1、第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶本节内容：本节内容：2.1 2.1 货物及其在港内的作业方式货物及其在港内的作业方式2.2 2.2 港口吞吐量及其预测港口吞吐量及其预测2.3 2.3 船舶基本知识船舶基本知识2.4 2.4 船舶出入港及其分布船舶出入港及其分布2.5 2.5 港口规模确定港口规模确定2.6 2.6 减少船舶在港时间的措施减少船舶在港时间的措施 目的：目的：高效率、高质量、低成本的装卸货物，安全、舒适、服务周高效率、高质量、低成本的装卸货物，安全、舒适、服务周到地使旅客，下船；保证船舶安全进出港口和停泊装卸，以优质、高速、到地使旅客，下船；保证船舶安全进出港口和停泊装卸
2、，以优质、高速、低成费吸引货源、客源和运输船舶来港，不断增加吞吐量和扩大自已的低成费吸引货源、客源和运输船舶来港，不断增加吞吐量和扩大自已的腹地。腹地。2.5 2.5 港口规模确定港口规模确定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。说，港口规模取决于码头规模即各类泊位数的多少。一、港口规模包括的主要内容一、港口规模包括的主要内容 1.1.港口规模包括的主要内容港口规模包括的主要内容 码头建筑物长度码头建筑物长度(各类泊位的数量各类泊位的数量)；水域面积水域面积(调头水域、航
3、道、港池、锚地等调头水域、航道、港池、锚地等)；防波堤长度；防波堤长度；仓库、堆场、停车场等面积；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；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；铁路、道路的数量和等级；港区供水、供电、供油等港区供水、供电、供油等生活辅助设施规模；生活辅助设施规模；.第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定2.2.影响泊位数影响泊位数 S S 的主要因素的主要因素港口吞吐量港口吞吐量Q Q，旅客、货物；旅客、货物；船型及其周转量；船型及其周转量；装卸效率的高低。装卸效率的高低。确定港口规模主要解
4、决两方面的问题：确定港口规模主要解决两方面的问题：泊位的大小泊位的大小来港船型来港船型泊位的多少泊位的多少吞吐量、船舶数量、装卸效率等。吞吐量、船舶数量、装卸效率等。3.3.设计船型设计船型 设计船型设计船型在码头泊位设计时作为依据的船舶数据，包括长度、宽在码头泊位设计时作为依据的船舶数据，包括长度、宽度、吃水、吨级等。度、吃水、吨级等。来港船舶不可能一样大，以多大的船作为设计依据是一个很复杂的问来港船舶不可能一样大，以多大的船作为设计依据是一个很复杂的问题，它与技术、经济的发展水平和速度、国际贸易、乃至政治形势都有关题，它与技术、经济的发展水平和速度、国际贸易、乃至政治形势都有关系。系。第二
5、章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定二、港口规模的确定二、港口规模的确定 1.1.港口泊位数估算港口泊位数估算
6、现行规范建议粗略地用下式估计港口的泊位数现行规范建议粗略地用下式估计港口的泊位数 S S：Q Q 港口吞吐量港口吞吐量P P 泊位通过能力；可按下式计算泊位通过能力；可按下式计算PQS 泊位系数泊位系数1.21.21.51.5；t t 船舶平均占泊时间（日船舶平均占泊时间（日/艘）；艘）；N N 考虑时段的天数；考虑时段的天数；船舶平均装卸量（吨船舶平均装卸量（吨/艘）。艘）。tNP第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定 2.2.泊位数优化泊位数优化 S S 太多太多港口设施经常出现闲置，造成投资浪费港口设施经常出现闲置，造成投资浪费 S S 太少太少许多船舶、旅客
7、排长队等待，给船、客带来损失许多船舶、旅客排长队等待，给船、客带来损失 港口泊位数优化原则港口泊位数优化原则：考虑港、船、客货各方面的因素，使得客货：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。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）：港口有 S 个泊位时平均在港口的船舶数ssbsnNcSNcCsn第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定 泊位数 S 不同就导致 Cs 的变化，泊位数优
