安徽省合裕线过闸运输船舶标准船型主尺度研究

2013-06-12董曙光

船海工程 2013年3期

董曙光

(安徽省港航管理局，合肥230011)

合裕线航道是安徽省会合肥市及巢湖周边地区通往长江的惟一水上通道，是安徽省继长江、淮河之后的第三条重要航道。合裕航线主要由南淝河(合肥新港—施口)、巢湖(施口—东口门)、裕溪河(东口门—裕溪口)三段航道组成，全长139.8 km，除巢湖航段外，航道水深常年可维持在3.5 m左右，巢湖湖区航道基本稳定，水深可维持2.0～2.5 m。目前，在巢湖和裕溪河已建有1 000 t级船闸，并正在建设2 000 t级复线船闸。流域内矿产资源丰富，以煤炭资源最多，初步探明的煤炭储量有700多亿t，主要集中在安徽的淮南、淮北和豫西、鲁西南等矿区，且煤种全、煤质好、埋藏浅、分布集中，易于大规模开采。目前煤炭产量约占全国的1/8，一批新的大型矿井正在兴建。苏北沿海素为我国重要盐产区，流域内苏北、淮南、豫西等又先后发现多处大型盐矿，可供大量开采。目前已建成淮南、淮北、平顶山、徐州、兖州、枣庄等国家大型煤炭生产基地。目前通过合裕线出口的主要有石料，钢材、水泥、粮食、油料等，进口的主要有黄砂、矿粉、燃油和工业原材料。近几年水上运输需求急剧增长。除进一步进行高等级航道建设外，运输船舶标准化工作也是充分发挥航道运输潜力的重要保证，其中船型尺度的标准化是船型标准化工作的重要内容之一，本文即围绕合裕线运输船舶开展相关研究。

1 船型特点与尺度分析

合裕航线上目前营运船舶的主要类型为散货船、集装箱船及少量油船和液化船，目前散货船在安徽省内河运输中处于主导地位。在合裕航线上主要设有巢湖船闸和裕溪口船闸，通过这两座船闸的船型尺度分布情况见图1。

图1 合裕航线船舶尺度参数分布图

从裕溪口船闸、巢湖船闸提供的船舶尺度参数来看，目前合裕航线船舶长宽比(LwL/B)分布为4.5～5.5，宽度吃水比(B/T)分布为3.0～4.0，船舶吃水分布为2.0～3.2 m附近，其船型特征基本与长江干线上船型特征一致。3种代表船型主要参数见表1。

表1 合裕航线代表船型主要要素

2 过闸运输船舶尺度系列制定

为保证船舶的技术经济性及现实可行性，合裕线主要运输船型主尺度系列制定必须遵循以下原同。①与航道等级及船闸等通航建筑物相匹配;②满足需要的最小档次;③船型优选与实用性相结合;④与相关国家标准和交通行业标准相协调并符合行业发展政策等。

针对航线特点，分析现有船型尺度特征，基于母型船建立数学模型，以最大限度提高通航设施运行效率为前提，采用二次网格法进行变值计算，最终选出各船型参数变化范围内各吨级货船较优的船型主尺度系列。

2.1 航运限制条件分析

船舶(队)尺度的确定，既考虑未来航道的条件，又以船闸的有效尺度为依据，希望在一定的进出闸速度和安全条件下，船舶(队)的平面尺度应充分利用船闸几何尺度并能缩短在闸内的滞留时间，使一次过闸的船舶(队)总载量为最大。这样不仅可以减少闸上水流量的损失，而且提高船闸的通过能力。按我国《内河通航标准》(GB50139—2004)要求，同时根据现场调研数据，并综合考虑合裕航线的航道现状和规划，以及船闸集泊尺度，得到通行合裕航线船舶尺度的限制条件为航道最大吃水2.2～3.0 m、航道许可船长160 m、航道许可船宽20.1 m，船闸许可最大吃水3.75 m。

2.2 船舶计算分析模型

在对运输船舶进行技术经济分析时，技术模型选取基于母型船的回归分析所得到的模型。经济分析中营运率按0.85计算，贷款利率为7.05%，还款年限为10年。代表航线按150 km航距计算。相关年运输成本构成及计算方法见表2。各方案评价选取必要货运费率RFR、单位油耗DYQD、运输效率(YSXL)等作为衡准指标。

表2 年运输成本构成

3 船型主尺度系列

为提高船闸闸室充满率，船型论证过程中船舶尺寸的选取要充分考虑航线船闸有效尺寸的模数划分。在分析现有典型船舶尺度参数和航线船闸尺寸模数划分系列基础上，以控制船舶总吨GT为目标，得到各吃水条件下船舶营运经济性较好的船舶尺度变化范围，见表3。

表3 船舶主尺度范围表

在表3基础上，根据载重型船舶主尺度优化步骤，对各吨级每个可行船型方案逐一进行技术经济指标计算，得到所有可行船型方案的技术经济指标值。基于层次分析优选方法原则，按照必要货运费率和单位油耗指标由小到大，运输效率指标由大到小顺序对船型方案进行排序，得到各吨级最优船型方案。见表4。

在此基础上，考虑安徽省合裕航线、长江干线航运基础设施对船型主尺度的限制条件，以最大限度提高船闸运行效率为目标之一，为使主尺度系列更具可操作性和实用性，保持各吨级船舶宽度不变，经进一步论证，在确保对船舶技术经济性影响不大的前提下，在一定范围内变换船长，最终确定安徽省合裕航线散货船船型主尺度系列，见表5。

表4 各吨级散货船最优船型方案

表5 合裕线散货船船型主尺度系列

从减少船舶档次出发，并考虑到液货船与散货船同属载重型船舶，合裕线液货船船型主尺度系列取与表5相同的尺度范围，但此时船舶载重量会有所变化。

4 过闸集装箱船船型主尺度系列

根据目前合裕航线集装箱运输的实际情况，安徽内河集装箱运输典型航线为合肥始发经合裕航线进入长江，到达上海、南京、芜湖等地。根据调研，集装箱平均箱重为17 t左右。由于集装箱船为布置地位型船。基于现有优秀船型尺度特点的分析，以及集装箱船的布置特性，所确定的各箱位级船舶的尺度范围见表6。

在表6基础上，根据布置地位型船舶主尺度优化步骤，按照与散货船类似优化思路，对各级别集装箱船进行优化计算，得到合裕航线集装箱船船型的优化方案，在此基础上，充分考虑安徽省合裕航线和长江干线航运基础设施对船型主尺度的限制条件，以最大限度地提高船闸运行效率为目标之一，为使主尺度系列更具可操作性和实用性，保持各级别船舶宽度不变，经进一步论证，在确保对船舶技术经济性影响不大的前提下，将船长给予一定的变化范围，最终确定的安徽省合裕航线集装箱船船型主尺度系列见表7。