码头及码头平面设计

1、n码头规模码头规模 4050m 2460m 7m 最大幅度最大幅度 3 约约20m 2 10.5 710 45 2 码头规模确定码头规模确定 码头规模决定了港口规模，港口规模一般包括：码头规模决定了港口规模，港口规模一般包括： n码头建筑物长度(各类泊位的数量)； n水域面积(调头水域、航道、港池、锚地等)； n防波堤长度； n仓库、堆场、停车场等面积； n办公楼、机修间、机械库等生产辅助建筑物规模； n铁路、道路的数量和等级； n港区供水、供电、供油等； n生活辅助设施规模； n. 码头是港口营运的中心，港口其它设施必须与码码头是港口营运的中心，港口其它设施必须与码 头相适应，也就是说，港口

2、规模取决于码头规模即头相适应，也就是说，港口规模取决于码头规模即 各类泊位数的多少。各类泊位数的多少。 影响泊位数影响泊位数 S 的主要因素的主要因素 n港口吞吐量港口吞吐量Q （ 旅客、货物）旅客、货物） n船型及其周转量船型及其周转量 n装卸效率的高低装卸效率的高低 确定港口规模主要解决泊位的大小和多少两方面的问题确定港口规模主要解决泊位的大小和多少两方面的问题 泊位的大小泊位的大小来港船型来港船型 泊位的多少泊位的多少吞吐量、船舶数量、装卸效率等吞吐量、船舶数量、装卸效率等 船型预测船型预测 来港船舶不可能一样大，以多大的船作为来港船舶不可能一样大，以多大的船作为 设计依据是一个复杂的问

3、题，它与技术、经济设计依据是一个复杂的问题，它与技术、经济 的发展水平和速度、国际贸易、乃至政治形势的发展水平和速度、国际贸易、乃至政治形势 都有关系。都有关系。 n第四章第四章 码头及码头平面设计码头及码头平面设计码头规模确定码头规模确定 港口泊位数估算港口泊位数估算 现行规范建议粗略地用下式估计港口的泊位数现行规范建议粗略地用下式估计港口的泊位数 S ： Q 港口吞吐量港口吞吐量 P 泊位通过能力泊位通过能力 P Q S 泊位系数泊位系数1.21.5； t 船舶平均占泊时间（日船舶平均占泊时间（日/艘）；艘）； N 考虑时段的天数；考虑时段的天数； 船舶平均装卸量（吨船舶平均装卸量（吨/艘

4、）。艘）。 t N P 泊位数优化泊位数优化 S 太多太多港口设施经常出现闲置，造成投港口设施经常出现闲置，造成投 资浪费资浪费 S 太少太少许多船舶、旅客排长队等待，给许多船舶、旅客排长队等待，给 船、客带来损失船、客带来损失 港口泊位数优化：考虑港、船、客货各方面港口泊位数优化：考虑港、船、客货各方面 的因素，使得客货在港口转运的总费用最省。的因素，使得客货在港口转运的总费用最省。 nS优 优应满足的条件 应满足的条件( (只考虑港、船因素只考虑港、船因素) ) 以以cb表示每泊位每天的营运费用（元表示每泊位每天的营运费用（元/泊泊日）日） cs 表示每船在港一天所需费用（元表示每船在港一

5、天所需费用（元/艘艘日）日） 在时段在时段N天内船舶总费用为（港口有天内船舶总费用为（港口有S个泊位）个泊位） ssbs nNcSNcC s n 港口有港口有 S 个泊位时平均在港口的船舶数个泊位时平均在港口的船舶数 泊位数泊位数 S 不同就导致不同就导致 Cs 的变化，泊位数优化的变化，泊位数优化 就是取就是取 S 值使得值使得 Cs 最小，即最小，即 将将 Cs 的表达式代入整理得的表达式代入整理得 S优 优应满足的条件为： 应满足的条件为： 方法：调整方法：调整 S 值使上式得到满足值使上式得到满足试算试算 关键：给定关键：给定 S 后如何计算平均在港船舶数后如何计算平均在港船舶数 ss

