世界上多個(gè)新奇的集裝箱堆場(chǎng)項(xiàng)目，空中堆場(chǎng)、立體堆場(chǎng)交錯(cuò)出現(xiàn)，雖然都是立體倉儲(chǔ)技術(shù)在集裝箱碼頭行業(yè)的推廣應(yīng)用，但它倆的區(qū)別可不僅是“一個(gè)在天，一個(gè)在地”這么簡(jiǎn)單。

表1 新奇的堆場(chǎng)項(xiàng)目

空中堆場(chǎng)≠立體堆場(chǎng)

空中堆場(chǎng)類似空中花園，一般建在港外貨運(yùn)站建筑的樓頂。以新加坡空中堆場(chǎng)為例，高昇控股一站式物流中心坐落在港區(qū)外，共6層樓，1-5樓為倉庫，提供倉儲(chǔ)、集裝箱倉庫和運(yùn)輸服務(wù)，6樓為集裝箱出入庫驗(yàn)箱區(qū)，樓頂為空中堆場(chǎng)?？罩卸褕?chǎng)高度約60米，采用鋼架結(jié)構(gòu)，地面使用堆高機(jī)，空中使用架空橋式起重機(jī)，將空箱的堆存高度從傳統(tǒng)的8-9層提升到15層，可容納1.67萬TEU。除此之外，高昇控股在裕廊島建造了第二個(gè)帶有空中集裝箱堆場(chǎng)的大型綜合物流中心。

圖1 空中堆場(chǎng)示意圖

圖2 高昇控股的兩個(gè)空中堆場(chǎng)

空中堆場(chǎng)主要為物流場(chǎng)站建設(shè)，將空箱堆場(chǎng)和倉庫結(jié)合，既節(jié)省空間，又為貨主提取空箱節(jié)省時(shí)間。但立體堆場(chǎng)是港口碼頭利用自動(dòng)化立體倉庫技術(shù)改進(jìn)港口內(nèi)的集裝箱堆存方式。19世紀(jì)60年代中期，日本開始興建立體倉庫，成為自動(dòng)化立體倉庫發(fā)展得最快，建造速度最多的國家。2011年，世界第一個(gè)自動(dòng)化集裝箱立體倉庫出現(xiàn)在日本也不奇怪，由NYK聯(lián)合日本鋼鐵工程企業(yè)JFE在東京大井5號(hào)碼頭后方設(shè)置的立體堆場(chǎng)更像是一個(gè)新技術(shù)的試點(diǎn)，而間隔10年后，DP World聯(lián)合德國機(jī)械制造企業(yè)SMS建設(shè)的高架存儲(chǔ)系統(tǒng)項(xiàng)目雖然目前只建設(shè)了2排，但未來將在碼頭建造一個(gè)完全由立體堆場(chǎng)來堆放集裝箱的自動(dòng)化堆場(chǎng)。

圖3 立體堆場(chǎng)項(xiàng)目

圖4 迪拜杰貝阿里港Boxbay高架倉存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體設(shè)想

空中堆場(chǎng)和立體堆場(chǎng)都是利用鋼結(jié)構(gòu)貨架在有限面積內(nèi)，向上要空間增加集裝箱的堆存容量，提高堆場(chǎng)的利用率。立體堆場(chǎng)將集裝箱存放在單元格內(nèi)，空中堆場(chǎng)雖然仍采用直接堆疊，但由于存取空箱不需要翻箱，都能降低集裝箱的翻倒箱率，但兩者在作業(yè)機(jī)械、能源應(yīng)用等仍有差別。空中堆場(chǎng)主要運(yùn)用了立體高層貨架倉庫早期的理念，用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，結(jié)合叉車優(yōu)點(diǎn)改造橋式起重機(jī)吊取貨物。立體堆場(chǎng)則是采用了立體倉庫后期改進(jìn)的巷道式堆垛機(jī)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等技術(shù)，更偏向自動(dòng)化倉庫。如果空中堆場(chǎng)是立體倉庫1.0，立體堆場(chǎng)則是立體倉庫2.0。

