從整個全球港口的發(fā)展趨勢來看，智慧港口是全球所有港口企業(yè)面臨的轉型升級與創(chuàng)新的必然趨勢。而在智慧港口的建設中，作為智能化搬運設備的AGV近年來作用越發(fā)凸顯，下文盤點了目前國內3大自動化港口及其AGV的應用，從中我們或許可以窺探出一些港口AGV應用的發(fā)展趨勢。
廈門遠海集裝箱碼頭
廈門遠海集裝箱碼頭是全球首個第四代自動化碼頭，也是中國首個全部自主知識產權的自動化碼頭，遠海自動化碼頭一期工程總投資6.58億元人民幣，位于海滄港區(qū)14#-15#泊位，岸線長度447米，自動化區(qū)域道路堆場占地總面積約16.66萬平方米(約250畝)，根據自動化裝卸工藝流程按7個區(qū)域布置、配備3臺自動化雙小車岸邊集裝箱起重機(STS)、16臺自動化軌道吊(ARMG)、18臺自動導航運載車(AGV)、8臺自動化集裝箱轉運平臺(AGV-mate)。
在廈門遠海碼頭的AGV應用中，采用的是配置AGV伴侶的方式，18臺AGV配置8臺固定的自動化集裝箱轉運平臺(AGV-mate)。優(yōu)點是AGV整體自重輕，故障點減少，可以減少軌道吊與AGV小車之間的等待時間，優(yōu)化集裝箱裝卸循環(huán)，提高自動化碼頭的轉場效率。但是AGV伴侶同時需要維護。并且如果其出現問題，就必須人工赴堆場現場進行排查，容易干擾自動化流程。此外，該碼頭的AGV單機設計使用壽命為10年或50000個工作小時，鋰電池供電，轉向為全液壓形式，四輪同時轉向驅動，采用光纖陀螺儀的慣性導航方式并利用磁釘感應進行時時修正的導航系統(tǒng)，整車配有6個通訊天線，可不間斷的進行數據發(fā)送與接受。
遠海自動化碼頭年設計吞吐能力近期為70-95萬TEU，遠期95萬標箱，相當于在原設計能力的基礎上增加10%以上的吞吐能力，與傳統(tǒng)的集裝箱碼頭相比，全自動化集裝箱碼頭在智能化、可靠性、穩(wěn)定性、安全性和環(huán)保等方面具有十分明顯的優(yōu)勢，能降低操作和運營成本，經測算比傳統(tǒng)碼頭節(jié)省能源25%以上，碳排量減少16%以上。
青島港
2015 年 6 月 27 日，青島港開始了全自動化碼頭的建設，2017青島港全自動化一期碼頭正式投入運營。自動化碼頭開始運營以來，青島港迅速開展了操作、技術、IT一體化聯(lián)合攻關的探索實踐。在設備層面，不斷優(yōu)化船型掃描、自動防搖防扭和設備精準定位等自動化性能，大力提升設備運行可靠性，努力實現作業(yè)無故障，目前設備可靠率達到了99.6%。在操作層面，持續(xù)優(yōu)化堆場策略和作業(yè)控制，梳理作業(yè)流程 146 項，優(yōu)化89 項。在系統(tǒng)層面，優(yōu)化了橋吊平臺作業(yè)邏輯和AGV路徑規(guī)劃，在TOS功能開發(fā)方面首次實現了自動化碼頭按船圖位置卸船的重大功能突破，顯著提高了碼頭的作業(yè)效率。
而在青島港一期自動化碼頭中，一共應用了38臺自動化引導車(L-AGV)，AGV自重20-30噸，再加上集裝箱的重量，全車最重可達70噸，但其停啟位置十分精確，停車誤差不超過2厘米。碼頭地面埋設了幾萬個磁釘，AGV車輛的位置由它們記錄下來，傳給后臺，再由軟件精確計算行駛路徑，防止碰撞和刮擦。這種控制系統(tǒng)過去國際上只有一家公司掌握，青島港項目團隊歷時3年、經過5萬多次測試，研發(fā)出全新一代控制系統(tǒng)，可滿足100臺以上導引車同時高效運行。除了一期使用的38臺AGV之外，2019年青島港開始運營的自動化二期碼頭中也使用了45臺AGV。
洋山港四期
洋山港區(qū)四期總用地面積達223萬平方米，采用全自動化集裝箱碼頭建設方案，整個工程建設5個5萬噸級和2個7萬噸級集裝箱泊位，岸線長2770米，設計年通過能力初期為400萬標箱，遠期可達630萬標箱。洋山四期采用“橋吊（遠程操控雙小車集裝箱橋吊）+AGV（自動導引車）+軌道吊（自動操控軌道式龍門起重機）”的生產方案。2017年年底，首批10臺橋吊、40臺軌道吊和50臺AGV投入試生產。根據規(guī)劃，最終將配置26臺橋吊、120臺軌道吊和130臺AGV。
該港口中，AGV在橋吊和堆場間轉運集裝箱，新增了無人駕駛、自動導航、路徑優(yōu)化、主動避障、自我故障診斷、自我電量監(jiān)控等功能。借助無線通訊、自動調度、精密定位系統(tǒng)和地面敷設的6萬多個磁釘引導，AGV能在繁忙碼頭穿梭自如，準確到達指定位置。值得注意的是，洋山港四期在亞洲港口中第一次采用了自動化引導小車（AGV）自動換電系統(tǒng)。目前，國內正在運營的一些自動化碼頭，由于當時換電技術的限制，使用了充電式的AGV，AGV在充電過程中會導致本體的閑置。由于每臺AGV的電池和車體都是一一對應，單獨檢修任何一部分，也都會導致另一部分的閑置。為確保地面運輸連續(xù)性作業(yè)，洋山港AGV小車采用機器人自動更換電池。按照設計，更換電池全程只需6分鐘，電池充滿電僅需2小時，整個充電過程零排放，可節(jié)省能耗40%以上。
從上述的三大自動化港口的AGV應用中我們可以發(fā)現，港口AGV應用的數量在不斷增多，功能也在不斷優(yōu)化，這也印證了相關技術在不斷成熟和發(fā)展。而除了以上這些港口碼頭外，目前國內還有一些港口也相繼開始了智能化升級建設，例如天津港集裝箱碼頭、廣州港南沙四期等，值得注意的是，在廣州港南沙四期工程中，將使用配備衛(wèi)星導航定位、激光雷達SLAM（即“同步定位與建圖”）、視覺SLAM等多傳感器融合定位技術新一代的“IGV”，與此前使用自動導引運輸車AGV的自動化碼頭需要埋下上萬個磁釘以提供導航定位、限定AGV小車行進路線相比，IGV小車的導航方式更加靈活，而這種智能、高效、低成本的AGV方案也被認為是未來自動化碼頭發(fā)展的新方向。
