(dǎo)引車（IGV）+ 自動化軌道吊”的全自動化裝卸工藝系統(tǒng)，自動化作業(yè)區(qū)封閉。配置22 臺半自動化岸橋，其中6 臺輕型岸橋用于支線作業(yè)， 在支線泊位上還布置了9 臺集裝箱低門架門機。干線泊位IGV 裝卸作業(yè)通道位于岸橋軌內(nèi)，軌后布置拆裝扭鎖輔助通道。堆場與碼頭平行布局，空箱、重箱分開堆存，采用不同額定載重的自動化單懸臂軌道吊，重箱箱區(qū)布置40 臺， 采用全自動化作業(yè)模式，空箱箱區(qū)布置9 臺， 箱區(qū)側(cè)采用遠(yuǎn)程手動抓放箱模式，其余自動化作業(yè)。設(shè)置港內(nèi)外車輛交接區(qū)，外集卡在交接區(qū)完成提送箱作業(yè)，交接區(qū)配備3 臺自動化雙懸臂軌道吊作業(yè)，對外集卡作業(yè)采用半自動化作業(yè)模式。配置158 臺IGV，全電驅(qū)動，使用自動臂拔插式固定充電，具備L4 級自動駕駛能力，采用4G/5G 雙網(wǎng)冗余通信。碼頭管理系統(tǒng)設(shè)計自動堆存計劃、配載、設(shè)備調(diào)度、理貨、閘口、冷藏箱抄溫等功能。

（3）深圳媽灣港

招商局港口集團利用原海星碼頭1#~4# 散雜貨泊位改建全自動化集裝箱碼頭，岸線長850 m，建設(shè)2 個20 萬噸級集裝箱泊位，設(shè)計年通過能力155 萬TEU，預(yù)計2021 年5 月投產(chǎn)。

泊位采用“自動化單小車岸橋+ 智能集卡+ 自動化軌道吊”的全自動化工藝系統(tǒng)，自動化設(shè)備規(guī)模為8 臺岸橋、40 臺智能集卡、26 臺軌道吊。岸橋采用半自動運行，起升高度為52 m。智能集卡使用L4 級無人駕駛技術(shù)，純電驅(qū)動，碼頭車隊管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)設(shè)備調(diào)度及初始路徑規(guī)劃，支持多種無人駕駛拖車混編作業(yè)。堆場平行碼頭布置，重箱堆場采用單懸臂軌道吊，空箱堆場采用雙懸臂軌道吊，對人工集卡采用自動運行+ 遠(yuǎn)程人工抓放箱操作模式，對智能集卡實現(xiàn)全自動作業(yè)。相鄰兩臺單懸臂軌道吊對稱布置，下方混合布置內(nèi)外集卡裝卸及穿行通道。碼頭采用自主開發(fā)的操作系統(tǒng)CMPort CTOS，除自動化生產(chǎn)、計劃、調(diào)度等模塊外，智能安全管理系統(tǒng)得到有效運用，5G 通信技術(shù)在遠(yuǎn)程控制、理貨、無人駕駛等多個場景中使用。

（4）廈門遠(yuǎn)海自動化碼頭

中遠(yuǎn)海運港口集團廈門遠(yuǎn)海自動化碼頭2016 年投產(chǎn)，是對原有廈門港海滄港區(qū)14# 泊位和15# 泊位做改造，岸線長447 m，建設(shè)1 個集裝箱泊位，設(shè)計年吞吐能力95 萬TEU。

