集装箱、集装箱船和集装箱码头的前世今生

2018-04-08 20:51来源： 信德海事网

集装箱、集装箱船和集装箱码头的前世今生

上海港引航站陆悦铭陈炎城朱春东周彬彬

　　在青岛前湾港区四期集装箱码头、厦门海沧港区远海全自动化集装箱码头和正在试运行的上海洋山港四期集装箱码头，你看到与传统集装箱码头不同的是：大型集装箱船靠泊后，大型桥吊、集装箱运输车、轨道吊等全部到达指定位置；在计算机发出指令后，桥吊就开始从船上自动“抓”集装箱，接着将“抓”到的集装箱放在桥吊下自动等候的集装箱运输车上，运输车“驮”着集装箱自动驶往堆场，堆场上的轨道吊自动把它从运输车上吊起堆放在指定的位置或火车上。这是从船上卸下集装箱的过程，如果是装上船，则程序相反。桥吊不停地“抓”“放”着集装箱，一辆辆没有驾驶室的运输车往来穿梭，轨道吊装卸着集装箱……很难想象这些设备都是无人操作。这是短短六十多年的变化，这是现代集装箱码头的缩影，你知道集装箱、集装箱船和集装箱码头的前世今生吗？

　　青岛港集装箱自动化码头

　　一、集装箱运输的出现

　　从马车运输，到早期的陆上公路、铁路运输，都是人工单件或用机械把货物装进车厢，到了目的地后，又一件件地卸下来。如需转运到其它目的地，则还得经过一次或多次这样的装卸，显然是既费力又费时，还容易造成货损、货差。后来，陆上的公路运输率先将同一目的地的小的单件货物用箱子装在一起运输，结果发现不仅提高了运输效率，还减少了货损、货差，于是这种运输方式推广到了铁路。1814年时，英国人的铁路车厢是敞口的，以方木做框架，木条做围板，顶上无盖。1830年，在英国铁路上首先出现了一种装煤的容器，接着出现了在铁路上使用容器来装运百杂货。1845年，英国铁路上开始出现全封闭的货运车厢，箱体采用铁木结构。

　　1850年前后，英国铁路出现的货运车厢

　　到19世纪下半叶，英国兰开夏郡出现一种带有活动框架的铁路托盘，用来运输棉纱和棉布，俗称“兰开夏托盘”（Lancashire Flat），这可以认为是集装箱的雏形。20世纪初，英国铁路运输中首先出现了较为简单的集装箱，尝试着把家具装在木制箱子里，用铁路平板车运输，到站后用起重机把箱子转移到公路运输的车辆上，再继续将货物运至目的地。这种新型运输方式得到了推广。1920年前后，美国纽约中央铁路公司和宾夕法尼亚铁路公司，引入了9英尺长的钢制集装箱。每节铁路货车里，可以装6只集装箱，每只载重量为5吨。有了这些集装箱，铁路在沿途转运货物时，效率大为提高，成本则大幅降低。以后这种方式传到了德国和法国等。1928年，在意大利罗马举行的“世界公路会议”上，讨论了在国际交通运输中使用集装箱的问题。两年后，在法国巴黎成立了集装箱运输的国际组织——国际集装箱协会（Bureau International Des Containers，BIC），负责研究集装箱的标准化问题，以便协调各国之间的集装箱运输工作。为了进一步提高铁路集装箱运输效率，1933年欧洲“国际铁路联盟”（International Union of Railway，UIC）制定了铁路集装箱的标准，并在欧洲地区的铁路运输中使用了统一的集装箱。在以后的十多年里，由于公路相对铁路发展迅速，公路铁路双方的配合不协调，使得集装箱运输的优越性不能很好的体现，集装箱运输出现了停滞不前的局面。直到1955年，美国铁路公司将集装箱连同拖挂车一起装载在铁路的平板车上运输，使得铁路的低成本、高速度优势与公路的“门对门”特点有机结合起来，于是集装箱运输的经济意义重新得以显现。

