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2018-08-23 06:57陸悅銘陳炎城朱春東周彬彬
集裝箱化 2018年1期
陸悅銘 陳炎城 朱春東 周彬彬
在青島港前灣港區(qū)四期集裝箱碼頭、廈門港海滄港區(qū)遠(yuǎn)海集裝箱碼頭和上海港洋山深水港區(qū)四期集裝箱碼頭，集裝箱裝卸作業(yè)已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。以卸船作業(yè)為例：集裝箱船靠泊后，岸邊集裝箱起重機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)引車、軌道式龍門起重機(jī)等全部到達(dá)指定位置；計(jì)算機(jī)發(fā)出作業(yè)指令后，岸邊集裝箱起重機(jī)從船上抓取集裝箱，并將集裝箱放在自動(dòng)導(dǎo)引車上；自動(dòng)導(dǎo)引車載運(yùn)集裝箱駛往堆場(chǎng)；堆場(chǎng)內(nèi)的軌道式龍門起重機(jī)從自動(dòng)導(dǎo)引車上起吊集裝箱，并將集裝箱堆放在指定位置。很難想象，這些設(shè)備均采用無人操作模式，并且從集裝箱運(yùn)輸誕生到集裝箱裝卸作業(yè)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化只用了短短60多年。
1 集裝箱運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)
從馬車運(yùn)輸時(shí)代到早期的公路和鐵路運(yùn)輸時(shí)代，貨物裝卸均采用人工或機(jī)械單件裝卸方式，不僅費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，而且容易造成貨損、貨差。后來，公路運(yùn)輸率先采用將同一目的地的單件貨物統(tǒng)一裝箱的運(yùn)輸方式，不僅提高運(yùn)輸效率，而且減少貨損、貨差。此后，這種運(yùn)輸方式逐步推廣至鐵路運(yùn)輸。1814年，英國(guó)出現(xiàn)以方木為框架、以木條為圍板的敞口鐵路車廂。1830年，英國(guó)鐵路首次采用容器裝運(yùn)煤炭，接著又采用容器裝運(yùn)雜貨。1845年，英國(guó)鐵路開始采用全封閉的鐵木結(jié)構(gòu)貨運(yùn)車廂。
19世紀(jì)下半葉，英國(guó)蘭開夏郡出現(xiàn)一種帶有活動(dòng)框架的鐵路托盤，俗稱“蘭開夏托盤”。這種鐵路托盤用于運(yùn)輸棉紗和棉布，被認(rèn)為是集裝箱的雛形。20世紀(jì)初，英國(guó)鐵路首次采用結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的木箱裝運(yùn)家具，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)采用起重機(jī)把木箱搬運(yùn)至公路運(yùn)輸車輛上，再通過公路運(yùn)輸將貨物運(yùn)至目的地。1920年前后，美國(guó)紐約中央鐵路公司和賓夕法尼亞鐵路公司引入長(zhǎng)度為9英尺（2743mm）的鋼質(zhì)集裝箱。每節(jié)鐵路貨車可以裝載6個(gè)集裝箱，每個(gè)集裝箱的載質(zhì)量為5t。這種鋼質(zhì)集裝箱的應(yīng)用使鐵路中轉(zhuǎn)運(yùn)輸效率大幅提高，成本大幅降低。此后，這種運(yùn)輸方式傳入德國(guó)和法國(guó)等國(guó)家。1928年，世界公路會(huì)議在意大利羅馬舉行，與會(huì)代表討論在國(guó)際運(yùn)輸中使用集裝箱的問題。1930年，集裝箱運(yùn)輸?shù)膰?guó)際組織——國(guó)際集裝箱協(xié)會(huì)在法國(guó)巴黎成立，負(fù)責(zé)研究集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化問題，以便協(xié)調(diào)國(guó)際集裝箱運(yùn)輸工作。為進(jìn)一步提高鐵路集裝箱運(yùn)輸效率，國(guó)際鐵路聯(lián)盟于1933年制定鐵路集裝箱標(biāo)準(zhǔn)，并在歐洲鐵路運(yùn)輸中使用統(tǒng)一規(guī)格的集裝箱。在此后的10多年里，由于公路運(yùn)輸與鐵路運(yùn)輸之間的配合度較差，集裝箱運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)難以充分發(fā)揮，導(dǎo)致集裝箱運(yùn)輸發(fā)展陷入停滯不前的局面。直到1955年，美國(guó)鐵路公司將集裝箱連同拖車一起裝載在鐵路平板車上運(yùn)輸，從而將鐵路運(yùn)輸?shù)统杀尽⒏咝实膬?yōu)勢(shì)與公路運(yùn)輸“門到門”的優(yōu)勢(shì)有機(jī)結(jié)合起來，才使集裝箱運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)意義重新得以顯現(xiàn)。
2 集裝箱船的誕生
在早期的貨船運(yùn)輸中，貨物均裝在麻袋或木箱內(nèi)，由碼頭工人以肩挑或背扛的方式完成裝卸作業(yè)。
18世紀(jì)工業(yè)革命后，為提高貨物裝卸效率，碼頭采用小型起重機(jī)吊裝、吊卸吊貨網(wǎng)的方式實(shí)施裝卸作業(yè)，但仍然需要碼頭工人將貨物裝入和搬出吊貨網(wǎng)。這種裝卸方式受天氣影響較大，容易出現(xiàn)貨損、貨差，效率較低且成本較高。
