超大型集装箱船舶配载作业.docx

超大型集装箱船舶配载作业.docx

《超大型集装箱船舶配载作业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超大型集装箱船舶配载作业.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

超大型集装箱船舶配载作业

超大型集装箱船舶配载作业

　　随着国际航运业的快速发展，集装箱船舶趋于大型化，超大的装卸量以及特殊的配载要求对集装箱码头运营管理产生一定影响，尤其对码头出口业务流程中最关键的船舶配载（实配）环节影响较大，原有配载规则已不完全适用于超大型集装箱船舶。

本文通过比较超大型集装箱船舶与一般集装箱船舶的结构特点，针对超大型船舶舱内逆向配载（上重下轻）的特定要求，总结逆向配载的常用经验，进而提出超大型船舶逆向配载相关规则，以期提高配载质量及装船效率。

　　1超大型集装箱船舶的发展背景

　　1.1集装箱船舶发展历程

　　自1956年世界上第一艘集装箱船舶首航以来，随着国际航运业的不断发展，集装箱船舶至今已历经8代发展演变，且船型一直朝大型化方向发展（见表1）。

从规模经济角度来看，集装箱船舶大型化使得单箱成本得到有效控制。

据测算，对于相同的航线和挂靠港，用1艘集装箱船舶和2艘集装箱船舶分别运输相同数量的集装箱，前者成本比后者成本减少17.7%以上。

　　表1集装箱船舶发展历程

　　经过几十年迅猛发展，集装箱船舶载箱量从几百个标准箱发展到，船长从不足发展到，舱内箱位达21列，甲板箱位达23列；造船技术突飞猛进，但集装箱船舶的根本结构特点未变。

　　集装箱船舶的大型化发展受限于苏伊士运河、马六甲海峡、巴拿马运河等重要通道的通过能力以及对挂靠港靠泊、作业的高要求，因此，集装箱船舶大型化脚步将放缓，未来其会向低成本、高环保、高效率方向发展。

　　1.2超大型集装箱船舶发展趋势

　　目前，集装箱航运市场仍处于全球金融危机的恢复调整期[1]，各大船公司的赢利能力一直在低位徘徊，降低运营成本是其首要任务；因此，船公司致力于集装箱船舶载箱量、燃油经济性、航速、动力效率、排放等方面的发展，具体表现为不断订造超大型集装箱船舶。

　　根据集装箱班轮运营模式，当某港口出口量一定时，若集装箱船舶载箱量过少，则其每航次载箱量最多为各合营公司在该港口的舱位量。

这使得该港口的出口量被其他运营相似航线的船公司分食，从而导致揽货压力加大、收益降低。

根据规模经济理论，船舶运输成本可通过优化固定航线上的班轮船型来降低，即当集装箱船舶载箱量增加时，港口舱位量提高，船公司揽货竞争力加强，单箱运输成本降低，运营效益提高。

　　受航运市场持续低迷影响，船舶造价一再走低。

2013年4月，中海集装箱运输股份有限公司向韩国现代重工集团订购5艘18400TEU集装箱船舶，单船造价仅1.366亿美元，单箱造价仅美元。

先进、高效的船舶设计是吸引船舶所有人增加新船订单的重要原因之一，最新一代集装箱船舶不仅在载箱量上刷新纪录，而且船型设计更加合理，发动机更加高效，排放量大幅降低。

鉴于超大型集装箱船舶的规模经济效应、不断走低的船舶造价、日新月异的造船工艺和技术，船舶所有人大力发展超大型集装箱船舶。

　　2超大型集装箱船舶的结构特点

　　一直以来，超大型集装箱船舶无准确定义，其发展断代基本以通过巴拿马运河船闸的最大限宽和限长为衡量标准。

随着运河船闸的不断拓宽和加长，超大型集装箱船舶的装载能力从几千个标准箱提高到上万个标准箱。

由于海运业持续发展，特别是亚欧贸易繁荣，加之船舶设计建造水平不断提高，超巴拿马型集装箱船舶不断涌现。

从亚洲第一艘万箱船?

D?

D“中远亚洲”号，到“中海之星”号，再到目前最新的马士基3E级集装箱船舶[2]，超大型集装箱船舶的概念被不断更新。

　　以马士基3E级集装箱船舶中最先下水的“马士基?

迈克-凯尼?

穆勒”号（见图1）为例，该船总吨位达，船长，船宽近，船体高度达，共98个大箱贝位，可在甲板上堆放23排、10层集装箱，最大载箱量为。

　　图1“马士基?