6、 CC 1 ss CC 1 11 ss s b ss nn c c nn n有关泊位参数的概率表达有关泊位参数的概率表达 设：设：S 港口泊位数港口泊位数 Pn有有 n 艘船在港口的概率艘船在港口的概率 FnN 天内有天内有 n 艘船在港的天数，艘船在港的天数， Fn=NPn 泊位利用率泊位利用率(D,0)s (D,0)s就是泊位利用的天数与泊位总天数的就是泊位利用的天数与泊位总天数的 比值。比值。 设有设有n艘船在港则：艘船在港则： nS 时，泊位利用的天数即为船天数时，泊位利用的天数即为船天数 n Fn, , 有空泊位有空泊位, ,无船待泊无船待泊 nS 时，泊位全部被占用，泊位利用天数时

7、，泊位全部被占用，泊位利用天数 为为S Fn，有船待泊，有船待泊 0 01 )0 ,( n n s nsn nn s sF sFnF D 泊位的全部天数之和 泊位被利用的天数之和 )( 1 01 0 01 s nsn nn n n s nsn nn PsnP s PNs PNsnPN 平均装卸船数平均装卸船数 时段的总天数 的总船天数所考虑时段内装卸船舶 b n N sFnF s nsn nn 01 s nsn snn DPsnPS 01 )0 ,( 平均等待船数平均等待船数 1 1 )( )( sn n sn n w Psn N Fsn n 港口吞吐量港口吞吐量 Q 设：设：平均一个泊位的日

8、装卸量为平均一个泊位的日装卸量为 R( (吨吨/泊泊日日） Q =R s 泊位被利用的天数泊位被利用的天数 不难看出以上各量有如下关系：不难看出以上各量有如下关系： )()0 ,( 01 s nsn nns sPnPRNDRNs 称为船流密度aa RN Q Dsn ssb ,)0 ,( . 注意到注意到(D, 0)s1恒成立，得港口最少泊位数为：恒成立，得港口最少泊位数为： sb n NR Q S .min n排队理论的应用排队理论的应用( (先介绍先介绍M/M/S/ 排队模型的结果排队模型的结果) ) M/M/S/ 排队条件：排队条件： 第一，船舶按泊松流到达港口；第一，船舶按泊松流到达港口

9、； 第二，船在港装卸占泊时间服从负指数分布；第二，船在港装卸占泊时间服从负指数分布； 第三，船一到港，只要有空闲泊位就必须停靠，第三，船一到港，只要有空闲泊位就必须停靠， 不得等待特定泊位，并按先到先靠的原则进行排队，不得等待特定泊位，并按先到先靠的原则进行排队， 不得插队；不得插队； 第四，当船舶足够多时，不论排队多长，船舶不第四，当船舶足够多时，不论排队多长，船舶不 得中途离港。得中途离港。 有了有了Pn,s 就很容易求得就很容易求得 s s sw P ass a n , 0 2 1 , )()!1( swswsbs nannn . 在上述公式的推导过程中利用了级数求和公式在上述公式的推导

10、过程中利用了级数求和公式 1,1, swsw s b swsw nn c c nn 因此在计算中必须保证因此在计算中必须保证 S a 的条件。的条件。 2 1 1 0 )1 ( 1 )( 1 1 )( S aS a i S aS a i i i i 和 船舶的平均等待时间是人们极为关注的港口参船舶的平均等待时间是人们极为关注的港口参 数，可根据平均等待的船舶数求得。数，可根据平均等待的船舶数求得。 swsw Tn , s s sw P ass a T , 0 2 1 , )()!1( 1 n其它排队模型其它排队模型 M/E2 2/S/ 排队模型排队模型 船舶到港为泊松分布船舶到港为泊松分布 占