碼頭采用“自動化雙小車岸橋+ 自動導(dǎo)引車（AGV）+ 自動化軌道吊”的全自動化工藝系統(tǒng)，自動化設(shè)備規(guī)模為3 臺岸橋、18 臺AGV、16 臺軌道吊。岸橋采用自動運行+ 船側(cè)抓放箱遠(yuǎn)程操作模式，支持自動化岸橋、傳統(tǒng)岸橋同船混合作業(yè)。堆場平行岸線布局，采用端部作業(yè)模式：箱區(qū)西端為集卡交接區(qū)，包括人工集卡和智能集卡；箱區(qū)東端為AGV 交接區(qū)， 配置無懸臂軌道吊。AGV 通過磁釘定位，電力驅(qū)動，箱區(qū)交互區(qū)車道配置1 臺AGV 伴侶，支持AGV 充電同時可暫落集裝箱。智能集卡目前處于測試階段。5G 在設(shè)備遠(yuǎn)程控制、智能集卡、理貨等多個場景實現(xiàn)探索性運用。

（5）洋山四期自動化碼頭

上港集團洋山四期自動化碼頭2017 年12 月投產(chǎn)， 總面積達223萬m2， 碼頭總長度2 350 m，建設(shè)7 個集裝箱深水泊位、61 塊自動化箱區(qū)，設(shè)計吞吐能力630 萬TEU。

碼頭采用“自動化雙小車岸橋＋自動導(dǎo)引車（AGV）＋自動化軌道吊” 的全自動化裝卸工藝系統(tǒng)，到2021 年將配備26 臺岸橋、135 臺AGV、119 臺軌道吊，堆場及自動導(dǎo)引車自動化作業(yè)區(qū)封閉。岸橋主小車除船側(cè)抓放箱需遠(yuǎn)程操作外，其余自動運行，配備雙吊具作業(yè)工藝，門架小車全自動作業(yè)。堆場采用垂直布局模式，采用無懸臂、單懸臂、雙懸臂等3 種形式軌道吊提升海側(cè)作業(yè)能力，除了對陸側(cè)外集卡作業(yè)需安全確認(rèn)外，均實現(xiàn)自動化作業(yè)， 每塊箱區(qū)固定布置2 臺，海側(cè)軌道吊以裝卸船作業(yè)為主、具備雙箱吊作業(yè)能力，陸側(cè)軌道吊以集卡進提箱作業(yè)為主。AGV通過磁釘導(dǎo)航定位，采用鋰電池驅(qū)動，全自動換電，在箱區(qū)海側(cè)與軌道吊交互，配備頂升功能，配合支架解決堆場銜接“解耦”問題，同時可駛?cè)霊冶圮壍赖跸路阶鳂I(yè)。智能集卡處于類商業(yè)化運作階段，在陸側(cè)與人工集卡混線作業(yè)。碼頭管理系統(tǒng)TOS，自動化堆存計劃、配置、岸橋作業(yè)路計劃、發(fā)箱等模塊全面運用，同時配備智能理貨、智能閘口、大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析等系統(tǒng)。

（6）寧波舟山港梅山港區(qū)二期（6#~10#泊位）

寧波舟山港集團梅山港區(qū)二期規(guī)劃建設(shè)3 個15 萬噸級、2 個20 萬噸級集裝箱泊位，岸線長2 150 m，陸地面積180 萬m2，設(shè)計年吞吐量430 萬TEU，6#、7# 泊位于2020 年投產(chǎn)。

碼頭布局與1#~5# 傳統(tǒng)泊位保持一致，堆場與碼頭平行，采用“自動化單小車岸橋+ 集卡+ 自動化輪胎吊”的半自動化工藝系統(tǒng)，智能集卡目前處于測試階段。作業(yè)規(guī)模為22 臺岸橋、66 臺輪胎吊。岸橋在船側(cè)及水平運輸設(shè)備抓放箱需遠(yuǎn)程人工操作，其余實現(xiàn)自動運行， 起升高度升級至52 m。輪胎吊除大車運行，對人工集卡抓放箱，對底層箱作業(yè)需人工遠(yuǎn)程安全確認(rèn)外，其余環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化。智能集卡通過北斗、GPS、激光雷達等融合導(dǎo)航技術(shù)，采用電力驅(qū)動，使用充電槍對設(shè)備直充。人工集卡與智能集卡混線作業(yè)，安全管控及交通組織復(fù)雜度高，尤其是在箱區(qū)內(nèi)單車道作業(yè)，前期采取分時段作業(yè)的方式解決，逐步推進混線作業(yè)。碼頭采用自主研發(fā)的n-TOS 系統(tǒng)，基本實現(xiàn)理貨、道口等環(huán)節(jié)自動化，5G 通信技術(shù)在輪胎吊上探索性運用。

