潘越,郭歆,黃戈,蔣永旭

(招商局郵輪研究(上海)有限公司,上海 200120)

隨著汽車海運(yùn)貿(mào)易市場(chǎng)的不斷發(fā)展及船舶設(shè)計(jì)建造技術(shù)的快速進(jìn)步,在規(guī)?；\(yùn)輸帶來的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的刺激下,全球汽車運(yùn)輸船朝著大型化趨勢(shì)飛速發(fā)展[1],6 000車位以上的大型汽車運(yùn)輸船在全球船隊(duì)總運(yùn)力中的占比從2000年的不到20%大幅提升至2022年的超70%,見圖1。與此同時(shí),汽車運(yùn)輸船的主尺度卻始終保持相對(duì)穩(wěn)定,船長(zhǎng)200 m、船寬32 m的船型在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是汽車運(yùn)輸船的絕對(duì)主力船型甚至是“標(biāo)準(zhǔn)船型”,這與日本汽車滾裝碼頭、航道,以及巴拿馬運(yùn)河船閘等要素的綜合限制有關(guān)。

圖1 全球在營(yíng)汽車運(yùn)輸船型占比走勢(shì)

1 汽車運(yùn)輸船型主尺度的限制因素

1.1 船長(zhǎng)限制

得益于發(fā)達(dá)的汽車制造業(yè)以及由此帶來的強(qiáng)勁汽車海運(yùn)出口需求,日本在全球汽車運(yùn)輸船的發(fā)展歷史中占據(jù)著舉足輕重的地位。1985年,全球海運(yùn)汽車總量約為700萬(wàn)輛,其中有600萬(wàn)輛來自于日本生產(chǎn)[2];時(shí)至今日,日本仍以近19%的份額牢牢占據(jù)全球最大汽車海運(yùn)出口國(guó)的位置。因此,日本的航道、碼頭限制,以及通航規(guī)定對(duì)汽車運(yùn)輸船的主尺度設(shè)計(jì)有著深遠(yuǎn)的影響。

日本名古屋港是全球第一大汽車出口港,占該國(guó)份額約30%,是許多涉及日本航線的汽車運(yùn)輸船的必經(jīng)之港。名古屋港從事汽車滾裝運(yùn)輸業(yè)務(wù)的碼頭共有4個(gè),其中作為該港樞紐的金城碼頭汽車滾裝泊位數(shù)量最多、分布最廣,汽車裝卸貨業(yè)務(wù)最為繁忙。而該碼頭共計(jì)17個(gè)汽車滾裝泊位中,僅有2個(gè)泊位允許船長(zhǎng)200 m以上船型?？?其余15個(gè)泊位均將船長(zhǎng)限制在200 m及以下,見表1。盡管港內(nèi)還有彌富碼頭和新寶碼頭可以接待船長(zhǎng)200 m以上船型,但二者泊位合計(jì)僅有5個(gè),且前者的業(yè)務(wù)量?jī)H為金城碼頭的1/8,而后者由于是豐田專用碼頭,存在較多的運(yùn)營(yíng)限制,因此對(duì)于絕大多數(shù)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)日本汽車進(jìn)出口航線的船東而言,承接名古屋港業(yè)務(wù)就必須考慮金城碼頭的泊位尺寸限制,從而在下單建造汽車運(yùn)輸船時(shí)將船長(zhǎng)控制在200 m及以下。

表1 金城碼頭汽車滾裝泊位限制條件

同時(shí),根據(jù)日本海上交通安全規(guī)定,船長(zhǎng)在200 m以上的船舶被定義為“巨大船舶”,在進(jìn)入日本港口時(shí)會(huì)受到許多額外的航行限制[3],見表2。以名古屋港所在的伊勢(shì)灣為例,海上交通指揮中心在認(rèn)為有必要的情況下,有權(quán)對(duì)200 m以上的“巨大船舶”采取以下指示或措施,包括變更預(yù)定進(jìn)入航道的時(shí)間、控制航道內(nèi)航速、要求保持富余水深、要求其配備輔助航行的船舶等,從而增加了汽車運(yùn)輸船的航期、班次準(zhǔn)點(diǎn)率、汽車裝載量、進(jìn)出港費(fèi)用等關(guān)鍵運(yùn)營(yíng)要素的不確定性。因此,船東通常選擇盡可能地將汽車運(yùn)輸船的總長(zhǎng)控制在200 m以內(nèi)。

