提高三峡船闸通过能力

［ ６］
∑Ｐ Δ ∑Ｐ
ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ
均 可 认 为 是 一 常 数 ，此 时 有 ： Ｄ≈ Δ ， 即单船每航次货运量的变化幅度可
ｃ ａ ｒ ｏ ｇ
由排水量变化 值 来 表 示 ． 以下将以 Δ Ｄ 作为船舶 货运量变幅 ． 船舶排水量为
ｄ
Ｄ ＝ρ× ＝ρ Ａｗ （ ｚ） ｄ ｚ ０
式中 ： 为船 ｄ 为 船 舶 吃 水； Ａｗ （ ｚ） 为 排 水 体 积； 舶吃水 ｚ 处 （ 的 水 线 面 积； ０＜ｚ＜ｄ） ρ为水体密
Ｎ ｄ ｉ
及船闸运行情况发生变 化 ． ２ ０ ０ ８年以来的统计资 料显示 ， 最小槛上水深一般高于 ５． 允许过闸 ５ ｍ， 船舶的吃水一般可达 ３． ７ｍ 以上
［ ７］
．
Ｗ＝
（ ） Ｗｉ －ρ Ａｗ ｚ） ｄ ｚ］ ６ ｉ（ ∑ｊ＝１Ｗｊ ＋ ∑ ［
ｉ＝１
Ｋ
∫
ｄ ０
·５ ０ ４·
武汉理工大学学报 （ 交通科学与工程版 ）
［ ２］ （ ） 此外 ， 在计算过闸货运量时 ， 进一步考虑了 １ ．
到闸船舶均衡性的影响β 以及船舶的载重量情况 ） 并且还考虑了日非运客 、 货过闸次数 ， 如式 （ ２ ． α，
： 男， 工学博士 ， 博士生导师 ， 主要研究领域为交通运输系统规划 、 物流系统规划 、 交通安全管理 １ ９ ５ ５ 张培林 （ －）
计通过能力 ． 三峡船闸设计 水 平 ２ ０ ３ ０年通过能力为单向 ， 双 向 １ 亿ｔ 随 着 船 舶 的 快 速 增 多， 目 ５ ０ ０ ０万ｔ ． ， 、 前等闸时间越来越长 已造成班轮无班 快船不快 的状况 ． 另外 ， 现在水运的单位运输成本仅为铁路 ／ 公路的十几分之一 ， 越来越多的企业弃陆 的１ ５、 进江 ， 船闸拥堵状况不断加剧 ． 交通运输部正在大 力实施 “ 延 上 游、 畅 中 游、 深 下 游” 的长江发展战 略， 重庆 、 泸 州、 宜 宾、 水 富、 南充和广元等港口城 已建和在建的集装箱 市纷纷投入巨资 兴 建 港 口 ， 年吞吐能力超过了 １ 长江上游在建 ０ ０ ０万 Ｔ Ｅ Ｕ， 的大型船舶也有 数 百 万 载 重 吨 ， 这些新增的港航 基础设施能力会在短期内释放 ． 目前 ， 船闸每年单 随着过闸货物 向通 过 三 四 百 万 Ｔ Ｅ Ｕ 就 会 饱 和， ， 的成倍增加 届时 坝 上 坝 下 兴 建 的 干 散 货 翻 坝 码 头本身也要具备 亿 ｔ 级 的 规 模 ， 否则将会造成更
２ ０ １ ４年 第３ ８卷
式中 ： ｄ Ｗｉ 为 过 闸 船 舶 中 吃 水 大 于 １ 为船舶吃水 ；
式中 ： Ｌ ｉ 和Ｌ ０ 分别为船舶吃水 ｄ ｉ 和ｄ ０ 处对应的 水线长 ； Ｂ Ｃｗ ｉ 为型宽 ； ｉ为 船 舶 在 吃 水 状 态 下 的 水 线面系数 ， 随吃水的增加而增 大 ， 一 般 介 于 ０． ６～ 据统计 ， ０． ９ 之间 ， ７ ３％ 以上 过 闸 船 舶 水 线 面 系 数 为 ０． ７ 以上 ． ２． １． ２ 典型吃水条件下船闸通过量测算 ）计 算 参 数 选 取 情 况 选 取 三 峡 船 闸 近 期 １ 以下行船舶 ２ ０ １ １ 年过闸船舶数据作为 研 究 对 象 ， （ ） ， 此 为例 参数见表 １ 通 航 天 数 按 设 计 ３ ３ ５ｄ 计 ， ／ ， 期间共运行 ４ 平均 １ 通过船舶 ３ ５ １ 闸次 ， ３ 闸次 ｄ ， ， 艘次 其中货运船舶 艘次 过闸船舶 ２ ５ ６ ３ ９ ２ ２ ７ ０ ７ 总载重吨位为 ５ ２ ９ ０ 万ｔ ．
