（交通运输工程专业论文）上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究.pdf

摘要 i 上海电力的快速发展已迫切要求长江电煤的运输系统航线设罩和配船作出科学 合运韵规划，以满足航线设置和运输船舶问的最佳经济组合。y 首先，对上海电煤长江运输系统的现状及存在的问题进行定性的分析，阐明利用 数学模型进行系统规划的总体思路和技术路线。 其次，对电煤的航线设置进行线性模型的设计和解析，形成满足电厂到岸煤价最 低要求的优化方案。 然后，针对航线运量的分布情况和船队拖带能力以及运营经济参数的综合评判， 确定最佳的航线配船模式和船队的规划方案。 最后，综合上述的研究结果，结合运输市场风险影响因素的分析，形成完整的上 海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究成果。 本文的特点在于综合了电厂对于综合煤价降低的要求和船公司通过航线规划降 低运营成本的要求。通过系统规划，分步解析，得到了满意的规划方案。 关键词：航线最佳配船，长江运输系统，电煤 火 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fs h a n g h a i se l e c t r i cp o w e r , as c i e n t i f i ca n dr e a s o n a b l e p r o g r a m m i n gg u i d i n gt h et r a n s p o r t a t i o ns y s t e mo fy a n g t z e r i v e ri sn e c e s s i t a t e ds oa st om e e t t h en e e do ff o r m i n gt h em o s tp r o f i t a b l ec o m b i n a t i o nb e t w e e nt h ei n s t a l l m e n t so fs h i p p i n gl i n e s a n dt h eo p e r a t i n g s h i p s i na c c o r d a n c ew i t ht h er e l a t i v et h e o r i e sc o n c e r n i n gt h el i n e a rm o d e lo ft h eo p e r a t i o n s r e s e a r c h ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r dt h ea s s u m p t i o n ( t e n t a t i v ep l a n ) t oo p t i m i z ey a n g t z er i v e r s e l e c t r i c a lc o a lt r a n s p o r t a t i o ns y s t e mi ns h a n g h a is e c t i o n t h u sc i fa tt h ee l e c t r i c a lp l a n ta n d t h et o t a lo p e r a t i o nc o s t so f s h i p p i n gc o m p a n i e s c a nb er e d u c e dt ot h el o w e s t f i r s t l y , t h ea u t h o rm a k e s aq u a l i t a t i v ea n a l y s i so ft h ep r e s e n tc o n d i t i o na n dt h ee x i s t i n g p r o b l e m so fy a n g t z e r i v e r se l e c t r i c a lc o a lt r a n s p o r t a t i o ns y s t e mi ns h a n g h a is e c t i o n ，a n dt h e a d v o c a t e st h em e t h o do f c a r r y i n g o u tt h eo v e r a l lt h i n k i n gp a t t e r na n d t e c h n o l o g i c a l r o u t i n e so f t h es y s t e m p l a n n i n gb ym a k i n g u s eo fm a t h e m a t i c a lm o d e l s e c o n d l y , d e s i g n sa n da n a l y s i sb yl i n e a rm o d e la r em a d e t oi n s t a l lt h es h i p p i n gl i n e so f t h ee l e c t r i c a lc o a li no r d e rt or e