（交通运输规划与管理专业论文）集装箱码头泊位能力及相关指标研究.pdf

中文摘要 摘要 我国经济的持续高速发展，尤其是对外贸易量的不断攀升，使得全国港口集 装箱吞吐量以惊人的速度增加。自1 9 9 5 年以来，国内海港集装箱吞吐量年均增 长速度超过2 0 ，且在2 0 0 7 年正式突破1 亿t e u 。然而，就在集装箱吞吐量大 幅增长的同时，许多码头能力不足的矛盾逐渐显露出来，实际完成的吞吐量普遍 大于其设计通过能力，集装箱码头处于超负荷运行状态。因此，如何准确地核定 集装箱码头泊位通过能力，使其更为贴近实际，从而保证港口在未来既能适应集 装箱运输需求，又不造成国家重复建设，资源浪费，已成为港航各界，特别是港 口规划部门十分关心且亟待解决的重要问题。 为解决上述问题，本研究首先对比分析了集装箱码头泊位年通过能力的各计 算方法，找出与泊位实际吞吐量出超关系密切的指标，然后就集装箱泊位系统及 其生产作业过程，影响因素加以说明，并在此基础上，运用指标计算法，排队论 模型对上述指标进行深入、系统分析，进而为实现泊位设计通过能力与实际吞吐 量相符合提供切实可行的建议。本文重点研究内容如下： ( 1 ) 就有关泊位通过能力计算的指标进行系统研究，定量分析集装箱运输 班轮化对泊位利用率，船舶大型化对船时效率、台时效率，码头泊位成组化对同 时作业岸桥数量所产生的影响。 ( 2 ) 针对集装箱运输班轮化的特点，运用e m s 模型而非m m s 对集 装箱码头通过能力进行分析，给出模型对应指标的计算方法。 ( 3 ) 对与泊位能力相关的集装箱码头堆场能力、疏运能力及相应指标进行 深入研究，在此基础上分析泊位通过能力与其它子系统通过能力及相关指标间的 关系。 关键词：集装箱码头泊位通过能力指标分析排队论模型 英文摘要 a b s t r a c t t h ef a s te c o n o m yd e v e l o p m e n t ，e s p e c i a l l yc o n s t a n t l yi n c r e a s i n gf o r e i g nt r a d e ， c a u s e dt h a to u rc o u n t r y sc o n t a i n e rf r e i g h th a n d l i n gc a p a c i t ye n h a n c e dw i t ha n i n c r e d i b l es p e e d s i n c e19 9 5 ，t h ec o n t a i n e rf r e i g h th a n d l i n gc a p a c i t yk e p tg o i n gu pb y 2 0 y e a r l y b y2 0 0 7 ，o u rc o u n t r y sc o n t a i n e rf r e i g h th a n d l i n gc a p a c i t ye v e nm a d ea r e c o r d ，r e a c h i n g10 0m i l l i o n h o w e v e r , d u r i n gg r o w t hi nc o n t a i n e rt h r o u g h p u t ，t h e c o n t r a d i c t i o no fi n s u f f i c i e n ti nm a n yt e r m i n a l sc a p a c i t yw a sr e v e a l i n gg r a d u a l l ya tt h e s a m et i m e ，w h i c ha c t u a l l yc o m p l e t e df r e i g h th a n d l i n gc a p a c i t ye x c e e d e dt e r m i n a l t h r o u g hc a p a c i t yg e n e r a l l y , a n dc o n t a i n e rd o c kw a so u to fb u r t h e n t h e r e f o r e ，i th a d b e e no n eo ft h ec o r ep r o b l e m sa b o u th o wt of u r t h e rc a l c u l a t et h et h r o u g h p u tc a p a c i t y o ft e r m i n a lr e a s o n a b l y , w h i c hw a sp a i dm u c ha t t e n t i o nt ob yp o r ta n ds p e c i a l l yb y p l a n n i n gd e p a r t m e n t ，a n dn e e d e dt ob es o l v e du r g e n t l yi no r d e r t oe n s u r et