［］ 因此航道吃水可按 ４． 上， ２ｍ 控制 ８ ．
因此 ，， ， 分段控制情况下 １ ． ５ Ｔ＝４． ２ｍ Ｔ＝４． ２～４． ５ｍ 的三峡船闸通过量 ． ２． １． １ 船闸通过量测算模型 ） 式（ 经过换 算 后 等 于 选 取 的 运 行 时 段 内 三 ３ 船舶货运量是 峡船闸所有过闸 船 舶 货 运 量 总 和 ． 根据阿基米德原理 ， 单船 排水量的重要组成部分 ， 某航次排水量表述为 ） Ｄ ＝ Ｗ０ ＋ ∑Ｐｃ ３ ａ ｒ ｏ＋ ｔ ｏ ｒ＋ ｔ（ ｇ ∑Ｐｓ ∑Ｐｃｏｎｓ 式中 ： 包 括 船 体 结 构、 动 力 装 置、 Ｗ０ 为空船重 量 ， 舾装 设 备 、 仪 器 设 备 等 固 定 重 量， 一 般 为 一 常 数； 为船舶实载货运量 ； 为船舶航次
［ １］
严重的碍航 ． 因此 ， 为保障 三 峡 枢 纽 区 域 运 输 安 全 、 畅 通、 和谐 、 高效 ， 保证三峡枢纽最优运输组织方式的实 满足三峡枢纽 区 域 经 济 贸 易 发 展 对 运 输 的 需 施， 求以及促进地区 经 济 的 发 展 ， 必须提出高效的船 舶运输组织方案 以 提 高 三 峡 船 闸 的 通 过 能 力 ． 本 文在分析三峡船 闸 通 过 能 力 影 响 因 素 的 基 础 上 ， 提出提高三峡船闸通过能力的船舶运输组织优化 方案 ．
［］ 平均增 长 ９． 由 此 可 见， 一次过闸平均吨 １ ２％ ５ ． ［ ］ ３ ４ －
《 》 船舶航行长江富裕水深的规定 （ 试行 ） 规定 川江富裕水深不少于 ０． 统计数据显示 ， 三峡 ３ｍ． 枢纽航道 （ 三峡坝上 、 两坝间和葛洲坝以下大江航 道） 全年维护水深为 ４． 笔者从航道管理部门 ５ｍ， 获悉 ， 今后主航道水深也将常年维持在 ４． ５ｍ 以
第３期
张培林 ， 等： 提高三峡船闸通过能力的船舶运输组织方案
·５ ０ ３·
（ ） Ｐ ＮＧ １ ａ ＝ｎ （ ｎ－ｎ Ｎ Ｇ α ０） （ ） Ｐ ２ ｂ ＝ β ； 式中 ： Ｐ ｔ Ｐ ａ 为 船 闸 过 船 能 力， ｂ 为船闸过货能 ； ； 力， ｔ Ｇ 为 一 次 过 闸 平 均 吨 位， ｔ Ｎ 为年通航天 ； 数， 货船过 ｄ ｎ 为日 平均闸次 数； ｎ ０ 为 日 非 运 客、 闸次数 ； α 为船舶装载系数 ； β 为运量不均衡系数 ． １． ２ 船闸通过能力影响因素的可调整性分析 综合考察船闸 通 过 能 力 的 影 响 因 素 可 知 ， 日 运行闸次发 、 通行天发 、 船舶平均装载系发可调整 的可能性不大 的调整空间 ． 据统计 ， 一次过闸平均吨位 Ｇ 由 ２ ０ ０ ３年的 ／闸 ， ／闸 ， 提高 到 ２ 年平 ６ ９ １ ５ｔ ０ １ １年的１ １ ９ ８ ７ｔ 均增长 ７． 同时 ， 得益 于 船 型 标 准 化 政 策 ， 大 １ ２％ ； 型船舶所占比例增加 ， 过闸船舶平均吨位从２ ０ ０ ３ ／艘 ， ／艘 ， 年的 １ 提高到 ２ 年 ０ ４ ０ｔ ０ １ １ 年的 ２ ０ ９ １ｔ
３ ／ 度， 淡水ρ＝１． ０ ０ ０ｔ ｍ ．
∫
（ ） ４
当船舶装载吃 水 由 ｄ 货运量 １ 变化为ｄ ２ 时， 变幅表述为
ｄ ２
１
Ｄ ＝ρ× ＝ρ Ａｗ （ ｚ） ｄ ｚ Δ ｄ
∫
（ ） ５
