京杭運河船舶大型化和標準化指標探討

毛 寧

京杭運河通航里程達883 k m，北起山東濟寧，南至浙江杭州，全線共有梯級17個，通航船閘35座，貫通山東、江蘇、浙江3省，與長江三角洲主要內河航道網相聯結，構成我國“北煤南運”和長江三角洲地區物流與外向型經濟的運輸大通道［1－3］。由于航行于運河的船舶標準化程度低，船型雜亂，船舶平均噸位小，使航道和船閘等通航設施的利用率與通過能力不能得到有效發揮，降低了船舶營運效率和內河航道競爭力。船舶的大型化和標準化是船舶運輸發展的必然結果。因此，在市場的調節作用下，船舶將朝大型化的方向發展，但大型化的趨勢和程度要受市場的影響，而且船型的發展可能雜亂無序，故必須采取積極的行政措施推動船舶的大型化和標準化。

1 船舶大型化指標分析

船舶的大型化和標準化有利于提高航道和通航設施的通過能力，但在計算其通過能力時，往往是根據其水域面積和組合的設計船型的噸位來計算，隨著船舶的大型化和標準化，設計船型的噸位和組合都將發生變化。事實上，這些通航設施提供的是通航的水域面積，若要得到通過船舶的噸位，還需將面積轉化為噸位。若直接分析船舶的面積，并采用代表船舶面積的物理量作為船舶大型化的指標之一，將有助于反映這些問題的本質，并解決船閘通過能力計算中的設計船型（隊）的選取和組合這一難題。施橋船閘某斷面船舶指標見表1。

表1 京杭運河施橋船閘斷面船舶指標

表1統計了京杭運河施橋船閘斷面某5年間船舶的各項指標，包括駁船、單放船和掛機船的統計平均噸位g、面積s。為表征船舶的單位噸位對應的面積，引入單噸面積的概念，將其定義為船舶的面積與噸位之商，即

由于單噸面積γ綜合反映了船舶的噸位、平面尺度，能夠更全面地反映船舶大型化的特點，故而可將其作為反映船舶大型化的指標之一。

由表1可見，各類船舶的平均噸位和平均面積均在逐年增加，但平均面積的增幅明顯小于平均噸位，從而使得單噸面積逐年減小，反映了船舶的大型化使得船舶的單位噸位對應的水域面積減小。隨著船舶的大型化和標準化，船舶噸位越大，單噸面積越小，一定水域內的船舶通過量越大，有助于提高航道和通航設施的利用率和通過能力。3類船舶的單噸面積中，駁船最小，單放船比駁船平均約大15%，掛機船最大，約為駁船的1.6倍，或者說，一定水域內能夠通過的駁船噸位最大、掛機船噸位最小，將掛機船淘汰或改造，對提高航道和通航設施的利用率是非常有益的。

施橋船閘斷面駁船的單噸面積在0.76～0.96 m2／t之間，全部船舶的單噸面積在0.73～1.01 m2／t之間，這樣的船型處于什么樣的水平，可與內河水運發達的美國內河船型進行比較。根據文獻［4］，美國內河運輸船舶主要分為干散貨駁船、液體貨駁船、油船、干散貨船等（見圖1），其中干散貨駁船和液體貨駁船為美國內河貨運市場最主要的運輸船舶（所占運量超過80%）；而且多年來的船舶構成比例及其貨運量占比基本保持不變，表明美國內河航運市場的運輸結構是穩定的。因此，分析美國內河典型駁船的尺度指標對于我國內河貨運船舶的大型化和標準化是有重要參考意義的。表2統計了美國內河典型駁船的單噸面積，其數值在0.41～0.52 m2／t之間，僅為國內駁船單噸面積數值的0.55，兩者差距很大，表明我國內河運輸船舶的大型化和標準化程度尚低，船舶的性能指標還有很大的提高空間。

圖1 美國內河各類貨船貨物運量比例

表2 美國內河典型駁船尺度指標

2 船舶標準化指標分析

雖然船舶的標準化是由安全、環保、船舶技術、性能和尺度等標準構筑的體系，但就從影響航段和通航設施的通過能力來看，主要還是船舶平面尺度的標準化。然而，在船舶的標準化過程中，對于船舶尺度標準化程度的衡量，雖然可通過統計運行船舶中屬于標準船型的船舶比例，但這不能全面地反映所有船舶與標準船型之間的關系?？紤]到船舶尺度的標準化還關系到其噸位，因而可根據船舶的噸位和面積討論船舶尺度標準化程度的衡量。

根據交通運輸部對京杭運河所推行的標準船型，并抽樣選取在施橋船閘斷面上觀測的全部船舶，整理出船舶的噸位（t）和對應的面積（m2）。為便于分析比較，將它們的噸位和面積看作為一組（xi，yi）數據散點，將其點繪于橫坐標為噸位x、縱坐標為面積y的平面坐標內，見圖2。

圖2 京杭運河施橋斷面抽樣船舶標準化指標圖

圖中曲線為標準船型的噸位和面積的二次多項式回歸曲線。不難看出，①當實際船舶的數據點位于曲線上方時，相比標準船型，其單位面積偏大，曲線下方的船舶單位面積則偏??；②實際船舶數據點越偏離該曲線，船舶尺度的標準化程度越低，或者說，船舶尺度的標準化就是要求實際船舶的數據點盡可能地集中在曲線上。

根據曲線擬合的最小二乘法，將船舶噸位和面積（xi，yi）之間的回歸函數關系記為y＝f（x），標準船型的回歸曲線表示為ys＝fs（x），實際船舶的回歸曲線表示為yp＝fp（x），為衡量船舶尺度標準化的程度，引入船舶尺度標準化系數［5］：

根據式（2），可分別計算得到我國京杭運河航段和美國密西西比河運輸船舶的ρ值分別為0.71和0.99。由此看出，像美國這樣內河水運發達、船型標準化程度很高的地區，其ρ值接近1，而我國內河船舶的ρ值相對較小，表明我國內河船舶尺度的標準化仍有很大的提高空間。

3 結論

（1）引入的單噸面積綜合反映了內河船舶的噸位和平面尺度，可將其作為船舶大型化的衡量指標之一。

（2）船舶噸位越大，單位面積越小，駁船的單位面積最小，單放船次之，掛機船最大。

（3）船舶尺度標準化系數可以用來衡量和判斷船舶尺度的標準化程度，我國京杭運河航段和美國密西西比河運輸船舶的ρ值分別為0.71和0.99。

［1］ 姚漢源.京杭運河史［M］.北京：中國水利水電出版社，1997.

［2］ 徐從法，馬亦文.五十年巨變：京杭運河發展史上第四個里程碑［J］.江蘇交通，2000（2）：53－56.

［3］ 鄒寶山.京杭運河治理與開發［M］.北京：中國水利水電出版社，1990.

［4］ Navigation Data Center.Water bor ne transportation lines of the United States，Volume 1：National su mmaries［R］.Water Resource Support Center，U.S.Ar my Corps of Engineers.Virginia：2002.

［5］ 廖 鵬，丁天平.基于尺度的內河船型標準化指標研究［J］.水運工程，2009（4）：113－116，126.