第4章 码头及码头平面设计ppt课件

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▲仓库堆场面积
4.1 港口规模确定
计算方法——根据货种、堆高、库场地面强度等确定
件杂货、散货库场总面积
Hale Waihona Puke BaiduA E qKk
式中: A —— 库场总面积(m2) q —— 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70~80%,仓库50~
75%,取决于仓库结构) E —— 库场所需容量(t)
s
泊位被利用的天 数 nFn之和 sFn s 泊位的全部天数 n0 之 和 ns1
sFn
n0
s
Nn0nNnP sN Pnn ss1Pn1 s(n s0nnP sn s1Pn)
.
n0
4.1 港口规模确定
平均装卸船数
所考虑时段内装卸 的船 总舶 船天数
nb
时段的总天数
s
nFn sFn
.
4.1 港口规模确定
据排队论可得到有 n 艘船舶在港的概率为
Pn,s
an n!
P0,s
,
an
s!sns
P0,s ,
0ns ns
P0,s——有S个泊位时,无船在港(n=0)的概率。
s 1 a n s sa n
s 1 a n 1 a n
n 0 P n ,s n 0 n !P 0 ,s n ss ! s nP 0 ,s P 0 ,s ( n 0n ! s !n ss n s) 1
第四章 码头及码头平面设计
4.1 港口规模确定 4.2 减少船舶在港时间 4.3 码头布置型式 4.4 港口陆域尺度 4.5 海港码头平面布置 4.6 河港码头布置特点 4.7 港口竖向尺度
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4.1 港口规模确定
4.1 港口规模确定
港口规模一般包括: ➢ 码头建筑物长度(各类泊位的数量); ➢ 水域面积(调头水域、航道、港池、锚地等); ➢ 防波堤长度; ➢ 仓库、堆场、停车场等面积; ➢ 办公楼、机修间、机械库等生产辅助建筑物规模; ➢ 铁路、道路的数量和等级; ➢ 港区供水、供电、供油等 ➢ 生活辅助设施规模; ➢ …….
E0
Qh KBK
Tyk y
tdc
式中: ——所储油品密度(t/m3);
y——容积利用系数,取0.85~0.95。
✓ 其它设施
根据有关参数和相关标准计算
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4.2 减少船舶在港时间的措施
4.2 减少船舶在港时间的措施
▲ 增加港口设施 增建码头泊位、提高泊位装卸效率
例:设某港口原有泊位S=2, =0.35艘/天, Tb =1/μ= 4天,根
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4.2 减少船舶在港时间的措施
▲管理措施---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
的调度方式,例如:港口有两个泊位,刚巧两艘船同时到达
两艘船同时作业(Tb=4天)
船舶1
船舶2
两艘船都在4天后离港
两艘船分别作业,装卸设备集中使用(Tb=2天)
船舶1
船舶2
有.一艘船在2天后离港,并且未增加另一艘船的在港时间
某港口件杂货作业区2020年的预测吞吐量为Q=430万吨,设 计装卸能力R=4500吨/泊位-日,设泊位营运费cb=45000元/泊 位-日,船舶艘天费cs=82000元/船舶-日,船舶平均载货量
ξ=12000吨,货物平均价格cG=4000元/吨,现金贴现率i=8%,
取N=365天,试: 1.按M/M/S/模型计算合理泊位数; 2.按合理泊位数建设时船舶的平均等待时间。
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4.1 港口规模确定
✓ 排队理论的应用(只介绍M/M/S/ 排队模型的结果) M/M/S/ 排队条件:
第一,船舶按泊松流到达港口; 第二,船在港装卸占泊时间服从指数分布; 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,不得插队; 第四,当船舶足够多时,不论排队多长,船舶不得中 途离港。