h a tt h ep o r t c o u l dm e e td e m a n df o rc o n t a i n e rt r a n s p o r tw i t h o u to v e r l a p p i n gi n v e s t m e n ta n dt h e w a s t eo fr e s o u r c e si nf u t u r e t or e s o l v et h ep r o b l e ma b o v e ，f i r s t l y , t h i ss t u d yc o m p a r e da n da n a l y z e dm a n y k i n d so fc a l c u l a t i o nm e t h o d so fc o n t a i n e rt e r m i n a lt h r o u g h p u tc a p a c i t yt of i n dt h e i n d i c a t o r sw h i c hc l o s e dt oa c t u a lt h r o u g h p u to fb e r t hg o i n gb e y o n d t h e n ，i l l u s t r a t i n g t h es y s t e m ，p r o d u c t i o np r o c e s sa n di n f l u e n c i n gf a c t o r so fc o n t a i n e rb e r t hi nd e t a i l ，a n d b a s e do l lt h i s ，m a k i n gu s eo fi n d i c a t o ra p p r o a c ha n dq u e u i n gt h e o r yt oa n a l y z et h e i n d i c a t o r sm e n t i o n e da b o v ed e e p l ya n ds y s t e m a t i c a l l y f i n a l l y , o f f e r i n gp r a c t i c a b l e s u g g e s t i o nt og e td e s i g nt h r o u g h p u tc a p a c i t yo fb e r t hc o r r e s p o n dw i t ha c t u a lf r e i g h t h a n d l i n gc a p a c i t y t h er e s e a r c hp r i o r i t yo ft h i sa r t i c l ea r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) m a k i n gr e s e a r c ho nt h ei n d e xc l o s et oc a l c u l a t i o no fb e r t hc a p a c i t y a n a l y z i n g t h ei n f l u e n c eq u a n t i t a t i v e l yt h a ta r r i v a li n t e r v a ld i s t r i b u t i o no fl i n e rb r o u g h tt ob e r t h u t i l i z a t i o n ，t r e n do fl a r g e r - s i z e dc o n t a i n e rv e s s e lb r o u g h tt om a c h i n e h o u re f f i c i e n c y a n ds h i p h o u re f f i c i e n c y , a n du n i t i z a t i o no fc o n t a i n e rb e r t hb r o u g h tt oo p e r a t i n g g a n t r yc r a n en u m b e r a tt h es a m et i m e ( 2 ) i nt h el i g h to fa r r i v a li n t e r v a ld i s t r i b u t i o no fc o n t a i n e rl i n e r , d r a w i n go nm o d e l 0 te t m st oa n a l y z et h r o u g h p u tc a p a c i t yo f c o n t a i n e rt e r m i n a li n s t e a do fm m s ( 3 ) m a k i n gd e e pr e s e a r c ho nt h ec a p a c i t yo fy a r da