论文部分内容阅读
摘 要：根据目前天津港主航道、港池、锚地的分布；进、出港船舶的类型以及现有的交通状况，分析其交通流的一般规律，探讨进一步提高天津港船舶交通流量的可能性。以便更好地发挥主航道的作用，为促进港口生产服务。
关键词：船舶交通流量 航道利用率 船舶类型
天津港位于渤海西岸的海河入海口附近，地理位置为38°59 .1N， 117°42.1E。拥有集装箱码头、铁矿石码头、煤炭码头、石油化工码头、杂货码头、滚装码头、散化肥码头、国际客运码头、修船码头及各种专用码头，岸线总长10300m。集中分布于船闸以东至防波堤口门之间的一、二、三、四港池及北港池和南疆。船舶等级从1000吨级到30万吨级；船型有速度较慢的杂货船、散货船、拖带作业船以及高速的集装箱船、客滚船等各种类型船舶。天津港主航道是进出上述泊位的唯一航道。主航道自44号灯浮标向东至1、2号灯浮标间长约17nm。由于码头分布集中，航道里程长，呈现典型的口小肚子大，航道不仅繁忙而且拥挤，航道已成为制约港口发展的难题。因此在拓宽、俊深航道之外想办法提高航道的利用率，提高航道的船舶交通流量就成为了一个非常迫切的需求。
影响船舶交通流量的因素
1、交通流量的基本概念
船舶交通流量，它是指单位时间（年、月、日、小时）内通过航路一个断面或者水域中一条观测线的所有船舶的总数。其公式：Q=σ · V · W，其中：Q—船舶交通流量，σ—船舶交通流密度，V—船舶交通流速度， W—船舶交通流宽度。由以上公式可知道，船舶交通流量与船舶交通流的密度、交通流的速度以及交通流的宽度有关，那么提高σ、V、W或者其中任何一项的数值就可以使交通流量得到提高。
2、交通流密度σ与交通流速度的关系
交通流密度与船舶安全领域（指为了保证船舶安全，船舶在其周围保持的缓冲水域空间）有关，而船舶的实际领域又与操船者的技能、船舶操纵性能、交通环境及风、流、能见度的影响有关。
提高船舶交通流量的手段
1、提高交通流的密度
根据船舶吃水的差异，选择不同的驶入（驶出）航道的位置，在相互不受影响的情况下同时驶入（驶出）航道 。甚至不能会遇的相向航行的两船可以同时在航道上行驶，只要在两船会遇前出港船在安全距离内驶出航道即可。另外可通过提高操纵船舶技能，缩小船舶领域来实现提高交通流的密度。但这会受到许多外界条件的制约。
2、提高交通流的速度
通过上述分析，提高主航道的交通流量既要增加船舶交通流的密度，同时还要提高交通流的速度。而增加交通流的密度受到许多外在和内在因素的制约，但是如果将进、出港的船舶进行科学地分类、合理安排其进、出港的次序从而提高船舶交通流的速度还是能够实现的。为了实现这一目的，首先需按下面几种方式将船舶分类。
2.1按船舶的速度来划分
集装箱船、邮船、客滚船、液化气船，这类船舶操纵性能相对较好，船速较快，船速一般在14kn以上（防波堤以外航道内限速15kn，防波堤到南15泊位航道内限速13kn），且从业人员的素质较高，可将其归类为高速船。
杂货船、中小型散货船、油柜船，其速度均在11kn左右，且操纵性能较好，可将其归类为中速船。
大型、超大型船舶尤其是吃水超过15m以上的单向船舶，自引船舶，包括进出新港船闸的小型船舶，可将其归类为慢速船。另外，拖带船或船速更慢的船应作特别考虑。根据船舶速度差异及航道内航行的时间，合理安排驶入航道的次序和位置，尽量避开相互影响，会有效地提高交通流速度。
2.2依据船舶吃水来划分
