物流设备在综合运输体系建设中的应用与发展

摘  要：在简要介绍物流设备基本概念的基础上，详细分析了物流设备在综合运输体系建设中的应用，对如何提高集装箱起重机作业效率、RTG节能环保改造技术、起重机能量回馈与谐波治理技术、带式输送机减电机运行节能改造技术、煤炭仓储和散装集装箱技术等创新成果进行了总结，同时对设备安装运输使用过程中的安全问题、自动化码头系统与设备、海上溢油处置技术与设备、水面漂浮物打捞设备、

绿色低碳设备应用、设备使用寿命评估等一系列迫切需要解决的问题提出了建议。

关键词：综合运输体系，物流设备，应用，技术创新，建议

改革开放三十年，尤其是最近十年，我国国民经济和交通运输业取得了举世瞩目的辉煌成就。目前我国港口总吞吐量、集装箱吞吐量、煤炭吞吐量、铁矿石吞吐量等多年来一直保持世界{dy}；2009年我国有6个港口进入集装箱吞吐量世界前xx港口中；我国高速铁路通车里程和{zg}时速均为世界{dy}；高速公路通车里程世界第二，并有望在几年内达到世界{dy}；汽车、船舶产销量世界{dy}。这些辉煌成就的取得，离不开我国物流设备的飞速发展。

一、基本概念

物流设备是完成物流各项活动的工具和手段。物流设备伴随着物流的发展与进步不断提升和发展，反过来又促进物流效率与质量的提高。物流设备在国民经济各行业都有广泛应用，如机械制造、交通运输、冶金、化工、电力等等。本文主要介绍应用于综合运输体系铁路、公路、水路、航空和管道五种运输方式设备设施建设中的各种物流设备。

物流设备按功能可分为载运工具、装卸与搬运设备、仓储设备与设施、包装和流通加工设备等。其中载运工具包括火车、汽车、船舶、飞机和管道等五种交通运输工具，是物流系统重要的基础性的构成，主要承担运输任务。装卸与搬运设备主要包括起重机械、连续输送机械、装卸搬运车辆等，是实现多种运输方式之间“无缝衔接”和“零换乘”的最重要设备。

二、物流设备在综合运输体系建设中的应用

物流设备在交通运输各个行业应用广泛，是现代化综合运输体系建设中不可缺少的重要组成部分。尤其港口是各种装卸搬运设备（又称港口设备）应用最为集中的场所，而且设备技术含量{zg}，基本代表了物流设备的{zg}发展水平。

运输船舶大型化的发展趋势推动了港口机械大型化和高效化的发展，港口装卸机械已能满足对8000～15000TEU的超巴拿马型集装箱船、20～30万DWT散货船和30万DWT以上油轮的装卸作业要求。

1、在港口集装箱码头与铁路集装箱货场的应用

港口集装箱码头装卸工艺系统包括集装箱船舶装卸、集装箱水平运输和集装箱堆场三个环节。在我国新规划建设的18个铁路集装箱中心站中，有9个中心站与港口集装箱码头有衔接关系。铁路集装箱中心站设备较港口简单，与港口集装箱堆场和水平运输设备具有较大的一致性。

大型专业化的集装箱码头均采用岸边集装箱起重机（简称岸桥）实现集装箱船舶的装卸作业，目前大型高效岸边集装箱起重机起重量可达100t～120t，外伸距达60m～75m，单机平均装卸效率达50TEU/h以上；最近十几年国内新研制的各种轻型岸边集装箱起重机在内河港口和沿海支线港口得到很好应用，可装卸巴拿马型集装箱船舶；在内河中小型码头或一些业主码头，集装箱吞吐量较少，为降低设备投资，有的采用门座起重机装卸船舶。

集装箱堆场设备的种类很多。在集装箱码头广泛采用轮胎式集装箱门式起重机（简称RTG）和轨道式集装箱门式起重机（简称RMG）等高效堆场设备，集装箱正面吊运机和集装箱跨运车也有少量应用，空箱集装箱堆场目前多采用集装箱叉车作为堆高机。在新加坡集装箱码头还采用了一种高架桥式起重机进行堆场作业，以提高设备的作业效率。

RTG是一种标准化程度较高的产品，因其转场灵活，在早期的集装箱码头上得到大量应用。近几年，由于国际油价不断攀升和人们对环保要求不断提高，在新建的集装箱码头大多选用节能、环保、高效的RMG进行堆场作业。在我国18个铁路集装箱中心站中，除昆明站采用集装箱正面吊运机外，其余全部采用RMG进行堆场作业。RMG的使用，不但大大提高了作业效率，而且工艺自动化水平大大提高，能耗显著降低，环保性能改善，场地利用率更高。

