江海河聯(lián)運船型研究

于全虎,戴雪良,李云蕓

(江蘇省船舶設計研究所有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

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江海河聯(lián)運船型研究

于全虎,戴雪良,李云蕓

(江蘇省船舶設計研究所有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

摘要：參考江海直達聯(lián)運模式，結(jié)合江蘇省運輸水體的實際情況，探討了江海河聯(lián)運模式的可行性，并對船型開發(fā)進行了重點研究。在分析既有內(nèi)河船入海及海船進入內(nèi)河存在問題的基礎上，提出了符合內(nèi)河標準船型要求的江海河聯(lián)運船型的技術要點，研究了船型開發(fā)的技術和經(jīng)濟可行性，展望了這種運輸模式未來的前景，最后提出了影響推廣應用新船型和聯(lián)運模式的主要因素。

關鍵詞：江海河水運；聯(lián)運模式；船型研究

中圖分類號：U692.6

文獻標志碼：A

0引言

內(nèi)河航運和沿海港口運輸在江蘇省經(jīng)濟社會發(fā)展中具有特殊重要的戰(zhàn)略地位，擁有連云港港、鹽城港、南通港等沿海大港，貨物吞吐量位居全國前列；同時還擁有京杭運河、連申線、淮河出海航道、鹽河、通揚線等國家主干航道，內(nèi)河航道里程和航道密度均居全國各省區(qū)之首。在江蘇省綜合交通運輸量中，內(nèi)河貨運量占三分之一以上，貨運周轉(zhuǎn)量占一半以上。隨著江蘇省以及長三角地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，港口吞吐量將繼續(xù)攀升，因此有必要探索、研究高效的水運模式及適用船型，以促進沿海港口與內(nèi)河航運體系的銜接，充分發(fā)揮和提升水運競爭力。本文就適用江蘇地區(qū)的江海河聯(lián)運船型進行初步技術研究和經(jīng)濟分析。

1江海河聯(lián)運模式

現(xiàn)階段長江中下游內(nèi)河和海洋聯(lián)運模式主要為江海聯(lián)運，即江海直達運輸。江海直達運輸由于能減少中間環(huán)節(jié)和貨物損耗，大幅度降低運輸成本而深受船東和貨主的歡迎。我國的長江、珠江等河流深入大陸腹地，通過出?？?，近可與沿海各省、香港、澳門、臺灣和海南兩島，遠可與俄羅斯遠東地區(qū)、朝鮮、韓國、日本及東南亞諸國通航，具備江海直達運輸?shù)臈l件,因此，湖北、江西、江蘇和廣東等省建造了一大批中小型的江海直達船航行于長江、珠江至沿海及近海航線上。在近20 a內(nèi)江海直達運輸船舶由當初的500 t、800 t的簡易型貨船，發(fā)展到如今的5 000 t、8 000 t,甚至10 000 t以上規(guī)模。

江蘇省臨海內(nèi)河航道如灌河，可利用水深優(yōu)勢建海河兩用港，使來自連云港或其他海港的貨物經(jīng)大噸位海船運抵灌河碼頭后，轉(zhuǎn)運到從事內(nèi)河運輸?shù)呢洿线\往目的地；貨物也可以從內(nèi)河貨船轉(zhuǎn)運到海船上。通過發(fā)展河—江—河—海聯(lián)運，打通沿海碼頭和內(nèi)河航道網(wǎng)之間的瓶頸，實現(xiàn)“門到門”運輸，進一步降低企業(yè)的物流成本。

2現(xiàn)有船型實現(xiàn)江海河直達存在的問題

2.1　內(nèi)河船舶實現(xiàn)江海河直達聯(lián)運

所選取的海河直達航線為相對特定的內(nèi)河III級航道(內(nèi)河C級航區(qū))與海上遮蔽航區(qū)(挖入式港池)之間，江河直達航線為長江與京杭運河或其他河流之間。

內(nèi)河船舶與海船即使是噸位相當、船型相同，在總體設計思想上也是完全不同的，直接反映在主尺度、基本結(jié)構(gòu)、穩(wěn)性、抗風浪等方面，同時機電設備和系統(tǒng)的配備也存在著相當大的差異。