a c ha no p t i m i z a t i o np l a nc o n s i d e r i n gt h el o w e s tc i fa tt h e e l e c t r i c a lp l a n t t h i r d l y ，t h e b e s t d e p l o y m e n t o fs h i p p i n gl i n e sa n df l e e ti n s t a l l m e n t p l a n c a nb e r e g u l a r i z e d ，i nc o n s i d e r a t i o nt ot h ed i s t r i b u t i o no ft h es h i p p i n gl i n e s c a p a c i t ya n dt h ef l e e t st u g a b i l i t y , a sw e l la sac o m p r e h e n s i v ej u d g e m e n to fe c o n o m i cp a r a m e t e r l a s t l y , b ys y n t h e s i z i n gt h ea b o v e - m e n t i o n e dr e s e a r c hp r o j e c t s ，w i t ht h ea n a l y s i so ft h e r i s k yf a c t o r sa f f e c t i n gt h et r a n s p o r t a t i o nm a r k e t t h ep a p e rp r o d u c e sac o m p l e t ep r o g r a m m e o v e r y a n g t z e r i v e r se l e c t r i c a lc o a lt r a n s p o r t a t i o ns y s t e mi ns h a n g h a is e c t i o n t h i sp a p e ri sc h a r a c t e r i z e db yi t si n t e g r a t i o no ft h er e q u i r e m e n t sr e s p e c t i v e l yf r o mt h e e l e c t r i cp l a n t ss i d e t or e d u c et h ec o a lp r i c ea n df r o mt h es h i p p i n gc o m p a n i e s t oc u tt h e o p e r a t i o n c o s t s t h o u g h t h e d e p l o y m e n t o ft h e s h i p p i n g l i n e s i ti s t h r o u g hs y s t e m a t i c a l p r o g r a m m i n g a n d s t e p - b y - s t e pa n a l y s i st h a tas a t i s f a c t o r yp r o j e c ti so b t a i n e d k e yw o r d s ：b e s t d e p l o y m e n to fs h i p p i n gl i n e s ，t h et r a n s p o r t a t i o ns y s t e mo fy a n g t z e r i v e r , t h ee l e c t r i c a lc o a l 2 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 前言 近年来，在世界经济逐步复苏，我国内外贸易持续增长的宏观背景下，长江流域 及长江三角洲的经济一直呈持续快速的增长态势，而作为地区经济的龙头一上海 市，凭借着自身雄厚的经济、科技和文化的实力基础，正在努力建成国际经济、金融、 贸易和航运中心。这必将快速有力地推动沿江沿海地区的经济在“十五”期间产生新 的飞跃。 经济发展的良好势头带动了上海电力的快速发展，也带动了长江干线货运量的大 幅攀升。 2 0 0 2 年七月，上海电力已走过了整整1 2 0 年不平凡的创业发展之路，业已成为 上海这座国际大都市最重要的公用产业之一，近几年更是陆续投入电网建设和改造资 金7 7 5 亿元，并始终把技术进步和提高城市综合竞争力作为电网建设的着力点。上 海电网目前已初步呈现国际大都市所应有的一流电网的格局。 长江干线的货物吞吐量也结束了近年来徘徊不前的局面。2 0 0 0 年，长江干线2 5 个主要港口吞吐量全面增长达2 3 4 亿吨，其中，南京港、武汉港、芜湖港分列内河 港口吞吐量排名的第一、第五和第六位，分别达到6 6 7 9 万吨、1 7 3 8 万吨和8 3 0 万吨。 上海的吞吐量在全国沿海港口排名中仍是一枝独秀，达2 0 4 亿吨。