Innovatie in de containerbinnenvaart: Geautomatiseerd overslagsysteem

(1)

CJJ~~~~ .~~~.~.~-~

....

,

(2)

(3)

INNOVATIE IN DE

CONTAINERBINNENVAART

GEAUTOMATISEERD OVERSLAGSYSTEEM

Prof. dr ir N. Wijnolst

ir

F.A.J. Waals

D.M. Vriesendorp

DELFT

UNIVERSITY PRESS

1995

(4)

DELFT MARINE TECHNOLOGY SERIES

1. ANALYSIS OF THE CONTAINERSHIP CHARTERMARKET 1983-1992 2. INNOVATION IN FOREST PRODUCTS SHIPPING

3. INNOVATION IN SHORTSEA SHIPING: SELF-LOADING AND UNLOADING UNITLOAD SHIPSYSTEMS

4. NEDERLANDSE MARITIEME SEKTOR: ECONOMISCHE STRUCTUUR EN BETEKENIS

5. INNOVATION IN CHEMICALS SHIPPING: PORT AND SLOPS MANAGEMENT 6. MULTIMODAL SHORTSEA TRANSPORT: COASTAL SUPERHIGHWAY 7. DE TOEKOMST VAN DE NEDERLANDSE ZEEVAARTSECTOR:

ECONOMI-SCHE IMPACT STUDIE (EIS) EN BELEIDSANALYSE

8.

INNOVATIE IN DE CONTAINERBINNENVAART; GEAUTOMATISEERD OVER-SLAGSYSTEEM

(5)

INNOVATIE IN DE

CONTAINERBINNENVAART

GEAUTOMATISEERD OVERSLAGSYSTEEM

Prof. dr ir N. Wijnolst

ir F.A.J. Waals

O.M. Vriesendorp

MINISTERIE VAN VERKEER EN WATERSTAAT DIRECTORAAT-GENERAAL VOOR HET VERVOER

ADVIESCOMMISSIE STIMULERING INTERNATIONALE BINNENVAART ACTIE IV:

I

~

(6)

Gepubliceerd en gedistribueerd door: Delft University Press

Stevinweg 1

2628 CM Delft Nederland Tel: 015-783254

Fax: 015-781661

CIP-DATA KONINKLIJKE BIBLIOTHEEK, DEN HAAG N. Wijnolst, F.A.J. Waals, D.M. Vriesendorp

Innovatie in de Containerbinnenvaart/N. Wijnolst, F.A.J. Waals, D.M. Vriesendorp

Delft: Delft University Press. - 111. - Lit.

ISBN 90-407-1099-6

NUGI 834

Trefwoorden: Binnenvaart, Containerbinnenvaart, Containeroverslag

Vervoer

All rights reserved. No part of the material protected by this copyright may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or any information storage and retrieval system without written permission of the owner of this copyright.

(7)

+ . .

Innovatie in de Containerbinnenvaart

VOORWOORD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

HOOFDSTUK 1: INLEIDING... . . .... .... .. . . . . ... . 7

HOOFDSTUK 2: HUIDIGE WERKMETHODEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1 INLEIDING . .. .. ... . .. . . .. .. .. .. . . ... . .. 9 2.2 LOS EN LAADPROCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11 2.2.1 Binnenvaartkade ... ... . . ... . 11 2.2.2 Zeekade .. . ... . . ... . 17 2.3 DE TERMINAL .. . .. .. . .. ... .. .. .. . . ... .. . ... 20 HOOFDSTUK 3: CONTAINERSTATISTIEKEN . . . . ... . .. . . .. .. 22 3.1 INLEIDING . . . .. . . 22

3.2 HET STATISTISCH ONDERZOEK . . . 22

3.2.1 Containerstromen . . .. .. . . .. ... . .. .. . . 22

3.2.2 Gewichtsverdelingen ... . . .. . . ... .... 22

3.2.3 TEU-ratio ... . .. . .. .. . . .... 23

3.2.4 Seizoensinvloeden ... . . .. .... 23

3.3 UITGANGSPUNTEN VAN DE ONDERZOEKEN . . . ... . .. 23

3.4 THEORIE . . . . ... . . .. .. . . .. .. . . ... .. ... . . 24 3.5 BEREKENINGEN .. . . .... . . ... . ... . . .. .. ... . . .... 25 3.6 CONTAINER AANTALLEN . . . . .. ... . . .. . . .. 25 3.7 CONTAINER MASSA'S . ... . . .. . . .. .. . .. .. . . 28 3.8 TEU-RATIO .. .. . ... . .. . .. .. .. .. . ... . . ... . .. . . . 31 3.9 SEiZOENSiNVLOEDEN . . . .. . . ... . . 32 3.10 VERKASSEN IN DE CONTAINERSTACK ... .. . . 34 3.11 CONCLUSIES . . . . .. . . .. . . . ... .. . . .. . . . 34 HOOFDSTUK 4: SCHEEPSKARAKTERISTIEKEN. .. . . .. . . . . . . .. . . . 36 4.1 INLEIDING .. ... ... . . .. ... . . ... . .... .. .. . 36 4.2 BINNENVAARTSCHEPEN . ... ... ... . .. .. . . ... .. ... . 36 4.2.1 Scheepstypen ... .. . . ... . . 36 4.2.2 Afmetingen . . ... .. . . . .. . . ... . . .. . . . 38

4.3 SCHEPEN BIJ DE ECT-TERMINAL . . . .. .. . . 41

4.3.1 Lading karakteristieken . . . .. 41

4.3.2 Containeroverslag . . . ... ... .. ... 44

4.3.3 De schepen . . .. . . ... .. . . .. . . .... 45

4.4 CONCLUSiES ... . . ... .. . . 58

(8)

Ili . B'1' J'" ! ] I' I', _..,' I"",r " . ! I

.

.. ' !', 'W" 1I:.L:.:....1.!...U>J""-"--'-'--,\ Inhoudsopgave 5.3 BELANGRIJKE BEGRIPPEN . . . .. . . .. . . 50 5.3.1 Deplacement en deadweight . ... . . ... . . . ... . 51 5.3.2 Zwaartepunten .. ... ... . . .... .. ... . . .. ... 51 5.3.3 Scheepsbewegingen .. . ... .. .. ... . . ... ... 51 5.3.4 Stabiliteit . .. . . ... . . .. . . ... .. . . 54

5.4 BEREKENING VAN DE SCHEEPSREACTIES .. .. ... ... .. .. 54

5.5 BEOORDELINGSCRITERIA VOOR TRIM, SLAGZIJ EN STABILITEIT . . .. .. .. .. . . .. . . .. . 55

5.5.1 Slagzij en trim ... .... .. . . ... .. .. . . .. . . 55

5.5.2 Stabiliteit . . ... . ... .. ... . . .... .. .... 57

5.5.3 Diepgang .. . .. .. ... ... . . ... . . ... ... 60

5.5.4 Interactief-ballastsysteem . . . 60

HOOFDSTUK 6: BELADINGSMETHODE 1; ONGESTUURDE PLAATSING . 63 6.1 INLEIDING . .. . .. .. . . .. . . .. . . .. . . . 63

6.2 DE VOORBEELDSCHEPEN .. . .. . . .. . . .. . . 64

6.2.1 "Sayonara" ... .. .. ... .... .. .... . .. . . ... . .. 64

6.2.2 "Nordwand" .. .. . . .... .. .. 65

6.2.3 "Laurens" . . ... . .... . .. . . .. . ... ... 67

6.3 BESCHRIJVING VAN HET SIMULATIEMODEL .. .... . . .. 69

6.4 BESCHRIJVING ANALYSERESULTATEN ... .. .. .. .. . .. . . 71

6.4.1 Inleiding . . . ... . . ... .. . . . .. 71

6.4.2 Toelichting op de bijlagen . . . .. ... . . 72

6.4.3 Beoordeling van de resultaten . . . .. ... . . 72

6.5 CONCLUSiES .. . . .... ... . . ... . . .. . . 74

HOOFDSTUK 7: BElADINGSMETHODE 2; GESTUURDE PLAATSING .. . 76

7.1 INLEIDING . .. . . .. . . .. . . .. . . . 76

7.2 BESCHRIJVING VAN HET SIMULATIEPROGRAMMA ... ... . 78

7.2.1 Uitgangspunten van de simulatie ... . . ... ... .. . . . 78

7.2.2 Programmastructuur ... ... ... . ... ... . . ... . 80

7.2.3 Het schip .. . . .. . . .. .. .. . . ... . 80

7.2.4 Ladingstatistieken en samenstellen lading . .. . . ... 82

7.2.5 Simulatie van de belading . . . .. . . .. . .. 84

7.2.6 Uitvoer . ... .. . .. . . .. . .. . . .. . .. .. . . . .. . . 89 7.3 HET BESTURINGSSCRITERIUM .. . . .. .. . . .. . . . 92 7.3.1 Inleiding .. .. . . .. . . .. . . . 92 7.3.2 Doelstellingen . . . .... .. .. ... . . 93 7.3.3 Eisen .. ... .. ... .. . . .. . . ... . . ... .. 93 7.3.4 Structuur . . . ... . . 93 7.3.5 Opbouw .. . . ... .. .... . . .. .. ... .. .. . . . 94 7.3.6 Aanbevelingen ... . . .. . .. . . 96

