（载运工具运用工程专业论文）基于vc集装箱船配载程序的开发与研究.pdf

摘要 集装箱运输作为一种先进的现代化运输方式，已在世界范围内得到了飞速发 展t 受到国际航运界的普遍重视，并成为世界各国保证国际贸易的攮优运输方式。 在未来的海上运输行业中，集装箱运输将越来越占到一个重要地位，集装箱化已 成为现代运输业发展的必然趋势。计算机软硬件技术的飞跃发展以及前人在集装 箱船配载方面所做的研究工作，为集装箱船舶配载程序的，i ：发与研究提供了理论 基础和技术支持。配载工作是船舶运输中的一个重要环节，编制集装箱船，特别 是大型集装箱船舶的配载计划，具有数据处理量大，计算要求高，限制条件多， 编制时间紧等特点，因此，利用计算机技术开发的集装箱船舶配载程序对于集装 箱船舶的快速装载、安全营运籼埘员劳动强度的减轻有着广阔的应用前景和重要 的现实意义。 w i n d o w s 环境下的v i s u a lc + + 编程软件具有强大的计算功能和绘图功能， m s 一一a c c e s s 数据库简单的操作方法且功能完善，因此本集装箱船配载软件使用 v i s u a lc + + 软件作为开发环境，以m s - - a c c e s s 数据库操作系统，选择i a o 作为 数据库访问技术。 根据最新国际海运危险货物规则中的规定和要求，对不同的危险品集装箱必 须进行隔离，本文建立了危险品集装箱之间的隔离方式的数学模型，用程序实现 了危险品箱的隔离判断以及声音报警系统，实现了对冷藏箱和危险箱的标识，利 用颜色区分集装箱不同的卸货港，实现了集装箱b a y 图的制作和快速装卸功能， 实现了对集装箱单箱的拷贝、粘贴以及完善的打印功能等等。程序界面友好，简 洁，操作方便，功能完善。在实船应用中取得了良好的效果。 该程序通过对集装箱船舶的稳性和强度校核计算的结果与船舶资料上提供的 数据相比较，浮态、稳性数据相吻合，强度计算精度高。这些为实现集装箱船舶 的自动配载提供了一个很好的软件实践。 关键词：集装箱船；配载；b a y 图；危险品箱隔离；声音报警系统 e x p l o r a t i o na n ds t u d yo ns t o w a g ep r o g r a m f o rc o n t a i n e rs h i p b a s e do n v i s u a lc + + a b s t r a c t a sa l la d v a n c e da n dm o d e r n i z e dt r a n s p o r t a t i o nm o d e ，c o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o nh a s a l r e a d yd e v e l o p e da tv e r yf a s ts p e e da n di t h a sb e e np a i dm o r ea t t e n t i o nb yt h e i n t e r n a t i o n a l s h i p p i n gi n d u s t r y n o w a d a y s ，i th a sb e c o m et h em o s te x c e l l e n t t r a n s p o r t a t i o nm o d ef o rc o u n t r i e sa l lo v e rt h ew o r l dt od e a lw i t hi n t e r n a t i o n a lt r a d e c o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o nw i l lp l a yam o r ea n dm o r er o l ei nf i a t u r e s h i p p i n g t ti s i n e x o r a b l et r e n do ft h ed e v e l o p m e n to f m a r i n et r a n s p o r t a t i o n t h ef a s td e v e l o p m e n to f c o m p u t e rt e c h n o l o g yp r o v i d e st h es t u d ya n dd e v e l o p i n gs t o w a g es y s t e mf o rs h i p sw i t h t h e o r e t i c a lb a s i sa n dt e c h n i c a ls u p p o r t7 l h ej o bo fs t o w a g ei sa ni m p o r t a n tp r o c e s si n c o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o n m a k i n gs t o w a g ep l a nf o rc o n t a i n e rs h i p se s