洋山港無人碼頭探秘
發(fā)布時間：2018-09-05 09:17 瀏覽次數(shù)：
世界第一大集裝箱港口——上海港洋山港區(qū)將在12月10日迎來第四期工程開港。作為全球最大的單體自動化碼頭，偌大的四期工程投入運行后將呈現(xiàn)幾乎無人在場的奇觀。
其實，自動化碼頭配套只是冰山一角，水面之下暗藏著包括勘察設(shè)計、吹填造地、航道疏浚等一系列復(fù)雜工程。多項工程均取得技術(shù)突破后，才有了今日這座“全球第一海島型深水集裝箱港區(qū)”，并使之成為上海國際航運中心的重要組成部分。
作為洋山港主要建設(shè)力量，中國交建成為從勘察設(shè)計到港機設(shè)備制造和安裝的全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)者。近日，上證報記者有幸與這項超級工程的幕后英雄進行了深入交流，首次揭開超級工程背后全產(chǎn)業(yè)鏈條的秘密，同時也在這個過程中觀察到企業(yè)清晰的轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑。
碼頭“內(nèi)芯”：自動化系統(tǒng)
車輛駛過長長的東海大橋，抵達洋山深水港的最西側(cè)，橋下就是依托顆珠山島及大、小烏龜島圍海填筑的洋山港四期工程。
陰雨中，遠遠就可看到一排排紅色的橋吊、船吊、軌道吊依次排開，矗立在茫茫東海邊，碼頭上卻空無一人，用于調(diào)試的集裝箱被橋吊自動從一艘小型集裝箱船上抓起，然后放到無人駕駛的藍色自動引導(dǎo)運輸車（AGV），由它們來回運送。
“那么大的碼頭看不到一個人，裝卸操作卻能準確高效地運行，是不是既魔幻又震撼呢？”振華重工洋山四期項目總經(jīng)理助理兼ECS項目經(jīng)理王巖一語中的，描述出記者身臨現(xiàn)場后的感受。
據(jù)他介紹，記者所看到的僅是首批投入運行的10臺岸橋、40臺軌道吊、50臺自動導(dǎo)引車（AGV）。根據(jù)規(guī)劃，洋山四期最終將配置26臺岸橋、120臺軌道吊、130臺AGV，相對應(yīng)的是7個能容納400米長（2萬標箱左右）大船的超大泊位。預(yù)計開港后，將形成400萬標箱/年的吞吐能力。
比起巨大的港機，王巖認為自動化系統(tǒng)才是這個碼頭的“內(nèi)芯”。洋山四期采用上港集團自主研發(fā)的全自動化碼頭智能生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)（TOS系統(tǒng)）和振華重工自主研發(fā)的智能控制系統(tǒng)（ECS系統(tǒng)），兩者組成了這個全新碼頭的“大腦”與“神經(jīng)”。這兩套系統(tǒng)的研制與應(yīng)用，令四期工程成為真正的全自動化碼頭。
TOS系統(tǒng)覆蓋自動化碼頭全部業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，銜接上海港的各大數(shù)據(jù)信息平臺，提供智能的生產(chǎn)計劃模塊、實時作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)及自動監(jiān)控調(diào)整的過程控制系統(tǒng)。ECS系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)設(shè)備上的操作人員，給港口設(shè)備賦予智能化。振華重工研制的ECS系統(tǒng)把一輛輛AGV小車變成一個個智能的AGV車隊，把一臺臺場橋起重機變成一個個智能化的堆場，把一座座岸橋起重機變成能自主作業(yè)的巨型機器人。同時ECS把這些智能化設(shè)備和系統(tǒng)有機地協(xié)調(diào)起來，使它們能夠密切地配合，自動高效地完成碼頭操作系統(tǒng)TOS的裝卸任務(wù)，從而實現(xiàn)整個碼頭智能化運作。
中國交建企業(yè)文化部副總經(jīng)理、新聞中心副主任查長苗告訴記者，傳統(tǒng)的集裝箱裝卸操作屬于高空危險作業(yè)，而在自動化碼頭，通過遠程操作集裝箱如同打網(wǎng)游一般，普通操作者就能輕松擊敗曾經(jīng)的全國勞模，在其效率基礎(chǔ)上提高30%。
