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造船

造船是指建造或制造船只的生产工业,一般是在一种专业设施造船厂里的船台或船坞中进行。

早在公元前2500年,中国就制造出了舟。春秋战国时期,出现了专门造船的船工。秦朝的海船,汉朝的百尺楼船,都体现出中国2000多年前造船的高超技艺。唐时船体已经开始采用先进的钉接榫合的联接工艺,甚至出现了斜穿铁钉的平接技术,大大增强了船体的强度。唐代海船已达9个水密隔舱,大大增强了海上航行的安全系数。到了宋朝,出现了可制造载重20万公斤以上的大船。当时许多外国人都用“世界上最先进的造船匠”来形容中国的造船工。新中国成立后,中国重建造船工业体系。20世纪70年代末,造船工业开始快速增长。20世纪80年代初期,中国造船产量占世界份额的比例不足1%(世界第17位)。2000年,中国造船产量已达224.51万总吨,占世界造船产量的份额由1982的0.8%上升到5%至6%。“十五”期间,中国船舶工业年均增长28%。2024年,中国造船业完工量、手持订单量、新接订单量分别占全球市场的55.7%、63.1%、74.1%,三大指标连续15年世界第一。

现代船舶绝大多数为钢质焊接船,钢质船一般采用分段建造法建造。其建造的生产过程分为三大作业内容:船体建造、船舶装和船舶涂装。包括各种材料和设备的准备,材料的成型加工,船体的装配焊接,各种系统、机械设备、仪表等的制造和安装调试以及舱室绝缘、装饰、家具等的制作和安装,最后还要进行整体性的试验和交船工作。

起源假说

中国的历史学家推测船的起源说,古人观察到落叶漂浮于水面而受启发,从而造出了船。夏朝大禹(约公元前2205年),负责防洪排涝,为此造出了第一只独木舟,并逐渐增加了舵、竹篷、石锚、桅杆和帆等设施。船的起源另一种说法是,出于打鱼的需要,从而促成用柏木、柳木或松属来造船。

发展历程

古代

远古时期

独木舟和筏是最早的船,出现于距今七、八千年前的新石器时代,人们受漂浮于水上的树叶、木头的启示而制成。独木舟的制作方法是“本为舟”,即选用一根较粗的大木头,用石斧、石刀削出一个有一定深度的长槽,人坐或立在其中就可以涉水渡河了;筏就是将几根木头或竹子并排联结在一起。独木舟和筏制作简单,取材和使用都很方便、但稳定性能不高,载重、运输量不大,不能满足生产、生活的需要。随着铜、凿、斧、刀、锯等金属工具,规、矩、准绳等木工工具的出现,公元前21世纪以前,我们的祖先为增加重量,在独木舟的四周加上术板,制造成了木板船,原来的独木舟就变成了木板船的船底。此外,浆、篙,糖、纤绳、帆等行船工具也相继发明和使用。传说禹受背上长着长鳍、借助风力前进的鲎鱼的启示,设计和发明了帆,这些都为远程航行提供了条件。

夏朝至南北朝

夏朝时,人们已能借助木板帆船进入深海捕鱼,大大扩大了生产和生活的途径。接着,中国古代居民又设计、制造出一种更稳定、载重量更大的船只——舫。舫是双体船,是用绳索、藤条或木板将两条木板船连结并固定在一起,这是古代造船史上的一次革新。

汉朝已能按用途建造出各种类型的船只,有客船、战船、货船、渔船等。客船又分为官船,民船;战船中有戈船、桥船、,斗舰,楼船等。当时造船是以长度“丈”进行计算的,有的大商人一家就有船只一千丈。汉朝时,造船技术水平较高,已经普遍采用钉接(木钉或铁钉)技术,使得船只的坚固性有了很大提高。最能反映和说明汉代造船技术水平的是楼船。造船工匠们已能在船上建起十余丈高的高楼,上下三层,可以容纳数百名将士。这一时期,发达的造船技术,为秦朝、汉国家的统一,海疆的巩固,东南航路的开辟和畅通,起到了极大的推进作用。

