Thiết kế vận hành bền vững cho cảng container

Những hệ thống con của cảng biển .1 Khu vực bến

Khi tốc độ vận hành của cẩu đơn không tương xứng với tốc độ các thiết bị trong kho bãi tạo ra nút cổ chai gây ứ đọng hàng hóa, cẩu kép và cẩu đôi chính là giải pháp thay thế cho cẩu đơn với năng suất cao hơn. Xe nâng xếp tầng có thể di chuyễn dễ dàng bên trong cảng container và sử dụng để vận chuyển nhiều loại hàng hóa, nhờ tính linh hoạt có sẵn, loại phương tiện này phù hợp với các càng container vừa, nhỏ và đa chức năng.

Những nghiên cứu về thiết kế cảng container

Áp dụng các công nghệ hiện đại để hạn chế các sự cố thủ tục giấy tờ, tăng tốc độ xử lý cho xe ra vào cảng container. Chiều rộng tối ưu của một khối khối nằm trong khoảng từ 6 đến 12 tùy thuộc vào số lượng thiết bị được triển khai cũng như kích thước, hình dạng và lưu lượng hàng hóa của cảng container [14]. Để giải quyết vấn đề ùn tắc của xe tải khi chờ đợi tại cổng, Itsuro (2001) [16] đã áp dụng lý thuyết xếp hàng cho lưu lượng phương tiện ra vào cổng, dựa vào mật độ xe đến và tốc độ phục vụ để xác định được số làn xe tại cổng.

[18] trong bài nghiên cứu của mình đã đề xuất một hệ thống hẹn lịch xe đến cảng container giúp giảm lượng xe chờ tại cổng. Minh và Huỳnh (2014) [19] đã phát triển một công cụ có thể được sử dụng bởi người thiết kế, người vận hành cảng giúp xác định thời gian xếp hàng trung bình của xe tại cổng hoặc xác định được cần bao nhiêu làn xe để khu vực cổng hoạt động bình thường dựa vào mật độ xe đến và tốc độ phục vụ tại cổng.

Mô hình cho khu vực cổng .1 Hoạt động của khu vực cổng

Đối với những container xuất khẩu, khi xe tải từ bên ngoài đến cổng chở theo các container hàng hóa, các nhân viên tại cổng sẽ xác thực container so với hồ sơ để đảm bảo thông tin trùng khớp. Yếu tố mà nhà đầu tư quan tâm nhất tại khu vực cổng chính là thời gian mà xe phải chờ để vào cổng bao gồm thời gian làm thủ tục và thời gian xếp hàng, thời gian xe chờ càng lâu sẽ gây ra hiện tượng tắc nghẽn dòng chảy hàng hóa. Vậy nên khi thiết kế khu vực cổng, nhà đầu tư cần phải cẩn thận xem xét lựa chọn công nghệ tại cổng để cho ra tốc độ xử lý xe phù hợp với lưu lượng xe đến giúp tối ưu thời gian xe chờ.

Ngoài các cổng xử lý cho xe tải ra vào, khu vực cổng còn bao gồm diện tích bãi đỗ xe tải từ ngoài cảng, bãi đỗ xe nội bộ, khu vực lắp đặt cổng và tòa nhà văn phòng thường là nơi làm việc của cán bộ hải quan, nhân viên logistic, kế toán, hành chính,…Ngoài ra còn có thêm diện tích trống dự phòng. Bài nghiên cứu sẽ tính toán chi phí đầu tư tương ứng với số lượng cổng, chi phí vận hành tương ứng với số lượng nhân công tại cổng và chi phí hoạt động cho mỗi xe tải qua cổng.

Thiết kế khu vực bến .1 Cấu trúc khu vực bến

Giả sử rằng thời gian hoạt động của cảng là không thay đổi và loại cẩu bờ STS vẫn được sử dụng với năng suất 39 TEU/giờ, dựa vào công thức ở mục 3.5.1, điều chỉnh chiều dài cảng và số lượng cẩu mỗi bến là phương án khả thi để tăng tổng năng suất cho cảng. Phân tích độ nhạy cho thấy nếu thay đổi 1 trong 2 thông số, cả năng suất cảng và tổng số lượng cẩu đều thay đổi. Tuy nhiên, mỗi phương án có ưu và nhược điểm riêng khi mà số lượng cẩu bờ thêm vào không ảnh hưởng gì đến toàn bộ hệ thống nhưng đến một số lượng nhất định sẽ đạt đến tối đa chiều dài của tàu và không thêm vào được nữa.

Tương tự, nếu cảng có khả năng mở rộng khu vực và chiều dài cảng tăng lên thì số lượng bến sẽ tăng lên làm tăng năng suất của cảng. Phương án tăng chiều dài cảng sẽ làm cho thông số khu vực bãi thay đổi, dẫn đến việc người thiết kế phải tính toán lại hệ thống để đồng bộ với thiết kế mới của cảng.

Thiết kế khu vực bãi .1 Cấu trúc khu vực bãi

Để sắp xếp được bố cục như tính toán kể trên, diện tích bãi container tính toán theo công thức ra là 517,120 mét vuông. Dựa theo công thức ở mục 3.5.2.1, thiết kế bãi container phụ thuộc vào các thông số như số cột khối, chiều cao tối đa của khối và chiều rộng của khối. Cho rằng chiều cao tối đa và chiều rộng của khối bị giới hạn bởi cấu trúc của cẩu giàn, phân tích độ nhạy sẽ tập trung vào số lượng cột khối để đánh giá mức độ ảnh hưởng đến các giá trị đầu ra của khu vực bãi - cụ thể là diện tích bãi, số lượng hàng khối và chiều dài khối.

Tuy nhiên khi giá trị N tăng đến 9, B sẽ giảm nhẹ đều ở các mức tiếp theo với trung bình là 10% mỗi lần thay đổi N. Dựa vào phân tích này, người thiết kế và nhà đầu tư có thể đưa ra quyết định lựa chọn cấu trúc bãi sẽ như thế nào để phù hợp với mong muốn đầu ra.

Thiết kế khu vực cổng .1 Cấu trúc khu vực cổng

Do mật độ xe đến (𝜆) là không thể kiểm soát, bài nghiên cứu sẽ tập trung phân tích tốc độ phục vụ tại cổng (𝜇) có ảnh hưởng như thế nào đến số lượng làn xe và thời gian chờ của xe tại cổng. Ở tỉ lệ mật độ xe đến, tốc độ phục vụ khác nhau đều có yêu cầu số làn xe tối thiểu để cổng có thể vận hành bình thường và số làn xe tối đa khi mà xe đến chỉ mất một khoảng thời gian cố định để làm thủ tục hành chính dù có tăng thêm bao nhiêu làn xe đi nữa. Qua đó, khi ước tính được mật độ xe đến cảng nhà đầu tư có thể đưa ra quyết định mở bao nhiêu làn xe để đạt được thời gian chờ mong muốn và chi phí xây dựng hợp lý.

Giả sử chi phí xây dựng là 1000 Bath và chi phí xây dựng hạ tầng neo đậu là 4000 Bath trên mỗi mét bờ cảng, cộng với chi phí 2000 Bath trên mỗi mét vuông mặt bằng, tính được tổng chi phí xây dựng mặt bằng cảng là 410 triệu Bath. Giữa khu vực bến và bãi có những phương tiện dùng để vận chuyển container qua lại giữa hai khu vực, vì lượng container nhập khẩu và xuất khẩu là không bằng nhau cho nên chi phí vận hành phương tiện vận chuyển cho 2 loại container là không giống nhau.