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コンテナ港設計プロセスは、コンテナ港設計中に考慮される一連の関連する実践であり、一般的な事業ミッションを将来の建設と運用のための詳細な設計文書に変換することを目的としています。[ 1 ]
設計プロセスには、概念設計と詳細設計の両方が含まれる。
資金源によってプロジェクトの使命と範囲が決まります。選択肢には、連邦政府の資金（補助金）、[ 2 ]州または地方の資金、民間の資金などがあります。
アメリカの港湾は、海上輸送の進歩や内陸貨物輸送能力の向上に対応するため、連邦政府からの補助金を必要としている。多くの場合、年間コストの約50%は連邦政府からの資金で賄われている。アメリカ港湾協会（AAPA）は、アメリカの港湾への連邦政府資金の確保と増加を目指す団体である。
港湾への資金提供を規定する連邦法案はいくつかある。
多くの場合、州の運輸省（DOT）は、公的資金投資における最大の州／地方自治体の資金提供者です。運輸省は、港湾を鉄道や高速道路など、自らが責任を負う輸送システムの重要な要素と捉えています。
民間企業からの投資は、港湾活動の創出と実施にとって極めて重要である。アメリカの港湾は、日々の運営が収益創出を主目的として資金調達と管理が行われるという意味で、多くの場合、民間企業によって運営されている。ターミナルのある自治体は港湾局によって維持管理されているが、運営に必要な設備やインフラは民間企業の管理下にある。
新しい港湾が建設される際には、ターミナル運営に伴う財務リスクを負うために必要な初期資本を調達するため、官民連携（3P）と呼ばれる形態がしばしば採用される。コンテナターミナルも、この点では他の種類のターミナルと何ら変わりはない。
貨物は、コンテナ港に必要な主な機能、輸送モード、および関連する特性を決定します。コンテナ港の設計では、対象貨物はインターモーダルコンテナです。コンテナは通常、20フィートと40フィートに分類されます。53フィートコンテナは、主に国内の道路および鉄道輸送のために、米国とカナダの両方で導入され使用されています。[ 4 ]
船舶の種類、寸法、積載量によって、港湾の受け入れ能力に必要な容量が決定され、これにはバースの設計、水上輸送用荷役設備の選定、保管能力と陸上輸送能力の両方の要件が含まれる。
船舶の特性と港湾の特性：
設計する船舶の選定にあたっては、コンテナ船の発展動向も考慮に入れなければならない。コンテナ船の大型化傾向を過小評価すると、能力不足や持続可能性の低下を招くことになる。
データ収集から始まり、政府の許可取得で完了するべきである。立地選定は、トリプルボトムラインの理念に基づき、水辺へのアクセス、自然環境、複合輸送との連携、利害関係者の意見などを考慮して行われる。
ポート[ 5 ]の場合
コンテナターミナルの場合[ 5 ]
水辺へのアクセスとは、その場所の水路の状態であり、想定される水深、バース数、船舶のアクセス性、開発に必要な労力を決定します。アクセス水路とは、港湾の湾と外洋を結ぶ水路です。[ 6 ]アクセス水路の位置が重要なのは、水路内の船舶が遭遇する波、潮汐サイクル、潮流、風などの海洋学的要因を決定するからです。また、水路の水深を維持し 、世界最大の貨物船に対応できる必要があります。たとえば、ニーズを満たすために、ニューヨーク・ニュージャージー港湾局は、メイン航路浚渫プログラムを実施し、30年かけて連邦水路38マイルを最大50フィートの深さまで浚渫しました。PIANC（1997）に基づくと、設計者はいくつかの側面を考慮する必要があります。[ 5 ]
自然条件は、選定された地域が開発済みか自然地域かによって分類されます。自然条件によって、既存のインフラ設備が存在するかどうか、また将来のターミナル開発に制約があるかどうかが決まります。
複合一貫輸送接続とは、鉄道、トラック、はしけなどの輸送手段が交わる場所のことです。コンテナターミナルの複合一貫輸送接続は、主に道路と鉄道で構成されています。複合一貫輸送接続の能力（ドッキング、貨物の取り扱い、保管、積み替えなど）が、ターミナルと陸上間の貨物輸送能力を決定します。