魏晋南北朝时期的造船技术在当代的基础上又有了较大的发展。三国时孙吴建国之初就有船舰5000多艘,其中,最大的战舰上下五层,可载兵士3000多人。南朝科学家祖冲之“造千里船,日行百余里”,船上装有车轮,利用人力以脚踏车轮推动船只行进、这为后来使用机械船舶动力提供了蓝本。随隋炀帝三下江南所乘龙舟,上下四层,高45尺(约合39公尺),长200尺(约合131公尺),上层有正殿、内殿、东西朝堂,中层有120个房间,下层为内待居所。杨广曾令工匠一年内建造龙舟数千艘。

隋朝至宋元

隋唐时期,中国的造船业有了新的发展。隋朝越国公杨素灭陈时率领的船队有五层高的楼船,可容八百多人。称“五牙”。还有一种较小的战船称为“黄龙”,也可乘百余人。唐代则突破了以往造船业过分集中于东南沿海的局限,造船工场几乎通及所有沿海地区、山东的莱州市登州,江浙的扬州市苏州市杭州市,福建的福州市泉州市及广东的广州市等地都有规模不等、数量各异的造船工场。而唐代的造船技术也日趋成熟。唐代海船建有水密隔舱,它由底部和两舷肋骨以及甲板下面的横梁环围而构成。船中部以前的舱壁安装在肋惜之前,中部以后的舱壁就装在肋骨之后。这种安装方法可以防止舱壁移动,使船舷与舱壁板紧密地结合在一起,牢周地支撑着两舷、这种工艺和技术的使用,大大增强了船体的横向强度,使船只能够抵御更大的风浪,提高海上航行的安全系数。也正因为如此,唐代阿拉伯人大多乘坐坚固的中国船只穿越印度洋来到中国。

宋元时期是中国海外贸易发展的高峰时期,海外贸易蓬勃发展的客观需要刺激了造船业的突飞猛进。在遍布全国的造船工场中又以浙江的温州市明州、福建的泉州市福州市,广东的广州市为最。据徐兢高丽图经》记载:宋徽宗宣和年间,宋廷每次派遣使臣赴高丽,都会乘坐“客舟”和“神舟”,其中“客舟”“长十余丈,深三丈,阔二丈五尺,可载二千解粟”,“神舟”则更为高大,约是“客舟”的三倍。当两艘出使船只到达朝鲜港口时,总会引起“倾国耸观,而欢呼嘉叹”。与官营造船业遥相呼应的是宋朝民间造船业的崛起,宋代是中国私人海外贸易的大发展时期,大批商人投入到贩海致富的队伍中,船只这一海上交通工其的需求量日益增大。为不受官办船灯的掣肘。商人们纷纷自谋资金自主造船。民间私人造船业在经济利益的刺激和大批海商的不懈努力下迅速壮大,据《宋会要辑稿》记载:“漳、泉、福、兴化市,凡滨海之民所造舟船,乃自备财力,兴贩牟利而己。”南宋梦粱录》中对于海商船只有这样的描述:“海商之船,大小不等,大者五千料,可载五六百人。中等二千料至一千料,亦可载二三百人。余者谓之‘钻风’,大小八橹或六橹,每船可载百余人。”可见,当时私人打造的海船毫不逊色于官船。而且,由于官方所造船只主要服务于外交和战争领域,在造船过程中就会有许多特殊的需耍,如外交船追求奢侈华贵,造型考究。战船则不仅要求外壳坚固厚重,连整个船只内部结构也与一般商船相去甚远。反观私人造船,由于大多是服务于海上贸易的商船,所以整个建造理念都包含着明显的实用主义倾向。而这种倾向决定了它既能全面地吸收官办造船业的先进技术,又能摆脱官船诸如刻意追求浮华等缺陷,推动造船业更好地为航海贸易服务。元朝中国造船业维续发展,造船技术主要有两项改进,一是造出的船只更加高大,如当时出现了载重9000石的大船,远远超过了宋船5000石的顶限。二是船身更加坚固。元代来到中围的摩洛哥旅行家伊本·巴记录了他所见到的大海船,“大船有三帆以至十二帆,帆皆以竹木为横架,织成席状。大船一只可载一千人,内有水手六百人,兵士四百人。”

明清时期

明朝时,中国造船业达到古代造船史上的最高阶段。造船工场分布广,规模大,配套齐全。郑和下西洋的大宝船,九桅十二帆,长44丈(约合147公尺),宽18丈(约合60公尺),可运上千人,载重量在千吨以上,是当时世界上最大的船只。在造船工艺上,明清时期从造船木材的选用,到船体的设计,再到船身加固工作的改进,都更趋向于实用性,显示了造船工艺的日趋成熟。明中叶以后,政府多次严禁船民出海,束缚了中国造船业的发展。

