安徽省合裕線過閘運(yùn)輸船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度研究

董曙光

(安徽省港航管理局，合肥230011)

合裕線航道是安徽省會合肥市及巢湖周邊地區(qū)通往長江的惟一水上通道，是安徽省繼長江、淮河之后的第三條重要航道。合裕航線主要由南淝河(合肥新港—施口)、巢湖(施口—東口門)、裕溪河(東口門—裕溪口)三段航道組成，全長139.8 km，除巢湖航段外，航道水深常年可維持在3.5 m左右，巢湖湖區(qū)航道基本穩(wěn)定，水深可維持2.0～2.5 m。目前，在巢湖和裕溪河已建有1 000 t級船閘，并正在建設(shè)2 000 t級復(fù)線船閘。流域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，以煤炭資源最多，初步探明的煤炭儲量有700多億t，主要集中在安徽的淮南、淮北和豫西、魯西南等礦區(qū)，且煤種全、煤質(zhì)好、埋藏淺、分布集中，易于大規(guī)模開采。目前煤炭產(chǎn)量約占全國的1/8，一批新的大型礦井正在興建。蘇北沿海素為我國重要鹽產(chǎn)區(qū)，流域內(nèi)蘇北、淮南、豫西等又先后發(fā)現(xiàn)多處大型鹽礦，可供大量開采。目前已建成淮南、淮北、平頂山、徐州、兗州、棗莊等國家大型煤炭生產(chǎn)基地。目前通過合裕線出口的主要有石料，鋼材、水泥、糧食、油料等，進(jìn)口的主要有黃砂、礦粉、燃油和工業(yè)原材料。近幾年水上運(yùn)輸需求急劇增長。除進(jìn)一步進(jìn)行高等級航道建設(shè)外，運(yùn)輸船舶標(biāo)準(zhǔn)化工作也是充分發(fā)揮航道運(yùn)輸潛力的重要保證，其中船型尺度的標(biāo)準(zhǔn)化是船型標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要內(nèi)容之一，本文即圍繞合裕線運(yùn)輸船舶開展相關(guān)研究。

1 船型特點(diǎn)與尺度分析

合裕航線上目前營運(yùn)船舶的主要類型為散貨船、集裝箱船及少量油船和液化船，目前散貨船在安徽省內(nèi)河運(yùn)輸中處于主導(dǎo)地位。在合裕航線上主要設(shè)有巢湖船閘和裕溪口船閘，通過這兩座船閘的船型尺度分布情況見圖1。

圖1 合裕航線船舶尺度參數(shù)分布圖

從裕溪口船閘、巢湖船閘提供的船舶尺度參數(shù)來看，目前合裕航線船舶長寬比(LwL/B)分布為4.5～5.5，寬度吃水比(B/T)分布為3.0～4.0，船舶吃水分布為2.0～3.2 m附近，其船型特征基本與長江干線上船型特征一致。3種代表船型主要參數(shù)見表1。

表1 合裕航線代表船型主要要素

2 過閘運(yùn)輸船舶尺度系列制定

為保證船舶的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性及現(xiàn)實可行性，合裕線主要運(yùn)輸船型主尺度系列制定必須遵循以下原同。①與航道等級及船閘等通航建筑物相匹配;②滿足需要的最小檔次;③船型優(yōu)選與實用性相結(jié)合;④與相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)并符合行業(yè)發(fā)展政策等。

針對航線特點(diǎn)，分析現(xiàn)有船型尺度特征，基于母型船建立數(shù)學(xué)模型，以最大限度提高通航設(shè)施運(yùn)行效率為前提，采用二次網(wǎng)格法進(jìn)行變值計算，最終選出各船型參數(shù)變化范圍內(nèi)各噸級貨船較優(yōu)的船型主尺度系列。

2.1 航運(yùn)限制條件分析

船舶(隊)尺度的確定，既考慮未來航道的條件，又以船閘的有效尺度為依據(jù)，希望在一定的進(jìn)出閘速度和安全條件下，船舶(隊)的平面尺度應(yīng)充分利用船閘幾何尺度并能縮短在閘內(nèi)的滯留時間，使一次過閘的船舶(隊)總載量為最大。這樣不僅可以減少閘上水流量的損失，而且提高船閘的通過能力。按我國《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》(GB50139—2004)要求，同時根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研數(shù)據(jù)，并綜合考慮合裕航線的航道現(xiàn)狀和規(guī)劃，以及船閘集泊尺度，得到通行合裕航線船舶尺度的限制條件為航道最大吃水2.2～3.0 m、航道許可船長160 m、航道許可船寬20.1 m，船閘許可最大吃水3.75 m。