n dc a r g o t od i s t r i b u t ea n d t r a n s p o r to fc o n t a i n e rt e r m i n a lw h i c hr e l a t e dt o b e r t hc a p a c i t y , a n db a s e do nt h i s ， a n a l y z i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h r o u g h p u tc a p a c i t yo fb e r t ha n do t h e rs y s t e m 英文摘要 c a p a c i t y k e yw o r d s ：c o n t a i n e rt e r m i n a l ，t h r o u g h p u tc a p a c i t yo fb e r t h ，i n d e xa n a l y s i s ， q u e u i n gt h e o r y 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写硕士学位论文：篡装筵盟迭泊僮能力巫担差指拯班究：。除论文中已经 注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表 或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 ，ll 学位论文作者签名： 塞整 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文 全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出 版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保利( 请在以上方框内打t t ， ) 论文作者签名：主遗# 集装箱码头泊位能力及相关指标研究 第1 章绪论 1 1 研究背景 过去二十年间，我国集装箱运输业以惊人的速度发展。8 2 年全国港口集装箱 吞吐量仅有1 0 0 万t e u ；9 8 年达到1 0 0 0 万t e u ；0 3 年以4 8 0 0 万t e u 的吞吐量 超越美国，成为全球港口集装箱吞吐第一大国；0 7 年1 1 月正式突破1 亿t e u ，近 十年的年均增长速度超过2 0 ，真正实现了集装箱运输的跨越式发展。 然而，就在国内集装箱吞吐量迅猛增长的同时，大部分集装箱码头泊位能力 严重不足的问题逐渐显露出来，主要表现为码头泊位实际完成吞吐量常常大于其 设计通过能力，集装箱泊位长期处于超负荷运作状态【1 1 。以上海港为例，0 3 年上 海港集装箱设计通过能力8 5 0 万t e u ，实际完成吞吐量11 2 8 万t e u ，超出3 2 7 1 0 5 年设计通过能力为1 4 3 3 万t e u ，实际完成吞吐量1 6 1 5 t e u ，超出2 4 。2 0 0 0 年- 2 0 0 7 年国内沿海港1 2 集装箱吞吐量与通过能力的对比情况圆见表1 1 与图1 1 。 表1 12 0 0 0 2 0 0 7 年国内沿海港口集装箱吞吐量与设计通过能力对比关系 t a b 1 1c o n t r a s tb e t w e e nt h r o u g h p u ta n dt h r o u g h p u tc a p a c i t yf r o m2 0 0 0t o2 0 0 7 资料来源：2 0 0 0 2 0 0 5 取自现代集装箱港区规划设计与研究；2 0 0 6 、2 0 0 7 取自中国港口集装箱网 由以上数据可见，自2 0 0 2 年以来，随着我国集装箱运输业的快速发展，国内 集装箱码头的实际吞吐量普遍高于码头现有的设计通过能力，且泊位超负荷多在 2 0 以上，个别港口超出的程度甚至还要更大。然而，尽管码头的设计通过能力不 断被超出，在通常情况下集装箱泊位的生产作业并未因此而出现明显的拥挤状况， 说明码头实际通过能力仍具一定的潜力。上述这种带有普遍性的超出情况，反映 出我国现行港口设计规范对集装箱码头泊位年设计通过能力的计算与现实状况之 第l 章绪论 间存在某些不符的方面，此核定方法具有一定程度的不适应性【3 】，如不及时加以修 正，势必会给今后集装箱码头的投资、建设及经营管理等方面的决策带来误导。 图1 12 0 0 0 2 0 0 7 年国内沿海港口集装箱吞吐量与设计通过能力对比图 f i g 1 1c o n t r a s tb e t w e e nt h r o u g h p u ta n dt h r o u g h p u tc a p a c i t yf r o m2 0 0 0 t o2 0 0 7 集装箱码头泊位年设计通过能力的确定是港口决定是否投资建设新泊位的重 要依据，在现今我国集装箱泊位建设的高峰期，需要在此依据的基础上，确保泊 位建设进度既能满足集装箱运输市场的需求，又不形成重复建设，造成资源浪费。 