集装箱运输的“前世今生”

陆悦铭 陈炎城 朱春东 周彬彬

在青岛港前湾港区四期集装箱码头、厦门港海沧港区远海集装箱码头和上海港洋山深水港区四期集装箱码头，集装箱装卸作业已实现全自动化。以卸船作业为例：集装箱船靠泊后，岸边集装箱起重机、自动导引车、轨道式龙门起重机等全部到达指定位置；计算机发出作业指令后，岸边集装箱起重机从船上抓取集装箱，并将集装箱放在自动导引车上；自动导引车载运集装箱驶往堆场；堆场内的轨道式龙门起重机从自动导引车上起吊集装箱，并将集装箱堆放在指定位置。很难想象，这些设备均采用无人操作模式，并且从集装箱运输诞生到集装箱装卸作业实现全自动化只用了短短60多年。

1 集装箱运输的出现

从马车运输时代到早期的公路和铁路运输时代，货物装卸均采用人工或机械单件装卸方式，不仅费力、费时，而且容易造成货损、货差。后来，公路运输率先采用将同一目的地的单件货物统一装箱的运输方式，不仅提高运输效率，而且减少货损、货差。此后，这种运输方式逐步推广至铁路运输。1814年，英国出现以方木为框架、以木条为围板的敞口铁路车厢。1830年，英国铁路首次采用容器装运煤炭，接着又采用容器装运杂货。1845年，英国铁路开始采用全封闭的铁木结构货运车厢。

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，俗称“兰开夏托盘”。这种铁路托盘用于运输棉纱和棉布，被认为是集装箱的雏形。20世纪初，英国铁路首次采用结构较为简单的木箱装运家具，转运时采用起重机把木箱搬运至公路运输车辆上，再通过公路运输将货物运至目的地。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长度为9英尺（2743mm）的钢质集装箱。每节铁路货车可以装载6个集装箱，每个集装箱的载质量为5t。这种钢质集装箱的应用使铁路中转运输效率大幅提高，成本大幅降低。此后，这种运输方式传入德国和法国等国家。1928年，世界公路会议在意大利罗马举行，与会代表讨论在国际运输中使用集装箱的问题。1930年，集装箱运输的国际组织——国际集装箱协会在法国巴黎成立，负责研究集装箱标准化问题，以便协调国际集装箱运输工作。为进一步提高铁路集装箱运输效率，国际铁路联盟于1933年制定铁路集装箱標准，并在欧洲铁路运输中使用统一规格的集装箱。在此后的10多年里，由于公路运输与铁路运输之间的配合度较差，集装箱运输优势难以充分发挥，导致集装箱运输发展陷入停滞不前的局面。直到1955年，美国铁路公司将集装箱连同拖车一起装载在铁路平板车上运输，从而将铁路运输低成本、高效率的优势与公路运输“门到门”的优势有机结合起来，才使集装箱运输的经济意义重新得以显现。

2 集装箱船的诞生

在早期的货船运输中，货物均装在麻袋或木箱内，由码头工人以肩挑或背扛的方式完成装卸作业。

18世纪工业革命后，为提高货物装卸效率，码头采用小型起重机吊装、吊卸吊货网的方式实施装卸作业，但仍然需要码头工人将货物装入和搬出吊货网。这种装卸方式受天气影响较大，容易出现货损、货差，效率较低且成本较高。

二战期间，美军采用两栖登陆舰装载卡车以执行滩头登陆任务，并用小型钢质集装箱运送士兵的私人物品；但由于运输方向仅为单向，集装箱运输优势并未得到充分体现。20世纪50年代初期，集装箱运输继续发展：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一阿拉斯加航线上采用木质和钢质集装箱；密苏里太平洋铁路公司推广带轮铝质集装箱；美国火车轮渡公司则用大型起重机将整节列车吊装上船完成运输。此后，直到美国人马尔科姆·麦克莱恩（Malcom McLean）提出集装箱海陆联运的设想，现代意义上的集装箱运输才真正开始起步。麦克莱恩因此而被誉为现代集装箱运输之父。

麦克莱恩年轻时拥有自己的卡车运输公司。由于卡车在运营过程中经常面临公路拥堵问题，麦克莱恩于1953年提出海陆联运的设想：在码头建造货运场站，让卡车沿坡道开上专门设计的货船，并将其拖挂的拖车留在船上；货船载运拖车至目的港后，卡车再将拖车拖走。为了实现这一设想，麦克莱恩于1955年接管了泛大西洋轮船公司（后更名为“海陆服务公司”）。

后来，为了避免浪费船舶载货空间，麦克莱恩又对上述运输方式加以改进：装船时，将拖车的车厢与底盘分离，仅装运车厢；卸船时，将车厢吊至拖车底盘上，固定后即可由卡车拖走。改进后的运输方式能够实现车厢在货舱内的多层堆放，不仅节省船舶载货空间，而且大幅降低运输成本。