p e c i a l l yf o rt h o s e l a r g eo n e s i sc h a r a c t e r i z e db yl a r g ea m o u n to fd a t ap r o c e s s i n g ，h i g hc a l c u l a t i o n p r e c i s i o n ，l o t so fr e s t r i c t i o n st ob ec o n c e r n e da n du r g e n tr e q u i r e m e n t so ft i m e s ot h e d e v e l o p m e n to fs t o w a g ep r o g r a mh a ss i g n i f i c a n tm e a n i n ga n dp r o f o u n da p p l i c a t i o n f o r e g r o u n dt or e a l i z ef a s tl o a d i n ga n dd i s c h a r g i n gc o n t a i n e r s ，s a f er u n n i n ga n dl e s s e n t h ew o r ki n t e n s i t yo fs e a m e n t h ev i s u a lc + 十p r o g r a m m i n gi nw i n d o w se n v i r o n m e n ti sp o w e r f u li np l o t t i n ga n d c a l c u l a t i o nt h em s - - a c c e s ss o f t w a r ei sp e r f e c ti ni t sf u n c t i o na n di t so p e r a t i o na n d a c c e s si s e a s y c o n s e q u e n t l y ，t h i s t h e s i s s e l e c tt h ev i s u a lc + 十a sd e v e l o p i n g e n v i r o n m e n t ，m s - - a c c e s sa sd a t a b a s es y s t e m a n dd a oa s d a t a b a s ea c c e s s i n g t e c h n i q u e a c c o r d i n gt ot h el a t e s ti m d gc o d e ，d i f f e r e n td a n g e r o u sc a r g oc o n t a i n e r sm u s tb e s e p a r a t e dp r o p e r l y , t h i sp a p e rb u i l d am a t h e m a t i c a lm o d e lw h i c hd e m o n s t r a t et h e c o n c r e t er e q u i r e m e n t so fs e p a r a t i o na m o n gd a n g e r o u sc a r g oc o n t a i n e r s ，b yt h i sm e a n si t t h e nr e a l i z et h es e p a r a t i o na n dj u d g m e n to fd a n g e r o u sc a r g oc o n t a i n e r s ，s o u n da l a r m s y s t e m ，i d e n t i f i c a t i o no fr e e f e rc o n t a i n e ra n dd a n g e r o u sc a r g oc o n t a i n e r s ，d i s t i n g u i s h t h ed i s c h a r g i n gp o r tf r o md i f f e r e n tc o n t a i n e r sb yt h e i rc o l o r ，t h ep l o t t i n go fb a y sa n d f a s t d i s c h a r g i n gf u n c t i o na n dt h ec o p ya n dp a s t o fs i n g l ec o n t a i n e ra sw e l la s c o m p r e h e n s i v ep r i n t i n gi np r o g r a m t h ei n t e r f a c eo ft h es t o w a g es o f t w a r ei s f r i e n d l y a n dc o n c i s e ，i t so p e r a t