在集装箱码头和铁路集装箱货场内，集装箱的水平运输大多采用集装箱半挂车，国外一些集装箱专用码头采用先进的自动导引车（AGV）或梭动小车，可实现无人操作。

2、在港口煤炭和矿石等大宗散货装卸码头的应用

港口煤炭和矿石等流动性差、不需要防水的大宗散货装卸工艺系统具有船舶装卸、散货输送、堆场、装卸火车或汽车、转水等功能，可实现水运、铁路、公路运输方式的无缝衔接。

货物流向不同，码头装卸工艺和设备也不同，因此可按照货物流向将大宗散货码头分为散货出口码头、进口码头和转水码头。转水码头兼具出口和进口码头的一些特点。

（1）大宗散货出口码头

以世界{zd0}的煤炭出口港秦皇岛港为例。秦皇岛港自上世纪80年代初开始建设煤一期，以后陆续建成煤二期、煤三期、煤四期和煤五期，成为典型的大宗货物综合运输枢纽。来自大秦重载铁路的煤炭进入秦皇岛港区后，通过卸车→堆场输送→堆场→取料→装船输送→装船的基本流程，完成煤炭的装船出口作业。

大宗散货卸火车作业从最初的人工卸车方式发展到现在的机械化作业方式，经历了链斗卸车机、螺旋卸车机和火车翻车机的发展过程。翻车机是目前广泛应用的高效卸车作业方式，按照每次可翻卸车厢数量分为一翻、二翻、三翻和四翻，而且翻车机可以不解列卸车，作业效率高；室内作业，扬尘污染小。

煤炭卸车后通过带式输送机输送到堆场，然后通过悬臂式堆料机、斗轮取料机或斗轮堆取料机完成堆料和取料，再通过带式输送机将物料输送到各个装船泊位。码头的装船作业采用大型高效的连续式装船机。

秦皇岛港煤五期翻车机与堆场输送系统额定能力为7200t/h，装船输送系统与装船机额定能力为8000t/h，为目前国内外{zg}水平。

（2）大宗散货进口码头

大宗散货进口码头的输送与堆取料设备与出口码头类似，其{zd0}不同在于散货卸船设备，目前应用最为广泛的是桥式抓斗卸船机，生产率可达2000～3000t/h，国外{zd0}可达5000t/h。另外带斗门座起重机、链斗卸船机、悬链斗卸船机、斗轮卸船机等也有一些应用。

3、在港口散粮、水泥等筒仓储运系统的应用

对于流动性好、需防水的散粮、水泥、粉煤灰等物料，其装卸工艺与煤炭矿石等大宗散货xx不同，一般采用筒仓进行储存，可实现水运、铁路、公路运输方式的无缝衔接。

以港口散粮筒仓系统为例。散粮由各种连续卸船机（包括波状挡边带式卸船机、埋刮板式卸船机、螺旋式卸船机、压带式卸船机、气力式卸船机等）或抓斗卸船机卸船，然后经过各种连续输送机和连续提升机将散粮输送到筒仓内储存。筒仓内散粮经过连续输送设备输送到装车楼，经过计量后装汽车或火车。筒仓分为水泥筒仓和钢板筒仓两大类，其中钢板筒仓是目前国内外散粮储运的{sx}设备。

在散水泥筒仓储运系统中，带式输送机、空气斜槽和斗式提升机等作为输送和提升设备应用极为普遍。

4、在其他沿海和内河港口的应用

（1）通用件杂货码头：一般采用门座起重机装卸船舶，港内用全挂或半挂牵引车实现水平运输，叉车、轮胎起重机等流动机械实现库房内或露天堆场作业。

（2）内河中小型港口码头：针对内河大水位差码头特点，突破过去传统单一的斜坡式码头的观念束缚，开始尝试建设直立式、分级直立式、高架式等多种型式的码头，并推出了一系列适合于内河作业特点的新型高效装卸设备，缩短了内河港口设备与海港港口设备的差距。

（3）黑龙江和松辽水系大件内河运输：2009年由交通运输部水运院研制的500t固定门式起重机和500t浮式起重机分别应用于哈尔滨港和抚远港，解决了哈尔滨地区大件运输的瓶颈制约问题，标志着黑龙江省江海联运迈向了新水平。

（4）石油、液化天然气专业码头：采用储液罐储存，以管道输送为主，采用输油臂完成船舶装卸作业。

5、在船舶、汽车、火车和飞机等交通运输设备制造业的应用

进入21世纪以来，我国造船业走上了快速发展的轨道，超过韩国、日本，成为世界{dy}造船大国。我国造船业的巨大发展，离不开造船起重机的飞跃发展。自2000年起，我国大型造船门式起重机进入了一个集中建造的黄金时期，起重机的起升能力由600t上升到1000t，{zd0}到1200t，跨度由100m左右增加到{zd0}239m，可满足50万吨大型运输船舶和航空母舰的制造要求。用于造船企业的大型门座起重机近几年也有很大发展，主要有单臂架门座起重机、四连杆门座起重机和锤型门座起重机三种结构形式，起重量一般在100t以下，{zd0}起重量达到300t，{zd0}工作幅度超过100m。