作为大宗散货运 输的重要组成部分煤炭运输也呈运销两旺的态势，其中，“三口一枝”( 汉口、 裕溪口、浦口、枝城) ，煤炭发运共完成1 5 0 0 万吨。上海港的煤炭进口略有增长，达 3 5 3 6 万吨。 煤炭的长江运输在航运的组织分类中归属于大宗工业物资的运输，其特点是航线 和港口基本固定，货流量较大，流向稳定，承担运输任务的船舶也相对稳定。在整个 大宗货物的运输系统规划中，主要涉及到航线设黄、航线配船和船队规划这三个方面。 迄今为止，对于一些随机变化较少，易于模型化、程序化的问题，如大宗单一物 资运输系统的研究已达到或接近实用水平。其内部结构，如航线设置和船队规划也已 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 达到了系统推理和论证的阶段。但对于随机变化多，影响强，难于模型化、程序化的 问题，如不定期船调度问题，这种研究基本上还处于理论探索和推向实用的阶段。各 家学者在该领域所做过的研究工作都具有明显的针对性，所提出方法的应用范围都具 有局限性，即仅用于解决某一类问题。总体上看，这类研究仍处于探索与试验阶段。 由于问题的复杂性和从理论到实用还存在一定的距离，许多船东对这方面的研究成果 还持有怀疑态度。船东们常常感到研究搞过之后，似乎不能马上带来直接的经济效益。 此外，在市场份额分配日趋精细的今天，货主们也对承运方一一船东在航线设置， 航线配船方面提出了较苛刻的条件以满足货主降低成本的需求。这些因素在现在日益 错综复杂的市场环境中，使船东们对系统规划的研究工作常感到犹豫不决。 值得说明的是：现在的运输规划研究中，对于如何既满足货主的航线设置要求， 同时又能通过优化的船舶调运和配置方案，使运输的总成本降低的系统研究较少。如 何在电煤价格、运输价格和运量已确定的情况下，通过系统的优化方案使运至电厂的 燃煤价+ 运输价趋于最小值，满足电厂降低成本要求，同时又能合理组织好合适的船 队规模，运用科学合理的调度规划方案，使航运公司的经济效益最大化，将是本文讨 论、研究的内容。 本篇文章，以2 0 0 3 年1 月全国煤炭订货会上海电煤采购的总体计划为依据，结 合上海电力股份公司所属电厂的长江煤炭需求状况，设立2 0 0 3 年的煤炭运输调运基 础方案和船舶配鼹方案，最后运用优化模型对运输系统进行规划，并归纳、提炼和建 立可预测、可实施的系统模型。 由此，本课题的研究具有非常强的实际应用价值，研究成果的实施，对于上海电 力系统进一步降低成本，提高效益，将有十分重要的帮助，同时，也可为航运公司提 高经济效益提供有益的借鉴。 2 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 第一章上海电煤长江运输系统现状及存在的问题 第一节上海电力概况及电煤运输需求 一、上海电力发展概况 2 0 0 2 年，上海全电网发电装机容量为9 9 7 万千瓦，最高用电负荷夏季达1 2 3 5 万 千瓦，冬季达1 1 4 2 万千瓦，同比2 0 0 1 年的夏、冬季负荷1 1 1 1 万千瓦和9 3 0 万千瓦， 分剐增长1 1 2 和2 2 8 0 。全年用电量6 4 5 6 5 亿千瓦时，比2 0 0 1 年的5 8 2 亿千瓦时 增长1 0 9 ( 电力缺口部分系由华东电网调入) 。现在，上海电力公司所属电厂中9 2 的装机容量为燃煤机组，年耗燃煤达1 2 9 6 万吨，随着外高桥电厂的二台9 0 万千瓦超 临界机组不久以后正式投运，预计，上海电力系统年耗燃煤将达1 6 9 0 万吨。 上海电煤的主要产地为山西、内蒙、山东、河南和安徽等地，全部通过铁路、公 路、海运、江运和河运等运输方式，以多种联运换装的方式抵沪。其中，海运、直靠 和海运港驳的主要为山西、内蒙、山东等地的煤种，长江运输的煤种为河南平顶山煤， 安徽的淮南和淮北煤。通过长江运输的这些煤种由于热卡值合理、含硫低、价格适中 的特点，更兼具江运便捷、价廉的优势，十分符合上海各电厂环保、节能、低耗的要 求。因此，江运的运输量呈逐年递增的趋势，2 0 0 1 年达1 5 0 万吨，2 0 0 2 年达1 8 0 万 吨。预计2 0 0 3 年运输量将达2 2 0 万吨。 目前，由于受到铁路运力，港口堆场和吞吐能力，煤炭矿发量等各种因素的制约 和影响，长江运输的煤炭总量同海运煤炭总量相比，还有相当的差距，但随着中央西 部开发的宏观调控，各地的铁路运力和港口能力的调整和提高，长江运输的煤炭总量 将持乐观、持续的增长态势。 随着电力体制改革的深入，2 0 0 2 年，国家计委牵头成立的电力体制改革小组， 依据国务院关于推进和深化电力改革的要求，提出了“打破垄断、引入竞争，提高效 率、降低成本，健全电价机制、优化资源配置，促进电力发展，推进全国联网，构建 政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序，健康发展的电力市场体系”电力体制 改革的总体目标和“厂网分开，竞价_ k n ”的具体方案，并将原国家电力公司( 电力 部) 分拆成五大发电集团和二大区域性电网公司以及四大辅助集团公司。 兰塑鱼堡鉴坚垩塑至竺堕丝墨堡! ! 堕堕笪塑 这极有效地推动了电力企业全面快速地走向市场。2 0 0 1 年，国家经贸委以国经 贸电力1 0 3 5 号文正式批准了上海发电市场运营规划，使上海成为全国首家取得政府 正式批准的发电市场试点省市，这标志着上海电力已逐步步入到良性、有序的市场竞 争中。