陳德軍 ， 陳耀 ，牟軍敏 ， 李夢霞， 范存龍 ， 龔帥

（1.武漢理工大學信息學院，湖北 武漢 430070；2.武漢理工大學航運學院，湖北 武漢 430063）

LNG作為一種新型、清潔的能源，具有高風險、需求量大等特點。而LNG的運輸常常受限于航道布局。同時LNG船進出港口航道時會受到港區(qū)能見度、通航環(huán)境、交通流以及船舶尺度等因素的影響。為了確保LNG運輸絕對安全，許多規(guī)范明文要求LNG船在通航時必須保證其具有一定的移動安全區(qū)范圍，《液化天然氣碼頭設計規(guī)范》（JTS 16 5-5-2016）中規(guī)定：“當液化天然氣船舶進出海港航道航行時，應設置移動安全區(qū)，具體尺寸應通過專題論證”[1]，因此許多港口規(guī)定LNG船通過港口時以單向通過的通航方式通過。趙倉龍、王超敏對LNG船舶前后設置移動安全區(qū)、采取單向通過通航方式進行建模分析LNG船進出港對航道通過能力的影響[2-6]；高劍橋、劉敬賢應用M/M/c和M/D/c排隊論模型將排隊論理論引入對航道通過能力的決策,利用排隊論的動態(tài)計算特點實現(xiàn)對受限航道飽和度的動態(tài)計算[7-8]。綜上所述趙倉龍、高劍橋等人在LNG船舶進出港對航道通航能力影響的研究中，LNG船舶移動安全區(qū)的取值是單一的，沒有考慮在不同取值的移動安全區(qū)下，LNG船舶進出港對航道通過能力的影響。

本文以浙江省樂清灣大麥嶼港區(qū)為對象，對LNG船移動安全區(qū)建模，得到不同取值的移動安全區(qū)，基于不同取值的安全區(qū)建模分析LNG船以獨占式通航方式通過對港口航道通過能力的影響。

1 LNG船進出港對航路通過能力的影響因素與分析

1.1 LNG船移動安全區(qū)建模

對于不同的船舶來說，移動安全區(qū)的形狀和尺度都不一樣，其大小隨著船舶航速、船舶尺度、交通密度以及通航環(huán)境等因素的變化而變化[9-12]。對LNG船舶移動安全區(qū)建模可假定船舶以某一固定航速保向航行，航行前方遇緊急情況，船舶需緊急制動或繞開危險物避險，假設船舶緊急制動至停下來的距離為L，船舶左滿舵或右滿舵減速避開危險的橫向移動距離為B，L與B滿足：

式中：L與B分別為LNG船舶移動安全區(qū)前后、左右取值；K為常數(shù)，L0與B0分別為LNG船長與船寬，t1為駕駛人員反應時間（常人的反應時間為0.75s左右，t1可忽略不計），VLNG為船舶航速。隨著港區(qū)能見度、水文、交通密度、船舶尺度以及船舶操縱性等影響因素的變化K1可取150-300；K2可取3-5，K3可取60-120，K4可取1-3，本研究中Zsaf=2L。

1.2 LNG進出港對航道通過能力的影響建模

LNG船獨占式通過是指LNG船單向通過通航方式為雙向通航的航道。在這種通航方式下，LNG船進出港航行時對LNG船同向（指航道交通流方向與 LNG 船進出港方向一致）和逆向（指航道交通流方向與LNG 船進出港方向相反）通過能力的影響是不同的。LNG船每個航次對某一雙向通航航道與LNG船同向和逆向日通過能力的影響率分別記為

2 .案例研究

2.1 LNG船進出港對航道通過能力的影響率計算

各分航段的影響率計算：

在LNG進出港航線中，對其他船舶有影響的航段分為AB段、BC段以及CD段，分析LNG船在各分航段航行時對他船的影響率，根據(jù)表中關于LNG船進出港時所經(jīng)航道的基本參數(shù)，利用LNG船進出港對航路通過能力的影響程度模型進行計算分析。

各分段參數(shù)取值如下：

2. 2 計算結果分析及討論

由式①和式②可知：LNG船獨占式通過時對航路通過能力的影響主要與船舶航速和船舶的安全區(qū)大小有關。其中，AB段日通過能力下降至3.5%-5.6%， BC航路日通過能力下降至2.4%-5.1%,CD航路日通過能力下降至3.6%-6.6%。隨著移動安全區(qū)取值的增大，LNG船進出港口對航路的通過能力影響率隨之增大；隨著LNG船舶航速的增大，LNG船進出港口對航路的通過能力影響率隨之減小。LNG船航行由于設置移動安全區(qū)，都會對所經(jīng)航道的船舶通過量產(chǎn)生一定的影響，需要采取交通管制。

3 結語

LNG作為一種清潔能源，需求量大。由于LNG運輸?shù)母唢L險性，LNG船進出港口航道時需設置移動安全區(qū)，國際上許多港口規(guī)定LNG船通過港口航道時應以單向通過的通航方式通過。以單向通過的通航方式通過給港區(qū)航道的通航能力造成了很大的影響。本文以某海灣港區(qū)為對象，綜合考慮移動安全區(qū)的影響因素對LNG船舶移動安全區(qū)進行建模，得到不同取值的移動安全區(qū)。建模分析在不同移動安全區(qū)下，LNG船舶進出港對航道通過能力影響。研究表明：LNG船通過港口時，該船對港口通過能力的影響與移動安全區(qū)取值成正比、與LNG船舶航速成反比。本文可為船舶港口航道設計、水上交通安全管理等工作提供有益的參考。