因此，集装箱码头泊位通过能力问题是各政府、企业共同关心且涉及自身利益的 重要问题。 1 2 研究现状综述 1 2 1 国内研究现状综述 国内对于集装箱码头泊位通过能力的研究始于2 0 世纪8 0 年代初，具体而言， 可分为以下三种： ( 1 ) 就具体港口的集装箱码头通过能力所进行的研究3 矧，如中交第四航务工程 勘察设计院编写的集装箱码头合理吞吐能力探讨，针对深圳盐田、蛇口两大集 装箱码头的实际情况，从码头基础设施与设备的变化，吞吐量中进出箱量构成比 例与船舶来港艘次的不均衡性三方面入手，系统分析了码头实际完成吞吐量与核 算能力存在差异的原因：张常汉的提高宁波港集装箱通过能力的研究【4 1 ，文章 集装箱码头泊位能力及相关指标研究 通过对宁波港集装箱码头的实地调研，利用排队论模型分析了北仑二期、三期集 装箱码头通过能力现状，并给出了提高其通过能力的对策。 ( 2 ) 就集装箱码头泊位年通过能力计算及具体参数取值所进行的研究【7 。1 1 1 ，如 刘剑的关于集装箱码头泊位年通过能力核定的几个问题，文章系统分析了集装 箱运输班轮化，泊位成组化以及船舶大型化对集装箱码头泊位通过能力的影响， 并在此基础上对规范计算提出相应的修正，使泊位设计通过能力更加接近实际吞 吐量；杨兴晏，魏衡州的沿海港口集装箱码头合理的泊位利用率分析则是重 点针对码头泊位利用率的具体取值进行了详尽系统的说明。 ( 3 ) 就港口码头通过能力系统所进行的理论分析，主要利用系统动力学或仿真 软件对集装箱码头通过能力进行估算【1 2 , 1 3 】，如扬懿的集装箱港口通过能力系统 研究，唐臣的基于随机p e t r i 网的集装箱码头通过能力系统仿真等。 上述研究大多倾向于对集装箱码头泊位通过能力本身进行分析，而对通过能力 与其相关指标间联系的考虑比较缺乏，尤其是在指标修正取值对通过能力影响方 面的研究更是少之又少。 1 2 2 国外研究现状综述 自上世纪七十年代以来，西方一些发达国家陆续就集装箱泊位通过能力分析模 型以及相关计算方法开展了系统的研究。c h e n 和i s i e h 1 4 】运用非线性整数规划模型 对集装箱码头的泊位调度进行了分析，以达到减少船舶待泊时间，并提高泊位利 用率的目的。o a r r i d o 等【l5 】将集装箱码头分为泊位子系统，运输子系统以及堆场子 系统，在此基础上系统分析了不同作业策略下的集装箱码头通过能力变化，并提 出相应的码头通过能力计算模型；i m a i 16 】和e t s u k on i s h m u r a 1 刀分别采用拉格朗日 松弛法和遗传算法对码头公共泊位的动态分配进行了研究；德国的d i r ks t e e n k e n 等【1 8 】总结了集装箱码头营运相关的部分文献，侧重于分析集装箱港口的装卸设备、 配载图、港口e d i 系统、堆场作业效率及码头后方运输系统的优化对集装箱码头 营运所产生的影响；n gw i n g c h e o n g 1 9 】等提出集装箱码头的通过能力受船舶密度 影响明显，并开发出相应的计算机仿真软件分析了不同船舶密度下的码头泊位通 过能力。 国外研究多是基于对本国港口实际经验的总结，带有明显的区域性特征，本论 第1 章绪论 文将吸收其中先进的理论为我所用，以期能够找到更适于我国国情的集装箱码头 泊位合理通过能力。 1 2 3 研究方法综述 目前，针对泊位通过能力的研究方法主要有以下三种： ( 1 ) 指标计算法【2 0 , 2 1 】 指标计算法以码头历年统计资料或经验取值为依据，综合运用码头装卸生产 指标并按能力与任务相适应的原则组成计算公式。由于该方法操作方便，便于应 用和推广，且存在经验数据做参考，因而在泊位实际规划设计中，多数采用此方 法。但该法只能对泊位通过能力作静态的描述，无法反映其动态变化。 ( 2 ) 排队论分析法【2 2 - 2 4 1 该方法的基本思路是将泊位视为服务台，船舶视为顾客，根据船舶到港、船 舶占用泊位时间的分柿规律，以到港船舶、货物、港口三方总费用最低为原则， 确定合理的泊位建设规模及泊位通过能力。排队论分析法与指标计算法相比具有 动态性的特点，能够描述泊位通过能力的动态变化，但该法考虑因素较多，数学 上求解较繁琐，需要借助计算机模拟来解决。 ( 3 ) 计算机仿真模拟法【1 3 2 5 1 由于码头服务系统是离散事件系统，因此可以通过建立码头生产系统模型， 随着仿真时钟的推进，动态演绎码头生产全过程，并借此确定码头泊位通过能力。 模拟法也可反映泊位能力的动态变化，但对原始数据依赖较重，对于码头生产系 统此类复杂的随机系统，常常需要多次模拟，才能够减小模拟结果的随机性偏差。 本论文将综合运用指标计算法与排队论分析法，从静态和动态两方面分别对 集装箱码头泊位通过能力进行分析计算，并在此基础上研究相关指标对泊位通过 能力的影响。 