Глобальные контейнерные перевозки являются основой международной торговли. Более 90 процентов производимых в мире товаров на каком-то этапе своего пути от производителя к потребителю перемещаются по морю, и практически весь этот груз перевозится в стандартизированных интермодальных контейнерах. Управление потоком этих контейнеров через порты, железнодорожные терминалы и внутренние логистические объекты требует специализированного тяжелого подъемного оборудования, разработанного специально для обработки контейнеров в промышленных масштабах.
Контейнерные краны — это мощные системы погрузочно-разгрузочных работ, используемые в портах, терминалах и логистических центрах для эффективного и безопасного подъема, перемещения, штабелирования и перегрузки морских контейнеров. Они относятся к числу крупнейших и наиболее сложных единиц промышленного подъемного оборудования, используемых в коммерческой эксплуатации, и их производительность — измеряемая количеством перемещений контейнеров в час, доступностью крана и точностью позиционирования — напрямую определяет пропускную способность и конкурентоспособность каждого контейнерного терминала в мире.
В этом руководстве объясняется, что такое контейнерные краны, как работают различные типы, где каждый из них используется, и какие факторы следует учитывать при выборе крановых систем для контейнерных перевозок в портах и логистических центрах.
Оглавление
Что такое контейнерные краны?
Контейнерные краны — это специально разработанные подъемные системы для работы со стандартными интермодальными контейнерами ISO — стальными ящиками длиной 20 и 40 футов, составляющими основную единицу глобальной контейнерной торговли. Они отличаются от универсальных промышленных кранов наличием подъемного механизма, который зацепляется за угловые литые детали стандартных контейнеров с помощью стопорных штифтов, грузоподъемностью от 30 до 65 тонн, подходящей для загруженных контейнеров, и конструкцией, рассчитанной на непрерывную работу с высокой интенсивностью в сложных условиях эксплуатации порта или терминала.
Категория контейнерных кранов включает в себя несколько различных типов машин, каждая из которых разработана для выполнения определенной роли в процессе обработки контейнеров. Судо-береговые краны поднимают контейнеры между судами и причалом. Контейнерные козловые крановые системы — в основном, краны типа RTG и RMG — штабелируют и извлекают контейнеры на территории терминала. Перегрузочные краны транспортируют контейнеры по терминалу между причалом и штабелем. Вместе эти системы образуют интегрированную инфраструктуру обработки контейнеров, которая позволяет современным портам обрабатывать миллионы TEU (двадцатифутовых эквивалентных единиц) в год с неизменной скоростью и точностью.
Развитие технологии контейнерных кранов тесно коррелировало с ростом мировой контейнерной торговли. Первые контейнерные терминалы адаптировали традиционное крановое оборудование для генеральных грузов; современные автоматизированные терминалы используют специально разработанные крановые системы с компьютерным управлением позиционированием, оптической идентификацией контейнеров и автоматизированными алгоритмами штабелирования, работающие с минимальным непосредственным участием человека.
For a detailed comparison of all four types — including STS, RTG, RMG, and straddle carriers — with selection criteria and technical specifications, see our complete guide: 4 Types of Container Cranes: STS, RTG, RMG & Straddle.
Как работают системы обработки контейнеров в портах
Для понимания работы контейнерных кранов необходимо понимать контекст их эксплуатации — последовательный рабочий процесс, обеспечивающий перемещение контейнера с судна в конечный пункт назначения или из пункта отправления на суше на судно, отправляющееся в путь.
Шаг 1: Разгрузка судна — работа крана STS
Когда контейнеровоз пришвартовывается к причалу, портовые краны (STS), установленные на причальной рельсовой системе, выдвигают свои стрелы над палубой судна или открытыми люками. Тележка крана, несущая спредер, перемещается по стреле, чтобы занять позицию над целевым контейнерным отсеком. Спредерер опускается, захватывает угловые детали контейнера, и лебедка поднимает контейнер, освобождая его от направляющих или палубного удержания.
Затем кран перемещает контейнер по стреле и опускает его на транспортное средство для перегрузки с причала — как правило, это автоматизированное транспортное средство (AGV), терминальный грузовик или козловой кран, — ожидающее в зоне работы крана на суше. Этот цикл непрерывно повторяется в течение всего времени захода судна. Производительность разгрузки судов измеряется в общем количестве перемещений крана в час (GMPH), при этом современные высокопроизводительные краны STS достигают 30 и более перемещений в час на отдельных кранах, а терминалы могут одновременно управлять несколькими кранами на одном судне.
