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浅析集装箱码头系统调度与优化

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浅析集装箱码头系统调度与优化

摘要

本文通过对闸口和堆场一体化的合理配置，以及场桥的调度规则，岸桥的动态调度规则

进行简要分析，建立数学模型，结合相关预测分析及仿真软件的应用，确定各子系统的资源

调度配置情况，并对其结果进行优化，从而使得集装箱码头整体达到系统最优，提高系统的

作业效率。

关键词：集装箱码头闸口场桥调度泊位预测

随着集装箱运输在世界各地的蓬勃发展，与集装箱运输相关的运输枢纽在各地迅速突

起。作为集装箱运输枢纽之一的集装箱码头是一个随机、动态的物流系统，由集装箱、集装

箱船舶、港口装卸搬运设备、泊位、堆场、通信设施以及人员等若干相互制约的动态要素构

成，具有特定功能的有机整体。为了实现各物流要素之间的有效衔接，提高码头作业效率，

需打破局部设计规划的限制，从码头的四大子系统，即集疏运子系统（闸口）、水平搬运子

系统（集卡）、堆场子系统、泊位子系统的角度，进行整体调度与优化，从而提高各系统资

源的利用率，缩短船舶在港时间，提高码头运营效益。

一、集装箱码头的码头布局与基本组成

集装箱码头的基本组成主要分为硬件设施和装卸搬运设备。集装箱码头通常应具备的主

要设施有:泊位、码头前沿、集装箱堆场、货运站、控制室、检查口、维修车间等。其装卸

搬运设备主要有:岸桥、场桥(场桥分为轮胎式龙门起重机和轨道式龙门起重机)、跨运车、叉

车、正面吊、集装箱拖挂车等。

集装箱码头设施组成如下:

(l)码头前沿，通常是指岸壁到堆场前的那块面积，包括停泊船舶的岸线、集装箱装卸桥

作业区域等部分。

泊位前沿的水深取决于集装箱船舶的满载吃水深度。码头前沿的纵深取决于集装箱船舶

装卸桥的作业范围，可分为外伸部分、轨距部分和内伸部分。一般码头前沿的纵深可取40m

左右，但随着集装箱船舶大型化，与其相适应的集装箱装卸桥跨距的加大，码头前沿的纵深

在不断加大。

(2)堆场(Yard)，是指集装箱码头内，所有堆存集装箱的场地。港口集装箱堆场通常被分

为三个部分:集装箱前方堆场(marshallingyard)、集装箱后方堆场(containeryard)、空箱堆场

(vanpool)。

集装箱前方堆场是指在靠近集装箱码头前沿处，为加速船舶装卸作业，暂时堆放集装箱

船直接装卸的集装箱的场地。其作业内容是:当集装箱船到港前，有计划有次序地按积载要

求将出口集装箱整齐地集中堆放，卸船时将进口集装箱暂时堆放在码头前方，以加速船舶装

卸作业。

集装箱后方堆场是集装箱重箱进行交接、保管和堆存的场所。集装箱后方堆场是集装箱

装卸区的组成部分。是集装箱运输“场到场”交接方式的整箱货办理交接的场所。集装箱空

箱堆场是专门办理空箱收集、保管、堆存或交接的场地。它是专为集装箱装卸区或转运站堆

场不足时才予设立。这种堆场不办理重箱或货物交接。它可以单独经营，也可以由集装箱装

卸区在区外另设。有些国家对集装箱堆场并不分前方堆场或后方堆场，而统称为堆场。

二、闸口作业系统

堆场闸口是集装箱码头的出入口，通过闸口交接集装箱、集装箱货物和集装箱货物的各

种单据。闸口是集装箱码头物流系统的重要组成部分，特别是对闸口进出型码头而言，闸口

的布局、通过能力及通过效率直接影响码头物流系统的作业能力和作业效率。只有当闸口的

通过能力得到同步提高，码头的通过能力也才能得到提高。合理地对集装箱闸口系统进行布

局规划(通道配置、工作人员安排等)，将闸口系统与整个集装箱物流系统有机的结合起来，

进而提高了港口生产作业效率。

1、闸口作业系统的特点

（1）闸口作业系统是随机服务系统：其随机性主要体现在集卡到达码头闸口的时间的随机

性、到达闸口的集卡数量及时间分布的随机性、外集卡的作业时间的随机性。

（2）闸口作业系统是排队系统：在闸口作业系统中，1条通道同时只能进出1辆集卡，当

集卡到港频率大于闸口通道的作业频率时，就会发生集卡排队等待作业的情况，此时需要确

定集卡作业次序。根据闸口生产作业的特点，实践中一般遵循“先到先服务”的原则。

（3）闸口作业系统是离散事件系统：闸口作业系统的状态变化仅在时间的离散时刻发生，

呈突变状态，属于随机的离散事