2.1.1船型

內(nèi)河散貨船均為低速船(傅汝德數(shù)Fn<0.2)，方形系數(shù)較大。由于受吃水的限制，普遍采用淺吃水偏肥大船型, 且由于螺旋槳直徑受吃水限制，均采用雙機、雙槳。類似級別的海船，多數(shù)為單槳船，常規(guī)尺度，雙機雙槳船舶在狹窄內(nèi)河航道中的操縱性能優(yōu)于單機單槳。

2.1.2航速

以京杭運河等內(nèi)河水域航行為主的船舶，考慮到待閘、過閘時間和對周圍小船的波浪影響，航速一般設計為13 km/h左右，普遍比同類海船低。

2.1.3吃水和干舷

內(nèi)河、海洋通航船舶的核定載重線需滿足各航區(qū)的不同干舷要求?，F(xiàn)有內(nèi)河船舶的開口關閉設備(門、窗、蓋)的水密性一般均低于海船相應的標準。

2.1.4上層建筑

內(nèi)河船舶一般不設上層建筑，僅在尾部設有甲板室，有時也將駕駛室設于首部。其機艙和居住處所均從甲板室通舷外的門直接進出，內(nèi)部沒有通道通往上層處所，舵機艙的出口也沒有圍護，而是從甲板上的小艙口蓋處進出。對于這種干舷較低的偏肥大船型，按海船的要求校核時，其進水角較小，通常大傾角穩(wěn)性均不能滿足要求，船首高度有時也不能達到海船要求。

總體上來看，現(xiàn)有內(nèi)河船進入遮蔽式海港從技術上考慮最大的問題是船體結(jié)構(gòu)方面按《國內(nèi)航行海船建造規(guī)范》復核難以滿足要求。

2.2　經(jīng)濟性

該船在內(nèi)河航區(qū)的運輸效費比是比較高的。若作為海船，受其既有尺度、裝載量的限制，經(jīng)濟效益較差，但如果河海聯(lián)運的航線中內(nèi)河水域占絕大部分，那么該型船舶的總體營運效益不會有太多的下滑。從海上運輸?shù)奶攸c和經(jīng)濟效益考慮，常規(guī)散貨船均為大尺度、大噸位，除了某些特種用途專用船和特殊航線船舶在設計初期就考慮需要進入內(nèi)河航道外，常規(guī)千噸級營運散貨船很少會進入內(nèi)河水域。

2.3　海船實現(xiàn)江海河直達聯(lián)運

從技術層面考慮，海船適用的規(guī)范和法規(guī)大多數(shù)要求高于內(nèi)河船適用的規(guī)范和法規(guī)。常規(guī)情況下，海船進行河海直達需同時滿足內(nèi)河和國內(nèi)航行海船規(guī)范與法規(guī)的要求，實際上按海船規(guī)范和法規(guī)設計的船舶基本上符合內(nèi)河船規(guī)范，兩者在法規(guī)方面的差別主要體現(xiàn)在消防和防污染方面。內(nèi)河船從防污染和保護水源方面考慮對排放等要求可能會更嚴，京杭運河甚至要求零排放；而海船的油污水和生活污水在使用國際海事組織認可的處理裝置處理后，在一定條件下是可以排放的。除此之外，海船執(zhí)行河海聯(lián)運需要考慮航行和操作方面的一些問題，如內(nèi)河船和海船船員適任證書不同，按現(xiàn)行海事部門的通用做法，海船進入內(nèi)河航行需有引航員引導，左右滿舵時間也由28 s提高到20 s。

從上面的分析可以看出，在航道條件許可的情況下，較小噸級的海船進入內(nèi)河干線航道航行在技術層面上沒有大的問題，通常只需要減載、減速。海船的結(jié)構(gòu)、配置較內(nèi)河船要求高，使得同噸位的海船造價比內(nèi)河船高，用現(xiàn)有海船進入內(nèi)河干線航道航行從經(jīng)濟性上考慮是不合理的，尤其是本文所涉及的特殊航線中內(nèi)河水域占了絕大部分，使得現(xiàn)有海船執(zhí)行江海河聯(lián)運的經(jīng)濟可行性及合理性會很差，只適合少量船舶偶爾、特殊情況下為之。