　　集装箱连同拖挂车一起的运输方式

　　二、早期的船舶货物运输和集装箱船的出现

　　早期的货物都是先装进麻袋、木箱内，码头工人将一袋袋、一箱箱的货物用肩挑或背等方式进出船舱，完成货物装上船或卸下船；随着货物重量不断增加，靠一个人的力量已不能完成货物装卸时，就用几个人一起挑，将货物装上船或卸下船。

　　码头工人肩背货物上船

　　码头工人一起抬货物上船或下船

　　十八世纪的工业革命后，为了提高货物的装卸效率，在岸上的码头和船上安装小型起重机，码头工人只需把货物搬进大的网兜中，然后用码头（或船）上的起重机吊进船舱里，再由在船舱里的码头工人把它们一一搬出网兜，完成货物的装船；货物到达目的地港口后，用相反的程序完成卸船，但容易出现货物破损和短缺的情况，装卸过程还易受雨雪等天气的影响，装卸时间较长，运输成本较高，影响航运的发展。

　　用起重机装卸桶装的石油或石油制品

　　起重机的使用，提高了货物的装船能力和装卸效率

　　二战期间，美军的两栖登陆舰装载卡车执行滩头登陆任务；同时军方也用小型钢制集装箱来运送士兵的私人物品，因为是单方向运输，集装箱的优势并未体现出来。1951年，丹麦联合航运公司用集装箱运输啤酒和食品。阿拉斯加货船公司在西雅图至阿拉斯加航线采用了木制和钢制集装箱。密苏里太平洋铁路公司推广带轮铝制集装箱。美国火车轮渡公司，则在码头用大型起重机将整节列车吊装上船，然后再把它们从美国运至古巴等。直到美国人提出集装箱运输应该实行“海陆联运”，才真正开始了现代意义上的集装箱运输，其优势也开始展现。这个人就是现代集装箱运输之父——美国人马尔科姆·麦克莱恩（Malcolm McLean）。

　　麦克莱恩年轻时有自己的卡车运输公司，他在经营时发现，卡车在公路上经常发生拥堵，那为何不将卡车中的拖车直接装在货船上运输呢？1953年，麦克莱恩提出建造码头货运场站的设想，让卡车沿着斜道开上专门设计的货船，留下拖车；货船运载拖车至目的港后，目的港的卡车头将拖车拖走，这样就可以实现“海陆联运”。为了实现理想，他在1955年接管了泛大西洋轮船公司。

　　后来，麦克莱恩又有了新的想法，因为他意识到船上运载拖车的方式将浪费大量宝贵的船舶空间。如果将拖车车厢与拖车底盘分离，装船时仅吊装车厢，就可以节省1/3的空间、多装拖车底盘重量的货物，而且车厢还可以多层堆放。船只到港后，用起重机将车厢吊起，放到岸上空着的卡车底盘上，固定后即可拖走，这样运输成本会大幅降低。为了规避新方式的营运风险，他首先考虑是将集装箱堆放在一艘油船的甲板上，而底下的油舱仍然用来运输原油。于是他对T2型油船的甲板进行改造（T2型油船是美国在二战时期建造的大批量16400吨级油船），在油船甲板上面安装金属框架，用于固定集装箱。麦克莱恩利用美国政府的优惠政策，购买了两艘，其中之一是“理想-X”（IDEAL-X）号。根据“理想-X”号的可用甲板长度和宽度，集装箱尺度按33英尺长设计。

