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工程软件报告说明书

工程软件训练

1训练要求

通过训练，掌握相关的理论知识及工程实际处理方法，并熟练使用AUTOCAD软件。

要求利用AUTOCAD绘制集装箱码头平面布局和工艺图纸一张（图幅A1），并完成相应的报告说明书。

2工程软件训练目的及意义

AUTOCAD软件作为目前工程界流行最广的绘图工具，已成为国内外工程领域大学生必须掌握的工具软件之一，此次强化训练是对“工程图学”等课程和实践的必要补充，通过该训练环节，熟练使用AUTOCAD软件绘图并运用所学的基础理论知识解决实际问题，有助于后续“机械CAD”、“港口平面布局与工艺设计”等专业课程的学习，培养综合运用所学课程知识，分析和解决实际问题的能力，以便全面而辩证地分析和处理问题，逐步树立正确的设备系统设计思想，为今后从事本专业工作打下良好的基础。

3集装箱码头工艺设计

3.1装卸工艺的选定

40多年来，伴随着海上集装箱运输的飞速发展，集装箱码头相对一般件杂货码头，在整个集装箱运输过程中，对加速车船周转，提高货运速度，降低整体运输成本等方面，起着十分重要的作用，我们应以合理和经济的原则，选择集装箱码头装卸工艺。

集装箱码头的装卸工艺有几种典型的系统，底盘车系统、跨运车系统、龙门吊系统及混合型系统。

一、轮胎式龙门起重机系统。

轮胎式龙门起重机系统的码头前沿采用岸边集装箱装卸桥承担船舶的装卸作业，轮胎式龙门起重机承担码头堆场的装卸和堆码作业，从码头前沿至堆场、堆场内箱区间的水平运输由集卡完成。

轮胎式龙门起重机一般可跨6列和1列集卡车道，堆高为3至5层集装箱。

轮胎式龙门起重机设有转向装置，能从一个箱区移至另一个箱区进行作业。

轮胎式龙门起重机系统适用于陆地面积较小的码头。

我国大部分集装箱码头采用这种工艺系统。

二、轨道式龙门起重机系统。

轨道式龙门起重机系统与轮胎式龙门起重机系统相比，堆场机械的跨距更大，堆高能力更强。

轨道式龙门起重机可堆积4～5层集装箱可跨14列甚至更多列集装箱。

轨道式龙门起重机系统适用于场地面积有限，集装箱吞吐量较大的水陆联运码头。

三、跨运车-龙门吊混合系统。

从经济性和装卸性能的观点来看，前四项工艺系统方案各有利弊，目前世界上有些港口采用了前述工艺方案的混合系统，跨运车一龙门吊混合系统，其主要特点是：

（1）船边的装卸由岸边集装箱装卸桥承担;

（2）进口集装箱的水平运输、堆码和交货装车由跨运车负责完成;

（3）出口箱的货场与码头前沿之间的水平运输由集装箱半挂车完成，货场的装卸和堆码由轨道式龙门起重机完成。

由于混合系统能充分发挥各种机械的特点，扬长避短，更加趋于合理和完善，目前世界上已有不少码头采用了这种方案。

四、跨运车系统。

码头前沿采用岸边集装箱装卸桥承担船舶的装卸作业，跨运车承担码头前沿与堆场之间的水平运输，以及堆场的堆码和进出场车辆的装卸作业。

即“船到场”作业是由装卸桥将集装箱从船上卸到码头前沿，再由跨运车将集装箱搬运至码头堆场的指定箱位;“场到场”、“场到集装箱拖运车”、“场到货运站”等作业均由跨运车承担。

1.跨运车系统的主要优点。

（1）跨运车一机完成多种作业（包括自取、搬运、堆垛、装卸车辆等），减少码头的机种和数量，便于组织管理;

（2）跨运车机动灵活、对位快，岸边装卸桥只需将集装箱卸在码头前沿，无需准确对位，跨运车自行抓取运走，充分发挥岸边集装箱装卸桥的效率;

（3）机动性强，既能搬运又能堆码，减少作业环节;

（4）堆场的利用率较高，所需的场地面积较小。

2.跨运车系统的主要缺点。

（1）跨运车机械结构复杂，液压部件多，故障率高，对维修人员的技术要求高，且造价昂贵;

（2）跨运车的车体较大，司机室位置高、视野差，操作时需配备助手;

