小清河船型及貨物運輸組織方式探討

張道南，鄧超風，趙慶亮，裴志勇

（1.山東海運股份有限公司，山東 青島 266034；2.山東省青島船舶技術(shù)服務中心，山東 青島 266071；3.武漢理工大學綠色智能江海直達船舶與郵輪游艇研究中心，湖北 武漢 430063）

1 引言

小清河是橫貫魯中地區(qū)的一條東西向重要航道，其復航對魯中、魯西北地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義，是山東省內(nèi)陸地區(qū)與沿海地區(qū)進行經(jīng)濟、文化交流的紐帶和橋梁，具有很強的輻射力和影響力。

小清河沿線建有濟南、淄博、濱州、東營、濰坊5個港口，涉及貨種主要有鐵礦石、鋁礬土、工業(yè)鹽、散糧、造紙原料、礦建材料、鋼材、石油及制品、液化品、集裝箱等。小清河沿線有規(guī)模的工業(yè)企業(yè)20 余家，貨量充足，據(jù)保守估計小清河腹地水運量，2025 年可達3000 萬噸，2030 年超4000 萬噸。這些為小清河航運充分發(fā)揮水路運輸運量大、運價低、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟高效的優(yōu)勢，提供了得天獨厚的有利條件。小清河航運有利于推動大宗貨物運輸“公轉(zhuǎn)水”，優(yōu)化運輸組織結(jié)構(gòu)；通過貨物運輸組織方式的研究，對比各種運輸方式的經(jīng)濟效益，不僅可讓企業(yè)獲得更多收益，也會為其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來更多的收入，有力支持地方經(jīng)濟發(fā)展。

2 小清河適用船型

受小清河航道限制，通過分析企業(yè)貨物運輸種類、流量流向等，論證河海直達船、駁船以及海船與河船等船型，從船型設(shè)計思想、適用綠色動力等方面開展船型論證，以確定小清河船型方案。

2.1 小清河船型設(shè)計思想

作為黃河生態(tài)示范區(qū)建設(shè)的典范，小清河船舶踐行“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”理念，需具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟、高效的特征。通過船型技術(shù)研究，形成節(jié)能船型關(guān)鍵技術(shù)，提升船舶產(chǎn)品核心競爭力；環(huán)保是當前社會高質(zhì)量發(fā)展的要求，符合時代發(fā)展主題，尤其是“碳達峰·碳中和”實施，更進一步加強了對環(huán)保的要求；經(jīng)濟性是決定船型生存發(fā)展的關(guān)鍵，在當前運價低迷的市場環(huán)境下，唯有經(jīng)濟性優(yōu)異的船舶才能迅速立足市場；高效運輸是水運的特色及優(yōu)勢，對促進城市群經(jīng)濟圈建設(shè)有著積極的推進作用。形成的小清河船型設(shè)計思想如圖1 所示。

圖1 小清河船型設(shè)計思想

圖2 小清河航線示意圖

小清河航道水深有限使得船舶吃水受限，船閘及橋區(qū)使得航行速度較低，采用寬扁肥大船型，限制吃水狀態(tài)仍有較大載重量，可體現(xiàn)出良好的經(jīng)濟性。將低阻首型和低阻高效低推力減額尾型有機結(jié)合，形成小清河節(jié)能船型。為提高裝卸效率，采用敞口型船舶，配卷簾式簡易艙蓋。當前貨物以散貨居多，隨著經(jīng)濟和社會發(fā)發(fā)展，集裝箱貨占比會逐年增加，設(shè)計成多用途船，具有良好的適貨性。采用垂直首、外旋雙尾鰭的寬扁肥大型多用途船。雙機、雙槳、雙舵，鋼質(zhì)全通主甲板、艙口圍。首、尾桅桿均可倒，壓載水線以上的高度不超過7 米。