（7）日照港（E、F 區(qū)堆場）

山東省港口集團日照港在石臼港區(qū)西9#、10# 泊位后方原散雜貨堆場E、F 區(qū)做自動化集裝箱堆場改造，工程分3 期，采用“本地單小車岸橋+ 集卡+ 自動化軌道吊”的半自動化工藝系統(tǒng)。一期、二期工程分別于2019 年、2020 年投產(chǎn)，規(guī)劃7 塊箱區(qū)20 萬m2，箱區(qū)與碼頭平行，配備14 臺自動化雙懸臂軌道吊，吊具對集卡作業(yè)時在下降到安全高度后由人工遠(yuǎn)程操作，其余實現(xiàn)自動化。三期工程將進一步擴大自動化改造范圍，引入智能集卡及自動化單小車岸橋，形成“自動化單小車岸橋+ 智能集卡+ 自動化軌道吊”全自動化工藝系統(tǒng)。碼頭操作系統(tǒng)目前基本采用人工決策，后續(xù)計劃自主研發(fā)實現(xiàn)自動化操作。

（8）青島港前灣四期自動化碼頭

山東港口集團青島港前灣四期自動化碼頭2017 年5 月投產(chǎn)，岸線長為2 088 m，規(guī)劃建設(shè)6 個集裝箱深水泊位、38 個自動化箱區(qū)，設(shè)計年吞吐量520 萬TEU。

碼頭采用“自動化雙小車岸橋+ 自動導(dǎo)引車（AGV）+ 自動化軌道吊”的全自動化裝卸工藝，目前配備16 臺岸橋、83 臺AGV、76 臺軌道吊。岸橋主小車為半自動模式，門架小車全自動作業(yè)。堆場采用垂直布局模式，軌道吊采用無懸臂形式，除陸側(cè)對外集卡作業(yè)需人工安全確認(rèn)外，其余實現(xiàn)自動化，海側(cè)以作業(yè)AGV 裝卸船為主、配備雙箱吊，陸側(cè)以作業(yè)外集卡進提箱為主。自動導(dǎo)引車通過磁釘導(dǎo)航定位，采用鋰電池驅(qū)動，配備頂升功能。近期，碼頭啟動建設(shè)空軌集疏運體系建設(shè)，打通鐵路港站到堆場運輸。碼頭生產(chǎn)使用NAVIS-N4 系統(tǒng)，具備自動生產(chǎn)組織、計劃調(diào)度等功能，同時在閘口及理貨等環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化。

（9）天津港北疆港區(qū)C 段

天津港集團北疆港區(qū)C 段規(guī)劃建設(shè)全自動化集裝箱碼頭，預(yù)計2021 年投產(chǎn)，岸線長為1 100 m，規(guī)劃建設(shè)3 個20 萬噸級集裝箱泊位，設(shè)計年吞吐量250 萬TEU。

碼頭采用“自動化單小車岸橋+ 智能集卡+ 自動化軌道吊”的全自動化工藝系統(tǒng)，形成12 臺岸橋、42 臺軌道吊、76 臺智能集卡的生產(chǎn)規(guī)模。自動化堆場平行于碼頭前沿，布置9 個箱區(qū)，采用雙懸臂自動化軌道吊，懸臂下布置4 根集卡車道。港內(nèi)外集卡采用“空間+ 時間” 的隔離方式，在內(nèi)外集卡平面交叉處設(shè)置道閘。