(9)

7.4 SIMULATIERESULTATEN . . . 97

7.4.1 Inleiding . . . .. . . .. ... . ... . .. 97

7.4.2 Testen van het programma en het uitwerken van de het besturingscriterium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 98

7.4.3 De resultaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

7.4.4 Oplossingen buiten het besturingscriterium . . . 109

7.4.5 Conclusies ... . . 110

7.5 HANDMATIGE BELADING .. ... .. .... .. .. . ... 110

7.5.1 Inleiding . . . .. .. . . .. .. . 110

7.5.2 Uitgangspunten ... . .. . . . . . . . . . . . . . . .. 111

7.5.3 Vergelijking met computer . . . 111

7.5.4 Conclusies . . .. . . .. . 114

7.6 CONCLUSiES . . . ... ... .. . . .. . . .. . 114

HOOFDSTUK 8: PRAKTIJKPROEVEN .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 116

8.1 INLEIDING . . . 116

8.1.1 Praktijkproef met de "Dosie" . . . . . . . .... 116

8.1.2 Beladingspraktijkproef met de "Myriam" .. . . ... . 116

8.1 .3 Aanpassing Beladingsprogramma . . . . . . . . . . 117

8.2 PRAKTIJKPROEF MET DE "DOS/E" .. .. . . .. ... . .. . ... 117

8.2.1 Inleiding ... ... . . .. . . .. .. . .. . . 117

8.2.2 Beschrijving praktijktest ... . .. ... . ... . . .. . 118

8.2.3 De belading . . . .. . . .. . 119

8.2.4 Verloop van de praktijktest . . . .. .... 120

8.2.5 Resultaten van de meting . . . 121

8.2.6 Conclusies . . . ... . .. . . 126

8.3 AANPASSINGEN VAN HET BESTURINGSCRITERIUM ... 126

8.4 BELADINGSPRAKTIJKPROEF MET DE "MYR/AM" . . . 128

8.4.1 Inleiding .. . ... . .. . . ... . . .. 128

8.4.2 Beschrijving van het schip . .. ... . .... . . .. . . 129

8.4.3 Verslag van de proef ... .. . ... . .. . . 130

8.4.4 Samenstelling van het ladingpakket . . . . . . . . . . . . .. 136

8.4.5 Afwijking van de containergewichten . .. . . .... 136

8.4.6 Resultaten .. .. . . .. . .. . . 139

8.4.7 Enkele kritische kanttekeningen . . . .. . . .... 146

8.4.8 Conclusies . . . 147

(10)

Inhoudsopgave

HOOFDSTUK 9: CONCEPT VOOR EEN NIEUWE CONTAINERTERMINAL 150

9.1 UITGANGSPUNTEN VAN HET ONTWERP . . . . . .. 150

9.1.1 Inleiding . . . .. . .. . . .. . . 150 9.1.2 Binnenvaart . .... ... . .. . . .. . . ... . . .. . 150 9.1.3 Terminal ... .. . . .. . . .. .. .. .. . 153 9.1.4 Het havenbassin . .. . . .. . . ... . .. .. . ... 154 9.1.5 Operaties . .. ... . .. . . .. .. ... .. ... . ... 155 9.1.6 Logistiek concept. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 156 9.1.7 Investeringen/economie. . . . . . . . . . . . . . . .. 157

9.2 BESCHRIJVING VAN HET CONTAINERTERMINAL SYSTEEM . 158 9.3 LAAD- LOSPROCEDURES EN CAPACITEITSBEREKENING . . . 169

9.3.1 Laad- en losprocedures . . . .. . . . .. . . 169

9.3.2 Capaciteitsberekening van het systeem . . . . . . . . . . . 172

9.3.3 Cyciustijden deelprocessen . . . .. 172

9.3.4 Cyclustijd berekening schip - shuttle . . . . . . . . . . . .. 176

9.3.5 Capaciteit van de kraan boven het schip (maatgevend) 179 9.3.6 Cyclustijd berekening stack-shuttles/agv's . . . . . .. 179

9.4 INVESTERINGEN EN KOSTPRIJS PER CONTAINEROVERSLAG-HANDLING .. ... . ... . ... .. .. .... . . .... ... .. . .. 183

9.4.1 Investeringen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 183

9.4.2 Kostprijs per overslaghandling exclusief terminalkosten 185 9.5 PILOTPLANT . . . .. . .. .. .. . . 186 9.5.1 Cellulaire duwbak . . . ... . . . .. ... . . . .. .. 186 9.5.2 Containers . . . .. . . .... .. . . .. 188 9.5.3 De terminal ... . .. .. . .... ... . . ... 188 9.5.4 Commerciële aspekten . . . .. . . .. ... 189 9.5.5 Projectorganisatie . . . .. . . .. .. . . . ... 190 9.6 CONCLUSiES .. . . .. . . .. .. . . 190 HOOFDSTUK 10: CONCLUSiES... . .. . ... . .. . . . . . .. . . 191 BIJLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 193 BIJLAGEN HOOFDSTUK 3 . . . . .... .. . . .... . . .. .. .. 195 BIJLAGEN HOOFDSTUK 4 . . . .. . . .... .. . . 206 BIJLAGEN HOOFDSTUK 5 .. .... . .. . . 219 BIJLAGEN HOOFDSTUK 6 . .. . . .. .. . . 227 BIJLAGEN HOOFDSTUK 7 .. . . .. .. . .. ... ... . . 243 BIJLAGEN HOOFDSTUK 8 .. ... . . .... .... . . 275 BIJLAGEN HOOFDSTUK 9 . . . .. . . .. . . 283

(11)

Innovatie in de Containerbinnenvaart

VOORWOORD

De Minister van Verkeer en Waterstaat heeft op 1 februari 1993 een Ad-viescommissie ingesteld, onder voorzitterschap van ir P. van Duursen, met als opdracht een actieplan op te stellen ter bevordering van de internationale bin

-nenvaart, met name ten aanzien van het intermodale vervoer door de bin-nenvaart.

Het eindrapport, getiteld "Vaart in de Keten", was reeds op 28 april 1993 gereed en het bevatte vier Actiepunten, genummerd I tot en met IV. Actiepunt IV betrof de aanbeveling tot de oprichting van een taakgroep "ontwikkeling en

coördinatie van innovatief binnenvaartvervoer" .

De Minister heeft de aanbevelingen van de Commissie overgenomen, hetgeen in begin 1994 heeft geleid tot de instelling van een viertal taakgroepen. Taakgroep IV, onder voorzitterschap van prof.dr ir G.J. Wormmeester, is samengesteld uit de volgende personen: ir Th.W.H.J. Aarsen, H. Danser, J.W. Denis, ing. W. van den Heuvel, ir J.W. Koeman, L.A.M. Mulders, ir M.W.M. van Roermund.

In mei 1994 heeft de Taakgroep IV het projectvoorstel van prof.dr ir N.

Wijnolst, getiteld "Geautomatiseerde containerbinnenvaart - containerterminal

systemen" goedgekeurd en het onderzoek is in de tweede week van juni 1 994 van start gegaan. Het eindrapport, in de vorm van deze publicatie, is in de derde week van januari 1995 gereed gekomen.

Het eindrapport bevat een uitgebreide analyse van de containeroverslag in de binnenvaart en aanbevelingen voor de toekomst, alsmede een containertermi-nalontwerp. Deze moeten leiden tot het volledig automatiseren van de overslag tussen terminal en schip. Dit is geen doel op zich, maar een middel tot het verlagen van de overslag kosten, waardoor de binnenvaart nog competitiever wordt en een groter deel van de modal split kan veroveren.