11、泊时间为二阶爱尔兰分布占泊时间为二阶爱尔兰分布 E2 2/E2 2/S/ 排队模型排队模型 船舶到港和占泊时间为二阶爱尔兰分布船舶到港和占泊时间为二阶爱尔兰分布 注意：各排队模型的差别很大， 选取的模型必须符合港口实际。 减少船舶在港时间的措施减少船舶在港时间的措施 泊位组泊位组 把可以统一进行装卸的一些泊位组织在一把可以统一进行装卸的一些泊位组织在一 起统一调度管理，称为泊位组。起统一调度管理，称为泊位组。 例：设某港有相同的两个区，例：设某港有相同的两个区，A、B，各有，各有4个泊个泊 位，装卸能力为位，装卸能力为=0.25艘艘/泊泊-天（天（Tb=4天），每天），每 区的船舶平均到港率区

12、的船舶平均到港率 =0.7艘艘/日，用日，用M/M/S模型模型 计算时有：计算时有： 两区独立：两区独立： =0.7，S=4， Tb =4， (D,0)S = /S=0.7， TW / Tb =0.357 TW =1.428天天 两区合并：两区合并： =1.4，S=8， Tb =4， (D,0)S = /S=0.7， TW / Tb =0.113 TW =0.452天天 提高装卸效率提高装卸效率 增加港口装卸设备，提高泊位装卸效率可有增加港口装卸设备，提高泊位装卸效率可有 效地减少船舶的在港时间。效地减少船舶的在港时间。 例：设某港口原有泊位例：设某港口原有泊位S=2， =0.35艘艘/天，天

13、， Tb =1/= 4 天，根据计算：天，根据计算： TW =3.844天，与天，与Tb 接近，这是船方难以接近，这是船方难以 接受的，也是不合理的。为改善这种状态，提出以下两方接受的，也是不合理的。为改善这种状态，提出以下两方 案比选。案比选。 增建增建2个泊位，装卸能力不变（泊位数增加一倍）个泊位，装卸能力不变（泊位数增加一倍） 改进装卸工艺，装卸能力提高一倍，改进装卸工艺，装卸能力提高一倍， Tb =2天天 用用M/M/S模型计算：模型计算： 增建泊位：增建泊位： = 0.35，S = 4， Tb = 4， (D,0)S = /S=0.35， TW =0.092 T在港 在港 =4.09

14、2天 天 提高效率：提高效率： = 0.35，S= 2， Tb =2， (D,0)S = /S=0.35， TW =0.28 T在港 在港 =2.28天 天 速遣速遣 速遣是将几个泊位的设备集中使用，使某些船只迅速离港速遣是将几个泊位的设备集中使用，使某些船只迅速离港 的调度方式，例如：港口有两个泊位，刚巧两艘船同时到达的调度方式，例如：港口有两个泊位，刚巧两艘船同时到达 船舶船舶1船舶船舶2 两艘船同时作业两艘船同时作业(Tb=4天天) 船舶船舶1船舶船舶2 两艘船分别作业，装卸设备集中使用两艘船分别作业，装卸设备集中使用(Tb=2天天) 两艘船都在4天后离港 有一艘船在有一艘船在2天后离港

15、，并且未增加另一艘船的在港时间天后离港，并且未增加另一艘船的在港时间 4.4 码头泊位尺度码头泊位尺度 码头泊位三要素：长、宽、深码头泊位三要素：长、宽、深 第四章第四章 码头及码头平面设计码头及码头平面设计码头泊位尺度码头泊位尺度 泊位长度泊位长度L L=设计船型长度设计船型长度 Lc+适当的富裕量适当的富裕量 4.4.1 多用途杂货码头、件杂货码头多用途杂货码头、件杂货码头 1特点：特点：即能装卸件杂货，又能装卸集装箱，即能装卸件杂货，又能装卸集装箱， 有时还装卸散货。有时还装卸散货。 是从件杂货码头逐步转化成专业集装箱码头是从件杂货码头逐步转化成专业集装箱码头 的过渡性码头。的过渡性码头