i o ni s e a s yb u ti t sf h n c t i o ni sp o w e r f u l w eg e tg o o dr e s u l t si n p r e c i s i o nw h e na p p l i c a t i o nt h ep r o g r a mt oac o n c r e t ec o n t a i n e rs h i p t h es t a b i l i t ya n df l o a t a t i o nd a t ar e s u l t st a l l yw i t ht h o s ep r o v i d e di nt h el o a d i n g m a n u a l ，a n dt h es t r e n g t hr e s u l t sa r eh i g hi np r e c i s i o n ，a l lo fw h i c hm a k eag o o d p r o g r a m m i n gp r a c t i c eb a s i so ft h er e a l i z a t i o no fa u t o m a t i cs t o w a g ef 【) rc o n t a i n e rs h i p k e yw o r d s ：c o n t a i n e rs h i p ；s t o w a g e ；b a yp l a n ； d a n g e r o u sc o n t a i n e rs e p a r a t i o n ；s o u n da l a t i ns y s t e m 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导f - ，独立进行研究t 作所取得的成果， 撰写成博士，硕士学位论文 = = 基王y ：塞菱箍监醒戴猩庄的五筮复盟究：。 除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体 已经公开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：铆l 叉辛渺6 年，月3 f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位淦 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位芘支。 论文作者签名：歙义竿导师签名：牟去乏 日期：年3 月j 1 。曰 第1 章绪论 1 1 引言 由于集装箱的使用扩大了货物的运输范围，促进了贸易的发展，提高了件杂 货及部分散货的集装箱化率，集装箱货运量一直呈现增长的态势“1 ，集城箱海上 运输得到了迅猛发展。1 9 9 7 年全球集装箱运输量达到了l _ 5 2 亿t e u ，1 9 9 9 年全球 集装箱运输量达2 0 1 亿t e u ，比1 9 9 8 年1 8 7 亿t e u 增长了7 ，8 ，据预测，2 0 1 0 年全球集装箱运量将进一步增长到2 9 1 亿t e u 。受世界经济复苏的鼓舞，国际航 运市场从2 0 0 3 年下半年开始持续走高，圈际集装箱运输市场的发展势头为历年所 罕见，据统计，到2 0 0 5 年年底全球集装箱船运力增加了1 1 以上。根据目前订单 统计，预计新船交付运力约9 6 万t e l l ，2 0 0 6 年约1 2 0 万t e u ，远远高于2 0 0 4 年 6 5 万t e u 的新船交付力“。“。一批8 0 0 0 标准箱蚍上的超大型集装箱船从2 0 0 6 年起 将陆续交货。繁荣的市场刺激了各项相关技术的发展，加快了船舶大型化和码头 高效化的进程，这对于船舶运输相关的软件环境建设提出了更高的要求。集装箱 船特别是大型集装箱船舶的配载，具有数据处理量大，计算要求高，限制条件多， 编制时间紧等特点，由于集装箱船的不断发展，目前已有的集装箱配载软件并不 是十分完善，特别在危险箱的隔离处理方面主要依赖于配载人员根据危险品规则 进行操作和判断，没有在计算机上得到很好地实现。为了确保船舶的安全，提高 船舶配载效率，减少由于人为因素给船舶带来的不安全因素，编制集装箱船舶配 载软件是十分必要的“”。 1 2 集装箱配载软件发展概述 集装箱船舶配载计划的编制。通常具有数据处理量大，计算要求高，约束条 件多，编制时间紧等特点，因此，集装箱船用配载软件的改进就显的很重要。近 年来信息技术一直在飞速发展，在这个背景下，集装箱船舶配载软件也取得了很 大的进步。纵观计算机在集装箱船舶配载计算上的应用，经历了如一f3 个发展阶 段2 “： n 上个世纪8 0 年代初出现的集装箱船舶专用配载计算机。其基本功能是进 行配载计算，计算项目包括船舶稳性、吃水、吃水差计算，船体受力校核等，并 能打印输出结果。 2 ) l 世纪8 0 年代中后期出现的运行于d o s 环境下的通用计算机，其功能得 到了进一步的扩展，不仅计算校核的项目n _ g ，而且能对集装箱船舶配数据进行 初步的管理，并能打印出集装箱的配载图。 