二戰(zhàn)期間，美軍采用兩棲登陸艦裝載卡車以執(zhí)行灘頭登陸任務(wù)，并用小型鋼質(zhì)集裝箱運(yùn)送士兵的私人物品；但由于運(yùn)輸方向僅為單向，集裝箱運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)并未得到充分體現(xiàn)。20世紀(jì)50年代初期，集裝箱運(yùn)輸繼續(xù)發(fā)展：丹麥聯(lián)合航運(yùn)公司用集裝箱運(yùn)輸啤酒和食品；阿拉斯加貨船公司在西雅圖一阿拉斯加航線上采用木質(zhì)和鋼質(zhì)集裝箱；密蘇里太平洋鐵路公司推廣帶輪鋁質(zhì)集裝箱；美國(guó)火車輪渡公司則用大型起重機(jī)將整節(jié)列車吊裝上船完成運(yùn)輸。此后，直到美國(guó)人馬爾科姆·麥克萊恩（Malcom McLean）提出集裝箱海陸聯(lián)運(yùn)的設(shè)想，現(xiàn)代意義上的集裝箱運(yùn)輸才真正開始起步。麥克萊恩因此而被譽(yù)為現(xiàn)代集裝箱運(yùn)輸之父。
麥克萊恩年輕時(shí)擁有自己的卡車運(yùn)輸公司。由于卡車在運(yùn)營(yíng)過程中經(jīng)常面臨公路擁堵問題，麥克萊恩于1953年提出海陸聯(lián)運(yùn)的設(shè)想：在碼頭建造貨運(yùn)場(chǎng)站，讓卡車沿坡道開上專門設(shè)計(jì)的貨船，并將其拖掛的拖車留在船上；貨船載運(yùn)拖車至目的港后，卡車再將拖車拖走。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，麥克萊恩于1955年接管了泛大西洋輪船公司（后更名為“海陸服務(wù)公司”）。
后來，為了避免浪費(fèi)船舶載貨空間，麥克萊恩又對(duì)上述運(yùn)輸方式加以改進(jìn)：裝船時(shí)，將拖車的車廂與底盤分離，僅裝運(yùn)車廂；卸船時(shí)，將車廂吊至拖車底盤上，固定后即可由卡車拖走。改進(jìn)后的運(yùn)輸方式能夠?qū)崿F(xiàn)車廂在貨艙內(nèi)的多層堆放，不僅節(jié)省船舶載貨空間，而且大幅降低運(yùn)輸成本。
為了規(guī)避營(yíng)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，在正式采用集裝箱船運(yùn)輸集裝箱之前，麥克萊恩首先考慮用油船運(yùn)輸集裝箱：油船的甲板可以堆放集裝箱，而油艙仍然可以裝運(yùn)原油。麥克萊恩對(duì)美國(guó)在二戰(zhàn)時(shí)期建造的T2型油船進(jìn)行改造，在甲板上安裝金屬框架以固定集裝箱。他利用美國(guó)政府提供的優(yōu)惠政策購(gòu)買了2艘T2型油船，“理想-X”號(hào)（Ideal-X）是其中之一。根據(jù)“理想-X”號(hào)可用甲板的長(zhǎng)度和寬度，集裝箱長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為33英尺（10058mm）。將集裝箱從碼頭上起吊至“理想-X”號(hào)甲板上并固定的全過程平均耗時(shí)7min?！袄硐?X”號(hào)共裝有58個(gè)集裝箱和1.5萬t原油，裝船作業(yè)持續(xù)8h。1956年4月26日，100多位要人在美國(guó)紐瓦克港參加“理想-X”號(hào)首航儀式?！袄硐?X”號(hào)駛離紐瓦克港后，沿美國(guó)東海岸航行6d到達(dá)休斯敦港，其載運(yùn)的集裝箱被等候在碼頭的58輛卡車?yán)^續(xù)運(yùn)至最終目的地。當(dāng)時(shí)同等航程的中型散貨船的單位運(yùn)輸成本為5.83美元/t，明顯高于“理想-X”號(hào)的單位運(yùn)輸成本。
“理想-X”號(hào)首航取得了令人興奮的成功，展現(xiàn)了集裝箱運(yùn)輸?shù)墓饷髑熬啊Ｔ诖嘶A(chǔ)上，麥克萊恩將6艘C-2型貨船改造成專用集裝箱船，使其貨艙也能裝載集裝箱。C-2型貨船設(shè)計(jì)于1937—1938年，建造于1939—1945年，共有173艘，以船長(zhǎng)140m、船寬19m為主流尺寸。與之前建造的其他類型的貨船相比，C-2型貨船的速度和燃油經(jīng)濟(jì)性都非常出色。麥克萊恩對(duì)C-2型貨船的改造設(shè)想是：在貨艙中設(shè)置金屬格柵，從而使集裝箱能夠多層堆放，避免集裝箱在船舶航行過程中發(fā)生移位，并且方便起重機(jī)吊裝、吊卸集裝箱。改造后的C-2型貨船甲板和貨艙一共能夠裝載226個(gè)集裝箱。1957年10月4日，經(jīng)過改裝的世界第一艘全集裝箱船“蓋特威城”號(hào)（Gateway City）投入休斯敦一邁阿密一紐瓦克航線運(yùn)營(yíng)?！吧w特威城”號(hào)為裝卸貨物而?？吭诖a頭的時(shí)間僅為15h，而同等噸位的雜貨船則長(zhǎng)達(dá)7d。此外，“蓋特威城”號(hào)的裝卸費(fèi)用僅為普通貨船的1/37。“蓋特威城”號(hào)的運(yùn)營(yíng)獲得前所未有的成功，由此開創(chuàng)了集裝箱運(yùn)輸?shù)男录o(jì)元。
3 集裝箱規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化和種類的多樣化
3.1 集裝箱規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化