发电市场运营规划的核心内容一电力容量实行总体平衡、期货购销：储备 电力现货竞价等措施，促使发电系统的经营实体一一电厂愈来愈追求利润的最大化。 由于电煤的成本占电厂运营成本约6 0 ，因此，在确保燃煤质量的前提下，如何降低 燃煤的价格，已成为电厂的高级管理层重点关注的目标。而与此同时，作为电煤的运 输企业也在不断关注着如何进一步提高自身的经济效益。由于过去长期的计划经济布 置，使得同归属于电力系统的运输企业并不关注总体成本的控制，只是以完成计划任 务为最终的目标，但在电力企业全面进入市场的今天，关注成本控制，制定合适的战 略，不断扩大市场占有率，进一步提升自身的经济效益，已成为企业急需面对解决的 关键问题。 二、上海电煤运输需求 目前，上海电力股份公司已全资拥有、控股、参股了上海的绝大部分电厂。其中， 直属电厂有阂行电厂、杨树浦电厂、吴泾电厂、南市电厂、崇明电厂、长兴岛电厂， 2 0 0 2 年，公司的年耗煤达1 2 9 6 万吨。电厂全年耗用的燃煤量通常由以下几大因素所 决定：机组容量、负荷状况、运行时间、燃煤质量、机组成新率和特性等。随着技术 的 益进步，现在，电厂的燃煤耗用率一般为3 5 0 3 7 5 克千瓦小时。 根据机组的燃烧特性，上海电力股份公司长江煤炭运输的目的港有三个，分别是： 闵行电厂、杨树浦电厂、吴泾电厂。2 0 0 3 年结合各厂年发电量计划，三个电厂的电 煤需求平衡情况如下： 表i - i2 0 0 3 年电厂耗煤需求及平衡表 耗用指标 电厂、 年煤炭总需求量长江煤炭需求计划 吴泾电厂2 6 0 万吨3 0 4 0 万吨 杨树浦电厂1 5 0 万吨6 3 7 9 万吨 闵行电厂2 0 0 万吨1 1 0 1 3 8 万吨 4 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 第二节长江电煤运输环境 一、长江水系的自然概况 长江水系是我国最大的内河水系，由西向东，流经青、藏、川、滇、鄂、湘、赣、 皖、苏、沪十省( 区、市) 注入东海。全水系通航里程7 9 万公罩，为全国内河通航 里程的7 2 ，7 。 作为全国运输网络中主要的东西向干线。长江干线自宜宾到长江口，全长为2 8 1 3 公罩。其中宜宾至宜昌为上游( 即川江) ，上游航道长1 0 4 4 公里；宜昌至湖口为中游， 中游航道长6 2 3 5 公里：湖口至长江口为下游，航道长为1 1 4 5 5 公里。 目前，重庆至宜昌可通航1 0 0 0 吨级船，宜昌至武汉可通航1 5 0 0 3 0 0 0 吨级船， 武汉至南京可通航5 0 0 0 吨级海轮，南京至长江口乘潮可通航2 5 0 0 0 吨级海轮。三峡 工程建成后，远洋万吨级船可直达重庆，上游航道通过能力，将由目前单向下水4 0 0 0 万吨提高到5 0 0 0 万吨。 从自然和经济联系分析，长江水系自上而下大体存在着6 个自成体系，又通过 长江干流相互联系的地区航道网，即为： ( 1 ) 以重庆为中心的西南地区航道网 ( 2 ) 以长沙为中心的洞庭湖水系航道网 ( 3 ) 以武汉为中心的江汉航道网 ( 4 ) 以南昌为中心的鄱阳湖航道网 ( 5 ) 以合肥为中心的巢湖水系航道网 ( 6 ) 以上海、南京、杭州、为中心的长江三角洲地区航道网 随着长江干线航道和出入海口的条件改善，流域梯度经济的发展，以上海全面建 设金融和航运中心为龙头，苏、浙二省为两翼，从东到西，从沿海到内地的全方位开 放和发展，长江沿江港口尤其是对外开放港口的建设步伐进一步加快。水运与其他运 输方式相比，对于流域内占全国较大比重且濒临江边的大中型电力、冶金、石油、化 工、有色、建材等企业的发展有着明显优势，对外向型经济的发展更是勿容置疑的。 因此黄金水道的地位和作用将愈加重要。 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 二、长江煤炭供应及运输现状 2 0 0 0 年开始，受我国宏观经济明显好转和世界原油价格大幅上涨的影响，煤炭 需求大幅增长，局部地区出现煤炭供不应求的局面，我国煤炭市场呈现出购销运转旺 的态势，煤炭航运市场呈现明显的回升迹象，运价也出现恢复性增长，有的运价增加 达到l o 元吨，而在一些运力过剩、竞争激烈的航线，则运价上升幅度微乎其微。上 海长江电煤的中转港有三个，分别是武汉港、裕溪口港和浦口港，选取这三个干线大 港的原因如下： 1 长江干线的吞吐大港有充足的堆场和完善的装卸设旌和熟练的技术人才。 2 具备数量众多的铁路直达线，公路交通网也十分发达。 3 距电煤的产地距离较近，便于煤炭直接到港，相对周转环节较少，运费也较 低。 长江电煤的几大物化指标，如：挥发份、硫份、热值、水份、灰份、固定碳含量、 灰熔点等，均十分符合上海电厂发电机组锅炉的要求，尤其是含硫低，正常值均为 o 3 o 4 ，远低于上海的燃煤含硫o 7 的环保要求。因此，从长远的角度看，长江 电煤占上海电煤的比例将里持续增长的趋势。 三、干线中转港港口现状 1 武汉港 武汉港地处长江中游，黄金水道长江与南北大动脉京广铁路的交会处。目前，从 事煤炭中转的主要码头有汉阳港、抬船路和舵落1 ：3 。