3 ) 上世纪9 0 年代出现的w i n d o w s 环境下的集装箱配载计划辅助编制系统。 较之前两种计算机配载系统，其功能则有了巨大的飞跃。这类软件大多在w i n d o w s 环境下开发成功，不但能完成配载计算，而且具有集装箱船舶配载计划的辅助编 制功能。其特点包括如下以个方而： ( 1 ) 具备w i n d o w s 操作环境下应用软件的优点：能提供图形用户界面，具有一 致的窗口和菜单结构，能实现多任务，多线程环境，支持鼠标操作，带有动态和 静态的帮助系统。使软件的操作和学习更为方便。 ( 2 ) 6 t 于计算机硬件的飞速发展，c p u 处理速度大大提高，内存、硬盘等存储 设备的容量增大，因此这些软件的功能可作进一步的扩展，般他们除了具有配 载计算的基本功能外还具有冷藏集装箱实时监测、液体舱空挡实时测量、集装箱 系固计划编制、危险货物集装箱安全运输管理、最佳纵倾计算、横倾试验计算和 破舱稳性计算等。 f 3 ) 由于w i n d o w s 下开发的应用软件独立于硬件设备，并且易于实现网络数据 交换，因此随着计算机软、硬件技术的发展，对这类软件的维护和功能的而扩展 都较为方便，并有利于在船舶公司、代理公司、装卸公司以及其他相关部门之间 实现集装箱预配、初配和实配图的船图e d i 传输。 1 2 1 国外研究概况 早在6 0 年代末、7 0 年代初，国外航运公司及研究机构就对集装箱船的配载 方法研究产生了浓厚的兴趣，研究的目的主要是寻求一种在满足既定约束条件 下，倒箱最少和作业高效的配载方案。到目前为止，国际上已经有不少文章对此 问题作了不同层次的研究，从方法上讲，可以归纳为：随机模拟方法 ( p r o b a b i l i s t i cs i m u l a t i o nm e t h o d ) 、启发式算法( h e u r i s t i c sa l g o r i t h m ) 、 决策支持系统( d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ) 、专家系统( e x p e r ts y s t e m ) 、数学 规划模型( m a t h e m a t i c a lp r o g r a m m i n ga p p r o a c h ) “8 1 。下面分别对这几种方法 做简要的介绍。 1 ) 随机模拟方法( p r o b a b i l i s t i cs i m u l a t i o nm e t h o d ) 此类方法主要是应用包括m o n t ec a r l o 方法在内的计算机模拟技术，产生既 定航线下满足要求的多个方案，然后通过特定的评价方法对随机产生的多个方案 进行评价，从中选择出最佳的方案。 如a m e r i c a np r e s i d e n ti jd e s 使用的c a p s ( c o m p u t e r a i d e dp r e p a n n i n g s y sl e m ) 系统。该系统主要利用计算机产生预配方案。其理论基础就是m 随机模 拟技术。系统将船舶、集装箱和港口作为软件单元( s o f t w a r ee l e m e n t s ) 。利用 这个模型，设计一些同预配计划人员思考问题相似的算法，并以此算法产生各种 不同的配载方案。然后依据一系列标准对各种方案进行评价，从中选择出最优的 方案。 2 ) 启发式算法 此类方法采用从配载人员的实际操作经验中提取出来的经验作为启发式规 则来构造启发式算法产生积载计划。启发式方法对于解决工程中大量的无法或很 难作数学描述的问题，或是虽然能用数学描述，但却很难用现有的方法和机器来 计算的问题( 如工程中经常出现大量的n p c o m p l e t e 问题等难题) ，是一种经常 使用的方法。启发式方法没有固定的算法描述，其构造策略完全由具体的工程问 题决定，方法灵活。所求的解一般不是全局最优解，但般能够为工程实际所认 可。 3 ) 决策支持系统( d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ) 这类方法旨在为配载人员提供一种强有力的辅助配载工具。在配载的每个步 骤中，系统自动为配载人员提供各种性能数据和历史资料，为完成配载提供参考。 决策支持系统可以使配载人员集中精力去进行一些困难的需要创造力的工作。决 策支持系统充分发挥了计算机在计算和信息处理方面的精确性、快捷性和配载人 员的丰富经验和创造性，研制决策支持系统模型来实现人工参与的集装箱船舶配 载计划，在目前是比较可行的方法。 4 ) 专家系统( e x p e r ts y s t e m ) 这类模型将专家系统迂一l 、上智能领域的成果应用到船舶配载问题中建立 了一些飘型系统，尽管这局面的研究还没有完全成熟，但预计这将是一个非常有 的途的方向。 5 ) 数学规划模型( m a t h e m al c a p r o g r a m m i n ga p p r o a c , h ) 数学规划模型期望将集裴箱船舶配载问题描述为 个最优化问题，但由于问 题本身涉及的因素众多，要建立一个完全的数学模型是十分【j ；l 难的。