在集裝箱運(yùn)輸發(fā)展的初期，公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸采用的集裝箱規(guī)格不同；后來，公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸采用的集裝箱規(guī)格趨于統(tǒng)一，但不同國(guó)家和地區(qū)之間的集裝箱規(guī)格仍然存在很大差異。自從海上集裝箱運(yùn)輸興起后，公路集裝箱運(yùn)輸、鐵路集裝箱運(yùn)輸和海上集裝箱運(yùn)輸?shù)穆?lián)系日益緊密，加之海上集裝箱運(yùn)輸多為國(guó)際運(yùn)輸，如果繼續(xù)采用外形、尺寸和質(zhì)量各不相同的集裝箱，不僅將給國(guó)際貿(mào)易和運(yùn)輸帶來諸多不便，而且不利于集裝箱運(yùn)輸效率的提高。在此背景下，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（現(xiàn)為“美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)”）于1958年開始研究制定集裝箱外形標(biāo)準(zhǔn)，并于1960年制定美國(guó)第一個(gè)集裝箱標(biāo)準(zhǔn)。1961年6月，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織集裝箱技術(shù)委員會(huì)成立，并開始研究制定國(guó)際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)。1964年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織集裝箱技術(shù)委員會(huì)制定了第一個(gè)關(guān)于集裝箱尺寸和額定質(zhì)量的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，有力地推動(dòng)了國(guó)際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，對(duì)促進(jìn)國(guó)際集裝箱運(yùn)輸發(fā)展起到積極作用。1966年，海陸服務(wù)公司開始在紐約至歐洲航線上采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。
目前通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱主要包括：（1）20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，長(zhǎng)20英尺（6096mm），寬8英尺（2438mm），高8.5英尺（2591mm）；（2）40英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，長(zhǎng)40英尺（12192mm），寬8英尺，高8.5英尺；（3）40英尺高箱，長(zhǎng)40英尺，寬8英尺，高9.5英尺（2896mm）。
3.2 集裝箱種類的多樣化
隨著集裝箱運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)的不斷顯現(xiàn)，越來越多的貨主選擇集裝箱運(yùn)輸。為適應(yīng)貨主的運(yùn)輸需求，集裝箱種類也不斷豐富，主要包括：（1）干貨集裝箱，用于運(yùn)輸不需要調(diào)節(jié)溫度的普通雜貨；（2）散貨集裝箱，用于運(yùn)輸粉末狀、顆粒狀的散貨；（3）液貨集裝箱，用于運(yùn)輸液體貨物；（4）冷藏集裝箱，用于運(yùn)輸對(duì)溫度有要求的冷凍、保溫、保鮮等貨物，箱內(nèi)裝有冷機(jī)，并在內(nèi)壁敷設(shè)熱導(dǎo)率較低的材料；（5）汽車集裝箱，用于運(yùn)輸汽車，箱內(nèi)可分為2層；（6）牲畜集裝箱，用于運(yùn)輸活牲畜，有通風(fēng)、喂料和除糞等裝置；（7）掛衣集裝箱，用于運(yùn)輸高級(jí)成衣，可避免成衣產(chǎn)生褶皺；（8）框架集裝箱，用于運(yùn)輸超大或超重貨物。
4 集裝箱裝卸設(shè)備的發(fā)展歷程
在海上集裝箱運(yùn)輸興起之初，集裝箱裝卸是通過碼頭或船上配備的起重機(jī)完成的。由于大多數(shù)碼頭或船上的起重機(jī)無法起吊l0t以上的集裝箱，麥克萊恩向一家廢棄的造船廠購(gòu)買了2臺(tái)懸臂回轉(zhuǎn)式起重機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行改造。改造后的懸臂回轉(zhuǎn)式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)高度降低，并且可以沿著與船身平行的碼頭鐵軌移動(dòng)。這2臺(tái)起重機(jī)分別安裝在紐瓦克港和休斯敦港，為“理想-X”號(hào)提供集裝箱裝卸服務(wù)。盡管改造后的懸臂回轉(zhuǎn)式起重機(jī)的裝卸效率比傳統(tǒng)起重機(jī)提高好幾倍，但仍然存在操作難度較大的問題，無法適應(yīng)大規(guī)模裝卸作業(yè)。應(yīng)麥克萊恩的要求，美國(guó)華盛頓州斯卡吉特鋼鐵廠制造了一臺(tái)龍門起重機(jī)。這臺(tái)起重機(jī)有4條支腿，其中2條支撐在碼頭鐵軌上，另外2條搭在船舶外側(cè)的甲板上。該起重機(jī)大車可以沿碼頭鐵軌移動(dòng)，起吊行車可以在船身與碼頭間移動(dòng)。龍門起重機(jī)的使用進(jìn)一步提高了集裝箱的裝卸效率。
當(dāng)麥克萊恩積極推動(dòng)海上集裝箱運(yùn)輸發(fā)展時(shí)，美國(guó)另一家船公司——麥特森航運(yùn)公司也在密切關(guān)注集裝箱運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。通過數(shù)據(jù)分析，麥特森航運(yùn)公司認(rèn)為集裝箱的最佳長(zhǎng)度范圍是20～25英尺。該公司還在集裝箱上加裝鋼質(zhì)角柱，以提高集裝箱的承載能力。
