东江苏雷坝至石龙航段船型经济论证

（武汉理工大学，湖北 武汉 430063）

1 引言

东江是广东省中东部水运通道之一，也是香港、深圳、广州及沿岸人民生活用水及工农业生产用水之水源，因此东江的发展一直备受关注。在《广东省综合交通运输体系发展“十三五”规划》、《广东省航道发展规划》中均提及东江航道升级的规划。随着东江升级三级航道的推进，船型如何发展也应配套进行研究，本文结合国家及地方相关规划和东江实际情况的船型经济论证具有一定意义。

本文以苏雷坝至石龙航段为例进行分析与研究，结合东江船舶现状，详细分析了航道、过河建筑物、港口及船舶现状，接着依据《内河通航标准》分析限制条件，参考大量我国已有的船型标准与东江现有船型，结合航运现状，推荐了三个吨级的货船、集装箱船型，并以货船为例进行船型经济论证，最后利用熵权法综合得出较优船型，通过Matlab进行实现，并进行成本与敏感性分析，根据结论提出建议。

2 东江现有船舶现状

苏雷坝至石龙航段全长280km，此航段的直接经济腹地有河源市、惠州市、东莞市和汕尾市，流域内建有三座大型水库，分别为新丰江水库、枫树坝水库、白盆珠水库，对东江干流有强大的调节功能。

2007年东江下游进行航道整治工程，航道等级得到提升。东江石龙头到出口段建成Ⅲ级航道，但苏雷坝以下等级较低，部分水位未能很好的衔接，对船舶通航存在影响，本文研究范围内具体航道尺度见表1。

表1 东江航道参数表

本文研究河段内，已建和在建的桥梁有39座。其中10年一遇洪水重现期净高不足10m的有27座，流域内水电枢纽的建设规模不一致，均对通航产生影响，水电枢纽的尺度见表2。

表2 水电枢纽特性统计表

东江运输船舶全为机动船，中上游100t-200t的船舶占运力近60%，并迅速发展300t以上的船舶，下游普通货船以300t-500t级为主，集装箱运输以900t多用途集装箱船为主力船型，少量500t级。

东江有众多的水资源保护区，并且因生态、供水等原因，水质的保护要求高，禁止船舶运输危险品等有污染的货物。如今，环保问题与能源安全得到高度重视，相对于柴油燃料动力船舶，以清洁能源为动力的船舶在未来将会得到推广。

3 船型主尺度分析

船舶主尺度受到航道、通航建筑物的限制，三者之间存在一定关系。结合研究航段内的航道、船闸、桥梁发展情况，根据《内河通航标准》进行计算，得出航运基础设施对船舶尺度限制见表3。

表3 航运基础设施对船舶尺度限制表

参考我国相关标准的船型中，千吨级船舶的长宽比多在4-5之间，《内河通航标准》的千吨级船舶长宽比接近8。本文针对东江腹地东莞、河源、惠州的现有船舶进行分析，可知船型的长宽比基本控制在4.5-6之间，集装箱船与货船均有达到1 000t，货船常用的为200t-300t。实际运营中，东莞多为货船与集装箱船，其最大总吨位均达到1 000t，数量最多的也保持在千吨级。河源以客船、货船居多，干货船达到1 000t，使用最多的为500t级。惠州货船的总吨位最大为598t，集装箱船的吨级达到3 000t级。

综合考虑东江干流航道将实施扩能升级，顺应珠江水系运输船舶的发展趋势，符合船舶运输的经济性要求。东江苏雷坝至石龙航段推荐船型为500t-1 000t级机动船，适当保有300t级船舶。结合相关标准，参考现有的优秀船型，设立未来的船型尺度见表4。

表4 代表船型尺度推荐表

4 船型论证思路及方法

本文以货船为例，对推荐的500t、800t、1 000t三种船型进行经济论证，利用熵权法综合得出较优船型，通过Matlab进行实现，并对选出的船型进行成本分析与敏感性分析，进而得出相关结论与建议。