De opstellers van deze studie, te weten prof.dr ir N. Wijnolst, ir F.A.J. Waals en O.M. Vriesendorp, zijn de Taakgroep-leden en hun respectieve organisaties, veel dank verschuldigd voor de bereidwillige medewerking en begeleiding. In het volgende willen wij gaarne enkele bijdragen apart noemen:

* ir M. Dekker, van de E.C.T. voor het beschikbaar stellen van de contai-nerdata bestanden ten aanzien van de binnenvaart;

(12)

respec-Voorwoord

* De Raad van Bestuur van de E.C.T. voor het uitvoeren van de beladings

-praktijkproef met de "Myriam";

* W. Suykerbuyk, schipper/eigenaar van de "Dosie" en de heer B. Vis van de rederij Eurobarge, waarbij de duwbak in charter is, voor het beschik-baar stellen ten behoeve van de praktijkproef;

* H. de Vries, schipper/eigenaar van de "Myriam", voor het beschikbaar stellen van zijn schip ten behoeve van de praktijkbeladingsproef;

* Croese Engineering Consultants B. V. te Schiedam, voor haar medewer-king bij het uitwerken, tekenen en berekenen van de geautomatiseerde overslag installatie;

*

SARC te Bussum voor het gebruik van het scheepsbouwkundig program-ma PIAS te behoeve van de hydrostatische liggingsberekeningen;

* ir J. Ooms van het Laboratorium Scheepshydromechanica, T.U. Delft, voor de metingen tijdens de beladingsproeven.

Niet in de laatste plaats willen wij het Ministerie van Verkeer en Waterstaat. Directoraat-Generaal voor het Vervoer danken voor de financiering van het onderzoek.

Indien u wenst te reageren op de inhoud van deze studie, dan kunt contact opnemen met:

Prof. dr ir N. Wijnolst

Faculteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek

(13)

HOOFDSTUK 1: INLEIDING

De Adviescommissie van Duursen heeft in haar rapport" Vaart in de Keten" een actieplan ontvouwd ter bevordering van het goederenvervoer via de binnen-vaart. Eén van de speerpunten hierbij is het containerbinnenvaart vervoer. De binnenvaart zou met name op de hoofdassen tussen Rotterdam en de ha-vens langs de Rijn en Antwerpen een groter marktaandeel in de modal split moeten kunnen bereiken.

Alhoewel het vervoer over water één van de goedkoopste vormen van vervoer is, zijn de totale, integrale kosten, inclusief de overslag van de terminal op het schip en omgekeerd, relatief hoog. Er zijn in principe twee wegen om een structurele verlaging van de integrale kosten te bereiken:

" Het structureel verlagen van de terminal handling kosten van containers die via de binnenvaart worden vervoerd;

" Het vergroten van de "economies of scale" van het binnenvaartvervoer. Het eerste element kan gerealiseerd worden door een verregaande automatise-ring van de hand/ing, en het reduceren van het aantal hand/ings op de termia-nal. De principes die hieraan ten grondslag liggen zijn reeds ontwikkeld in de werktuigen en programma's die op de Delta Terminal in gebruik zijn. De uitda-ging ligt in het transformeren van deze oplossingen naar de specifieke situatie met betrekking tot de containerbinnenvaart. Daarbij zullen wel innovatieve technieken gebruikt moeten worden, met name in de schip-terminal interface. Het tweede element - economies of sca/e - kan bereikt worden door een capaci-teitsvergroting van de vervoerseenheid en de snelheid van overslag. De snelheid van vervoer op de rivieren en kanalen is echter min of meer een vast gegeven, hetgeen vastgelegd is in de vaarregelementen.

Automatiseren van de schip-terminal overslag kan geschieden onder de voor-waarde dat de beweeglijke binnenvaart-vervoerseenheid (bijvoorbeeld een containerduwbak) in haar bewegingsvrijheidsgraden beperkt wordt. De meest radicale oplossing is het fixeren van alle bewegingen in X-Yen Z-richting. Dit kan bijvoorbeeld door de duwbak geheel uit het water te lichten, een techniek die in de scheepsbouw veelvuldig wordt toegepast.

(14)

! ! ! I I i " i I

....

Hoofdstuk 1: Inleiding

Minder rigoreuze oplossingen zijn ook denkbaar en deze zijn in deze studie

uitgewerkt. Het doel van dit onderzoek is vierledig:

1. Het beschrijven van de containerstromen in termen van containerstatistie

-ken, scheepsstatistieken en werkmethoden;

2. Het ontwikkelen van nieuwe inzichten en oplossingen ten aanzien van de automatisering van de overslag;

3. Het concrete vormgeven aan de innovatie middels een terminalconcept

en besturingsprogrammatuur;

4. Het communiceren van de inzichten (diffusie van innovatie) met een zeer breed professioneel publiek en het stimuleren van "meedenken".

De eerste drie doelstellingen worden in deze studie uitgewerkt. De vierde doel-stelling (diffusie .van innovatie) zal met behulp van dit boek en een aantal vakbij-eenkomsten totstand moeten komen.

De inhoud van dit rapport is als volgt opgebouwd:

* Hoofdstuk 1: Inleiding

* Hoofdstuk 2: Huidige werkmethoden;

* Hoofdstuk 3: Containerstatistieken;

*

Hoofdstuk 4: Scheepskarakteristieken;

*

Hoofdstuk 5: Inleiding beladingsmethoden;

* Hoofdstuk 6: Beladingsmethode 1; ongestuurde plaatsing;

* Hoofdstuk 7: Beladingsmethode 2; gestuurde plaatsing;

* Hoofdstuk 8: Praktijkproeven;

* Hoofdstuk 9: Concept voor een nieuwe containerterminal;

(15)

Innovatie in de Container binnenvaart

HOOFDSTUK 2: HUIDIGE WERKMETHODEN

2.1 INLEIDING

Dit hoofdstuk bevat een beschrijving van de overslag van containers naar en van binnenvaartschepen. Als basis voor deze beschrijving dient de Delta Termi-nal van de ECT op de Maasvlakte.

Het hart van de containerterminal is het opslagterrein (de stack). Bijna alle containers die bij de terminal overgeslagen worden, komen hierin terecht (Fi-guur 1). De containers worden aan- en afgevoerd met één van de volgende vier modaliteiten:

* Vrachtwagen;

* Trein;

* Zeeschip;

(16)

Hoofdstuk 2: Huidige Werkmethoden

Veel containers worden aangevoerd per zeeschip (Figuur 2) en door de terminal overgeslagen naar een binnenvaartschip, waarna het binnenvaartschip ze ver-voert naar het achterland. Daar worden ze overgeslagen op een vrachtwagen en naar de klant gebracht.

Figuur 2: Zeeschip aan de Sealand-terminal

Voor de overslag op schepen bezit de Delta Terminal twee kades. De eerste is de zeekade, gelegen aan de westkant van de terminal. Deze kade bestaat uit twee aparte delen, de ECT-Terminal en de Sealand-Terminal. Hij heeft een groot aantal kranen en er kunnen meerdere schepen tegelijkertijd laden en lossen.

Deze kade wordt zowel gebruikt voor laden en lossen van zeeschepen als van binnenvaartschepen.

Binnenvaartschepen worden bij voorkeur geladen en gelost aan de speciale bin-nenvaartkade. Deze kade ligt aan de oostkant van de terminal en is aanzienlijk kleiner dan de zeekade. Hij heeft twee speciale binnenvaartkranen en er kunnen dan ook twee schepen tegelijk laden en lossen. De stacks van zowel de ECT-terminal als de Sealand-ECT-terminal liggen achter de zee kade

(17)

2.2 LOS EN LAADPROCES

2.2.1 Bjnnenvaartkade

De binnenvaartkade heeft twee speciale binnenvaartcontainerkranen (Figuur 3). Deze kranen zijn speciaal gedimensioneerd op het laden en lossen van bin-nenvaartschepen. In vergelijking tot de zeekranen, zijn ze minder hoog en heb-ben ze een kleinere reikwijdte. De kranen rijden op rails en kunnen daardoor het gehele schip bestreiken.

Figuur 3: Binnenvaart containerkraan

Over de horizontale balken van de kraan rijdt een soort karretje, kat genaamd, waaraan met kabels een spreader is verbonden (Figuur 4) waarmee de con-tainers opgetild worden. Deze spread er kan zowel 20-voets (TEU) als 40-voets (FEU) containers alsook andere formaten optillen. De kat kan bijna over de gehele lengte van de horizontale balken rijden en kan daarom de container verplaatsen vanuit het schip tot aan de achterzijde van de kraan.

(18)

Figuur 4: Spread er

Voor het lossen wordt het binnenvaartschip langs de kade onder de kraan afgemeerd (Figuur 5). De kraan kan nu alle containers in het binnenvaartschip bereiken door langs de kade te rijden.

Niet altijd hoeft de gehele lading bij dezelfde terminal gelost te worden, vaak heeft een deel van de lading een andere bestemming.

Om een container te lossen wordt de kraan verplaatst naar de positie van de container en wordt de kat boven de container gebracht. Vervolgens laat de kraan de spreader zakken. Tijdens het zakken zal de spread er vaak bewegen waardoor hij niet exact boven de container terecht komt. Daarom zit op alle vier de hoekpunten een geleider (zie foto). Deze geleiders, die normaal naar boven geklapt zijn, worden naar beneden geklapt op het moment dat de kraan de spreader op de container laat zakken. Zij zorgen ervoor dat de spreader exact in de goede positie op de container terechtkomt. De spreader grijpt zich vast in de gaten van de hoekpunten (cornerfittings) van de containers en de geleiders worden weer naar boven geklapt.