在休斯敦港“蓋特威城”號(hào)的首航儀式上，麥特森航運(yùn)公司的員工發(fā)現(xiàn)龍門起重機(jī)存在安全隱患：當(dāng)2臺(tái)起重機(jī)同時(shí)起吊2個(gè)重箱時(shí)，如果起重機(jī)發(fā)生搖晃，有可能導(dǎo)致船舶傾覆。為消除這一安全隱患，麥特森航運(yùn)公司開始重新設(shè)計(jì)起重機(jī)。1959年1月9日，世界第一臺(tái)岸邊集裝箱起重機(jī)在舊金山港投入使用。這臺(tái)起重機(jī)高達(dá)113英尺（34.44m），由2個(gè)A形支架和夾在中間的水平吊臂組成；支架的4個(gè)支腿裝有車輪，可以沿碼頭鐵軌移動(dòng)；支腿的橫向間距為34英尺（10.36m），允許2輛卡車或2列火車并排從起重機(jī)下方通過；水平吊臂長(zhǎng)95英尺（28.96m），足以橫跨整個(gè)船身；吊臂后端為壓重物。與龍門起重機(jī)相比，岸邊集裝箱起重機(jī)在作業(yè)過程中不會(huì)發(fā)生搖晃，裝卸更為安全，裝卸效率更高。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)前岸邊集裝箱起重機(jī)已發(fā)展到可同時(shí)起吊3個(gè)40英尺集裝箱（見圖1），在裝卸效率、安全性能、自動(dòng)化程度等方面均有質(zhì)的飛躍。
集裝箱碼頭指由港池、錨地、進(jìn)港航道、泊位等水域范圍以及貨運(yùn)站、堆場(chǎng)、碼頭前沿、辦公生活區(qū)域等陸域范圍組成的能夠容納完整的集裝箱裝卸操作過程且具有明確界限的場(chǎng)所。作為集裝箱裝卸的主要場(chǎng)所，集裝箱碼頭的現(xiàn)代化發(fā)展水平對(duì)承運(yùn)人、托運(yùn)人、制造商和最終消費(fèi)者都將產(chǎn)生重要影響。隨著集裝箱運(yùn)輸?shù)呐畈l(fā)展，現(xiàn)代集裝箱碼頭的基礎(chǔ)設(shè)施、作業(yè)能力和管理水平均有顯著提升，主要表現(xiàn)為：（1）具備滿足大型集裝箱船靠離泊作業(yè)要求的前沿水深和水域范圍，能夠確保船舶安全靠離泊；（2）具備足夠的陸域范圍，能夠滿足集裝箱堆存和堆場(chǎng)作業(yè)需求；（3）擁有各種集裝箱裝卸和搬運(yùn)設(shè)備，能夠高效、安全地完成裝卸作業(yè)和集疏運(yùn)；（4）采用信息化管理手段，最終實(shí)現(xiàn)碼頭作業(yè)的自動(dòng)化。
5 集裝箱船的大型化趨勢(shì)
集裝箱標(biāo)準(zhǔn)在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一后，國(guó)際集裝箱運(yùn)輸進(jìn)入高速發(fā)展期，集裝箱船大型化的發(fā)展速度之快更是令人驚嘆（見表1）。在集裝箱船大型化浪潮中，我國(guó)造船業(yè)的表現(xiàn)引人注目：2008年4月3日，中日合資的南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司向中遠(yuǎn)集運(yùn)交付最大載箱量為10062TEU的“中遠(yuǎn)大洋洲”號(hào)集裝箱船；2015年7月27日，上海外高橋造船有限公司向達(dá)飛輪船交付最大載箱量為1.8萬TEU的“達(dá)飛·瓦斯科·達(dá)伽馬”號(hào)集裝箱船；2016年7月8日，上海外高橋造船有限公司為中國(guó)遠(yuǎn)洋（香港）公司建造的2萬TEU集裝箱船正式開工；2017年9月19日，達(dá)飛輪船與上海外高橋造船有限公司、滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司簽署9艘2.2萬TEU集裝箱船建造合同。由此可見，我國(guó)造船業(yè)已跨入世界超大型集裝箱船開發(fā)、設(shè)計(jì)和建造的第一方陣。
6 我國(guó)集裝箱運(yùn)輸業(yè)發(fā)展概況
我國(guó)集裝箱海運(yùn)業(yè)起步較晚，1978年1月才開始在中日航線的雜貨班輪上捎帶集裝箱。然而，經(jīng)過近40年的快速發(fā)展，我國(guó)已躋身世界集裝箱航運(yùn)大國(guó)之列：中遠(yuǎn)海運(yùn)集裝箱運(yùn)輸有限公司是全球第四大集裝箱船公司；在全球集裝箱吞吐量排名前10位的港口中，我國(guó)港口占有7個(gè)席位，其中上海港集裝箱吞吐量連續(xù)7年位居全球第一；我國(guó)是集裝箱生產(chǎn)大國(guó)，集裝箱產(chǎn)量占全球集裝箱總產(chǎn)量的90%以上；我國(guó)是造船大國(guó)，超大型集裝箱船的設(shè)計(jì)和建造能力已位居世界前列；我國(guó)自動(dòng)化集裝箱碼頭技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平；上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司在全球港口機(jī)械領(lǐng)域的市場(chǎng)份額已達(dá)到90%。
7 集裝箱運(yùn)輸發(fā)展趨勢(shì)
未來集裝箱運(yùn)輸將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)1）集裝箱船的智能化水平繼續(xù)提升，將向無人化方向發(fā)展；（2）大型集裝箱船使用液化天然氣作為燃料，甚至采用核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，在延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間和提高載箱能力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)零碳排放；（3）集裝箱碼頭將繼續(xù)向決策智能化、作業(yè)自動(dòng)化、現(xiàn)場(chǎng)無人化、能源綠色化方向發(fā)展，生產(chǎn)作業(yè)的高效性、安全性、可靠性、穩(wěn)定性將繼續(xù)提升；（4）集裝箱、集裝箱船、集裝箱碼頭之間自動(dòng)傳遞和共享信息，使集裝箱運(yùn)輸更加智能、高效。