将船舶吃水小于8m的船舶归为A类；吃水为8～10m的船舶歸为B类；吃水为10～13m的船舶归为C类；吃水为13m以上的归为D类。A类船舶可在大沽灯塔以西驶入或驶出航道；B类船舶在大沽灯塔以东21号灯浮标间驶入或驶出航道；C、D类船舶一般要到9号灯浮标甚至1号灯浮标附近驶入或驶出航道。
2.3 依据上述分类估算各自占用主航道的时间
根据她们驶入或驶出航道的位置和速度的不同，计算或估计她们占用航道的时间，使整个交通流占用主航道的时间尽量短。比如A类船在25号灯浮标驶入主航道，船速10kn，到港内的航程约9.5nm；B类船在19号灯浮标驶入主航道，船速12kn，到港内的航程约11.9nm，则两类船舶占用航道的时间几乎相同。如果两类船舶同时驶入主航道，她们在主航道内既能互不影响，又能同时到达港内，缩短了占用主航道的时间。
2.4按照靠泊的位置进行分类
船舶在航道内航行至港内时，为了靠泊安全需要提早减速。因靠泊位置的不同及船舶吨位的不同，船舶减速的位置也不同。比如靠北港池的船舶一般减速较晚，到北航道转向点驶出主航道时船速还能有8kn；靠泊三港池的巴拿马型重载船到达北航道转向点时船速一般为5kn；靠泊南疆泊位的CAPE型重载船到达上述位置时船速只有1～2kn，因此应根据船舶到达港内减速位置和时机的不同，合理安排进港的次序，避免因前船合理的减速影响后船，减小交通流速度。靠泊北港池的集装箱船、通过船闸的船舶应安排在前面进港，靠泊三港池、南疆的大型重载船舶应安排在后面进港。总之围绕一个原则即前船正常的减速行为不影响后船。从而提高整体的交通流速度。
2.5依据分类船舶特点，科学地安排进出港船舶的顺序
依据船舶性能，在出港时间段，尽量优先安排载重吨在3～4万吨中的集装箱船、客滚船舶离港进入主航道；然后是载重吨在3～4万吨的灵便型干、散货船进入主航道，以及7万吨左右的巴拿马型船舶进入主航道；最后安排大型、超大型散货船舶出港；对于那些较大型的集装箱船舶可以根据其进入主航道的时间，优先安排在靠前的位置。
在进港时间段，优先安排速度较高的集装箱船、客船、滚装船舶进入主航道，其次是灵便型的干、散货船，最后是大型、超大型船舶，对于那些等候在大沽灯塔与防波提口之间的小型船舶，应视主航道中船舶交通流密度适时令其进入主航道。 依据泊位分布情况，优先安排四港池中G27～G34、客运泊位的客轮以及北港池离泊的集装箱船、滚装船进、出港，其次是进、出1，2，3港池的性能比较好的干、散货船，最后是性能相对较差的小型货船。
有引水员引领的船舶，此类船舶性能大多相对较好，引水员对天津港的泊位分布、航道情况、水文特性以及港口管理等比较熟悉；而自引船舶，多数性能及船况较差，大多数此类船舶船长对于天津港不是非常熟悉，因此在条件允许的情况下，优先安排有引航员引领的船舶进、出港。
总之，科学地安排船舶进、出港顺序会提高船舶交通流速度，进而提高进、出港的交通流量。
3、多举措改善天津港的交通环境
目前天津港处在大发展时期，疏浚船、泥驳船、运沙石船等较多，对大型机动船的航行影响较大，应采取措施规范其行为，规定航路，设定限制区域。
合理分配、使用V.H.F资源。CH09通話量极大，尤其是在进出港高峰时，船—船、船—V.T.S之间无法进行有效的沟通，严重影向船舶计划的实施。解决办法：①分频。即防波堤口以东使用CH14，闸东至防波堤口使用CH09，海河区域使用CH71。其优点是：减轻了CH09的通话压力，缺点是：一个连贯的进、出港操纵使用频道被分割成3段，对于操纵者来讲，不利于在V.H.F上获取大量的有益的相关信息，这对航行安全不利。②减少不必要的报告内容，力求使用简洁明了的规范语言。③除了交管中心使用CH09外，其他使用者在联系后应迅速转到其它频道进行沟通协调。
