小清河船型及货物运输组织方式探讨

2024-01-08张道南邓超风赵庆亮裴志勇

中国水运 2023年12期

张道南，邓超风，赵庆亮，裴志勇

（1.山东海运股份有限公司，山东青岛 266034；2.山东省青岛船舶技术服务中心，山东青岛 266071；3.武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心，湖北武汉 430063）

1 引言

小清河是横贯鲁中地区的一条东西向重要航道，其复航对鲁中、鲁西北地区经济的发展具有重要意义，是山东省内陆地区与沿海地区进行经济、文化交流的纽带和桥梁，具有很强的辐射力和影响力。

小清河沿线建有济南、淄博、滨州、东营、潍坊5个港口，涉及货种主要有铁矿石、铝矾土、工业盐、散粮、造纸原料、矿建材料、钢材、石油及制品、液化品、集装箱等。小清河沿线有规模的工业企业20 余家，货量充足，据保守估计小清河腹地水运量，2025 年可达3000 万吨，2030 年超4000 万吨。这些为小清河航运充分发挥水路运输运量大、运价低、节能环保、经济高效的优势，提供了得天独厚的有利条件。小清河航运有利于推动大宗货物运输“公转水”，优化运输组织结构；通过货物运输组织方式的研究，对比各种运输方式的经济效益，不仅可让企业获得更多收益，也会为其他相关产业带来更多的收入，有力支持地方经济发展。

2 小清河适用船型

受小清河航道限制，通过分析企业货物运输种类、流量流向等，论证河海直达船、驳船以及海船与河船等船型，从船型设计思想、适用绿色动力等方面开展船型论证，以确定小清河船型方案。

2.1 小清河船型设计思想

作为黄河生态示范区建设的典范，小清河船舶践行“生态优先、绿色发展”理念，需具有节能、环保、经济、高效的特征。通过船型技术研究，形成节能船型关键技术，提升船舶产品核心竞争力；环保是当前社会高质量发展的要求，符合时代发展主题，尤其是“碳达峰·碳中和”实施，更进一步加强了对环保的要求；经济性是决定船型生存发展的关键，在当前运价低迷的市场环境下，唯有经济性优异的船舶才能迅速立足市场；高效运输是水运的特色及优势，对促进城市群经济圈建设有着积极的推进作用。形成的小清河船型设计思想如图1 所示。

图1 小清河船型设计思想

图2 小清河航线示意图

小清河航道水深有限使得船舶吃水受限，船闸及桥区使得航行速度较低，采用宽扁肥大船型，限制吃水状态仍有较大载重量，可体现出良好的经济性。将低阻首型和低阻高效低推力减额尾型有机结合，形成小清河节能船型。为提高装卸效率，采用敞口型船舶，配卷帘式简易舱盖。当前货物以散货居多，随着经济和社会发发展，集装箱货占比会逐年增加，设计成多用途船，具有良好的适货性。采用垂直首、外旋双尾鳍的宽扁肥大型多用途船。双机、双桨、双舵，钢质全通主甲板、舱口围。首、尾桅杆均可倒，压载水线以上的高度不超过7 米。

2.2 适用绿色动力

首先对各种绿色动力特点和状况做一个简要总结，再根据小清河船舶及航线特点，对各船型适用的动力进行论证。

LNG 燃料动力在船舶上的应用较为成熟，发动机、供气系统以及加注配套等已初步形成体系。采用LNG燃料动力，可减少20%左右碳排放、98%的硫氧化物排放及80%的颗粒物排放。LPG燃料具有易储存的优点，当前缺乏适用的船用LPG 发动机限制着其应用。燃料电池动力有着零排放的优势，目前尚处于产业化初级阶段，未能规模化生产，成本高昂，在运输船舶上的应用尚属空白。锂电池动力近年来发展迅猛，在公务船、游船艇以及运输船舶领域均已得到应用，市场成熟度较高，发展前景好，但能量密度和价格使得其适合于3000 吨级以下、续航里程200 公里以下船舶。氢能应用的前景光明，但成本、安全性、存储等商业化仍有很大障碍，大功率氢燃料发动机技术也待突破。其他清洁能源，如太阳能、风能、核能等，受制于各种因素很难在运输船舶上应用。

结合小清河航线及船舶特点，对于仅仅在小清河营运的内河船舶，可采用锂电池动力，清洁环保且营运成本较低；对于河海直达或河海联运船舶，长续航需要制约着锂电池动力的应用，可采用LNG 燃料动力或气电混合动力。

2.3 小清河适用船型方案

可适用于小清河的船舶种类有河海直达船、河船以及驳船等，各类船型简介如下。

2.3.1 河海直达船

河海直达运输能大幅降低成本提高效率，且无货差货损，凸显直达运输的优势。河海直达船舶既要航行于海段，又要航行于河段，既要具有抵抗大风浪的能力，又要能在内河航道灵活操控。