1 3 本文研究内容 1 3 1 研究目的 实践当中，集装箱码头设计通过能力与实际吞吐量之间存在的较大差异，已经 无法单纯从港口管理水平的角度给出解释，据此，本课题预期所要达到的目的是， 对有关泊位通过能力计算的指标进行系统研究，分析指标对通过能力的影响，从 集装箱码头泊位能力及相关指标研究 定性定量两方面说明影响成度，并做相应的修正，使得修正后的指标所计算出的 泊位通过能力更接近于实际吞吐量；另外，结合排队论分析法对码头服务水平相 关指标进行研究，力争在减少泊位设计通过能力与实际吞吐量间差异的基础上， 为集装箱码头泊位服务水平及通过能力的提高提出具有建设性的意见。 1 3 2 研究的主要内容 本论文以指标分析贯穿始终，侧重于集装箱码头泊位的通过能力与服务水平 研究，具体内容如下： 首先，对国内外集装箱码头泊位年设计通过能力的计算方法进行分析比较， 找出其中较重要的指标，为之后有关通过能力计算的指标分析作准备； 其次，就集装箱码头泊位子系统的构成及生产作业过程作详细说明，为之后 将要进行的泊位的通过能力及指标研究夯实基础； 再次，系统分析集装箱码头相关指标，通过指标计算法和排队论分析法分别研 究两组指标，就两组指标对泊位的通过能力及服务水平的影响作定量研究，并作 相应修正，在此基础上利用两组指标对泊位通过能力进行相应的计算，以检验修 正结果的好坏； 最后，通过分析集装箱港口泊位子系统与其它子系统间的联系来说明泊位系统 在整个集装箱码头系统当中的作用，并得出全文的最终结论。 1 3 3 。研究意义 本文的研究意义表现在以下四个方面： ( 1 ) 对与集装箱码头泊位年通过能力计算有关的指标加以修正，并指出其合理 的取值范围，为以后港口规划、设计单位科学合理地确定集装箱泊位通过能力， 促进港口与社会、经济协调发展，避免码头泊位建设不足或过度建设的现象发生 提供必要的保障。 ( 2 ) 借助排队论分析法，提出了有关集装箱码头服务水平的指标计算方法，为 日后我国各集装箱码头提高自身服务质量，完善服务体系提供必不可少的理论参 考依据。 ( 3 ) 为进一步提高我国港口竞争力，促进其良性发展提供具有建设性的意见。 欧洲、美洲班轮航线挂靠我国港口较多，确定合理的通过能力，提高码头服务水 第1 章绪论 平，为班轮航线提供科学合理的泊位供给，是我国港口吸引班轮航线的重要因素， 也是在激烈的市场竞争中取胜的关键所在。 ( 4 ) 为政府部门修改完善相关标准、技术规范、制定产业规划以及港口运营企 业投资建设新集装箱泊位提供必要的理论参考依据。从指标研究的角度出发，更 有利于全面、系统、深入分析集装箱码头通过能力，进而确定符合我国国情的、 科学合理的集装箱码头泊位通过能力。 1 4 本文研究思路 图】，2 论文的技术路线 f i g i 2t h et e c h n i c a ll i n eo ft h ep a p e r 集装箱码头泊位能力及相关指标研究 第2 章集装箱码头泊位通过能力的计算方法 2 1 国内计算方法 ( 1 ) 港口工程技术规范( 1 9 8 7 ) 计算方法【2 6 】 通过能力计算最早出现于港口工程技术规范( 1 9 8 7 ) 第一篇第一册海港总 体及工艺设计，同其它类型泊位一样，集装箱泊位年通过能力计算也采用通用公 式： = 乃 g l zit fk b 2 4 - f 。2 4 g t2 一p ( 2 1 ) ( 2 2 ) 式中： z ，泊位年营运天数； g 单船装卸箱量； f ，装卸一艘设计船型所需要的时间( h ) ； 尸设计船时效率，按运量、货种、船舶性能、设备能力、作业线数和营 运管理等因素综合考虑； r ，船舶的装卸辅助作业、技术作业时间及船舶靠离泊时间之和( h ) 。船 舶的装卸辅助作业、技术作业时间指在泊位上不能与装卸作业同时进行的各项作 业时间，当无统计资料时，部分单项作业时间可按表2 1 选取。船舶靠离泊间隔时 间同航道、锚地、泊位前水域及港作方式等条件有关，一般取1 2 h ； 表2 1 部分单项作业时间 t a b 2 1t i m eo fp a r ti n d i v i d u a lo p e r a t i o n 资料来源：海港总体及工艺设计 f 昼夜非生产时间之和( h ) 。包括工间休息、吃饭及交接班时间。应根 据各港实际情况确定，一般取3 6 h ； 第2 章集装箱码头泊位通过能力的计算方法 港1 5 1 生产不平衡系数。 由规范公式( 8 7 ) 可知，泊位年营运天数、船舶的辅助作业时间等指标的取 值相对稳定，对泊位通过能力的影响有限；而单船装卸箱量、船时效率及港口生 产不平衡系数则变动较大，对泊位通过能力的影响也相对较大。 由于通用计算公式源自计划经济时代，根据具体任务确定能力，仅考虑港口 能够完成多少，未能综合考虑货主和船方的利益，存在一定弊端。随着集装箱运 输的不断发展，在运输船型、码头设备、装卸机械、搬运车辆、泊位堆场及运输 组织等领域产生了一系列变革。传统运输方式将被取代，集装箱运输逐步专业化。 这就使得原有的通用公式中许多参数与实际情况差距较大，公式计算结果的适用 性也较差。为此中交第一航务工程勘察设计院连同相关单位对规范( 1 9 8 7 ) 进行 了修编，不仅提出了集装箱泊位年通过就力专业计算公式，更新了多个参数的取 值范围，而且还引入了泊位有效利用率的概念，从动态角度出发，综合考虑港口、 货主、船方利益，使港航系统配合更加合理，规避了计划经济下从静态角度考虑 的不平衡系数的弊端，增强了公式的适用性。 ( 2 ) 海港总平面设计规范( j t j z l l 9 9 ) 计算方法【2 7 】 海港总平面设计规范( j t j z l1 9 9 ) 中集装箱码头泊位年设计通过能力计算 所采用的公式如下： 尸= 三q 以 (23)_t，_q p l ，jt d p = ，z p ，k k ( 1 一恐) ( 2 4 ) 式中： 尸集装箱码头泊位年通过能力( t e u ) ，两个以上的集装箱泊位连续布置， 且岸桥同轨时，可适当加大； r ，泊位年营运天数； 么。泊位有效利用率( ) ，取5 0 - 7 0 ，泊位数少宜取低值，泊位数多 宜取高值； p 设计船时效率( t e u h ) ； q 单船装卸箱量( t e u ) ，若无资料时，可采用表2 2 中数值； 集装箱码头泊位能力及相关指标研究 ，g 星夜装卸作业时间( h ) ，取2 2 - 2 4 h ，泊位小，航线少时，可适当减少， 但不应小于2 2 h ； 0 船舶的装卸辅助作业及船舶离靠泊时间之和( h ) ： 乙昼夜小时数； 刀岸桥的配备台数，采用表2 3 中数值； a 岸桥装卸的台时效率( t e u h ) ，采用表2 4 中数值； k 。_ 标准箱折算系数，取1 2 1 6 ； k 岸桥同时作业率( ) ，采用表2 4 中数值： 如倒箱率( ) ，采用表2 4 中数值； 表2 2 到港集装箱船装卸箱量( 单位：t e u ) t a b 2 2l o a d i n ga n du n l o a d i n ga m o u n to fa r r i v e di n d i v i d u a lc o n t a i n e rs h i p 资料来源：海港总体及工艺设计 表2 3 集装箱码头装卸桥配备台数 t a b 2 3g a n t r yc f a n en u m b e rf o rl o a d i n ga n du n l o a d i n go nc o n t a i n e rp o r t 集装箱船舶吨级d w t ( t )岸桥配备台数 4 0 0 0 - 1 5 0 0 0 ( 1 0 0 0 - 17 5 0 0 ) 1 5 0 0 0 3 0 0 0 0 ( 1 7 5 01 3 2 5 0 0 ) 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 ( 2 5 01 4 5 0 0 0 ) 4 0 0 0 0 5 0 0 0 0 ( 4 5 0 01 6 5 0 0 0 ) 5 0 0 0 0 ( 6 5 0 0 1 ) i - 2 2 3 2 - 3 4 4 - 5 资料来源：海港总体及工艺设计 表2 4 岸桥的台时效率、同时作业率及倒箱率 t a b 2 4g a n t r yc r a n em a c h i n e - h o u re f f i c i e n c y , s i m u l t a n e o u sp r o c e s s i n ge f f i c i e n c ya n dc o n t a i n e r 宝坚垒呈竖i 竖! 鲤2 单船装卸箱量q ( t e u ) 2 0 0 1 8 0 01 8 0 1 5 0 0 0 5 0 0 1 注：( 1 ) k 2 取值随船舶吨级增大而减少；( 2 ) 倒箱率墨包括舱盖板吊下和装上作业。 资料来源：海港总体及工艺设计 9 - 第2 章集装箱码头泊位通过能力的计算方法 规范公式( 9 9 ) 说明集装箱码头泊位通过能力与泊位有效利用率、单船装卸 箱量、船时效率有直接关系，而船时效率则受台时效率及岸桥配备数量影响，因 此泊位有效利用率、单船装卸箱量、船时效率、台时效率及岸桥配备数量等指标 的优化对泊位通过能力的提高至关重要。 ( 3 ) 海港集装箱码头通过能力测算标准( j t j 2 0 0 4 ) 计算方法【2 8 】 在海港总平面设计规范( j t j z l l 9 9 ) 出台后的“十五”期间，国内主要沿 海港口集装箱吞吐量持续大幅度增长，使得集装箱运输业发展异常迅猛。国家持 续加大投资力度，积极建设高等级的集装箱码头，并配备相应的装卸机械，不断 提高集装箱港口的“硬件”水平。沿海各港口也在努力采取各种有效措施，改进 装卸工艺、加强码头计算机管理和自动化控制，改善服务质量，积极吸引货源、 增揽航线等，不断提高自身的“软件”水平，充分挖掘己有集装箱码头的潜力， 使集装箱码头的通过能力显著提高。为此，交通部水运司组织中交第一航务工程 勘察设计院与中交水运规划设计院进行新一轮测算，在现行规范的基础上提出了 海港集装箱码头通过能力测算标准( j t j 。2 0 0 4 ) ，测算内容包括码头的额定通过 能力及当前通过能力。 集装箱码头额定通过能力的测算应符合下列规定： 当集装箱泊位堆场容量大于或等于表2 5 规定的基准值，或集装箱泊位堆 场容量小于表2 5 规定的基准值但港区内堆场有足够的发展余地时，集装箱码头额 定通过能力按以下公式计算： = k 。k 2 - k 3 乞l 。