(19)

h'

Figuur 5: Binnenvaartschip geladen met containers

Nu wordt de container door de kraan uit het ruim getild. Het optillen van de container veroorzaakt grote krachten op het schip waardoor deze (heftig) kan gaan slingeren. De container wordt tot boven in de kraan getild, en naar de kade gebracht. In het midden van de kraan, laat de kraan de container zakken tot ongeveer een meter boven de grond waar hij geïnspecteerd en verzegeld kan worden (Figuur 6).

(20)

Figuur 6: Container die wordt verzegeld

Daarna wordt hij weer opgetild en op het voertuig geladen dat de container naar de stack brengt (Figuur 7). Bij de binnenvaartterminal is dit voertuig een truck met een groot aantal aanhangers (chassis), die op een trein lijkt, genaamd MTS

(Figuur 8). Eén chassis is geschikt om twee 20-voets of één 40-voets contai-ners te laden. Wanneer de MTS vol is, is rijdt hij naar de containerstack waar hij wordt gelost.

(21)

t • • 'Mld ... 1 . .

Figuur 7: Container wordt geladen op wagen

(22)

l' J .

,

Het laad proces is grotendeels gelijk aan het losproces maar dan in omgekeerde volgorde. De containers worden aangevoerd per MTS. De kraan tilt een con-tainer van de MTS, brengt hem boven het schip en laat hem zakken. Op het moment dat de container op de bodem of op een andere container neerkomt oefent deze krachten uit op het schip, waardoor deze heftig zal bewegen. Figuur 9 toont een schip dat zojuist klaar is met laden.

Figuur 9: Zojuist geladen container binnenvaartschip

Deze foto toont een aantal zaken die voor het onderzoek van belang zijn:

* Het schip heeft maar een drietal containers geladen en zal waarschijnlijk ergens anders nog een meer containers laden;

(23)

L.t' !. w' . . t t! Ie,

Innovatie in de Containerbinnenvaart " Het schip laadt zowel 20-voets als 40-voets containers door elkaar. Een 40-voets container kan ook bovenop twee 20-voets containers geplaatst worden, er mogen echter geen 20-voets containers bovenop 40-voets containers geladen worden, in verband met de sterkte;

" Containers hoeven niet laag voor laag geladen te worden, maar kunnen ook op elkaar geplaatst worden als de laag eronder nog lang niet vol is. Bij schepen zonder cellguides zullen echter meestal de ruimschotten of eerder geladen containers als aanslag moeten dienen bij het positioneren van de containers.

Figuur 9 toont het ruim. Dit schip heeft één groot ruim waarin op twee posities dwarsbalken zitten. Deze dwarsbalken zorgen voor de benodigde torsiesterkte van het schip. In gewone vrachtschepen wordt deze sterkte verkregen door de tussenschotten, maar die zijn in speciale containerschepen niet nodig.

2.2.2 Zeekade

Binnenvaartschepen kunnen ook aan de zeekade gelost worden. Figuur 11 toont een binnenvaartschip aan de zeekade. Het schip op de foto heeft geen containers gelost maar machineonderdelen die daarna op een laad board contai-ner (flat) zijn geplaatst (Figuur 10).

(24)

Figuur 11: Binnenvaartschip aan de zee kade

Wanneer een binnenvaartschip laadt of lost aan de zeekade worden hiervoor dezelfde kranen gebruikt als voor de zeeschepen. Deze kranen zijn, vergeleken bij de binnenvaartkranen, aanzienlijk hoger en zwaarder (Figuur 12) en hebben een grotere reikwijdte. Het principe van de meeste zeekranen is gelijk aan dat van de binnenvaartkranen. Sommige kranen werken volgens een andere metho-de. Zij laden de containers in twee etappen (Figuur 13).

(25)

" Mlw."' . .

Figuur 12: Zeeschip lossend aan de zeekade

(26)

Hoofdstuk 2: Huidige Werkmethoden

Figuur 14: Spreader van een zeecontainerkraan

Bij de Sealand-terminal worden de containers op AGV's (Automated Guided Vehicles) geladen die ze naar de stack brengen (Figuur 15). Dit gebeurt allemaal automatisch.

2.3 DE TERMINAL

De Sealand-terminal is volledig geautomatiseerd. De AGV brengt de container geheel zelfstandig naar een Automated Stacking Crane die de container in de stack plaatst. Bij andere terminals worden containers ook met speciale hef-trucks of straddle carriers opgeslagen.

Het onderzoek is erop gericht de automatisering van de terminal uit te breiden tot de overslag van en naar het binnenvaartschip. Daarbij zullen zoveel mogelijk bestaande principes van automatisering, zoals hier beschreven, worden toege-past.

(27)

Figuur 15: Automated guided vehicle (AGV)

(28)

Hoofdstuk 3: Containerstatistieken

HOOFDSTUK 3: CONTAINERSTATISTIEKEN

3.1 INLEIDING

De invloed van de belading op de containerschepen is sterk afhankelijk van con-tainerafmetingen en -gewichten. Daarom wordt in dit hoofdstuk een gedetail-leerde beschrijving van de containers en containerstromen gegeven. Een statis-tisch onderzoek is uitgevoerd met als doel kansverdelingen van con-tainerstromen samen te stellen.

Het statistisch onderzoek is verricht op basis van gegevens die door de ECT (Europe Combined Terminals bv., Rotterdam) zijn verstrekt. Deze gegevens worden op de EeT verzameld en gebruikt voor operations research. Buiten de gegevens stond ons ook de door de ECT gebruikte programmatuur ter beschik-king.

De gegevens zijn geordend in een databasestructuur en omvatten de details van alle containers, die in de periode van januari 1993 tot en met mei 1994 door de ECT geladen zijn op, of gelost zijn van lichters (binnenvaartschepen en -bak-ken). De database omvat 286028 records, die ieder staan voor één container.

3.2 HET STATISTISCH ONDERZOEK

Aan de hand van de gegevens van de ECT is een aantal onderzoeken en statis-tische berekeningen uitgevoerd. Deze onderzoeken betreffen de con-tainerstromen, gewichtsverdelingen, TEU-ratio en seizoensinvloeden.

3.2.1 Containerstromen

In het record van iedere container in de database staat geregistreerd of de be-handelde container vol of leeg was. Een onderzoek is uitgevoerd naar over-eenkomsten en verschillen tussen deze twee containerstromen.

3.2.2 Gewichtsverdelingen

De gewichtsverdelingen van de verschillende containerstromen zijn van groot belang voor de bepaling van de reacties van een binnenvaartschip bij laden of lossen. De kans dat een container een bepaald gewicht overschrijdt hangt

(29)

samen met het gedrag van de trim en slagzij van het binnenvaartschip, wanneer de container wordt geladen.

3.2.3 TEU-ratio

De lengte van de containers kan worden uitgedrukt in een TEU-ratio (TEU is Twenty foot Equivelent Unit). Op deze manier wordt het ruimtebeslag van alle containers omgezet in een eenheidsmaat.

Door het aantal 20-voets containers te vermenigvuldigen met 1 en het aantal 40-voets containers met 2, wordt het totaal aantal TEU berekend. Deze uit-komst wordt gedeeld door het totaal aantal containers.

3.2.4 Seizoensinvloeden

Van elke container is geregistreerd wanneer deze overgeslagen is. Op basis van dit gegeven is een onderzoek uitgevoerd naar de invloed van het seizoen op het aantal en de gemiddelde massa van containers.

3.3 UITGANGSPUNTEN VAN DE ONDERZOEKEN

De onderzoeken, zoals die in bovenstaande tekst zijn beschreven, hebben een aantal aannamen als uitgangspunt.

• Een belangrijke aanname is dat uitsluitend standaard 20-voets en 40-voets containers een significante invloed op de statistiek hebben. Andere formaten containers worden niet in beschouwing genomen daar hun aandeel zeer klein is.

Onderzoek toont aan dat deze aanname correct is; slecht 0,6% van alle con-tainers heeft een andere lengte en 94,1% heeft dezelfde standaard hoogte (8'

6").

Iedere database heeft een bepaalde mate van vervuiling. Vervuiling van databa-ses ontstaat doordat gegevens onjuist ingevoerd of niet (volledig) bijgewerkt worden. Duidelijk onjuiste gegevens zijn bijvoorbeeld containergewichten kleiner dan het eigengewicht of veel hoger dan het maximale toelaatbare gewicht.