1 9 7 8 年， s c o t t 和c h e r t 建立了满足最小压载最大装箱的优化模型。他们在动态整数规划 的基础上提出了限界分配方法，井用此方法将集装箱配到集装箱船舶特定的箱位 上去。这种方法的重要贡献是将分类原理心用到船舶配载问题上米。值得注意的 是1 9 9 2 年巴西人r c b o t t e r 和ma b r i n n a t i 的工作，他们将集装箱船配载问 题抽象为一个o - 1 规划问题，提出r 一个新的集装箱船舶配载优化模型。但是该 模型由于考虑的因素太多，规模十分陇大，不是一般的数学规划力法可以求解的。 122 国内研究概况 我国集装箱船舶运输起步较晚，而日船舶大多数为改装过来的小型船舯，吨 位小，所以集装箱船配载研究比围外要晚的多。到八十年代后期，才陆续有人意 识到这方面研究工作的重要性，并开始了一些计算机系统模型的研究工作c 近年 来，有关自动配载的理论研究比较活跃，也有一些原型系统问世，但大多仍处于 理论探讨阶段，能在实际中得到j 泛比用的系统尚没有报道。目前主要研究成粟 如下： 1 9 8 7 年交通部计算机应用研究所的蒋诗新介绍了集装箱船舶配载系统的分析 过程和设计思想、系统设计，以及集装箱船舶稳性计算的数学模型。该系统采用 结构化设计方法，全部程序用l e v e li ic o b 0 1 语言编写t 在a l t o s 8 6 0 0 微机系统 上进行程序实现。 1 9 9 3 年，大连海运学院的刘世宁教授及其研究生卫家俊用t u r b o p r o l o g 语言 完成了个集装箱船自动配载专家系统，该系统是针对上海远洋公司的“淀城” 和“松城”轮设计的。 1 9 9 4 年，大连海运学院管理学院的研究生王照宁采用信息管理系统和专家系 统相结台的方法建立了一个集装箱船舶自动配载系统管理模型”1 。 2 0 0 0 年，上海海运学院的邱文昌老师和吴善刚老师，在w i n d o w s 环境下，用 2 0 0 0 年，上海海运学院的邱文昌老师和吴善刚老师，在w i n d o w s 环境下，用 c 语言编制了一套集装箱船舶的配载系统，该系统是在可视窗l 1 中用手工配箱和用 计算机辅助计算来实现集装箱配载”。 1 2 3 目前研究的不足 国内各船检局和各船级社都有配套适用的配载系统，这些研究为计算机辅助 配载系统的开发和完善奠定了一定的基础，但还是存在一些不足： 1 ) 计算机辅助配载涉及的因素繁多。计算过程太多人为干预，智能化程度不高。 例如在实际的配载中对船体的总纵强度考虑并不是很精确，对危险品的处理特别 是危险品的隔离主要依赖于配载人员根据危险品规则进行操作和判断。目前在计 算机上并没有得到很好的实现。 2 ) 传统的集装箱配载过程是先分析航次配载任务，按照传统经验进行配载，然 后按校核调整一再配载的模式进行。过程烦琐。 1 3 论文研究的总体目标、主要内容和关键技术 1 ) 论文总体目标 集装箱船舶配载程序计算系统是针对集装箱船，实现了不同卸货港的区别判 断、特殊箱的处理、危险品集装箱的隔离、以及声音报警等功能；并且在合理的 范围内对集装箱船舶进行配载计算，包括船舶的浮态计算、稳性校核和强度校核。 系统具备数据查询功能和数据库访问功能，建立集装箱装载数据输入，液舱、货 舱船舶基本资料输入等数据库；具备船舶浮态计算、稳性衡准、强度校核等功能； 具备完善的曲线图形和结果显示以及打印输出功能。程序设计的界面直观，用户 操作简便。 2 、论文的主要研究内容 ( 1 ) 集装箱单元箱的操作 对集装箱单元箱的横向、纵向和垂向危险品箱的隔离状态以及报警系统的研 究是本文的重点；另外对用颜色标识不同卸货港现进行了研究。 ( 2 ) 集装箱配载的原则 船舶配载中需要对船舶浮态、稳性进行计算，计算的数据需要满足相关规范 的要求；对船舶强度进行计算并且计算数值需要满足一定的误差范围等等。此外， 集装箱船还有其特殊的要求：合理确定各类集装箱的箱位，对冷藏箱进行标识， 危险货物集装箱的处理，满足集装箱装卸顺序，减少中途港倒箱数量，实现快速 装载。 ( 3 ) 精确的拟合曲线 在实际编程计算过程中，资料上提供的数值都是离散的，为了提高计算集装 箱船舶配载计算的精度，需要对离散点使用插值法进行拟合，例如：静稳性曲线、 总纵强度曲线等。 ( 4 ) 编制集装箱船舶配载程序 集装箱船舶配载程序主要包括三大部分：输入部分、校核部分和输出部分。 输入部分指船舶的型值表数据( 包括静水力曲线表、邦金曲线表等等) ，船舶结构 参数和各分类数据( 包括船舶常数、重油、轻油、滑油、淡水以及压载水) 的输 入，校核部分是本系统的核心部分，包括单元箱危险品的判断、隔离、计算以及 船舶浮态、稳性衡准的核算，总纵强度的校核等等，输出部分主要是计算结果和 图形的显示以及打印输出。 3 ) 论文所使用的主要技术 ( 1 ) 由于v i s u a lc + + 在界面编程方丽有其独特的优势，程序采用v i s u a lc + + 作 为编程语言。 ( 2 ) 程序采用m s a c c e s s 为主要数据库，d a 0 为数据库访问技术。 ( 3 ) 使用公式法求取首尾吃水差和平均吃水，进而计算船舶的首尾吃水。 ( 4 ) 用积分法校核重要肋位所受的船舶剪力和弯矩。 ( 5 ) 直接打印配载图、静稳性曲线、强度曲线以及屏幕显示的各种数据结果。 本程序的开发是根据2 0 0 4 年危险品规则“。( i m d gc o d e ) 的要求，建立了各种 不同危险品之间隔离等级的数据库。按照隔离等级所规定的技术要求建立了隔离 判断数学模型。不仅能够对船舶的浮态、稳性、强度等安全指标进行校核，而且 实现了对危险品的隔离和自动报警功能。对于集装箱船舶的快速装载、保证集装 箱船的安全营运有着重要的现实意义。 第2 章集装箱船配载概述 2 1 引言 所谓配载，通常的理解是船公司根据订舱单进行分类整理后，编制出的一个 预配计划。与杂货船配载相似，集装箱船在编制配载图时，首先应熟悉各停靠港 箱数，平均箱重、特殊集装箱的运输要求等情况，随后总体| _ 二划分各停靠港集装 箱在船上的装箱区域，最后按先末港后初港、先特殊后一般的原则逐一为每一集 装箱选择合适的箱位。 2 2 集装箱船的人工配载过程 集装箱船配载的人工处理流程分为四个步骤：( 1 ) 收箱，码头收到来自外运公 司的配箱通知单后，开始清理出口堆场，并制定出口堆场训划。当集装箱运到码 头时，大门控制室指定一个场位，每个箱子都随带一一张装箱单；( 2 ) 核对与分类， 船舶配载要求各种数据准确完整，所以全部待装船的集装箱进入堆场后，要将装 箱单与出口单进行核对。核对项目为目的港、尺寸、类型等等。核对完毕后，要 根据每个集装箱的目的港、尺：，五重量等数据进行分类；( 3 ) 制定船舶配载图和装 船顺序表，计划人员根据货物、预配原则和船舶资利，选择一个预配方案，并绘 制预配图。然后，根据货物流向、预配图及配载原则和码头设备作业特点等，制 定实配图和装船顺序表；( 4 ) 实配图经船方确认后，码头按实配图，对船舶进行装 载。 可以说配载工作的主要步骤是预配阶段，预配即通常说的配载过程。 2 3 集装箱船的预配 集装箱船预配是集装箱船舶配载最关键的程序。预配的好坏，不仅影响到集 装箱船舶的安全，而且还涉及到集装箱船舶的营运效益。所以在编制集装箱船舶 预配图时，不仅要考虑集装箱船舶的稳性、总纵强度和操纵性，而且还要考虑在 最大限度利用集装箱船箱位的情况下，减少中途港的倒箱，加速船舶的周转，保 证周期，提高营运效益。为了达到这个目的，应按下列原则来编制集装箱船的预 配图。 2 3 1 集装箱船配载的基本原则 1 ) 在保证集装箱船舶有足够稳性的条件下，充分利用船舶的箱位 集装箱船舶由于有相当部分货箱要装在甲板上，故往往处于稳性不足的状 态，在这种情况下，必须往压载水舱灌注一定数量的压载水来增加船舶的稳性， 这必然导致船舶的有效载重能力降低，某些情况下将引起船舶的箱位得不到充分 利用。因而在集装箱船配载时必须考虑船舶的箱位利用问题，以求在满足船舶安 全的条件下，获得最佳的经济效益。 2 ) 合理安排轻重箱位置，以保持船舶具有较好的稳性和浮态 集装箱船舶若稳性不足，则具有容易倾覆危险；若初稳性过大，则横摇周期 变小，船舶在波浪中航行时摇摆剧烈，可能使集装箱的绑扎松动，造成不堪设想 的后果。因此在预配时，对初稳性应有所控制。一般情况下，集装箱船舶稳性不 足时，应当尽量保证轻箱在上，重箱在下，以提高初稳性高度；但如果集装箱重 箱较少，轻箱较多，重箱不宜全部在下。当航次箱量不足时，更应注意是否应该 将重箱全部放在下面，有时候为了获得合适的稳性，可能要将舱内空出一些箱位， 而在甲板上配适当数目的集装箱。同时，配载时还必须保证船舶左右均衡，避免 出现初始横倾角，影响船舶的营运安全。 3 ) 保证良好的纵向强度 由于集装箱船舶要保证能最大限度的多装箱，因此集装箱船舶一般都是大开 口，这对集装箱船舶的纵向强度是极为不利的；同时集装箱船舶大多是艉机型， 机舱、油舱淡水舱也集中在艉部。由于这些特点，使集装箱船舶长期处于中拱状 态，因而在配载过程中，要特别重视集装箱船舶的纵向强度是否能够满足。 钔不能超过允许的堆积负荷 集装箱船舶在甲板或舱内，每列集装箱的重量，均不应超过允许的堆积负荷， 否则，将影响到船舶的结构强度。在预配时，应防止超过船舶甲板或舱底堆积负 荷允许值。 5 ) 保证船舶具有适当的吃水差 要保持适当的吃水差，在预配时，应充分注意集装箱箱量和重量在船舶纵向 的分配。重量纵向分布合理，将使船舶在不用压载水调倾的情况下即可获得合适 的吃水差，从而提高船舶的营运经济性。 6 1 避免或尽量减少中途倒箱，提高装卸效率 一般说来集装箱船舶中途挂靠的港口很多，中途港的装卸比较频繁，特别是 跨洋和环球航行的集装箱班轮更是如此。为此，在预配时应有将全航线作为个 整体的观点，即应按集装箱船舶挂靠港的顺序，和各挂靠港的情况，进行综合考 虑，前面港口的装载要充分考虑对后面港口的影响，起始港要为全航线打基础， 不应出现后港集装箱压前港集装箱的现象，否则将产生倒箱，从而降低装卸的速 度，增加营运费用。 7 】避免同目的港的货物过分集中 集装箱装卸码头的装卸桥通常有多台，由于集装箱装卸桥的结构较大，使得 两台装卸桥不可能并列一起同时为集装箱船上两个相邻b a y 上的集装箱起吊。为 了加速船舶在港的装卸速度，如遇到同一目的港的箱量超过一个b a y 的容量时， 不应将其分配在相邻的b a y 中，而应至少间隔一个b a y 来配置。