，1 0 0 ( n = 1 ，2 ，3 ) ( 2 5 ) i = l 式中： 只集装箱码头额定通过能力( 1 0 4 t e u ) ； 墨自然条件影响系数，当码头年营运天数t y 3 4 0 d 时，x i 一1 ，否则 k l = r y 3 4 0 ； e 码头泊位平面布置影响系数，按表2 6 取值； k 港口规模影响系数，当码头靠泊吨位小于3 1 0 4 t 时，k ，按表2 7 取值； 最。第i 段码头百米通过能力基准值； 集装箱码头泊位能力及相关指标研究 l ，第i 段码头百米通过能力测算长度； 玎码头通过能力测算分段数量。 表2 5 海港集装箱码头通过能力测算基准值 t a b 2 5m e a s u r e m e n ta n dr e f e r e n c ev a l u eo f h a r b o rc o n t a i n e rt e r m i n a lt h r o u g hc a p a c i t y 连续布置的泊位数 l23 码头泊位平面布置影响系数k 2 0 9 00 9 51 0 0 资料来源：海港集装箱码头通过能力测算标准 表2 7 港口规模影响系数 t a b 2 7h a r b o rc o n t a i n m e n ti n f l u e n c ec o e f f i c i e n t 注：内贸集装箱比例超过5 0 的集装箱码头，憋再乘以0 9 0 的折减系数。 资料来源：海港集装箱码头通过能力测算标准 当集装箱泊位堆场容量小于基准值且港区内堆场无发展余地时，集装箱码 第2 章集装箱码义泊位通过能力的计算方法 头额定通过能力应按下式计算： 只= i e y i t y k 式中： b 集装箱堆场容量； 1 。集装箱堆场年作业天数，按集装箱堆场实际的作业天数确定； 么集装箱堆场平均堆存期，按表2 8 取值； k b r 堆场集装箱不平衡系数，取1 1 1 3 。 表2 8 集装箱堆场平均堆存期 t a b 2 8p i l l i n gt e r mo fc o n t a i n e r - m a t e r i a ly a r d ( 2 6 ) 资料来源：海港集装箱码头通过能力测算标准 集装箱码头当前通过能力的测算应符合下列规定： 当集装箱泊位堆场容量和装卸桥大于或等于基准值时，集装箱码头的当前 通过能力即为额定通过能力。 当集装箱泊位堆场容量小于基准值且装卸桥台数大于基准值时，集装箱码 头当前通过能力按式( 2 5 ) 计算。 当集装箱装卸桥台数小于基准值且堆场容量大于或等于基准值时，集装箱 码头当前通过能力按下式计算： 己- - - x , k 2 k 3 m ，( 刀= 1 ，2 ，3 ) ( 2 7 ) 式中： 己集装箱码头当前通过能力； m ，第i 段集装箱码头当前岸桥数量； 只，第i 段单桥装卸箱量基准值。 集装箱码头泊位能力及相关指标研究 当集装箱泊位堆场容量和装卸桥台数均小于基准值时，集装箱码头的当前 通过能力应分别按式( 2 5 ) 和( 2 6 ) 计算并取最小值。 由规范公式( 0 4 ) 可以发现，集装箱码头泊位通过能力不仅受单船装卸箱量、 泊位配备岸桥数量等指标影响，堆场容量同样制约着泊位能力，并且随着堆场容 量、岸桥配备数量的不同，码头泊位的额定通过能力及当前通过能力的计算方法 也不同，本文将在随后的4 ，5 章分别就同时作业岸桥数量，堆场容量对泊位通过 能力的影响作详细分析。 2 2 其它国家及地区计算方法 ( 1 ) 香港地区计算方法【2 9 】 香港是我国的第二大集装箱港，也是世界级的枢纽大港。因此，研究香港地 区集装箱泊位通过能力测算可以很好地为大陆地区集装箱港口的发展提供借鉴， 其集装箱泊位设计通过能力计算公式如下： # = p l kx 8 7 6 0 x n xp ( 2 8 ) 式中： 只集装箱码头泊位年通过能力( t e u ) ； a 岸桥台时效率( t e u h ) k 集装箱标准箱折算系数； ，z 配备岸桥的台数； p 岸桥利用率。 ( 2 ) 韩国计算方法【3 0 】 韩国近几年集装箱运输发展迅速，特别是釜山港及仁川港的集装箱吞吐量增长 速度惊人，这与港口码头泊位设计通过能力的准确界定是分不开的，因此，韩国 集装箱泊位通过能力的计算十分值得我们借鉴，其计算公式如下： p = n x p lx 8 7 6 0 x qx k 2 x k 3 ( 2 9 ) 式中： e 岸桥装卸作业时间利用率； k ，装卸作业的倒箱影响系数。 第2 章集装箱码头泊位通过能力的计算方法 由香港地区及韩国计算公式可见，集装箱码头通过能力主要由泊位配备岸桥 的平均装卸效率及数量决定，受其它指标的影响较小。 2 3 各种方法的分析与综合评价 ( 1 ) 与港口工程技术规范( 1 9 8 7 ) 第一篇第一册海港总体及工艺设计相比， 海港总平面设计规范( j t j z l l 9 9 ) 做了下列改进： 码头装卸作业一天可取2 4 h ，中间不休息、不间断，每班轮流，连续作业。 集装箱单船装卸箱量q 是指同一航班内船舶卸箱量和装箱量的总和。 