Шаг 2: Перемещение со двора
После того как контейнер опускается с крана STS на транспортное средство, он транспортируется на контейнерную площадку — зону терминала, где контейнеры хранятся в период между прибытием и отправкой. Транспортные средства включают терминальные тягачи с шасси-прицепами, автоматизированные транспортные средства (AGV) и козловые краны. Расстояние перегрузки и планировка терминала определяют, какой тип транспортного средства наиболее эффективен для данного объекта.
Шаг 3: Штабелирование и хранение контейнеров
На контейнерной площадке контейнер поднимается с транспортного средства и укладывается в отведенное для этого место в пределах контейнерного блока. Эта операция выполняется контейнерными кранами — в основном, кранами RTG или RMG в зависимости от инфраструктуры терминала и стратегии автоматизации. Высота штабелирования варьируется от трех до семи контейнеров в зависимости от типа крана и конструкции площадки. Положение контейнера на площадке регистрируется в системе управления терминалом (TOS), которая управляет всеми местами размещения контейнеров и планирует будущие перемещения кранов.
Шаг 4: Отправка и логистическое распределение
Когда контейнер запрашивается для отправки — для погрузки на судно, забора груза автомобильным транспортом или перегрузки на железнодорожный транспорт — система TOS дает указание крану на площадке забрать контейнер со штабелированного места и передать его на грузовую полосу, железнодорожную перегрузочную станцию или транспортное средство для внутренних перевозок. Для экспортных контейнеров, прибывающих автомобильным или железнодорожным транспортом, последовательность действий обратная: прибывающий контейнер принимается, взвешивается и размещается на площадке до погрузки на судно.
Этот четырехэтапный рабочий процесс — разгрузка, перемещение, складирование, отправка — является непрерывным в условиях загруженного терминала, при этом одновременно выполняется множество перекрывающихся циклов десятками кранов, работающих круглосуточно.
Основные типы контейнерных кранов
Типы контейнерных кранов определяются их конструктивной конфигурацией, механизмом перемещения и ролью в рабочем процессе терминала. Каждый тип оптимизирован для выполнения определенной функции; большинство терминалов используют несколько типов кранов, работающих скоординированно.
Судо-береговые (STS) краны
Портовые краны Портовые краны, также называемые причальными кранами или портейнерами, являются самыми заметными и внушительными по конструкции кранами в любом контейнерном терминале. Это установленные на рельсах портальные конструкции высотой от 50 до 80 метров и более, с горизонтальной стрелой, простирающейся над судном и достигающей всей ширины палубы корабля.
Краны STS классифицируются по вылету стрелы — расстоянию, на которое стрела выступает за пределы причального ограждения. Краны STS класса Panamax достигают примерно 40 метров в длину, охватывая ширину судов размером до первоначального Panamax. Краны класса Post-Panamax достигают 50 метров и более, а супер-крупные краны класса Post-Panamax, обслуживающие самые большие сверхбольшие контейнеровозы (ULCV), могут достигать 70 метров и более, охватывая более 25 рядов контейнеров по всей ширине судна.
Грузоподъемность крана STS обычно составляет от 40 до 65 метрических тонн под спредером — этого достаточно для любого загруженного контейнера ISO, включая тяжелые 45-футовые контейнеры. Двухподъемная и тандемная конфигурации позволяют поднимать два 20-футовых контейнера одновременно, удваивая производительность при обработке контейнеров одной длины.
Козловые краны на резиновых колесах (RTG)
Сайт козловой кран на резиновых колесах Это самый распространенный в мире тип контейнерного крана. Это самоходный портальный кран на колесных тележках, который охватывает один или несколько рядов контейнеров — обычно от шести до десяти рядов в ширину плюс полоса для грузовиков — и использует перемещающуюся подъемную тележку для штабелирования и извлечения контейнеров внутри блока. Стандартная высота штабелирования составляет от 1 до 4 на 1,5, при этом пролеты крана охватывают от шести до семи рядов контейнеров в большинстве конфигураций и до десяти рядов в более широких установках. В отличие от рельсовых систем, краны RTG могут менять полосы движения, перемещаясь по поверхности площадки, что дает терминалам гибкость в перераспределении кранов между блоками в зависимости от изменения операционного спроса — существенное преимущество для объектов с переменными или непредсказуемыми контейнерными потоками.
Системы электропитания для кранов RTG претерпели существенную эволюцию. Традиционной конфигурацией была дизель-гидравлическая, но в отрасли произошел значительный переход к дизель-электрическим системам, а затем и к полностью электрическим — с питанием от подвесного кабеля или контактной сети — что обеспечивает существенное снижение расхода топлива, затрат на техническое обслуживание и выбросов на одно перемещение крана.