(30)

Hoofdstuk 3: Containerstatistieken

Deze aanname is wat betreft de te hoge massa's correct (0.02% is te hoog), maar bij de te lage gewichten zijn kanttekeningen te plaatsen (8,4% is te laag). Reden voor deze te lage gewichten is dat bij lege containers niet consequent het echte gewicht van de container wordt ingevoerd maar vaak het gewicht O. Hiermee wordt er geen rekening gehouden met het eigen gewicht van de con-tainer

• Aangenomen wordt dat alle containers die als leeg geregistreerd staan en dat alle container gewichten lichter dan hun eigen gewicht, een gewicht gelijk aan hun eigen gewicht hebben.

Door deze aanname wordt de vervuiling van 8,4% gereduceerd, weliswaar met een onbekende hoeveelheid, maar in ieder geval minder.

3.4 THEORIE

Het doel van het onderzoek is kansverdelingen te bepalen van de con-tainerstromen en hun gewichten die later bij de beladingssimulaties gebruikt kunnen worden.

Een bekende kansverdelingsfunctie is de normale verdeling. Deze kansfunctie heeft een klokvorm met als functievoorschrift:

met:

Jl gemiddelde van x;

a standaard afwijking van x. Waarvoor geldt:

Aangenomen wordt dat verdelingen van containerstromen zijn opgebouwd uit meerdere normale verdelingen. Dit resulteert in een functievoorschrift voor de verdelingsfuncties die door middel van het variëren van parameters in de te onderzoeken gegevens gepast kan worden. Het functie voorschrift heeft de volgende vorm:

(31)

a_o,a, ... an worden berekend door middel van: a = [XT.X]'.[XT.y] (kleinste

kwa-dratenmethode). Met y is de kans op een bepaalde massa x. X is de matrix die berekend wordt met n normale verdelingen met elk een ander gemiddelde en standaardafwijking om singulariteit van de matrix te voorkomen.

Door het gemiddelde en de standaardafwijking van elke normale verdeling te variëren, is het mogelijk de functie in de te onderzoeken gegevens te passen. Een maat voor de nauwkeurigheid is het gemiddelde van de som van het kwa -draat van alle fouten, Mean Square Error:

~L,-,-,[ (.=.-y-=..:g (-,x )-,-,)2] MSE. -N-3 met: y de werkelijke waarde; G(x) de berekende waarde;

N het totaal aantal gegevens.

3.5 BEREKENINGEN

De berekeningen gaan uit van een kansverdeling die is opgebouwd uit een drietal normale verdelingen. Elke verdeling heeft een uniek gemiddelde en stan -daardafwijking. De bijdrage van iedere normaal verdeling tot de totale verdeling komt tot uitdrukking in de waarde van a_o,a, ,a_{2 .} (Het al dan niet significante belang van de derde verdeling komt in deze waarden tot uitdrukking.)

Van elke berekende kansverdeling is vervolgens bepaald welke massa geloot wordt met een bepaalde overschrijdingskans. Per procent kans is de massa bepaald met behulp van de volgende formule:

[

Ix

· ",r

Ix

· ""r

Ix·",r

I

J

a _ 1 _ e ~+ a _ 1_ e·~ + a _ 1 _ e·~ dx - K • 0

o 0

o,/2TI

' o,/2TI

' o./2TI

K is de kans, 1 %,; K,; 99%, x is de massa.

3.6 CONTAINER AANTALLEN

De database bevat containers die óf geladen (45,3%) óf gelost (55,4%) van binnenvaartschepen bij de EeT. Geladen en geloste containerstromen worden

(32)

De containermassa's in de nu volgende grafieken zijn allemaal in eenheden van 100 kg gegeven, analoog aan de wijze waarop deze massa's in de ECT-databa-se staan geregistreerd.

De grafieken zijn gebaseerd op volle containers. Er worden ook lege containers

vervoerd met lichters. In de onderzochte periode (jan 1993 - mei 1994) werden 111012 volle en 18526 lege containers geladen. In dezelfde periode werden er 141611 volle en 16752 lege containers gelost. Het totale aantal geladen en geloste containers was 129538 respectievelijk 158363. Van deze containers was respectievelijk 14,3% en 10,6% leeg.

0.06

0 .

05

~0.04 o o

;-0

.

03

Cl) ffiO.02 ~

0.01 o

Kansverdelingen EeT totaal lAl,

t

V1 W

~

~. ~

J

':~

o

50 100 150 200 250 300 350 400

massa

[100 kg]

Figuur 17: Massaverdeling van bij de ECT geladen en geloste containers sa-men, klasseinterval 0,5 ton

(33)

Innovatie in de Container binnenvaart Kansverdelingen

EeT

geladen 0.05 , - - - , - - - , 0.04 + - - - 1 1 - + - - - 1 ~ ;;0.03 + - - r l t t - t H t - + - - - + - - - 1 o

ê

0.02 +--tt---''iifI-:-i\-:tIfI!lll\----____j m ..I<: 0.01 + - + - - - \ - - - l O.flo"4-+-+-+-+-+-+-I--+-+-+-f"-+--+-+-I

o

50 100 150 200 250 300 350 400 massa [100 kg]

Figuur 18: Massaverdeling van geladen containers, klasseinterval 0,5 ton

Kansverdelingen EGT gelost 0.08 , - - - , 0.06 t - - - + t r - - - i

~

o o

:r-

0.04 +---1-11+-UI C m ..I<:

o.

02 +---t-+l-Hf+~t_VJ.r_Il__-____j O~~~;-~-+_r+-+_+~~+-~

o

50 100 150 200 250 300 350 400 massa [100 kg]

(34)

3.7 CONTAINER MASSA'S

Uit de gegevens van de EeT zijn de kansverdelingen van de geladen en geloste containers (opgesplitst in TEU's en FEU's) bepaald. Deze kans is berekend door het aantal containers dat in een massaklasse valt te tellen. Er zijn opvallende verschillen en overeenkomsten:

* Alle vier de verdelingen hebben twee pieken. Er is een duidelijk grotere kans voor een relatief kleinere of grotere massa.

*

De geloste containers zijn aanzienlijk zwaarder dan de geladen containers.

Blijkbaar worden er geheel andere producten aangevoerd dan afgevoerd.

Figuur 20 t/m Figuur 23 tonen de kansverdelingen van de volle containers. Het klasseinterval is 0,5 ton

Nu wordt de besproken theorie toegepast op deze vier duidelijk verschillende kansverdelingen. Gepoogd wordt de werkelijke kansverdeling zo goed mogelijk te beschrijven met een drietal normaalverdelingen. Figuur 24 t/m Figuur 27 bevatten de berekende kansfuncties alsmede de te beschrijven kansverdeling.

De berekende functies zijn opgebouwd uit normaalverdelingen met de waarden uit Tabel I. De volledige formules staan in Bijlage 3.2. Met behulp van deze functies is het nu mogelijk om willekeurig massa's te loten voor het simuleren van scheepsbeladingen .

(35)

Kansverdelingen EGT geladen 40 f. 0.06 , - - - , - - - , 0.05 - 1 - - - 8 + - - - 1 ~0.04 -I----ItH--,---i o o [.0.03 +--+.l..!..\IIIr---j

~0.02

-I---I---tlr-,-,---:-l~---i

..>< 0.01 - 1 - - + - - - + - - - 1

o

50 100 150 200 250 300 350 400 massa [100 kg]

Figuur 20: Volle 40-voets geladen

0.05 0.04 'j: 00.03 o ~0.02

..

..>< 0.01

o

)

Kansverdelingen EGT geladen 20 f. I1 IL! ~

I~

\

o

50 100 150200250300350400 massa [100 kg]

• • , N Innovatie in de Containerbinnenvaart Kansverdelingen EGT geloste 40 f. 0.1 , - - - , 0.08 + - - - + - - - j ~ gO.06 +---11~---__j ~0.04 t---.if-lfl-:--1I---i ~ 0.02 +---t-...,-,\-;-;-r!tfuljt----'---pj---__j o 50 100150200250300 350 400 massa [100 kg]

Figuur 21: Volle 40-voets gelost

0.12 0.1 'j:0.08 o o [.0.06

~0

.

04

..>< 0.02

o

Kansverdelingen EGT geloste 20 f. I,

~

.

~

J\

o

50 100 150 200 250 300 350 400 massa [100 kg]

(36)

Hoofdstuk 3: Containerstatistieken Kansverdelingen EeT geladen 40 f. 0.06 . - - - ; - - - , 0.05 + - - - 1 t + - - - j ~0.04 + - - - - i f t - \ l - - - j o o

L

O.03 t---t-'-'-WI.---j

~002

t---I'---'lInrr-:-fr---j -'" 0.01 t--+----"'---111,---1

o

50 100 150 200 250 300 350 400 massa (100 kg)

0.05 0.04 ~ 00.03 o ~0.02 .l!l 0.01

o

)

Kansverdelingen EeT geladen 20 f. II

~

\

o 50 100 150 200 250 300 350 400 massa [100 kg]

Kansverdelingen EeT geloste 40 f. 0.1 . - - - ' - - - , 0.08 t - - - j l - - - j ~ gO.06 + - - - t J I - - - ; ~0.04 t---;tN-;\-II---i .l!l 0.02 +---+-,I:,-;--,1Ii*If---''-ftf----; o 50 100 150 200 250 300 350 400 massa (100 kg)

0.12 0.1 ~0.08

g

L

O.06

~0

.

