自動化集裝箱碼頭經過20多年的發展，相關技術早已成熟。
在亞洲地區，雖然我國的自動化碼頭發展起步較晚，但通過不斷努力，已經在全自動化集裝箱碼頭成套關鍵技術方面處于世界領先地位。
我國最早的自動化碼頭是1999年建成的香港國際集裝箱碼頭，經過二十年的發展，我國已擁有了世界領先水平的全自動化集裝箱碼頭。
從2014年的廈門遠海碼頭的投產到青島港前灣港四期和上海的洋山深水港四期的成功運營，標志著我國在全自動化碼頭發展上，實現了“從學習，到試驗，到參與，再到引領”的跳躍式發展。
當今世界云計算、大數據、物聯網、人工智能、區塊鏈等最新技術迅猛發展，港口作為連接世界的“端口”，正在以“智慧賦能”進行新一輪的轉型升級。
我國眾多港口也積極響應世界新趨勢。例如，2018年，天津港投資3.15億元對集裝箱碼頭進行的自動化升級改造；廣州南沙港四期工程的建設等。
No.1 中國香港港——香港國際集裝箱碼頭(HIT)
香港港是全球最繁忙和效率最高的國際集裝箱港口之一。
2018年，香港港集裝箱吞吐量為1960萬TEU，其中葵涌-青衣集裝箱碼頭的吞吐量達1547萬TEU，約占港口集裝箱吞吐量的80%，在2019年Lloyd’s List發布的全球港口排名中，排在第7位。
圖1 香港港集裝箱吞吐量（2008-2018）
數據來源：https://www.hkmpb.gov.hk
香港國際集裝箱碼頭位于世界最繁忙之一的香港葵靑集裝箱港，包括四號、六號、七號和北九號碼頭，處理香港的集裝箱貿易超過50%。
香港國際集裝箱碼頭采用的是“單小車岸橋+集卡+帶外伸臂的軌道吊” 的裝卸工藝。
作為世界上最先進的集裝箱碼頭之一，香港國際集裝箱碼頭裝有現代化的設備、設施，以及先進的計算機管理系統，能夠確保實時規劃和控制所有的集裝箱處理活動，包括集裝箱堆場前期規劃和船舶的運行監測，以及客戶、卡車控制和操作的數據交換。
圖2 香港國際集裝箱碼頭布局圖
資料來源：https://www.hit.com.hk
表1 香港國際集裝箱碼頭基本情況和主要設施設
資料來源：https://www.hit.com.hk
No.2 中國臺灣臺北港——臺北集裝箱碼頭
臺北港是一個國際商港，位于遠東和歐美的遠洋主航線上。
港口的陸地完全使用填海形成，港區陸域面積達1038公頃，水域面積為2064公頃，總面積3102公頃。
臺北港是基隆港的輔助港，擁有E01-E07、E10-E17以及N01-N06共計21座營運碼頭。
2003年，長榮、萬海、陽明三大航運集團共同出資建造了臺北集裝箱碼頭，碼頭吃水較深，可以停靠大型集裝箱船舶，彌補了基隆港腹地過小的缺點。
2018年，臺北港集裝箱吞吐量為174萬TEU，在2019年Lloyd’s List發布的全球港口排名中，排在第100位。
圖3 臺北港集裝箱吞吐量（2010-2018）
數據來源：Wind數據庫
臺北集裝箱碼頭是臺灣省耗時5年6個月，斥資46.4億元人民幣打造的集裝箱儲運中心，包括N3、N4、N5和N6碼頭。
N3、N4碼頭于2009年3月9號正式啟用，N5碼頭于2011年11月27號正式啟用，N6碼頭于2014年11月27號正式啟用。
臺北集裝箱碼頭總長1355m，縱深475m，碼頭水深達16m，是北部港口唯一可靠泊萬TEU級以上的集裝箱碼頭。
碼頭水平運輸采用“ARMG+集卡”的作業方式，是一種半自動化碼頭。
集裝箱碼頭的相關車道都安裝有車號、集裝箱碼頭辨識系統（OCR），用于協助自動化系統收集和核對交領柜作業。
自動化作業系統通過處理集裝箱存放區的無線感知網絡（WSN Wireless Sensor Network）的回饋信息，做出資料的交換和車柜定位工作。
表2 臺北集裝箱碼頭基本情況和主要設施設備
資料來源：https://www.tpct.com.tw
No.3 中國臺灣高雄港——高明集裝箱碼頭
高雄港是一座位于中國臺灣高雄市的海港，是臺灣主要的的海運樞紐與貨運進出口門戶，港口貨物吞吐量約占臺灣所有港口貨物吞吐量的1/2。
高雄港現有營運碼頭約116座，其中雜貨碼頭30座、集裝箱碼頭24座、散裝碼頭32座、榖類碼頭2座。
