集装箱配载系统误差分析

青岛远洋船员职业学院航海系 成海涛 赵东野

集装箱船舶得益于船舶配载仪的强大计算功能，减轻了配载人员繁重的配载计算工作，使复杂的配载计算可以在数据输入瞬间即可得出结果，减少了配载时间，加速了船舶的周转。配载仪的诸多优点使其在船上得以广泛应用，尤其随着船舶大型化的发展，其作用愈加凸显。配载仪的强大功能包括核算船舶稳性、强度、吃水差，分类获取集装箱统计信息，调整船舶适当浮态等。虽然如此，我们也必须认识到，船上再先进的设备也只是起到辅助参考的作用，设备在开发及使用的过程中不可避免地出现误差，船舶工作人员不可完全依赖设备，而应合理利用，尽量减小误差的影响。

一、CASP配载系统简介

CASP（Computer Automated Stowage Planning）系统全称为电脑自动化配载计算系统，是一套以VB （Visual Basic） 程序语言开发的数据库程序，由韩国Total Soft Bank Ltd生产，已在集装箱船上得到广泛配置应用。

CASP程序已发展十余年之久，其数据库为该软件商自定的结构，与一般通用的数据库结构有所不同。由于 IMO对集装箱船数据库所作的标准格式制定较晚，CASP程序结构也与 IMO 制定不同，所以在实际运用上须另行开发 EDI 来转换格式以转移数据到其他应用接口，CASP程序的数据库虽无法直接以其他数据库程序（如ACCESS、DBASE、XBASE）开启，但通过档案转换仍能作相当运用。

二、CASP配载系统误差分析

谈到某一系统或设备的误差，一般会分为系统误差和偶然误差两部分，对于CASP配载系统误差分析也主要从这两点出发。

（一）CASP配载系统的系统误差

1.原始数据误差

船体曲线是平滑曲线，是有曲率变化的，转换成数值形态，不论算至小数多少位都不可能无误差，加之将连续曲线转成一段段的数据，其取样间隔的密度也影响其正确性。

2.原始造船误差

船舶静水曲线为船模外形的原始设计，造船厂据之放样裁割焊接，一系列同型船没有一条能完全无尺寸出入而达到合乎设计的船型平滑曲线，这就产生了造船原始误差。

3.CASP 数据库输入误差

船舶数据种类繁多，数据量庞大，且非船舶设计建造船厂的原始数据，而是由软件开发商依Hydrostatic Table以人力输入，上万笔的输入，发生错误的概率不低。此种误差有数个解决之道，最佳方法是向造船厂要求提供原始数据数据库（电子数据库）直接将文件输入CASP。

4.船体变形误差

船舶静水曲线是船体模型曲线，实务上大型集装箱船，尤其万箱级船舶由于结构强度的原因，空船时就已经有中拱现象，随货物积载的位置及重量变化产生的船体变形千变万化，其外形与该吃水下的完美设计曲线间已有差异，连带所取用的数据也有差异，因变形方式不一定，无法完全修正。但总的变形还是以中拱变形最为明显。

CASP 系统误差主要有以上几点但并不限于这几点，如因数据表精度问题，也会存在误差。 在船舶达到一定吃水时曲线可能变化剧烈，如船舶吃水达到舵板上方（即艉段宽阔处坐水），各参数值都有很大移动，CASP 原始 Table 每吃水 20 cm 采一数据以线性内差法计算就可能与实际正确参数偏差甚多。

（二）CASP配载系统的偶然误差

1.重量量测误差

不论货载的过磅、油水量的计测都有一定的误差产生，使得据以计算的基准重量已失准度，计算所得水尺不可能符合实际观测结果，当然其他无法目测获得的真实数据也与此计算数据有所偏差。

（1）装箱重量误差

装载集装箱实际重量与所提供的重量不一致，除了客观的称重误差外，货主假报、瞒报重量的情况也不可忽视，尤其内贸集装箱该情况比较严重。作为船员对其无能为力，但随着航运市场的逐渐规范发展，IMO也采取了相应的预防措施，这种现象很快会得到改观。但船员应认识到此误差的存在，当接近满载时，此误差可能造成超载，还可能由于不可控制的轻重箱倒置而使船舶的稳性计算产生无法估计的误差，而给船舶带来极大的安全隐患。船舶在开航后避让时用舵就会明显地感觉到稳性问题，稳性不足时用舵后船舶横倾角较大，而且恢复缓慢。此时应注意提前避让，不要用大舵角。

（2）船用油、水变化的误差

船舶在港期间，进行配载计算时，船用压载水、淡水、油水变化频繁，有时加油，有时加水，而船舶又一直在消耗油水，如果没有及时测量和计算，则该误差也将比较大；即使量水量油了，但没做纵横倾修正，也会存在较大误差；还有将压载水排空时，由于船舶结构的原因很难将舱内水全部打掉，除非用扫舱泵等，如果舱内有残水，而输入系统时却都以排空状态输入，这也会导致误差。

（3）船舶常数误差

船舶常数不是一定值，使其变化的原因很多，船上习惯做法是采用最近测定的船舶常数作为一定值使用。本身测量船舶常数时就会存在误差，加之长时间的船舶运营，其数值必然会发生较大的变化，用原数值必将存在误差。尤其是老旧船，误差率更大。

