海上過駁作業之駁船數量研究

費達　高鵬　毛劍鋒

摘 要：本文對海上過駁系統進行的簡要介紹，并以國外某項目為實際案例，分別利用Excel演算和Flexsim仿真驗算的方法研究過駁系統中的駁船數量對過駁效率的影響，為優化過駁系統，減少項目投資提供依據。

關鍵詞：海上過駁;Excel演算;Flexsim仿真

中圖分類號：U674.18+3? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）10-0112-03

隨著國民經濟的快速發展，對煤炭、金屬礦石等干散貨的進口需求也逐年增加，這將會帶動海上干散貨運輸業的發展。海上干散貨運輸業的良好發展又帶動了海上過駁作業的發展。由于船舶大型化的發展趨勢及一些進港航道水深的限制，很多大型船舶無法進港進行裝卸作業。因此，充分利用機械設備，進行海上過駁作業顯得尤為重要。海上過駁系統，可在不改變原有碼頭的泊位能力和不增加海上運輸成本的基礎上實現大船上的散料通過過駁平臺倒運到駁船進港，或將駁船上的散料轉運至大船上出港。這在擴大港口通過能力、提高港口對環境變化的適應能力以及減少港口建設投資風險等方面都有顯著效益。

影響過駁系統效率的因素很多，包括港內泊位裝卸效率、泊位至過駁點的運輸效率以及過駁點過駁平臺的裝卸效率等。本文結合國外某項目實際案例，對過駁作業系統中的駁船數量進行研究。

1 過駁方案簡介

本案例中，海上過駁擬在距離碼頭60km左右的海上過駁點進行，通過過駁平臺將7800噸級駁船上的礦石轉運至17萬噸級遠洋散貨船上，來滿足年過駁能力500萬噸的要求。

綜合考慮船型、過駁效率要求及過駁平臺造價等因素，選用投資較省的固定吊過駁平臺方案。該方案設備種類少，可靠性好，整體投資相對較低。過駁平臺上配兩臺吊機，每臺吊機配50t抓斗。過駁時，抓斗直接從駁船中抓取鋁土礦卸載至遠洋散貨船中，兩臺吊機平均卸載效率共計1100t/h。過駁方案如圖1所示。

2 計算條件

（1）為滿足年貨運量500萬噸的要求，遠洋貨輪每年需裝載31次，平均間隔約12天。

（2）碼頭前沿采用輪胎式裝船機進行裝船作業，每次僅考慮一艘駁船同時裝船，充分考慮靠離泊時間，平均裝滿一艘駁船時間為7小時。

（3）過駁平臺的平均卸載效率約1100t/h，卸完一艘駁船的時間約7個小時。假定駁船數量富足，能在過駁錨地待命，僅用2小時靠離泊和移泊作業，平均卸船時間為9小時;每次僅考慮一艘駁船同時過駁;裝滿一艘17萬噸遠洋貨輪，需7800噸駁船過駁21次。

（4）從碼頭至過駁點，駁船滿載，航速考慮為5節，航行時間約6小時;從過駁點返回碼頭，駁船空載，航速考慮為6節，航行時間約5小時;因交通量大或天氣等原因造成的潛在延誤時間往返總計按5小時考慮。

（5）波浪和降雨是影響該項目過駁作業效率的主要因素，根據當地風浪流條件，初步評估海上過駁年可作業天數為300天。一艘駁船實載量7500t，按照平均過駁效率1100t/h，則過駁裝卸作業時間為7h。若假設駁船數量富足，能在過駁錨地待命，且每艘駁船靠離泊及移泊作業時間取2h，考慮不平衡系數0.9，即24×300×0.9=6480h，則年過駁能力為7500×6480/（7+2）=540萬t，滿足年過駁能力要求。

一艘駁船往返過駁錨地和裝船碼頭之間的時間計算如下：

3 Excel表格演算

利用Excel表格，充分考慮碼頭和過駁點的作業銜接，以及過駁作業過程中的各項環節的時間，分別配備3艘、4艘和5艘駁船時，裝滿一艘17萬噸遠洋貨輪的累計時間演算結果如下：

根據上述的演算結果，當配備3艘駁船，裝滿一艘17萬噸遠洋貨輪需要232個小時，約9.67天。根據遠洋貨輪的到港頻率，考慮作業不平衡系數1.1，年過駁天數為9.67*31*1.1=330天，不滿足年可作業天數要求。

配備4艘或5艘駁船時，裝滿一艘遠洋貨輪，所耗費的時間相近，均需要202小時，約8.42天。按照遠洋貨輪的到港頻率，考慮作業不平衡系數1.1，年過駁天數為8.42*31*1.1=287天，滿足年可作業天數要求。另外，配備4艘駁船時，在過駁點最多同時有1艘駁船等候過駁;配備5艘駁船，在過駁點最多同時有2艘駁船等候過駁。

4 仿真驗算

利用Flexsim軟件，建立本案例的海上過駁模型，對Excel的演算結果進行驗證。本次仿真模擬了船舶碼頭裝船、通過航道、過駁作業以及離開錨地返程的全過程。系統的模型范圍包括港口碼頭泊位、航道及過駁錨地。

4.1碼頭裝船

以暫存器（Queue）模擬裝船碼頭，并通過發生器（Source）模擬向碼頭輸送礦料。假設每個臨時實體表示一艘駁船每次最大載貨量，發生器共生成21次實體，模擬裝滿一艘遠洋貨輪所需要的貨量。

4.2駁船運輸

用任務執行器（TaskExecuter）模擬駁船，用任務分配器（Dispatcher）將執行器與暫存器相連，使實體通過執行器運送至過駁點。航道路徑通過CAD模型倒入，并沿途設置路徑點（Network Node）保證駁船按照指定路線行走。駁船返程時在一路徑點等待5小時，用于模擬因交通量大或天氣等原因造成的潛在延誤時間。執行器速度按照駁船往返平均速度5.5節考慮。

4.3過駁點卸船

以暫存器（Queue）模擬位于過駁錨地的遠洋貨輪，也是駁船運輸貨物的目的地。假設暫存器接收到第21個實體的那一刻，即完成一艘遠洋貨輪的過駁作業。

4.4計算結果

分別考慮配備3艘、4艘和5艘駁船，分別計算運送完21個實體的累計時間，計算結果如下表所示。仿真計算的結果與Excel演算結果相近，至少配備4艘駁船，才能滿足年過駁能力要求。

5 結語

駁船的配備會影響到過駁效率，在滿足過駁能力的前提下，選擇合適的駁船數量會減少項目投資，提高經濟可行性。通過Flexsim建立航道仿真模型，可以模擬船舶碼頭裝船、通過航道、過駁作業以及離開錨地返程的全過程，并對不同數量駁船下，系統的過駁能力和服務水平進行評價，從而對整個過駁系統進行優化。

參考文獻：

[1]侯曾奇，孫津瀟.大宗固體散貨海上過駁系統設計簡析[J].港工技術，2020，（5）：257.

[2]劉鍇.水上過駁裝卸工藝設計[J].港口科技動態，1992，（9）：5-13.

[3]戴進.先進的海上減載平臺[J].港灣技術，2002，（1）：26-29.