在考虑沿线航道、码头、货源状况的基础上，可开发2000 吨级河海直达船舶（河段采用锂电池动力，海段采用气电混合动力），船舶主尺度如表1 所示。

表1 各类小清河适航船舶主尺度

2.3.2 河船

小清河航线中上游的船闸内几乎为静水，王道船闸至潍坊港段正在进行内河A 级航区论证，故河船可航行于济南港至潍坊港的小清河航线。

2.3.3 驳船

顶推船队具有机动灵活、效益高、成本低的特性，也可以考虑采用驳船队联运的运输方式，用满足海船规范及配员的海拖轮将驳船队从沿海港口拖至河口，换内河顶推轮，顶推至小清河沿线各港口。

3 货物运输组织方式

针对小清河航运需求，有河海直达运输、驳船队河海联运以及转运等三种运输方式。最典型航线为龙口港-潍坊西港-济南港-潍坊西港-龙口港，主要运输铝矾土、钢材、建材和其他散货。海段总共133 公里，航速18.5km/h；河段共169 公里，限速7km/h。

3.1 河海直达运输

河海直达运输具有运输效率高、货差货损少、节能环保的特点。据测算直达运输时船舶往返航次在港装卸停时24 小时，过闸时间为2 小时，则往返航次时间118.06小时，按120 小时5 天计。

3.2 驳船队河海联运

驳船队河海联运可使用3000 吨级驳船，在河段使用电力驱动内河推轮顶推驳船，编组方式为1 推轮顶推1 艘驳船。在海段使用LNG 动力海推轮顶推2 艘驳船进行运输，在潍坊西港完成内河推轮与海推轮的换驳。据测算船舶往返航次在港装卸停时24 小时，海推轮换驳及编组时间为3 小时，内河推轮换驳及编组时间为1.5小时，顶推船队过闸时间为2 小时，则驳船队河海联运航次时间为7 天。

3.3 河海中转

河海中转运输使用3000吨级河船和7500吨级海船，在潍坊西港完成转运。据测算河海中转运输船舶往返航次在港停时48 小时，单个过闸时间为2 小时，则海段往返航次时间2 天，河段往返航次时间5 天。

4 经济效益分析

4.1 现有运输方式费用估算

小清河沿岸企业现有运输方式主要是公路、铁路运输或公水联运方式，以铝矾土运输为例，到魏桥创业主要有以下三种运输方式：

（1）公路运输。从龙口港上岸，通过公路运输340km 进厂；

（2）公水联运。从龙口港转水，通过海船运110km 至潍坊港中港区，再通过公路运输180km 进厂；

（3）公水联运。从龙口港转水，通过海船运133km 至潍坊港西港区，再通过公路运输160km 进厂。

到信发集团的主要有以下五种运输方式：

（1）公路运输。从龙口港上岸后，通过公路运输470km 进厂；

（2）公水联运。从龙口港转水，通过海船运110km 至潍坊港中港区，再通过公路运输340km 进厂；

（3）公水联运。从龙口港转水，通过海船运133km 至潍坊港西港区，再通过公路运输330km 进厂；

（4）铁路运输。从日照港上岸后，通过铁路运输500km 至厂区；

（5）铁路运输。从青岛港上岸后，通过铁路运输400km 至厂区。

现有各种运输方式费用估算如表2 所示。

表2 各种现状运输方式费用估算表单位：元/吨

4.2 新运输方式费用估算

小清河复航后，可以有河海直达运输、驳船队河海联运以及河海中转等三种运输方式。仍以铝矾土运输为例，到魏桥创业主要有以下两种运输方式：

（1）河海中转运输。从龙口港转水，通过海船运133km 至寿光港，换装内河船运150km 至滨州港邹平港区，经公路运输10km 至厂区；

（2）河海直达运输。从龙口港转水，通过海河直达船运283km 至滨州港邹平港区，经公路运输10km 至厂区。

到信发集团的主要有以下四种运输方式：

（1）河海中转加公路运输。从龙口港转水，通过海船运133km 至寿光港，换装内河船运180km 至济南港主城港区，经公路运输110km 至厂区；

（2）河海直达加公路运输。从龙口港转水，通过海河直达船运313km 至济南港主城港区，经公路运输110km 至厂区；

（3）河海中转加公路运输。从日照港转水，通过海船运770km 至寿光港，换装内河船运180km 至济南港主城港区，经公路运输110km 至厂区；

（4）河海中转加公路运输。从青岛港转水，通过海船运680km 至寿光港，换装内河船运180km 至济南港主城港区，经公路运输110km 至厂区。

所有运输方式均需过闸4 次，各种运输方式费用估算如表3 所示。

表3 新运输方式费用估算表单位：元/吨

从经济性角度看，小清河复航后改变运输格局，沿线企业受益，河海直达运输经济性最好。到魏桥创业铝矾土的运价可从传统公路运输112 元/吨降至70 元/吨，运输成本降低37.5%；到信发集团铝矾土的运价可从151 元/吨降至104 元/吨，成本降低31.1%。如果减少小清河航道费甚至免费，各种运输组织方式将会呈现更好的经济性。