（3）司机的操作水平要求较高，若司机对位不准，容易造成集装箱损坏。

3.跨运车系统适用的码头。

该系统适用于进口重箱量大、出口重箱量小的集装箱码头。

五、底盘车系统（TrailerChassisSystem）。

码头的前沿采用岸边集装箱装卸桥承担船舶的装卸作业，进口集装箱由装卸桥直接卸到底盘车上，集装箱牵引车将载有集装箱的底盘车拖到堆场停放，出场时集装箱牵引车将载有集装箱的底盘车从堆场上直接拖出港区。

出口集装箱由集装箱牵引车将载有集装箱的底盘车从港区停放在堆场上，装船时再由集装箱牵引车将载有集装箱的底盘车从堆场拖到码头前沿，由岸边集装箱装卸桥将箱吊装上船。

该系统的主要特点是，集装箱在码头堆场的整个停留期间均放置在底盘车上。

1.底盘车系统的主要优点。

（1）集装箱在港的操作次数减少，装卸效率高，损坏率小;

（2）工作组织简单，对装卸工人和管理人员的技术要求不高。

2.底盘车系统的主要缺点。

（1）底盘车的需求量大，投资大，在运量高峰期可能会出现因底盘车不足而间断作业的现象;

（2）不易实现自动化。

3.底盘车系统主要适用集装箱码头的起步阶段，特别是整箱货比例较大的码头。

3.2（单个）泊位年通过能力按下式计算：

式中：

t—泊位的年通过能力;

Ty—年营运天数（d），取330天；

G—设计船型的单船装卸箱量（TEU），取300TEU；

P—设计船时效率（TEU/h）。

按货种、船型、设备能力、作业线数和营运

管理等因素综合分析确定，在此按式（4-3）计算；

n—同时装卸集装箱船设备的台数，每泊位配2台；

k1—集装箱标准箱折算系数，取1.3；

k2—集装箱起重机同时作业率，取0.90；

P1—装卸集装箱船设备台时效率（TEU/h），取30TEU/h；

td—昼夜小时数（h），根据工作班次确定，此为三班制24h；

tz—装卸—艘该类船型所需的纯装卸时间（h），按式（4-2）计算；

tf—该类型船舶装卸辅助与技术作业时问之和（h），此设计为进江海船选取3h；

ts—昼夜泊位非生产时间之和（h），应根据各港实际情况确定，此为三班制选取5h；

ρ—泊位利用率（%），船舶年占用泊位时间与年营运时间的百分比。

根据吞吐量、货种、到港船型、船时效率、泊位数、船舶在港费用和港口投资及营运等因素确定，也可按表4.1选取，在此选取67%。

泊位数设置:

经计算，1个泊位的年通过能力为18.9557万TEU，故新港区新建3.95659个泊位。

3.3堆场面积及堆存能力

3.4.1堆场面积

拟建港区陆域经过平整，场地地势平坦。

陆域纵深619米，横向尺度为654-828米，占地面积为48.5882万平方米。

3.4.2堆场容量和箱位数

集装箱堆场容量按式（4-8）计算：

单位：

万TEU。

所需地面箱位数按式（4-9）进行计算：

项目

重箱

空箱

冷藏箱

N1

4

7

3

As

0.65

0.7

0.65

Ey（TEU）

18960

27080

162.5

3.2.3实际布置的堆场容量

实际布置的集装箱堆场容量见表4.4。

表4.4需所及实际布置的堆场容量和地面箱位数单位：

TEU

项目

所需容量

所需箱位

实际容量

实际箱位

重箱

18960

7290

20784

5196

空箱

27080

5526

10934

1562

冷藏箱

162.5

83.33

288

96

合计

46202.5

12899.33

32006

6854

3.2.4堆场通过能力计算

堆场通过能力按式（4-10）计算：

堆场年通过能力=平面箱位×堆层高度×箱位利用率×（堆场年工作天数/平均堆存天）

计算得出堆场通过能力见表4.5。

项目

方案

重箱

94.478

空箱

94.47864

冷藏箱

5.616

3.4集装箱大门所需车道数

集装箱码头大门车道数按式（4-11）计算：

式中：

N—集装箱码头大门所需车道数；

Kb—水运、铁路中转及港内拆装箱的集装箱之和占码头年运量的百分比，

取20%；

KBV—集装箱车辆到港不平衡系数，取3；

Td—大门日工作时间，取为21h；

Pd—单车道小时通过车辆数，取26辆/h；

qc—车辆平均载箱量，取1.5TEU/辆。

Tyk—集装箱堆场年工作天数，取360天。

经计算需集装箱大门车道数为7道，4进3出。

3.5拆装箱库容量及面积

拆装箱库面积按下式计算：

Qh—集装箱码头年运量，取75万TEU；

Kc—拆装箱比例，取10％；

qt—标准箱平均货物重量，取8t/TEU；

KBW—拆装箱库货物不平衡系数，取1.3；

tdc—货物在库平均堆存期，取3d；

Tyk—拆装箱库年工作天数，取为360d；

A—拆装箱库所需面积；

Q—拆装箱库单位面积的容量（t/m2），取1t/m2

Kk—拆装箱库面积利用率，取0.7。

经计算得拆装箱库所需容量为6500t，所需面积为9286m2，实际布置拆装箱库面积为12000m2。

3.6装卸机械设备配置

装卸机械的配置是十分重要的，根据装卸工艺系统对码头装卸机械进行合理配置，使装卸机械的配置既符合江口港口集装箱运输的设计要求，做到经济合理；又能符合装卸机械高速化、大型化、自动化、节能化的发展趋势。