2.2 適用綠色動力

首先對各種綠色動力特點和狀況做一個簡要總結(jié)，再根據(jù)小清河船舶及航線特點，對各船型適用的動力進行論證。

LNG 燃料動力在船舶上的應用較為成熟，發(fā)動機、供氣系統(tǒng)以及加注配套等已初步形成體系。采用LNG燃料動力，可減少20%左右碳排放、98%的硫氧化物排放及80%的顆粒物排放。LPG燃料具有易儲存的優(yōu)點，當前缺乏適用的船用LPG 發(fā)動機限制著其應用。燃料電池動力有著零排放的優(yōu)勢，目前尚處于產(chǎn)業(yè)化初級階段，未能規(guī)?；a(chǎn)，成本高昂，在運輸船舶上的應用尚屬空白。鋰電池動力近年來發(fā)展迅猛，在公務船、游船艇以及運輸船舶領(lǐng)域均已得到應用，市場成熟度較高，發(fā)展前景好，但能量密度和價格使得其適合于3000 噸級以下、續(xù)航里程200 公里以下船舶。氫能應用的前景光明，但成本、安全性、存儲等商業(yè)化仍有很大障礙，大功率氫燃料發(fā)動機技術(shù)也待突破。其他清潔能源，如太陽能、風能、核能等，受制于各種因素很難在運輸船舶上應用。

結(jié)合小清河航線及船舶特點，對于僅僅在小清河營運的內(nèi)河船舶，可采用鋰電池動力，清潔環(huán)保且營運成本較低；對于河海直達或河海聯(lián)運船舶，長續(xù)航需要制約著鋰電池動力的應用，可采用LNG 燃料動力或氣電混合動力。

2.3 小清河適用船型方案

可適用于小清河的船舶種類有河海直達船、河船以及駁船等，各類船型簡介如下。

2.3.1 河海直達船

河海直達運輸能大幅降低成本提高效率，且無貨差貨損，凸顯直達運輸?shù)膬?yōu)勢。河海直達船舶既要航行于海段，又要航行于河段，既要具有抵抗大風浪的能力，又要能在內(nèi)河航道靈活操控。

在考慮沿線航道、碼頭、貨源狀況的基礎(chǔ)上，可開發(fā)2000 噸級河海直達船舶（河段采用鋰電池動力，海段采用氣電混合動力），船舶主尺度如表1 所示。

表1 各類小清河適航船舶主尺度

2.3.2 河船

小清河航線中上游的船閘內(nèi)幾乎為靜水，王道船閘至濰坊港段正在進行內(nèi)河A 級航區(qū)論證，故河船可航行于濟南港至濰坊港的小清河航線。

2.3.3 駁船

頂推船隊具有機動靈活、效益高、成本低的特性，也可以考慮采用駁船隊聯(lián)運的運輸方式，用滿足海船規(guī)范及配員的海拖輪將駁船隊從沿海港口拖至河口，換內(nèi)河頂推輪，頂推至小清河沿線各港口。

3 貨物運輸組織方式

針對小清河航運需求，有河海直達運輸、駁船隊河海聯(lián)運以及轉(zhuǎn)運等三種運輸方式。最典型航線為龍口港-濰坊西港-濟南港-濰坊西港-龍口港，主要運輸鋁礬土、鋼材、建材和其他散貨。海段總共133 公里，航速18.5km/h；河段共169 公里，限速7km/h。

3.1 河海直達運輸

河海直達運輸具有運輸效率高、貨差貨損少、節(jié)能環(huán)保的特點。據(jù)測算直達運輸時船舶往返航次在港裝卸停時24 小時，過閘時間為2 小時，則往返航次時間118.06小時，按120 小時5 天計。

3.2 駁船隊河海聯(lián)運

駁船隊河海聯(lián)運可使用3000 噸級駁船，在河段使用電力驅(qū)動內(nèi)河推輪頂推駁船，編組方式為1 推輪頂推1 艘駁船。在海段使用LNG 動力海推輪頂推2 艘駁船進行運輸，在濰坊西港完成內(nèi)河推輪與海推輪的換駁。據(jù)測算船舶往返航次在港裝卸停時24 小時，海推輪換駁及編組時間為3 小時，內(nèi)河推輪換駁及編組時間為1.5小時，頂推船隊過閘時間為2 小時，則駁船隊河海聯(lián)運航次時間為7 天。

3.3 河海中轉(zhuǎn)

河海中轉(zhuǎn)運輸使用3000噸級河船和7500噸級海船，在濰坊西港完成轉(zhuǎn)運。據(jù)測算河海中轉(zhuǎn)運輸船舶往返航次在港停時48 小時，單個過閘時間為2 小時，則海段往返航次時間2 天，河段往返航次時間5 天。

4 經(jīng)濟效益分析

4.1 現(xiàn)有運輸方式費用估算

小清河沿岸企業(yè)現(xiàn)有運輸方式主要是公路、鐵路運輸或公水聯(lián)運方式，以鋁礬土運輸為例，到魏橋創(chuàng)業(yè)主要有以下三種運輸方式：