表2 空中堆場(chǎng)和立體堆場(chǎng)的區(qū)別

立體堆場(chǎng)是如何運(yùn)行的？

堆場(chǎng)是連接碼頭前沿裝卸船作業(yè)和港口后方集疏運(yùn)的中間地帶。在集裝箱作業(yè)流程中，堆場(chǎng)既要和碼頭前沿通過水平運(yùn)輸工具（內(nèi)集卡、AGV、IGV和無人集卡等）相銜接，又要和外部集卡進(jìn)行交互。堆場(chǎng)內(nèi)部也有著提高利用率，減少翻倒箱率的要求。那么，立體堆場(chǎng)是如何運(yùn)行的呢？

自動(dòng)化立體倉庫一般由鋼結(jié)構(gòu)的立體貨架、托盤、巷道堆垛機(jī)、輸送機(jī)系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)等組成。無論是日本還是迪拜的立體堆場(chǎng)，都是自動(dòng)化立體倉庫的“變形”，基本組成是：鋼結(jié)構(gòu)高層貨架、兩個(gè)貨架之間配備Stacker 起重機(jī)、與集卡交互處配備起重機(jī)、移動(dòng)托盤車若干等。兩個(gè)相隔10年的立體堆場(chǎng)目前都只建設(shè)了2-3列貨架，箱位數(shù)量相差僅48，但迪拜立體堆場(chǎng)的層高較10年前提高了4層，占地面積僅為日本立體堆場(chǎng)的70%。從集裝箱擺放方向來看，日本立體堆場(chǎng)和自動(dòng)化碼頭前期的堆場(chǎng)布局類似，垂直于岸線，而迪拜立體堆場(chǎng)的集裝箱排列方向接近傳統(tǒng)堆場(chǎng)，平行于岸線。

表3 立體堆場(chǎng)對(duì)比

為滿足港口堆場(chǎng)作業(yè)需要，日本立體堆場(chǎng)在堆場(chǎng)的兩端配備頂棚起重機(jī)等，分別滿足內(nèi)外集卡的交接需求。集卡移動(dòng)到堆場(chǎng)側(cè)邊，由頂棚起重機(jī)將集裝箱移動(dòng)到轉(zhuǎn)盤，由于集裝箱垂直于岸線分布，通過轉(zhuǎn)盤改變集裝箱朝向后，移動(dòng)托盤車進(jìn)入轉(zhuǎn)盤，載著集裝箱一起移動(dòng)到Stacker起重機(jī)上，Stacker起重機(jī)在立體倉庫穿行移動(dòng)至對(duì)應(yīng)單元格后，移動(dòng)托盤車載著集裝箱進(jìn)入單元格內(nèi)，通過移動(dòng)托盤車的升降裝置將集裝箱放入單元格內(nèi)后，移動(dòng)托盤車退出單元格。

圖5 日本東京大井5號(hào)碼頭立體堆場(chǎng)

10年后，迪拜立體堆場(chǎng)的作業(yè)方式有了較大的變化。Boxbay堆場(chǎng)將海側(cè)交互區(qū)設(shè)置到堆場(chǎng)的側(cè)面，由跨運(yùn)車將集裝箱放置到鋼架平臺(tái)上，帶有伸縮取貨裝置的有軌堆垛機(jī)抓取集裝箱后，在貨架之間穿行移動(dòng)至對(duì)應(yīng)單元格，由可伸縮的取貨裝卸將集裝箱放入單元格。外集卡交換區(qū)設(shè)置在靠近陸側(cè)位置，由起重機(jī)抓取外集卡上的集裝箱放置到下沉式的傳送帶系統(tǒng)內(nèi)的托盤車上，由托盤車移動(dòng)到有軌堆垛機(jī)下方進(jìn)行搬運(yùn)和存取。相較日本立體堆場(chǎng)采用的工藝，迪拜Boxbay堆場(chǎng)主要采用有伸縮裝置的堆垛機(jī)，不再需要靠托盤車將集裝箱送入單元格內(nèi)，同時(shí)港區(qū)內(nèi)部的集裝箱交互可以采用跨運(yùn)車，不必再重復(fù)設(shè)置起重機(jī)交互，可將貨架之間每列過道的堆垛機(jī)數(shù)量減少至1臺(tái)。

圖6 迪拜杰貝阿里港Boxbay高架倉存儲(chǔ)系統(tǒng)