集装箱码头的装卸机械主要分为码头岸边装卸机械（集装箱装卸桥）、平面运输机械、堆场装卸机械。

3.6.1岸边装卸机械

现代集装箱码头普遍采用岸边集装箱装卸桥进行船舶的装卸作业。

岸边集装箱装卸桥简称集装箱装卸桥或桥吊，是集装箱码头装卸集装箱的专用机械。

集装箱装卸桥是集装箱码头装卸工艺系统的关键设备，它的配置对集装箱码头的生产能力影响巨大，码头其它装卸机械的配置往往根据集装箱装卸桥的能力来配置。

3.6.2平面运输机械

3.6.3堆场装卸机械

包括电驱动轮胎式集装箱龙门起重机（E-RTG）；轨道式集装箱龙门起重机（RMG）。

（1）配置原则和要求

外伸距要满足港集装箱船的船宽。

轨距的设置应合理，其大小直接影响装卸桥的整机稳定性，同时，应考虑接运线的安排（6个集卡车道，装卸任一个车道的集装箱时不会影响其他车道）。

內伸距主要考虑：

放置集装箱，起缓冲作用，放置舱盖板。

基距的尺寸应保证装卸桥框架内的有效宽度能够通过40ft的集装箱和舱盖板。

横梁下的净空高度一般应保证能堆3层的跨运车可通行。

起升高度取决于集装箱船的型深、吃水、潮差、甲板面上装载集装箱的层数、码头标高，以及船体倾斜等因素。

除尺寸外，起重量、工作速度也是岸桥的重要技术参数。

（2）配置数量

根据式（4-4）计算

Q-装卸能力（TEU/年），此为75万TEU/年；

E-装卸船设备台时效率（TEU/小时），取30TEU/小时；K-机械利用率，取40%。

计算得出N=7.1347，取N=8台。

（3）集装箱装卸桥技术参数

岸桥的主要参数是根据到港船型及集装箱种类，并兼顾码头结构适应最大集装箱船的装卸作业等条件来确定的，按照10000DWT集装箱船进行设计。

I吊具下额定起重量的确定

额定起重量一般按所起吊的集装箱最大重量来决定。

20英尺集装箱最大重量一般为24t，此处集装箱装卸桥吊具下额定起重量取35t。

II岸桥轨距的确定

轨距是指起重机两行走轨道中心线之间的水平距离。

轨距的大小影响到装卸桥的稳定性。

考虑到装卸桥的稳定性和为了更有效地疏运岸边的集装箱，确定轨距为16m。

III起升高度H的确定

集装箱装卸桥的起升高度包括轨上起升高度和轨下起升高度。

它取决于集装箱船的型深、吃水、潮差、甲板上装载集装箱层数、码头标高等因素。

运行轨道面以上的高度是指装卸桥运行轨道面往上至吊具上升到最高时，吊具抓取集装箱面与轨道面之间的垂直距离。

当船舶处于水平位置时，

H1=D+e+t+j−d2−（h0−h1）（4-5）

式中：

H1—轨上起升高度；

D—集装箱船型深，为7.6m；

e—舱口围板高度，为0.8m；

t—甲板高度，为0.9m；

j—甲板上堆放5层集装箱高度；

d2—轻载吃水，为4m；

h0—码头面标高15m；

h1—高潮位14m；

h0−h1=1m。

算出H1=16.99m，取H1=19m。

运行轨道面以下的高度是指装卸桥运行轨道面往下，吊具能抓取舱底最下一层集装箱之间的垂直距离。

所需最大距离是满载低水位时，

H2=（h0−h2）+d1−g−h（4-6）

式中：

H2—轨下起升高度；

h2—低水位2m；

h0−h2=15−2=13m；

d1—满载吃水，为4.5m；

g—船底厚度，为2m；

h—集装箱高度，为2.438m；

算出H2=13.038m，取H2=15m。

IV外伸距的确定

外伸距是指集装箱装卸桥海侧轨道中心线向外至集装箱吊具铅垂中心线之间的最大水平距离。

当船舶处于水平状态时，从码头前沿至船舶外弦侧最外面一列集装箱中心线之间的水平距离：

L1=a+B−C（4-7）

式中：

L1—外伸距；

a—码头前沿至船舶内弦之间距离，为3m；

B—船宽，为17.5m；

C—船外弦至外弦侧最外面一列集装箱中心线之间的距离，取2.645m；

算出L1=17.855m，考虑到船舶的倾斜，取L1=26m。

V内伸距的确定

内伸距是指集装箱装卸桥内侧轨道中心线向内至吊具铅垂中心线之间的最大水平距离，取内伸距为9m。

4AUTOCAD软件在码头工艺设计中的应用

4.1图纸的绘制过程

1.比例尺1:

1000，采用A1图纸。

2.通过改变图层来变换所需的线型，同时可以在该图层还可以设置线型的颜色，线型的宽度，当同一图层的线型出现不一样的情况时，可以通过点击菜单栏上的

键（特性匹配），然后选选中所需的线条，再单击需要改变的线条就可以了。

3.本次绘图主要绘制直线，而且有很多一样的图形，所以在绘制时主要采用直线、复制、粘贴、修剪、镜像、阵列、插入文字、标注等命令。

具体操作如下：

（1）绘制直线绘制斜直线时，首先点

（极轴追踪），然后在命令行输入“L”,再按空格键，最后选取两点即可绘制一条直线；水平和垂直线的绘制，点击

（正交模式），其余操作同绘制直线。

（2）复制，粘贴点选要复制的对象，单击右键，选择“复制”，然后单击右键，选择“粘贴”，指定插入点，单击左键就可以了。

（3）修剪按快捷键TR，再按两次空格后即可修剪。

（4）镜像首先选中需要镜像的对象，然后输入快捷键“mi”，这时会提示“指定镜像的第一点”，点选一点，然后会提示“指定镜像的第二点”，点选第二点，这时又会提示“要删除源对象吗”，默认的是no，如果要删除就输入y。

（5）阵列首先选中所需整列的对象，然后点击或输入快捷方式“ar”，

选择矩形整列（注意提示），输入所需的行数，列数，行偏移，列偏移，必要时输入阵列角度。

可以点击预览查看阵列的效果，如果不对，再按空格键回到上图，修改参数知道符合所需要求。

（6）插入文字首先点选或输入快捷键“t”，这时会提示“指定第一角点”，点选一点，又会提示“指定对角点”，会显示如下图形：

输入文字，设置好相关参数，最后点击上图中的“确定”即可。

如果插入的文字有角度，可这样操作：

单击上面插入的文字，会显示下图：

然后将鼠标指向

，上图会下拉，在旋转角度栏输入一定的角度即可。

（7）标注斜线采用对齐标注，点击菜单栏上的“标注”，再点击“对齐”或直接输入快捷方式“dal”；直线一般采用线性标注，方法同对齐标注，快捷键“dli”，也可以采用对齐标注；连续标注快捷键“dco”。