2018年，高雄港集裝箱吞吐量為1044萬TEU，在2019年Lloyd’s List發布的全球港口排名中位居第15位。
圖4 高雄港集裝箱吞吐量（2010-2018）
數據來源：Wind數據庫
高明集裝箱碼頭緊鄰高雄港第二港口航道，包括第108號泊位、第109號泊位、第110號泊位和第111號泊位。
集裝箱碼頭采用“帶外伸臂軌道吊+集卡”的作業方式，實現了集裝箱碼頭的半自動化作業。
碼頭在集裝箱堆存區采用嵌有自動化作業系統的軌道式門式起重機，利用遠程操作及無線射頻感應技術(RFID)對堆場無人化操作，并且還搭配有自動化管制站協助車輛的通行，有效降低了拖車在場內的滯場時間。
表3 高明集裝箱基本情況和主要設備設施
資料來源：www.kmct.com.tw
No.4 中國廈門港——遠海碼頭
廈門港是我國沿海主要港口之一，是我國綜合運輸體系的重要樞紐、集裝箱干線港、郵輪始發港、廈門東南國際航運中心的主要載體和海峽兩岸交流的重要口岸，是國家確定的四大國際航運中心和四大郵輪運輸試點示范港之一。
根據《廈門港總體規劃（修編）》，廈門港包括廈門市（東渡、海滄、翔安）和漳州市（招銀、后石、石碼、古雷、東山、詔安）的九大港區，自然海岸線總長約899公里，規劃港口岸線約106公里，主要港口資源分布在環廈門灣和環東山灣。
2017年、2018年連續兩年集裝箱吞吐量超過1000萬標箱，超越高雄港，在Lloyd’s List發布的全球港口排名中居第14位，創歷史最好成績。
圖5 廈門港集裝箱吞吐量（2011-2018）
數據來源：Lloyd’s List
遠海碼頭位于遠東至地中海、歐洲，北美經由臺灣海峽的兩大國際航線上，是中國東南沿海對外經濟交往的重要門戶。
遠海自動化碼頭是我國第一個全自動化集裝箱碼頭，掀開了國內集裝箱碼頭的新篇章，碼頭的建設和運營管理經驗對自動化碼頭標準規范編制及推動指導自動化碼頭發展具有重要的參考作用和借鑒意義。
遠海碼頭的進港航道全長約42公里，航道基準水深14米，10萬噸級船舶全天候進出港。
碼頭由廈門市與中遠集團、中國交通建設集團三方投資建設，擁有海滄保稅港區14號-17號泊位，泊位集裝箱碼頭工程于2006年5月29日開工，2014年10月29日完工。
2015年，廈門遠海自動化集裝箱碼頭正式投入商業運行。
遠海自動化碼頭放棄了國內“堆場平行岸線”的傳統布置方式，開創了自動化碼頭作業箱區平行岸線布置的先例。
碼頭采用“雙小車岸橋+AGV（+AGV伴侶）+ARMG”的裝卸工藝，岸邊配有3臺帶轉接平臺的雙小車自動化岸橋，18臺全鋰電池驅動的自動化導引小車，8個水平于岸線的自動化堆場，每個堆場配備兩個同等規格的自動化軌道吊。
岸邊單橋的平均效率實現了每小時運送37/38自然箱，提升作業效率約20%。
表4 遠海碼頭基本情況和主要設施設備
資料來源：www.coscoyh.com.cn
2019年7月26日，廈門移動、廈門遠海碼頭集裝箱有限公司在海滄港區簽署戰略合作協議，發布廈門首個智慧港口5G應用，努力推動自動化碼頭的前瞻性發展。
No.5 中國青島港——前灣碼頭
青島港口開埠于1892年，位于中國環渤海港口群及長江三角洲港口群的中心地帶，是西太平洋重要的國際貿易樞紐，是世界最大的綜合性港口之一。
青島港國際股份有限公司是港口的主要經營者，運營管理青島前灣港區、黃島油港區、董家口港區和大港港區四大港區。
大港港區營運配備18個泊位，主要處理糧食、鋼鐵、氧化鋁、化肥及其它一般貨物；
前灣港區營運配備38個泊位，主要處理集裝箱、金屬礦石、煤炭、紙漿及其它一般貨物；
黃島油港區營運配備11個泊位，主要處理液體散貨；
董家口港區營運配備17個泊位，主要處理干散貨、液體散貨及其它一般貨物。
2018年，青島港集裝箱吞吐量達到1931萬TEU，在2019年Lloyd’s List發布的全球港口排名中位列第8。
圖6 青島港港區分布圖
資料來源：https://www.qingdao-port.com
圖7 青島港集裝箱吞吐量（2010-2018）
數據來源：Lloyd’s List
