山东港口青岛港前湾港区南岸，满载货物的巨轮缓缓停靠在无人值守的码头。码头上，自动化桥吊巍然屹立，自动导引车往来穿梭，自动化轨道吊快速运转，重达数十吨的集装箱被轻巧地抓起、精准堆码。
这是1月16日，科技日报记者在山东港口青岛港自动化码头现场交流中心观景平台上看到的一幕。
“连钢创新团队”承担了此次青岛港自动化码头的建设任务。码头现场，山东港口青岛港自动化码头总经理助理修方强作为团队核心成员，向记者介绍了自动化码头新成员——青岛港自动化码头(三期)(以下简称三期码头)。于2023年12月27日投产运营的新码头，有2个10万吨级集装箱泊位，投产运营不到一周，便刷新了装卸效率世界纪录——桥吊平均单机作业效率达到每小时60.2自然箱。
“三期码头实现了我国港口行业全自主集成创新应用场景零的突破。我们坚持将关键技术牢牢掌握在自己手中，为世界港航业贡献了更智能、更绿色、更安全、更经济的全新‘中国方案’。”修方强说。
实现全面自主可控
提及三期码头，“全国产”“全自主”是关键词。修方强告诉记者，从港口重大装备到核心系统，从底层基础到上层应用，三期码头都实现了全面自主可控。
“如果把码头比作一个人，三期码头便是从‘大脑’到‘骨骼’全部实现了中国研发、中国‘智’造。”修方强说，建设过程中，项目组以实际需求为导向，将30余家民族企业的优秀成果与码头建设生产紧密集成，依靠自主创新，在人工智能、工业互联网、大数据等方面多点突破。
在青岛港前湾港区南岸伫立着94台轨道吊，其中有18台略有不同：它们身披蓝色“战袍”，但内里搭载的不再是“洋玩意儿”，而是“国产大脑”——首套全国产自动化电控系统。
“电控系统作为港口设备的大脑中枢，承担着设备指令分析、传输、反馈和驱动执行等核心功能。长期以来，港口设备电控系统被国外厂商垄断。三期码头打破这一瓶颈，实现设备电控系统全国产。”青岛港自动化码头工程技术部固机主管赵臻介绍，团队先后完成以“国产芯片+国产基础软件”为底层的PLC(可编程逻辑控制器)开发，形成从底层硬件到上层应用的一揽子国产化解决方案。基于全国产电控系统，港口大型机械设备实现了精准控制与自动运行。此外，三期码头还集成创新国产操作系统及数据库应用，在信息数据方面有效保障港口数据安全。
三期码头项目在建设过程中，关键核心部件均实现国产化。在这里，不仅有来自山东的减速机、来自北京的控制器，还有来自江西的制动器、来自安徽的定位传感器等。“28000多种零部件全部实现国产，有效推动产业链、供应链的自主可控。”修方强说。
突破系列关键难题
从2013年研究建设自动化码头开始，“连钢创新团队”在轨道吊供电方面一直有个心结。
“国内外港口轨道吊向来使用高压卷盘电缆供电，每一台轨道吊都扛着十几吨的配套设备‘负重运行’。这不仅运行能耗高、故障率高，周期性更换卷盘电缆还会带来成本高等问题。”青岛港自动化码头工程技术部副经理潘海青告诉记者，在三期码头建设过程中，项目组经过多番考察、论证，最终确定轨道吊采用供电轨直流供电的方案。
“我们自主研发的低压直流移动供电系统，打破了多年来国内外传统供电模式，具有供电结构简单、可靠性高等优势。依托自动化轨道吊源—网—荷一体化直流供电微电网，每台轨道吊可减轻负重10余吨，设备运行能耗也降低了4%以上。”潘海青说。
在三期码头后方堆场，深埋于地下的4102根PHC管桩构成了堆场的“钢筋铁骨”，支撑起近3.5万吨重的箱角梁及上面的集装箱，堆场内高低差控制在2毫米之内。而在三期码头建设启动前，如何解决“码头堆场不均匀沉降”，曾是困扰世界港口界的难题。
为攻克这一难题，青岛港建管中心创建智慧化工地。施工现场采用实测实量+同步传输智慧管理平台+关键部位放置二维码的“三位一体”质控系统精准管控，将优质桩比例由二期码头的91%提高至97%，堆场箱角梁平整度也由国家规范的5毫米标准提高至2毫米。建设团队通过优化传统混凝土收面工艺等措施，使码头大板平整度达到3毫米，显著高于水工工程5毫米标准。
记者了解到，三期码头还应用了全新一代水平运输智能控制系统，可实现码头设备控制系统不停产升级和运维。以年吞吐量千万级标箱集装箱码头为例，每年可增收近千万元。
有了多项自主研发新技术的赋能，三期码头投产运营后，青岛港自动化码头综合服务效率将提升6%。
“从通过能力来讲，青岛港自动化码头实际通过能力已达到650万标准箱以上，甚至能达到700万标准箱，是目前世界上通过能力最大的自动化码头。”山东省港口集团首席科学家、“连钢创新团队”带头人张连钢介绍。
(责任编辑：韩梦晨)