上海振華重工集團長興分公司質(zhì)量監(jiān)督部經(jīng)理趙雙寶告訴記者，在洋山港四期工程之前，公司已經(jīng)成功打造了國內(nèi)首個自動化碼頭項目——廈門遠海港。此后，又陸續(xù)有了打造青島港、洋山港、唐山港、意大利VADO港等自動化碼頭項目的經(jīng)驗，在系統(tǒng)集成和總承包之路上越走越順暢。
如今的振華重工仍是世界上最大的港機裝備制造商，但不僅限于“造殼”，早已進入了“造芯”時代。
水下突破：為更多超級工程奠定基礎(chǔ)
自動化碼頭底下的洋山港并非天然深水良港，而是一項設(shè)計、施工跨度超過20年的超級工程。水面之下的工程較碼頭配套裝備，難度提升了數(shù)個等級。
中交三航院副總工程師黃明毅是首批登上小洋山島（洋山港前身）的人。他回憶說，上世紀90年代上海加快長江岸線港區(qū)建設(shè)，但很快發(fā)現(xiàn)已沒有可利用的港口岸線。然而，上海打造國際航運中心的雄心已定，必須要有一個具有15米以上水深的深水港區(qū)作為支撐。
看似風(fēng)平浪靜的大、小洋山地區(qū)實則是一片強潮流、高含沙的海域，在港口建設(shè)改變原有海、陸域邊界的條件下，是否能夠確保水域的泥沙回淤強度控制在較低水平，深水條件能否得到維持，是洋山深水港建設(shè)面臨的重大挑戰(zhàn)。
在參與洋山港建設(shè)前，黃明毅曾參與過澳門機場的吹填造地建設(shè)，也參與過長江口深水航道治理工程。在離岸深水港建設(shè)方面累積了一定的經(jīng)驗。但是面對洋山島復(fù)雜的海域情況，他感到依然需要重新摸索。
中國交建最終牽頭20余家科研院所啟動了新中國成立以來最大的水運工程科技項目“離岸深水港建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”，針對海洋動力環(huán)境與深水港規(guī)劃布置等四大重點研究方向，對離岸深水港建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問題進行攻關(guān)。2013年，該項技術(shù)研究獲得了國家科技進步一等獎，也為確定洋山港總體布局方案，解決工程泥沙等關(guān)鍵技術(shù)問題提供了有力支撐。
東海大橋作為洋山深水港區(qū)連接大陸的唯一一條快速交通通道，也是中交三航院（設(shè)計方）的得意之作。記者采訪當(dāng)年參與施工的中交三航局工程師得知，東海大橋處于無遮擋的外海，在極其惡劣的自然環(huán)境下需要打下各類基樁9000多根，并且在缺少大陸依托的海域中進行工程建設(shè)，只能通過船舶、平臺等設(shè)備在海浪顛簸中開展工作。在克服種種困難之后，最終東海大橋與洋山一期工程同步建成。
正如黃明毅所言，此前吃的苦現(xiàn)在都得到了回報。經(jīng)此一役，中國交建集成了我國港口建設(shè)的全部技術(shù)和能力。在處理洋山四期工程時已駕輕就熟。
據(jù)中交三航局時任洋山四期項目總工韓振飛介紹，洋山四期碼頭近海海底地形復(fù)雜，碼頭施工區(qū)域狹小，易受海浪、天氣等自然因素的影響，水下巖石起伏很大，部分地方的巖石表面覆蓋的泥沙層太薄，插入泥沙層的鋼樁就像把筷子插在稀粥里一樣無法穩(wěn)定，給施工帶來極大的困難。最終完成的四期工程水工工程嵌巖樁段岸線長約580米（包括碼頭東端系纜墩）。共有嵌巖樁210根，涵蓋10個結(jié)構(gòu)段，52個排架。在總結(jié)一到三期的施工經(jīng)驗后，四期工程I類樁的比例高達98.1%，成績遠超一、二、三期嵌巖樁質(zhì)量。
洋山港施工過程中，還有一群無名英雄來自于中交上航局。他們主要承擔(dān)洋山港全部巷道疏浚和吹填造地工程。完成陸域吹填工程量達到9000萬立方米港池、巷道開挖工程量約3100萬立方米，總疏浚方量相當(dāng)于能將北京故宮整體墊高275米。為此，中交上航局還改造和建造了大量的疏浚施工船。
“其實，中國交建不僅僅承建了國內(nèi)幾乎所有沿海等級以上碼頭的設(shè)計、建設(shè)并提供優(yōu)質(zhì)裝卸設(shè)備。”查長苗告訴記者，在世界范圍也建設(shè)了100多個深水碼頭，遍及東南亞、南亞、中東、非洲、南美洲等地區(qū)，并提供了80%以上的港口集裝箱起重設(shè)備。
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