2.2 船舶計算分析模型

在對運(yùn)輸船舶進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析時，技術(shù)模型選取基于母型船的回歸分析所得到的模型。經(jīng)濟(jì)分析中營運(yùn)率按0.85計算，貸款利率為7.05%，還款年限為10年。代表航線按150 km航距計算。相關(guān)年運(yùn)輸成本構(gòu)成及計算方法見表2。各方案評價選取必要貨運(yùn)費(fèi)率RFR、單位油耗DYQD、運(yùn)輸效率(YSXL)等作為衡準(zhǔn)指標(biāo)。

表2 年運(yùn)輸成本構(gòu)成

3 船型主尺度系列

為提高船閘閘室充滿率，船型論證過程中船舶尺寸的選取要充分考慮航線船閘有效尺寸的模數(shù)劃分。在分析現(xiàn)有典型船舶尺度參數(shù)和航線船閘尺寸模數(shù)劃分系列基礎(chǔ)上，以控制船舶總噸GT為目標(biāo)，得到各吃水條件下船舶營運(yùn)經(jīng)濟(jì)性較好的船舶尺度變化范圍，見表3。

表3 船舶主尺度范圍表

在表3基礎(chǔ)上，根據(jù)載重型船舶主尺度優(yōu)化步驟，對各噸級每個可行船型方案逐一進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算，得到所有可行船型方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)值。基于層次分析優(yōu)選方法原則，按照必要貨運(yùn)費(fèi)率和單位油耗指標(biāo)由小到大，運(yùn)輸效率指標(biāo)由大到小順序?qū)Υ头桨高M(jìn)行排序，得到各噸級最優(yōu)船型方案。見表4。

在此基礎(chǔ)上，考慮安徽省合裕航線、長江干線航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施對船型主尺度的限制條件，以最大限度提高船閘運(yùn)行效率為目標(biāo)之一，為使主尺度系列更具可操作性和實用性，保持各噸級船舶寬度不變，經(jīng)進(jìn)一步論證，在確保對船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)性影響不大的前提下，在一定范圍內(nèi)變換船長，最終確定安徽省合裕航線散貨船船型主尺度系列，見表5。

表4 各噸級散貨船最優(yōu)船型方案

表5 合裕線散貨船船型主尺度系列

從減少船舶檔次出發(fā)，并考慮到液貨船與散貨船同屬載重型船舶，合裕線液貨船船型主尺度系列取與表5相同的尺度范圍，但此時船舶載重量會有所變化。

4 過閘集裝箱船船型主尺度系列

根據(jù)目前合裕航線集裝箱運(yùn)輸?shù)膶嶋H情況，安徽內(nèi)河集裝箱運(yùn)輸?shù)湫秃骄€為合肥始發(fā)經(jīng)合裕航線進(jìn)入長江，到達(dá)上海、南京、蕪湖等地。根據(jù)調(diào)研，集裝箱平均箱重為17 t左右。由于集裝箱船為布置地位型船。基于現(xiàn)有優(yōu)秀船型尺度特點(diǎn)的分析，以及集裝箱船的布置特性，所確定的各箱位級船舶的尺度范圍見表6。

在表6基礎(chǔ)上，根據(jù)布置地位型船舶主尺度優(yōu)化步驟，按照與散貨船類似優(yōu)化思路，對各級別集裝箱船進(jìn)行優(yōu)化計算，得到合裕航線集裝箱船船型的優(yōu)化方案，在此基礎(chǔ)上，充分考慮安徽省合裕航線和長江干線航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施對船型主尺度的限制條件，以最大限度地提高船閘運(yùn)行效率為目標(biāo)之一，為使主尺度系列更具可操作性和實用性，保持各級別船舶寬度不變，經(jīng)進(jìn)一步論證，在確保對船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)性影響不大的前提下，將船長給予一定的變化范圍，最終確定的安徽省合裕航線集裝箱船船型主尺度系列見表7。

表6 不同載箱數(shù)船舶尺度范圍

表7 安徽省合裕航線集裝箱船船型主尺度系列

5 結(jié)束語

本研究成果目前已納入長江水系過閘運(yùn)輸船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列之中，并已于2013-04-01實施(交通運(yùn)輸部2012年第69號公告)。可以預(yù)計，該尺度系列對提高合裕航線航運(yùn)船舶標(biāo)準(zhǔn)化程度、充分挖掘該航道水運(yùn)潛力以及促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要的促進(jìn)作用。