ステークホルダーとは、組織の目標達成に影響を与えたり、組織の目標達成によって影響を受けたりするあらゆるグループまたは個人を指します。（R. エドワード・フリーマン 1984）[ 7 ]ステークホルダー分析とは、政策やプログラムを策定または実施する際に、誰の利益を考慮に入れるべきかを判断するために、定性的な情報を体系的に収集および分析するプロセスです。ステークホルダー分析の目的は、新しいコンテナターミナルの実現に関するステークホルダーの態度を評価することです。
立地選定における利害関係者は、主に貿易団体、海事団体、地方自治体、地域団体、環境団体、その他ターミナルに直接的または間接的に利害関係を持つ人々で構成される。選定プロセスにはこれらの利害関係者の参加が必要であり、そうすることで将来の開発における深刻な対立を回避し、ターミナル開発がこれらの利害関係者の変化するニーズに適応できるようになる。
このプロセスに関与する機関および団体は以下のとおりです。
許可は設計プロセスにおいて非常に重要です。重大な環境悪影響を及ぼす可能性のある大規模開発プロジェクトは、操業開始に許可が必要です。[ 8 ]許可のないプロジェクトは違反とみなされます。港は開設に港湾許可が必要です。環境許可は地方環境保護機関によって発行されます。通常、水側、陸側、大気排出の3つの部分が含まれます。港湾の許可には、大気浄化許可、建設許可、排出許可、浚渫許可、排水許可が含まれる必要があります。[ 9 ]
インフラストラクチャの検討には、ターミナルの機能を実現するためのインフラストラクチャの展開と建設の計画が含まれます。ターミナルの埠頭は、陸上施設の端を形成する構造物です。埠頭は、上部と前面の両方で構成されています。埠頭の前面には、船舶が接岸できるようにするための機器が設置されます。また、前面は高水位内に設計されているため、構造物が腐食しやすい状態になっています。前面を構成するすべての構造要素には、防水性と腐食防止が必須です。埠頭の上部は、バースに分割されています。埠頭のあらかじめ指定された長さは、船舶の設計特性に基づいて識別されたバースに分割されます。 コンテナクレーンは、船舶が接岸すると、埠頭に沿って動作します。
コンテナターミナルには、港に輸送されたものの、同じコンテナで出荷されない特定の貨物を保管するための倉庫が設置されます。このような輸送方法は一般的ではありませんが、ターミナル所有者が輸入量を増やすために提供するサービスの一つです。これらの貨物は倉庫に保管されることで、追加の取り扱い費用や保管費用が発生し、結果として収益増加につながります。
保守とは、工学理論と実践、リスク管理、保守戦略を用いて、施設や運用システムの定期保守を計画し、実施するという概念です。港湾またはターミナルの全体的な保守方針は、資産が設計寿命またはそれ以上の期間、安全とセキュリティ上の理由から使用可能な状態を維持できるように、支出レベルが正当化される範囲で、すべての施設資産を維持することです。[ 1 ]一般的な保守チームは、資格のあるエンジニアリング保守マネージャーと監督スタッフ、およびエンジニアリング検査スタッフの管理下にある経験豊富な人員で構成されます。ISM（国際安全管理コード）に記載されている要件を満たす必要があります。必要な保守施設には、移動式機器とスプレッダーの約10%を一度に作業できる十分なスペースのある作業場が含まれます。保守施設は、コンテナヤードの外側にありますが、近くに配置する必要があります。保守施設内には、必要な予備部品と材料を保管する倉庫セクションを設ける必要があります。保守に関する具体的な要件は次のとおりです。[ 5 ]
