海上過(guò)駁作業(yè)之駁船數(shù)量研究

費(fèi)達(dá)　高鵬　毛劍鋒

摘 要：本文對(duì)海上過(guò)駁系統(tǒng)進(jìn)行的簡(jiǎn)要介紹，并以國(guó)外某項(xiàng)目為實(shí)際案例，分別利用Excel演算和Flexsim仿真驗(yàn)算的方法研究過(guò)駁系統(tǒng)中的駁船數(shù)量對(duì)過(guò)駁效率的影響，為優(yōu)化過(guò)駁系統(tǒng)，減少項(xiàng)目投資提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：海上過(guò)駁;Excel演算;Flexsim仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：U674.18+3? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）10-0112-03

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)煤炭、金屬礦石等干散貨的進(jìn)口需求也逐年增加，這將會(huì)帶動(dòng)海上干散貨運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。海上干散貨運(yùn)輸業(yè)的良好發(fā)展又帶動(dòng)了海上過(guò)駁作業(yè)的發(fā)展。由于船舶大型化的發(fā)展趨勢(shì)及一些進(jìn)港航道水深的限制，很多大型船舶無(wú)法進(jìn)港進(jìn)行裝卸作業(yè)。因此，充分利用機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行海上過(guò)駁作業(yè)顯得尤為重要。海上過(guò)駁系統(tǒng)，可在不改變?cè)写a頭的泊位能力和不增加海上運(yùn)輸成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)大船上的散料通過(guò)過(guò)駁平臺(tái)倒運(yùn)到駁船進(jìn)港，或?qū)Ⅰg船上的散料轉(zhuǎn)運(yùn)至大船上出港。這在擴(kuò)大港口通過(guò)能力、提高港口對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力以及減少港口建設(shè)投資風(fēng)險(xiǎn)等方面都有顯著效益。

影響過(guò)駁系統(tǒng)效率的因素很多，包括港內(nèi)泊位裝卸效率、泊位至過(guò)駁點(diǎn)的運(yùn)輸效率以及過(guò)駁點(diǎn)過(guò)駁平臺(tái)的裝卸效率等。本文結(jié)合國(guó)外某項(xiàng)目實(shí)際案例，對(duì)過(guò)駁作業(yè)系統(tǒng)中的駁船數(shù)量進(jìn)行研究。

1 過(guò)駁方案簡(jiǎn)介

本案例中，海上過(guò)駁擬在距離碼頭60km左右的海上過(guò)駁點(diǎn)進(jìn)行，通過(guò)過(guò)駁平臺(tái)將7800噸級(jí)駁船上的礦石轉(zhuǎn)運(yùn)至17萬(wàn)噸級(jí)遠(yuǎn)洋散貨船上，來(lái)滿(mǎn)足年過(guò)駁能力500萬(wàn)噸的要求。

綜合考慮船型、過(guò)駁效率要求及過(guò)駁平臺(tái)造價(jià)等因素，選用投資較省的固定吊過(guò)駁平臺(tái)方案。該方案設(shè)備種類(lèi)少，可靠性好，整體投資相對(duì)較低。過(guò)駁平臺(tái)上配兩臺(tái)吊機(jī)，每臺(tái)吊機(jī)配50t抓斗。過(guò)駁時(shí)，抓斗直接從駁船中抓取鋁土礦卸載至遠(yuǎn)洋散貨船中，兩臺(tái)吊機(jī)平均卸載效率共計(jì)1100t/h。過(guò)駁方案如圖1所示。

2 計(jì)算條件

（1）為滿(mǎn)足年貨運(yùn)量500萬(wàn)噸的要求，遠(yuǎn)洋貨輪每年需裝載31次，平均間隔約12天。

（2）碼頭前沿采用輪胎式裝船機(jī)進(jìn)行裝船作業(yè)，每次僅考慮一艘駁船同時(shí)裝船，充分考慮靠離泊時(shí)間，平均裝滿(mǎn)一艘駁船時(shí)間為7小時(shí)。

（3）過(guò)駁平臺(tái)的平均卸載效率約1100t/h，卸完一艘駁船的時(shí)間約7個(gè)小時(shí)。假定駁船數(shù)量富足，能在過(guò)駁錨地待命，僅用2小時(shí)靠離泊和移泊作業(yè)，平均卸船時(shí)間為9小時(shí);每次僅考慮一艘駁船同時(shí)過(guò)駁;裝滿(mǎn)一艘17萬(wàn)噸遠(yuǎn)洋貨輪，需7800噸駁船過(guò)駁21次。

（4）從碼頭至過(guò)駁點(diǎn)，駁船滿(mǎn)載，航速考慮為5節(jié)，航行時(shí)間約6小時(shí);從過(guò)駁點(diǎn)返回碼頭，駁船空載，航速考慮為6節(jié)，航行時(shí)間約5小時(shí);因交通量大或天氣等原因造成的潛在延誤時(shí)間往返總計(jì)按5小時(shí)考慮。