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陸悅銘 陳炎城 朱春東 周彬彬
在青島港前灣港區(qū)四期集裝箱碼頭、廈門港海滄港區(qū)遠(yuǎn)海集裝箱碼頭和上海港洋山深水港區(qū)四期集裝箱碼頭，集裝箱裝卸作業(yè)已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。以卸船作業(yè)為例：集裝箱船靠泊后，岸邊集裝箱起重機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)引車、軌道式龍門起重機(jī)等全部到達(dá)指定位置；計(jì)算機(jī)發(fā)出作業(yè)指令后，岸邊集裝箱起重機(jī)從船上抓取集裝箱，并將集裝箱放在自動(dòng)導(dǎo)引車上；自動(dòng)導(dǎo)引車載運(yùn)集裝箱駛往堆場(chǎng)；堆場(chǎng)內(nèi)的軌道式龍門起重機(jī)從自動(dòng)導(dǎo)引車上起吊集裝箱，并將集裝箱堆放在指定位置。很難想象，這些設(shè)備均采用無人操作模式，并且從集裝箱運(yùn)輸誕生到集裝箱裝卸作業(yè)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化只用了短短60多年。
1 集裝箱運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)
從馬車運(yùn)輸時(shí)代到早期的公路和鐵路運(yùn)輸時(shí)代，貨物裝卸均采用人工或機(jī)械單件裝卸方式，不僅費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，而且容易造成貨損、貨差。后來，公路運(yùn)輸率先采用將同一目的地的單件貨物統(tǒng)一裝箱的運(yùn)輸方式，不僅提高運(yùn)輸效率，而且減少貨損、貨差。此后，這種運(yùn)輸方式逐步推廣至鐵路運(yùn)輸。1814年，英國(guó)出現(xiàn)以方木為框架、以木條為圍板的敞口鐵路車廂。1830年，英國(guó)鐵路首次采用容器裝運(yùn)煤炭，接著又采用容器裝運(yùn)雜貨。1845年，英國(guó)鐵路開始采用全封閉的鐵木結(jié)構(gòu)貨運(yùn)車廂。
19世紀(jì)下半葉，英國(guó)蘭開夏郡出現(xiàn)一種帶有活動(dòng)框架的鐵路托盤，俗稱“蘭開夏托盤”。這種鐵路托盤用于運(yùn)輸棉紗和棉布，被認(rèn)為是集裝箱的雛形。20世紀(jì)初，英國(guó)鐵路首次采用結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的木箱裝運(yùn)家具，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)采用起重機(jī)把木箱搬運(yùn)至公路運(yùn)輸車輛上，再通過公路運(yùn)輸將貨物運(yùn)至目的地。1920年前后，美國(guó)紐約中央鐵路公司和賓夕法尼亞鐵路公司引入長(zhǎng)度為9英尺（2743mm）的鋼質(zhì)集裝箱。每節(jié)鐵路貨車可以裝載6個(gè)集裝箱，每個(gè)集裝箱的載質(zhì)量為5t。這種鋼質(zhì)集裝箱的應(yīng)用使鐵路中轉(zhuǎn)運(yùn)輸效率大幅提高，成本大幅降低。此后，這種運(yùn)輸方式傳入德國(guó)和法國(guó)等國(guó)家。1928年，世界公路會(huì)議在意大利羅馬舉行，與會(huì)代表討論在國(guó)際運(yùn)輸中使用集裝箱的問題。1930年，集裝箱運(yùn)輸?shù)膰?guó)際組織——國(guó)際集裝箱協(xié)會(huì)在法國(guó)巴黎成立，負(fù)責(zé)研究集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化問題，以便協(xié)調(diào)國(guó)際集裝箱運(yùn)輸工作。為進(jìn)一步提高鐵路集裝箱運(yùn)輸效率，國(guó)際鐵路聯(lián)盟于1933年制定鐵路集裝箱標(biāo)準(zhǔn)，并在歐洲鐵路運(yùn)輸中使用統(tǒng)一規(guī)格的集裝箱。在此后的10多年里，由于公路運(yùn)輸與鐵路運(yùn)輸之間的配合度較差，集裝箱運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)難以充分發(fā)揮，導(dǎo)致集裝箱運(yùn)輸發(fā)展陷入停滯不前的局面。直到1955年，美國(guó)鐵路公司將集裝箱連同拖車一起裝載在鐵路平板車上運(yùn)輸，從而將鐵路運(yùn)輸?shù)统杀尽⒏咝实膬?yōu)勢(shì)與公路運(yùn)輸“門到門”的優(yōu)勢(shì)有機(jī)結(jié)合起來，才使集裝箱運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)意義重新得以顯現(xiàn)。
2 集裝箱船的誕生
在早期的貨船運(yùn)輸中，貨物均裝在麻袋或木箱內(nèi)，由碼頭工人以肩挑或背扛的方式完成裝卸作業(yè)。
18世紀(jì)工業(yè)革命后，為提高貨物裝卸效率，碼頭采用小型起重機(jī)吊裝、吊卸吊貨網(wǎng)的方式實(shí)施裝卸作業(yè)，但仍然需要碼頭工人將貨物裝入和搬出吊貨網(wǎng)。這種裝卸方式受天氣影響較大，容易出現(xiàn)貨損、貨差，效率較低且成本較高。
