رافعة جسرية: الرفع عالي الكفاءة في الموانئ وأحواض السكك الحديدية

تطبيقات رافعة البوابة في العمليات الحديثة للموانئ والنقل متعدد الوسائط

الطلب المتزايد على مناولة الحاويات بكفاءة في الموانئ العالمية

شهدت حركة حاويات الشحن عبر الطرق البحرية العالمية نموًا بنسبة حوالي 7.2٪ سنويًا منذ أوائل عام 2020، مما خلق تحديات جسيمة للأساليب التقليدية في مناولة البضائع. وتُسرّع الموانئ الآن اعتمادها لتلك الرافعات الجسرية الكبيرة التي تُشغّل ما بين 35 إلى 50 حاوية كل ساعة. وهذا يفوق بكثير ما كانت تقوم به المعدات القديمة سابقًا، والتي كانت تنقل عادةً فقط من 20 إلى 25 حاوية خلال نفس الفترة الزمنية. والسبب في تفوّق هذه الأنظمة الحديثة؟ يكمن في احتوائها على تقنيات ذكية مثل ممددات آلية وأنظمة تتبع الحمولات المستمرة. ووفقًا لتقرير الصناعة الصادر العام الماضي، فقد ساهمت هذه التحسينات في تقليل مشكلات عدم محاذاة الحاويات بنحو 80٪، ما جعل العمليات أكثر سلاسة وأمانًا لجميع الأطراف المعنية.

كيف تُمكّن الرافعات الجسرية من عمليات النقل السلسة من السفن إلى القطارات ومن الشاحنات إلى أفنية التخزين

تأتي الرافعات الجسرية الحديثة مزودة بمنصات رفع هيدروليكية وتلك العربات المتطورة الموجهة بالذكاء الاصطناعي التي تُسهّل بشكل كبير نقل الحمولة بين أنواع النقل المختلفة. ما كان يستغرق وقتًا طويلاً باستخدام المناورة اليدوية يمكن الآن إنجازه من قبل شخص واحد في أقل من عشر دقائق، مما يقلل الوقت المستغرق إلى النصف مقارنة بالطرق القديمة. دعونا نتحدث أولاً عن الرافعات الجسرية ذات الإطارات المطاطية. هذه الرافعات (RTGs) تكون مرنة جدًا على عجلاتها وتمتلك موزعات دوارة كبيرة تدور تقريبًا بشكل كامل، مما يمكنها من وضع الحاويات بدقة تبلغ حوالي خمسة سنتيمترات في كلا الاتجاهين. ثم تأتي الرافعات الجسرية المثبتة على السكك أو (RMGs) باختصار. تعمل هذه الرافعات جنبًا إلى جنب مع الرافعات (RTGs) وتسمح للشركات بشكل أساسي بتخزين الحاويات تلقائيًا حتى في الأماكن الضيقة. تشير بعض الموانئ إلى أنها توفر ما يقارب 40 بالمئة إضافية من المساحة في مناطق التخزين بفضل هذا الترتيب.

دراسة حالة: رافعات RTG تعزز الطاقة الاستيعابية في المحطات الحاوية الرئيسية في آسيا

شهد ميناء يانغشان الضخم في شنغهاي زيادة بنسبة 22٪ في قدرة مناولة البضائع بعد تركيب 32 رافعة RTG ذكية تعمل بالذكاء الاصطناعي. ويُعالج هذا التحديث الآن حوالي 4.2 مليون حاوية نمطية (TEUs) سنويًا في المنشأة. كما أحدثت التكنولوجيا الجديدة فرقًا كبيرًا في عمليات الشاحنات أيضًا، حيث تم تقليل أوقات الانتظار إلى أقل من 25 دقيقة بفضل أنظمة الرفع الذكية التي تعمل معًا وتخطيط المرور بشكل أكثر ذكاءً مسبقًا. وتتبع الموانئ الكبرى الأخرى نفس النهج. في بوسان وسنغافورة، خفضت عمليات تركيب رافعات مماثلة النفقات المتعلقة بالوقود بنسبة تقارب 18٪، ويمكن للعمال الآن نقل الحاويات بمعدل أسرع بكثير - من 450 حاوية يوميًا لكل رافعة إلى حوالي 620 حاوية وفقًا لأحدث البيانات الصادرة عن دراسة الكفاءة متعددة الوسائط لعام 2024.