表2 名古屋港航道的限制條件

1.2 船寬限制

全球汽車海運(yùn)貿(mào)易主要集中在美國(guó)、歐洲和遠(yuǎn)東之間,航線橫跨太平洋和大西洋,因此作為連接兩大洋要道的巴拿馬運(yùn)河對(duì)汽車海運(yùn)而言至關(guān)重要。在巴拿馬運(yùn)河擴(kuò)建以前,32.3 m的船閘寬度限制是汽車運(yùn)輸船的“標(biāo)準(zhǔn)船寬”,而隨著2016年運(yùn)河擴(kuò)建完工,船閘寬度不再成為船型發(fā)展的桎梏,汽車運(yùn)輸船的船寬不斷向上突破,此后日本滾裝碼頭的尺寸限制又再次成為汽車運(yùn)輸船船寬的“天花板”。

仍以名古屋港為例,盡管其航道寬度對(duì)船寬并不存在明顯限制(見表2),但該港三大碼頭的絕大多數(shù)汽車滾裝泊位均將船寬限制在了38 m以下(見表3),而當(dāng)?shù)氐膰?yán)格監(jiān)管使得船寬38 m的運(yùn)營(yíng)限制更加難以突破。

表3 名古屋港3大汽車滾裝碼頭對(duì)船寬的限制條件

1.3 吃水限制

與船長(zhǎng)及船寬的限制類似,日本主要航道及碼頭的水深限制對(duì)汽車運(yùn)輸船的吃水同樣有較大影響,以名古屋港為例,北航路航道是汽車運(yùn)輸船通往金城碼頭及新寶碼頭的必經(jīng)之路,該航道的最大吃水限制為12 m;而金城碼頭大多數(shù)汽車滾裝泊位的前沿水深在10.5m左右(見表4),與之對(duì)應(yīng)的,目前全球汽車運(yùn)輸船隊(duì)中超過90%的船舶將設(shè)計(jì)吃水控制在10.5 m及以下,成為一個(gè)重要的分水嶺。

表4 名古屋港3大汽車滾裝碼頭對(duì)吃水的限制條件

2 汽車運(yùn)輸船型主尺度的發(fā)展演變

汽車海運(yùn)貿(mào)易起源于20世紀(jì)60年代挪威船東華倫威爾森(Wallenius Wilhelmsen)經(jīng)營(yíng)的RoRo/Container船型,經(jīng)過2代船型發(fā)展,在1975年誕生了全球首艘純汽車運(yùn)輸船(pure car carrier,PCC),總長(zhǎng)200 m、寬28.2 m,裝載量為4 900車位[4]。在1977年誕生了首艘汽車及卡車專運(yùn)船(pure car and truck carrier,PCTC),總長(zhǎng)190 m、寬32.2 m,裝載量為5 500車位。在日本碼頭、航道以及巴拿馬運(yùn)河的限制下,總長(zhǎng)200 m、寬32 m的船型一度成為標(biāo)配,直到部分船長(zhǎng)為230 m的大型汽車運(yùn)輸船(large car and truck carrier,LCTC)的出現(xiàn),不經(jīng)停日本港口或只?？咳毡镜姆窍拗菩愿劭?而后隨著巴拿馬運(yùn)河擴(kuò)建完工,總長(zhǎng)控制在200 m以內(nèi)但船寬超過32.3 m的超巴拿馬(Post-Panama)船型逐漸占據(jù)主流地位。