（10）京唐港區(qū)（21#~25#泊位）

唐山港集團京唐港區(qū)21#~25# 泊位是自動化改造項目，規(guī)劃建設(shè)4 個10 萬噸級和1 個3 萬噸級集裝箱泊位，設(shè)計年吞吐量為230 萬TEU，以內(nèi)貿(mào)為主，21#、22# 泊位2018 年改造完成并投產(chǎn)。

碼頭采用“自動化單小車岸橋+ 集卡+ 自動化軌道吊”的半自動化工藝系統(tǒng)，設(shè)備規(guī)模為10 臺岸橋、20 臺軌道吊，智能集卡處于測試階段，未來將升級為全自動化工藝。堆場與碼頭前沿平行布局，重箱堆場采用自動化無懸臂式軌道吊作業(yè)，對集卡采用自動運行+ 遠(yuǎn)程人工抓放箱模式，軌內(nèi)布置2 根集卡作業(yè)車道， 重箱及空箱堆存分離，空箱堆場目前采用堆高機作業(yè)。智能集卡處于測試階段，搭配融合導(dǎo)航技術(shù)，使用5G 信息傳輸技術(shù)，具備自動避讓及路徑規(guī)劃功能。碼頭生產(chǎn)使用NAVIS 系統(tǒng)，生產(chǎn)、計劃基本通過人工操作。

2. 國內(nèi)沿海自動化集裝箱碼頭建設(shè)及關(guān)鍵技術(shù)總體情況

在外部利好政策及技術(shù)刺激、內(nèi)部變革需求雙向驅(qū)動下，國內(nèi)自動化集裝箱碼頭的發(fā)展在開局便駛?cè)肟燔嚨?，除上述項目外，鹽田、大連、南通、威海等多個地區(qū)的港口也開展了新建自動化碼頭或碼頭自動化改造的實踐。據(jù)不完全統(tǒng)計，“十三五”期間投產(chǎn)的自動化集裝箱碼頭近10個，預(yù)計到“十四五”我國沿海自動化集裝箱碼頭投產(chǎn)規(guī)模將近20 個，整體自動化水平將進一步提升，向智慧港口邁進。國內(nèi)沿海典型自動化集裝箱碼頭建設(shè)及關(guān)鍵技術(shù)總體情況詳見表1。

表1 國內(nèi)沿海典型自動化集裝箱碼頭建設(shè)及關(guān)鍵技術(shù)總體情況表

三、國內(nèi)沿海自動化集裝箱碼頭關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢

1. 平面布局與裝卸工藝

（1）懸臂式軌道吊在垂直布局式堆場中運用進一步推廣

堆場布局模式是自動化集裝箱碼頭平面布局的重點，堆場一般分為垂直碼頭及平行碼頭布局兩種形式。國內(nèi)率先建設(shè)的全自動化集裝箱碼頭新建項目基本采用堆場垂直碼頭的模式，自動化水平運輸設(shè)備銜接碼頭與堆場作業(yè)，縮短箱區(qū)到碼頭前沿運輸距離、簡化行駛路徑。裝卸設(shè)備布局及出箱點相對固定，海側(cè)負(fù)責(zé)裝卸船作業(yè)，陸側(cè)負(fù)責(zé)集卡進提箱作業(yè)，將人工駕駛集卡與自動化機械隔離，保證人機安全，降低堆場交通組織安全管控風(fēng)險，但對作業(yè)任務(wù)在時間及空間上的均衡性提出較高要求。隨著集裝箱船舶大型化發(fā)展，單艘次作業(yè)量持續(xù)增加，此外，海運周期長、影響要素多，船期存在不確定性，實際靠泊位置與計劃靠泊位置可能存在偏差，箱區(qū)沖突無法避免，加之外集卡進提箱業(yè)務(wù)量不均衡，多要素疊加對箱區(qū)出箱能力的要求持續(xù)提高，箱區(qū)布局及裝卸工藝的選擇在結(jié)合場地條件、堆存密度等要素的同時向具備更加靈活及彈性作業(yè)能力發(fā)展，懸臂式軌道吊在垂直式堆場布局中得到進一步推廣，提升該布局中堆場的出箱能力。

