自动化集装箱码头标准体系研究与应用
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-11-22 22:12:12
自动化集装箱码头是智慧港口的重要标志和交通强国的核心任务之一。本项目针对国内外自动化集装箱码头标准体系和标准缺失的问题,通过调查分析、定量分析、逻辑梳理、实践应用等方法,突破了体系构建盲区和相关标准的关键技术,创新性构建了自动化集装箱码头标准体系,形成了自动化集装箱码头信息系统、自动化起重设备远程操控、AGV 充电系统等一批关键技术标准,助力了软硬件技术全面自主可控、世界领先的自动化集装箱码头“走出去”。
(1)构建了基于“建、管、养、运”全生命周期的自动化集装箱码头标准体系,创新应用层次分析和模糊综合评价法对标准体系进行量化评价与动态优化。基于霍尔三维结构理论,按照时间维、知识维和逻辑维的立体空间结构,提出了涵盖基础通用、前期准备、规划设计、建设集成、测试验收、运营维护 6 大类 256 项重点标准,填补了国内外自动化集装箱码头标准顶层设计空白。构建了 4 项一级指标和 13 项二级指标评价模型,量化评价标准体系对自动化集装箱码头的支撑水平和匹配程度,并进行周期性动态调整持续优化,更加契合自动化集装箱码头技术发展趋势。
(2)提出了一种自动化码头装卸控制方法和基于时间预估模型的 AGV 调度方法,基于自动化集装箱码头数据驱动作业流程和信息系统特性和职责,集成应用因果分析法,结合我国自动化码头的实践经验,解决了自动化集装箱码头生产管理(TOS)与设备控制(ECS)系统构成和技术功能的系统性识别和优化问题,形成了符合国产化技术路线的自动化集装箱码头 TOS 和 ECS 的技术标准,有力支撑了核心系统的软硬件技术全面自主可控。
(3)提出了自动化码头桥吊安全作业系统及控制、桥吊防风锚定系统的方法,解决了自动化起重机设备及其远程操控安全作业问题,集成应用 SWOT 和层次分析法,构建了自动化集装箱起重机生产作业内外部因素指标体系,形成了自动化集装箱起重机及远程操控安全作业标准。
(4)首创了集装箱自动导引车分布式浅充浅放循环充电技术,研发了 AGV 自动充电装置,从 AGV 作业工况、循环功率、电池特性入手,形成了 AGV 循环充电技术标准和搭载钛酸锂电池的 AGV 设备标准,推动了 AGV 充电技术的革新,促进了 AGV 多场景应用与节能、降本、增效,引领了自动化集装箱码头水平运输系统更加绿色、高效和经济。
取得 4 个方面科技创新成果,获得授权发明专利 6 项、实用新型专利2 项,形成了标准体系 1 套、国家标准 2 项、行业标准 4 项、团体标准 6 项、企业标准 23 项,发表学术论文 12 篇。
1.构建了国内外首个全生命周期自动化集装箱码头标准体系,创新应用层次分析和模糊综合评价法对标准体系进行量化评价和动态优化;
2.提出了一种自动化码头装卸控制方法和基于时间预估模型的 AGV 调度方法,解决了 TOS、ECS 系统模块和技术功能的识别、优化问题,形成了符合国产化技术路线 TOS 和 ECS 标准;
3.提出了自动化码头桥吊安全作业系统及控制、桥吊防风锚定系统的方法,解决了自动化起重机设备及其远程操控安全作业问题,形成了自动化集装箱起重机及远程操控安全作业标准;
4.首创了 AGV 分布式浅充浅放循环充电技术,研发了 AGV 自动充电装置,形成了 AGV 循环充电技术标准和搭载钛酸锂电池的 AGV 设备标准。
已广泛应用于标准研制、码头建设、系统研发、设备制造、作业流程和技术推广领域,推动了青岛、日照、阿联酋阿布扎比等国内外港口自动化集装箱码头建设运营,效果明显,推广应用前景广阔。
项目由山东港口青岛港集团有限公司、青岛新前湾集装箱码头有限公司、交通运输部科学研究院等3家单位联合研究。
(1)推动了技术创新与标准化的深度融合
项目围绕自动化集装箱码头标准化,形成了多项新技术、新方法、新产品,同步制定形成关键技术标准,以标准促进创新成果推广,强化了关键技术研发与标准研制的互动,为自动化码头“建、管、养、运”提供了技术支撑,实现可复制、可推广。通过海外工程建设运营实践,推动了标准规则“软联通”,促进了我国优势技术与管理沿“一带一路”国家地区走出去。
(2)促进了绿色港口发展与 “双碳”目标实现
自动化集装箱码头技术已列入交通运输部《交通运输行业节能低碳技术推广目录(2021年度)》,符合本项目标准成果的 AGV 水平运输系统具有更强的单循环作业能耗优势,按照华北地区电网基准线排放因子为 0.9419 tC02/MWh 折算,2019-2021 年可减少碳排放约1130.28tC02。
(3)培养了交通运输标准化复合型人才队伍
项目建立了“产-研-用”结合的标准化工作机制。通过组织培训学习,提升企业整体标准化工作意识,在各部门选拔专业技术能力强、标准化工作热情高的一线人员深入参与各项关键技术标准的研制,累计达到上百人次。有效提升了标准的适用性,又培养了一批标准化复合型人才队伍,为交通运输行业进一步完善自动化集装箱码头标准化建设奠定了重要的人才基础。
本项目坚持深化“产-研-用”结合,以自动化集装箱码头标准体系研究与应用的核心成果为引领,系统推进具有中国自主知识产权的自动化集装箱码头技术标准化。在青岛前湾自动化集装箱码头建设技术与经验基础上,加快推动关键技术标准的研制,通过项目设计、工程实践、海外推广、外文出版等多种方式,促进项目主要科技创新成果在国内青岛、日照等新建、改建自动化集装箱码头,以及“一带一路”沿线国家阿联酋阿布扎比哈里发港二期集装箱码头等项目,进行“建-管-养-运”全周期、全方位推广应用。
项目成果现已在中远海运港口阿布扎比码头有限公司、海陆国际港口运营管理公司、中交第一航务工程勘察设计院有限公司、青岛港口装备制造有限公司、青岛前湾联合集装箱码头有限责任公司、青岛新前湾集装箱码头有限责任公司、山东港口日照港集装箱发展公司、德翔许明集装箱船等码头设计、生产运营、港口装备生产和船舶运输等典型企业单位进行了应用推广,成效显著