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P 0,s n s 1 0a nn !(s1)a(s!sa) 1
4.1 港口规模确定
有了Pn,s 就很容易求得有关参数
n w ,sn s 1 (ns)P n,sn s 1(ns)s!a sn n sP 0,s
设 n=i+s 有:
nw,si 1ias!issi P0,sas!sP0,si 1iasii as!ss1P0,si 1i(as)i1
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4.1 港口规模确定
E
QhKBKKr
Tykk
tdc
KBK
Hmax H
其中: Qh—— 年货运量(t) Kr ——货物最大入库场百分比(%) Tyk ——库场年营运天数(d) αk ——堆场容积利用系数,件杂货1.0,散货0.6~0.9 tdc ——货物平均堆存期(d) (可取7~15天,前方库场不宜超过10天) Hmax ——月最大货物堆存吨天(td)
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,港口规模取决于码头规模即各类泊位数的多少。
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▲ 影响泊位数 S 的主要因素
✓ 港口吞吐量Q , 旅客、货物; ✓ 船型及其周转量; ✓ 装卸效率的高低。
4.1 港口规模确定
确定港口规模主要解决两方面的问题: 泊位的大小——来港船型 泊位的多少——吞吐量、船舶数量、装卸效率等
nb
ss
Q a, RN
a称为船流密度
注意到ρs≤1恒成立,得港口最少泊位数为:
Q Smin RN nb
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✓ 船舶到达分布 船舶到达港口是随机的
4.1 港口规模确定
但有规律——按某种概率分布到达港口
泊松流——相继到达的两艘船舶的间隔时间 T服从指数分布
概率密度:
et
f (t) 0
t0 t0
在 t 时段内到达港口 n 艘船舶的概率:
(s1)a!s(s1a)2P0,s
n s n b n w a n w
nw ,s1nw ,sc cb snw ,snw ,s1
.
4.1 港口规模确定
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。
nw ,sTw ,s
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Tw,s1(s1)as!( s1a)2P0,s
▲ 其它排队模型
设:S ——港口泊位数 Pn——有 n 艘船在港的概率 Fn——N 天内有 n 艘船在港的天数,Fn=NPn
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泊位利用率ρs
4.1 港口规模确定
ρs就是泊位利用的天数与泊位总天数的比值。
设有n艘船在港则:
n≤S 时,泊位利用的天数即为船天数 nFn,有空泊位,无船待泊 n>S 时,泊位全部被占用,泊位利用天数为SFn,有船待泊
4.3 码头布置型式
4.3 码头布置型式
码头——供船舶停靠的水工建筑物
泊位——船舶停靠所占用的空间,具有三个要素:
长度:占用的码头岸线长度
宽度:占用的水域宽度——与码头宽度不同
深度:停泊船舶需要的水深
▲ 码头分类
按贸易:内贸、外贸 按用途:客运、货运、客货兼用、工作船码头 按货种:件杂货、集装箱、油、干散货、渔码头、…… 按布置:顺岸、突堤、挖入式、堤内式、岛式
μ=0.25艘/泊-天(Tb=4天),每区的船舶平均到港率 =0.7艘/日,
按M/M/S模型计算时有:
•两区独立: =0.7,S=4, Tb =4, ρS = /μS=0.7, TW / Tb =0.357 → TW =1.428天
•两区合并: =1.4,S=8, Tb =4, ρS = /μS=0.7, TW / Tb =0.113 → TW =0.452天
n0
ns1
N
s
nnP sP nSs
n0
ns1
平均等待船数
(ns)Fn
nw ns1 N
(ns)Pn ns1
.