2.货物重心高度的取值误差

为了便于系统计算，一般每个箱子的重心高度都取箱高的45%，而实际配箱必然存在满载和不满箱等状态，每个箱子重心高度可能都不相同，采用此经验值的方法必然存在误差。

3.船舶舷外水密度的误差

船上习惯做法都是将水密度设为标准海水密度，大多数大副没有经常测定港口水密度的良好习惯。如在上海外高桥水密度接近淡水的，如果还用标准海水密度计算必然存在较大的误差（1 ‰的水密度误差，对大型船舶而言会引起约1 cm 的吃水误差）。

三、减小误差的应对措施

配载仪的误差直接影响到船舶的安全，配积载人员不能忽视。作为船上的船长、大副对减小某些误差无能为力，尤其是系统误差，但偶然误差是可以评判并减小的，可以采取以下的办法：

（一）CASP配载系统的系统误差减小措施

对于上述系统误差1～3，船上工作人员没有行之有效的办法，但配积载软件都是经过船级社认证的，其误差对船舶安全影响很小或已在可控的范围，船长和大副可不必考虑其影响。

上述系统误差4的影响是比较大的，但只要合理地配积载及利用油水，就可以有效减小中拱变形的影响，具体措施如下。

（1）将较重的箱子或后到港的箱子尽量集中在船中部，轻箱放首尾部。通常安排重箱的顺序可设置为：先船中部，再船前部，最后是船中后部。

（2）合理安排压载水，为减缓中拱变形应尽量使用漂心前靠近中部的压载舱压载。

（3）油水分配也是自中部向首尾依次装载，使用时顺序相反。

产生系统误差的原因不仅仅限于以上列举，还有很多。因为存在着这些误差，为确保船舶安全，各相关国际公约及船级社对船舶的载重线、稳性及应力承受极限等均有所规范限制，留有安全余量以防万一，故船上实际操作中只要船舶各项性能数据计算值在安全设定值范围内，就可以不考虑这些系统误差的影响。

（二）CASP配载系统的偶然误差减小措施

（1）减小重量量测误差的应对措施。

①对于箱重不一致及货主假报、瞒报重量的情况，船长、大副对其无能为力，而且CASP 配载仪没有提供由水尺来计算的功能，其 Displacement 与所有静水参数均是由加总重量所得的Displacement反查 Hydrostatic Table 而来，一旦偷重较多，计算结果可信度即甚低。例如，以某4 229 TEU集装箱船为例，相差50 cm，其一般吃水状况下 TPC 在75 MT上下，差50 cm表示重量误差高达 75×50 =3 750 t ，则以此计算所得船舶稳性及应力值已不具参考价值，需找出这些重量分布所在，重新列入计算。具体方法如下：

a.求计算排水量。大副在取得所有重量数据（空船重量、油水重、箱重、船舶常数等）后，将其加总即为计算排水量值。

b.求实际排水量。实际看水尺查静水曲线表Hydrostatic Table得对应排水量，并作纵横倾修正、海水密度修正得到真正排水量，依此值取得正确之TPC、MTC、KB、KM 等参数值。

c.求排水量差。用计算排水量减去实际排水量得差额可作为一常数处理，如果此值不大，可以将其重心高度取为以全体货载平均重心高度来算，虽非完全正确但实际操作中能接受。如果此值较大或为了尽量减小误差，无法判断多出这部分重量的分布位置时，可将某一港口的总误差重量平均分摊到该港装的每个箱子上，假设为平均偷重。

d.将重量差输入CASP系统。可平均调整货载重量或直接以常数形式列入计算（Constant不大时），使计算所得之吃水（Draft）与实际相符，以此计算基准算出的船舶稳性、强度及吃水差等数值才正确可用。

②在港期间油水变动后应令木匠及时测量，并进行纵横倾修正，确保油水数量准确；对于排空的水舱，除非用扫舱泵扫舱，否则应根据经验估算将舱内残水量录入CASP，不可直接输入零。

③每次坞修后应测定船舶常数，尽量减少其误差。

（2）大副应测量靠泊港口水密度，不能直接录入标准海水密度。集装箱船舶一般定线，靠泊港口固定，所以为了减少工作强度，可以利用几个航次测量出每个港口的密度，取其平均值，这样也可以减少因水密度产生的误差。

（3）每一港完货后、开航前，大副必须现场观测船舶实际吃水，并与CASP计算水尺比较，如有任何怀疑，应仔细核查原因。经过数个港口的比对，大副可以总结在各种装载状态下实际吃水与CASP计算水尺的总误差（对于某一固定船型其水尺误差一般在10~20 cm），方便以后工作。

（4）船舶在抵港前，尤其港口水深受到限制时，大副应再次认真观测实际吃水，确保船舶安全进港。

四、结束语

配载的正确与否直接关系到集装箱船舶的安全，随着船舶大型化的发展，船舶强度、扭矩、剪切应力等相关计算愈显重要，尤其当配载系统计算出的相关数值接近许用值时，大副应更加谨慎。作为船长和大副不但应熟练掌握配积载系统的基本应用，还应了解其产生误差的原因及解决方法，只有这样才能更好地保证人员、船舶及货物的安全。

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