Козловые краны на рельсовом ходу (RMG)
Козловые краны на рельсовом ходу Передвижение осуществляется по фиксированным рельсовым путям, вмонтированным в поверхность площадки. В отличие от кранов на резиновых колесах, они не могут менять полосы движения — каждый кран на резиновых колесах работает в пределах выделенного участка, обслуживаемого конкретным железнодорожным коридором. Такая фиксированная траектория движения обеспечивает более точную обратную связь по положению, лучшую пригодность для полностью автоматизированной работы и меньшее сопротивление качению, чем у систем на резиновых колесах.
Краны RMG являются предпочтительным типом кранов для полностью автоматизированных контейнерных терминалов, где стабильное позиционирование, обеспечиваемое фиксированными рельсами, имеет решающее значение для надежности алгоритмов автоматизированного штабелирования и безопасности взаимодействия автоматизированного оборудования. Точное кодирование положения по оси перемещения рельса в сочетании с лазерными или системами машинного зрения на тележке позволяет кранам RMG размещать контейнеры с точностью до сантиметра без непосредственного участия оператора. Высота штабелирования для систем RMG обычно составляет от 1/4 до 1/6, а в некоторых конфигурациях с высокой плотностью штабелирования она может быть еще выше. Сочетание высокой плотности штабелирования, точного позиционирования и полной автоматизации делает системы RMG наиболее производительной конфигурацией складских кранов в автоматизированных терминалах с большим объемом работы.
Перевозчики с козлами
Перевозчики с козлами Это не краны в традиционном понимании, но они являются важными элементами семейства оборудования для обработки контейнеров. Это самоходные четырехногие портальные машины, которые поднимают отдельные контейнеры для горизонтальной транспортировки по территории терминала. В терминалах с кранами-погрузчиками они выполняют как функцию перегрузки (перемещение контейнеров с площадки крана-погрузчика на территорию терминала), так и функцию штабелирования внутри территории, что исключает необходимость в отдельных перегрузочных машинах и кранах для складской зоны.
Системы козловых кранов отличаются гибкостью, масштабируемостью и хорошо подходят для терминалов со средней пропускной способностью и нестандартной геометрией. Как правило, они наиболее конкурентоспособны для объектов, обрабатывающих от 500 000 до 1,5 миллиона TEU в год.
Получить бесплатное предложение
Системы контейнерных козловых кранов: объяснение принципа их работы
Контейнерный козловой кран — включая RTG, RMG и специализированные варианты — является основным инструментом управления контейнерными площадками в большинстве контейнерных терминалов по всему миру. Понимание его компонентов и принципов работы имеет важное значение для всех, кто занимается планированием терминалов, закупкой оборудования или эксплуатацией кранов.
Что такое контейнерный козловой кран?
Контейнерный козловой кран — это портальная крановая конструкция, которая охватывает один или несколько рядов контейнеров на площадке. Его главная балка перекрывает всю ширину штабелирования, а подъемная тележка перемещается по балке, устанавливая спредер над любым контейнером в пределах досягаемости крана. Кран перемещается продольно вдоль своего участка площадки, чтобы получить доступ к любой площадке в пределах своей рабочей зоны.
Контейнерный козловой кран отличается от портового крана, прежде всего, условиями эксплуатации и функциями. Портовые краны работают на причале, охватывая ширину судов и осуществляя погрузку/разгрузку. Контейнерные козловые краны работают на территории склада, штабелируя и извлекая контейнеры организованными блоками для хранения и распределения.
Основные компоненты контейнерного козлового крана
- Главная балкаОсновная горизонтальная конструкция, перекрывающая всю ширину крана между опорами козлового крана. В большинстве контейнерных козловых кранов это коробчатая балочная конструкция, изготовленная из конструкционной стали и рассчитанная на сочетание вертикальных подъемных нагрузок, горизонтальных нагрузок от перемещения тележек и динамических нагрузок от перемещения и торможения крана.
- Подъемная системаПодъемная система обеспечивает вертикальное перемещение груза с помощью барабанов со стальными тросами, синхронизированных подъемных цилиндров (в некоторых конфигурациях), двигателя подъемника, редуктора и электромагнитного или дискового тормоза. Контейнерные козловые краны обычно используют канатные подъемные системы грузоподъемностью от 40 до 65 метрических тонн с частотно-регулируемым приводом для плавного управления грузом.