明朝时期,由于元朝经办以运粮为主的海运,又继承和发展了唐宋的先进造船工艺和技术,大量建造了各类船只,其数量与质量远远超过前代。元朝初期仅水师战舰就已有17900艘。孛儿只斤·忽必烈至元七年(公元1270年)下令造战船5000艘,操练水军七万人。过了三年,又下令增练水师五六万人,再造战船3000艘,仅这两次就造了战船8000艘。元军往往为一个战役就能一举建造几千艘战船。此外还有大量民船分散在全国各地。意大利大旅行家马可·波罗曾在原黄河入海口处(今江苏宿迁县以南70公里处)见到“有属于大汗之船舶逾15000艘,盖于必要时运输军队赴印度诸岛者也,缘此地距海仅有一日程”。至元二十二年(公元1285年),为在济州河运粮,一次建造粮船达3000艘。元朝还在江海水陆要地设水驿站424处,共有邮递专用船5921艘。这些都充分说明元朝造船能力之强。元朝时,阿拉伯人的远洋航行逐渐衰落,在南洋、印度洋一带航行的几乎都是中国的四桅远洋海船。元朝造船业的大发展,为明代建造五桅战船、六桅座船、七桅粮船、八桅马船、九桅宝船创造了十分有利的条件,迎来了中国造船业的新高潮。

近现代造船业

19世纪中叶,中国一些接受西方科学技术的知识分子,曾先后试制过轮船。如《二十年目睹之怪现状》的作者吴趼人,就曾作过种种尝试。1862年,江苏无锡市人士徐寿徐建寅父子和华蘅芳等人到了安庆市,一面学习,一面动手制造发动机。三个月后,一台蒸汽机造成了,试车结果,“甚为得法”。第二年,他们又试制一艘螺旋桨推进的小轮船,但没有成功。1864年,徐寿等人在南京“金陵军械所”继续努力,终于造出了中国第一艘轮船“黄鹄”号。这艘船由华芳负责设计和绘图,徐寿负责发动机和船体的制造,“全用汉人,未雇洋匠”。当时年仅19岁的徐建寅,也“屡出奇思以佐之”,积极协助父叔辈工作。据上海《士林西报》记载:“黄鹄”号“船重25吨,长55华尺,高压引擎,单汽缸”,“逆水时速16里,顺水时速约28里”。这艘轮船的制造成功,振奋了华族精神,产生了很大社会反响。只是到欧洲资本主义兴起和现代机动轮船出现以后,中国在造船业上享有的长久优势,才逐渐失去。

新中国成立后,中国重建造船工业体系。20世纪70年代末,造船工业开始快速增长。20世纪80年代初期,中国造船产量占世界份额的比例不足1%(世界第17位)。2000年,中国造船产量已达224.51万总吨,占世界造船产量的份额由1982的0.8%上升到5%至6%。“十五”期间,中国船舶工业年均增长28%。

2003年1月7日,一列货运列车徐徐开进停靠在广东湛江市北港码头的粤海铁1号火车渡船,准备跨越琼州海峡驶往海南南港码头。中国第一条跨海铁路粤海铁路当日开通,海南从此结束与大陆不通火车的历史。

2008年4月3日,中国建造的第一艘液化天然气(LNG)船在上海交付船东。这艘名为“大鹏昊”的船长292米,宽43.35米,型深26.25米,航速19.5节,装载量达14.7万立方米,是目前世界上最大的薄膜型LNG船。在上海交付的LNG船是中船集团公司所属沪东中华造船(集团)有限公司为广东大型液化天然气运输项目建造的第一艘LNG船。其成功交付,填补了中国LNG船设计、建造的空白。

2010年6月20日,由大连船舶重工集团有限公司为香港友谊帆公司承造的中国香港籍30万吨油轮“新阳萨瓦罗克”首航,驶往新加坡。该轮是本年度由大连船舶重工集团承造的第4艘30万吨级油轮。