القدرة على الرفع، والسلامة، وتكامل منصة الرفع الهيدروليكية 

تلبية متطلبات الأحمال الأعلى بأنظمة الرفع المتقدمة

يمكن لأوناش الجانتري الحديثة اليوم التعامل مع تلك الحاويات الضخمة للسفن والتي تزن أكثر من 40 طنًا بفضل هياكلها الفولاذية القوية ومنصاتها الهيدروليكية الذكية التي تُعدَّل تلقائيًا أثناء العمل. ويعمل النظام بأداء أفضل بفضل الأسطوانات المتزامنة في هذه الأوناش، ما يسرّع العمليات بنسبة تتراوح بين 60 إلى 80 بالمئة مقارنة بالسابق. كما أن هناك برامج حاسوبية ذكية تعمل في الخلفية لتوزيع الوزن بشكل مناسب، مما يمنع حدوث أي أضرار. وأظهر تحليل حديث لتقنيات الموانئ في أوائل عام 2024 أمرًا مثيرًا للاهتمام: عندما انتقلت الموانئ إلى هذه الأنظمة الهيدروليكية الآلية الجديدة، انخفض عدد سقوط الحاويات بنسبة تقارب الثلث مقارنةً بالفترة التي استخدمت فيها الأنظمة الميكانيكية التقليدية. وهذا يُحدث فرقًا كبيرًا لمديري العمليات الذين يسعون لتحقيق كل من السلامة والكفاءة.

المكونات الأساسية: جهاز الامتداد (Spreader)، العربة (Trolley)، ومنصات الرفع الهيدروليكية للتحكم الدقيق

يتم تحقيق التعامل الدقيق من خلال دمج موزعات تعمل بالفراغ، وعربات قابلة للبرمجة، ومنصات هيدروليكية وحداتية. تحافظ الأنظمة الهيدروليكية العاملة بضغط 220 بار على استقرار الحمولة ضمن هامش ±2 مم حتى في ظل رياح جانبية تصل سرعتها إلى 30 عقدة—وهو أمر ضروري بالنسبة للبضائع الهشة أو ذات القيمة العالية. وتشمل الأنظمة الفرعية الرئيسية ما يلي:

• موزع : يضبط العرض والزاوية من خلال مشغلات هيدروليكية
• عربة : يستخدم كبحًا استرجاعيًا لحركة عرضية فعّالة
• منصة هيدروليكية : يوفّر تحكّمًا عموديًا على ثلاث مراحل من خلال أسطوانات تلسكوبية

الميزات الحرجة للسلامة: حماية من الحمل الزائد، وأنظمة مضادة للتذبذب، وبروتوكولات الطوارئ

تدمج رافعات الجيردر المعتمدة من قبل الأيزو ستة طبقات من بروتوكولات السلامة، بما في ذلك مراقبة مستمرة لمقياس التوتر في الوقت الفعلي وإيقاف تلقائي عند الوصول إلى 95٪ من السعة القصوى. تُبلغ المحطات التي تستخدم تقنية ذكاء اصطناعي لمكافحة التذبذب عن تقليل التأخيرات في الاستقرار بنسبة 41٪ أثناء الظروف العاصفة. وفي حالات انقطاع التيار الكهربائي، يتم تنشيط أنظمة النزول في حالات الطوارئ خلال 0.8 ثانية، بما يتماشى مع معايير السلامة المحدثة SOLAS الفصل الثالث/19.

دور الصيانة الدورية في ضمان الموثوقية والطولى

حققت المحطات التي تستخدم الصيانة التنبؤية الممكّنة بتقنية إنترنت الأشياء انخفاضًا بنسبة 67٪ في أعطال الأنظمة الهيدروليكية بين عامي 2020 و2023. ويشمل "مثلث الصيانة الوقائية" القياسي في القطاع فحص ختم الأسطوانات يوميًا، وتحليل جسيمات الزيت شهريًا، واختبار إجهاد الهيكل السنوي. ويُطيل هذا النهج المنضبط عمر الرافعة إلى 25–30 سنة مع الحفاظ على توافر تشغيلي بنسبة 98.5٪.

