船舶大型化对集装箱运输系统的影响

船舶大型化对集装箱运输系统的影响
2007年8月23日 目前，集装箱运输发展面临“四化”：标准化、环保化、智能安全化和船舶 大型化。针对大型集装箱船舶被喻为“浮在海上的大型货栈”的特点，根据实际 工作经验，结合相关科技资料，试析船舶大型化对集装箱运输系统的影响。 1、集装箱船舶大型化趋势 集装箱运输船舶大型化势不可挡，越来越多的大型船舶投入营运市场，运 力缺口被逐渐补上。据报道，马士基计划明年在欧亚贸易航线上布置一条完全 由11000TEU 型超大型集装箱船舶如图1所示的 EMMA MAERSK 所构成的新 航线，该航线将投入8艘运力。目前，马士基首艘11000TEU 船舶已投入运营， 第2艘也已于2006年10月交付，这8艘超大型船舶系列的最后一艘将于2008年1 月交付。据悉，该船型船长397m，型宽56m，主机功率达8万 KW，可配载1000 个冷藏集装箱。 需要指出的是， 11000TEU 只是假设甲板上堆放7层集装箱的计 算 结 果 ，如 果 在甲 板上 堆 放 8层 集 装箱 ，则 集 装 箱装 载 量最 多可 以 达 到 15000TEU。但是由于受到高箱高度、集装箱堆码承受能力和安全设计这3项主 要因素限制，最大集装箱装载总量实际上为12000TEU 左右。但可以预见，在 充分利用船体装载量以追求最大利润的刺激下，受限制因素将面临挑战。 2、船舶大型化对集装箱运输安全性的影晌 当集装箱船舶进入12000TEU 的超大规模时代，安全问题已成为其面临的 首要问题。船舶大型化不仅是船舶尺度的变化，对集装箱现行堆码和绑扎要求 也带来相应影响，灾难的潜在风险也在增大，国际海事组织不得不将工作重心 转到大型集装箱船舶的安全问题上。 2.1现行集装箱拴固系统面临挑战 大型集装箱船舶将对现有集装箱拴固带来严峻考验。 2006年2月发生4起集 装箱船舶丢失货物的事故，所有事故船舶都是后巴拿马(post-Panama)集装箱巨 轮。事故均是在恶劣海况条件下发生的，当时船舶前后颠簸摇摆幅度很大，共 有200个40英尺箱从船尾跌落。在发生事故的船舶中，有2艘船舶的尾部是扁平 状的，这种设计主要是为了使集装箱总装载量最大化。针对上述事故，各种机 构、组织都展开调查。一种假设认为，当集装箱船尾受到砰击时，会产生一个 垂直加速度，此加速度有可能导致拴固集装箱的角件松开。集装箱海运行业大 多数人认为扭锁故障是集装箱角件松开并最终导致集装箱坍塌从甲板上丢失 的主要原因。但 GL(German ischer Lloyd)通过调查指出，安装在船舶上的半自 动和全自动扭锁不存在问题，其性能足以满足集装箱角件的固缚需要，建议从 其他方面考虑事故原因，如集装箱的使用年限、角件尺寸和集装箱内货物重量 分布等。IG(International Group)指出，大型船舶所产生的巨大作用力将对现行 拴固系统带来严峻考验，特别对全自动扭锁的安全使用产生不利影响。力学专 家分析指出， 大型船舶产生的巨大旋转和垂直作用力可能使集装箱全自动扭锁

在使用过程中脱开， 任何人都不能保证集装箱全自动扭锁在大型集装箱船舶实 际运作中不会发生问题，但目前，针对船舶大型化对集装箱拴固系统造成的影 响的研究还比较匮乏。另外，现行 ISO 标准对集装箱拴固系统的规定滞后。 GL 正着手研究和改进目前的集装箱拴固系统，另外，全自动扭锁供应商针对 全自动扭锁早期出现的问题，正展开新全自动扭锁的研制工作。 2.2集装箱运输安全智能化发展 海事保险业同样也将面临一个严重的问题， 那就是一旦15000TEU 的船舶投 入营运，单船货物的价值将达到10亿美元。另外，集装箱内货物多种多样，只 要一种货物申报不当，高度易燃的货物就足以使集装箱船舶变成火球。可喜的 是，中集集团成功中标国家“十一五”863计划重点项目——“面向安全监测与跟 踪的网络化微系统”，开发和建设危险化学品泄漏的实时跟踪、监测和报警系 统，实现危险化学品从生产、仓储、运输到使用全过程的远程监测与跟踪。在 确保危险化学品生产、存储、运输和使用的安全、可靠、高效、环保的同时， 实现供应链信息透明化，为现代物流提供实时信息流。同时，这套系统也将为 危险化学品运输途径的拓展提供保障， 以便实现大规模危险化学品海运和铁路 运输，节约运输成本，提高社会效益与效率。 3、船舶大型化对集装箱设计的影晌 3.1集装箱角件 大型集装箱船舶使集装箱角件质量成为突出问题。2006年12月底，MSC 表示将有更多大型新集装箱船(见图2)投入运营。MSC 旗下的码头装备有可同 时吊装2个集装箱的岸吊排架(上海振华港机集团最近研发和生产出世界首台1 次可同时吊装3个40英尺集装箱的超大型起重机，并正式落户赤湾集装箱码 头)，并且为提高集装箱装卸效率，货物吊装速度要求比以前高得多。为此， MSC 特别要求中集集团加强集装箱质量控制，特别是集装箱角件的质量，认 为角件质量对集装箱运输安全性的影响至关重要。MSC 将组建自己的检查队 伍，对集装箱角件开展一系列试验。随着大型集装箱船舶对集装箱堆码能力和 总重要求的不断提高， 现行集装箱角件承载能力是否足以满足日益增长的船舶 大型化运输要求?是否有必要研制开发新的集装箱角件?这也许是未来集装箱 角件发展将面临的问题。 3.2集装箱堆码 日益增加的对大型集装箱船舶的操作表明， 大型集装箱船舶货舱深度在不 断加大，相应的集装箱堆码高度也逐渐攀升。作为欧式45英尺集装箱先锋的一 家英国租箱公司，对装有托盘的欧式45英尺集装箱设计进行修改，采用高强度 的地板技术以提高45英尺集装箱的堆码能力。堆码能力的技术参数为：40英尺 位可以堆总重为34t 的箱共4层，在45英尺位为7层。而通常的堆码值为：40英 尺位可以堆总重为30.48t 的箱共3层，在45英尺位为7层。目前已有少数集装箱 客户，如 NYK、马士基、长荣的堆码达到和超过前者要求，近期 MOL 也提出