这样，有利于多 台装卸桥同时作业。同时，如果将相同目的港的货物装在相邻的b a y 内，当相邻 b a y 货物到达目的港同时卸载后，对船舶的纵向强度极为不利。故不论从船舶的安 全性还是从经济性考虑，这种情况都应该是尽量避免的。 8 1 满足特殊箱的配载要求 这里的特殊箱所指的范围很广，它不仅涉及到集装箱的结构，还涉及到集装 箱所装的货物，它们大约有以下几种：冷藏箱、危险品箱、超重箱、超氏箱、超 宽箱、超高箱、平台箱等等。不同的箱在配载中有不同的要求，这些都要求在配 载时详细考虑。 以上八条原则，是制定预配方案的基础，但在以上原则中，有些因素可能是 矛盾的，这就要求在配载过程中，根据原则的重要性，对各个原则作出综合分析 和权衡，从而找出相对较好钓琵裴方案。预配方案表现为预配图。所谓预配图就 是根据整理和分类的集装箱订舱单，按照集装箱的目的港和集装箱的数量，将各 港的集装箱箱位作出大致的安排。 2 3 2 危险品集装箱的配载 1 ) 配载的一般要求 ( 1 ) 当允许在舱内或舱面积载时，优先选择舱内。舱内积载的优点是：遮蔽条 件好，可以防火、防晒、防浪，环境温度较低且相对稳定，一旦发生火灾，可用c o ， 装置迅速扑灭。 ( 2 ) 原则上舱面积载的危险货箱需积载于舱面的适当位罨。对于需要经常检查、 特别是接近检查，或易形成爆炸性混合气体，或能产生剧毒蒸汽及对船舶有严重 腐蚀作用的货箱，原则上应积载于舱面上，且尽可能接近船首部位，同时还应考 虑集装箱的稳固性和遮蔽性。 ( 3 ) 远离热源，火源。危险货物中的爆炸品、易燃气体、易燃液体、易燃固体、 氧化剂和有机过氧化物、有毒和感染性物质、腐蚀性物质，均需远离火源和热源， 包括火星、火焰、蒸汽管道、加热管道、冷藏集装箱和电缆等。 ( 4 ) 尽量远离船员居住工作处所。由于危险货物集装箱在运输中有一定的危险 性，同其他包装危险货物一样，应尽可能远离船员居住工作处所，以便在事故发 生时减少其危害性。 ( 5 ) 保证通风要求。危险品集装箱若装在舱内，并且具有通风要求时，应安排 在机械通风装置处于良好状态的货舱中。某些易燃物品因船舶长时间颠簸会散发 出与空气形成爆炸混合物的蒸汽与粉尘；对人体危害极大的有毒物品等应机械通 风排出有害性气体，降低舱内温度。 ( 6 1 满足抛货要求。装有“如有可能卷入火灾，应将货物投弃”这类消防建议 的货物集装箱数量相当多时，应尽可能远离居住处所和驾驶区域；数量较少时， 应尽可能选装于舱面且其箱门易于打开，以便遇危险时采取抛货的应急措施。 ( 7 ) 装有海洋污染物的集装箱应合理积载某些危险货物属于海洋污染物，应尽 可能选配舱内：若仅限于舱面装载时，则应选配于舱面防护或遮蔽条件良好的处 所。 ( 8 1 性质互抵的货物应予以有效隔离。 2 1 隔离要求 2 0 0 4 年国际海运危险货物规贝, j j o m d gc o d e ) 。2 1 规定危险品共分为9 大类，用 数字表示，分别为爆炸品；气体：压缩、液化和加压溶解气体：易燃液体；易燃 固体、易自燃物质和遇湿放出气体的物质；氧化物质和有机过氧化物：有毒物质 和感染物质；放射性物质；腐蚀性品：杂类危险物质和物品。不同的危险品之间 有不同的隔离要求。 ( 1 ) 危险货物集装箱之间嗣而尚 根据货箱的结构及对隔离的不同要求，将集装箱划分为封闭式和开敞式两种， 封闭式集装箱为采用永久性的结构将所装货物全部封装在内的集装箱：开敞式集 装箱为不具备将所装货物封装在内的永久性结构的集装箱。危险货物集装箱( 封闭 式与封闭式) 之间的隔离是本论文讨论的重点，i m d gc o d e 中规定的集装箱船上危 险货物集装箱不同隔离等级如表2 1 所列。 ( 2 ) 危险货物箱与包装危险货物之间的隔离 i m d gc o d e 规定包装危险货物与开敝式危险货物之间的隔离，应遵照包装危 险货物之间的隔离要求进行；包装危险货物与封闭式危险货物集装箱之间的隔离 除下列情况外，仍遵照包装危险货物之问的隔离要求执行。 a 要求“远离”时，包装危险货物与封闭式危险货物集装箱之间无隔离要求； b 要求“隔离”时，包装危险货物与封闭式危险货物集装箱之间按包装危险货 物之间远离要求进行。 危险货物集装箱与食品之间的隔离同包装危险货物与食品之间的隔离要求相 同。 根据箱内所装危险货物的正确品名或联合国编号，从i m d gc o d e 中确定其所 属危险品类别编号，并由类别号查i m d g c o d e 中包装危险货物隔离表确定其隔离 等级，然后按照该隔离等级所舰定的技术要求予以有效的隔离。根据i m d gc o d e 的隔离要求，本文建立了各种不同危险品之间隔离等级的数据库。并且按照隔离 等级所规定的技术要求建立了隔离判断数学模型。 