　　世界第一艘在油船上装集装箱的船——“理想-X”号

　　起重机从码头上吊起集装箱，再放到“理想-X”号油船甲板并固定，每只耗时7分钟。“理想-X”号上共装58只集装箱和15000吨原油，装船工作持续了8个小时。1956年4月26日，100多位要人在美国纽瓦克港参加了“理想-X”号的首航仪式。“理想-X”号沿着美国东海岸，经佛罗里达，6天后驶进休斯敦港，在那里等待的58辆卡车装上这些集装箱并运至目的地。当时这样航程的中型散货船每吨运输成本为5.83美元，而“理想-X”号每吨成本降低很多，集装箱运输显示了光明的前景，首航取得了令人兴奋的成功。后来，麦克莱恩把6艘C-2型货船改造成纯集装箱船，即在货舱中也装集装箱（C-2型货船设计于1937年至1938年，在1939年至1945年间建造了173艘，与以前建造的船只相比，其速度和燃油经济性都非常出色；船只大小有些不同，一般的船长140米、宽19米）。他们的设想是在货舱中设置很多金属格槽，可方便起重机的操作员轻松地把集装箱吊进格槽内并固定，因为操作员看不清货舱深处；同时避免集装箱受海上的颠簸而发生滑移；还可五六只堆在一起。加上在甲板上装载的集装箱，C-2型货船具备运载226只集装箱的能力。1957年10月4日，经过改装的世界第一艘全集装箱船——“盖脱威城”（GATEWAY CITY）号投入休斯敦-迈阿密-纽瓦克港航线运营，结果发现与同吨位的杂货船比较，为装卸货物而停靠在码头的时间由原来的7天缩短到15小时，每吨货物的装卸费用也降为普通货船的1/37，获得了前所未有的成功，由此开创了集装箱运输的新纪元。

　　1960年，泛大西洋轮船公司更名为海陆联运公司。

　　马尔科姆·麦克莱恩在欣赏他一手缔造的集装箱运输事业

　　三、集装箱标准的出台和集装箱多样化

　　早期，每个国家国内公路和铁路的集装箱外形不一样，即使后来公路和铁路集装箱的外形统一了，但是各个国家之间的集装箱外形差别还是很大。自从有了集装箱的海上运输以后，集装箱将公路、铁路和海上运输紧紧地联系在一起，再加上海上集装箱运输毕竟是国际间或洲际间进行，如果继续采用外形、尺寸和重量规格各不相同的标准，将给国际海运和贸易往来带来诸多不便，也不能提高集装箱的周转率和运输的效率。于是，1958年美国标准协会（American Standards Association，ASA）开始研究具有普遍互换性、最佳的集装箱外形标准，并于1960年制订了美国第一个集装箱标准。1961年6月，国际标准化组织集装箱技术委员会成立，着手研究国际集装箱标准。1964年国际标准化组织集装箱技术委员会制定了集装箱外形和总重的第一个国际标准，该标准对国际集装箱的标准化作出了重大贡献，对推动国际集装箱运输的发展起了决定性的作用。1966年，美国海陆服务公司的集装箱船从纽约港开往欧洲，开始采用国际标准的集装箱运输。

　　国际上将20英尺长的集装箱称为标准集装箱（1英尺=0.3048米），它的宽度和高度分别是8英尺和8.5英尺，简称标准箱或标箱，常用TEU表示（Twenty foot Equivalent Unit，TEU）。还有40英尺集装箱（即两个标准集装箱的长度、宽度和高度一样）、40英尺高集装箱（比普通40英尺集装箱高1英尺）等。

　　随着集装箱运输优势的不断显现，工程师们除了设计早期的干货集装箱（用于运输一般杂货，适合各种不需要调节温度的货物）、散货集装箱（用于装载粉末、颗粒状货物等各种散装的货物）外，还设计了液体货集装箱（用以装载液体货物）、冷藏集装箱（用以装载对温度有要求的冷冻、保温、保鲜货物，箱内附有冷冻机设备，在内壁敷设热传导率较低的材料）、汽车集装箱（可分为两层用来装运汽车）、牧畜集装箱（用来装运活牲畜，有通风、喂料和除粪等装置）等。