汽车、火车和飞机等产品属于典型的批量化产品，自动生产线和自动化立体仓库等设备在这些企业应用极为普遍。

6、在交通基础设施建设中的应用

物流设备在公路、铁路、桥梁、隧道、管道、市政交通、机场、车站等基础设施建设中发挥了不可替代的重要作用，为我国交通运输业的发展做出了巨大贡献，如铁路、公路桥梁建设中广泛使用的桥箱梁运送车辆，高铁桥梁建设中的架桥机，管道铺设施工中的履带起重机等，以及应用极为普遍的塔式起重机、汽车起重机、轮胎起重机、门式起重机等，无不发挥了巨大的作用。虎门大桥钢箱梁吊装用的缆索起重机，杭州湾跨海大桥建设中的大型钢箱梁运输起吊安装船等，为我国特大型桥梁的建设积累了成功的吊装经验。

另外，在沿海和内河航道疏浚工程施工中，耙吸式挖泥船、链斗式挖泥船、绞吸式挖泥船、铲斗式挖泥船、抓斗式挖泥船等各种疏浚设备应用广泛。

7、工程船舶

（1）过驳系统：在港口建设的初级阶段，港池内泊位水深不足，大型船舶无法靠岸装卸作业，只能停泊在外海深水区进行过驳作业。目前我国港口已经xx可以满足各种船舶的装卸专业要求，基本不再需要过驳作业，而像印尼、印度等一些港口建设较为落后的国家，过驳系统仍有较多应用。

（2）浮式起重机：浮式起重机在大型设备安装、船舶装卸、打捞救助等方面具有重要作用，目前我国ZPMC公司研制的浮式起重机{zd0}起重量已达7500t，10000t浮式起重机正在研制中。

（3）大型设备滚装运输船舶：除汽车滚装、火车轮渡外，大型起重设备、连续装卸设备、发电设备等的整机或大部件滚装运输已成为较为广泛的运输方式，可以确保大型设备的制造质量和制造周期，降低运输成本。

8、电梯、登机桥、登船桥、摆渡车、滚装连接桥等物流设备

物流设备在机场、火车站、汽车站、客运码头、滚装码头等交通枢纽场站得到广泛应用，如各种升降电梯、扶梯、自动人行道、摆渡车、飞机登机桥、汽车滚装连接桥等，发挥了重要作用。尤其近几年登船桥在客运码头得到了应用，提升了客运船舶的服务质量。

三、物流设备的技术创新

1、提高集装箱起重机作业效率

集装箱船舶的大型化、高效化发展，迫切要求提高集装箱起重机的作业效率。为此新研制的集装箱起重机各机构运行速度越来越高；另外在岸桥上双40英尺吊具、三40英尺吊具、双小车技术得到了很好的应用；新的集装箱吊具减摇技术（如电子防摇技术、八绳起升双向防摇技术）、自动对箱技术等也得到了推广使用，使起重机的作业效率进一步提高。

2、RTG节能环保改造技术

随着国际油价的攀升，以柴油机为动力的RTG能耗高，尾气排放和噪声污染严重的问题引起了广泛关注。RTG的超级电容器技术、“油改电”技术、柴油机油门调节技术、油电混合动力技术等得到了研发与应用。尤其“油改电”技术获得巨大成功，节能效果达到70%以上，目前国内使用RTG进行堆场的大型集装箱码头大部分已经完成了“油改电”节能改造，取得了非常可观的经济效益和社会效益。

3、大型起重机能量回馈与谐波治理技术

大型起重机如集装箱起重机、造船起重机等能耗普遍较高，多采用高压上电，其起升机构属于典型的位势负载机构，起升时需要消耗大量电能，下降时能够产生电能（即发电），因此在大型起重机上越来越多地安装了能量回馈系统。近几年，在380V低压上电起重机上也开始研发与采用能量回馈系统。为抑制电能回馈对电网的污染，起重机还安装了谐波治理设备。

4、大宗散货堆场长距离带式输送机减电机运行节能改造技术

港口作为能耗大户，目前起重设备的节能问题已经得到普遍重视，并取得了许多可喜的实用成果，而占有港口半边江山的散货连续输送设备的节能问题却没有得到足够重视。在港口大宗散货系统各种输送设备中，长距离堆场带式输送机能耗{zd0}，但在堆取料过程中当输送机上有料段长度较短和取料输送机配煤作业工况时，输送机需要的驱动功率很小，甚至只需要满负荷运行状态的30%，存在严重的“大马拉小车”现象，造成了输送机无功功率高，能耗大，功率因数低。