为了规避营运风险，在正式采用集装箱船运输集装箱之前，麦克莱恩首先考虑用油船运输集装箱：油船的甲板可以堆放集装箱，而油舱仍然可以装运原油。麦克莱恩对美国在二战时期建造的T2型油船进行改造，在甲板上安装金属框架以固定集装箱。他利用美国政府提供的优惠政策购买了2艘T2型油船，“理想-X”号（Ideal-X）是其中之一。根据“理想-X”号可用甲板的长度和宽度，集装箱长度设计为33英尺（10058mm）。将集装箱从码头上起吊至“理想-X”号甲板上并固定的全过程平均耗时7min。“理想-X”号共装有58个集装箱和1.5万t原油，装船作业持续8h。1956年4月26日，100多位要人在美国纽瓦克港参加“理想-X”号首航仪式。“理想-X”号驶离纽瓦克港后，沿美国东海岸航行6d到达休斯敦港，其载运的集装箱被等候在码头的58辆卡车继续运至最终目的地。当时同等航程的中型散货船的单位运输成本为5.83美元/t，明显高于“理想-X”号的单位运输成本。

“理想-X”号首航取得了令人兴奋的成功，展现了集装箱运输的光明前景。在此基础上，麦克莱恩将6艘C-2型货船改造成专用集装箱船，使其货舱也能装载集装箱。C-2型货船设计于1937—1938年，建造于1939—1945年，共有173艘，以船长140m、船宽19m为主流尺寸。与之前建造的其他类型的货船相比，C-2型货船的速度和燃油经济性都非常出色。麦克莱恩对C-2型货船的改造设想是：在货舱中设置金属格栅，从而使集装箱能够多层堆放，避免集装箱在船舶航行过程中发生移位，并且方便起重机吊装、吊卸集装箱。改造后的C-2型货船甲板和货舱一共能够装载226个集装箱。1957年10月4日，经过改装的世界第一艘全集装箱船“盖特威城”号（Gateway City）投入休斯敦一迈阿密一纽瓦克航线运营。“盖特威城”号为装卸货物而停靠在码头的时间仅为15h，而同等吨位的杂货船则长达7d。此外，“盖特威城”号的装卸费用仅为普通货船的1/37。“盖特威城”号的运营获得前所未有的成功，由此开创了集装箱运输的新纪元。

3 集装箱规格的标准化和种类的多样化

3.1 集装箱规格的标准化

在集装箱运输发展的初期，公路运输和铁路运输采用的集装箱规格不同；后来，公路运输和铁路运输采用的集装箱规格趋于统一，但不同国家和地区之间的集装箱规格仍然存在很大差异。自从海上集装箱运输兴起后，公路集装箱运输、铁路集装箱运输和海上集装箱运输的联系日益紧密，加之海上集装箱运输多为国际运输，如果继续采用外形、尺寸和质量各不相同的集装箱，不仅将给国际贸易和运输带来诸多不便，而且不利于集装箱运输效率的提高。在此背景下，美国标准化协会（现为“美国国家标准化学会”）于1958年开始研究制定集装箱外形标准，并于1960年制定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，并开始研究制定国际集装箱标准。1964年，国际标准化组织集装箱技术委员会制定了第一个关于集装箱尺寸和额定质量的国际标准，有力地推动了国际集装箱标准化进程，对促进国际集装箱运输发展起到积极作用。1966年，海陆服务公司开始在纽约至欧洲航线上采用国际标准集装箱。

目前通用的国际标准集装箱主要包括：（1）20英尺标准集装箱，长20英尺（6096mm），宽8英尺（2438mm），高8.5英尺（2591mm）；（2）40英尺标准集装箱，长40英尺（12192mm），宽8英尺，高8.5英尺；（3）40英尺高箱，长40英尺，宽8英尺，高9.5英尺（2896mm）。

3.2 集装箱种类的多样化

随着集装箱运输优势的不断显现，越来越多的货主选择集装箱运输。为适应货主的运输需求，集装箱种类也不断丰富，主要包括：（1）干货集装箱，用于运输不需要调节温度的普通杂货；（2）散货集装箱，用于运输粉末状、颗粒状的散货；（3）液货集装箱，用于运输液体货物；（4）冷藏集装箱，用于运输对温度有要求的冷冻、保温、保鲜等货物，箱内装有冷机，并在内壁敷设热导率较低的材料；（5）汽车集装箱，用于运输汽车，箱内可分为2层；（6）牲畜集装箱，用于运输活牲畜，有通风、喂料和除粪等装置；（7）挂衣集装箱，用于运输高级成衣，可避免成衣产生褶皱；（8）框架集装箱，用于运输超大或超重货物。