迈克-凯尼?

穆勒”号

　　与普通集装箱船舶相比，超大型集装箱船舶在结构特性上有以下特点：

（1）驾驶台一般位于34贝位与38贝位之间，距离船首较近，因此盲区较小，使得驾驶台前的贝位可堆层高较高，驾驶台后的贝位按层高上限装载。

（2）与以下船舶相比，该类船的型宽大、长宽比小、方形系数大，故船体稳性较好；船舶稳性越好，摇摆越剧烈，导致船体易受损，且货物易因移位而损坏，严重威胁船舶航行安全，因此，超大型集装箱船舶装载货物时对稳性调整的要求更高。

（3）由于船体较长，船舶弯矩易超限，在装载时应保证船中舱位尽量配载较重箱，船头和船尾舱位配载较轻箱；此外，由于船体较大，当部分贝位卸空后，可能会发生船舶剪切力超限的情况。

（4）甲板可堆层高较高，稳心高度较高，因此对每层集装箱的质量分布有严格要求。

　　3超大型集装箱船舶对码头配载业务的

　　影响

　　目前，集装箱码头配载主要针对普适性的中小型集装箱船舶[3]，因此，码头配载业务必须针对超大型集装箱船舶独有的结构特点进行调整和改变。

　　3.1改变配载原则

　　中小型集装箱船舶由于船体较小，满载时稳心高度较低，为保持合适的稳心高度、保证船舶航行安全，在配载该类船舶时遵循“上轻下重”原则。

超大型集装箱船舶结构独特，稳心高度比中小型船舶高得多，例如，的“中海之星”号装载货物后的初稳心高度超过，若满载则稳心高度达。

因此，为降低初稳心高度，超大型集装箱船舶的配载必须遵循“上重下轻”原则。

　　以宁波大榭招商国际码头为例，其出口箱的堆存规则普遍为“上重下轻”（见图2），该规则主要针对“上轻下重”船舶配载模式；而对于超大型集装箱船舶，若采用该规则，必然会造成堆场翻箱频繁、机械移动次数过多等问题，导致效率降低，成本增加。

目前，超大型集装箱船舶尚未普及，且其主要服务于远东?

D欧洲航线，因此，堆场的出口箱堆存规则不可能彻底改变，配载业务员只能通过更全面的综合考虑来进行配载，尽量做到既保证作业效率又保持成本水平。

　　图2出口箱堆存示意

　　3.2同一贝位按质量等级配载　　一般集装箱船舶的配载规则[4]要求将同一贝位中最重的集装箱放在舱底，且无论在舱内还是甲板上均须遵循“上轻下重”原则，但其对每层集装箱的质量范围未严格规定；在超大型集装箱船舶配载规则中，这一要求被细化。

　　同一贝位中最重的集装箱应配载于超大型集装箱船舶的甲板下两层和甲板上两层。

以“中海之星”号为例：

将其满载的稳心高度减去双底层厚度，得到的高度相当于舱内第9层，则在舱内第10层和第11层放置最重的集装箱能有效降低船舶稳心高度；同理，甲板第1层和第2层也应放置质量等级与甲板下两层相近的重箱，以最大程度地降低船舶稳心高度。

根据一般箱重，上述4层重箱的平均质量为30～，舱内其余集装箱质量从底层的以下向上逐层递增，且单列总重不得超过单列限重。

　　3.3保证船体纵强度

　　超大型集装箱船舶船体较长，若配载不当，易造成船舶弯矩超限，因此，船中应尽量配载重箱，船首和船尾尽量配载轻箱。

目前，超大型集装箱船舶的最大贝位号普遍大于90，因此，在30～62贝位安排重箱，其他贝位安排轻箱，且越靠近船首和船尾，箱重越轻。

　　港口出口箱装船势必存在某些舱位满载、某些舱位装箱较少的现象，因此，船公司必须根据航线沿途挂靠港的出口量情况对舱位分布进行调整，将出口量较大港口的集装箱安排在船中，出口量较小港口的集装箱安排在船首和船尾。