- ТележкаТележка перемещается по главной балке, неся подъемное оборудование и подвеску спредера. Скорость тележки обычно составляет от 60 до 120 метров в минуту, с возможностью регулировки скорости для точного позиционирования в точке установки контейнера.
- РазбрасывательТраверса — это интерфейс между краном и контейнером. Стандартные телескопические траверсы регулируются по длине от 20 до 40 футов, что позволяет работать с контейнерами обоих размеров без ручной перенастройки. Угловые поворотные фиксаторы входят в зацепление с угловыми элементами контейнера стандарта ISO для надежного подъема. Регулировка наклона, обрезки и крена траверсы позволяет крану компенсировать дисбаланс нагрузки и смещение контейнера во время установки.
- Электрическая система управленияПрограммируемый логический контроллер крана управляет всеми движениями — подъемом, перемещением тележки, перемещением моста и функциями захвата грузов — посредством приводных устройств, энкодеров положения и логики блокировки безопасности. В автоматизированных конфигурациях система управления взаимодействует с операционной системой терминала для приема рабочих заданий и отслеживания контейнеров.
Принципы работы портовых операций
В ходе типичного цикла работы контейнерного козлового крана, кран получает от системы управления терминалом рабочий заказ, в котором указывается контейнер, подлежащий обработке, и его целевое положение. Кран перемещается в нужную зону, тележка располагается над исходным контейнером, и спредер опускается, чтобы зацепиться за угловые отливки контейнера. После подтверждения надежного зацепления, подъемник поднимает контейнер на высоту перемещения, и кран транспортирует его в целевое положение — либо в зону штабелирования для хранения, либо в зону движения грузовиков или транспортное средство для отправки. Спредер опускает контейнер, освобождает его, и кран готовится к следующему циклу.
Время цикла — время, прошедшее от начала установки одного контейнера до начала установки следующего — является основным показателем производительности контейнерных козловых кранов. Типичное время цикла при ручной или полуавтоматической работе составляет от 90 до 120 секунд. При полностью автоматизированной работе с оптимизированными алгоритмами штабелирования время цикла может быть сокращено и обеспечено более стабильно, чем при ручной работе.
Контейнерные погрузочно-разгрузочные козловые краны в современных портах
Роль козловых кранов для погрузки и разгрузки контейнеров в современных терминалах выходит за рамки простого подъема грузов. В передовых терминальных операциях эти краны интегрированы в цифровые системы управления, которые оптимизируют каждый аспект размещения и извлечения контейнеров.
Операции по складированию на складе
Эффективная укладка контейнеров на складе – это нечто большее, чем просто размещение контейнеров в свободных местах. Положение каждого контейнера в штабеле влияет на количество перемещений, необходимых для его извлечения по запросу: контейнер, заваленный несколькими другими, которые необходимо переместить первыми (повторная перегрузка), увеличивает время цикла и снижает производительность. Автоматизированные алгоритмы укладки минимизируют повторные перегрузки, прогнозируя вероятный порядок извлечения контейнеров и размещая их соответствующим образом.
Полуавтоматические и полностью автоматизированные системы
Автоматизация контейнерных козловых кранов проходит несколько этапов:
- Ручное управлениеОператор в кабине крана напрямую контролирует все движения, используя визуальные ориентиры для позиционирования. Это требует наличия квалифицированного оператора для каждого крана и ограничивает производительность скоростью и точностью работы оператора.
- Дистанционное управлениеКабина отсутствует, и оператор управляет краном с рабочего места в удаленном операционном центре, используя видеопоток с камер. Один удаленный оператор может контролировать несколько кранов, переключаясь между ними во время некритических этапов движения и беря на себя непосредственное управление для окончательной установки контейнера.
- Полуавтоматическое управлениеПеремещение крана и позиционирование тележки контролируются компьютером, при этом оператор берет управление на себя только на этапе окончательного размещения на полосе движения грузовика — этот этап требует визуального подтверждения положения шасси грузовика и выравнивания контейнера. Это наиболее распространенный уровень автоматизации для парков кранов RTG, модернизируемых для автоматизации.
- Полностью автоматизированная работаПолный цикл работы крана — перемещение, позиционирование, подъем, транспортировка, установка и включение/выключение траверсы — выполняется без непосредственного участия оператора, с использованием машинного зрения, обнаружения препятствий и автоматизированных систем позиционирования грузовиков. Этот уровень требует самой сложной инфраструктуры, но обеспечивает максимальную эффективность труда.
