【独家】AI赋能智慧港口——美国的自动化码头
美国是世界经济和贸易大国，货物主要以海运方式进出口。由于美国码头工人担心自动化集装箱码头会减少工作机会，码头工会对港口使用或推广自动化技术强烈抵触，这也是美国自动化集装箱码头发展缓慢的主要原因之一。
2002年，码头工会代表与太平洋协会签署劳资合同，在不影响就业机会的前提下允许码头使用先进技术。美国自动化集装箱码头建设进程由此开启。
表1 美国的自动化码头
弗吉尼亚港——弗吉尼亚国际集装箱码头（VIT）
弗吉尼亚港是美国东海岸港口，一共拥有6个码头：新港海事码头（NNMT）、诺福克港国际码头（NIT）、朴茨茅斯海运码头（PMT）、弗吉尼亚内陆码头（VIP）、弗吉尼亚国际集装箱码头（VIG）和里士满海运码头（RMT）。
弗吉尼亚港拥有15米深的进/出航运通道，可通往美洲所有集装箱码头，是全球的商业门户。
港口启动了一项3.5亿美元的工程，将于2020年1月在诺福克郡动工。
据弗吉尼亚港务局介绍，预计2024年底完成此工程，弗吉尼亚港将会成为美国东海岸最大的深水港。
2018年，弗吉尼亚港集装箱吞吐量为285万TEU，在2019年Lloyd’s List发布的全球港口排名中，位列第68位。
图1 弗吉尼亚港口集装箱吞吐量（2009-2018）
数据来源：http://www.portofvirginia.com
弗吉尼亚国际集装箱码头（Virginia International Gateway）坐落于弗吉尼亚诺福克港，位于弗吉尼亚州朴次茅斯的伊丽莎白河沿岸，是一家私营的集装箱码头，由马士基集团建设和运营。
该码头堆场垂直于岸线布置，共投资4.5亿美元，于2007年建成投产，2010年租给了弗吉尼亚港务局，2014年马士基公司将码头出售给弗吉尼亚港务局。
码头占地57600m2，其开发的第一阶段占地23100m2，每年可处理约100万TEU；第二阶段增加了约6000m2的额外空间和100万TEU的容量。
码头采用“单小车岸桥+跨运车+自动化轨道吊”的作业工艺，是一种半自动化码头。
自动化轨道吊最大起重能力40t，适于“堆五过六”作业，跨距内可堆放8排集装箱，行驶速度300m/min，不支持双箱作业。
堆场堆箱区垂直码头岸线布置，冷藏箱区布置在自动化堆场之外。
码头的终端操作集中在终端操作中心进行远程控制，提高了码头的作业效率。
据统计，弗吉尼亚集装箱码头岸桥平均作业效率为32~36自然箱/小时。
表2 弗吉尼亚集装箱码头基本情况和主要设施设备
数据来源：http://www.portofvirginia.com/facilities
纽约新泽西港——全球集装箱码头（GCT Bayonne）
纽约新泽西港地处巴拿马运河的大西洋门户，是纽约湾区内最大的港口。港口相比北美东海岸的其他港口，拥有着更多的内陆与海外货运航线。
港口的集装箱码头有4个：豪兰呼克海运码头（Howland Hook Marine Terminal）、新泽西港海运码头（Port Jersey Marine Terminal ）、纽瓦克港-伊丽莎白海运码头（Elizabeth-Port Authority Marine Terminal）和布鲁克林海运码头（Brooklyn Marine Terminal），码头都出租给不同的港口运营商。
2018年，纽约新泽西港的集装箱吞吐量为718万TEU，在2019年Lloyd’s List发布的全球港口排名中，位列第23位。
图2 纽约新泽西港集装箱吞吐量（2010-2018）
数据来源：Lloyds List
图3 纽约新泽西港集装箱码头分布图
资料来源：http://www.panynj.gov/port/about-port.html
全球集装箱码头（Global Container Terminal Bayonne）是距离纽约新泽西港入口最近的集装箱码头，也是港口中唯一能够为通过苏伊士和巴拿马运河的大型船舶提供服务的集装箱码头，具有重要的战略地位。
2014年，码头引入先进的现代化设备，采用更加安全、合理的设计方案，使其一度成为北美最先进的码头之一。
全球集装箱码头是东海岸港口中率先引入综合卡车预约系统的码头，利用码头泊位和陆上的现代化设计的优势以及在自动化技术的改进，对码头的堆场和闸门进行了进一步的综合升级，大幅提高了货物的装卸速度，缓解了码头的拥挤情况。