长距离堆场带式输送机一般采用3～4大功率电动机驱动，根据实际需要功率的大小，通过采用自动切换的减电机运行方式，可大大降低输送机的能耗，同时提高系统的功率因数，经济效益非常显著。

5、煤炭仓储和散装集装箱技术

我国大多数港口和电厂的煤炭码头毗邻城区，为减少煤炭露天堆放时的扬尘污染，一些电厂新建了穹顶式储煤仓，水泥筒仓和钢板筒仓的储煤技术也取得了成功应用。同时为减少煤炭运输过程中的扬尘污染，实现煤炭运输的“门到门”增值服务，我国北方一些港口近年来开展了煤炭筛分散装集装箱业务，取得了良好的经济效益和社会效益。

6、物流设备配套件国产化

通过原始创新、集成创新或引进消化吸收等技术攻关，我国物流设备配套件如集装箱吊具、减速器、制动器、电缆卷筒和防风装置等的国产化研制工作取得重大突破，并大量配套整机出口，推动了民族工业的发展。

四、物流设备的发展建议

我国物流设备取得了很大成就，但仍有一些迫切需要解决的问题。

1、重视设备制造、安装、运输和使用过程中的安全问题

近年来，我国大型物流设备在制造、安装、运输和使用中的安全事故时有发生，大型、特大型设备（如岸桥、造船门式起重机、门座起重机等）在海上船舶运输中发生翻船、沉船事故，安装过程中发生倒塌事故等，造成了重大的人员伤亡和设备损失。因操作使用不当等原因，2008年上海、山东蓬莱先后发生了两起三台600t造船门式起重机的倒塌事故，甚至砸坏在建船舶，造成人员和财产的重大损失。

2、提高设备自动化水平，推进自动化码头系统建设

现代化港口大量采用高新技术，实现港口自动化、数字化、信息化和智能化运行与管理。港口设备应适应港口快速发展要求，提高设备的自动化水平，推进港口集装箱和大宗散货码头的自动化系统建设。

3、加强内河翻坝工艺与设备的研发

目前我国内河通航里程不断增加，同时碍航闸坝也越来越多，如三峡大坝、葛洲坝等，必须加快研究经济实用的翻坝工艺与设备，发挥内河运输的价格优势。

4、加强水面漂浮物打捞设备的研制

沿海、内河、库区和湖泊漂浮物严重影响了环境美观，制约了区域的经济发展。内河航道和库区漂浮物不但影响船舶航行安全，甚至威胁到库区发电机组的正常运转。目前国内一般采用人工方式打捞漂浮物，与国外现代化的打捞设备差距很大，研制高效实用的水面漂浮物打捞设备，是打造水上绿色交通的必然趋势。

5、转变发展方式，推广使用绿色低碳技术与设备

绿色低碳设备主要体现在节能降耗、减小粉尘和噪声排放等方面。应继续加大传统RTG“油改电”等节能环保技术的推广应用，大力推广使用RMG等节能环保产品；在空箱集装箱堆场作业中，逐步用高效实用RMG替代柴油机驱动的堆高机；将流动机械的柴油机驱动改为电力驱动或混合动力驱动；港航系统船舶靠岸后，鼓励船上机械用岸电驱动代替船舶自身柴油机驱动；散货储运系统中用封闭输送设备替代露天输送设备，用封闭式仓储替代露天堆存等。

6、加大海上溢油应急处置设备的研发力度

越来越多的海上船舶运输和海上石油开采，导致了越来越多的海上溢油事故的发生，两年多前的香港“Hebei Spirit”油轮在韩国西海岸发生碰撞泄漏事故的噩梦还记忆犹新，今年4 月21日，位于美国墨西哥湾的英国石油公司租用的“深水地平线号”钻井平台爆炸事故导致数以千万吨石油泄漏，再次为我们敲响了警钟。面对日益严重的海上溢油事故威胁，我国溢油应急处置设备发展却非常滞后，仅有的设备主要依赖进口，国产设备数量和质量均严重不足，应亟待加强国内溢油应急处置设备的研发力度。

7、提高设备使用寿命评估能力

目前我国在用的大量装卸搬运设备是上世纪改革开放后的80年代和90年代初期制造的，很多设备已经或即将达到20～25年的使用寿命，因此必须加强设备管理，改进设备使用寿命评估方法，编制重点设备的安全性能检测图谱，提高设备安全检测能力，确保设备安全可靠的运行。

8、加强电气、液压元器件的国产化研发

电气、液压等元器件在物流设备上使用量很大，但目前国内重要设备的电气、液压元器件几乎全部依赖进口，PLC、变频器等关键部件国内目前尚无研发能力，故应加强电气和液压元器件的国产化研发和制造能力。

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