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。
“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，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
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。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。
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。