Центры удаленного управления
Современные контейнерные терминалы, внедряющие автоматизацию крановой техники, инвестируют в специализированные центры дистанционного управления (ЦДУ), где операторы контролируют работу нескольких кранов с эргономичных рабочих мест, оснащенных многоэкранными видеодисплеями, интуитивно понятными интерфейсами управления и системами связи, соединяющими ЦДУ с персоналом терминала. Модель ЦДУ позволяет одному оператору одновременно контролировать от двух до четырех кранов, в отличие от ручного управления из кабины, когда на каждый кран приходится один оператор.
Контейнерные краны в глобальной логистике
Роль контейнерных кранов выходит за рамки отдельных терминальных операций и охватывает функционирование всей глобальной логистической цепочки.
Глубоководные порты
Крупные порты-хабы, обрабатывающие самые большие контейнеровозы, предъявляют самые высокие требования к технологиям контейнерных кранов. Порты Шанхая, Сингапура, Роттердама и аналогичные мега-хабы обрабатывают от 20 до 50 миллионов TEU в год, что требует непрерывной работы больших парков кранов STS и обширных автоматизированных систем на складских площадках. Сверхбольшие контейнеровозы вместимостью более 24 000 TEU требуют суперкрупных кранов STS класса Post-Panamax с вылетом стрелы 70 метров и более и максимально возможным уровнем производительности.
Внутренние терминалы
Внутренние контейнерные терминалы и сухие порты служат логистическими узлами, соединяющими морские терминалы с производственными и потребительскими регионами по железной дороге и автомобильным дорогам. Контейнерные краны на внутренних терминалах — как правило, системы RMG или более компактные конфигурации RTG — обрабатывают меньшие объемы, чем морские порты, но должны эффективно взаимодействовать с железнодорожными вагонами, грузовиками и баржами. Эффективность интермодальных перевозок на внутренних терминалах напрямую влияет на стоимость и скорость внутренней логистической цепочки.
Интермодальные транспортные узлы
Железнодорожно-автомобильные интермодальные терминалы, обрабатывающие внутренние и континентальные грузы, используют крановые системы RMG для перемещения контейнеров между платформами железнодорожных вагонов и шасси грузовиков. Для таких объектов требуются краны с достаточной точностью позиционирования вагонов для надежной установки контейнеров в направляющие ячейки вагонов, а также с достаточной степенью автоматизации для поддержания производительности при минимальном трудозатратах.
Сравнение типов контейнерных кранов
| Тип | Основная функция | Система путешествий | Типичная автоматизация | Лучшее приложение |
|---|---|---|---|---|
| Кран STS | Погрузка и разгрузка судов | Железнодорожный транспорт (набережная) | Высокий уровень — дистанционный или полуавтоматический | Глубоководные контейнерные терминалы |
| Козловой кран | Складирование и вывоз товаров со склада | Резиновые шины | Средний и высокий уровень — ручной, дистанционный или полуавтоматический. | Контейнерные терминалы средних и крупных размеров, нуждающиеся в гибкости маршрутов. |
| Портальный кран | Высокоплотная складировка на складе | Неподвижный рельс | Высокий уровень — предпочтителен для полной автоматизации. | Автоматизированные терминалы, объекты, связанные железнодорожным сообщением. |
| Козловой кран | Горизонтальная транспортировка и низкое штабелирование | Самоходный на колесах | Средний | Терминалы с интегрированными операциями по перевалке и штабелированию грузов. |
| Судно-береговая перевозка (плавучая) | Эксплуатация судов без стационарного причала. | Понтон/баржа | Низкий или средний | Перевалка грузов, проектные грузы, нестационарные причалы |
Применение контейнерных кранов
Портовые терминалы
Контейнерные портовые терминалы являются основной и крупнейшей площадкой для применения всего спектра контейнерных кранов. Типичный контейнерный терминал использует все три основных типа кранов: краны STS на причале для работы с судами, краны RTG или RMG на площадке для штабелирования, а также горизонтальное транспортное оборудование, соединяющее две зоны. Пропускная способность терминала определяется совокупной производительностью всех типов кранов, работающих как скоординированная система, а не каким-либо одним типом крана в отдельности.
Контейнерные терминалы
На внутренних контейнерных площадках и складских комплексах для хранения контейнеров, обработки пустых контейнеров и предварительного размещения контейнеров для распределения используются краны RTG или RMG. Как правило, эти комплексы обрабатывают меньшие объемы грузов, чем морские портовые терминалы, но играют важную роль во внутренней логистической сети, обеспечивая временное хранение и наличие контейнеров вблизи мест отправления и назначения грузов.