其中，汉阳港煤炭堆场能力为 5 0 万吨，上海电煤专用堆场1 0 万吨；抬船路堆场能力为1 0 0 万吨，电煤专用堆场1 5 万吨；舵落口堆场能力为5 0 万吨，电煤专用堆场1 0 万吨。 2 裕溪口港 裕溪口港位于安徽省沿江最大城市芜湖市的对岸，是皖北的重要水上门户，已成 为安徽省重要的交通枢纽，不仅有多条省级公路与之贯通，更有淮南、宁芜、皖赣等 铁路干线相连，集疏运条件较好，已成为公、水、铁三位一体全方位集疏运港1 3 ，年 吞吐量已达6 0 0 万吨。其中煤炭集存堆场为8 0 万吨，上海电煤专用堆场为2 0 万吨。 3 浦口港 浦口港为南京港主要的煤炭集散地，全部堆场能力5 0 万吨。上海电煤堆场1 0 6 圭塞皇堡堡坚堡塑墨竺堕堡堡堡! i 坚塑堑塑 万吨。浦口港交通十分便利，港口集疏运条件较完备，陆上以铁路直达为主，水路疏 运条件较优越。可以说，浦口港依托干线大港南京港的良好优势，其发展前景值得关 注。 上海长江电煤发运港和目的港分布见图1 - 1 。 、 7 图1 1长江水道及各相关港口 四、主要电厂的堆场能力 目前，上海电力股份公司所属的主要电厂的堆场能力情况，如表卜2 表卜2电厂堆场能力及储存情况表 海 、 堆场情况 电厂 堆场能力常规存量 杨树浦电厂 6h 4 万 吴泾电厂1 0 万7 万 闵行电厂8 乃 6h 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 淀u j 湖 北 西p 东 南 图卜2 黄浦江及各相关电厂分布图 浦东 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 第三节运输组织现状及存在的问题 一、运输船舶现状 目前，上海一武汉长江干线段的船舶运输基本呈现这样的特点：上海一一南京 段的船舶朝浅吃水、大型化发展，而南京一一武汉段因受南京长江大桥通过能力的影 响，仍基本维持大型顶推和掮拖船队为主的运输格局。这种趋势在散杂货运输，尤其 是在煤炭运输上表现得尤为明显。 长江干线沿江并靠近长江入海口处的电厂，如太仓电厂、常熟电厂等，其煤炭运 输历来以海轮直靠为主；而随着干线航道的整治和水运管理日趋规范，更由于电力改 革的日趋深化，现在，南京华能、杨洲二电、谏壁电厂等大型电厂的煤炭运输也逐渐 朝海轮直靠方向发展。如谏壁电厂就于2 0 0 2 年1 1 月通过三方合资的方式购置了二条 2 7 万吨的沿海散货轮用于煤炭的运输。而南京以上的沿江电厂则由于航道，桥梁通 过能力，机组容量，码头接卸能力等多种因素的影响和限制，仍基本维持5 0 0 吨 一3 0 0 0 吨驳船运输的局面。 上海电力股份公司所属的电厂，如：杨树浦电厂、南市电厂、吴泾电厂和闵行电 厂则由于黄浦江航道和码头接卸能力的局限，除吴泾电厂近来有部分煤炭海轮直靠以 外，其余均需通过5 0 0 吨一一2 0 0 0 吨的煤驳来运输。上海电力燃料有限公司是上海 电力公司控股的燃料经营和运输企业。在运输方面根据电厂的实际需求，逐年配置了 众多适合长江运输和港内作业的船舶。现有各类船舶共计1 3 7 艘。不仅种类繁多，并 且规格齐全，很好地适应了电煤的长江运输和黄浦江的港内作业。 二、船公司现状 近年来，长江干线的煤炭运输市场的竞争已日趋激烈。由于市场开放度高，随着 用户对运输价格日益苛刻的要求，多种类型的船舶，多种经济成分组合的船公司都在 这块逐渐增长的市场上充分竞争，因此，尽管随着国内经济形势持续走强，煤炭的运 输价格仍是徘徊不前，个别航段甚至出现下降的情况。 目前，经营武汉一一上海段电煤运输的企业，主要有长江货运总公司、中海集团 货轮公司、华中航运公司、镇江轮船联运公司、上海电力燃料有限公司等，其余还存 在着如利江公司、桐陵港驳公司和芜湖港驳公司等众多规模稍小的船公司，甚至还存 卜海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 在着私有的单船公司。 承担上海电煤长江运输的主要是上海电力燃料有限公司，该公司现拥有各类船舶 1 3 7 艘，其中油驳和煤驳从3 0 0 吨至2 2 0 0 吨，拖轮( 掮拖型) 从2 0 0 h p 至3 2 0 0 h p 。 广泛和齐全的船型使长江航运和港内作业相得益彰、互为补充。这其中，适合长江航 运的拖轮有1 7 0 0 h p 、9 8 0 h p 、8 0 0 h p 、6 0 0 h p 四种类型。驳船有1 1 0 0 吨、1 6 5 0 吨和2 2 0 0 吨级三种类型。通常，长江航运由一条拖轮，二至五条驳船共同组合而成的船队来完 成。 由于长江电煤的采购和运输持续增长，2 0 0 3 年更是达到历史新高的2 2 0 万吨。 其对，武汉港发运1 2 0 万吨，裕溪口港发运8 0 万吨，浦口港发运2 0 万吨。要合理、 经济地完成这样规模的运输，有效的组织好适当的船队，优化航线设置，将是极其重 要的关键。 三、存在的问题 由于船公司是运输劳务供给的一方，船舶又是投资大，营运成本高，使用期长， 见效慢的设备，因此，船东须全面深入地对船舶运输组织作系统分析研究，对有限的 资源作最优化的配置和整合，才能在激烈的竞争中立于不败之地，占有并相机扩大市 场份额，并取得较良好的运营回报。 现在，经营上海一武汉段电煤运输的航运企业，不仅要面临激烈的竞争，在组 织生产过程中，也存在着不少问题急需予以解决。 