吃水低于控制标准的船舶 在测算通过 量 时 ， 可以按实际情况对待 ， 高于吃水控制标准的船舶 ， 必须对该船扣除吃水降低到控制标准的一部分货 运量 ． 则得到在吃 水 控 制 标 准 情 况 下 的 船 闸 通 过 量测算模型
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ８ Ｎ ｏ ． ３ Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ４
提高三峡船闸通过能力的船舶运输组织方案
张培林 于 乐
（ ） 武汉理工大学交通学院 武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ３ 摘要 ： 为提高三峡船闸的通过能力 ， 分析了船闸通过能力影响 因 素 ， 提出提高一次过闸平均吨位是 进而提出从提高闸室水深 利 用 和 闸 室 面 积 利 用 两 个 角 度 来 提 提高三峡船闸通过能力的主要途径 ， 优化船舶运输组织， 即优化船型和过闸船舶组合． 研究结果表明， 在现有条 高一次 过 闸 平 均 吨 位 ， ） 件下 ， 一次性过闸船舶的组合是２ 艘５ 每驳船载重１ 的船 ０ ０ ０ ｔ机动船和一个一顶三的驳船队 （ ０ ０ ０ ｔ 可在闸室水深利用最大化和闸室面积利用最大化的双重提下提高三峡船闸通过能力 ． 队组合 ， 关键词 ： 三峡船闸 ； 通过能力 ； 一次过闸平均吨位 ； 船舶运输组织 ； 水深利用 ； 面积利用 中图法分类号 ： Ｕ ６ ４ １． ７＋３ ： ／ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ３ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ ３ ８ ４ ４． ２ ０ １ ４． ０ ３． ０ ０ ７ － ｊ
２ ０ １ ４ ０ １ １ １ 收稿日期 ： － －
１ 船闸通过能力影响因素分析
１． １ 船闸通过能力 《 （ 船闸 总 体 设 计 规 范》 在计 Ｊ Ｔ Ｊ ３ ０ ５—２ ０ ０ １） 算船闸的通过能力时 ， 为抓住问题的主要矛盾 ， 将 复杂的影响因素 概 化 ， 认为反映船闸规模的过闸 船舶总载重吨 位 是 年 通 航 天 数 Ｎ 与 每 天 平 均 过 以及一次过闸平均吨位 Ｇ 的乘积 ， 使得 闸次数ｎ， 船闸通过能 力 的 计 算 主 要 是 一 次 过 闸 时 间 Ｔ 和 一次 过 闸 平 均 吨 位 Ｇ 如式 ２ 个 参 数 的 确 定，
， 一次过闸平均吨位却存在较大
改善过闸船型和一 位有很大的提升 能 力 与 潜 力 ， 次过闸船舶的吨位组合应是近年来提高三峡船闸 通过能力的主要 措 施 ， 以下将重点探讨如何有效 地提高一次过闸 平 均 吨 位 ， 从而提高船闸通过能 力．
∑Ｐ
ｃ ａ ｒ ｏ ｇ
∑Ｐ
ｓ ｔ ｏ ｒ
储备 ， 主 要 包 含 燃 料、 润 料 和 淡 水， 其大小按航次 时间 、 补给方案及航次储备天数确定 ； 杂物以及外船体粘附生物等 ． 就船舶每航次过闸情况来看 ， Ｗ０ ， ∑Ｐ ｃａｒｇｏ，
第３ ８卷 第３期 ２ ０ １ ４年６月
武汉理工大学学报 （ 交通科学与工程版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ｙ ） （ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｐ ｇ ｇ