費(fèi)達(dá)　高鵬　毛劍鋒

摘 要：本文對海上過駁系統(tǒng)進(jìn)行的簡要介紹，并以國外某項(xiàng)目為實(shí)際案例，分別利用Excel演算和Flexsim仿真驗(yàn)算的方法研究過駁系統(tǒng)中的駁船數(shù)量對過駁效率的影響，為優(yōu)化過駁系統(tǒng)，減少項(xiàng)目投資提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：海上過駁;Excel演算;Flexsim仿真

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

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對煤炭、金屬礦石等干散貨的進(jìn)口需求也逐年增加，這將會帶動海上干散貨運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。海上干散貨運(yùn)輸業(yè)的良好發(fā)展又帶動了海上過駁作業(yè)的發(fā)展。由于船舶大型化的發(fā)展趨勢及一些進(jìn)港航道水深的限制，很多大型船舶無法進(jìn)港進(jìn)行裝卸作業(yè)。因此，充分利用機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行海上過駁作業(yè)顯得尤為重要。海上過駁系統(tǒng)，可在不改變原有碼頭的泊位能力和不增加海上運(yùn)輸成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)大船上的散料通過過駁平臺倒運(yùn)到駁船進(jìn)港，或?qū)Ⅰg船上的散料轉(zhuǎn)運(yùn)至大船上出港。這在擴(kuò)大港口通過能力、提高港口對環(huán)境變化的適應(yīng)能力以及減少港口建設(shè)投資風(fēng)險等方面都有顯著效益。

影響過駁系統(tǒng)效率的因素很多，包括港內(nèi)泊位裝卸效率、泊位至過駁點(diǎn)的運(yùn)輸效率以及過駁點(diǎn)過駁平臺的裝卸效率等。本文結(jié)合國外某項(xiàng)目實(shí)際案例，對過駁作業(yè)系統(tǒng)中的駁船數(shù)量進(jìn)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(diǎn)進(jìn)行，通過過駁平臺將7800噸級駁船上的礦石轉(zhuǎn)運(yùn)至17萬噸級遠(yuǎn)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(shè)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(jī)，每臺吊機(jī)配50t抓斗。過駁時，抓斗直接從駁船中抓取鋁土礦卸載至遠(yuǎn)洋散貨船中，兩臺吊機(jī)平均卸載效率共計(jì)1100t/h。過駁方案如圖1所示。

2 計(jì)算條件

（1）為滿足年貨運(yùn)量500萬噸的要求，遠(yuǎn)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(jī)進(jìn)行裝船作業(yè)，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(shù)量富足，能在過駁錨地待命，僅用2小時靠離泊和移泊作業(yè)，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(yuǎn)洋貨輪，需7800噸駁船過駁21次。

（4）從碼頭至過駁點(diǎn)，駁船滿載，航速考慮為5節(jié)，航行時間約6小時;從過駁點(diǎn)返回碼頭，駁船空載，航速考慮為6節(jié)，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(jì)按5小時考慮。

（5）波浪和降雨是影響該項(xiàng)目過駁作業(yè)效率的主要因素，根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)浪流條件，初步評估海上過駁年可作業(yè)天數(shù)為300天。一艘駁船實(shí)載量7500t，按照平均過駁效率1100t/h，則過駁裝卸作業(yè)時間為7h。若假設(shè)駁船數(shù)量富足，能在過駁錨地待命，且每艘駁船靠離泊及移泊作業(yè)時間取2h，考慮不平衡系數(shù)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(jì)算如下：

3 Excel表格演算

利用Excel表格，充分考慮碼頭和過駁點(diǎn)的作業(yè)銜接，以及過駁作業(yè)過程中的各項(xiàng)環(huán)節(jié)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(yuǎn)洋貨輪的累計(jì)時間演算結(jié)果如下：

根據(jù)上述的演算結(jié)果，當(dāng)配備3艘駁船，裝滿一艘17萬噸遠(yuǎn)洋貨輪需要232個小時，約9.67天。根據(jù)遠(yuǎn)洋貨輪的到港頻率，考慮作業(yè)不平衡系數(shù)1.1，年過駁天數(shù)為9.67*31*1.1=330天，不滿足年可作業(yè)天數(shù)要求。

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

4 仿真驗(yàn)算

利用Flexsim軟件，建立本案例的海上過駁模型，對Excel的演算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本次仿真模擬了船舶碼頭裝船、通過航道、過駁作業(yè)以及離開錨地返程的全過程。系統(tǒng)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(fā)生器（Source）模擬向碼頭輸送礦料。假設(shè)每個臨時實(shí)體表示一艘駁船每次最大載貨量，發(fā)生器共生成21次實(shí)體，模擬裝滿一艘遠(yuǎn)洋貨輪所需要的貨量。

4.2駁船運(yùn)輸

用任務(wù)執(zhí)行器（TaskExecuter）模擬駁船，用任務(wù)分配器（Dispatcher）將執(zhí)行器與暫存器相連，使實(shí)體通過執(zhí)行器運(yùn)送至過駁點(diǎn)。航道路徑通過CAD模型倒入，并沿途設(shè)置路徑點(diǎn)（Network Node）保證駁船按照指定路線行走。駁船返程時在一路徑點(diǎn)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(zhí)行器速度按照駁船往返平均速度5.5節(jié)考慮。

4.3過駁點(diǎn)卸船

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

4.4計(jì)算結(jié)果

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

5 結(jié)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(shù)量會減少項(xiàng)目投資，提高經(jīng)濟(jì)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(yè)以及離開錨地返程的全過程，并對不同數(shù)量駁船下，系統(tǒng)的過駁能力和服務(wù)水平進(jìn)行評價，從而對整個過駁系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

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