（5）波浪和降雨是影響該項(xiàng)目過(guò)駁作業(yè)效率的主要因素，根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)浪流條件，初步評(píng)估海上過(guò)駁年可作業(yè)天數(shù)為300天。一艘駁船實(shí)載量7500t，按照平均過(guò)駁效率1100t/h，則過(guò)駁裝卸作業(yè)時(shí)間為7h。若假設(shè)駁船數(shù)量富足，能在過(guò)駁錨地待命，且每艘駁船靠離泊及移泊作業(yè)時(shí)間取2h，考慮不平衡系數(shù)0.9，即24×300×0.9=6480h，則年過(guò)駁能力為7500×6480/（7+2）=540萬(wàn)t，滿(mǎn)足年過(guò)駁能力要求。

一艘駁船往返過(guò)駁錨地和裝船碼頭之間的時(shí)間計(jì)算如下：

3 Excel表格演算

利用Excel表格，充分考慮碼頭和過(guò)駁點(diǎn)的作業(yè)銜接，以及過(guò)駁作業(yè)過(guò)程中的各項(xiàng)環(huán)節(jié)的時(shí)間，分別配備3艘、4艘和5艘駁船時(shí)，裝滿(mǎn)一艘17萬(wàn)噸遠(yuǎn)洋貨輪的累計(jì)時(shí)間演算結(jié)果如下：

根據(jù)上述的演算結(jié)果，當(dāng)配備3艘駁船，裝滿(mǎn)一艘17萬(wàn)噸遠(yuǎn)洋貨輪需要232個(gè)小時(shí)，約9.67天。根據(jù)遠(yuǎn)洋貨輪的到港頻率，考慮作業(yè)不平衡系數(shù)1.1，年過(guò)駁天數(shù)為9.67*31*1.1=330天，不滿(mǎn)足年可作業(yè)天數(shù)要求。

配備4艘或5艘駁船時(shí)，裝滿(mǎn)一艘遠(yuǎn)洋貨輪，所耗費(fèi)的時(shí)間相近，均需要202小時(shí)，約8.42天。按照遠(yuǎn)洋貨輪的到港頻率，考慮作業(yè)不平衡系數(shù)1.1，年過(guò)駁天數(shù)為8.42*31*1.1=287天，滿(mǎn)足年可作業(yè)天數(shù)要求。另外，配備4艘駁船時(shí)，在過(guò)駁點(diǎn)最多同時(shí)有1艘駁船等候過(guò)駁;配備5艘駁船，在過(guò)駁點(diǎn)最多同時(shí)有2艘駁船等候過(guò)駁。

4 仿真驗(yàn)算

利用Flexsim軟件，建立本案例的海上過(guò)駁模型，對(duì)Excel的演算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本次仿真模擬了船舶碼頭裝船、通過(guò)航道、過(guò)駁作業(yè)以及離開(kāi)錨地返程的全過(guò)程。系統(tǒng)的模型范圍包括港口碼頭泊位、航道及過(guò)駁錨地。

4.1碼頭裝船

以暫存器（Queue）模擬裝船碼頭，并通過(guò)發(fā)生器（Source）模擬向碼頭輸送礦料。假設(shè)每個(gè)臨時(shí)實(shí)體表示一艘駁船每次最大載貨量，發(fā)生器共生成21次實(shí)體，模擬裝滿(mǎn)一艘遠(yuǎn)洋貨輪所需要的貨量。

4.2駁船運(yùn)輸

用任務(wù)執(zhí)行器（TaskExecuter）模擬駁船，用任務(wù)分配器（Dispatcher）將執(zhí)行器與暫存器相連，使實(shí)體通過(guò)執(zhí)行器運(yùn)送至過(guò)駁點(diǎn)。航道路徑通過(guò)CAD模型倒入，并沿途設(shè)置路徑點(diǎn)（Network Node）保證駁船按照指定路線行走。駁船返程時(shí)在一路徑點(diǎn)等待5小時(shí)，用于模擬因交通量大或天氣等原因造成的潛在延誤時(shí)間。執(zhí)行器速度按照駁船往返平均速度5.5節(jié)考慮。

4.3過(guò)駁點(diǎn)卸船

以暫存器（Queue）模擬位于過(guò)駁錨地的遠(yuǎn)洋貨輪，也是駁船運(yùn)輸貨物的目的地。假設(shè)暫存器接收到第21個(gè)實(shí)體的那一刻，即完成一艘遠(yuǎn)洋貨輪的過(guò)駁作業(yè)。

4.4計(jì)算結(jié)果

分別考慮配備3艘、4艘和5艘駁船，分別計(jì)算運(yùn)送完21個(gè)實(shí)體的累計(jì)時(shí)間，計(jì)算結(jié)果如下表所示。仿真計(jì)算的結(jié)果與Excel演算結(jié)果相近，至少配備4艘駁船，才能滿(mǎn)足年過(guò)駁能力要求。

5 結(jié)語(yǔ)

駁船的配備會(huì)影響到過(guò)駁效率，在滿(mǎn)足過(guò)駁能力的前提下，選擇合適的駁船數(shù)量會(huì)減少項(xiàng)目投資，提高經(jīng)濟(jì)可行性。通過(guò)Flexsim建立航道仿真模型，可以模擬船舶碼頭裝船、通過(guò)航道、過(guò)駁作業(yè)以及離開(kāi)錨地返程的全過(guò)程，并對(duì)不同數(shù)量駁船下，系統(tǒng)的過(guò)駁能力和服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而對(duì)整個(gè)過(guò)駁系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

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