集裝箱配載系統誤差分析

青島遠洋船員職業學院航海系 成海濤 趙東野

集裝箱船舶得益于船舶配載儀的強大計算功能，減輕了配載人員繁重的配載計算工作，使復雜的配載計算可以在數據輸入瞬間即可得出結果，減少了配載時間，加速了船舶的周轉。配載儀的諸多優點使其在船上得以廣泛應用，尤其隨著船舶大型化的發展，其作用愈加凸顯。配載儀的強大功能包括核算船舶穩性、強度、吃水差，分類獲取集裝箱統計信息，調整船舶適當浮態等。雖然如此，我們也必須認識到，船上再先進的設備也只是起到輔助參考的作用，設備在開發及使用的過程中不可避免地出現誤差，船舶工作人員不可完全依賴設備，而應合理利用，盡量減小誤差的影響。

一、CASP配載系統簡介

CASP（Computer Automated Stowage Planning）系統全稱為電腦自動化配載計算系統，是一套以VB （Visual Basic） 程序語言開發的數據庫程序，由韓國Total Soft Bank Ltd生產，已在集裝箱船上得到廣泛配置應用。

CASP程序已發展十余年之久，其數據庫為該軟件商自定的結構，與一般通用的數據庫結構有所不同。由于 IMO對集裝箱船數據庫所作的標準格式制定較晚，CASP程序結構也與 IMO 制定不同，所以在實際運用上須另行開發 EDI 來轉換格式以轉移數據到其他應用接口，CASP程序的數據庫雖無法直接以其他數據庫程序（如ACCESS、DBASE、XBASE）開啟，但通過檔案轉換仍能作相當運用。

二、CASP配載系統誤差分析

談到某一系統或設備的誤差，一般會分為系統誤差和偶然誤差兩部分，對于CASP配載系統誤差分析也主要從這兩點出發。

（一）CASP配載系統的系統誤差

1.原始數據誤差

船體曲線是平滑曲線，是有曲率變化的，轉換成數值形態，不論算至小數多少位都不可能無誤差，加之將連續曲線轉成一段段的數據，其取樣間隔的密度也影響其正確性。

2.原始造船誤差

船舶靜水曲線為船模外形的原始設計，造船廠據之放樣裁割焊接，一系列同型船沒有一條能完全無尺寸出入而達到合乎設計的船型平滑曲線，這就產生了造船原始誤差。

3.CASP 數據庫輸入誤差

船舶數據種類繁多，數據量龐大，且非船舶設計建造船廠的原始數據，而是由軟件開發商依Hydrostatic Table以人力輸入，上萬筆的輸入，發生錯誤的概率不低。此種誤差有數個解決之道，最佳方法是向造船廠要求提供原始數據數據庫（電子數據庫）直接將文件輸入CASP。

4.船體變形誤差

船舶靜水曲線是船體模型曲線，實務上大型集裝箱船，尤其萬箱級船舶由于結構強度的原因，空船時就已經有中拱現象，隨貨物積載的位置及重量變化產生的船體變形千變萬化，其外形與該吃水下的完美設計曲線間已有差異，連帶所取用的數據也有差異，因變形方式不一定，無法完全修正。但總的變形還是以中拱變形最為明顯。

CASP 系統誤差主要有以上幾點但并不限于這幾點，如因數據表精度問題，也會存在誤差。 在船舶達到一定吃水時曲線可能變化劇烈，如船舶吃水達到舵板上方（即艉段寬闊處坐水），各參數值都有很大移動，CASP 原始 Table 每吃水 20 cm 采一數據以線性內差法計算就可能與實際正確參數偏差甚多。

（二）CASP配載系統的偶然誤差

1.重量量測誤差

不論貨載的過磅、油水量的計測都有一定的誤差產生，使得據以計算的基準重量已失準度，計算所得水尺不可能符合實際觀測結果，當然其他無法目測獲得的真實數據也與此計算數據有所偏差。

（1）裝箱重量誤差

裝載集裝箱實際重量與所提供的重量不一致，除了客觀的稱重誤差外，貨主假報、瞞報重量的情況也不可忽視，尤其內貿集裝箱該情況比較嚴重。作為船員對其無能為力，但隨著航運市場的逐漸規范發展，IMO也采取了相應的預防措施，這種現象很快會得到改觀。但船員應認識到此誤差的存在，當接近滿載時，此誤差可能造成超載，還可能由于不可控制的輕重箱倒置而使船舶的穩性計算產生無法估計的誤差，而給船舶帶來極大的安全隱患。船舶在開航后避讓時用舵就會明顯地感覺到穩性問題，穩性不足時用舵后船舶橫傾角較大，而且恢復緩慢。此時應注意提前避讓，不要用大舵角。

（2）船用油、水變化的誤差

船舶在港期間，進行配載計算時，船用壓載水、淡水、油水變化頻繁，有時加油，有時加水，而船舶又一直在消耗油水，如果沒有及時測量和計算，則該誤差也將比較大；即使量水量油了，但沒做縱橫傾修正，也會存在較大誤差；還有將壓載水排空時，由于船舶結構的原因很難將艙內水全部打掉，除非用掃艙泵等，如果艙內有殘水，而輸入系統時卻都以排空狀態輸入，這也會導致誤差。

（3）船舶常數誤差

船舶常數不是一定值，使其變化的原因很多，船上習慣做法是采用最近測定的船舶常數作為一定值使用。本身測量船舶常數時就會存在誤差，加之長時間的船舶運營，其數值必然會發生較大的變化，用原數值必將存在誤差。尤其是老舊船，誤差率更大。