二戰(zhàn)期間，美軍采用兩棲登陸艦裝載卡車以執(zhí)行灘頭登陸任務(wù)，并用小型鋼質(zhì)集裝箱運(yùn)送士兵的私人物品；但由于運(yùn)輸方向僅為單向，集裝箱運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)并未得到充分體現(xiàn)。20世紀(jì)50年代初期，集裝箱運(yùn)輸繼續(xù)發(fā)展：丹麥聯(lián)合航運(yùn)公司用集裝箱運(yùn)輸啤酒和食品；阿拉斯加貨船公司在西雅圖一阿拉斯加航線上采用木質(zhì)和鋼質(zhì)集裝箱；密蘇里太平洋鐵路公司推廣帶輪鋁質(zhì)集裝箱；美國(guó)火車輪渡公司則用大型起重機(jī)將整節(jié)列車吊裝上船完成運(yùn)輸。此后，直到美國(guó)人馬爾科姆·麥克萊恩（Malcom McLean）提出集裝箱海陸聯(lián)運(yùn)的設(shè)想，現(xiàn)代意義上的集裝箱運(yùn)輸才真正開始起步。麥克萊恩因此而被譽(yù)為現(xiàn)代集裝箱運(yùn)輸之父。
麥克萊恩年輕時(shí)擁有自己的卡車運(yùn)輸公司。由于卡車在運(yùn)營(yíng)過程中經(jīng)常面臨公路擁堵問題，麥克萊恩于1953年提出海陸聯(lián)運(yùn)的設(shè)想：在碼頭建造貨運(yùn)場(chǎng)站，讓卡車沿坡道開上專門設(shè)計(jì)的貨船，并將其拖掛的拖車留在船上；貨船載運(yùn)拖車至目的港后，卡車再將拖車拖走。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，麥克萊恩于1955年接管了泛大西洋輪船公司（后更名為“海陸服務(wù)公司”）。
后來，為了避免浪費(fèi)船舶載貨空間，麥克萊恩又對(duì)上述運(yùn)輸方式加以改進(jìn)：裝船時(shí)，將拖車的車廂與底盤分離，僅裝運(yùn)車廂；卸船時(shí)，將車廂吊至拖車底盤上，固定后即可由卡車拖走。改進(jìn)后的運(yùn)輸方式能夠?qū)崿F(xiàn)車廂在貨艙內(nèi)的多層堆放，不僅節(jié)省船舶載貨空間，而且大幅降低運(yùn)輸成本。
為了規(guī)避營(yíng)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，在正式采用集裝箱船運(yùn)輸集裝箱之前，麥克萊恩首先考慮用油船運(yùn)輸集裝箱：油船的甲板可以堆放集裝箱，而油艙仍然可以裝運(yùn)原油。麥克萊恩對(duì)美國(guó)在二戰(zhàn)時(shí)期建造的T2型油船進(jìn)行改造，在甲板上安裝金屬框架以固定集裝箱。他利用美國(guó)政府提供的優(yōu)惠政策購(gòu)買了2艘T2型油船，“理想-X”號(hào)（Ideal-X）是其中之一。根據(jù)“理想-X”號(hào)可用甲板的長(zhǎng)度和寬度，集裝箱長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為33英尺（10058mm）。將集裝箱從碼頭上起吊至“理想-X”號(hào)甲板上并固定的全過程平均耗時(shí)7min?！袄硐?X”號(hào)共裝有58個(gè)集裝箱和1.5萬t原油，裝船作業(yè)持續(xù)8h。1956年4月26日，100多位要人在美國(guó)紐瓦克港參加“理想-X”號(hào)首航儀式?！袄硐?X”號(hào)駛離紐瓦克港后，沿美國(guó)東海岸航行6d到達(dá)休斯敦港，其載運(yùn)的集裝箱被等候在碼頭的58輛卡車?yán)^續(xù)運(yùn)至最終目的地。當(dāng)時(shí)同等航程的中型散貨船的單位運(yùn)輸成本為5.83美元/t，明顯高于“理想-X”號(hào)的單位運(yùn)輸成本。
“理想-X”號(hào)首航取得了令人興奮的成功，展現(xiàn)了集裝箱運(yùn)輸?shù)墓饷髑熬啊Ｔ诖嘶A(chǔ)上，麥克萊恩將6艘C-2型貨船改造成專用集裝箱船，使其貨艙也能裝載集裝箱。C-2型貨船設(shè)計(jì)于1937—1938年，建造于1939—1945年，共有173艘，以船長(zhǎng)140m、船寬19m為主流尺寸。與之前建造的其他類型的貨船相比，C-2型貨船的速度和燃油經(jīng)濟(jì)性都非常出色。麥克萊恩對(duì)C-2型貨船的改造設(shè)想是：在貨艙中設(shè)置金屬格柵，從而使集裝箱能夠多層堆放，避免集裝箱在船舶航行過程中發(fā)生移位，并且方便起重機(jī)吊裝、吊卸集裝箱。改造后的C-2型貨船甲板和貨艙一共能夠裝載226個(gè)集裝箱。1957年10月4日，經(jīng)過改裝的世界第一艘全集裝箱船“蓋特威城”號(hào)（Gateway City）投入休斯敦一邁阿密一紐瓦克航線運(yùn)營(yíng)?！吧w特威城”號(hào)為裝卸貨物而?？吭诖a頭的時(shí)間僅為15h，而同等噸位的雜貨船則長(zhǎng)達(dá)7d。此外，“蓋特威城”號(hào)的裝卸費(fèi)用僅為普通貨船的1/37。“蓋特威城”號(hào)的運(yùn)營(yíng)獲得前所未有的成功，由此開創(chuàng)了集裝箱運(yùn)輸?shù)男录o(jì)元。
3 集裝箱規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化和種類的多樣化
3.1 集裝箱規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化
