許忠厚，何良德，尹亞軍，董曉紅，陳國平

（1.河海大學港口海岸與近海工程學院，江蘇南京210098；2.寧波中交水運設(shè)計研究有限公司，浙江寧波315040）

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內(nèi)河港區(qū)段航道服務(wù)水平評價

許忠厚1，何良德1，尹亞軍1，董曉紅2，陳國平1

（1.河海大學港口海岸與近海工程學院，江蘇南京210098；2.寧波中交水運設(shè)計研究有限公司，浙江寧波315040）

摘要：內(nèi)河港區(qū)段航道服務(wù)水平的高低影響航行舒適度，對其評價研究有助于航道服務(wù)水平的提高。介紹了航道服務(wù)水平的概念，研究港區(qū)段航道的服務(wù)水平評價，在港區(qū)段航道船舶流沖突點分析的基礎(chǔ)上，提出采用流向飽和度劃分服務(wù)等級的方法，并分析多泊位船舶交通量，最后以萬寨港為例，分析內(nèi)河港區(qū)段主航道與進出港流量，并對服務(wù)水平進行分級。為內(nèi)河航道規(guī)劃管理部門在規(guī)劃設(shè)計和航道管理時考慮內(nèi)河港區(qū)航道的影響提供了參考與依據(jù)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)河港區(qū)段；流向飽和度；服務(wù)水平

內(nèi)河港區(qū)航道在整個水網(wǎng)運輸航道體系中起到了維系上下游來船裝卸貨物和為上下游來船提供折返中轉(zhuǎn)平臺的重要紐帶作用，不可避免地成為提升整個水網(wǎng)運輸效率的關(guān)鍵所在[1-2]。目前國內(nèi)外較多地研究航道或者沿海港區(qū)航道的服務(wù)水平[3-6]，朱俊[7]參考美國、中國的公路服務(wù)水平分級標準，將航道服務(wù)水平劃分為一、二、三、四共4個等級；張家華[8]提出交通設(shè)施運行的幾個參數(shù)，包括交通流密度、速度、服務(wù)流率、控制延誤、排隊長度以及流向飽和度（V/C）；徐笛清[9]基于可接受間隙理論研究了交叉段次航道的通過能力。對于港區(qū)航道的管理水平也有研究與探討[10]，而對內(nèi)河港區(qū)航道運行模式和內(nèi)河港區(qū)交通流機理的研究還較少[11]，主要有何良德[12]基于可接受間隙理論研究江蘇內(nèi)河港區(qū)段航道通過能力。本文在船舶流沖突點分析的基礎(chǔ)上，采用流向飽和度指標劃分港區(qū)航道服務(wù)水平，為內(nèi)河航道規(guī)劃管理部門在規(guī)劃設(shè)計和航道管理時考慮內(nèi)河港區(qū)航道的影響提供了依據(jù)。

1　航道服務(wù)水平

航道服務(wù)水平是航道使用者從安全、舒適、效率、經(jīng)濟等多方面所感受到的服務(wù)質(zhì)量量度，也是船舶駕駛員對航道交通狀態(tài)和服務(wù)質(zhì)量的一個客觀評價。航道服務(wù)水平，歸根到底反映的是在某種交通條件下，船舶在航道中的運行質(zhì)量。確定航道服務(wù)水平等級，是為了說明航道交通負荷狀況，以交通流狀態(tài)為劃分條件，描述交通流從自由流、穩(wěn)定流到飽和流和強制流的變化階段，方便評價航道內(nèi)船舶交通的運行質(zhì)量。

從船舶特征出發(fā)，宜采用交通流密度（艘/km），航速（km·h-1），服務(wù)流率（艘/h）、控制延誤（s/艘）、排隊長度（艘）以及流向飽和度（V/C）作為衡量航道服務(wù)水平的主要指標。由于目前不同水域船舶航速差異較大，而隨著船舶標準化工作的的進行[13]，船舶尺度逐漸統(tǒng)一，為便于比較，建議使用以交通流密度、控制延誤、排隊長度和流向飽和度（V/C）這幾項指標為主。本文取流向的飽和度（V/C）作為評價服務(wù)水平的度量指標，如表1所示。

表1　根據(jù)流向飽和度劃分的服務(wù)等級Tab.1 Classification of service level according to flow saturation

2　港區(qū)段航道服務(wù)水平

2.1船舶流沖突點分析

在建立內(nèi)河港區(qū)影響范圍內(nèi)的船舶通行模型時，各種不同布置形式的內(nèi)河港口區(qū)域內(nèi)船舶航行模式的共同特征是模型的關(guān)鍵因素。內(nèi)河港口的具體布置形式各不相同，但內(nèi)河港區(qū)范圍內(nèi)的船舶流正常運行時，船舶的航行路線上均存在不可避免的交匯點和分叉點。本文認為船舶分流基本不對通行能力造成影響，即不關(guān)注船舶流的分叉點而僅僅關(guān)注船舶流的交匯點，稱這些船舶流的交匯點為不同流向船舶的沖突點。