（2）智能集卡及碼頭規(guī)?；\用理念助推平行布局式堆場發(fā)展

智能集卡在許多港口實現(xiàn)探索性測試或運用，隨著無人駕駛及智能識別、車路協(xié)同等技術(shù)發(fā)展，智能集卡與人工駕駛集卡混線運行水平將進一步提升，堆場水平碼頭布局模式中復(fù)雜的交通組織問題將得到解決，堆場與碼頭平行的布局模式在機械靈活調(diào)度、快速提高局部箱區(qū)收發(fā)箱作業(yè)能力降低堆場計劃決策難度的優(yōu)勢將逐步發(fā)揮，將進一步在傳統(tǒng)碼頭自動化改造及新建小型自動化集裝箱碼頭中得到推廣。與此同時，隨著港口規(guī)?；\營理念的發(fā)展，堆場平行碼頭的布局模式在新建的多泊位自動化集裝箱碼頭中也將進一步得到運用，以保持港口整體布局統(tǒng)一性，為未來碼頭規(guī)?；\營提供支撐。

（3）以腹地貨源為主的自動化集裝箱碼頭將進一步發(fā)展多式聯(lián)運布局規(guī)劃

近幾年，我國持續(xù)加大環(huán)境保護力度，推動多式聯(lián)運發(fā)展，大力推動一系列突破性政策利好出臺、鐵路場站及網(wǎng)絡(luò)加快建設(shè)、內(nèi)河碼頭及河道加快發(fā)展、江海聯(lián)運船舶研究及運用，大量港口加速布局腹地多式聯(lián)運交通網(wǎng)絡(luò)，也逐步加強碼頭多式聯(lián)運交通布局及自動化裝卸工藝探索。鐵路將逐步鋪設(shè)到碼頭內(nèi)部，通過自動化水平運輸模式，突破“最后一公里”的轉(zhuǎn)運問題。支線作業(yè)重要性日益突出，單獨設(shè)立支線泊位的布局模式將被更多港口采用，同時將配備輕型自動化岸橋，進一步降低投資成本。

2. 自動化裝卸裝備技術(shù)

（1）單小車岸橋得到推廣，全過程自動化待提升

雙小車岸橋在效率提升、自動化程度、降低勞動強度等方面具備優(yōu)勢，但隨著智能駕駛設(shè)備的推廣，改變了人、機作業(yè)環(huán)境隔離的傳統(tǒng)理念，加之單小車岸橋在成本、能耗、場地要求等方面優(yōu)勢突出，單小車岸橋?qū)⑦M一步推廣運用。

目前岸橋的主要技術(shù)壁壘在于船側(cè)自動化和自動拆裝鎖鈕等技術(shù)上。船上集裝箱精確檢測技術(shù)是岸邊裝卸設(shè)備實現(xiàn)海側(cè)自動化的關(guān)鍵，推動船側(cè)自動化還處于深耕發(fā)展階段，未來有望實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制員一對多作業(yè)。目前，自動拆裝鎖鈕暫未實現(xiàn)全自動化穩(wěn)定作業(yè)，集裝箱鎖孔精確定位和鎖鈕拆裝夾具自動更換技術(shù)是主要研究方向。