雖然兩個(gè)立體堆場(chǎng)都宣稱能顯著提高堆場(chǎng)利用率和堆場(chǎng)裝卸效率，并采用光伏等清潔能源減少碳排放，但也存在著一些問題。例如箱型問題，日本堆場(chǎng)的單元格規(guī)格以40英尺集裝箱為標(biāo)準(zhǔn)，共有420個(gè)箱位，可堆放420FEU或者840TEU，而迪拜堆場(chǎng)分別為集裝箱設(shè)置了40英尺和20英尺兩種規(guī)格的單元格，40英尺單元格內(nèi)不能放入兩個(gè)20英尺集裝箱，靈活性無法與傳統(tǒng)堆場(chǎng)相比。

圖7 迪拜杰貝阿里港Boxbay高架倉存儲(chǔ)系統(tǒng)堆放集裝箱示意圖

自動(dòng)化碼頭的新解法？

立體堆場(chǎng)看起來新穎，其實(shí)也算老技術(shù)的新運(yùn)用。比起立體，更值得關(guān)注的是自動(dòng)化。在自動(dòng)化碼頭建設(shè)熱潮趨勢(shì)下，立體堆場(chǎng)有可能成為自動(dòng)化碼頭的新解法嗎？

技術(shù)準(zhǔn)備好了嗎？由于立體堆場(chǎng)突出的“層高”，整體堆場(chǎng)在地面防沉降、防震和防臺(tái)風(fēng)的能力都會(huì)讓人打一個(gè)問號(hào)，這些問題該如何解決？小圈曾在進(jìn)博會(huì)上請(qǐng)教DP World展臺(tái)的工作人員，得到的回答是迪拜沒有地震，也沒有臺(tái)風(fēng)（其實(shí)還是有的，可能頻次不高）。而據(jù)相關(guān)論文介紹，目前建筑工程防沉降技術(shù)成熟，可采用嵌巖樁等方式防沉降。

資金準(zhǔn)備好了嗎？為安全達(dá)標(biāo)，立體堆場(chǎng)前期工程建設(shè)需要在防沉降、防風(fēng)防震上加大投入，需要采購大量鋼結(jié)構(gòu)貨架、相關(guān)作業(yè)機(jī)械和光伏發(fā)電設(shè)備等等。小圈也就Boxbay堆場(chǎng)的造價(jià)詢問DP World展臺(tái)的工作人員，對(duì)方表示造價(jià)不便透露，價(jià)格不是問題，DP World更注重對(duì)技術(shù)的追求。

運(yùn)營準(zhǔn)備好了嗎？立體堆場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)在于可徹底解決翻倒箱問題、提高堆場(chǎng)利用率以及應(yīng)用清潔能源，但具體運(yùn)營上，仍有一些疑慮。如果立體堆場(chǎng)出現(xiàn)異常情況，高空作業(yè)的維修工作對(duì)安全性和便捷性都是一種挑戰(zhàn)。和自動(dòng)化碼頭一樣，立體堆場(chǎng)的運(yùn)營效率也非常依賴調(diào)度軟件的水平，具體的應(yīng)用效果有待實(shí)踐檢驗(yàn)。

立體堆場(chǎng)在紙面的暢想更加大膽，設(shè)計(jì)岸橋陸側(cè)直接與立體堆場(chǎng)交互，徹底消除集裝箱作業(yè)的水平運(yùn)輸環(huán)節(jié)，有論文測(cè)算，“橋吊+立體堆場(chǎng)”的集裝箱裝卸工藝將在勞動(dòng)力成本、能源成本以及維護(hù)成本上完勝現(xiàn)有模式。迪拜Boxbay堆場(chǎng)的技術(shù)提供商Amova在鋼卷的立體倉儲(chǔ)上經(jīng)驗(yàn)豐富，DP World與Amova的母公司SMS Group成立合資公司Boxbay進(jìn)入集裝箱立體堆場(chǎng)行業(yè)。在官網(wǎng)上，Boxbay表明已具備推廣能力，但在整體建造完成之前，在造價(jià)成本公開之前，在實(shí)際運(yùn)營效率得到證實(shí)之前，推廣仍需時(shí)間，但觀望新技術(shù)說不定會(huì)讓自動(dòng)化碼頭多種選擇多條路。

參考文獻(xiàn)：

1.新型集裝箱立體堆場(chǎng)及其規(guī)劃設(shè)計(jì)[J]. 溫富榮;宋海濤;耿衛(wèi)寧.物流技術(shù),2022(06)