8、化就是取 S 值使得 Cs 最小，即：将 Cs 的表达式代入整理得 S优应满足的条件为：方法：方法：调整调整 S S 值使上式得到满足值使上式得到满足试算试算关键：关键：给定给定 S S 后如何计算平均在港船舶数后如何计算平均在港船舶数ssCC1ssCC111sssbssnnccnn 有关泊位参数的概率表达有关泊位参数的概率表达 设：设：S S 港口泊位数港口泊位数 P Pn n有有 n n艘船在港口的概率艘船在港口的概率 F Fn nN N 天内有天内有 n n艘船在港的天数，艘船在港的天数，F Fn n=NPNPn n 第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定 3
9、.泊位利用率(D,0)s (D,0)s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：nS 时，泊位利用的天数即为船天数nFn,有空泊位,无船待泊;nS 时，泊位全部被占用，泊位利用天数为SFn，有船待泊。001)0,(nnsnsnnnssFsFnFD泊位的全部天数之和泊位被利用的天数之和)(101001snsnnnnnsnsnnnPsnpsPNsPNsnPN第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定时段的总天数的总船天数所考虑时段内装卸船舶bnNsFnFnsnnn01snsnsnDSsnP01)0,(11)()(snnsnnwPsnNFsnn平均装卸船数2.
10、平均等待船数第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定 以上各量有如下关系：)()0,(01snsnnnssPnPRNDRNS称为船流密度aaRNQDsnsb,)0,(注意到注意到(D D,0),0)s s11恒成立，得港口最少泊位数为恒成立，得港口最少泊位数为:bnNRQSmin 3.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 泊位被利用的天数第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定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/M M/S/S/排队条件排队条件：第一，船舶按泊松流到达港口；第一，船舶按泊
11、松流到达港口；第二，船在港装卸占泊时间服从指数分布；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；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。第四，当船舶足够多时，不论排队多长，船舶不得中途离港。第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定据排队论可得到有据排队论可得到有 n n 艘船舶在港的概率为艘船舶在港的概率为 P P0,0,s s有有S S个泊位时，无船在港（个泊位时，
12、无船在港（n n=0=0）的概率，可由下列恒等式）的概率，可由下列恒等式求得：求得：snPssasnPnaPssnnsnsn,!0,!,0,0,0,1nsnP110,0)()!1(!snsnsassanaP第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定根据Pn,s 可求得ssswPassan,021,)()!1(wwbsnannn在上述公式的推导过程中利用了级数求和公式在上述公式的推导过程中利用了级数求和公式1,1,swswsbswswnnccnn因此在计算中必须保证因此在计算中必须保证 S Sa a 的条件。的条件。2110)1(1)(11)(SaSaiSaSaiiii和
13、第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定swswTn,ssswPassaT,021,)()!1(1 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。待的船舶数求得。第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定 其它排队模型其它排队模型 M M/E E2 2/S/S/排队模型排队模型 船舶到港为泊松分布船舶到港为泊松分布 占泊时间为二阶爱尔兰分布占泊时间为二阶爱尔兰分布E2/E2/S/E2/E2/S/排队