計画的な予防保守と法定点検は、通常、すべての専門職が対応可能な日勤時間帯に実施されます。日勤時間帯以外では、故障や緊急修理のみに対応できるよう、最低限の人員が配置されます。ITや電子機器などのその他の専門分野では、システムや機器特有のニーズに対応するため、専門の人員を配置するのが一般的です。機械・電気工学およびIT担当者は、貨物取扱機器や、これらのスキルを必要とする施設のその他の側面、およびTOSなどの特定のITオペレーティングシステムの日常的な保守を担当します。高電圧電線および開閉装置は専門業者によって保守されるべきですが、低・中電圧電線および家庭用電気設備の保守は電気技師が行うことができます。
荷下ろしエリアとは、コンテナ取扱機器が満載または空のコンテナを、目的地への輸送過程における次の段階に積み込む前に一時的に置く場所です。荷下ろしエリアは、機器や貨物によってかかる荷重を支えるために、複数の構造層で構成されています。最初の層である基礎は、既存の地盤または改良された地盤で構成されます。基礎の強度を高めるために、既存の土壌を締め固めます。さらに、砕石柱などの地盤改良材を設置したり、不適切な土壌を除去して新しい盛土を搬入し、整地・締め固めて要件を満たします。
2 層目はアスファルト舗装です。この舗装は、荷重が一般的に固定されており、その大きさもはるかに小さいため、一般的な高速道路や道路の舗装とは異なります。このタイプの舗装には、アスファルトに高い圧縮強度を与えるために使用される成分である水硬性結合材 (HBM) が含まれています。混合物はアスファルトの設計の最初の部分であり、2 番目は厚さです。材料と厚さの両方は、エンジニアリング協会が発行している既存の設計ガイドに従って計算できます。世界水上輸送インフラ協会(PIANC) のレポート 165-2015 は、コンテナターミナル舗装に関するさらなるガイダンスを提供します。[ 10 ]
荷下ろしエリアの表面も、複数の機能に対応できるよう設計されています。舗装面は排水システムへの排水が確保されているだけでなく、滑りを防止するための十分なグリップ力も備えている必要があります。さらに、走行車線を示す塗装が施され、輸送中でないインターモーダルコンテナを保管するための列も設けられています。
複合輸送ヤードは主に鉄道ヤードとコンテナ保管ヤードの2つの部分から構成されます。鉄道ヤードは鉄道にアクセスできる必要があり、コンテナ保管ヤードはトラックにアクセスできる必要があります。コンテナ保管ヤードには、貨物を積載した到着コンテナおよび内部移動用ヤード、貨物を積載した出発コンテナ用ヤード、積み替えコンテナ用ヤード、および空コンテナ用ヤードが含まれます。面積要件は、TEU地上スロット（20フィートコンテナ1個に必要な面積）に加えて、コンテナをヤード間で移動したり、コンテナを積み重ねて配送したりする機器の作業スペースで測定されます。
港湾保安は、貨物保安、港湾施設保安、職員保安、および海上領域保安から構成される。港湾保安は、沿岸警備隊と税関・国境警備隊が連携して実施すべきである。国際的には、港湾保安は国際海事機関（IMO）が発行する規則、特に2002年版国際船舶・港湾施設保安規則によって規定されている。
設計プロセス中に、港湾は港湾セキュリティ計画を策定し、それを実施する必要があります。港湾セキュリティ計画には、セキュリティ調査とリスク評価、物理的セキュリティとアクセス制御、情報セキュリティ、人的セキュリティ、海上テロ、麻薬密輸、密航者と外国人密入国、港湾機関の役割/責任/法的権限、海上強盗、貨物セキュリティ、危険物と情報が含まれる必要があります。[ 11 ]
税関は倉庫とゲート周辺の両方に拠点事務所を設けるべきです。倉庫の事務所は主に有害な農産物や密輸（麻薬、汚れた金）の検出を目的としています。ゲートの事務所は主に誤ってピックアップされた貨物や放射性コンテナの検出を目的としています。ゲートには、危険な武器や汚い爆弾の製造に使用できる放射性物質を検出することを目的とした放射線検出装置が必要です。放射線ポータルモニター（RPM）は、国境や安全な施設などで、個人、車両、貨物、その他のベクターをスクリーニングして違法な発生源を検出するために使用される受動放射線検出装置です。ポータルVACISイメージングシステムは、訓練を受けたオペレーターが密閉されたコンテナの内容物を確認するのに役立ち、武器、密輸品、その他の関心のある品物を阻止し、出荷マニフェストを検証するのに役立ちます。特許取得済みのドライブスルー技術により、トラックは停止せずにシステムを通過できるため、長時間の手動検査プロセスが非現実的または望ましくない交通量の多い状況で効果的なソリューションを提供します。[ 12 ]