（1）公路運輸。從龍口港上岸，通過公路運輸340km 進廠；

（2）公水聯(lián)運。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過海船運110km 至濰坊港中港區(qū)，再通過公路運輸180km 進廠；

（3）公水聯(lián)運。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過海船運133km 至濰坊港西港區(qū)，再通過公路運輸160km 進廠。

到信發(fā)集團的主要有以下五種運輸方式：

（1）公路運輸。從龍口港上岸后，通過公路運輸470km 進廠；

（2）公水聯(lián)運。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過海船運110km 至濰坊港中港區(qū)，再通過公路運輸340km 進廠；

（3）公水聯(lián)運。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過海船運133km 至濰坊港西港區(qū)，再通過公路運輸330km 進廠；

（4）鐵路運輸。從日照港上岸后，通過鐵路運輸500km 至廠區(qū)；

（5）鐵路運輸。從青島港上岸后，通過鐵路運輸400km 至廠區(qū)。

現(xiàn)有各種運輸方式費用估算如表2 所示。

表2 各種現(xiàn)狀運輸方式費用估算表 單位：元/噸

4.2 新運輸方式費用估算

小清河復航后，可以有河海直達運輸、駁船隊河海聯(lián)運以及河海中轉(zhuǎn)等三種運輸方式。仍以鋁礬土運輸為例，到魏橋創(chuàng)業(yè)主要有以下兩種運輸方式：

（1）河海中轉(zhuǎn)運輸。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過海船運133km 至壽光港，換裝內(nèi)河船運150km 至濱州港鄒平港區(qū)，經(jīng)公路運輸10km 至廠區(qū)；

（2）河海直達運輸。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過海河直達船運283km 至濱州港鄒平港區(qū)，經(jīng)公路運輸10km 至廠區(qū)。

到信發(fā)集團的主要有以下四種運輸方式：

（1）河海中轉(zhuǎn)加公路運輸。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過海船運133km 至壽光港，換裝內(nèi)河船運180km 至濟南港主城港區(qū)，經(jīng)公路運輸110km 至廠區(qū)；

（2）河海直達加公路運輸。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過海河直達船運313km 至濟南港主城港區(qū)，經(jīng)公路運輸110km 至廠區(qū)；

（3）河海中轉(zhuǎn)加公路運輸。從日照港轉(zhuǎn)水，通過海船運770km 至壽光港，換裝內(nèi)河船運180km 至濟南港主城港區(qū)，經(jīng)公路運輸110km 至廠區(qū)；

（4）河海中轉(zhuǎn)加公路運輸。從青島港轉(zhuǎn)水，通過海船運680km 至壽光港，換裝內(nèi)河船運180km 至濟南港主城港區(qū)，經(jīng)公路運輸110km 至廠區(qū)。

所有運輸方式均需過閘4 次，各種運輸方式費用估算如表3 所示。

表3 新運輸方式費用估算表 單位：元/噸

從經(jīng)濟性角度看，小清河復航后改變運輸格局，沿線企業(yè)受益，河海直達運輸經(jīng)濟性最好。到魏橋創(chuàng)業(yè)鋁礬土的運價可從傳統(tǒng)公路運輸112 元/噸降至70 元/噸，運輸成本降低37.5%；到信發(fā)集團鋁礬土的運價可從151 元/噸降至104 元/噸，成本降低31.1%。如果減少小清河航道費甚至免費，各種運輸組織方式將會呈現(xiàn)更好的經(jīng)濟性。

5 結(jié)論

本文針對小清河復航工程，對復航后船型設(shè)計思想、適用綠色動力、適用船型展開了研討，對河海直達、駁船對河海聯(lián)運以及河海中轉(zhuǎn)等運輸組織方式進行了經(jīng)濟性分析，可得出如下研究結(jié)論：

（1）根據(jù)當前經(jīng)濟社會發(fā)展狀況，結(jié)合小清河航線及船舶特點，在小清河營運的內(nèi)河船舶，宜采用鋰電池動力，對于河海直達船舶，宜采用氣電混合動力。

（2）河海直達運輸較河海聯(lián)運和河海中轉(zhuǎn)均具有優(yōu)勢，較傳統(tǒng)公路運輸，最多可節(jié)約37.5%的綜合物流成本。