1 航线设置和船舶调度不科学 航线设簧须根据启运港和目的港的货物流量、流向和吞吐能力，结合价格因素 予以综合分析，合理规划方能寻求最优解，但由于目的港电厂机组增发欠发的计划将 引起煤炭供应量的变动；码头接卸设备状况的变化等，均需及时根据实际情况予以调 整和重新规划，这就促使现在的航线设置模式须作根本性的变革。 船舶调度系统通常采用经验法处理，但事实表明：受多种因素，特别是一些不确 定因素的影响，经验法很难给出令人满意的答案，而船舶运营的专业性和竞争性，决 定了船舶调度必须合理、科学，并根据实际情况及时统筹、调整，才能真正凸显运营 的经济性。 0 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 2 航运规模偏小，经济效益不佳 鉴于长江电煤的低成本、高性能的特质，其运量必将逐年递增。作为航运企业如 何抓住机遇，适时扩大规模，以适应市场变化的要求是决策优先考虑的因素。船公司 确立了一定的规模后，其规模效应必将得到充分体现。但对于正在发展中的企业，扩 大规模意味着投资的大量投入，因此，必须将航运的长期回报性，规模效应，投资的 风险因素，航运市场运价的趋势等多种因素，综合评估才能制定出合理的发展战略， 优化规模扩大的决策。 3 设备老化，不确定影响因素多 上海一武汉长江段的电煤运输，目前均采用项推( 掮拖) 大型船队的运送方式。 从现在运营的船公司设备状况来看，除部分为新添置的大马力船舶，其余多为七十年 代末，八十年代初建造的常规拖轮，船舶的老龄化程度较高，船型复杂，油耗、设备 故障率也较高，使得船舶的技术状况差，运营经济性不佳。因此必须简化船型，并从 经济性角度出发确定长航拖载的模式。 此外，航运的有关不确定因素也较多，航道的淤结、迁移：不利的天气因素影响； 各类摊派和乱收费项目的增多等因素均对船公司正常运作的安全性、经济性产生影 响。 由于时间和篇幅的限制，本文重点研究了第一个问题，其余问题将在同后的工作 中继续研究解决。 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 第四节航线设计与配船的总体思路和技术路线 一、航线设计与配船的指导原则和总体思路 随着运输规模的扩大，特别是随着大型航运公司的合并、联盟形成更大的航运集 团情况的发生，船东必然要对所控制的船队的未来发展和船舶资源的优化配置做系统 深入的分析研究，以提高船队的运营效率，体现规模化经营的长处，增强企业在航运 市场中的综合竞争力。 对于长江电煤运输系统的规划，首先要对上海电力的发展趋势和运输需求进行综 合的分析和预测，其次，是要对目前的运输环境和存在的问题进行深入研判，以便得 到客观翔实的规划背景。 在“电煤运输航线系统规划”中，先要将电煤运输的货源制定情况、流向、港i ：3 吞吐能力、综合和分类价格因素进行专题性调查；然后，通过详尽的调查数据确定可 控因素和决策变量构筑数学模型，运用运筹学线性规划模型的相关理论，进行优化设 计和计算，形成优化方案的研究结果。 在“电煤运输船队规划”中将基于上述的研究结论，运用统计方法和会计原理， 组并众多的实际数据和参数以及约束条件，对航次营运状况进行重新构模、解析，得 出船队规划和航线配船的整体方案。 最后，综合上述的研究成果，结合电煤长江运输市场风险影响因素的分析，形成 完整的上海电煤长江运输系统的规划。 积极开展上海电煤的长江运输系统的规划和研究，有三个有利的优势条件： ( 1 ) 国家对长江航运发展的支持； ( 2 ) 电力发展的趋势和煤种的优化选择，使长江运输保持乐观的，持续增长的态势： ( 3 ) 航运企业扩大规模和降低运营成本的需求，促进对船舶资源和运输系统设置的 优化设计。 e 海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 ：二、技术路线方案 技术路线 卜海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 第二章电煤运输航线设计 电厂到岸煤价最低 第一节航线设计数学模型的建立 、航线设置原则 在若干港口之间长期从事大宗货物运输的定线运输船队，其船舶运行组织具有很 强的规律性和相对的稳定性，尽管这种运输组织形式并不公布严格的船期表，为了配 合生产持续、稳定的进行，也规定在一定时间的发船次数，具有许多与班轮运输相似 的特征。由于运量大，不同的航线设置的经济效果会明显不同。 上海一武汉段长江电煤运输航线设置的总体原则是：在煤炭价格、运输价格、 运输量确定的前提下，通过数学方法规划，使煤炭的到岸价，即煤炭价格+ 运输价格 趋最小值。航线设置如图2 1 。 运输量：y运输价格：s煤炭价格( 离岸价) ：p 二、航线设置的方法 图2 - 1航线设置示意图 1 4 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 1 线性规划法 根据长江电煤运输的实际航线，航线规划宜采用线性规划法。 线性规划法是在满足一组线性约束和变量非负的限制条件下，求多变量线性 函数的最优值( 求最大值或最小值) 。 线性规划问题的一般形式为： m a x ( 或2 砌i n ) c i x i + c 2 x 2 + + 国廊 ( 2 1 ) 口j x j + a 1 2 x 2 + m n x n ( 或) b l 0 2 1 x i + a 2 2 x 2 + 锄n z n ( 或 ) b 2 j 儿+ 2 儿+ 。