在集裝箱運(yùn)輸發(fā)展的初期，公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸采用的集裝箱規(guī)格不同；后來，公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸采用的集裝箱規(guī)格趨于統(tǒng)一，但不同國(guó)家和地區(qū)之間的集裝箱規(guī)格仍然存在很大差異。自從海上集裝箱運(yùn)輸興起后，公路集裝箱運(yùn)輸、鐵路集裝箱運(yùn)輸和海上集裝箱運(yùn)輸?shù)穆?lián)系日益緊密，加之海上集裝箱運(yùn)輸多為國(guó)際運(yùn)輸，如果繼續(xù)采用外形、尺寸和質(zhì)量各不相同的集裝箱，不僅將給國(guó)際貿(mào)易和運(yùn)輸帶來諸多不便，而且不利于集裝箱運(yùn)輸效率的提高。在此背景下，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（現(xiàn)為“美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)”）于1958年開始研究制定集裝箱外形標(biāo)準(zhǔn)，并于1960年制定美國(guó)第一個(gè)集裝箱標(biāo)準(zhǔn)。1961年6月，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織集裝箱技術(shù)委員會(huì)成立，并開始研究制定國(guó)際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)。1964年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織集裝箱技術(shù)委員會(huì)制定了第一個(gè)關(guān)于集裝箱尺寸和額定質(zhì)量的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，有力地推動(dòng)了國(guó)際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，對(duì)促進(jìn)國(guó)際集裝箱運(yùn)輸發(fā)展起到積極作用。1966年，海陸服務(wù)公司開始在紐約至歐洲航線上采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。
目前通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱主要包括：（1）20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，長(zhǎng)20英尺（6096mm），寬8英尺（2438mm），高8.5英尺（2591mm）；（2）40英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，長(zhǎng)40英尺（12192mm），寬8英尺，高8.5英尺；（3）40英尺高箱，長(zhǎng)40英尺，寬8英尺，高9.5英尺（2896mm）。
3.2 集裝箱種類的多樣化
隨著集裝箱運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)的不斷顯現(xiàn)，越來越多的貨主選擇集裝箱運(yùn)輸。為適應(yīng)貨主的運(yùn)輸需求，集裝箱種類也不斷豐富，主要包括：（1）干貨集裝箱，用于運(yùn)輸不需要調(diào)節(jié)溫度的普通雜貨；（2）散貨集裝箱，用于運(yùn)輸粉末狀、顆粒狀的散貨；（3）液貨集裝箱，用于運(yùn)輸液體貨物；（4）冷藏集裝箱，用于運(yùn)輸對(duì)溫度有要求的冷凍、保溫、保鮮等貨物，箱內(nèi)裝有冷機(jī)，并在內(nèi)壁敷設(shè)熱導(dǎo)率較低的材料；（5）汽車集裝箱，用于運(yùn)輸汽車，箱內(nèi)可分為2層；（6）牲畜集裝箱，用于運(yùn)輸活牲畜，有通風(fēng)、喂料和除糞等裝置；（7）掛衣集裝箱，用于運(yùn)輸高級(jí)成衣，可避免成衣產(chǎn)生褶皺；（8）框架集裝箱，用于運(yùn)輸超大或超重貨物。
4 集裝箱裝卸設(shè)備的發(fā)展歷程
在海上集裝箱運(yùn)輸興起之初，集裝箱裝卸是通過碼頭或船上配備的起重機(jī)完成的。由于大多數(shù)碼頭或船上的起重機(jī)無法起吊l0t以上的集裝箱，麥克萊恩向一家廢棄的造船廠購(gòu)買了2臺(tái)懸臂回轉(zhuǎn)式起重機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行改造。改造后的懸臂回轉(zhuǎn)式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)高度降低，并且可以沿著與船身平行的碼頭鐵軌移動(dòng)。這2臺(tái)起重機(jī)分別安裝在紐瓦克港和休斯敦港，為“理想-X”號(hào)提供集裝箱裝卸服務(wù)。盡管改造后的懸臂回轉(zhuǎn)式起重機(jī)的裝卸效率比傳統(tǒng)起重機(jī)提高好幾倍，但仍然存在操作難度較大的問題，無法適應(yīng)大規(guī)模裝卸作業(yè)。應(yīng)麥克萊恩的要求，美國(guó)華盛頓州斯卡吉特鋼鐵廠制造了一臺(tái)龍門起重機(jī)。這臺(tái)起重機(jī)有4條支腿，其中2條支撐在碼頭鐵軌上，另外2條搭在船舶外側(cè)的甲板上。該起重機(jī)大車可以沿碼頭鐵軌移動(dòng)，起吊行車可以在船身與碼頭間移動(dòng)。龍門起重機(jī)的使用進(jìn)一步提高了集裝箱的裝卸效率。
當(dāng)麥克萊恩積極推動(dòng)海上集裝箱運(yùn)輸發(fā)展時(shí)，美國(guó)另一家船公司——麥特森航運(yùn)公司也在密切關(guān)注集裝箱運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。通過數(shù)據(jù)分析，麥特森航運(yùn)公司認(rèn)為集裝箱的最佳長(zhǎng)度范圍是20～25英尺。該公司還在集裝箱上加裝鋼質(zhì)角柱，以提高集裝箱的承載能力。