4.1 港口规模确定
港口吞吐量 Q 设:平均一个泊位的日装卸量为 R (t/泊·日) 则:
Q = R ·泊位被利用的天数
s
RN sSR(N nnP sn P )
n0
ns1
不难看出以上各量有如下关系:
H ——月平均货物堆存吨天(td)
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4.1 港口规模确定
✓ 集装箱
Ns
Ey Nl As
式中:Ns——堆场箱位数(TEU); Nl——集装箱堆放层数; As——堆场容量利用率(%); Ey——堆场所需容量(TEU),按下式计算:
Ey QhTyKk BKtdc
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4.1 港口规模确定
✓ 油库/罐容量E0
4.1 港口规模确定
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4.1 港口规模确定
▲ 泊位数优化 S 太多→港口设施经常出现闲置,造成投资浪费 S 太少→许多船舶、旅客排长队等待,给船、客带来损失
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。
✓ S优应满足的条件(只考虑港、船因素) 以cb表示每泊位每天的营运费用(元/泊·日) cs 表示每船在港一天所需费用(元/艘·日) 在时段N天内船舶总费用为(港口有S个泊位)
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▲ 码头平面布置
4.3 码头布置型式
• 突堤式:码头岸线与自然岸线成较大角度或垂直 优:占岸线短,需建防波堤时,堤的长度短,
便于管理 缺:阻碍水流,占水域大
突堤式码头广泛用于海港中
青岛港
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4.3 码头布置型式
大连港东西港区
4.3 码头布置型式
• 顺岸式:码头岸线与自然岸线基本平行 优缺点与突堤式码头对应,顺岸式码头广泛用于河港
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▲ 港口泊位数估算
4.1 港口规模确定
粗略估算港口的泊位数 S :
Q ——码头年作业量
SQ P
P ——单个泊位设计通过能力;可按下式估计
P N t
P 1 N t
——泊位系数1.2~1.5;
t ——船舶平均占泊时间(日/艘);
N ——考虑时段的天数;
——船舶平均装卸量(吨/艘)。
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现行规范泊位通过能力计算公式
M/E2/S/ 排队模型
——船舶到港为泊松分布 占泊时间为二阶爱尔兰分布
4.1 港口规模确定
E2/E2/S/ 排队模型
——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。
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4.1 港口规模确定
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例题
4.1 港口规模确定
某港口件杂货作业区2020年的预测吞吐量为Q=1500万吨,
据计算: TW =3.844天,与Tb 接近,很不合理。为改善这种状态, 提出以下两方案比选:
①增建2个泊位,装卸能力不变(泊位数增加一倍)
②改进装卸工艺,装卸能力提高一倍, Tb =2天 用M/M/S模型计算:
• 增建泊位: = 0.35,S = 4, Tb = 4, ρS = /μS=0.35, TW =0.092 → T在港 =4.092天
设计装卸能力R=8000吨/泊位-日,设泊位营运费cb=16000元/
泊ξ=位1-6n日0Cw0,s,0s吨1船,舶nc货wb艘,Ns物天S平费c均scs价c=i4s格5Ncc0Gbc0nG0=s元3/5/0N船0N元舶3/n6-i吨5日w,cs,,G现船n金wn舶,ss贴平1 现均率载i货=8量%,
取N=365天,试:
1.写出货物换装总费用表达式;
2.导出最优泊位数应满足的条件;
34..计按n算合w,s合理1 理泊 n泊位w位数,s 数建c设(s按时Mi船/Mcc舶Gb/S的/平/模N均型等);待nw时,s 间n。w,s1
0.65>0.28>0.21 S=8
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4.1 港口规模确定
作业2(可以习题4.3代替)
e Pn(nt!)n t
——船舶的平均到达率 .
n0,1,2,
4.1 港口规模确定
大量统计资料表明,多数港口的船舶到达服从泊松分布,如 图是我国某港口1996年2301艘到港船舶的统计资料,从图中可 看出该港的船舶到达基本上服从泊松分布,在港口系统规划中, 船舶的到达通常按泊松流考虑。
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4.1 港口规模确定
✓ 船舶占泊时间分布
船舶占泊时间——从靠泊到离开的总时间 T ,一般服从指 数分布或者2阶爱尔兰分布。
k 阶爱尔兰分布:
f(t)((kk1)k)!tk1ekt
0
t0 t0
F(t)1ekt nk10(kn!t)n 0
t0 t0
μ ——平均装卸船率 .
k 阶爱尔兰分布
4.1 港口规模确定
P72图4-3有误
C scbN ScsN ns n s ——港口有 S 个泊位时平均在港口的船舶数
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4.1 港口规模确定
泊位数 S 不同就导致 Cs 的变化,泊位数优化就是取 S 值使
得 Cs 最小,即 Cs1 Cs
Cs1 Cs
将 Cs 的表达式代入整理得 S优应满足的条件为:
ns1ns
cb cs
ns
ns1
方法:调整 S 值使上式得到满足——试算 关键:给定 S 后如何计算平均在港船舶数 ✓ 有关泊位参数的概率表达
• 提高效率: = 0.35,S= 2, Tb =2, ρ. S = /μS=0.35, TW =0.28 → T在港 =2.28天
4.2 减少船舶在港时间的措施
▲ 管理措施---泊位组 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。
例: 设某港有相同的两个区,A、B,各有4个泊位,装卸能力为
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