欧洲航线4 0 集装箱所占比例小，一般为总箱数的2 0 4 0 ，其标准箱折 算系数为1 2 1 4 ；美洲航线4 0 集装箱所占比例较多，一般为总箱数的4 0 6 0 ， 其标准箱折算系数为1 4 1 6 。目前，世界上4 0 集装箱的比例呈上升的趋势，标准 箱折算系数也呈增大趋势。 ( 2 ) 海港集装箱码头通过能力测算标准( j t j 2 0 0 4 ) 的计算公式与海港总 平面设计规范( j t j z l l 9 9 ) 相比，测算标准作了下列改进： 依据测算目的提出额定通过能力和当前通过能力的概念，为通过能力的测 算和海港新建集装箱泊位时机的选择提供了理论依据。 集装箱码头可按挂靠的集装箱船等级确定规模，根据码头前沿设计水深进 行划分，明确了专业化海港集装箱码头的等级，为其他参数的确定提供支撑。 本次测算得出了百米码头通过能力和单桥装卸箱量两个基准值，成为码头 通过能力计算的重要参数。 没有考虑港口的主要服务对象船舶、货物等因素，因此，不可能全面、准 确地反映运输系统的整体经济效益，具有一定的片面性。 f 3 ) 香港、韩国公式均以泊位装卸桥的装卸能力作为通过能力计算的基础，能 够适用于单个泊位和多个泊位组成的泊位组( 相应的，? 取单个泊位或泊位组上配备 的岸桥数) ，但公式对到港集装箱船的组成给泊位通过能力带来的影响考虑欠缺。 ( 4 ) 港口工程技术规范( 1 9 8 7 ) 、海港总平面设计规范( j t j z l1 9 9 ) 、海港 集装箱码头通过能力测算标准( j t j 2 0 0 4 ) 中的计算公式均没反映出以下问题： 到港混合船流对泊位通过能力的影响 实际到港船型与设计船型有很大不同，而且在港装卸箱量也具有很大的随机 集装箱码头泊位能力及相关指标研究 性，公式没有考虑混合船流对泊位通过能力的影响。 单个泊位与泊位组的区别 集装箱码头生产通常布置成泊位组的形式，既有利于岸桥在泊位之间的合理 流动，也适用于到港船舶尺度的多样性。因此，整个泊位组的通过能力必然大于 组内各泊位通过能力的简单累加，公式无法诠释泊位成组化所带来的影响。 本文随后会对船舶大型化、泊位成组化给有关通过能力计算的指标所带来的 影响进行深入定量分析，并在此基础之上给出相应修正，以确保测算得到的泊位 通过能力更加符合实际吞吐量。 ( 5 ) 港口工程技术规范( 1 9 8 7 ) 、海港总平面设计规范( j t j z l l 9 9 ) 、海港 集装箱码头通过能力测算标准( j t j 2 0 0 4 ) 的计算公式与香港、韩国公式的主要区 别在于： 公式的出发点不同 国内泊位通过能力的计算是基于泊位通过能力与泊位所需完成的任务相适应 的出发点。这一做法从装卸服务的主客体两方面入手，基本不会造成能力的浪费， 但也相当保守，不利于港口的发展。在市场经济条件下，尤其是对采取班轮化的 集装箱运输，由于沿途挂靠多个港口，集装箱货源受腹地经济影响很大，通常很 难把握住到底有多大的运输任务。而香港、韩国公式都是以泊位岸桥的装卸能力 为基础，测算此装卸能力所能达到的程度。 适应性不同 前三个计算公式只适用于计算单个泊位的通过能力，对于多个泊位只能做简 单的累加。根据系统理论，“整体大于部分和”，简单累加是不够的。而香港韩国 公式，当岸桥的台数取为泊位组所配置的台数时，便可以计算泊位组的通过能力。 总之，对于集装箱码头泊位通过能力的计算标准虽几经修改，但由于调整的 依据、标准不一，部分参数选择方面和公式结构方面尚存在值得商榷之处，并未 形成一致的结论，造成了行业上的概念和标准的混乱。且近年来港口实际运营中 普遍出现的泊位能力超负荷现象，也不免使人对公式的适用性提出质疑。泊位通 过能力的计算公式有待改进，国内许多学者正致力于比较完善的泊位通过能力计 算研究，这也是本文研究以期解决的问题之一，本文将融合香港、韩国计算公式 的优点对国内现有公式进行改进。 第2 帝集装箱码头泊位通过能力的计算方法 从以上的分析可得，每个公式都各具优缺点，虽没有十分完美的计算公式， 但相对而言，海港总平面设计规范( j t j z l1 9 9 ) 考虑的因素最为全面，也是目 前国内使用最为广泛的，本文随后的研究也都是基于此规范公式。 通过对上述集装箱码头泊位通过能力计算方法的分析，可得其与以下指标相 关，它们是泊位利用率、单船装卸箱量、船时效率、台时效率、标准箱折算系数、 同时作业率、倒箱率、装卸桥配备台数。其中，以泊位利用率，船时效率，台时 效率及同时作业岸桥数量的变动最大，对泊位通过能力不确定性的影响也较大， 据此本文将在接下来的第4 章对上述指标作系统分析，以期能够准确测算泊位通 过能力。 2 4 本章小结 本章主要根据调研资料，对各种计算公式进行对比分析，主要研究成果如下： ( 1 ) 上述五个公式中，海港总平面设计规范( j t j z l l 9 9 ) 对集装箱泊位年 设计通过能力的计算所考虑因素最全面，本文的研究分析将以此公式为基础。 ( 2 ) 香港、韩国的计算公式均以泊位岸桥装卸能力作为通过能力计算的基础， 这一特点更适应实际生产，本文将就此对集装箱码头泊位通过能力计算产生的影 响进行分析。 ( 3 ) 在有关集装箱泊位能力计算的指标当中，单船装卸箱量、泊位利用率、船 时效率、台时效率以及同时作业岸桥数量的变动性较大，是