兩側(cè)河岸均布置港區(qū)泊位的內(nèi)河港區(qū)影響范圍內(nèi)的各船舶流沖突關(guān)系如圖1所示。所有進入港區(qū)影響范圍的船舶流向共有6種，分別記為v1至v6。這6種流向的船舶流在正常運行時，共產(chǎn)生6個船舶流沖突點，分別記為沖突點①～⑥。沖突點①為v5與v1發(fā)生沖突；沖突點②為v1，v5與v3發(fā)生沖突；沖突點③為v1，v5與v4發(fā)生沖突；沖突點④為v3與v6發(fā)生沖突；沖突點⑤為v3，v6與v1發(fā)生沖突；沖突點⑥為v3，v6與v2發(fā)生沖突。

圖1　內(nèi)河港區(qū)影響范圍內(nèi)的各船舶流向示意圖（兩側(cè)布置泊位）Fig.1 Flow diagram of ships in inland port area (bilateral berthing port area)

港區(qū)段航道運行與交叉口船舶流類似，主流向直行船舶與進出港船舶發(fā)生沖突，從而出現(xiàn)排隊等候延誤現(xiàn)象。

2.2港區(qū)航道小時交通量

2.2.1主航道小時交通量

主航道小時交通量可通過選取附近觀測點，統(tǒng)計年通過艘數(shù)、總噸位、空載率、平均艘噸位，經(jīng)過計算得到。

2.2.2進出港小時交通量

1）年到港船舶總數(shù)nb：

式中：Qn為根據(jù)貨物類別確定年吞吐量；W為船舶額定載重噸位；α為重載船裝載率，多船型時，nb為平均裝載率。

2）小時靠泊船舶數(shù)?？紤]到達不均衡系數(shù)Kb、可晝夜工作小時數(shù)td，可得隱含于泊位通過能力計算的小時靠泊船舶數(shù)。

計算某個泊位船舶數(shù)時，上式中Qn為泊位分擔的吞吐量；Ty為年營運天數(shù)。

3）到達錨地小時船舶數(shù)。到達錨地船舶與泊位裝卸無關(guān)，宜按小時交通量換算。

式中，Kh為小時交通量系數(shù)，OD調(diào)查實測統(tǒng)計值0.064～0.105。

2.2.3多泊位船舶交通量

內(nèi)河港口錨地靠近港區(qū)，但不應(yīng)占用主航道或影響碼頭的裝卸作業(yè)及船舶調(diào)度。江蘇省內(nèi)河航道寬度較小，錨地往往順岸式布置于泊位對岸或上下游。這里假設(shè)船舶進入錨地待泊，根據(jù)港口作業(yè)需要調(diào)度船舶從錨地經(jīng)主航道、港前回轉(zhuǎn)、靠泊、裝卸、離港。本文假設(shè)可以在相應(yīng)碼頭前水域分散式回轉(zhuǎn)靠泊，最后也是分散式回轉(zhuǎn)離港。

多個泊位時，各進出港流將分布于碼頭前沿，相鄰泊位的進出流可能產(chǎn)生互相影響（如圖2所示）。進港流w1，w2分量與上側(cè)泊位的出港流w3，w4產(chǎn)生沖突；同為出港流，w4分量將受上側(cè)泊位的w3影響；w3分量，將受上側(cè)w3的影響；同理，w4分量將受下側(cè)w4的影響。多個泊位時，流量沖突點經(jīng)分析和簡化如表2。表2中，括號內(nèi)的流向，存在此消彼長的關(guān)系，下劃線的流向代表存在局部沖突，如圖2所示。

表2　多泊位時沖突點表Tab.2 Conflict points of multi-berths

圖2　萬寨港多泊位交通流沖突點示意圖Fig.2 Diagram of traffic flow conflict points of multi-berths in Wanzhai Harbor

3　萬寨港航道通過能力與服務(wù)水平

萬寨港是江蘇徐州港務(wù)（集團）有限公司最大的港口，位于淮海經(jīng)濟區(qū)中心城市徐州市北郊，京滬、隴海兩大鐵路干線交匯于此，京滬、京福、連霍、寧宿徐4條高速公路網(wǎng)貫穿其間，經(jīng)濟腹地寬廣，樞紐地位突出。主要承擔國家西煤東輸、北煤南運重任，來自晉、陜、豫、冀、皖、魯、甘、寧、青、內(nèi)蒙等地的煤炭經(jīng)此中轉(zhuǎn)至江、浙、滬、皖等地，有“京杭運河第一港”的美譽。萬寨港于1990年建成投產(chǎn)，設(shè)計吞吐能力1 500萬t，貨場堆存能力150萬t。萬寨港不斷拓展經(jīng)營空間，先后開辟了火車發(fā)運、船舶卸載業(yè)務(wù)，合作建立了多家煤炭清洗加工企業(yè)，積極引進物流金融業(yè)務(wù)，構(gòu)建煤炭流通一體化服務(wù)平臺，有效滿足了客戶的需要，逐步從京杭運河上的重要樞紐港向集航運、物流、貿(mào)易、金融、信息為一體的運河航運中心港轉(zhuǎn)變。