而 ) b 。 ，y 厶，托，以0( 2 3 ) 其中式( 2 1 ) 为目标函数，式( 2 2 ) 为约束条件，式( 2 3 ) 为非负条件。 具体特征： ( 1 ) 每令问题都用一组未知数( x l ，x 2 ，) 厶) 表示一种活动方案，这组未知 数的组特定值就代表了一个具体方案。通常都要求这些未知数的取值是非负的。 ( 2 ) 存在一系列限制条件( 区域值) ，这些限制条件可用一组线性等式或线性不 等式表示。 ( 3 ) 都有一个追求的目标，并且这个目标函数可表达为组未知数的线性函数( 称 为目标函数) 。根据研究问题的性质，要求目标函数实现最大化或最小化。 ( 4 ) 若可行域有界，目标函数定能在其可行域的顶点上达到最大或最小值。 2 线性规划数学模型 航线规划的目标就是合理分配货源，制定适当的货源流程图，使货物的综合运输 费用达到最小。 将线性规划法运用于长江电煤运输的航线设置中，具体的模型! t n t ： 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 ( 1 ) 目标函数：总运输费最小 33 m i n f = 沙( p + 岛) ( 2 - - 4 ) i = i i 1 1 ( 2 ) 约束条件 弦： 广力 f l 殉 b ， 少0 b 7 b a i 4 b 7 i j ( 3 ) 各参数的含义 识表示第i 港口需运出的货物数量( i = 1 ，2 ，3 ) 吼，b 7 表示第j 电厂的货物接卸数的下限和上限( j ：1 ，2 ，3 ) p 表示第f 港口发运煤炭的离岸价 岛表示第i 港口至第j 电厂的运输价格 弦决策变量，表示从第i 港口至第j 电厂的运输量 1 6 圭查皇竖兰姿壅塑至堕鉴垡量堡墼塑塑竺翌 第二：节航线设计数学模型参数的确定 根据2 0 0 3 年年初全国煤炭订货会的电煤采购计划以及同各煤矿、港口的协商方 案，制定了2 0 0 3 年长江电煤的运输计划。 1 航线距离 表2 - i航线距离表 卜目的港 距离( k m ) 、杨树浦电厂吴泾电厂 阂行电厂 启运港 武汉港 1 1 4 41 1 7 51 1 9 2 裕溪口港 4 9 25 2 3 5 4 0 浦口港 4 1 14 4 24 5 9 2 煤炭价格及运输量 表2 - 2煤炭价格及启运港发运量计划 l 指标 发运量( 万吨)煤炭价格( 元) 【港口、 武汉港 1 2 02 3 8 0 0 裕溪口港 8 02 3 7 0 0 浦口港 2 02 3 6 0 0 3 运输价格 同航运行业制定的运输价格 表2 3运输价格分类汇总 弋_ 、目的港 玢矿 杨树浦电厂吴泾电厂闵行电厂 启运溶( 元吨) 武汉港 3 8 0 24 1 5 04 2 6 9 裕溪口港 2 6 4 82 9 9 63 1 1 5 浦口港 2 3 4 82 6 9 62 8 1 5 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 4 电厂煤炭需求 根据各电厂机组容量，锅炉燃烧特性以及码头、堆场能力的综合因素的分析，2 0 0 3 年，各电厂的长江煤炭的需求状况如表2 4 。 表2 - 4电厂长江煤炭需求状况 5 疸誊港 接卸量( 方高。广 电厂 电八 武汉港裕溪口港浦口港合计接卸 、 计划 、 杨树浦2 7 3 2 3 l 3 75 l o6 3 7 96 7 吴泾3 0 3 50o 53 0 4 03 3 闵行5 8 6 74 2 5 61 0 1 51 l o 1 3 8 1 2 0 合计1 1 5 1 3 47 3 9 31 5 3 0 综合表( 2 2 ) 、表( 2 3 ) 、表( 2 4 ) 的情况分析，可知：长江电煤航线设置的 基本类型为产销不平衡的运输模型a 其中，各变量沙又具有区域值的特殊要求，因 此，其，值也必然是一区域值。鉴于此，要求的仇玩厂宜采用分部解析法来确定。 塑皇堡堡垩垩塑墨竺塾些星堡墼塑塑竺窒 一一 第三节航线设计数学模型求解 模型求解的具体步骤如下 1 绘制运输情况总表( 表2 - 5 ) 表2 52 0 0 3 年长江电煤运输情况总表 旦运港 电煤到庠 接卸 逝格( 元吨) 武汉港裕溪口港浦口港 计划 电厂运量( 万口心 、 p ：2 3 8 + 3 8 0 2p ：2 3 7 + 2 64 8p ：2 3 6 + 2 34 8 杨树浦 67 y2 瑚2y3 1 吧7y5 - 1 0 p ：2 3 8 “1 5 0p ：2 3 7 + 2 9 ，9 6p ：2 3 6 + 2 6 9 6 吴泾 33 y3 0 - - 3 5y0yi f 5 p ：2 3 8 - t - 4 2 6 9p ：2 3 7 + 3 1 15p ：2 3 6 + 2 8 15 阂行 l2 0 y5 8 - 6 7y4 撕6y1 旷15 备注：计划发运2 2 0 发运计划( 万吨) 1 2080 20万吨，接卸能力20 3 口5 7 万吨需平衡 2 根据沙的域值情况，将总表分解为基本表+ 附表。 