2023年,中国造船业全面突破。中国首次形成船海产品全谱系总装建造能力,这也意味着所有船型中国都能建造。全球18种主要船型中,中国首次做到14种船型新接订单位列全球第一。中国新接绿色动力船舶订单首次在国际市场份额中占到一半以上。

2024年1月15日,工业和信息化部发布中国造船业最新数据,在造船完工量、新承接订单量和手持订单量这三大造船业指标上,中国连续14年位居世界第一,国际市场份额首次全部超过50%。数据显示,2023年,中国造船完工量4232万载重吨,同比增长11.8%;新接订单量7120万载重吨,同比增长56.4%。截至2023年底,手持订单量13939万载重吨,同比增长32.0%。三大指标占国际市场份额首次全部超过50%。

2025年1月,中国发布了造船业2024年的全年数据,完工量、手持订单量、新接订单量分别占全球市场的55.7%、63.1%、74.1%,三大指标连续15年位居世界第一。此外,中国新接绿色动力船舶订单的国际市场份额从2021年的31.5%逐年增长至2024年的78.5%;在全球18种主流船型中,中国有14种船型的新接订单位居世界首位。中国船舶工业集团的利润总额和利润率从2021年的负数逐年回升,截至2024年11月,利润率已经达到了7.52%,利润总额达到了471.8亿元。

现代造船的工艺流程

现代船舶绝大多数为钢质焊接船,钢质船一般采用分段建造法建造。其建造的生产过程非常复杂,分为三大作业内容:船体建造、船舶舾装和船舶涂装。包括各种材料和设备的准备,材料的成型加工,船体的装配焊接,各种系统、机械设备、仪表等的制造和安装调试以及舱室绝缘、装饰、家具等的制作和安装,最后还要进行整体性的试验和交船工作。

船体放样

船体放样的目的是光顺船体的型线,修改实际图纸中因各种原因产生的误差,确定各种船体构件的实际形状和尺寸,提供后续工序必要的施工资料。

船体放样通常有以下三种方法:

①实尺放样:把设计的型线图按1:1的比例绘在放样间的地板上。

②比例放样:把设计型线图按1:5或1:10的比例绘在放样桌的台面上。

③数学放样:运用数学方法编成程序,输入电子计算机进行船体放样。

无论采用哪种放样方法都要光顺型线、修正型值,然后再绘出肋骨型线图,进行结构线放样,展开船体结构和舾装件,从而绘制下料草图,制作样条、样板、样箱或投影底片、仿形图等。

船体钢材预处理和号料

船用钢材经检验部门验收合格后,将船用钢材在矫形机上进行矫正,喷丸或抛丸除锈,涂防护底漆,这个过程即为钢材的预处理。钢材预处理从矫正、除锈、喷漆、烘干过程一般为自动完成的。

预处理工作完成后,再应用样条、样板、板箱或草图或投影底片、仿形图等放样资料,把放样展开后的各零件图形及其加工、装配符号画到平直的钢板或型钢上去,这个过程称为号料。号料的方法很多,通常有:

①手工号料:样板号料(适宜复杂构件或批量生产);草图号料(适宜构件比较简单)。

②投形号料(自动化号料):用光学投影机把按比例放样制作的底图投影放大到铜板上,得到船体构件展开后的实际形状和尺寸,依次进行画线、标注等作业。

船体构件加工

金属材料在常温下的三种特性

船体构件加工是继放样下料后的一道工序。它是利用金属材料在常温下具有以下三种特性:

①钢的可延展性。如目前船体加工中的、折、压、轧、矫平等就是利用钢材有延展性这一特性。

②当钢材单位面积上受到外力超过极限强度时,会使钢材断裂。如钢材加工中的剪,冲、刨就是利用钢材的这一特性。

③钢材加热具有热塑性并产生热胀冷缩现象,水火弯板等工艺就是利用钢材的这一性质。

船体结构加工分类

①船体结构加工可分为冷加工和热加工。冷加工主要指构件的矫形、剪切、刨边,辊弯、压弯、折角或折边等。热加工主要指构件的切割(手工切割、半自动切割、数控切割和等离子切割)、热压弯曲、水火成形等。

船体构件经冷热加工使构件加工成所要求的空间形状,为船体装配做好了准备工作。

②船体结构加工又可分为边缘加工和成型加工。边缘加工主要指构件的切割、剪切、刨边、开坡口等。成型加工主要指构件的辊、压、折、矫形等。

船体装配和焊接

船体装配和焊接,就是把加工后的船体构件,组装成整个船体的工艺过程。船体装配和焊接分三个阶段:

(1)由船体零件组合成部件。如板列、T型材、肋骨框架、主辅机基座、首柱、尾柱、舵等。

(2)由船体部件组合成船体分段。如底部分段、舷侧分段、甲板分段、舱壁分段、上层建筑分段、首尾立体分段等。

(3)由船体分段和零部件组合成整个船体。这个阶段是在船台上或船坞内完成的。称之为船台(船坞)大合拢。

归纳上述三个阶段,船体装配和焊接包括船体结构预装配焊接和船台装配与焊接两部分内容。在现代造船中,船体装配焊接一般都采用分段建造法。它将船体划分成若干个局部结构(部件、分段、总段)。预先在装焊车间或其它装焊场地制造,这个装焊工艺过程称为船体结构预装配与焊接。再将制成的局部结构吊运到船台(船坞)上装配成整体,这一过程称为船台(船坞)装配与焊接。这里需要指出,由于产品对象和船厂生产条件各不相同,船台装配方式也就各式各样,例如有:

总段建造法:将装配焊接好的船中部(或靠近船中)的总段吊运到船台安装定位,然后依次吊装其首、尾方向相邻的总段,并完成总段大接缝的焊接工作。依此类推,直至最后装配成整个船体。

塔式建造法:在靠近机能前端选定一个底部分段为基准分段,先吊上船台定位固定,然后向首尾及两舷,自下而上依次吊装各分段,这种建造过程中所形成的安装区域星宝塔状,所以称塔式建造法。

此外。船体还有岛式建造法、串联建造法、两段建造法等。

密性试验

船舶中很多焊缝必须具有水密性,以确保水上安全航行。船体外板、甲板和舱室外壁板等都要进行密性试验,试验方法有:①水压试验;②气压试验;③煤油试验:④冲水试验;⑤淋水试验等。

船舶下水

船舶虽然是水上建筑物,但却是在陆地上的车间,船台(船坞)上建造的,当船舶的大部分工程完成后,必须借助专门设备,采用专门的操作方法,将船舶从陆上移到水中去,这就称为船舶下水。

船舶下水有许多方法,大致可以分为三类:

(1)重力式下水:在倾斜船台上,利用船舶本身重量的分力克服斜面上的摩擦阻力,使船舶自行下滑到水中去。

(2)机械化下水:利用引曳滑道加小车或是浮船坞、升船机等机械设备,将船舶移到水中去。

(3)漂浮式下水;将水引入造船埠内,让船舶自己漂浮起来,然后打开坞门,将船舶拖曳出去。

船舶舾装

船体以外的部分统称船舶舾装。其特点:内容多、材料品种多、工种多,船舶舾装可分为机舱舾装、电气舾装、船体舾装(包括甲板舾装即外装和舱室内舾装即居装)。船舶舾装工艺阶段可分为:预舾装(包括单元舾装、分段舾装、总段舾装)和船内舾装(包括船台舾装和码头舾装)。

船舶丽装应尽量采用单元舾装、分段舾装、总段舾装,然后是船台(船坞)舾装,这样可以提高下水前舾装率。

船舶涂装

船体和舾装件的除锈、油漆作业称为船舶涂装。它主要包括钢材预处理、分段涂装、总段涂装、船台涂装、码头涂装等。

船舶试验

船舶建造基本竣工后,即开始进行船舶试验。船舶试验包括系泊试验和航行试验。系泊试验是为了检查船舶各种机械装置及设备的工作状况;航行试验是全面检查船舶的设计、建造完工后各种性能指标是否满足设计要求,各种设备的工作可靠性、稳定性等。船舶航行试验完成后,对船舶存在的各种缺陷返修后即可交船。

造船仪式

在造船的重要环节,如起工、安龙骨、安梁、立桅、画眼、钉斗盖、下水等均有祭祀仪式。流传到现在,主要体现在竖龙骨、安龙目、钉斗盖和下水四大礼仪。

当造船师傅接到造船定单后,先向船主索取由择日先生写好的造船“择日单”。然后去砍树,砍树前要到树神(佛翁)坛前“祭拜”,点香、烧元宝(纸币),含意为:保佑坛前弟子砍树安全、平安、顺利。佛翁(树神)像龙骨是福船的主梁骨,属整艘船最重要部位,所以按照民间习俗,制作龙骨的原木到达造船厂后,要拿一条红布包捆树头,表示吉利,等待开工之日。在吉日良辰开工那天,要用三牲福礼敬请天地神灵,向大木师傅敬酒、送“红包”。然后,祀神烧金,宴客开工,叫“起工”。