3.1主航道小時交通量

選取相應(yīng)的解臺船閘觀測點，統(tǒng)計年通過艘數(shù)、總噸位、空載率、平均艘噸位，計算出主航道小時交通量見表3，主航道小時交通量為38.61艘·h-1。

表3　觀測點交通量與港區(qū)主航道小時交通量Tab.3 Traffic volume of the observation point and hourly traffic of the inland port waterway

3.2船舶交通量

港口調(diào)查的泊位通過能力、貨物吞吐量見表4，經(jīng)計算得萬寨港船舶交通量見表5，錨地小時流量3.61艘·h-1，靠泊小時交通量2.60艘·h-1。

表4　萬寨港設(shè)計、運行情況調(diào)查表Tab.4 Survey on the design and operation of Wanzhai Harbor

基于可接受間隙理論計算港區(qū)航道段直行與回旋時的小時船舶流量，進而計算主航道飽和度和進出港飽和度，見表6。萬寨港主航道的飽和度不大（22.01%），進出港通過能力大，進出港飽和度很?。ㄟM、出港飽和度分別為0.51%，1.48%），主航道飽和度遠大于進出港飽和度，可認為船舶進出港對主航道影響很小，主航道服務(wù)水平是關(guān)鍵；根據(jù)流向飽和度為度量指標，主航道與進出港航道服務(wù)水平均為一級，服務(wù)水平高。

表5　萬寨港船舶交通量表Tab.5 Vessel traffic volume of Wanzhai Harbor

表6　港區(qū)航道服務(wù)水平評價Tab.6 Evaluation of service level of inland port waterway

4　結(jié)論

在港區(qū)段航道船舶流沖突點分析的基礎(chǔ)上，提出了采用流向飽和度劃分服務(wù)等級的方法，分析多泊位船舶交通量，最后以萬寨港為例，分析港區(qū)段主航道與進出港流量，并對服務(wù)水平進行分級。主要結(jié)論如下：

1）航道服務(wù)水平等級的劃分，建議以交通流密度、控制延誤、排隊長度和流向飽和度這幾項指標為主。

2）采用流向飽和度指標劃分港區(qū)段航道的服務(wù)等級時，出港橫跨主航道回轉(zhuǎn)的流向，沖突交通量最大，通常是控制港區(qū)段航道服務(wù)水平的關(guān)鍵流向。

3）多泊位時，各泊位交通分量之間存在相互沖突、此消彼長的關(guān)系。萬寨港主航道飽和度遠大于進出港飽和度，可認為船舶進出港對主航道影響很小，主航道服務(wù)水平是關(guān)鍵；根據(jù)流向飽和度為度量指標，萬寨港主航道與進出港航道服務(wù)水平均為一級，服務(wù)水平高。

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（責任編輯劉棉玲）

Evaluation of the Waterway Service Level of the Inland Port Section

Xu Zhonghou1，He Liangde1，Yin Yajun1，Dong Xiaohong2，Chen Guoping1
（1. College of Harbor Coastal and Offshore Engineering，Hohai University，Nanjing 210098，China；2. Ningbo Zhongjiao Water Transportation Design and Research Co.，Ltd.，Ningbo 315040，China）

Abstract：The service level of the inland port waterway exerts influence on the navigation comfort，and studying the evaluation of the service level helps to improve it. This paper introduced the concept and analyzed the evaluation of waterway service level. Based on the analysis of ship flow conflict points，it put forward a method of flow saturation to classify the different service levels，and analyzed the ship traffic volume of multi-berths. An example of Wanzhai Harbor was given to further analyze the ship traffic volume of the main course，entry and departure，and to classify the service level. Findings in this study can supply references concerning influence of the inland port harbor for the plan and design sector of the waterway administration.

Key words：inland port section; flow saturation; service level

通訊作者：陳國平（1965—），男，教授，博士，碩士生導師，研究方向為港口航道工程。

作者簡介：許忠厚（1990—），男，碩士研究生，研究方向為港口航道工程。

基金項目：江蘇省交通科學計劃項目（2012R03）

收稿日期：2015－09－01

文章編號：1005-0523（2016）01-0055-06

中圖分類號：U697.1

文獻標志碼：A