港湾における係留（船舶）インフラとは、船舶の係留索を固定し、埠頭面に沿って、あるいは埠頭面から離れるのを防ぐための構造物を指します。これらの係留構造物は、その大きさや形状によって、クリート（航海用語）またはボラードと呼ばれます。ボラードは、より大きな荷重、ひいてはより大きな船舶に対応できるように設計されています。これらの構造物の製造業者は通常、設計を行い、完成した設計図をコンサルタントに提供し、入札書類に含めてもらいます。
係留索やボラードは、あらゆる種類の構造物に見られます。最も一般的なのは、ターミナルの埠頭面です。その他にも、陸上インフラから離れた場所に設置された独立構造物であるドルフィンなどが挙げられます。また、他のバージ船や船舶が互いに係留するための場所としても利用できます。
ボラードとクリートには、複数の種類の係留索を結び付けることができます。船首と船尾にある船首索と船尾索は、船がバースの位置に対して垂直に漂流するのを防ぐように設計された索です。胸部索は、船の中心線に近いところから船に沿って係留場所まで伸びており、船がバースと平行に漂流するのを防ぎます。PIANC レポート _______ には、係留構造の設計に関する詳細が記載されています。ボラードとクリートの製造業者は、係留構造の寸法、重量、および容量に関する詳細を提供できます[ 13 ] 。
船舶の接岸は、設計船舶の重量、喫水、その他の仕様といった特性に加え、ターミナル立地条件（風速、風向、潮流、進入水路およびバースの安全接岸速度など）に基づいて解析されます。これらの要素すべてを総合的に考慮して、ターミナル基礎および埠頭が耐えなければならない最大エネルギー量が決定されます。この要件を満たすために、様々なタイプの接岸設備が設計されています。
コンテナターミナルは、ほとんどの場合、陸上に直接設置されているため、係留の項で説明したような係留ドルフィンは不要です。埠頭面に設置されたフェンダーシステムは、係留時に埠頭構造物が吸収しなければならないエネルギー量を削減するための主要な設備です。フェンダーシステムは、フェンダー（ボート）本体、パネル、およびユニットを固定・安定させるために必要な各種金具で構成されています。
フェンダーは、柔軟性に優れたゴム素材で作られています。圧縮性が高いほど、フェンダーが耐えられる衝撃エネルギーも大きくなります。様々な状況に対応できるよう、サイズや形状も豊富に揃っています。フェンダーは常に同じ場所に設置する必要はありません。水位に合わせて上下する設計のフェンダーもあります。
パネルは、フェンダーに接続する大きな面であり、船舶との接触面積を拡大します。また、その大きさは、一定の最大圧力に耐えるように設計された船体への反力を軽減するのにも役立ちます。パネルは、フェンダーをせん断しようとする横方向の力を防ぐために、摩擦を低減する表面で覆われていることがよくあります。パネル設計の最後の要素は、寸法だけでなく、他のフェンダーとの相対的な位置にも関係しています。パネルのサイズに対するフェンダーの間隔は、設計された船舶が斜めの状態でフェンダーを圧縮して埠頭に接触しないように設定する必要があります。2枚目のフェンダーパネルが接触するか、フェンダーが非対称な形で過度に圧縮されないようにする必要があります。
防舷材システムの構造要素は、各ユニットの平衡と安定性を常に確保するために解析されなければなりません。チェーンは、船舶の動きやパネルの重量によってパネルに不要なせん断力が加わらないように設置されます。また、防舷材を埠頭面に固定するために、埠頭にアンカーが設置されます。これらの箇所では、構造物にかかる力が大きいため、非接触部よりもターミナルの基礎がより強化されます。