4.2码头前沿布局

1.码头岸线长度的确定

在同一码头前沿线连续布置多个泊位的泊位长度（图4.2）可按下列公式计算：

Lb1=L+15d（4-15）

Lb2=L+d（4-16）

式中：

—端部泊位长度（m）；

—中间泊位长度；

—设计船型长度（m），此设计中采用船型长度为112m；

—泊位富裕长度（m），此设计中选用富裕长度为15m。

图4.1连续布置多个泊位的泊位长度示意图

计算得出泊位总长度为523m。

码头长度与泊位长度算法类似，为保证满足某些特殊使用要求时，端部泊位的码头长度各加长1m，故码头岸线总长度为525m。

图4.2连续布置多个泊位的泊位长度示意图

2.码头平面尺度

码头前方作业平台根据工艺及船舶系缆要求，平台尺度取为525m×32m。

平台通过3座引桥与大堤连接，其平面尺度分别为147.25m×16m（1#引桥）、217.36m×20m（2#引桥）、173.11m×16m（3#引桥）。

另外，在3#引桥上游侧码头平台根部布置有变电站。

3.码头前沿停泊水域

根据《河港工程设计规范》，码头前沿停泊水域宽度取为设计代表船型船宽的2倍，即为35m。

4.岸桥轨距的确定

轨距是指起重机两行走轨道中心线之间的水平距离。

轨距的大小影响到装卸桥的稳定性。

考虑到装卸桥的稳定性和为了更有效地疏运岸边的集装箱，确定轨距为16m。

5.外伸距的确定

外伸距是指集装箱装卸桥海侧轨道中心线向外至集装箱吊具铅垂中心线之间的最大水平距离。

当船舶处于水平状态时，从码头前沿至船舶外弦侧最外面一列集装箱中心线之间的水平距离：

L1=a+B-C（4-7）

式中：

L1—外伸距；

a—码头前沿至船舶内弦之间的距离，为3m；

B—船宽，为17.5m；

C—船外弦至外弦侧最外面一列集装箱中心线之间的距离，取2.645m；

算出L1=17.855，考虑到船舶的倾斜，取L1=26m；

6.内伸距的确定

内伸距是指集装箱装卸桥内侧轨道中心线向内至吊具铅垂中心线之间的最大水平距离，取内伸距为9m。

7.回旋水域

根据《河港工程设计规范》，回旋水域沿水流方向的长度取设计代表

船型船长的3倍，即为336m；回旋水域垂直水流方向的宽度取为设计代表船型全长的1.5倍，即为168m。

码头前方水域宽阔，水深及平面尺度均能满足船只的调头需求。

8.高程

阳逻航行基准面1985国家高程基准为9.06米，码头布置在6米水深线附近，码头平均高程为15米左右。

柴泊大堤高程为19.5米左右，堆场布置在23米左右岸线长度:

525m。

4.3堆场布局

堆场箱区布置：

四个重箱堆场呈田字分布，其中右下角堆场中含部分冷藏箱堆场;空箱堆场与重箱堆场平行布置，设有两线空箱堆场。

主干道宽度：

14.91m

次干道宽度：

8.77m

道口布置：

道口含7条车道，其中3条为出场车道，4条为进场车道

5心得体会

通过这次工程软件实训，学到了很多CAD绘图知识，基本上可以借助快捷键等操作完成一些基本图幅的绘制。

先听老师专业而简练的讲解，对软件的界面与功能及操作有一个初步的了解与认识。

接着，听老师讲解集装箱码头，对港口的装卸工艺、箱体堆放、港口总体布局有了一个初步的了解。

暑假开始后，在图书馆借了一本参考书籍，便开始学习了。

很仔细的看了一本参考书籍，把51自学网上关于AutoCAD2010版的教程也看了一遍，学了很多操作，并且边画图边学习。

打开软件，首先进行个人设置，设置好单位、线型、比例、图框等，然后照着教程进行基本操作的训练，进一步熟悉绘图环境和软件界面。

跟着教程，逐渐掌握了一些软件所具有的基本功能。

逐渐会画直线，接着倒角、倒圆，标注等。

学会了一些基础的快捷键操作，可以利用进行简单图形的绘制操作。

之后，开始熟悉命令，利用命令也可以便捷地进行很多功能的操作，比如修建伸长擦出等。

基本的功能掌握了，便开始绘制作业上的图形，画起来还比较顺利，很多功能用起来得心应手。

当然，在绘制的过程中也遇到了一些问题，比如表面粗糙度那个符号，开始不知道怎样去把它弄出来，问了一些同学，也上网查了一些资料，结果发现要先自己先绘制一个类似的符号，然后可以把它编辑到块中，以后可以很方便的利用类进行表面粗糙度的标注。

还有比如表示圆的符号开始不会，通过交流和查找资料，结果都一一解决了。

通过本次软件实训，确实感觉自己学到了不少的东西。

现在，自己可以利用AutoCAD软件，通过快捷键操作，绘制出一些基本的图形。

掌握了一个对机械专业来说很重要的软件，我感到这段时间的辛劳没有白费。

在此，要感谢老师和各位学长学姐的谆谆教导，让我学到了很多东西。

老师，您辛苦了！

6参考文献

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[2]杨军.集装箱码头装卸设施使用状况和发展趋势[J]．港站码头，2006,12:

21-24.

[3]艾明飞.集装箱码头堆场装卸工艺分析[J]．港口装卸，2011,3:

3-6.

[4]彭传圣.关于码头工艺中不平衡系数的研究[J].SeriaNo,180.2008.

[5]陈策源.集装箱码头堆场装卸设备选型及工艺设置[J].水运工程.2004，5.