在休斯敦港“蓋特威城”號(hào)的首航儀式上，麥特森航運(yùn)公司的員工發(fā)現(xiàn)龍門起重機(jī)存在安全隱患：當(dāng)2臺(tái)起重機(jī)同時(shí)起吊2個(gè)重箱時(shí)，如果起重機(jī)發(fā)生搖晃，有可能導(dǎo)致船舶傾覆。為消除這一安全隱患，麥特森航運(yùn)公司開始重新設(shè)計(jì)起重機(jī)。1959年1月9日，世界第一臺(tái)岸邊集裝箱起重機(jī)在舊金山港投入使用。這臺(tái)起重機(jī)高達(dá)113英尺（34.44m），由2個(gè)A形支架和夾在中間的水平吊臂組成；支架的4個(gè)支腿裝有車輪，可以沿碼頭鐵軌移動(dòng)；支腿的橫向間距為34英尺（10.36m），允許2輛卡車或2列火車并排從起重機(jī)下方通過；水平吊臂長(zhǎng)95英尺（28.96m），足以橫跨整個(gè)船身；吊臂后端為壓重物。與龍門起重機(jī)相比，岸邊集裝箱起重機(jī)在作業(yè)過程中不會(huì)發(fā)生搖晃，裝卸更為安全，裝卸效率更高。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)前岸邊集裝箱起重機(jī)已發(fā)展到可同時(shí)起吊3個(gè)40英尺集裝箱（見圖1），在裝卸效率、安全性能、自動(dòng)化程度等方面均有質(zhì)的飛躍。
集裝箱碼頭指由港池、錨地、進(jìn)港航道、泊位等水域范圍以及貨運(yùn)站、堆場(chǎng)、碼頭前沿、辦公生活區(qū)域等陸域范圍組成的能夠容納完整的集裝箱裝卸操作過程且具有明確界限的場(chǎng)所。作為集裝箱裝卸的主要場(chǎng)所，集裝箱碼頭的現(xiàn)代化發(fā)展水平對(duì)承運(yùn)人、托運(yùn)人、制造商和最終消費(fèi)者都將產(chǎn)生重要影響。隨著集裝箱運(yùn)輸?shù)呐畈l(fā)展，現(xiàn)代集裝箱碼頭的基礎(chǔ)設(shè)施、作業(yè)能力和管理水平均有顯著提升，主要表現(xiàn)為：（1）具備滿足大型集裝箱船靠離泊作業(yè)要求的前沿水深和水域范圍，能夠確保船舶安全靠離泊；（2）具備足夠的陸域范圍，能夠滿足集裝箱堆存和堆場(chǎng)作業(yè)需求；（3）擁有各種集裝箱裝卸和搬運(yùn)設(shè)備，能夠高效、安全地完成裝卸作業(yè)和集疏運(yùn)；（4）采用信息化管理手段，最終實(shí)現(xiàn)碼頭作業(yè)的自動(dòng)化。
5 集裝箱船的大型化趨勢(shì)
集裝箱標(biāo)準(zhǔn)在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一后，國(guó)際集裝箱運(yùn)輸進(jìn)入高速發(fā)展期，集裝箱船大型化的發(fā)展速度之快更是令人驚嘆（見表1）。在集裝箱船大型化浪潮中，我國(guó)造船業(yè)的表現(xiàn)引人注目：2008年4月3日，中日合資的南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司向中遠(yuǎn)集運(yùn)交付最大載箱量為10062TEU的“中遠(yuǎn)大洋洲”號(hào)集裝箱船；2015年7月27日，上海外高橋造船有限公司向達(dá)飛輪船交付最大載箱量為1.8萬TEU的“達(dá)飛·瓦斯科·達(dá)伽馬”號(hào)集裝箱船；2016年7月8日，上海外高橋造船有限公司為中國(guó)遠(yuǎn)洋（香港）公司建造的2萬TEU集裝箱船正式開工；2017年9月19日，達(dá)飛輪船與上海外高橋造船有限公司、滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司簽署9艘2.2萬TEU集裝箱船建造合同。由此可見，我國(guó)造船業(yè)已跨入世界超大型集裝箱船開發(fā)、設(shè)計(jì)和建造的第一方陣。
6 我國(guó)集裝箱運(yùn)輸業(yè)發(fā)展概況
我國(guó)集裝箱海運(yùn)業(yè)起步較晚，1978年1月才開始在中日航線的雜貨班輪上捎帶集裝箱。然而，經(jīng)過近40年的快速發(fā)展，我國(guó)已躋身世界集裝箱航運(yùn)大國(guó)之列：中遠(yuǎn)海運(yùn)集裝箱運(yùn)輸有限公司是全球第四大集裝箱船公司；在全球集裝箱吞吐量排名前10位的港口中，我國(guó)港口占有7個(gè)席位，其中上海港集裝箱吞吐量連續(xù)7年位居全球第一；我國(guó)是集裝箱生產(chǎn)大國(guó)，集裝箱產(chǎn)量占全球集裝箱總產(chǎn)量的90%以上；我國(guó)是造船大國(guó)，超大型集裝箱船的設(shè)計(jì)和建造能力已位居世界前列；我國(guó)自動(dòng)化集裝箱碼頭技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平；上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司在全球港口機(jī)械領(lǐng)域的市場(chǎng)份額已達(dá)到90%。
7 集裝箱運(yùn)輸發(fā)展趨勢(shì)
未來集裝箱運(yùn)輸將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)1）集裝箱船的智能化水平繼續(xù)提升，將向無人化方向發(fā)展；（2）大型集裝箱船使用液化天然氣作為燃料，甚至采用核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，在延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間和提高載箱能力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)零碳排放；（3）集裝箱碼頭將繼續(xù)向決策智能化、作業(yè)自動(dòng)化、現(xiàn)場(chǎng)無人化、能源綠色化方向發(fā)展，生產(chǎn)作業(yè)的高效性、安全性、可靠性、穩(wěn)定性將繼續(xù)提升；（4）集裝箱、集裝箱船、集裝箱碼頭之間自動(dòng)傳遞和共享信息，使集裝箱運(yùn)輸更加智能、高效。
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