2.1 船長(zhǎng)的發(fā)展演變

本世紀(jì)以來汽車運(yùn)輸船歷年新簽訂單的船型總長(zhǎng)分布及走勢(shì)見圖2。在2000-2010年期間,全球汽車運(yùn)輸船開始向6 000車位及以上的大型化船型迅速發(fā)展,總長(zhǎng)199～200 m的船型已經(jīng)占據(jù)了歷年訂單的過半份額,此時(shí)超200 m總長(zhǎng)的船型,主要是總長(zhǎng)在230 m左右的LCTC船型也是市場(chǎng)訂單的重要組成部分。

圖2 全球汽車運(yùn)輸船歷年新簽訂單船型的總長(zhǎng)分布及走勢(shì)

自2010年至今,汽車運(yùn)輸船大型化趨勢(shì)愈發(fā)顯著,其中絕大多數(shù)訂單都已轉(zhuǎn)化成200 m船長(zhǎng)的船型,裝載量均在6 000車位以上,低于199 m船長(zhǎng)的中小船型成為邊緣角色;隨著巴拿馬運(yùn)河的擴(kuò)建,總長(zhǎng)230 m的LCTC船型也被總長(zhǎng)控制在200 m以內(nèi)但船寬超過32.3 m的超巴拿馬船型所取代,后者已成為絕對(duì)的主流船型,一方面體現(xiàn)了全球汽車運(yùn)輸船的大型化趨勢(shì)已不可阻擋,另一方面也印證了日本滾裝碼頭及航道對(duì)汽車運(yùn)輸船總長(zhǎng)200 m的限制仍然難以逾越。

2.2 船寬的發(fā)展演變

本世紀(jì)以來汽車運(yùn)輸船歷年新簽訂單船型的船寬分布及走勢(shì)見圖3。在2010年以前,巴拿馬運(yùn)河舊船閘的寬度限制將絕大多數(shù)的汽車運(yùn)輸船船寬限定在了32.3 m及以下,僅有極個(gè)別的訂單選擇超巴拿馬船寬的船型。與船長(zhǎng)的演變類似,大型化發(fā)展趨勢(shì)使得32.0～32.3 m船寬、6 000車位以上的巴拿馬船型成為了當(dāng)時(shí)的主流選擇。

圖3 全球汽車運(yùn)輸船歷年新簽訂單船型的船寬分布及走勢(shì)

進(jìn)入本世紀(jì)10年代,巴拿馬運(yùn)河的擴(kuò)建為汽車運(yùn)輸船的大型化發(fā)展帶來了里程碑式的重大機(jī)遇,LCTC的設(shè)計(jì)思路也從突破200 m船長(zhǎng)的限制徹底轉(zhuǎn)向到了突破32.3 m的船寬限制。由于擴(kuò)建工程原定于2014年竣工,因此早在一個(gè)造船周期前的2012年,市場(chǎng)上的訂單就捕捉到了這一機(jī)遇,船寬超32.3 m的超巴拿馬船型開始嶄露頭角,市場(chǎng)份額不斷擴(kuò)大,直到近兩年已經(jīng)占據(jù)絕對(duì)的主導(dǎo)地位,受主要碼頭限制以及基于長(zhǎng)寬比經(jīng)濟(jì)性的綜合考慮,目前38.0 m船寬是最普遍的選擇。

2.3 長(zhǎng)寬比的發(fā)展演變

長(zhǎng)寬比的發(fā)展演變則更加清晰地展現(xiàn)了汽車運(yùn)輸船型主尺度設(shè)計(jì)的思路轉(zhuǎn)變。如圖4所示,2000-2010年間,總長(zhǎng)200 m、船寬32.0 m的主流設(shè)計(jì)使得平均長(zhǎng)寬比長(zhǎng)期穩(wěn)定在6.2左右,而2010年以后,超巴拿馬船型的崛起使得長(zhǎng)寬比不斷降低,直至穩(wěn)定在目前總長(zhǎng)200 m、船寬38.0 m船型平均長(zhǎng)寬比5.26左右。