16、。 2设计理由设计理由 目前的件杂货船一般都能装运集装箱目前的件杂货船一般都能装运集装箱 如：如：1.5万吨级普通杂货船，能装万吨级普通杂货船，能装80100TEU 1.5万吨级多用途杂货船，能装万吨级多用途杂货船，能装200300TEU 5000吨级半集装箱船，能装吨级半集装箱船，能装130TEU 1.5万吨级半集装箱船，能装万吨级半集装箱船，能装500TEU 因此在规划设计件杂货码头时，均需考虑接受因此在规划设计件杂货码头时，均需考虑接受 集装箱的可能性，逐步成为多用途码头，当集装集装箱的可能性，逐步成为多用途码头，当集装 箱运量达箱运量达3万万TEU/年后改为集装箱专用泊位。年后改为集装

17、箱专用泊位。 3 3平面布置平面布置 装卸工艺与平面布置界于杂货码头与集装箱装卸工艺与平面布置界于杂货码头与集装箱 码头之间，需注意的是：码头之间，需注意的是： 纵深大，两种货物的作业避免相互干扰。纵深大，两种货物的作业避免相互干扰。 装卸机械需要考虑其多用途的特点进行设计。装卸机械需要考虑其多用途的特点进行设计。 青青 岛岛 前前 湾湾 一一 期期 多多 用用 途途 平平 面面 布布 置置 图图 n件杂货、散货库场总面积件杂货、散货库场总面积 仓库堆场面积仓库堆场面积 计算方法计算方法根据货种、堆高、库场地面强根据货种、堆高、库场地面强 度等确定：度等确定： 式中：式中：A 库场总面积库场总

18、面积(m2) q 单位有效面积的货物堆存量单位有效面积的货物堆存量(t/m2) Kk 库场总面积利用率（堆场库场总面积利用率（堆场7080%， 仓库仓库6070%） E 库场所需容量库场所需容量(t)，按下式计算，按下式计算 k Kq E A 第四章第四章 码头及码头平面设计码头及码头平面设计码头规模确定码头规模确定 cd ky rBK t T KKQ E H H K BK max 第四章第四章 码头及码头平面设计码头及码头平面设计码头规模确定码头规模确定 其中：其中： Q 年货运量年货运量(t) Kr 货物最大入库场百分比货物最大入库场百分比(%) Ty k 库场年营运天数库场年营运天数(d

19、) td c 货物平均堆存期货物平均堆存期(d) （ 可取可取715天，前方库场不宜超过天，前方库场不宜超过10天）天） Hmax 月最大货物堆存吨天月最大货物堆存吨天(t d) H 月平均货物堆存吨天月平均货物堆存吨天(t d) 第四章第四章 码头及码头平面设计码头及码头平面设计码头规模确定码头规模确定 件杂贷码头机械设备组合表件杂贷码头机械设备组合表 序序 号号 项目项目 卸船作业线种类卸船作业线种类 叉车叉车 牵引平板车牵引平板车 -轮胎吊轮胎吊 牵引平板车牵引平板车 -叉车叉车 汽车汽车 -轮胎吊轮胎吊 1 装卸船装卸船 机械机械 门机门机+船吊船吊门机门机+船吊船吊门机门机+船吊船吊

20、门机门机+船吊船吊 2 操作操作 过程过程 船船 前方库场前方库场 船船 后方库场后方库场 船船 后方库场后方库场 船船 后方库场后方库场 3 水平运水平运 输距离输距离 150m150m150m350m 4 机械配备机械配备 及台数及台数 叉车叉车:2台台 轮胎吊轮胎吊:1台台 牵引车牵引车:12台台 平板车平板车:39台台 叉车叉车:1台台 牵引车牵引车:12台台 平板车平板车:39台台 汽车汽车:2辆辆 轮胎吊轮胎吊:1台台 4.4.2 集装箱码头集装箱码头 1设计条件与标准设计条件与标准 运量：集装箱码头吞吐能力很大，一般可达运量：集装箱码头吞吐能力很大，一般可达10 万万TEU/年。