竖龙骨

开工后先开始制作龙骨,按择日单的日子和时辰开始“定龙骨”(也叫“竖龙骨”),竖龙骨时,要在龙骨的前边缚一棕片,尾部缚一条红布,俗称“头棕尾红”。造船师傅在安放“母梁”和“合南梁”的位置各钉“红布”,别人是不能大声喧哗的。

定龙骨一般定龙骨的时辰都择在早上“辰时”和海水刚刚涨潮时(含意为早上太阳刚刚升起,今后船舶在使用中越来越红火,像海水涨潮一样财运永远不断)。

造船师傅在钉龙骨红布时,要放鞭炮。造船师傅还要讲民间诗句“师傅钉丁、船家发财又发丁(人丁)”,最后船主还礼(送红包、烟、糖等)。

安龙目

福船船舷墙外侧安有一对大眼睛,亦称龙目。 渔民尊“龙”为神灵,把自己的渔船看作是一条木龙。既然是龙,就要有眼睛,才能为渔民引航,以明察海域,镇伏海妖,探明鱼群,避开暗礁险滩,保太平、求丰年,所以便有了“龙目”。

造船师傅制作好“龙眼”,按照“择日单”的日子和时辰开始,安装船眼睛的工序。在新船下水前选一吉日,涨潮时辰举行仪式,将船眼嵌钉在船头两侧,然后用黑白二色涂作眼白和眼珠。船眼睛一般选用上好的樟木,由造船工匠精制而成。开工前要备三牲燃放鞭炮,敬奉神明。施工时要在船尾栏板上贴上“海不扬波”的横幅,事后还要包红包并宴请师傅。

新船下水前或首航前,要祭海神,由船主在鞭炮声中揭去红布,叫做“开眼”。旧时初出海时,要在船上烧锅热水,锅里放银元,俗称“烧银汤”,用以洗船眼,使之“明亮”,帮助船主找到鱼群。

钉斗盖

船头是船的重要部位,造船师傅制作好“斗盖”,按“择日单”的日子和时辰开始。在钉斗盖时,船主当日要办三牲、酒、果盒、金(纸钱),大放鞭炮以祀船上的神灵。之后还要到设在船坞一旁的妈祖(天上圣母)庙里祀求海神保佑行船安全,造船师傅将制作好的“斗盖”钉在船前头,还要用2条小红布条钉在“斗盖”上,并口诵民间诗句“师傅心宽,船家鱼虾满舱”,最后船主还礼(送红包、烟等)。

下水

新船下水叫“落令”,船主要择吉日,办牲醴,烧金纸礼神,并宴请造船师傅和参加推船下水的人。每艘船上均奉祀妈祖神像或其香袋神位等等。新船下水前船主要准备一桌贡品。

首先祭奉“土地公”“土地母”,表示这艘船是这位船主的,希望船舶下水后平平安安、顺顺利利,能赚大钱。其次祭奉“树神(佛翁)”,意思是说这艘船在船厂制造时,造船所需的原材料在“树神(佛翁)”保佑下顺利平安到达船厂,现已制造完工。最后祭奉“妈祖”,意思是说这艘船下水后希望“妈祖”保佑船主能一帆风顺、鱼虾满舱、满载而归、万事如意。

参考资料

国产巨无霸出海 自主完成实现大总包系国内首次.中国青年网-新闻.2024-01-18

造船业价值分析,看这篇就够了.百家号.2024-01-18

2024年又是第一!我国造船业已连续15年全球领跑.头条号.2025-01-16

【史话】中国造船航海简史.日照网.2024-01-18

中国造船业快速发展纪实.中国政府网.2024-01-18

外贸“新三样”、造船业、创新能力……多重优势蕴藏中国经济腾飞巨大力量.今日头条.2024-01-18

闽人智慧 | 陈银珠:制造福船的仪式.人民号.2024-01-18