（2）無人駕駛技術(shù)助推水平運輸設(shè)備智能化水平持續(xù)提升

使用多傳感器融合定位技術(shù)的智能導(dǎo)引車在導(dǎo)航技術(shù)、路徑規(guī)劃邏輯、車架設(shè)計等方面進行了提升和改良，相較于早期的自動導(dǎo)引車， 單機設(shè)備智能化程度更高，為未來自動導(dǎo)引車實現(xiàn)向智能、低成本發(fā)展提供發(fā)展方向。與此同時，智能集卡在大量自動化碼頭建設(shè)及改造項目中運用，但處于調(diào)試或初步探索階段，高精度的車輛定位技術(shù)、周圍環(huán)境感知技術(shù)、車輛路徑規(guī)劃導(dǎo)航控制技術(shù)和車隊調(diào)度與控制系統(tǒng)存在很大發(fā)展空間，目前通常使用空間或時間隔離方式將人工集卡與智能集卡分開作業(yè)，同時探索通過發(fā)放定位設(shè)備、安裝定位軟件等手段將外集卡、現(xiàn)場作業(yè)人員納入碼頭整體規(guī)劃及管控，減少人機混合作業(yè)不確定性。隨著技術(shù)的成熟，智能集卡運用范圍將進一步擴大，混線作業(yè)可靠性進一步提升，助力半自動化碼頭實現(xiàn)全自動升級。

3. 碼頭生產(chǎn)管控系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

（1）碼頭生產(chǎn)管控系統(tǒng)逐步走上自研道路

為掌握核心技術(shù)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主動權(quán)， 各港口對數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作越來越重視，碼頭生產(chǎn)管控系統(tǒng)自主研發(fā)成為重點突破方向。自動化集裝箱碼頭的生產(chǎn)管控系統(tǒng)主要包括碼頭操作系統(tǒng)（TOS）和設(shè)備管控系統(tǒng)（ECS）。TOS自主研發(fā)南方港口起步較早，總體應(yīng)用情況良好，主要代表有上海港的TOPS 和ITOS、寧波舟山港的N-TOS、招商局港口的C-TOS。另外廣州南沙四期、廈門遠(yuǎn)海、日照港等也采用國內(nèi)華東電子的TOS。從長遠(yuǎn)來看，體量大的港口會朝著自主研發(fā)TOS 的方向推進，技術(shù)力量相對薄弱的港口則與專業(yè)軟件公司聯(lián)合開發(fā)。

（2）生產(chǎn)管控系統(tǒng)架構(gòu)相對固化為兩種模式

新建全自動化集裝箱碼頭主要采用強TOS 模式，把任務(wù)分配、設(shè)備調(diào)度和過程控制集中在TOS，這種模式實現(xiàn)集中決策，有利于碼頭三大機種的高效協(xié)同，便于過程動態(tài)調(diào)整。該模式有進一步加強的趨勢，上海港以色列海法新港項目將岸橋管理系統(tǒng)（QCMS）功能整合至TOS，TOS 直接與岸橋自動化系統(tǒng)（ACCS）對接， 后續(xù)TOS 將會完全整合ECS 系統(tǒng)功能，成為自動化集裝箱碼頭生產(chǎn)管控的核心。傳統(tǒng)碼頭自動化改造項目主要采用強ECS 模式，原TOS 不做大規(guī)模改造，自動化作業(yè)模式相關(guān)功能被聚焦到ECS 系統(tǒng)，部分港口聯(lián)合設(shè)備供應(yīng)商共同研發(fā)ECS 系統(tǒng)。

（3）智能化計劃、調(diào)度模塊發(fā)展后勁大

當(dāng)前各碼頭主要聚焦于設(shè)備自動化和智能化，對生產(chǎn)管控系統(tǒng)中計劃、調(diào)度模塊的智能化發(fā)展關(guān)注度欠缺，而這是評判碼頭智能化水平的關(guān)鍵要素。目前自動化堆場選位、配載及設(shè)備調(diào)度等模塊已在部分港口得到使用，隨著人工智能的進步，智能化水平還有較大提升空間，開展基于大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)驅(qū)動的碼頭作業(yè)協(xié)同優(yōu)化與智能決策方法的研究，進一步完善智能管控系統(tǒng)功能，提升生產(chǎn)組織和過程控制的智能化水平，打造全流程智慧集裝箱碼頭是未來發(fā)展方向。