21、当年运量在年。当年运量在3万万TEU/年以上时才可考年以上时才可考 虑建专业泊位。箱数由货运量和平均每箱重量计虑建专业泊位。箱数由货运量和平均每箱重量计 算。设计时每箱平均装货算。设计时每箱平均装货10t左右为宜，我国上左右为宜，我国上 海港统计资料为海港统计资料为89t/箱。箱。 船型：以第二代为宜，船型：以第二代为宜，3万吨级，万吨级，1500TEU， 吃水吃水11.5m，兼顾第三代甚至第四代。，兼顾第三代甚至第四代。 空箱运输：规划中必须考虑空箱的运输，它占空箱运输：规划中必须考虑空箱的运输，它占 船空间，占堆场面积等。世界上集装箱运输的平船空间，占堆场面积等。世界上集装箱运输的平 均空

22、箱率均空箱率10%左右。我国上海港达左右。我国上海港达30%以上。以上。 在港拆装箱量：目前多数集装箱码头的集装箱在港拆装箱量：目前多数集装箱码头的集装箱 运输即有运输即有“门到门门到门”和和“港到港港到港”，我国以后者，我国以后者 为主，因此在港拆装量很大，其比值问题目前尚为主，因此在港拆装量很大，其比值问题目前尚 有争议，有人认为随着陆上集装箱运输的发展，有争议，有人认为随着陆上集装箱运输的发展， 在港拆装比例会逐渐减少。从目前来看，至少应在港拆装比例会逐渐减少。从目前来看，至少应 在在3040%以上。以上。 泊位利用率：集装箱码头通过能力大，泊位利用率：集装箱码头通过能力大， (D,O)

23、s应适当降低，应适当降低，S =1 0.3为宜，为宜，S =2时也时也 不宜超过不宜超过0.5。 营口营口 2平面布置平面布置 前方作业区前方作业区40m (7080m) 堆场的最小面积为：堆场的最小面积为： S min=n minS h t N Q n. min 拆装箱库拆装箱库 拆装箱库拆装箱库 仓库面积由拆装箱量确定，一般每个泊位应有仓库面积由拆装箱量确定，一般每个泊位应有 500010000m2 仓库形状一般为矩形长条，布置时应仓库形状一般为矩形长条，布置时应注意：注意： 门口足够多，进出方便；门口足够多，进出方便； 与后方（腹地）联系方便；与后方（腹地）联系方便； 避免与其它作业干扰

24、，一般布置在后方角落避免与其它作业干扰，一般布置在后方角落 另外，仓库内通风条件，照明条件要好。另外，仓库内通风条件，照明条件要好。 纵深纵深 从码头前沿到作业区后方界线在从码头前沿到作业区后方界线在350400m较为较为 理想。理想。 4.4.3 油码头油码头 码头只按结构要求设计，平面尺度上无任何附码头只按结构要求设计，平面尺度上无任何附 加要求。加要求。 平面布置上也取决于一些防火安全距离。油库平面布置上也取决于一些防火安全距离。油库 区与码头之间要求有一定的区与码头之间要求有一定的防火距离防火距离。 油品闪点油品闪点5000m2时为时为 50m 5000m2时为时为 40m 闪点闪点60120 油罐容积油罐容积5000m2时为时为 35m 5000m2时为时为 30m 4.4.4 港池、突堤式码头平面尺度港池、突堤式码头平面尺度 d1 2.5bc d2=(1.52)bc 高雄港第五货柜中心码头高雄港第五货柜中心码头 第十二节第十二节 码头前沿高程码头前