圖4 全球汽車運(yùn)輸船歷年新簽訂單船型平均長(zhǎng)寬比走勢(shì)

在大型化趨勢(shì)下,6 000車位及以上大型汽車運(yùn)輸船的演變則更具借鑒意義。如圖5所示,其長(zhǎng)寬比發(fā)展可清晰劃分為3個(gè)區(qū)域,即7.0+區(qū)域、6.0+區(qū)域及5.0+區(qū)域。

圖5 全球6 000車位以上汽車運(yùn)輸船 歷年新簽訂單船型的長(zhǎng)寬比分布

1)7.0+區(qū)域代表了總長(zhǎng)約230 m、船寬約為32.0 m的LCTC船型,在本世紀(jì)初成為大型化趨勢(shì)下的設(shè)計(jì)思路之一,即在確保巴拿馬運(yùn)河通過性的前提下,犧牲日本航線的多樣性,以大幅提升大型、重型汽車的裝載量;而隨著運(yùn)河擴(kuò)建完工,該船型再度被經(jīng)濟(jì)性更好、航線適應(yīng)性更強(qiáng)的總長(zhǎng)200 m、船寬38.0 m的超巴拿馬船型取代,2010年以來全球僅有4艘訂單沿用總長(zhǎng)200 m、船寬38.0 m的LCTC船型設(shè)計(jì)。

2)6.0+區(qū)域代表了總長(zhǎng)約200 m、船寬約為32.0 m的巴拿馬船型,綜合考慮 碼頭、航道以及運(yùn)河的尺度限制,是巴拿馬船閘擴(kuò)建之前最主流的船型。

3)5.0+區(qū)域代表了總長(zhǎng)約200 m、船寬約為35.0～38.0 m的超巴拿馬船型,其中2016年新巴拿馬船閘未正式通行之前,長(zhǎng)寬比集中在5.5附近,反映了總長(zhǎng)200 m不變、船寬設(shè)計(jì)在原先32.3 m的基礎(chǔ)上探索性地提升至35.0 m左右;而隨著2016年擴(kuò)建完工以來超巴拿馬船型實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的不斷地反饋優(yōu)化,船寬設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸提升并穩(wěn)定在了38.0 m左右,長(zhǎng)寬比因此降至5.26左右。

3 主尺度演變對(duì)船舶性能的影響

3.1 對(duì)穩(wěn)性的影響

汽車運(yùn)輸船甲板層數(shù)多,空船重量大、重心高,裝載汽車的重心也處于較高的位置,加之外板迎風(fēng)面積很大,對(duì)穩(wěn)性提出了極高的要求。在超巴拿馬船型出現(xiàn)之前,總長(zhǎng)200 m、寬32.3 m的巴拿馬船型經(jīng)歷了30多年的不斷優(yōu)化和升級(jí),在有限的尺度下實(shí)現(xiàn)了裝車量的不斷提升,但由此也帶來了重心高度的提升[4](見表5),必須通過增加形狀穩(wěn)性以及增加壓載水等措施來彌補(bǔ)穩(wěn)性的不足。

表5 3代典型總長(zhǎng)200 m、船寬32.3 m汽車運(yùn)輸船型相關(guān)參數(shù)比較

超巴拿馬船型的出現(xiàn)在很大程度上緩解了大型化趨勢(shì)下裝車量不斷提升引起的穩(wěn)性不足的難題,由于解除運(yùn)河船閘限制后的加大船寬增加了初穩(wěn)性高度,穩(wěn)性得以明顯改善,減少了對(duì)壓載水的需求,從而進(jìn)一步提升了增加裝車量的設(shè)計(jì)空間,裝載能力從曾經(jīng)的6 500車位左右迅速優(yōu)化提升至當(dāng)前的9 000車位左右。