要求，希望加大45英尺位堆码值。堆码能力的提高势必需要对原集装箱结构进 行相应加强，并可能引发集装箱结构的新设计，同时对集装箱原材料也造成一 定影响，如对于干货集装箱，有可能使用高强度钢取代当前广泛使用的 CORTEN 钢。 3.3集装箱总重 理论上，船舶越大，单位集装箱的燃油消耗量和造船成本就可能越低。由 于船舶大型化及运载能力的迅速增加， 客户对增加干货集装箱装载总重的呼声 日隆，开始有客户要求干货集装箱总重达34t。历史资料显示?最大总重在干货 集装箱制造史中不断攀升，由24t 到30t，接着是目前的32.5t。对总重为32.5t 的集装箱，通常要求加贴"超重标"以作为警示。而新提出的34t 总重要比原24t 总重增加40%，多达10t。虽然34t 总重己在40英尺冷箱高柜和40英尺装载托盘 的超宽箱高柜得到应用，而且少数冷箱产品的总重达到35t，但对占整个集装 箱产品大多数的现行干货集装箱结构而言，总重34t 是一个严峻考验。目前的 干货集装箱， 前墙板、 门板和侧板 ISO 试验不能保证能够通过34t 总重的测试。 同时，34t 总重也对集装箱底架提出更高的强度和刚度要求。另外，34t 总重的 干货箱将给目前工厂的模具和夹具带来困难，将会引起制造成本的大量增加。 总重34t 能否成为未来干货箱总重的发展趋势，值得密切关注。 3.4具有新功能的集装箱 通常，越大的集装箱船越容易招致火灾。正如大不列颠保赔协会指出，即 使一种正确声明并且明显无害的废钢金属，也有可能在一个集装箱里发生爆 炸。当火灾发生时，要想在一大堆集装箱中找到着火的集装箱，其难度可想而 知。而且由于集装箱数量众多，着火的集装箱很容易把附近其他集装箱引燃。 另外，查明事故的真相也并不容易。目前，船公司和保险公司面临的最严重的 问题是危险货物的不当申报、包装和积载，这有可能导致一连串的事故。据统 计，高达10%的集装箱货物具有危险性，这个比率还在迅速上升。次氯酸钙、 二氧化氯来自其他许多化学品以及烟花等是引起集装箱船舶火灾的主要原因。 保险公司和大不列颠保赔协会对这种令人烦忧的趋向表示极大愤慨并且发表 过各种严正声明，但至今多年，状况仍无甚改观，这让人们对超大集装箱船舶 的"麻烦"有了更清醒的认识。虽然会对装运的危险货物采取特殊的安全保护措 施，但如何更有效地避免因集装箱而引起的集装箱船舶火灾呢?是否要求装运 危险货物的集装箱具有防火或防爆功能?这值得人们认真思考。 4、船舶大型化对集装箱船舶设计的影晌 大型集装箱船舶所受的扭力值得特别关注， 这包括在船侧壳体和船底纵向 上所受的翘曲力。由海浪所引起的扭转力矩和其他力矩的合并将使船舶、特别 是大型集装箱船舶承受巨大合力。 而严格的交货时间又要求大型集装箱船舶必 须高速行使，即使是在恶劣的海况条件下。为了提高船舶的航行速度，吃水线 下的船体被设计得很窄，但上方却很宽，这更易引起船体侧摇，而且大型集装 箱船舶的最大装货量设计使得船首过度外飘、船尾过度悬垂。当船的侧摇幅度

过大时，船舶将难以控制(见图)，从而使集装箱承受很强的横向刚性，严重时 有可能导致集装箱整体坍塌，甚至从船舶上掉入海中。所以，集装箱船舶(特 别是大型集装箱船舶)设计的科学性和安全性对集装箱运输至关重要。
图 集装箱船舶侧摇工程模拟分析 作者：胡锦平 来源：集装箱化