4 集装箱装卸设备的发展历程

在海上集装箱运输兴起之初，集装箱装卸是通过码头或船上配备的起重机完成的。由于大多数码头或船上的起重机无法起吊l0t以上的集装箱，麦克莱恩向一家废弃的造船厂购买了2台悬臂回转式起重机，并对其进行改造。改造后的悬臂回转式起重机的结构高度降低，并且可以沿着与船身平行的码头铁轨移动。这2台起重机分别安装在纽瓦克港和休斯敦港，为“理想-X”号提供集装箱装卸服务。尽管改造后的悬臂回转式起重机的装卸效率比传统起重机提高好几倍，但仍然存在操作难度较大的问题，无法适应大规模装卸作业。应麦克莱恩的要求，美国华盛顿州斯卡吉特钢铁厂制造了一台龙门起重机。这台起重机有4条支腿，其中2条支撑在码头铁轨上，另外2条搭在船舶外侧的甲板上。该起重机大车可以沿码头铁轨移动，起吊行车可以在船身与码头间移动。龙门起重机的使用进一步提高了集装箱的装卸效率。

当麦克莱恩积极推动海上集装箱运输发展时，美国另一家船公司——麦特森航运公司也在密切关注集装箱运输的发展。通过数据分析，麦特森航运公司认为集装箱的最佳长度范围是20～25英尺。该公司还在集装箱上加装钢质角柱，以提高集装箱的承载能力。

在休斯敦港“盖特威城”号的首航仪式上，麦特森航运公司的员工发现龙门起重机存在安全隐患：当2台起重机同时起吊2个重箱时，如果起重机发生摇晃，有可能导致船舶倾覆。为消除这一安全隐患，麦特森航运公司开始重新设计起重机。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。这台起重机高达113英尺（34.44m），由2个A形支架和夹在中间的水平吊臂组成；支架的4个支腿装有车轮，可以沿码头铁轨移动；支腿的横向间距为34英尺（10.36m），允许2辆卡车或2列火车并排从起重机下方通过；水平吊臂长95英尺（28.96m），足以横跨整个船身；吊臂后端为压重物。与龙门起重机相比，岸边集装箱起重机在作业过程中不会发生摇晃，装卸更为安全，装卸效率更高。

随着技术的不断进步，当前岸边集装箱起重机已发展到可同时起吊3个40英尺集装箱（见图1），在装卸效率、安全性能、自动化程度等方面均有质的飞跃。

集装箱码头指由港池、锚地、进港航道、泊位等水域范围以及货运站、堆场、码头前沿、办公生活区域等陆域范围组成的能够容纳完整的集装箱装卸操作过程且具有明确界限的场所。作为集装箱装卸的主要场所，集装箱码头的现代化发展水平对承运人、托运人、制造商和最终消费者都将产生重要影响。随着集装箱运输的蓬勃发展，现代集装箱码头的基础设施、作业能力和管理水平均有显著提升，主要表现为：（1）具备满足大型集装箱船靠离泊作业要求的前沿水深和水域范围，能够确保船舶安全靠离泊；（2）具备足够的陆域范围，能够满足集装箱堆存和堆场作业需求；（3）拥有各种集装箱装卸和搬运设备，能够高效、安全地完成装卸作业和集疏运；（4）采用信息化管理手段，最终实现码头作业的自动化。

5 集装箱船的大型化趋势

集装箱标准在全球范围内实现统一后，国际集装箱运输进入高速发展期，集装箱船大型化的发展速度之快更是令人驚叹（见表1）。在集装箱船大型化浪潮中，我国造船业的表现引人注目：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向中远集运交付最大载箱量为10062TEU的“中远大洋洲”号集装箱船；2015年7月27日，上海外高桥造船有限公司向达飞轮船交付最大载箱量为1.8万TEU的“达飞·瓦斯科·达伽马”号集装箱船；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；2017年9月19日，达飞轮船与上海外高桥造船有限公司、沪东中华造船（集团）有限公司签署9艘2.2万TEU集装箱船建造合同。由此可见，我国造船业已跨入世界超大型集装箱船开发、设计和建造的第一方阵。

6 我国集装箱运输业发展概况

我国集装箱海运业起步较晚，1978年1月才开始在中日航线的杂货班轮上捎带集装箱。然而，经过近40年的快速发展，我国已跻身世界集装箱航运大国之列：中远海运集装箱运输有限公司是全球第四大集装箱船公司；在全球集装箱吞吐量排名前10位的港口中，我国港口占有7个席位，其中上海港集装箱吞吐量连续7年位居全球第一；我国是集装箱生产大国，集装箱产量占全球集装箱总产量的90%以上；我国是造船大国，超大型集装箱船的设计和建造能力已位居世界前列；我国自动化集装箱码头技术已达到世界先进水平；上海振华重工（集团）股份有限公司在全球港口机械领域的市场份额已达到90%。

7 集装箱运输发展趋势

未来集装箱运输将呈现以下发展趋势1）集装箱船的智能化水平继续提升，将向无人化方向发展；（2）大型集装箱船使用液化天然气作为燃料，甚至采用核动力驱动，在延长续航时间和提高载箱能力的同时实现零碳排放；（3）集装箱码头将继续向决策智能化、作业自动化、现场无人化、能源绿色化方向发展，生产作业的高效性、安全性、可靠性、稳定性将继续提升；（4）集装箱、集装箱船、集装箱码头之间自动传递和共享信息，使集装箱运输更加智能、高效。