此外，有预配调整权的配载业务员有义务根据这一原则审核船公司预配信息并对之进行适当调整。

　　3.4控制绑扎强度，提高载箱率

　　在超大型集装箱船舶的舱内设有用于箱体固定的导轨，而在甲板上则须利用底锁配以绑扎的形式固定箱体。

超大型集装箱船舶的甲板装载能力较强（可堆10层），若箱型、箱重配置不合理，则可能导致可堆层数减少、载箱率下降等问题，不能充分发挥超大型集装箱船舶的规模经济效益。

解决这一问题可从箱重分布、箱型选择及绑扎方案的确定等方面着手。

　　超大型集装箱船舶对甲板箱重的分布要求较为严格，每层都有相应的箱重范围。

以“中海之星”号为例，较为合适的箱重分布如下：

82层至少，理论上越重越好；84层为20～；86层为15～；88层为以下；90层为左右；92层和94层均为左右；96层为以下。

每艘超大型集装箱船舶均有符合其自身结构特性的箱重分布要求，配载业务员在制订配载计划前须与船公司确认甲板限重及箱重范围，以节省调整时间。

　　超大型集装箱船舶甲板载箱量较大，故其外当受风面积比中小型集装箱船舶大得多；风力作用在外当集装箱上，使其两端受到应力作用而发生形变，进而传递到绑扎杆上。

对此，应严格按照预配放置甲板集装箱，不能随意增减单列集装箱数量，以保证合适层高；同一贝位的集装箱从外当到里当高度依次增加，呈近似阶梯状（见图3），以减轻风力影响。

配载业务员在配载时应尽可能考虑绑扎因素（如双层绑扎桥改三层绑扎桥对绑扎力的影响等），并在与大副确认甲板装载计划时，在绑扎可调范围内进行改动，以免大幅调整耽误作业时间，影响船期。

　　图3甲板装载示意

　　4超大型集装箱船舶舱内逆向配载的取箱规则

　　逆向配载指配载业务员对舱内集装箱采用“上重下轻”模式进行配载。

该过程并不是对传统配载模式的简单逆向，而是尽量将重箱集中在甲板上下几层，使得船舶重心维持在甲板附近，从而达到船舶适航稳性要求。

　　4.1保证龙门吊正常作业原则

　　箱区数与龙门吊的比例为1：

3。

设Ngc为作业龙门吊的数量，则：

当Ngc=1时，可按照其他规则进行贝位选择；当Ngc>1时，须保证该箱区内任意2台龙门吊之间的安全作业距离为8个贝位，即

　　≥8

（1）

　　式中：

和分别为龙门吊1和龙门吊2所在贝位。

　　4.2划分在场箱质量等级原则

　　设rsc为小箱质量等级，rlc为大箱质量等级，Rsc和Rlc分别为小箱和大箱的质量等级集合，Trange为质量范围集合，则

（2）

　　（3）

　　tfxyz∈rfxyz=rn（4）

　　式

（2）和式（3）表示质量等级集合与质量范围集合中的元素呈一一对应的映射关系；式（4）表示根据该航次所有在场箱所属质量范围，为装船集装箱分配质量等级。

　　4.3优先选取质量等级较低集装箱原则

　　优先选取质量等级较低集装箱原则是舱内逆向配载与传统配载最大的不同之处。

根据超大型集装箱船舶舱内逆向配载的要求，在取箱过程中应将质量等级最低的集装箱放在舱底，之后质量等级逐层提高。

　　4.4同一质量等级取箱原则

　　受操作人员、设备、在场箱数量等因素影响，堆场中会出现不同的堆放情况，同一质量等级的集装箱可能堆放于同一贝位。

如图4所示，该贝位中集装箱的质量均为5～8t，属同一质量等级。

　　图4同一质量等级集装箱堆放示意

　　由图4可知，该贝位最多能堆放22个小箱。

由于集装箱船舶舱内配载一般采用双吊，若将22个小箱全部配置到舱内，则需要11个大箱舱位。

根据舱内质量等级的划分，22个同一质量等级的小箱最多占用2层舱位；因此，若一次取尽该贝位内的所有集装箱，必然会产生舱内集装箱平铺现象。

根据码头生产作业的先后顺序，舱内平铺积载会严重影响后续作业，导致堆场多个贝位无法同时发箱，造成作业等待时间过长、作业效率低下等问题。

　　综上所述，若所选贝位的集装箱数量大于12个，则该贝位集装箱不能全部取完；若所选贝位的集装箱数量小于12个，则该贝位集装箱全部取完。

　　4.5不同质量等级取箱原则

　　当堆场内不同质量等级的集装箱混堆时，采取循环取箱模式，即先选取堆场贝位中质量等级较低的集装箱到船舱内铺底，再在其上放置质量等级较高的集装箱，同时释放堆场内被压的质量等级较低的集装箱，并安排其到船舱内其他列铺底，照此循环，直至全部取完。