الأتمتة، والتحكم عن بُعد، والتكامل الرقمي في أنظمة الرافعات الجسرية

الميزة: تحويل عمليات التشغيل عن بُعد الممكّنة بالذكاء الاصطناعي وتقنية 5G إنتاجية المحطات

يُصبح عدد متزايد من الموانئ حول العالم جادًا بشأن أتمتة الذكاء الاصطناعي بالاقتران مع شبكات الجيل الخامس (5G) لتعزيز أداء الرافعات الجسرية. بدلًا من التحكم اليدوي في الرافعات طوال اليوم، يجلس المشغلون الآن في غرف تحكم مركزية يمكنهم من خلالها مراقبة عدة آلات في آنٍ واحد. ويقلل هذا الإعداد من الأخطاء البشرية ويجعل رفع الحاويات أكثر دقة أيضًا، حيث شهدت بعض الأماكن تحسينات تصل إلى 28٪ وفقًا لتقرير أتمتة الموانئ للعام الماضي. يأتي التغيير الجذري من البث المستمر للبيانات بين الرافعات وأنظمة التحكم. عندما تحتاج الحاويات إلى ضبط دقيق أثناء التحميل أو التفريغ، تحدث التعديلات تقريبًا على الفور بفضل هذا الاتصال المستمر. وعندما تزداد حدة الانشغال في المحطات، ينبه النظام تلقائيًا المشغلين إذا كان هناك أي خطر من الاصطدامات. وللاطلاع على نتائج فعلية، لا داعي للبحث بعيدًا عن محطات الحاويات الحديثة التي نفذت هذه الترقيات التقنية. فهي تُحرّك البضائع باستمرار بسرعة أكبر بنسبة تتراوح بين 15 إلى 20 بالمئة مقارنة بالمرافق القديمة التي ما زالت تعتمد على الأساليب التقليدية.

دراسة حالة: رافعات جسرية مُ automate بالكامل في المحطة الذكية بسنغافورة

يُظهر ميناء تواس في سنغافورة كيف يبدو التوسع الحقيقي عندما يتعلق الأمر بالأتمتة. فهناك 42 رافعة جسرية مطاطية الإطارات تم أتمتتها بالكامل، تعمل جنبًا إلى جنب مع مركبات إرشادية ذاتية القيادة من خلال شبكة من أجهزة استشعار الإنترنت للأشياء وأنظمة التعلم الآلي. وفي غضون عام واحد فقط من التنفيذ، نجحوا في تقليل توقف الرافعات بنسبة حوالي 35٪، وهي نسبة مثيرة للإعجاب إذا ما قورنت بالفترة الطويلة التي تقضيها هذه الآلات عادةً في حالة توقف. كما حافظ النظام على تشغيل شبه مثالي أيضًا، حيث بلغ معدل التشغيل الفعلي 99.8٪ بشكل إجمالي. وفقًا للأشخاص الذين يديرون المحطة يوميًا، فإن معظم هذه التحسينات تأتي من خوارزميات توجيه أكثر ذكاءً تتوقع إلى أين يجب أن تذهب الحاويات بعد ذلك، بالإضافة إلى التعديلات التلقائية لأمشاط الحاويات الكبيرة بحيث يتم محاذاة كل شيء بدقة دون تدخل بشري.

الاستراتيجية: تنفيذ الأتمتة على مراحل لتقليل التوقفات والفجوات في التدريب

غالبًا ما تكون التحولات الرقمية أكثر فعالية عندما تُنفَّذ على مراحل بدلاً من تنفيذها دفعة واحدة. يبدأ معظم المنشآت أولاً بإضافة أنظمة تحكم عن بُعد إلى الرافعات القديمة، ثم الانتقال تدريجيًا نحو التشغيل الذاتي الكامل في مرحلة لاحقة. يمنح النهج التدريجي العمال وقتًا للتأقلم مع التكنولوجيا الجديدة مع الاستمرار في أداء وظائفهم اليومية دون حدوث اضطرابات كبيرة. شهدنا نتائج جيدة من مشاركة الموظفين ذوي الخبرة في مراقبة المقترحات التي يقدمها الذكاء الاصطناعي خلال هذه المرحلة الانتقالية. إذ تساعد خبرتهم الميدانية في اكتشاف الأخطاء مبكرًا وتجعل العملية برمتها أكثر سلاسة لجميع المعنيين.