04

-'" 0.02

o

Kansverdelingen EeT geloste 20 f. j,

"-~

\L

o 50 100 150 200 250 300 350 400 massa [100 kg]

(37)

II j I I ! j IIJII! • • 'W_1r .' • • ' • • '] a Innovatie in de Containerbinnenvaart 0, J.l, 0, J.l,

_°

₃

J.l3 ao a, a, 40-ft. geladen 31.0 105.0 36.6 220.0 7.5 290.0 3.338 1.661 0.038 20-ft. geladen 17.5 65.0 20.5 215.0 47.5 140.0 1.561 1.164 2.244 40-lt. gelost 27.5 95.0 55.0 210.0 22.0 250.0 0.719 2.330 1.883 20-lt. gelost 40.0 110.0 20.0 200.0 10.0 245.0 1.022 3.326 0.501

Tabel I: Parameters normaalverdelingen

Aantal vol

I

Aantal leeg

I

Totaal aantal Aandeel leeg Perc. TEU's 40-lt. geladen 58431 7725 66156 11,67% 48,6% 20-lt. geladen 51733 10768 62501 17,23% 40-ft. gelost 60859 12427 73286 16,96% 53,6% 20-lt. gelost 80819 3812 84631 4,50%

Tabel 11: Aandeel lege containers

3.8 TEU-RATIO

Bij het simuleren van scheepsladingen is het van belang om te weten hoe groot de kans is of een 20-voets of een 40-voets container geladen moet worden. Dit is uit te drukken in een TEU-ratio. De TEU-ratio is gelijk aan de kans op een 20

-voets container plus twee maal de kans op een 40-voets container.

Aandeel 20-lt. Aandeel 40-ft. Totaal TEU-ratio

40-lt. geladen 48,6% 51,4% 100% 1.514 20-lt. geladen 40-ft. gelost 53,6% 46,4% 100% 1,464 20-lt. gelost j • • lIlW'J\II.

(38)

3.9 SEIZOENSINVLOEDEN

Om te bepalen of er geen kenmerkende verschillen zijn gedurende het jaar is het van belang om te kijken of er eventuele seizoensinvloeden aanwezig zijn.

Gekeken wordt naar, in de tijd, afwijkende massa's, TEU-ratio's en het aantal containers. Omdat de periode nog geen 1,5 jaar beslaat, is het niet altijd moge-lijk geweest significante trends waar te nemen en of te bewijzen.

Een mogelijk structurele trend is de gestaag toenemende gemiddelde massa van de containers. Deze massa's zijn bepaald op maandbasis. Zoals boven vermeld, is vanwege de korte periode niet te bewijzen dat deze ontwikkeling zich in te toekomst zal voortzetten. De fluctuaties van de TEU-ratio en het aantal con-tainers over deze periode zijn te klein en te willekeurig om er conclusies aan te verbinden. mei '94 maart '94 jan '94 nov '93 sept '93 juli '93 mei '93 maart '93 jan '93

Seizoensinvloeden

jan '93

tlm

mei '94 15.5 16.5 17.5 18.5 19.5 gemiddelde massa totaal [ton]

(39)

Innovatie in de Container binnenvaart

nov

'93 sept '93 juli '93 mei '93 maart '93 jan '93 Seizoensinvloeden jan '93 tlm dec '93 1.441.451.461.471.481.49 1.5 TUE-ratio

Figuur 29: TEU-ratio's per maand

mei '94 maart '94 jan '94

nov

'93 sept '93 juli '93 mei '93 maart '93 jan '93 Seizoensinvloeden jan '93 tlm mei '94 7500 8500 9500 10500 11500 aantal

(40)

3.10 VERKASSEN IN DE CONTAINERSTACK

Eén van de doelstellingen van de automatisering van de overslag is het beladen zonder een specifieke planningsvolgorde (random). Daardoor is het waarschijn-lijk mogewaarschijn-lijk om het aantal onnodige verplaatsingen (verkassingen) binnen de stack te verminderen. In de volgende histogrammen is voor de bij de EeT gelos-te containers het aantal locaties uitgezet waarop de container binnen de stack hebben gestaan.

Deze gegevens zijn gehaald uit de EeT-Database uit 1993 met alle containerge-gevens. Hierin zijn velden waarin alle locaties genoteerd worden waarop een container tijdens zijn verblijf bij de EeT gestaan heeft, met een maximum van tien locaties. Bij deze locaties zijn ook de posities op MTS'en inbegrepen. Voor een deel van de containers staat geen enkele locatie geregistreerd, deze zijn blijkbaar in het geheel niet in de stack opgenomen geweest.

Het aantal locaties in de stack is bepaald door per container alle in de database opgegeven locaties te tellen, uitgezonderd de MTS-locaties. Twee locaties betekenen één extra verplaatsingen, drie locaties betekenen twee extra ver-plaatsingen, enz. Figuur 31 en Figuur 32 tonen histogrammen van het aantal containers en het cumulatieve aantal containers als functie van het aantal locaties, respectievelijk in aantallen en percentages. Uit deze grafieken blijkt dat meer dan 20% van de containers één of meerdere keren binnen de stack ver

-plaatst zijn. Het doel is om het deel van de verplaatsingen dat veroorzaakt wordt, doordat de containers in een bepaalde volgorde aangevoerd moeten worden, te elimineren.

3.11 CONCLUSIES

De gegevens in dit hoofdstuk bieden voldoende stof om als uitgangspunt te dienen bij het samenstellen (loten) van willekeurige beladingen. Het is gelukt om de gegevens om te zetten in statistische kansverdelingsfuncties.

Opvallend is dat het gewicht van de containers die per binnenvaartschip bij de EeT gelost worden aanzienlijk verschilt van die die bij de EeT geladen worden. Voor het bepalen van afwijkingen in de loop van de tijd is de hoeveelheid gege

-vens te beperkt, aangezien de afwijkingen gedurende anderhalf jaar niet duide-lijk genoeg zijn.

(41)

B

_c

"

cC

I1 lij ",

Aantal verplaatsingen in stack, uitgaande containers

120000 T 100000 ~ 80000 60000 40000 20000 0 0 2 3 4 5 6 7 8 9 ~AantaJ --CumUlatief] 10 120000 100000 B 80000 :; cC 60000

~

!i! ::I 40000 ~ o 20000

o

Figuur 31: Histogram van het aantal locaties binnen stack, aantallen

Aantal verplaatsingen in stack, uitgaande containers

120.00 120.00 100.00 100.00

?E

~ 80.00 80.00 Ü 11 '0 c Ü 11 ₆₀_.₀₀ '0 C

"

cC _40.00

"

60.00

...

"

11 :;::; !i! 40.00 ::I E ::I 20.00 -'- 20.00 0

o

2 3 4 5 6 7 8 9 10 i.~AantaJ --CumUlatief.!

(42)

Hoofdstuk 4: Scheepskarakteristieken

HOOFDSTUK 4: SCHEEPSKARAKTERISTIEKEN

4.1 INLEIDING

Voor het optimaliseren van het laden en het lossen van de schepen zijn niet alleen de kenmerken van de containers belangrijk, maar ook die van de schepen waarmee de containers vervoerd worden. Daarom wordt er in dit hoofdstuk gekeken naar de binnenvaartschepen die gebruikt worden voor het transport

van containers.

Eerst wordt er een beschrijving gegeven van de karakteristieken van bin-nenvaartschepen in het algemeen, daarna wordt er nader ingegaan op de ken-merken van de schepen die bij de EeT-terminal geladen of gelost hebben en de kenmerken van de ladingen.

4.2

BINNENVAARTSCHEPEN

4.2.1 5cheepstypen

Voor het transport van vracht over binnenvaartwegen bestaan er vele soorten binnenvaartschepen. Deze schepen kenmerken zich met name door hun ont-werp en afmetingen. Voor sommige soorten vracht zijn er speciale scheepsty-pen ontwikkeld. Deze scheepstypen kunnen onderverdeeld worden in:

* Vrachtschepen (droge lading schepen);

*

Tankschepen; * Containerschepen; * Ro-ro schepen; * Cementtankers; * Gasschepen; * Duwboten/bakken; * Overigen.

Voor het vervoer van containers bestaan er speciale containerschepen. Con-tainers worden echter ook vervoerd met vrachtschepen of duwbakken.