3江海河直達運輸?shù)湫痛完P鍵技術分析

江蘇地區(qū)長江以外的內(nèi)河航道具有水深較淺，航道寬度較窄，水上橫跨建筑通航凈空小，水流較為平緩，彎道彎曲半徑較小等特點，一般船舶載貨量為200～3 000噸級。從江蘇內(nèi)河航道通行能力、船舶尺度的限制、運輸經(jīng)濟性等方面綜合考慮，載重量千噸級船舶適用性較為廣泛；從船型選擇保有量最大方面考慮，干散貨船最具代表性；從船型標準化及市場推廣應用方面考慮，船舶主尺度應滿足交通運輸部內(nèi)河標準船型主尺度系列。江海河聯(lián)運船型既要適合海上航行又要適合內(nèi)河航行，內(nèi)河航行又需要跨江、河2個航區(qū)，必然產(chǎn)生許多技術特點。

(1)內(nèi)河船受航道條件限制，而且需要頻繁進出港口、靠離碼頭，以及在狹窄水道和擁擠港口航行和操作，要求吃水淺，操縱靈活性高。

(2)海船的結(jié)構(gòu)強度和耐波性能要求較高，會帶來船舶重量上升及線型的特殊要求。

(3)需要克服內(nèi)河淺吃水船舶在海上風浪中過度橫搖。

(4)如何既滿足內(nèi)河橋涵的限高，同時實現(xiàn)海上船首“截浪高度”要求。

(5)推進功率既要保障海上安全需要又要適應內(nèi)河營運和節(jié)能要求，為船舶適航性、經(jīng)濟性提高創(chuàng)造條件。

4江海河直達新船型的技術可行性

目前，從長江到洋山港和杭州灣等特定航線有專門的江海通航船，長江與運河間互通的船舶大量存在，但從運河直接(或通過船閘)進入海區(qū)的船舶尚沒有先例。

通過上述分析可知，現(xiàn)有的內(nèi)河船型適當改造就可以在海上遮蔽航區(qū)航行，但作為一種新的航運模式，這種對原有船型改造的方式僅是一個過渡性的措施。為了使該特定航線的船舶更適用、更經(jīng)濟，應該針對該特定航線的貨源和實際水文、通航條件，擯棄原有的內(nèi)河或沿海船型，開發(fā)出針對特定航線的千噸級江海河聯(lián)運干散貨船新標準船型。

江海河直達貨船要適應不同的航行區(qū)域， 其船型特征與海船或內(nèi)河船有明顯的差別?，F(xiàn)有優(yōu)秀的海船或內(nèi)河船只能作為借鑒， 都不宜直接作為母型設計江海河直達貨船。江海河直達貨船船型的開發(fā)必須全面綜合考慮其阻力、推進、海上耐波及淺水機動性能，由于主尺度受到限制， 要同時滿足各種互相矛盾的性能要求是相當困難的。新船型總體上應具備以下特點：

(1)吃水淺、裝載量大、船舶平面尺度大。江海河直達貨船由于受到內(nèi)河航道的限制，吃水比同噸級的海船小，而船長、船寬均大于海船，即平面尺度大。海船在同樣裝載量下，其吃水較江海河直達貨船深，可縮短船長，減小船寬。

(2)要兼顧適應內(nèi)河、海上的航行要求。一般內(nèi)河船適合內(nèi)河航道條件，吃水較淺，操縱靈活，具有良好的回轉(zhuǎn)性；海船適宜海上航行條件，結(jié)構(gòu)較強，適航性要求高，具有良好的航向穩(wěn)定性和足夠的穩(wěn)性，橫搖周期長。江海河直達貨船要同時兼顧內(nèi)河段和海洋段的航行要求。江海河直達貨船與海船比要改善江、河段航行操縱性和小舵角應舵性，與江河船比要改善海上航行的適航性、耐波性、抗風穩(wěn)性及航向穩(wěn)定性。例如江海河直達貨船要適應內(nèi)河較狹窄航道良好的操縱性，轉(zhuǎn)舵時間從一舷35°至另一舷35°不大于20 s；同時河海直達船舶各項適航性衡準指標應接近常規(guī)海船等。

(3)屬淺吃水肥大船型。江海河直達貨船由于受到航道的限制、經(jīng)濟性的要求，傅汝德數(shù)低，方形系數(shù)大，船舶主尺度比和船型均屬淺吃水肥大型船。