　　当1个贝位中质量等级低的集装箱全部被质量等级高的集装箱压住时，须在附近寻找轻箱未被压的贝位，并在该贝位中借取1个集装箱到船舱内铺底，然后回到原贝位进行循环取箱。

堆场取箱流程如图5所示，其包含以下主要步骤。

　　图5堆场取箱流程

（1）判断是否有不同质量等级集装箱混堆。

在未混堆的情况下，按照同一质量等级取箱原则取箱。

（2）判断是否“重压轻”。

在混堆的情况下，若质量等级分布均匀，则按照质量等级递增的方式取箱；若质量等级分布不均匀，出现“重压轻”现象，则根据循环取箱模式取箱。

　　（3）判断是否需要借箱。

若已存在“重压轻”情况，则须判断这种情况是否需要通过借箱来实现该贝位集装箱的取尽。

此判断的依据是该贝位的低质量等级集装箱是否全部被高质量等级集装箱压住。

若质量等级较低的集装箱单独成列，则无须借箱（见图6）；若质量等级较低的集装箱全部被压，则须借箱（见图7）。

　　图6“重压轻”无须借箱

　　图7“重压轻”须借箱

　　4.6借箱原则

　　鉴于小箱双吊的作业特点，借箱原则对于大小箱而言不尽相同，应将其分开讨论。

对于大箱，应考虑邻近贝位是否存在符合借箱质量等级要求的单独列，若有则借箱，若没有则考虑其他贝位；对于小箱，除与大箱相同的单独列同等级要求外，还须考虑双吊作业问题，因此，当邻近贝位存在单独列时，应考虑在借箱后此贝位剩余的小箱是否为偶数数量，若不是，则须考虑向其他贝位借箱。

　　4.7不同质量等级集装箱取尽原则

　　为减少龙门吊移动次数和缩短其移动距离，降低作业成本，提高生产效率，在包含不同质量等级集装箱的贝位进行取箱作业时，应尽可能一次性将该贝位所有集装箱取尽。

　　4.8小箱单箱配对原则

　　在实际作业过程中，待取箱贝位中的小箱数量常呈单数，无法在同一贝位内实现双吊作业，故须在邻近贝位进行单箱配对。

单箱配对原则主要有：

（1）就近贝位配对；

（2）配对集装箱的质量差不大于。

　　4.9发箱顺序原则

　　目前，超大型集装箱船舶的装载能力接近且将来会出现超过的巨型集装箱船舶，因此，作业效率的高低成为船公司选择挂靠码头的重要依据。

码头提高作业效率的主要方式为多路同时作业，在此背景下，配载业务员编制装船计划时应考虑1台桥吊的装卸须由2～3台龙门吊同时进行收发箱等因素；因此，除抛锁船舶外，集装箱的装船顺序不允许完全按层排列，应按列、层混合排列，以保证多场地同时发箱。

　　4.10每列高箱数不变原则

　　由于船型不同，每艘船舱内集装箱可堆高度不同，船公司会在舱内预配贝位中标明每列高箱数量限制，但高箱位于该列的哪一层则由配载业务员根据高箱和其他大箱的质量等级进行安排，只须保证单列高度与限定一致即可；此外，若预配要求舱内放置高箱，则不能完全以平箱代替，以免亏舱。

　　5结束语

　　未来，集装箱码头管理系统将往智能化、自动化方向发展，而生产调度的智能化是该领域的重点和难点，船舶大型化所带来的码头配载新要求亟待更深入的研究。

本文探讨了超大型集装箱船舶舱内逆向配载问题，但集装箱配载是复杂、全面、灵活的过程，除舱内配载外，其他环节也有待进一步优化。

　　参考文献：

　　[1]张永锋.国际集装箱航运市场发展回顾及展望[J].集装箱化，2015，26

（2）：

1-4.

　　[2]朱连义，安国利，董席亮.世界自动化集装箱码头发展现状及启示[J].集装箱化，2015，26

（1）：

7-10.

　　[3]朱斌武，张兆民.基于装载效率的集装箱码头堆存及配载策略[J].集装箱化，2009，20（10）：

25-28.

　　[4]杨磊.集装箱船舶配载优化方案[J].集装箱化，2014，25（11）：

1-3.

　　（编辑：

谢尘收稿日期：

2015-09-24）