تحسين كفاءة الرافعات الجسرية باستخدام التحليلات البيانات والتقنيات التنبؤية

المراقبة الفورية وتحسين الأداء القائم على البيانات

تُزوَّد رافعات الجسر الحديثة الآن بأجهزة استشعار إنترنت الأشياء التي تتابع أمورًا مثل أوزان الحمولة، والضغوط الهيدروليكية، ومقدار الطاقة المستهلكة. ووفقًا لما شاهدناه في مختلف الموانئ، فإن إمكانية الوصول إلى البيانات الحية تُحدث فرقًا كبيرًا بالنسبة لمشغلي الرافعات الذين يحتاجون إلى تعديل عملياتهم على الفور. وعندما تبدأ الحاويات بالتكدس أو تتأخر شاحنات التوصيل، تساعد هذه الأنظمة الذكية في تقليل الوقت الضائع من خلال مزامنة حركات العربة عند الحاجة بالضبط. وتقوم الأجهزة الطرفية للحوسبة الحافة بتحليل حوالي 40 نوعًا مختلفًا من المعلومات كل ثانية. وهذا يمكّن الرافعات من اكتشاف طرق رفع أفضل وتجنب الاصطدامات المحبطة التي تحدث غالبًا في أفنية الحاويات المزدحمة خلال ساعات الذروة.

الجدولة المدعومة بالذكاء الاصطناعي والصيانة التنبؤية لتحقيق أقصى فترة تشغيل

تحلل نماذج التعلم الآلي السجلات التاريخية وبيانات الاهتزاز في الوقت الفعلي للتنبؤ بفشل محرك الرافعة بدقة تبلغ 92%. وعندما تكتشف المستشعرات ارتفاع درجة حرارة صندوق التروس بشكل غير طبيعي، يقوم النظام تلقائيًا بإعادة توجيه المهام إلى الرافعات المتاحة، مما يمنع حدوث تأخيرات متسلسلة. وقد نجحت الموانئ التي تعتمد الصيانة المدعومة بالذكاء الاصطناعي في تقليل الأعطال العشوائية بنسبة 34%، وتمديد عمر المكونات بمقدار 18 شهرًا.

استراتيجيات تقليل أوقات الانتظار وتحسين كفاءة المرآب

تستخدم الموانئ الآن تقنية النموذج الرقمي التي تدمج بيانات تتبع السفن من أنظمة AIS مع معلومات جداول القطارات، بحيث يمكنها إعداد الحاويات قبل وصول السفن حتى. ويُعدّل برنامج ذكي الأحمال التي تحتاج إلى نقل سريع بوضع علامات خاصة عليها، ثم يوجه شاحنات الرصيف إلى أين تذهب بعد ذلك بناءً على ما يحدث في مختلف أجزاء المحطة. كما تُظهر النتائج الواقعية تحسينات كبيرة أيضًا. فالمحطات التي طبّقت هذا الأسلوب شهدت انخفاضًا يقارب الثلث في عدد الحوادث بين الرافعات وشاحناتها، كما تقلّ مدة دوران الشاحنات بنحو 15 دقيقة أسرع خلال أوقات الذروة. ويصف بعض المشغلين هذه التقنية بأنها تغيير جذري في التعامل مع الفترات المزدحمة والمشوشة.

الأسئلة الشائعة

ما الفائدة الأساسية لاستخدام الرافعات الجسرية في الموانئ؟

تمكن الرافعات الجسرية من التعامل بكفاءة مع الحاويات من خلال إدارة عدد أكبر من الحاويات في الساعة مقارنة بالمعدات القديمة، مما يحسّن بشكل كبير عمليات الميناء وسلامتها.

كيف تحسّن الرافعات الجسرية الحديثة عمليات النقل من السفينة إلى السكك الحديدية؟

الرافعات البوابة الحديثة، المجهزة بمنصات رفع هيدروليكية وعربات موجهة بالذكاء الاصطناعي، تُحسّن من حركة البضائع بين أنواع النقل المختلفة، مما يقلل بشكل كبير من وقت المناورة.

أيهما أكثر فعالية من حيث التكلفة، الرافعات البوابة ذات الإطارات المطاطية (RTG) أم الرافعات البوابة المثبتة على السكك (RMG)؟

على الرغم من أن تكلفة الرافعات البوابة ذات الإطارات المطاطية (RTG) أولية أقل، إلا أن الرافعات البوابة المثبتة على السكك (RMG) تكون أكثر فعالية من حيث التكلفة على المدى الطويل بسبب انخفاض تكاليف الصيانة والاستهلاك، مما يجعلها الخيار المفضل للمرافئ ذات النمو المستقر.

كيف تسهم الأتمتة في كفاءة الرافعات البوابة؟

تزيد الأتمتة، التي تمكنها تقنيات الذكاء الاصطناعي والجيل الخامس (5G)، من دقة تشغيل الرافعات، وتقلل من الأخطاء البشرية، وتتيح بث البيانات في الوقت الفعلي لإجراء تعديلات فورية وإنذارات من مخاطر الاصطدام.