　　冷藏集装箱

　　汽车集装箱

　　在集装箱海运出现以前，美国的沃尔玛、法国的成衣绝对不会遍地开花；美国、欧洲、甚至近邻日本和韩国超市的货架上不会有那么多“中国制造”（Made in China）。在集装箱海运变得如此便宜之后，以至于产自东半球的某些产品，运至纽约、汉堡等地销售，远比在近郊生产划算，特别是劳动密集型的成衣制作，于是产生了挂衣集装箱（专门用于挂高端成衣，可避免成衣皱褶）。

　　挂衣集装箱

　　当遇到大件或超重货物时，工程师们设计了只有箱底面和四周金属框架构成的框架集装箱，使得不能用集装箱运输的货物变的可行。

　　框架集装箱

　　四、配备集装箱桥吊的集装箱码头

　　早期是用码头上或货船上的起重机吊起集装箱，转动吊臂，然后将集装箱放进船舱里、甲板上或码头上。

　　用码头上或货船上的起重机在装卸集装箱

　　因为大多数码头或货船上的起重机无法起吊十几吨甚至更重的集装箱，于是麦克莱恩从一个废弃的造船厂购买了两台悬臂回转式起重机，对它们进行了改造，使其结构高度降低和可以沿着与船身平行的码头铁轨上移动等，分别安装在纽瓦克港和休斯敦港，实现了“理想-X”号上的集装箱在这两个港口的装卸。尽管此时的货物装卸效率比传统的提高了好几倍，但麦克莱恩还是发现纽瓦克和休斯敦码头的悬臂回转式起重机吊装集装箱操作比较难，不适应更多的集装箱装卸。麦克莱恩求助于华盛顿州斯卡吉特钢铁厂的所有者西德尼麦金泰尔（Sidney McIntyre），他在短时间里制造出了一台龙门式起重机，它有四条支腿，两条支撑在码头铁轨上，另外两条支腿搭在船外侧的甲板上，该起重机可以沿码头铁轨移动，起吊行车可以在船身与码头之间移动，将到港集装箱吊装上岸或将离港集装箱吊装上船。龙门式起重机的使用，使得集装箱的装卸速度又得到提高。

　　当时使用的龙门式起重机在装卸集装箱

　　在船舶集装箱运输蓬勃兴起时。美国另一家公司——美森航运公司（Matson Navigation Company）也在关注集装箱运输。麦特森航运公司用计算机分析了公司数千次航运数据之后，认为20-25英尺长的集装箱将是最佳的尺度；他们还在集装箱上使用钢制角柱以便能承受更大的堆摞重量等。但是，早期的麦特森航运公司行动很谨慎，也只是在货船的甲板上装集装箱。

　　1958年8月31日，只在甲板上装20只集装箱的“夏威夷商人”（HAWAIIAN MERCHANT）号散货船，从旧金山驶往夏威夷

　　麦特森航运公司员工在休斯敦参加了“盖脱威城”号首航后，他们发现龙门式起重机存在安全隐患。如果两台起重机同时吊起两只重的集装箱并发生摇晃时，有可能导致船舶倾覆。麦特森公司要求重新设计起重机。1959年1月9日，世界第一台岸边集装箱起重机在旧金山港投入使用。这是一台高达113英尺的庞大“怪物”，由两个A字形支架和夹在中间的水平吊臂组成。两支架间距达到了34英尺，这样两辆卡车或者两节火车车厢就能并排从起重机下方通过。水平吊臂长95英尺，足以横跨整个集装箱船船身；吊臂后端为压重物。A字形支架的四个支腿都在码头上并安装车轮，可以沿着码头的铁轨移动，工作过程和龙门式起重机装卸集装箱一样。由于此岸边集装箱起重机不会发生摇晃，装卸更安全，效率也更高。目前全球使用的集装箱桥吊基本上是在此基础上的优化和放大，水平吊臂更高和更长，桥吊支腿横向间距更大，可以起吊的集装箱更重和更多，装卸效率自然更高。