14、模型排队模型 船舶到港和占泊时间为二阶爱尔兰分布船舶到港和占泊时间为二阶爱尔兰分布注意注意：各排队模型的差别很大，选取的模型必须符合港口实际。：各排队模型的差别很大，选取的模型必须符合港口实际。第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶港口规模确定港口规模确定2.6 2.6 减少船舶在港时间的措施减少船舶在港时间的措施一、泊位组一、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。位组。例：例：设某港有相同的两个区，设某港有相同的两个区，A A、B B，各有，各有4 4个泊位，装卸能力为个泊位，装卸能力为=0.25
15、=0.25艘艘/泊泊-天（天（T Tb b=4=4天），每区的船舶平均到港率天），每区的船舶平均到港率 =0.7=0.7艘艘/日，用日，用M M/M M/S S模模型计算时有：型计算时有：1.两区独立两区独立：=0.7=0.7，S S=4=4，T Tb b=4=4，(D D,0),0)S S =/S S=0.7=0.7，T TW W/T Tb b=0.357 =0.357 T TW W=1.428=1.428天天 2.2.两区合并两区合并：=1.4=1.4，S S=8=8，T Tb b=4=4，(D D,0),0)S S =/S S=0.7=0.7，T TW W/T Tb b=0.113 =0
16、.113 T TW W=0.452=0.452天天第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶减少船舶在港时间的措施减少船舶在港时间的措施二、提高装卸效率二、提高装卸效率 增加港口装卸设备，提高泊位装卸效率可有效地减少船舶的在港时增加港口装卸设备，提高泊位装卸效率可有效地减少船舶的在港时间。间。例：例：设某港口原有泊位设某港口原有泊位S S=2=2，=0.35=0.35艘艘/天，天，T Tb b=1/=1/=4=4天，根据计天，根据计算：算：T TW W=3.844=3.844天，与天，与T Tb b 接近，这是船方难以接受的，也是不合理的。为接近，这是船方难以接受的，也是不合理的。为改善这种状
17、态，提出以下两方案比选。改善这种状态，提出以下两方案比选。增建增建2 2个泊位，装卸能力不变（泊位数增加一倍）个泊位，装卸能力不变（泊位数增加一倍）改进装卸工艺，装卸能力提高一倍，改进装卸工艺，装卸能力提高一倍，T Tb b=2=2天天用用M M/M M/S S模型计算：模型计算：增建泊位增建泊位：=0.35=0.35，S S=4=4，T Tb b=4=4，(D D,0),0)S S =/S S=0.35=0.35，T TW W=0.092 =0.092 T T在港在港 =4.092=4.092天天 提高效率提高效率：=0.35=0.35，S S=2=2，T Tb b=2=2，(D D,0),
18、0)S S =/S S=0.35=0.35，T TW W=0.280 =0.280 T T在港在港 =2.28=2.28天天第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶减少船舶在港时间的措施减少船舶在港时间的措施三、速遣三、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，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例如：港口有两个泊位，刚巧两艘船同时到达船舶船舶1 1船舶船舶2 21.1.两艘船同时作业两艘船同时作业(T(Tb b=4=4天天)船舶船舶1 1船舶船舶2 22.2.两艘船分别作业，装卸设备集中使用两艘船分
19、别作业，装卸设备集中使用(T(Tb b=2=2天天)两艘船都在两艘船都在4 4天后离港天后离港有一艘船在有一艘船在2 2天后离港，并且未增加另一艘船的在港时间天后离港，并且未增加另一艘船的在港时间第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶减少船舶在港时间的措施减少船舶在港时间的措施作业作业2 2 根据作业1的计算结果(为计算方便和统一，港口吞吐量按Q=219万吨计算)，按M/M/S/模型计算港口在2006年的合理泊位数。设：R=4000吨/泊位-日;cb=6000元/泊位-日;cs=15000元/船舶-日;N=365天第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶作业作业2 2第二章第二章 港口营运与船舶港口营运与船舶学习要点学习要点 总结：第二章学习要点 1.名词术语：操作过程、装卸过程、直接换装(直取作业)、间接换装、操作量、装卸量、操作系数、港口腹地、吞吐量、通过能力 2.港口货物的分类及其在港内的换装操作方式 3.在港口规划设计中采用的船舶主要尺度和吨位 4.杂货船、集装箱船、散货船、油船的特点 5.港口吞吐量预测方法与步骤 6.船舶到达港口及占泊时间的随机特性、分布特性 7.港口泊位数确定方法及泊位数优化概念 8.减少船舶在港时间的措施