前灣碼頭位于前灣港區四期5-10號泊位，縱深784米，年通過能力達520萬TEU，可停靠世界上最大的24000TEU集裝箱船舶。
從開工到投入使用，前灣碼頭僅用了3年的時間，整個自動化系統里面有超過25項的專利技術，自主創新能力為青島港的質量和效率變革提供了強大的支撐。
前灣碼頭采用“雙小車岸橋+AGV+ARMG”的裝卸工藝，配備有7臺STS，20臺ARMG，38臺自動起升混合動力自動化導引小車和38臺全自動化高速軌道吊。
碼頭首創自動化循環充電等多項技術，與互聯網、大數據平臺等深度融合，形成碼頭的超級大腦，大幅度提升了作業效率。
岸橋的單機平均效率曾達到39.6自然箱/小時，比傳統碼頭效率約提升30%，這也成為我國全自動化碼頭達到世界自動化碼頭領先水平的標志。
表5 前灣碼頭基本情況和主要設施設備
數據來源：http://www.qdport.com
No.6 中國上海港——洋山四期碼頭
上海港位于我國大陸海岸線的中部，扼長江入海口，地處長江東西運輸通道與海上南北運輸通道的交匯點，是我國沿海最大的樞紐港。
作為我國最大的綜合性港口，上海港是我國對外交往，參與國際經濟大循環最重要的口岸。
上海港主要劃分為：外高橋港區、寶山港區、黃浦江下游港區、黃浦江中游港區、黃浦江上游港區、金山及漕涇化工港區、洋山港區、崇明三島港區和臨港新城港區。
2018年，上海港的集裝箱吞吐量為4201萬TEU，在2019年Lloyd’s List發布的全球港口排名中排在第1位。
圖7 上海港集裝箱吞吐量（2012-2018）
數據來源：Lloyd’s List
洋山深水港位于長江和東海的交匯處，是世界上首座依托島礁建成的超大型港口，其中，洋山四期全自動化碼頭位于洋山深水港一、三期西北側，由顆珠山島、小烏龜島、蔣公柱島及花魚礁等圍海填筑約2230000平方米形成。
洋山四期碼頭是全球規模最大、設備最先進的全自動化碼頭，工程總投資128.48億元，建設規模為5個50000t級和2個70000t級集裝箱泊位，一個工作船泊位，可滿足多艘大型集裝箱船同時靠泊。
洋山四期碼頭的建成奠定了上海國際航運中心港地位。
洋山四期碼頭采用“雙小車岸橋+AGV+ARMG”的裝卸工藝，碼頭的裝卸設備均為中國制造。
AGV在橋吊和堆場間轉運集裝箱，新增了無人駕駛、自動導航、路徑優化、主動避障、自我故障診斷、自我電量監控等功能。
借助無線通訊、自動調度、精密定位系統和地面敷設的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。
四期碼頭在亞洲港口中首次采用中國自主研發的自動導引車自動換電系統：鋰電池充滿后，可持續運行8小時；電力不足時求助換電機器人，為一臺AGV換一次電池，只需6分鐘。
表6 洋山四期碼頭基本情況和主要設施設備
數據來源：http://www.portshanghai.com.cn
圖8 洋山四期碼頭自動化流程（船舶到堆場）
全自動化集裝箱碼頭在通過能力、裝卸效率、安全可靠性、節能減排、環保等方面相對于傳統碼頭有明顯的優勢，并且隨著新一輪科技革命的到來，新技術（5G通信技術）、新標準規范將會不斷完善和優化全自動化碼頭，為智慧港口增添新的動力。
本文由中國港口網www.cwsn.net特約
上海海事大學付玉鵬、周鑫、沙梅獨家提供
參考文獻
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[5] https://www.hit.com.hk
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[7] https://www.tpct.com.tw
[8] www.kmct.com.tw
[9] www.coscoyh.com.cn
[10] https://www.qingdao-port.com
[11] http://www.qdport.com
[12] http://www.portshanghai.com.cn
[13] Wind數據庫