2.貨物重心高度的取值誤差

為了便于系統計算，一般每個箱子的重心高度都取箱高的45%，而實際配箱必然存在滿載和不滿箱等狀態，每個箱子重心高度可能都不相同，采用此經驗值的方法必然存在誤差。

3.船舶舷外水密度的誤差

船上習慣做法都是將水密度設為標準海水密度，大多數大副沒有經常測定港口水密度的良好習慣。如在上海外高橋水密度接近淡水的，如果還用標準海水密度計算必然存在較大的誤差（1 ‰的水密度誤差，對大型船舶而言會引起約1 cm 的吃水誤差）。

三、減小誤差的應對措施

配載儀的誤差直接影響到船舶的安全，配積載人員不能忽視。作為船上的船長、大副對減小某些誤差無能為力，尤其是系統誤差，但偶然誤差是可以評判并減小的，可以采取以下的辦法：

（一）CASP配載系統的系統誤差減小措施

對于上述系統誤差1～3，船上工作人員沒有行之有效的辦法，但配積載軟件都是經過船級社認證的，其誤差對船舶安全影響很小或已在可控的范圍，船長和大副可不必考慮其影響。

上述系統誤差4的影響是比較大的，但只要合理地配積載及利用油水，就可以有效減小中拱變形的影響，具體措施如下。

（1）將較重的箱子或后到港的箱子盡量集中在船中部，輕箱放首尾部。通常安排重箱的順序可設置為：先船中部，再船前部，最后是船中后部。

（2）合理安排壓載水，為減緩中拱變形應盡量使用漂心前靠近中部的壓載艙壓載。

（3）油水分配也是自中部向首尾依次裝載，使用時順序相反。

產生系統誤差的原因不僅僅限于以上列舉，還有很多。因為存在著這些誤差，為確保船舶安全，各相關國際公約及船級社對船舶的載重線、穩性及應力承受極限等均有所規范限制，留有安全余量以防萬一，故船上實際操作中只要船舶各項性能數據計算值在安全設定值范圍內，就可以不考慮這些系統誤差的影響。

（二）CASP配載系統的偶然誤差減小措施

（1）減小重量量測誤差的應對措施。

①對于箱重不一致及貨主假報、瞞報重量的情況，船長、大副對其無能為力，而且CASP 配載儀沒有提供由水尺來計算的功能，其 Displacement 與所有靜水參數均是由加總重量所得的Displacement反查 Hydrostatic Table 而來，一旦偷重較多，計算結果可信度即甚低。例如，以某4 229 TEU集裝箱船為例，相差50 cm，其一般吃水狀況下 TPC 在75 MT上下，差50 cm表示重量誤差高達 75×50 =3 750 t ，則以此計算所得船舶穩性及應力值已不具參考價值，需找出這些重量分布所在，重新列入計算。具體方法如下：

a.求計算排水量。大副在取得所有重量數據（空船重量、油水重、箱重、船舶常數等）后，將其加總即為計算排水量值。

b.求實際排水量。實際看水尺查靜水曲線表Hydrostatic Table得對應排水量，并作縱橫傾修正、海水密度修正得到真正排水量，依此值取得正確之TPC、MTC、KB、KM 等參數值。

c.求排水量差。用計算排水量減去實際排水量得差額可作為一常數處理，如果此值不大，可以將其重心高度取為以全體貨載平均重心高度來算，雖非完全正確但實際操作中能接受。如果此值較大或為了盡量減小誤差，無法判斷多出這部分重量的分布位置時，可將某一港口的總誤差重量平均分攤到該港裝的每個箱子上，假設為平均偷重。

d.將重量差輸入CASP系統。可平均調整貨載重量或直接以常數形式列入計算（Constant不大時），使計算所得之吃水（Draft）與實際相符，以此計算基準算出的船舶穩性、強度及吃水差等數值才正確可用。

②在港期間油水變動后應令木匠及時測量，并進行縱橫傾修正，確保油水數量準確；對于排空的水艙，除非用掃艙泵掃艙，否則應根據經驗估算將艙內殘水量錄入CASP，不可直接輸入零。

③每次塢修后應測定船舶常數，盡量減少其誤差。

（2）大副應測量靠泊港口水密度，不能直接錄入標準海水密度。集裝箱船舶一般定線，靠泊港口固定，所以為了減少工作強度，可以利用幾個航次測量出每個港口的密度，取其平均值，這樣也可以減少因水密度產生的誤差。

（3）每一港完貨后、開航前，大副必須現場觀測船舶實際吃水，并與CASP計算水尺比較，如有任何懷疑，應仔細核查原因。經過數個港口的比對，大副可以總結在各種裝載狀態下實際吃水與CASP計算水尺的總誤差（對于某一固定船型其水尺誤差一般在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時，大副應再次認真觀測實際吃水，確保船舶安全進港。

四、結束語

配載的正確與否直接關系到集裝箱船舶的安全，隨著船舶大型化的發展，船舶強度、扭矩、剪切應力等相關計算愈顯重要，尤其當配載系統計算出的相關數值接近許用值時，大副應更加謹慎。作為船長和大副不但應熟練掌握配積載系統的基本應用，還應了解其產生誤差的原因及解決方法，只有這樣才能更好地保證人員、船舶及貨物的安全。

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