　　当时的新型集装箱起重机

　　纽瓦克港因为集装箱运输而兴盛

　　目前一次可同时起吊3只40英尺的集装箱起重机

　　因为集装箱在海上运输中具有独特的技术和经济上的优势，占有地位的越来越重要。集装箱主要是通过集装箱码头进行装卸的，集装箱码头的现代化发展水平对承运人、托运人、制造商和最终的消费者都将产生影响。集装箱码头是指包括港池、锚地、进港航道、泊位等水域以及货运站、堆场、码头前沿、办公生活区域等陆域范围的能够容纳完整的集装箱装卸操作过程的具有明确界限的场所。随着集装箱船的大型化，现代化集装箱码头具备大型集装箱船所需的泊位、前沿水深和足够的水域，保证船舶安全靠离。具备码头前沿所需要的宽度、码头纵深及堆场等广阔的陆域，保证集装箱堆存和堆场作业及车辆通道的需要。具备适应集装箱装卸作业、运输作业的各种装卸机械及设施，以实现各项作业的高效化。具有足够的集疏运能力，以保证集装箱及时集中和疏散，快速装卸船舶，防止港口堵塞。

　　为满足作业及管理的需要，现代集装箱码头采用电子化、信息化管理，最终达到管理的自动化。

　　五、集装箱船越来越大

　　国际标准化组织制定了统一的集装箱规格标准后，集装箱运输进入了高速发展时期，船舶大型化的速度更是令人惊叹。美国总统轮船公司（American President Lines，APL；最早的前身是太平洋邮轮公司，有近170年历史）也一直在关注，1958年到28个主要港口调研集装箱化的可行性后，开始订造新集装箱船。1961年，“林肯总统”(PRESIDENTLINCOLN)号和“泰勒总统”(PRESIDENT TYLER)号下水，它们可载126TEU，航行在美国西海岸——远东（日本、马尼拉、香港、新加坡）的航线上。1966年4月23日，海陆联运公司建造的“费尔兰”（FAIRLAND）号集装箱船，可装载236TEU，航行在美国西海岸——荷兰鹿特丹港、德国不来梅的航线上。1968年，德国赫伯罗特轮船公司（Hapag-Lloyd）的“威悉河快车”（WESEREXPRESS）号集装箱船在不来梅下水，装载量为736TEU。