Железнодорожные логистические узлы
Железнодорожные интермодальные терминалы используют краны RMG практически исключительно благодаря сочетанию точности, возможности автоматизации и высокой производительности на фиксированных позициях вдоль железнодорожного коридора. Современные железнодорожные интермодальные узлы в Европе, Северной Америке и Азии эксплуатируют полностью или частично автоматизированные крановые системы RMG, которые перемещают контейнеры между составами и грузовыми автомобилями с минимальным участием человека.
Центры интермодальных перевозок
Мультимодальные логистические центры, занимающиеся обработкой контейнеров морским, железнодорожным, автомобильным и иногда внутренним водным транспортом, требуют контейнерных крановых систем, способных одновременно взаимодействовать с несколькими видами транспорта. Как правило, на таких объектах используется комбинация различных типов кранов и горизонтального транспортного оборудования, сконфигурированного с учетом конкретного баланса видов транспорта и требований к пропускной способности площадки.
Промышленные складские площадки
Некоторые контейнерные краны используются за пределами традиционной портовой и логистической сферы — на промышленных предприятиях, обрабатывающих большие объемы контейнерной продукции или комплектующих, в распределительных центрах, расположенных рядом с портами, а также на военных и правительственных объектах, занимающихся обработкой контейнерного оборудования и материалов. Краны RTG являются наиболее распространенным выбором для применения на промышленных контейнерных площадках благодаря своей универсальности и умеренным требованиям к инфраструктуре.
Ключевые факторы выбора контейнерных кранов
Пропускная способность
Основным параметром при выборе любой системы контейнерных кранов является требуемая производительность — количество перемещений контейнеров в час, которое должен обеспечивать парк кранов в пиковые периоды спроса. Требования к производительности определяют количество кранов, необходимую скорость перемещения на один кран и уровень автоматизации, необходимый для достижения целевой производительности.
Уровень автоматизации
Оптимальный уровень автоматизации зависит от стоимости рабочей силы на терминале, требований к пропускной способности и инвестиционного горизонта. Полная автоматизация обеспечивает наименьшие затраты на рабочую силу при каждом перемещении крана и наиболее стабильное время цикла, но требует больших первоначальных инвестиций в крановое оборудование, системы датчиков и возможности операционной системы терминала. Ручное управление имеет меньшие капитальные затраты, но более высокие текущие затраты на рабочую силу и переменную производительность.
Портовая инфраструктура
Выбор крана должен соответствовать имеющейся или планируемой физической инфраструктуре объекта. Для кранов типа RMG требуется железнодорожный фундамент; для кранов типа RTG требуется асфальтированная поверхность, способная выдерживать нагрузку от колесных кранов. Для кранов типа STS требуется причальная конструкция, рассчитанная на конкретные нагрузки от рельсов и вылет стрелы крана. Ограничения инфраструктуры часто сужают круг возможных типов кранов еще до применения других критериев выбора.
Энергоэффективность
Энергопотребление контейнерных кранов является значительной статьей эксплуатационных расходов и все более важным показателем устойчивого развития. Электрические краны — будь то подключенные к сети ричтраки, полностью электрические краны с подвижным модулем или краны типа «контейнер-платформа» с рекуперацией энергии — обеспечивают существенно меньшие затраты энергии на один маневр по сравнению с дизельными аналогами и не производят прямых выбросов в месте эксплуатации. Системы рекуперации энергии в приводах лебедки и перемещения восстанавливают кинетическую и потенциальную энергию во время замедления и опускания, снижая чистое энергопотребление за цикл.
Требования к техническому обслуживанию
Контейнерные краны, работающие в непрерывном режиме с высокой интенсивностью эксплуатации на терминале, подвергаются значительным усталостным нагрузкам на конструктивные и механические компоненты. Объем программы технического обслуживания, интервал профилактического обслуживания, наличие запасных частей и инфраструктура технической поддержки производителя кранов напрямую влияют на доступность крана — процент запланированного времени работы, в течение которого кран фактически доступен для выполнения рабочих заказов.
Инвестиционный бюджет
Капитальные затраты существенно различаются в зависимости от типа крана и уровня автоматизации. Краны RTG имеют более низкие затраты на инфраструктуру, чем системы RMG. Полуавтоматические системы стоят дешевле, чем полностью автоматизированные конфигурации. Краны STS, рассчитанные на эксплуатацию крупных судов, относятся к числу наиболее капиталоемких элементов портового оборудования, не связанного с судами. Анализ общей стоимости владения — сравнение капитальных затрат, эксплуатационных расходов и производительности за 20-25-летний срок службы актива — обеспечивает более полную основу для принятия инвестиционных решений, чем только первоначальная цена.