江海河直達貨船既要在內(nèi)河及港區(qū)營運，又要適應海上航行，其水動力學性能明顯不同于單純的內(nèi)河船或海船。一艘性能優(yōu)良的內(nèi)河船即使其結(jié)構(gòu)、穩(wěn)性等符合海船規(guī)范，也未必適合在海上航行，反之亦然。由于內(nèi)河航道復雜，特別是水淺灣多的河道，對船型的主尺度有很大的限制，所以淺水內(nèi)河船型一般都又扁又寬，在此基礎上開發(fā)出優(yōu)秀的縱流船型，具有阻力小，產(chǎn)生的波浪也小等顯著優(yōu)點， 但它在海上的耐波性能很差，而扁且寬的常規(guī)船型雖然海上適航性較縱流船好，其靜水阻力和推進性能卻較差，而且也未必就能滿足適航性要求。

新船型無法回避內(nèi)河航道水淺的事實， 它必定是淺吃水或超淺吃水的船型。如何使它既有優(yōu)秀的靜水阻力和推進性能，又要兼顧到海上航行的特點，不致嚴重失速并安全營運是必須解決的問題。以目前的技術條件和技術手段是能夠研發(fā)出綜合性能較為優(yōu)良的河海直達新船型的。

千噸級江海河直達貨船總布置圖如圖1所示，效果圖如圖2所示。

圖1　千噸級江海河直達貨船設計總布置圖

圖2　千噸級江海河直達貨船設計效果圖

5研發(fā)江海河直達新船型的經(jīng)濟可行及合理性

江海河直達貨船由于在內(nèi)河和海上航行條件不同，所以對船型要求差異很大。航行于內(nèi)河的船舶受航道條件限制，而且需要頻繁進出港口、靠離碼頭，以及在狹窄水道和擁擠港口航行和操作，要求吃水淺，操縱靈活；海船的結(jié)構(gòu)強度和耐波性能要求較高。而江海河聯(lián)運船型既要適合海上航行又要適合內(nèi)河航行，兩者兼而備之，這就必然會產(chǎn)生許多新的技術難點，這也正是江海河直達運輸船型所要解決的技術關鍵，同時還需要解決的突出問題是營運經(jīng)濟性問題。

對需要且有可能批量建造的船型，要優(yōu)化船型，改進設計，采用新技術，提高標準化程度，使船型的技術經(jīng)濟指標得以提高，船舶的建造成本不斷降低，這樣不僅使用船部門可以得到性能優(yōu)良和價格較低的船舶，對船舶工業(yè)來說，可便于組織批量生產(chǎn)?？紤]到規(guī)模效應以及減少貨物周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)帶來的經(jīng)濟效益，江海河直達專用運輸船型的前景應該值得期待。

6結(jié)論

上述分析可以看出，江海河聯(lián)運模式從船型技術研發(fā)上已不存在難以克服的問題，重要的是經(jīng)濟性問題，這將決定這種運輸模式未來的推廣價值。

(1)聯(lián)運模式能促進江蘇沿海港口與內(nèi)河航運體系的銜接，充分發(fā)揮水運在交通運輸中的優(yōu)勢，促進沿海開發(fā)，降低運輸成本、提高運輸效益。

(2)通過船舶標準化可提高單一船型批量，減少開發(fā)和建造成本，又可得到性能優(yōu)良的船型。

(3)水運基礎設施如船閘、航道的建設情況決定了江海河聯(lián)運模式的推廣地域的廣泛性，連帶影響貨源的適應性和船型的市場前景。

(4)物流市場需求等決定了江海河聯(lián)運模式的市場發(fā)展前景、船舶的需求量、水運基礎設施的建設必要性；反之，良好的基礎設施條件，質(zhì)優(yōu)價廉、性能優(yōu)越的船型，經(jīng)濟性良好的運輸模式也能引導物流模式向著先進方向發(fā)展。

此外，針對這一新型水運模式，法律、法規(guī)的適應性調(diào)整也是促進江海河聯(lián)運模式和船型發(fā)展、推廣的重要基礎條件。

參考文獻：

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[3]中國船級社. 國內(nèi)航行海船建造規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2014.

[4]中國海事局. 國內(nèi)航行海船法定檢驗技術規(guī)則[M].北京：人民交通出版社，2014.

作者簡介：于全虎(1974—)，男，高級工程師，從事船舶科研與設計工作；戴雪良(1963—)，男，研究員級高級工程師，從事科研管理工作；李云蕓(1963—)，女，高級工程師，從事船舶科研與設計工作。

收稿日期：2015-06-15

基金項目：江蘇省內(nèi)河航運安全綠色關鍵技術研究重大專項(2013Y02)