Containerschepen en vrachtschepen hebben veel met elkaar gemeen. De ruimen

van containerschepen zijn rechthoekig. In tegenstelling tot bij de vrachtschepen zittin in de ruimen van containerscheen meestal geen tussenschotten maar alleen balken voor de stevigheid. De bodem van het ruim is stevig genoeg om

(43)

Innovatie in de Containerbinnenvaart de puntbelastingen van een container te weerstaan. Het schip heeft een in hoogte verstelbare stuurhut, zodat de schipper bij een geladen schip over de containers heen kan kijken en daarbij voldoende zicht houdt. In tegenstelling tot

zeecontainerschepen hebben binnenvaartschepen zelden speciale

con-tainergeleiders in hun ruimen, maar zijn de ruimen een open ruimte. De grootste containerschepen hebben een containercapaciteit van iets meer dan 200 TEU. Een voorbeeld van een containerschip is de "Sayonara" die in paragraaf 6.2.1 nader wordt besproken.

Het aantal speciale containerbinnenvaartschepen in West-Europa is echter beperkt. Vandaar dat veel containers per conventioneel vrachtschip worden vervoerd (Figuur 33). Deze schepen zijn niet speciaal ontworpen voor het vervoer van containers, maar bijna alle nieuw gebouwde schepen worden wel zo ingericht dat zij gemakkelijk containers kunnen laden. De afmetingen en indeling van de ruimen van de nieuwe schepen wordt afgestemd op de grootte van de containers. De ruimen zijn rechthoekig en de lengte en breedte van een ruim is gelijk aan een geheel aantal malen de lengte en breedte van een twintig voets container (TEU). De stuurhut is vaak in hoogte verstelbaar.

Figuur 33: Motorschip "Henri" (1974), laadvermogen 1837 ton

Containers worden ook vervoerd met vrachtduwbakken (Figuur 34). Een duw-bak is een rechthoekige duw-bak die door een duwboot wordt voortbewogen. Duw-bootcombinaties worden samengesteld uit één duwboot en één tot zes duw-bakken. Dit aantal hangt met name af van de bestemming. Op diverse rivieren zijn er beperkingen met betrekking tot het maximale aantal duwbakken. Op de Rijn varieert het maximum aantal van zes in het gedeelte tussen de Noordzee en Koblenz, en twee in de gedeelten tussen St. Goar en Bingen, en Lautenburg en Gerstheim.

(44)

IJ'

.

'"

Hoofdstuk 4: Scheepskarakteristieken

f

~q:hr~i~i~I,

.

~~

-

~_]~

~ _ __ _ _ _ 76,~O m I --->j "'==c==I , 0

'I

I

l·

, E

I

3,:,

I

~

;

,.

,;.

l'~ ==='

';

t[ .

,

..

_

.

=L ••. ~ •• • . • ~. i : •• ':-...• -+--- ,-.•.

-Figuur 34: Duwbak type Europa IIA

4.2,2 Afmetingen

In Europees verband zijn binnenvaartschepen op basis van hun grootte in een aantal klassen gerangschikt. Tabel IV toont een overzicht van deze klassen en de standaardschepen waarop deze klasse-indeling is gebaseerd.

Klasse Type Lengte Breedte Diepgang Deadweight

(m) (m) (m) (m) 0 Kleinere vaartuigen <300 I Spits 38,50 5,00 2,20 300 II Kempenaar 50,00 6,60 2,50 600 111 Dortmund-Eemskanaalschip 67,00 8,20 2,50 1000 IV Rijn-Hernekanalschip 80,00 9,50 2,50 1350 V Groot Rijnschip 95,00 11,50 2,70 2000 VI Duwvaart 185,00 22,80

Tabel IV: Basisschepen voor de scheepsklassen

Figuur 35 toont een frequentie histogram van de lengte van vrachtschepen zoals deze in West-Europa voorkomen. Dit overzicht is gebaseerd op een data-base van het IVR met de gegevens van ongeveer 9000 vrachtschepen, In deze grafiek is op de x-as de lengte in klassen van

2,5

m, uitgezet en op de y-as het aantal schepen dat binnen deze klasse valt. Dit overzicht laat duidelijk de pieken zien bij de lengtes van de standaardklasse schepen, Met name de spits en het Dortmund-Eemskanaalschip springen eruit, Alleen bij het groot Rijnschip ver -toont de grafiek geen piek, Het overzicht toont dat het aantal grote schepen

(45)

h!U. Het •• W . . . "·W· ft'., .. h.! 41

Innovatie in de Containerbinnenvaart met een lengte tussen 87,50m. en 11 Om. ongeveer gelijk verdeeld is. Schepen met een lengte groter dan 11 Om. komen in West-Europa zelden voor.

De breedte van de schepen is afhankelijk van de lengte van het schip, maar is zelden groter dan 11

AOm.

Dit komt omdat voor sommige rivieren en sluizen dit de maximum breedte is. Slechts enkele schepen zijn breder. De diepgang wordt beperkt door de maximum diepgang waarmee op de rivieren gevaren mag worden. 3000~---~

2500

2000

~

1500

<X:

1000

o

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Lengte (m)

Figuur 35: Frequentie histogram van de lengte van motorvrachtschepen

Duwbakken bestaan er in vele verschillende afmetingen. In 1970 zijn de duw-bakken voor de Rijnvaart officieel gestandaardiseerd in de zogenaamde Europa-bak (Europa I) (Tabel V). Deze maat is afgestemd op de zijkanalen van de Rijn. Later zijn er nieuwe standaarden gekomen waarin de breedte is aangepast aan de 12 meter brede sluizen (Europa 11) en de diepgang vergroot (Europa IIA). De nieuwste standaard duwbak is de Europa IIB, welke de zelfde afmetingen heeft als de Europa IIA, maar een iets andere vorm waardoor het draagvermogen iets groter is.

(46)

'"

Hoofdstuk 4: Scheepskarakteristieken

Type Lengte Breedte Diepgang Deadweight Eigen

ge-(m) (m) (m) (ton) wicht (ton)

Europa I 70,00 9,50 3,20 1700 270

Europa 11 76,50 11,40 3,20 2240 370

Europa IIA 76,50 11,40 3,70 2565 400

Europa 116 76,50 11,40 3,70

Tabel V: Standaardafmetingen duwbakken

Figuur 36 toont een frequentie histogram van de lengte van vrachtduwbakken. De opzet van deze figuur is analoog aan die van Figuur 35. Dit overzicht is eveneens gebaseerd op de database van het IVR en is gebaseerd op ongeveer 900 vrachtduwbakken uit West-Europa. Dit overzicht laat duidelijk de piek zien bij de lengte van de Europa 11 bakken.

De capaciteit van één duwbak is bij drie lagen van 4 containers breed gelijk aan 120 stuks. Eventueel kan er een vierde laag containers toegevoegd worden.

600 , - - - - -- - - -- - - -- -- -- -- - - -- - - -- -- - , 500 400 ]i c: 300 ~ 200 100

o

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Lengte (m)

(47)

4.3 SCHEPEN BIJ DE ECT-TERMINAl

De nu volgende paragrafen beschrijven de schepen en de lading karakteristieken

zoals deze bij de EeT voorkomen. Voor dit onderzoek zijn de schepen die in 1993 geladen of gelost hebben bij de EeT-Terminal als uitgangspunt genomen.

4.3.1 lading karakteristieken

1993 is er bij de EeT 2499 keer een schip geladen en 3153 keer een schip gelost. Het totale aantal verschillende schepen dat gedurende 1993 aan de terminal is geweest is 280 (zowel laden als lossen).

Figuur 37 toont een overzicht van de ladinggroottes van de bij de EeT geloste

partijen evenals het gewicht hiervan. In dit overzicht valt duidelijk te zien dat veel ladingen uit een klein aantal containers bestaan. 52% van de partijen bestaat uit minder dan 30 TEU, 18,5% zelfs uit minder dan 10. Slechts een klein deel (13 %) van de partijen bestaat uit 100 of meer TEU.

Gemiddeld bestaat een lading uit 51 TEU met een gewicht van 610 ton. De

schepen zijn bij deze ladinggroottes slechts voor een fractie gevuld. Veel

sche-pen lossen waarschijnlijk niet alleen bij de EeT-terminal, maar ook bij andere terminals.

Figuur 38 toont een overzicht van de ladinggroottes van de bij de EeT geladen

partijen en het gewicht van deze partijen. Evenals bij de geloste ladingen be

-staan de meeste geladen ladingen uit een klein aantal containers. Het aandeel kleine ladingen is nog aanzienlijk groter dan bij de geloste. 62% van de partijen bestaat uit minder dan 30 TEU, 30,3% uit minder dan 10 TEU. Het is moeilijk

om bij deze kleine partijen de belading te optimaliseren en er zal dan ook terde

-ge rekening mee moeten worden gehouden.

