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广州港南沙四期全自动化集装箱码头智能管控系统技术与应用
来源:欧宝真人    发布时间:2025-09-25 01:40:09

  为总结、推广广东省智慧交通领域创新应用实践成果与有效经验,推动前沿技术与业务场景深层次地融合,加速行业新质生产力形成,创新工作机制,助力人民满意交通建设,广东省交通运输厅组织并且开展了2025年智慧交通典型案例征集与遴选工作,经过层层严格遴选,于7月正式公布了十个典型案例:

  在中国大力推进交通强国建设与粤港澳大湾区高水平发展的时代背景下,港口作为综合交通运输体系的关键节点,其智能化转型已成为必然趋势。广州港南沙四期全自动化集装箱码头智能管控系统技术与应用项目作为智能管控系统为核心的智慧交通典范,聚焦于该码头的智能管控系统技术与应用,实现全自动化码头的高效、安全、绿色运行。

  广州港南沙四期全自动化集装箱码头(以下简称“四期工程”)建设项目由广州港股份有限公司(广州港集团有限公司控股)、佛山交通发展有限公司、中山城市建设集团有限公司(以下分别简称广州港股份、佛山交发、中山城建)三方共同投资。2017年9月22日基于本项目,三方正式成立经营单位——广州南沙联合集装箱码头有限公司(以下简称南沙四期),其中广州港股份占股65%、佛山交发占股19%、中山城建占股16%,工程总投资概算约为75.83亿元,建设期为2018年—2024年。本项目位于南沙区龙穴岛中部挖入式港池内,项目占地约120公顷,建有2个10万吨级、2个5万吨级海轮泊位(水工结构均按10万吨级海轮泊位建设)及12个2000t级多用途集装箱驳船泊位、4个工作船泊位,海轮泊位岸线米,驳船泊位及工作船泊位岸线万标箱。

  针对南沙港区独特的“折线形”岸线地貌和水转水比例高的集疏运特点,以及港内集装箱主要转运流向平行海轮码头岸线的情况,创新性地采用了“基于北斗导航的无人驾驶水平运输智能导引车(以下简称“IGV”)+单小车自动化岸桥+堆场平行布置侧面装卸+全国产信息系统+港区全自动化”的全自动化集装箱码头方案。这种方案适应了粤港澳大湾区特色的新型自动化集装箱码头建设需求,为江海联运提供了高效、有序的装卸作业服务,有效提升了码头的作业效率和管理水平。

  四期工程通过挖入式港池的方式建设内河驳船岸线,与海轮码头岸线侧面相邻,呈现出江海多式联运的布局形态,集装箱“水水中转”比例高达75%。针对江海联运码头集装箱在海侧与江侧之间装卸与搬运的交通组织难题,设计了“平行布局+侧面装卸”适配江海多式联运的一体化交通布置技术;为了适配平行布局下的大规模IGV协同装卸作业,研发了适用于江海多式联运的“船-车-桥”侧面装卸控制技术;针对平行布局下IGV在堆场交通流量密度高、路线与工序交叉重叠的问题,形成一套适用于江海多式联运的IGV路径规划与优化技术,突破了传统码头布局的运输瓶颈。成功突破主流自动化集装箱码头堆场垂直布置的局限性,利用IGV可以将集装箱运输至每一个堆场箱区内的特点,实现“江海联运”流程可以在自动化区域内完成的要求,是堆场整体布局的升级,可为其他传统集装箱码头的自动化升级改造提供借鉴。

  传统垂直布局码头中,AGV只能在铺设磁钉的道路上运行,针对该难题,研发了多模态融合定位的高强度轻量化IGV,融合了“北斗卫星及惯导-激光雷达-视觉”等技术,使IGV能够以较低成本灵活适应码头布局,实现了低成本高精度的定位与导航。

  研发了多任务全自动化设备协同的IGV决策调度技术,实现了港口复杂背景下水平运输设施的全自动化精细调度控制,提高了设备的利用效率和作业的协同性。

  研发了自动化港口智能调度决策平台,集成了码头生产操作系统(TOS)、智能调度系统(SCH)和设备控制管理系统(ECS),实现了码头作业的智能化管理和决策。

  创新设计了“平行布局+侧面装卸”的自动化集装箱码头技术方案,提高了码头的作业效率和空间利用率,为自动化码头建设提供了新的技术思路。

  针对平行布局码头中大规模IGV充电、运输等多任务协同困难的问题,研发了考虑充电因素的 IGV多任务调度决策技术;针对多设备难以高效衔接的问题,研发了 IGV与岸桥、场桥协同调度优化技术;针对实际作业中存在大量等待和拥堵等不确定性情况,研发了考虑设备作业不确定性因素的韧性调度优化技术,最终实现了从半自动化控制到全自动化多任务智能协同调度管理。实现了港口复杂背景下水平运输设施的全自动化精细调度控制,提高了码头的作业效率和设备的协同性,增强了码头的竞争力。

  通过配备船舶岸电系统、使用单小车自动化岸桥、IGV采用锂电池变频驱动和定点自动充电设计、堆场照明灯具采用LED并配置智慧照明管理系统等措施,减少了柴油消耗和二氧化碳排放,实现了港区零排放和无限续航,每年可节省大量用电,具有非常明显的节能减排效益。

  南沙四期同比传统集装箱码头,大幅度减少了集装箱拖车司机、轨道吊司机、闸口人员等人力成本,总人数减少了约70%。同时,多模态融合定位的IGV降低了单辆IGV综合成本,有效提升了码头的经济效益。

  全自动化码头通过采用IGV,在VMS的规划下自动行走、搬运,运用多层保护避免相互碰撞,相比传统码头的人工集卡,有实际效果的减少了人为事故,极大的提升了码头的安全管理水平。

  四期工程设计年通过能力达490万标箱,有效缓解了大湾区港口车辆对城市交通的压力,促进了大湾区的发展。作为粤港澳大湾区首个新建的全自动化码头,拥有自主知识产权,为大湾区打造世界级港口群注入了新动能,推动了粤港澳大湾区高质量合作和高水平对外开放门户枢纽的建设。

  四期工程研发的码头运营系统、设备控制管理系统、车辆智能管理系统等关键技术和自动化装卸系统为基础,可逐步推进我国其他港口的自动化码头建设,为港口智慧绿色、安全高效的发展提供借鉴,助力我国港口智能化升级。

  该技术可推广至矿山、码头、物流园等多个物流行业,实现相关行业从人工或半自动化向全自动化的技术转型,提高作业效率和安全性,推动相关行业的技术进步和产业升级。

  四期工程的研究成果为传统码头的自动化升级改造提供了有效借鉴,其技术同样适用于散杂货码头的自动化改造,有助于提升我国港口的整体自动化水平和竞争力,促进港口行业的可持续发展。

  广州港南沙四期全自动化集装箱码头智能管控系统技术与应用项目在应用场景、技术方案、创新亮点、成效效益和应用前景等方面均取得了显著的成果,为我国智慧港口建设树立了新的标杆,对推动港口行业的发展具备极其重大的示范意义和推广价值。

  主要完成单位:广州港股份有限公司、广州南沙联合集装箱码头有限公司、中山大学、上海振华重工(集团)股份有限公司、中交第四航务工程勘测考察设计院有限公司

  主要完成人:王浩、何晓涛、周少锐、朱健荣、何天元、陈化贵、王振国、李树沛、麦宇雄、刘政刚