Системы безопасности контейнерных кранов
Контейнерные краны, работающие в условиях действующих терминалов, где присутствуют персонал, грузовики и другое оборудование, должны быть оснащены комплексными системами безопасности для защиты как оборудования, так и персонала.
- Системы противодействия раскачиваниюКолебания груза во время движения крана являются основной причиной задержки позиционирования и риска столкновения. Активные системы противодействия раскачиванию используют обратную связь по положению спредера и алгоритмы прогнозирующего управления для применения корректирующих команд привода тележки, которые гасят колебания во время движения, позволяя спредеру достичь целевой позиции с минимальными остаточными колебаниями.
- Защита от перегрузкиСистемы контроля нагрузки измеряют вес подвешенного контейнера и прерывают подъем, если общая нагрузка превышает номинальную грузоподъемность крана. Защита от перегрузки предотвращает повреждение конструкции из-за неожиданно большого веса контейнеров и оповещает систему управления терминалом о возможных ошибках измерения веса контейнеров, указанного в декларации.
- системы аварийной остановкиМногочисленные устройства аварийной остановки, доступные операторам крана, наземному персоналу и водителям грузовиков на полосе движения, обеспечивают немедленное прекращение всех движений крана в случае возникновения опасной ситуации. Системы аварийной остановки должны быть отказоустойчивыми и требовать ручного сброса перед возобновлением работы крана.
- мониторинг нагрузкиОтображение веса поднятого груза в режиме реального времени на рабочем месте оператора в сочетании с автоматическим оповещением при достижении заданных пороговых значений обеспечивает операторам и руководителям постоянный контроль за весом обрабатываемых контейнеров — что важно как для соблюдения требований безопасности, так и для проверки веса контейнеров.
- Предотвращение столкновенийСистемы обнаружения приближения на стрелах кранов STS, опорах кранов RTG и автоматизированных маршрутах движения кранов обнаруживают персонал, транспортные средства и другие краны в рабочей зоне и автоматически замедляют или останавливают движение крана до контакта. В полностью автоматизированных зонах системы обнаружения и предотвращения столкновений с персоналом являются обязательной частью инфраструктуры безопасности.
- Подтверждение блокировки разбрасывателяДатчики на механизмах поворотной блокировки подтверждают, что спредер полностью зацеплен с угловыми отливками контейнера, прежде чем лебедке будет разрешено начать подъем. Эта блокировка предотвращает случайное частичное зацепление, которое может привести к падению контейнера.
Тенденции развития контейнерных крановых систем в будущем
Интеллектуальная автоматизация портов
Автоматизация операций с контейнерными кранами продвигается от полуавтоматизированных пилотных проектов к полномасштабному внедрению на крупных терминалах по всему миру. В будущем контейнерные терминалы будут использовать полностью автоматизированные крановые парки с минимальным количеством операторов на месте — трансформация, уже продемонстрированная на автоматизированных терминалах в Роттердаме, Гамбурге, Циндао и других ведущих портах.
Управление кранами на основе искусственного интеллекта и оптимизация территории склада.
Применение искусственного интеллекта в системах управления терминалами улучшает стратегию размещения контейнеров, снижает темпы перегрузки, оптимизирует использование кранов на территории терминала и прогнозирует потребности в техническом обслуживании на основе оперативных данных. По мере развития возможностей ИИ разрыв между тем, чего можно достичь с помощью алгоритмической оптимизации, и тем, что могут сделать вручную специалисты по планированию, будет продолжать увеличиваться.
Системы дистанционного управления
Развитие технологий передачи видео с низкой задержкой, улучшенных интерфейсов тактильного управления и более надежной коммуникационной инфраструктуры повышает эргономику и эффективность дистанционного управления краном. В будущем центры дистанционного управления будут поддерживать более высокое соотношение крана к оператору и обрабатывать более сложные сценарии работы, чем это позволяют существующие системы.
Электрификация и гибридные краны с RTG-передатчиками
Переход от дизельных кранов RTG к электрическим ускоряется во всем мире, чему способствуют снижение стоимости топлива, нормативы выбросов в портах и корпоративные обязательства в области устойчивого развития. Гибридные краны RTG, сочетающие аккумуляторные батареи с подключением к сети или регенеративными дизельными системами, являются промежуточным этапом для терминалов, где полная инфраструктура электрификации еще не доступна.