4.1 经济测算模型

4.1.1 成本构成及测算方法。本文对船舶固定费用、航行费用、港口费用等进行测算，对成本进行分析，具体测算内容见表5。

表5 成本构成与测算方法表

4.1.2 重要参数的确定。所使用的参数，多由统计和调查而来，因客观条件不同，不可避免会与实际情况有所差异，但相对值与相对规律基本正确，不会影响方案的相对比较结果。

4.1.3 经济衡准指标的确定。船东为提高船舶竞争力，通常希望降低运输成本，缩短投资回收期，提升利润，因此，本文选取平均年费用、必要运费率作为衡准指标。

平均年费用AAC将船价作为营运费用的一部分,是船舶的初期投资在营运期内每年的等值资金回收费用与年营运费用之和。本文计算年取值为28年，年利率取值为3.25%。

必要运费率RFR为达到预定的基准收益率，即运输单位运量所必要的运费收入，可以较全面地考核单项固定资产在运营中的成本支出，给有关部门合理配置船型提供参考。

表6 部分参数统计表

4.2 基于熵权法的船型论证结果

4.2.1 基于熵权法的评价模型建立。熵权法是一种客观赋值的方法，计算原理简单，能最大程度的利用指标，本文以经济指标作为评价指标，依据熵权法构建模型，具体步骤如下：

<1)，且各件产品是否为不合格品相互独立．

（1）采用0-1归一化的方法对数据进行标准化处理，见式（1），规范范围划为（0,1），假设第i类船型的j个指标为xij，归一化后为x’ij，利用Matlab的mapminmax函数辅助完成，处理后得到标准化的评价指标矩阵。

（2）利用Matlab编码计算指标信息熵ej，指标权重wj，方法见式（2）、（3），其中K为常数，K=1/lnm。

（3）利用加权求和公式计算样本的综合评价值Si，见式（4）。

4.2.2 基于熵权法的船型经济论证。对表7衡准指标的计算结果进行分析，从船舶吨级来看，1 000t级船舶的必要运费率最低，各项指标均表明东江使用千吨级的船舶是比较经济的。

表7 船舶衡准指标的计算结果

根据计算的年营运费用，平均年费用与必要运费率用Matlab计算权重，结合所得权重得到各吨位与类型船舶的综合评价值，计算结果见表8、表9。

表8 指标权重计算表

表9 船型综合评价值统计表

综合来看，1 000t级的船舶必要运费率最低，充分体现了船舶大型化的成效，虽然船舶吨级增大之后相应的费用会增加，但是综合评价值来看，三种船型的综合评价值相近，差值不大，因此考虑今后的发展趋势，推荐选择1 000t级的船舶。

4.3 运输成本与敏感性分析

根据船价与运输成本构成，对1 000t级代表船型方案进行成本分析，得出成本构成份额，见表10。

表10 1 000t级代表船型运输成本构成表

在每个吨级代表船型的运输成本中，燃润料费用所占比例最大，分别达到了43.26%、44.35%、39.75%，其中1 000t级的燃润料费用所占比例最小。

对1 000t级船舶进行敏感性分析，必要运费率随敏感因素变化情况见表11。

表11 1 000t级代表船型敏感性分析表

由表11可知，总体上，必要运费率对油价变化最为敏感，其次是船价，但船价与装卸时间的变化引起的变动比油价变化引起的变动要平稳的多。若要提高船舶运营经济性，可采取节油、经济航速运营等有效的措施；也可以选用清洁能源降低费用，且可以减少污染。市面上，清洁能源燃料价格比柴油低，根据结果分析来看，清洁能源如LNG、电能对于东江不仅在水源质量方面很必要，在运输成本控制方面也十分必要。

5 结论与建议

综合考虑东江航段当前与未来航运的航道建设、基础设施限制条件、通航设施的通过能力以及船舶技术、经济和环保性能等方面，经过分析，认为三个吨级的船舶中，1 000t级船型的经济性最好，500t级次之。

清洁能源船舶因其环保性与经济性，也受到一定程度的青睐，并且广东也已有LNG船舶的试点，建立多处加注站。因此建议东江航道发展可以考虑保留500t级船舶进行衔接，逐步发展1 000t级船舶，并且在条件较好的区域优先采用清洁能源船舶，并逐步发展与推广，为东江水运及周边产业等的发展提供更好的运输服务，加速经济的发展。