安徽省合裕線過閘運輸船舶標準船型主尺度研究

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，巢湖湖區航道基本穩定，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2 000 t級復線船閘。流域內礦產資源豐富，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，且煤種全、煤質好、埋藏淺、分布集中，易于大規模開采。目前煤炭產量約占全國的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區，流域內蘇北、淮南、豫西等又先后發現多處大型鹽礦，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，進口的主要有黃砂、礦粉、燃油和工業原材料。近幾年水上運輸需求急劇增長。除進一步進行高等級航道建設外，運輸船舶標準化工作也是充分發揮航道運輸潛力的重要保證，其中船型尺度的標準化是船型標準化工作的重要內容之一，本文即圍繞合裕線運輸船舶開展相關研究。

1 船型特點與尺度分析

合裕航線上目前營運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河運輸中處于主導地位。在合裕航線上主要設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分布圖

從裕溪口船閘、巢湖船閘提供的船舶尺度參數來看，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見表1。

表1 合裕航線代表船型主要要素

2 過閘運輸船舶尺度系列制定

為保證船舶的技術經濟性及現實可行性，合裕線主要運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船型優選與實用性相結合;④與相關國家標準和交通行業標準相協調并符合行業發展政策等。

針對航線特點，分析現有船型尺度特征，基于母型船建立數學模型，以最大限度提高通航設施運行效率為前提，采用二次網格法進行變值計算，最終選出各船型參數變化范圍內各噸級貨船較優的船型主尺度系列。

2.1 航運限制條件分析

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，希望在一定的進出閘速度和安全條件下，船舶(隊)的平面尺度應充分利用船閘幾何尺度并能縮短在閘內的滯留時間，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《內河通航標準》(GB50139—2004)要求，同時根據現場調研數據，并綜合考慮合裕航線的航道現狀和規劃，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

在對運輸船舶進行技術經濟分析時，技術模型選取基于母型船的回歸分析所得到的模型。經濟分析中營運率按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。相關年運輸成本構成及計算方法見表2。各方案評價選取必要貨運費率RFR、單位油耗DYQD、運輸效率(YSXL)等作為衡準指標。

表2 年運輸成本構成

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劃分。在分析現有典型船舶尺度參數和航線船閘尺寸模數劃分系列基礎上，以控制船舶總噸GT為目標，得到各吃水條件下船舶營運經濟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基礎上，根據載重型船舶主尺度優化步驟，對各噸級每個可行船型方案逐一進行技術經濟指標計算，得到所有可行船型方案的技術經濟指標值。基于層次分析優選方法原則，按照必要貨運費率和單位油耗指標由小到大，運輸效率指標由大到小順序對船型方案進行排序，得到各噸級最優船型方案。見表4。

在此基礎上，考慮安徽省合裕航線、長江干線航運基礎設施對船型主尺度的限制條件，以最大限度提高船閘運行效率為目標之一，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，經進一步論證，在確保對船舶技術經濟性影響不大的前提下，在一定范圍內變換船長，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，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

根據目前合裕航線集裝箱運輸的實際情況，安徽內河集裝箱運輸典型航線為合肥始發經合裕航線進入長江，到達上海、南京、蕪湖等地。根據調研，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。基于現有優秀船型尺度特點的分析，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基礎上，根據布置地位型船舶主尺度優化步驟，按照與散貨船類似優化思路，對各級別集裝箱船進行優化計算，得到合裕航線集裝箱船船型的優化方案，在此基礎上，充分考慮安徽省合裕航線和長江干線航運基礎設施對船型主尺度的限制條件，以最大限度地提高船閘運行效率為目標之一，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，經進一步論證，在確保對船舶技術經濟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 結束語

本研究成果目前已納入長江水系過閘運輸船舶標準船型主尺度系列之中，并已于2013-04-01實施(交通運輸部2012年第69號公告)。可以預計，該尺度系列對提高合裕航線航運船舶標準化程度、充分挖掘該航道水運潛力以及促進流域經濟發展起到重要的促進作用。