コンテナ埠頭クレーンレール
コンテナ保管ヤード
貨物バース
舗装路
港湾はリスクの高い場所であるため、コミュニケーションは非常に重要です。良好なコミュニケーションによって、人々はリスクを回避することができます。設計段階では、無線通信とビデオ通信の品質を確保するために、基地局を増設することを検討すべきです。税関職員は、ゲートを通過するトラック運転手と無線通信とビデオ通信の両方で連絡を取り合い、正しいコンテナをピックアップしたことを確認する必要があります。港湾内の水先案内人は、航行を円滑に進めるために良好な無線通信が必要です。港湾労働者は、衝突やリスクを回避するために、無線で互いに良好なコミュニケーションを取る必要があります。
設備の検討には、ターミナルの機能を実現するためのターミナル施設の調達と建設の計画が含まれます。詳細設計に関わる設備には、レールマウント式岸壁クレーン（RMQC）またはシップ・トゥ・ショア・クレーン（STS）モードによって識別できるコンテナクレーン、およびリーチスタッカー、トラクタートレーラーユニット（TTU）、車両などの保管エリアで使用されるインターモーダルコンテナ輸送設備が含まれます。 [ 1 ] 詳細設計で考慮されるクレーンとインターモーダル貨物輸送設備のパラメータは、数量、サイズ制限、電力要件、処理能力、処理速度、コスト、陸地への積載制限、およびその他の作業環境の制約です。
機器の配備は、貨物輸送量を十分に確保し、貨物の流れを均衡させることを主要な目的として設計されるべきである。必要な機器の量と質については、待ち行列理論を導入する必要がある。
沿岸警備隊や税関職員など、港湾で仕事に就くには機密情報へのアクセスが必要なため、個人セキュリティクリアランスが必要な職員もいます。セキュリティクリアランスには、機密、秘密、極秘の3つのレベルがあります。重要な調査は、職員との対面インタビューによる身元調査です。職員によっては、暫定的なセキュリティクリアランスを取得するだけで済む場合もあります。また、新しいセキュリティクリアランスを取得するために、5年ごとに定期的な再調査が行われます。この調査では、個人の生活の重要な側面が再び対象となりますが、以前の身元調査から始まります。[ 14 ]
港湾においては、運用システムや人材育成は経験を通じて習得したスキルに基づいており、これは先進的な産業環境においては容易に実施できる。
考慮すべきいくつかの合意事項：
安全とは、組織や場所の「安定した状態」を指します。セキュリティとは、外部または内部の欠陥、危険、損失、犯罪者、その他の個人や行為から、物理的または人的な手段を用いて、遅延、防止、その他の方法で保護するプロセスまたは手段を指します。ターミナル運営に関する主要な文書は、港湾労働者の健康と安全を扱うILO第152号条約（1979年）とILO行動規範（2003年）です。
ロジスティクスとは、資源の調達、保管、最終目的地への輸送といったサプライチェーン全体を指します。これには、有望な流通業者や供給業者を特定し、その有効性とアクセス性を判断することが含まれます。
税関と国境警備は、国の国境を守り、それによって国民を危険な人物や物資から保護し、合法的な貿易と旅行を可能にすることで国の世界的な経済競争力を高めるために存在します。[ 17 ]入港地の税関には、貨物の安全と農業の保護という 2 つの主要な任務があります。[ 18 ]すべての港には、その国の税関が必要です。管理棟と倉庫 (農業の検査) の両方に基本事務所があり、入港ゲートと出港ゲートの両方に外部事務所がある必要があります。港の税関グループは、海上阻止エージェント、国境警備エージェント、農業専門家、税関および国境警備官、輸入専門家で構成される必要があります。[ 19 ]
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