Прогнозируемое техническое обслуживание
Сети датчиков на контейнерных кранах, измеряющие циклы структурных нагрузок, производительность приводной системы, состояние механизма захвата и работоспособность электрической системы, обеспечивают основу данных для программ прогнозирующего технического обслуживания, которые заменяют графики обслуживания, основанные на календаре, вмешательствами, основанными на состоянии оборудования. Прогнозирующее техническое обслуживание сокращает как незапланированные простои, так и затраты на ненужное профилактическое обслуживание.
Заключение
Контейнерные краны являются определяющей инфраструктурой современной контейнерной логистики. Без них система контейнерных перевозок, обеспечивающая транспортировку большей части производимых в мире товаров, не смогла бы функционировать с теми объемами и скоростями, которые требуются глобальным цепочкам поставок.
Различные типы контейнерных кранов — краны STS на стыковке с судном, козловые системы RTG и RMG на территории терминала, козловые краны для терминальной транспортировки — каждый отвечает определенным операционным требованиям в рамках процесса обработки контейнеров. Выбор правильного типа крана, грузоподъемности и уровня автоматизации для конкретного терминала требует сопоставления возможностей оборудования с целевыми показателями пропускной способности объекта, характеристиками инфраструктуры, уровнем затрат на рабочую силу и инвестиционным горизонтом.
Поскольку объемы контейнерных перевозок продолжают расти, а портовые операторы сталкиваются с растущим давлением в плане повышения эффективности и сокращения выбросов, технологии контейнерных кранов будут продолжать развиваться — в направлении большей автоматизации, более широкого внедрения систем электропитания, более совершенного управления на основе искусственного интеллекта и более глубокой интеграции с цифровыми системами управления, которые оптимизируют каждое движение в глобальной логистической цепочке.
Ознакомьтесь с нашими услугами по проектированию и разработке спецификаций систем обработки контейнеров.
Часто задаваемые вопросы
В: Что такое контейнерный козловой кран?
Контейнерный козловой кран — это портальный кран, который перемещается между одним или несколькими рядами контейнеров на площадке, используя подвижную тележку и спредер, позволяющие поднимать и перемещать контейнеры в любом месте рабочей зоны крана. Краны RTG и RMG — это два типа контейнерных козловых кранов, различающиеся механизмом передвижения — на резиновых колесах или на неподвижных рельсах соответственно. Контейнерные козловые краны являются основным оборудованием для операций по штабелированию контейнеров на современных терминалах.
В: Какие основные типы контейнерных кранов существуют?
Основные типы контейнерных кранов включают в себя портовые краны (STS) для погрузки и разгрузки судов на причале, козловые краны на резиновых колесах (RTG) для гибких операций по штабелированию на площадке, козловые краны на рельсовом ходу (RMG) для автоматизированного штабелирования высокой плотности и козловые краны для горизонтальной транспортировки контейнеров и штабелирования на малой высоте. В большинстве контейнерных терминалов используются несколько типов кранов, работающих скоординированно.
В: Как работают контейнерные краны в портах?
Контейнерные краны работают последовательно в рамках портового процесса обработки контейнеров. Краны STS поднимают контейнеры из трюмов судов или палубных погрузочных площадок и опускают их на транспортные средства для перегрузки на причал. Эти транспортные средства доставляют контейнеры на площадку, где краны RTG или RMG поднимают их с транспортных средств и размещают в заданных местах штабелирования. Когда контейнеры запрашиваются для отправки, портовые краны забирают их и передают грузовикам или железнодорожным перегрузочным системам для дальнейшей транспортировки.
В: Какая грузоподъемность необходима контейнерным кранам?
Требования к грузоподъемности контейнерных кранов определяются весом загруженных контейнеров, который, согласно стандартам ISO, может достигать 30,48 метрических тонн для 20-футового контейнера и 32,5 метрических тонн для 40-футового контейнера. С учетом веса спредера и подъемного оборудования, грузоподъемность контейнерных кранов обычно составляет от 40 до 65 метрических тонн, что обеспечивает достаточный запас прочности сверх максимального веса контейнера. Для тандемных подъемных конфигураций при работе с двумя 20-футовыми контейнерами требуется пропорционально более высокая грузоподъемность.
В: Каким образом приводятся в действие контейнерные краны?
Контейнерные краны используют электроэнергию для всех приводных функций. Краны STS получают питание по высоковольтным кабелям или контактным рельсам от электросети терминала. Краны RTG исторически использовали дизель-электрические системы питания (бортовой дизель-генератор, питающий электроприводы), но все чаще переводятся на полностью электрическое питание по кабелю или контактным рельсам. Краны RMG практически повсеместно питаются от сети через рельсовые контактные системы, что отражает преимущества прямого электроснабжения по сравнению с бортовой генерацией.