（4）大數(shù)據(jù)分析和數(shù)字孿生系統(tǒng)初步發(fā)展

上海洋山四期自動化碼頭、深圳媽灣港等少數(shù)港口啟動了大數(shù)據(jù)分析和數(shù)字孿生系統(tǒng)探索及嘗試?，F(xiàn)階段大數(shù)據(jù)作業(yè)分析系統(tǒng)已具備匯集自動化集裝箱碼頭全過程作業(yè)海量數(shù)據(jù)，構(gòu)建智能決策大數(shù)據(jù)知識庫的能力，但在實際運用方面也僅停留在船舶完工后的數(shù)據(jù)采集、相關(guān)指標(biāo)的匯總及展示，實現(xiàn)事前作業(yè)預(yù)測、資源配置指導(dǎo)、作業(yè)方案優(yōu)化、即時智能決策等核心功能是未來發(fā)展趨勢。

目前數(shù)字孿生系統(tǒng)處于探索階段，主要是采用實際場景與模型的映射方法，孿生模型與數(shù)據(jù)的虛實融合機制可對生產(chǎn)過程信息進行全面檢測和分析，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

（5）人工智能在安全生產(chǎn)管控方面將發(fā)揮大作用

部分港口通過人臉識別、人體行為識別、車輛識別等技術(shù)建立智慧安全系統(tǒng)，對作業(yè)區(qū)域內(nèi)的作業(yè)人員、車輛的行為進行監(jiān)控，自動識別安全隱患，并主動報警，與無人機結(jié)合運用，實現(xiàn)全域無死角監(jiān)控。后續(xù)隨著人工智能技術(shù)的持續(xù)突破，特別是計算機視覺、語音識別和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，可提升安全管控系統(tǒng)智能化水平，成為智慧碼頭重要的組成部分。

（6）多種通信方式互補、網(wǎng)絡(luò)安全重要性凸顯

隨著5G 商業(yè)化運用落地，大量自動化集裝箱碼頭在裝卸設(shè)備遠(yuǎn)程控制、智能集卡、理貨等場景開展啟動探索性運用，充分利用5G 通信低網(wǎng)絡(luò)延時、高帶寬的特點，支持大量高清視頻及圖片高速回傳。同時，5G 為傳統(tǒng)碼頭設(shè)備自動化改造帶來新的路徑，替代光纜鋪設(shè)，降低工程量。5G 優(yōu)勢將會在5G 生態(tài)相對成熟、工業(yè)控制終端產(chǎn)品日趨豐富、基站建設(shè)成本下降后進一步凸顯。對于全新采購自動化設(shè)備、業(yè)務(wù)流程重構(gòu)的碼頭，通常選用多種通信方式互補的方案，在探索性部署5G 的同時， 保留岸邊、堆場裝卸設(shè)備有線網(wǎng)絡(luò)方案，自動化水平運輸設(shè)備、理貨等采用雙網(wǎng)冗余無線網(wǎng)絡(luò)，確保指令傳輸穩(wěn)定性。

隨著數(shù)字化發(fā)展，數(shù)據(jù)價值持續(xù)提升，港口網(wǎng)絡(luò)安全重視度持續(xù)加強，碼頭往往通過專網(wǎng)建設(shè)筑牢網(wǎng)絡(luò)安全屏障，構(gòu)建符合等保標(biāo)準(zhǔn)的工控系統(tǒng)安全防護平臺是發(fā)展趨勢。

四、結(jié) 語

近幾年，國內(nèi)沿海港口深入推進自動化集裝箱碼頭建設(shè)及碼頭自動化改造項目，投產(chǎn)規(guī)模快速增大，且具備較強的發(fā)展勢頭。碼頭平面布局、裝卸工藝、設(shè)備選型、系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是自動化集裝箱碼頭建設(shè)決策及向智能化發(fā)展的關(guān)鍵，各港口結(jié)合發(fā)展實際形成各具特色的自動化、智能化建設(shè)方案，但逐步實現(xiàn)全域、全流程智能化及無人化是各項技術(shù)整體發(fā)展的大趨勢。