表2 1 危险货物隔离技术等级要求表 t a b 21r e q u i r e m e n tt a b f o rd a n g e r o u sc a r g os e p a r a t i o nt e c h n i c a 垂直 水平 封闭式封闭式， 荷l 式 封闭式与封闭式封闭式与开敲式 开敲式与开敞式 隔离要隶 与与与 舱向齄内 舱面舱内舱面舱内 封闭式 开敞式 开敞式 凫许开 个箱拉 敞式的 首尾向光瞅制无限制七阻制光限制个箱位或龋一十 装载封 允许 舱壁 闭式的 “远离”十装在 上面否 兄一个 则按开 上面 陈非以 敲式与横向无限制无限制无限制七限制一个辅协一个箱位 一层甲 开敞式 板隔 的垂求 离哲 一个箱位十箱位十精位 则不允 除非“ 首尾向一个箱位或隔一个一个耗位或黼十一十箱位或黼十 “隔离“许装在 一层甲腑壁舱壁舱壁 2 同一垂 扳隔按开敞 隔个舱 线 横向一个箱位一十箱位一个箱位两十箱位两个箱位 高，否式与开 壁 则不允敞式的 隔一十舱隔十舱隔两个舱 “崩接 首尾向十箱位一十箱位两十箱恤 个舱室或 许在同要求舟 壁 壁 货舱隔 一垂线 鞯一十舱隔两十舱 离”横向两个箱位阿个箱位两十箱位! 个箱位 壁壁 3 “用一舟 隔一个舱 干中削的 壁且最小 艟小水平最小水平隅曲十眙 小球平距勰两个舱 整个母龟室 首尾向水平距离 距离2 4 m距离2 抽壁最离2 4 m壁 或货舱作禁止 小小于 纵向隔 v 离” 警囊饕止纂止禁止禁止 禁止接止 集装箱距离中间舱壁不少于蛳。 注：所有舱壁年u 甲板均颁是防火防液的 2 3 3 危险品集装箱之间隔离的数学模型 i m d gc o d e 将隔离的等级共分为4 类分别为“远离”，“隔离”，“用一整个舱 室或货舱隔离”，“用介于中日j 的整个舱室或货舱作纵向隔离”( 简称为隔离1 ，2 , 3 ，4 ) 。 其具体要求见表2 1 ；其中“一个箱位”指的是一个前后不少于6 m 、左右不少于 2 4 m 的空间。对于封闭式与封闭式集装箱之间的隔离要求其理解方式如图2 1 到 2 3 所示。 其中黑色表示基准集装箱，所有的灰色x e ( 最外层对角线所覆盖到的区域内1 禁止装载含有不相容货物的危险箱，而在白色区域没有限制。假设基准集装箱的 排( b a y ) 号为n c x ( 按国际惯例，以2 0 f t 集装箱作为标准箱，自船首到腓尾按照l ，3 ， 5 ，7 顺序标号，前后两b a y 作为组合b a y 可以放置4 0 f t 集装箱，则其标号为偶 数，标号是放2 0 f t 集装箱时两b a y 标号的平均值) ，列号为n c y ，列号a 左向右标 号为0 ，1 ，2 ( 便于程序计算) ，设任意危险箱的排号为n x ，列号为i v y 如图2l 所示，图2 2 和图2 3 的编号顺序均与图2 1 相同。 图2 1 首尾向+ 横向情形：1 个箱位 f i g 2 1c a s e ：1c o n t a i n e ri nf o r e - a l la n dl e f t 。r i g h t 1 1 当首尾向和横向上要求相隔1 个箱位时，如图可知灰色区域满足的条件为 j 1 他一酬 = 2( 2 1 ) 1 l n y 一脚i = l “ 白色区域满足的条件为： l n x n c x p = 4 i ( 2 2 a ) 或： a r y n c y p = 2 i ( 2 2 b ) 图2 2 首尾向：1 个箱位；横向：2 个箱位 f i g2 2c a s e ：li nf o r e a f ta n d2i nl e f t r i g h t 2 ) 当首尾向要求相隔1 个箱位，横向要求隔2 个箱位时，如图2 2 所示，灰色 区域满足的条件为： nx-一ncx| = 3 l ( 2 4 b ) 图2 3 首尾向：2 个箱位：横向：3 个箱位 f i g 2 3c a s e ：2i nf o r e - a 丘a n d 3i nl e f t - r i g h t 3 1 当首尾向要求相隔2 个箱位，横向要求隔3 个箱位时，如图2 3 所示，灰色 区域满足的条件为： 1 脓一l = 2( 2 5 a ) lr n y n c y = 3 或 白色区域满足的条件为 或 f 2 l n x n c x i = 6 ( 2 5 b ) ( 2 6 a ) ( 2 6 b ) 23 4 装卸顺序和快速装卸 集装箱通常中途挂靠一个以上的港口，且往往多线作业，装卸同时进行，港 口机械作业效率高，船舶停港时问短，因此，对各集装箱箱位的合理选配以满足装 卸顺序和快速装卸的要求，从而确保船期并减少不必要的港口使费具有重要的意 义。 2 3 5 预配图的制定 预配图的制定是整个集装箱船积载中的第一步。制定预配图首先应对航次订 舱单进行整理和分类，由船舶代理或船舶的调度将集装箱船订舱单按不同卸港、 不同重量、不同箱型尺寸分类整理，然后送交或用电传送给船公司的集装箱配载 中心或船舶，由集装箱配载中心或船舶的大副根据分类整理后的订舱单，进行预 配。 集装箱船的航次预配工作是由船公司、船舶代理或船上大副承担，其任务是 将航次订舱单上所列集装箱，势焦装箱配装基本原则及满足卸货港序和快速装载 的要求，将各港集装箱箱位作大致安排，并绘制出集装箱预配图。集装箱船的 预配图通常由全船箱位总图构成。箱位总图是将2 0 英尺箱各排箱位横剖面自首至 尾按顺序排列而成的一张总剖面图。在每一箱格中可对卸货港、箱重、特殊箱箱 位等予以标注。 对预配图的合理性，应通过认真审核来确定，审核内容主要为： 每个港的箱数与集装箱订舱单是否相符； - 每列集装箱的堆积负荷是否超过允许负荷