　　1969年，“英康特海湾”(ENCOUNTER BAY)号装载量为1530TEU。

　　1972年，“汉堡快航”（HAMBURG EXPRESS）号装载量为2950TEU。

　　1981年，“法兰克福快航”（FRANKURT EXPRESS）号装载量为3050TEU。

　　1984年，“美国纽约”（AMERICAN NEW YORK）装载量为4614TEU。

　　1996年，“里贾纳马士基”（REGINA MAERSK）装载量为6400TEU。

　　1997年，“苏珊马士基”（SUSAN MAERSK）装载量为8890TEU。

　　2002年，“夏洛特马士基”（CHARLOTTE MAERSK）装载量为8890TEU。

　　2003年，“安娜马士基”（ANNA MAERSK）装载量为9310TEU。

　　2005年，“古杰多马士基”（GJERTRUD MAERSK）装载量为10500TEU。

　　2006年，“爱玛马士基”（EMMA MAERSK）装载量为15500TEU。

　　2012年，“达飞马可波罗”（CMA CGM MARCO POLO）装载量为16000TEU。

　　2013年，“马士基迈克-凯尼穆勒”（MAERSK MC-KINNEY MOLLER）装载量为18300TEU。

　　2014年，“中海环球”（CSCL GLOBE）装载量为19100TEU。

　　“中海环球”轮在拖轮的协助下离泊

　　2015年，“地中海奥斯卡”（MSC OSCAR）装载量为19224TEU；

　　同年，“阿拉伯巴尔赞”（BARZAN）装载量为19870TEU。

　　2016年4月3日，“商船三井成就”（MOL TRIUMPH）首航天津港，装载量为20150TEU。

　　2017年4月27日，“马德里马士基”（MADRID MAERSK）首航靠泊天津港，装载量为20568TEU；

　　同年5月22日，“东方香港”（OOCL HONG KONG）首航靠泊上海洋山港，装载量为21413TEU。

　　二万多只集装箱如何在船上配载（又称配装，航运用语，是指为预定装船的集装箱，提前按船舶的运输要求，如重量、型号、目的港、是否冷藏集装箱等；按码头的作业要求，如方便在堆场取箱、装箱方便等制定的具体装载计划），哪些箱装在上面、哪些箱装在下面，分别装在哪一舱等，异常繁杂。幸好有计算机和和互联网的帮助，岸基可以提供大量的支持，可避免配载不当造成沿线挂港装卸作业的困难，保证装卸机械合理有序地移动等。

　　2008年4月3日，中日合资的南通中远川崎船舶工程有限公司成功建造的万箱船“中远大洋洲”轮举行命名及交船庆典仪式；2015年7月27日，在上海外高桥造船有限公司码头向法国达飞海运集团公司交付了1.8万TEU的集装箱船“达飞瓦斯科达伽马”轮；2016年7月8日，上海外高桥造船有限公司为中国远洋（香港）公司建造的2万TEU集装箱船正式开工；今年8月，法国达飞海运集团公司与上海外高桥造船有限公司和沪东中华造船公司签署了9艘22000TEU集装箱船建造意向书，中国造船业跨入了世界超大型集装箱船开发、设计和建造的第一方阵。

　　六、集装箱船和集装箱码头的未来

　　得益于我国的改革、开放，通过全国人民短短三十多年的努力，目前全球集装箱吞吐量最大的10个港口中，我国占了7个，其中上海港连续7年全球第一；我国是集装箱生产大国，产量占全球总量九成以上，产销量世界第一；我国生产集装箱的规格品种世界第一。我国是造船大国，全球造船量中占了四成左右等，包括大型集装箱船等，各方面的工作正在与东方大国相对应，部分已经领先世界。

　　从1959年1月世界第一台岸边集装箱起重机投入使用，到今天的上海振华港机集团的港口机械占据全球90%市场份额，只有短短的50多年。我国集装箱海运起步晚，1978年1月才开始在中-日航线的杂货班轮上捎带集装箱，今天中远海运集装箱运输有限公司是全球第四大集装箱航运公司，其船队运力在增加，正在努力成为全球第三大航运公司，缩短了与第一大马士航运、第二大地中海航运的距离而努力。

　　自动化集装箱码头最早起源于荷兰鹿特丹港，相较于西方发达国家，我国在自动化集装箱码头技术领域起步晚、积累少、无先例可循，大量的新材料、新工艺需要自主研发，计算机系统在船靠泊之前就预先为桥吊、运输车、轨道吊等编程和流程设计，整个码头现场来车往非常忙碌，看不到工人作业的身影，但生产作业却“行云流水”般顺畅，生产作业现场实现了人机分离、人货分离，人身更加安全可靠；除了码头操作人员减少外，堆场利用率、作业效率、吞吐能力都得到了提升，现在我国的自动化集装箱码头领先世界。

　　将来，集装箱船往无人化方向发展，估计明年会有小型的样船出现；大型集装箱船开始使用LNG作为燃料，将来可能使用核动力驱动，续航时间更长、装货更多、无炭排放。集装箱码头将继续在作业工艺流程化、决策智能化、执行自动化、现场无人化和能源绿色化方向发展，未来会在安全、高效率、高可靠和高稳定四个方向作进一步提升；设备全部采用电力驱动，更加节能环保。集装箱、集装箱船和集装箱码头之间将互相感应、信息全部自动集成，运输更加智能高效。