但也注意到,在當(dāng)前38.0 m船寬的限制下,裝車量繼續(xù)提升的空間已十分有限,從目前相同主尺度下的9 000車位和7 000車位PCTC船型的參數(shù)對(duì)比來看,前者空船重心高度和裝載車輛重心高度均顯著高于前者,從而引發(fā)后續(xù)一系列連鎖的穩(wěn)性補(bǔ)救措施。可見,在當(dāng)前200 m總長(zhǎng)、38.0 m船寬的尺度限制框架內(nèi),穩(wěn)性考量仍然是船型開發(fā)的重中之重。

3.2 對(duì)快速性的影響

長(zhǎng)寬比是體現(xiàn)船舶快速性的重要指標(biāo),從前面的分析來看,近10年來超巴拿馬型船型的崛起和逐漸主流化使得長(zhǎng)寬比指標(biāo)明顯下降,結(jié)合近10年來汽車運(yùn)輸船平均航速指標(biāo)逐步下降的趨勢(shì)來看(見圖6),確實(shí)對(duì)汽車運(yùn)輸船整體的快速性產(chǎn)生了一定影響。

圖6 2012年以來全球6 000車位以上 汽車運(yùn)輸船平均運(yùn)營(yíng)航速走勢(shì)

盡管實(shí)際運(yùn)營(yíng)航速與許多因素有關(guān),但從中至少可以看出,對(duì)汽車運(yùn)輸船船東而言,盡管是班輪性質(zhì)的運(yùn)輸,但對(duì)裝載量需求的優(yōu)先度仍要明顯高于快速性,意味著增加裝車量帶來的規(guī)?；\(yùn)輸效益對(duì)汽車運(yùn)輸船的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性提升貢獻(xiàn)顯著,因此裝載能力仍然是船型開發(fā)時(shí)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮的首要指標(biāo)。

4 結(jié)論

汽車運(yùn)輸船的大型化經(jīng)歷了從20世紀(jì)的約5 000車位到21世紀(jì)00年代的6 000～7 000車位,直至10年代以來的70 00～9 400車位這三大發(fā)展階段。其中最重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是巴拿馬船閘擴(kuò)建后突破了船寬32.3 m的限制,汽車運(yùn)輸船設(shè)計(jì)裝載能力得以大幅提升。裝車量提升帶來的重心高度提升對(duì)汽車運(yùn)輸船的穩(wěn)性提出了更大的挑戰(zhàn),保證穩(wěn)性仍然是船型開發(fā)時(shí)的首要考量;長(zhǎng)寬比的下降對(duì)汽車運(yùn)輸船的快速性產(chǎn)生了一定影響,但從運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性角度而言提升裝載能力的設(shè)計(jì)優(yōu)先度仍要明顯高于快速性。

迄今為止,日本汽車滾裝碼頭的泊位尺寸及相關(guān)通航規(guī)定對(duì)船長(zhǎng)200 m、船寬38.0 m的限制仍然影響深遠(yuǎn);結(jié)合現(xiàn)有規(guī)劃及監(jiān)管趨勢(shì)來看短期內(nèi)也很難突破,預(yù)計(jì)總長(zhǎng)200 m、寬38.0 m的超巴拿馬船型仍將在未來較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位。然而另一方面,在全球新能源汽車蓬勃發(fā)展的浪潮之下,傳統(tǒng)的汽車海運(yùn)貿(mào)易格局正在發(fā)生深刻的變化[5],日本的汽車海運(yùn)出口領(lǐng)先地位正在被逐步蠶食,以中國(guó)-歐洲新能源汽車進(jìn)出口航線為代表的海運(yùn)線路正在強(qiáng)勢(shì)崛起。因此從中長(zhǎng)期來看,日本航線的重要性將逐步下降,日本相關(guān)汽車滾裝碼頭的限制影響力也將逐漸減弱,新的市場(chǎng)環(huán)境下船東的需求和意愿也會(huì)隨之改變,未來汽車運(yùn)輸船型有望逐步突破船長(zhǎng)200 m以及船寬38.0 m的限制,從而向萬(wàn)車位級(jí)及以上發(fā)展。