表2 6a ：各电厂电煤接卸最低限额表( 基本表) 启运港 运量( 赢耵武汉港裕溪口港 浦口港接卸总量 电产 杨树浦 2731563 5吴泾 30003o f闵行 5842 10 l 1 0 1 发运总量 l l57315 2 0 3 上海电煤长江运输系统航线最佳配船的研究 表2 7b ：各港区电煤发运余量表( 附表) k 疸堡港 接卸量 i 综台价格( 元，面卜武汉港裕溪口港浦口港 ( 力吨) i 电r l杨树浦 2 76 02 263 48259 4867 63 = 4 吴泾 2 79 50266 962629633 30 - - - - 3 闵行 280 69268l52 64 15l20 1 l0 = l0 发运量( 万吨) 1 2 m - 1 15 = = 580 7 3 = 720 15 = 5 基本表的取值为各劈的低值，并根据此计算总值，j 。 汁算基本表总的综合费用： = ( 2 38 + 38 0 2 ) 27 + ( 238 + 4 1 5 0 ) 30 + ( 238 + 4 2 69 ) 58 + ( 237 十26 48 ) 3 1 + ( 237 + 3 1 15 ) 4 2 + ( 2 36 + 23 48 ) 5 + ( 236 + 2 & 15 ) xl0 = 5 5 4 8 6 6 4 ( 万元) 对于附表采用平衡模型的沃格尔( v o g a l ) 法解析，求取极值优彤2 。 计算附表的最小费用： 。少j 木2 76 o2 + 少2 木279 50 + 少3 术2 80 69 + j 半263 48 + 弘j 半2 68 15 + 弘木259 - 4 8 + 少2 木2 62 96 + 少3 木264 15 2 0 啪 两 + p ，一 ，阿 = 砂 $ + 砂 o 一 ，阿 i m 圭塑鱼堡堡堡垩塑墨竺塾垡星堡! ! 些堕堕壅一一 ) 1 1 + 1 2 + 1 3 2s ) 2 1 + 2 3 | ：1 ) 3 l + ) 3 2 + 3 3 。5 ) 1 l + ) 1 2 ) 1 3 。4 ) 2 1 + ，2 3 2 3 ，3 l + ) 3 2 + ，3 3 。、0 y , j 0 f 2 1 ，2 ，3 j 2 1 ，2 ，3 为j ( 1 ) 用沃格尔解析法求初始解 表2 - 8沃格尔解析法 接 行罚数 l 弋淼器 武汉港裕溪口港浦口港卸 i 电厂( 元吨) 量 1234 ik 2 7 6 0 22 6 3 4 82 5 9 4 8 杨树浦 4441 2 5 42 7 & 0 2 2 7 9 5 02 6 2 9 6 吴泾 31 6 5 4 2 8 0 6 92 6 8 】52 6 4 1 5 闵行 1 0441 2 5 42 8 0 6 9 发运量5 75 1 7 13 4 84 6 73 4 8 列 24 6 74 6 746 7 罚 34 6 74 6 7 数 44 6 7 2 l 一 一 圭堂皇燮兰堡垩塑墨竺堑丝墨堡墼塑竺塑窒一 ( 2 ) 用闭回路求检验数，判断解的最优性。 启磷 武汉港裕溪口港浦口港 接卸量 电厂 2 7 6 0 22 6 3 ，4 8 2 5 9 4 8 杨树浦 r l l广一一一阿 1 2 4 il 2 7 9 5 0i2 6 6 9 6i 2 6 2 9 6 吴泾 _ _ _ 一 3 r 12 lr 22 i l 3 2 8 0 6 9 i 2 6 8 15 i 2 6 4 15 闵行 lo l 5 l 5 r33 发运量( 万吨) 57517 r 1 1 ：2 7 6 0 2 2 8 0 6 9 + 2 6 8 15 2 6 3 4 8 = 0 r 2 1 = 2 7 9 5 0 2 8 0 6 9 + 2 6 8 15 2 6 3 4 8 + 2 5 9 4 8 - 2 6 2 9 6 = 0 r 2 2 = 2 6 6 9 6 2 6 2 9 6 + 2 5 9 4 8 2 6 3 4 8 = 0 r3 3 = 2 6 4 15 2 5 9 4 8 + 2 6 3 4 8 2 6 8 i5 = 0 检验数全部等于o ，初始解即为最优解。 因此m i n f 2 = 2 6 3 4 8 2 + 2 5 9 4 8 2 + 2 6 3 4 8 2 + 2 6 2 9 6 3 十2 8 0 6 9 5 十2 6 8 1 5 5 = 4 5 7 9 ( 万元) 5 归并基本表和附表，列出调运方案表，并计算m 对= ，】+ m 对2 。 表2 - 1 0调运方案表 启运港 、 武汉港裕溪口港浦口港接卸量 运量( 万吨) 瘟厂 杨树浦 2733767 吴泾 30o 333 阔行 63 471o12o 发运量( 万吨) 12 0802o220 优 + m i n i 2 = 55486 64 + 4 5 7 9 = 6 0 0 6 5 6 4 ( 万元) 主塑皇堡堡垩垩塑至竺堕垡墨堡墼塑塑塑塞一 第三章 第一节船舶运营经济性分析 电煤运输船队规划 一航运总成本最低 一、原则 不同类型的船舶放在同一航线上运营，其经济效益是不同的，同一类型的船舶在 不同的航线上运营，其经济效益也是不同的。要取得理想的经济效益，船公司就必须 通过技术经济论证的手段，将复杂、多因素的系统因素进行技术、经济、敏感性等综 合分析，提出优化的决策方案。并在实际操作落实过程中，充分利用现有的条件和资 源，以最少的投入或消耗，换取最大的产出和效益。 二、运营船舶基本概况 对于船公司，要取得良好的经济效益，对船舶成本的分析研究尤为重要，