港口采用流线型闸门工艺，每个门都配备有光学字符识别软件（OCR）、无线射频识别技术（RFID）和远程通信技术，最大程度提高了卡车的通过效率，陆侧的RMG集装箱起重机的放置都采用倾斜一定角度的排放方式。
目前该码头处于半自动化状态，但是其所有的操作事务均由后台进行远程指导和监控。
图4 全球集装箱码头区位图
资料来源：www.globalterminalsbayonne.com
表3 全球集装箱码头基本情况和主要设施设备
数据来源：www.globalterminalsbayonne.com
长滩港——长滩集装箱码头（LBCT）
长滩港位于美国加利福尼亚州长滩市，是世界上最繁忙的海港之一，也是美国跨太平洋贸易的主要港口。
该港口占地3200英亩，拥有31英里的海岸，10个码头，62个泊位和68台巴拿马型龙门起重机。
2018年，长滩港集装箱吞吐量为810万TEU，在2019年Lloyd’s List发布的全球港口排名中，位列第20位。
图5 长滩港集装箱吞吐量（2010-2018）
数据来源：Lloyds List
长滩集装箱码头是美国西海岸最繁忙的码头之一，总投资约为12亿美元。它是将两个旧码头合并重建成的一个全新的现代化全自动码头，也是北美首个全自动化码头。
长滩集装箱码头拥有3个泊位：E24、E25和E26，由东方海外集团经营。码头一期工程于2016年4月启用，在2016年5月3日，振华重工在美国长滩市举行自动化码头（LBCT）设备的交接仪式，此次交接标志着北美洲首个全自动化集装箱码头顺利投入商业运营。
长滩集装箱码头采用“桥吊+自动导引车+自动化轨道吊”的作业工艺，其水平运输方式为电池驱动带举升AGV。
堆场垂直于码头岸线布置，海侧有自动导引车与自动堆码起重机的交换区。
此类码头布置形式有效隔离了船舶—堆场作业和堆场—集卡作业。
自动导引车负责堆场海侧与码头之间，以及铁路装卸作业线与堆场之间的集装箱运输，操作完全自动化。
图6 长滩集装箱码头平面布置图
资料来源：https://www.lbct.com/Operations
表4 长滩集装箱码头基本情况和主要设施设
数据来源：https://www.lbct.com
图7 洛杉矶—长滩港集装箱码头布局图
资料来源：Alphaliner
洛杉矶港——特拉帕克码头（TraPac Terminal）
洛杉矶港位于美国洛杉矶市中心以南25英里的圣佩德罗湾。
港口占地4200英亩，水域面积3300英亩，兼具客运与货运码头，包括汽车、干散货、集装箱、液体散货等等。
2018年，洛杉矶港的集装箱吞吐量为945万TEU，在2019年Lloyd’s List发布的全球港口排名中，位列第17位。
图8 洛杉矶港集装箱吞吐量（2010-2018）
数据来源：Lloyds List
特拉帕克码头是美国第一个自动化集装箱码头，一期工程于2007年竣工，二期工程于2015年11月投产，三期工程于2016年开始运营。
码头采用“自动跨运车+自动化轨道吊”的作业工艺，其运输采用“储能系统+纯电动重型卡车”的方案，储能系统24小时不间断为卡车充电，使纯电动卡车完全实现自动化零排放作业。
码头的自动辐射检测系统用于监控正在轨道运输的集装箱，保证集装箱的正常输送，大幅度提升了作业效率和货物运输速度。
表5 特拉帕克码头基本情况和主要设施设
数据来源：https://www.portoflosangeles.org
由于码头工会的影响，由外资经营的美国港口码头和美国本土码头营运商经营的码头的发展方向互不相同，前者有向全自动码头方向发展的趋势，而后者则朝着半自动化码头方向发展。
本文由中国港口网www.chinaports.com特约
上海海事大学付玉鹏、周鑫、沙梅独家提供
参考文献
[1]《AI智慧港口蓝皮书》
[2]李勋,李强,赵德成. 全球典型自动化集装箱码头对比[J].集装箱化.2014,12(25)：12-14.
[3]罗勋杰.全自动化集装箱码头关键装备技术与发展[J].港口装卸,2019(01):1-5.
[4] Lloyd’s List ：《One Hundred Ports 2019》
[5] Alphaliner
[6] http://www.portofvirginia.com
[7] http://www.panynj.gov
[8] www.globalterminalsbayonne.com
[9] https://www.lbct.com/Operations
[10] https://www.portoflosangeles.org