Gemiddeld bestaat een lading uit 49 TEU met een gewicht van 396 ton. De ladinggrootte is ongeveer gelijk aan die van de geloste ladingen. Het gewicht is

echter aanzienlijk lager, hetgeen veroorzaakt wordt doordat de gemiddelde geladen container aanzienlijk lichter is dan de gemiddelde geloste container (zie ook vorig hoofdstuk). In Bijlage 4.1 is voor alle schepen die in 1993 geladen hebben een overzicht gegeven van het aantal calls, aantal 20-voets containers (TEU), aantal 40-voets containers (FEU), totaal aantal containers en totaal aantal containers gemeten in TEU, evenals de gemiddelden.

(48)

Hoofdstuk 4: Scheepskarakteristieken 1400 1200 1000 ïii 800

-

c: lil

«

₆₀₀ 400 200

o

400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 Gewicht (ton) 800 ,---, 600 --- -]i

ffi

400

«

200

o

40 80 120 160 200 240 280 320 360 Ladingvolume (TEU)

(49)

Innovatie in de Container binnenvaart 1400 1200 1000 ]i 800 c: l1l

«

₆₀₀ 400 200 0 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 Gewicht (ton) 800,---, 600 200

111~Fl~

~==,

,=

O~~~~~~~~~~~~~~---~

o

40 80 120 160 200 240 280 320 360 Ladingvolume (TEU)

(50)

Hoofdstuk 4: Scheepskarakteristieken

4.3.2

Containeroverslag

Figuur 39 toont een frequentie histogram met de tijd die nodig is om een partij containers te laden. De laadtijd wordt gedefiniëerd als het verschil in tijd tussen het moment dat de eerste container geladen wordt en de laatste container geladen wordt. Dit betekent dat wanneer een schip op twee tijdstippen laadt, de wachttijd tussen deze twee tijdstippen ook meegerekend wordt. Dit verklaart waarom enkele schepen erg lang nodig hebben om te laden.

54 % van de schepen wordt binnen een uur geladen. De gemiddelde laadtijd is 1,6 uur. De laadtijd is rechtstreeks afhankelijk van de te laden hoeveelheid

containers en de vorm is dan ook ongeveer gelijk aan die van de geladen par-tijgroottes . 1400 ,---~--- -1200 -1000 ïii 800 ë /~ (U à;

«

₆₀₀ ~ @

"

/ 400 200

o

12.0 16.0 20.0 24.0 Laadtijd (uren) Figuur 39: Frequentie histogram van de laadtijd

Figuur 40 toont een frequentie histogram van de overslagtijd. Het lossen en laden van een schip vindt meestal meteen na elkaar plaats, in een aaneengeslo-ten periode.

De overslagtijd is gedefiniëerd als de tijd tussen eerste loshandeling en laatste laadhandeling. De cijfers in deze figuur zijn gebaseerd op de cijfers van de EeT over de periode januari t/m maart 1994. De gemiddelde overslagtijd is 3,2 uur.

(51)

.

-Innovatie in de Containerbinnenvaart 400 ~---~ 300 ~

c

200 CO

«

100

o

Figuur 40: Overslagtijd 4.3.3 De schepen 10 15 20

Overslagtijd (uren)

In 1993 zijn er 280 verschillende binnenvaartschepen aan de ECT terminal geweest. Een groot deel hiervan is maar een enkele keer geweest en is dus niet van belang voor het automatiseren van de overslag. Figuur 41 toont een fre

-quentie histogram van het aantal keer dat schepen aan de terminal zijn geweest

om te laden (aantal calls). Hierin valt te zien dat een groot deel van de schepen maar sporadisch bij de ECT laadt en maar een klein aantal schepen regelmatig komt.

(52)

Hoofdstuk 4: Scheepskarakteristieken 120 100 80

ro

ë _ro 60 <{ 40 20 0 0 25 50 75 Aantal eaUs

Figuur 41: Frequentie histogram van het aantal calls

Om te onderzoeken op wat voor soort schepen de overslag ontworpen moet worden zijn er een aantal schepen nader bekeken en geanalyseerd. Als criterium voor de selectie van de te onderzoeken schepen is genomen dat zij in 1993 10 of meer keer aan de ECT-Terminal geladen hebben. 63 schepen voldoen aan dit criterium.

Aangezien het niet voor alle schepen mogelijk was om de gewenste gegevens te achterhalen, zijn een aantal hiervan niet in de analyse meegenomen. De ana-lyse is daardoor gebaseerd op 51 schepen en duweenheden. Deze schepen worden in het nu volgende deel nader bekeken.

Het betreft voornamelijk motorvrachtschepen (38). De rest zijn con-tainerschepen (6) en duwboten/duwbakken (7). In Bijlage 4.2 wordt een over-zicht gegeven van de scheepsgegevens. De in de laatste kolom gegeven con-tainercapaciteit is geschat op basis van de hoofdafmetingen. Voor duweenhe-den is deze capaciteit maximaal 160 per duwbak bij 4 lagen containers (Europa 11). De capaciteit van een duweenheid is hiervan een veelvoud.

De lengte van deze schepen variëert van 49,85m. tot 11 0,03m. Zoals in Figuur

(53)

Innovatie in de Containerbinnenvaart tussen 80m. en 11 Om. Dit zijn de schepen uit de categorie Rijn-Hernekanaal -schip en Groot Rijn-schip.

Dit is dan ook de scheepsgrootte waarmee bij de optimalisering van de terminal rekening moet worden gehouden. De capaciteit van deze schepen ligt tussen de 90 en de 208 TEU bij een draagvermogen tussen 1400 en 3000 ton (Figuur 43). 14 12 10 ]i 8 c: (ll « ₆ 4 2 0 30 60 90 120 Scheepslengte (m)

(54)

Hoofdstuk 4: Scheepskarakteristieken 10 ,-~~~~~~~~~~~~~~~~-, 8 6 4 2

o

500 1250 2000 2750 3500 Deadweight (ton)

Figuur 43: Frequentie histogram draagvermogen

4.4 CONCLUSIES

Voor het transport van containers worden zowel containerschepen, vrachtsche-pen en duweenheden gebruikt. Het aantal speciale containerschevrachtsche-pen is echter beperkt. De meeste schepen die bij de EeT laden of lossen hebben een lengte die ligt tussen 80m. en 11 Om. en een capaciteit tussen 90 en 208 TEU.

Veel van de geladen en geloste partijen zijn echter klein. Dit betekent dat de schepen maar een fractie laden van hun maximum capaciteit. De rest wordt, indien mogelijk, aangevuld met containers van andere terminals. Dit heeft een nadelig effect op het optimaliseren van de terminal, omdat de grootste winst bereikt wordt bij grote partijen.

(55)

HOOFDSTUK 5: INLEIDING BELADINGSMETHODEN

5.1 INLEIDING

In de volgende hoofdstukken worden een tweetal beladingsmethoden behandeld die gebaseerd zijn op een ongeplande laadvolgorde. De principes van deze twee beladingsmethoden zijn als volgt:

1. Ongeplande laadvolgorde, ongestuurde plaatsing. Bij deze beladings-methode wordt de volgorde van belading niet gestuurd. Het schip wordt in een vaste volgorde beladen;

2. Ongeplande laadvolgorde, de plaatsing wordt echter wel gestuurd m.b.V. een computerprogramma dat de beste plaatsing bepaalt.

Methode 1 wordt in Hoofdstuk 6 besproken. Op basis van de resultaten van

simulaties met methode 1, is methode 2 ontwikkeld. Deze wordt besproken in

Hoofdstuk 7. Het doel van dit onderzoek is om te bepalen of het mogelijk is een beladingsmethode te ontwikkelen die containers in een ongeplande volgorde kan laden, waarbij alle belangrijke scheepsreacties binnen hun maximum gren-zen blijven. Beide methoden zijn getest door het uitvoeren van een groot aantal simulaties.

In Hoofdstuk 8 wordt een variant op de in Hoofdstuk 7 beschreven

beladings-methode getest met een praktijkbelading. Daarbij wordt gemeten of de voor-spelde scheepsreacties overeenkomen met de werkelijkheid.

Bij beide methoden wordt er vanuit gegaan dat er een manier is om de scheeps-bewegingen als gevolg van wind en golven tot bijna nul te reduceren. In Hoofd-stuk 9 wordt een nieuw terminalontwerp gepresenteerd dat deze voorwaarde

kan realiseren.

In dit hoofdstuk worden een aantal factoren toegelicht die van belang zijn voor het begrijpen en beoordelen van de volgende hoofdstukken. Dit hoofdstuk vertelt iets over huidige wijze van beladen. Vervolgens worden een aantal belangrijke begrippen die van belang zijn voor de beoordeling van de belading toegelicht. Tenslotte wordt er ingegaan op de gevolgen van slagzij en trim op de belading en de posities van de slots .