4、增大交通流宽度
增大交通流宽度可有效增加船舶流量，同时可大大增加船舶交通容量。交通容量是指一个水道的船舶的通行能力，可以用单位时间内允许通过水道的最大船舶艘数的定量描述，它分为：基本交通容量、可能交通容量和实用交通容量；而基本交通容量是指理想条件下的交通容量，它可用下列公式表示： Cb=W · V · σ，其中：Cb—基本交通容量，W—水道宽度，V—船舶平均速度，σ—最佳交通密度。
从Q和Cb公式中可以得出：当航行在航道中的船舶平均速度达到极值以及交通密度达到最佳的时候，增加航道的宽度是增加交通流量和交通容量唯一的途径。而天津港复式航道拓宽方案的实施正是想达到这样的目的（如下附图）：
I区：口门（防波堤，以下简称口门）以内局部向被加宽440m，与主航道形成765m宽的深水航路，用以解决进出北航道与主航道交叉口船舶排序，调整两航道航行的船流。
II区：航道里程7+100～13+470段拓宽，设计底标高按20万吨级航道设计，扩宽后的航道通航宽度325m，即与天津港25万吨级航道在20万吨级航道通航底标高情况下宽度相同，拓宽后20万吨级船舶与巴拿马型船舶双向通航；这样就可以大大的增加船舶的通航宽度，进而提高船舶的通航容量。
III区：航道里程13+470以外航道单向向北拓宽，满足25万吨级油轮与10万吨级集装箱船舶双向通行；这样可以有效解决现存主航道25万吨级油轮只能单向进、出港的问题，从而大大的提高主航道船舶通航能力。
IV区：在防波堤口以外主航道两侧各建设一条1万吨级得航道，解决占天津港进出港船舶总数70%的小型船舶占用主航道的问题，降低主航道航行密度，提高船舶通航速度、船舶交通流速度以及船舶交通流量，使天津港成为复式航道。
参考文献：
[1] 刘金友. 关于天津港复式航道通航方案的探讨. 天津航海2010年NO.2
[2] 吴兆麟， 朱军. 海上交通工程（第二版）第三章. 大连海事大学出版社
（作者单位：天津港引航中心）
关键词：船舶交通流量 航道利用率 船舶类型
天津港位于渤海西岸的海河入海口附近，地理位置为38°59 .1N， 117°42.1E。拥有集装箱码头、铁矿石码头、煤炭码头、石油化工码头、杂货码头、滚装码头、散化肥码头、国际客运码头、修船码头及各种专用码头，岸线总长10300m。集中分布于船闸以东至防波堤口门之间的一、二、三、四港池及北港池和南疆。船舶等级从1000吨级到30万吨级；船型有速度较慢的杂货船、散货船、拖带作业船以及高速的集装箱船、客滚船等各种类型船舶。天津港主航道是进出上述泊位的唯一航道。主航道自44号灯浮标向东至1、2号灯浮标间长约17nm。由于码头分布集中，航道里程长，呈现典型的口小肚子大，航道不仅繁忙而且拥挤，航道已成为制约港口发展的难题。因此在拓宽、俊深航道之外想办法提高航道的利用率，提高航道的船舶交通流量就成为了一个非常迫切的需求。
影响船舶交通流量的因素
1、交通流量的基本概念
船舶交通流量，它是指单位时间（年、月、日、小时）内通过航路一个断面或者水域中一条观测线的所有船舶的总数。其公式：Q=σ · V · W，其中：Q—船舶交通流量，σ—船舶交通流密度，V—船舶交通流速度， W—船舶交通流宽度。由以上公式可知道，船舶交通流量与船舶交通流的密度、交通流的速度以及交通流的宽度有关，那么提高σ、V、W或者其中任何一项的数值就可以使交通流量得到提高。
2、交通流密度σ与交通流速度的关系
交通流密度与船舶安全领域（指为了保证船舶安全，船舶在其周围保持的缓冲水域空间）有关，而船舶的实际领域又与操船者的技能、船舶操纵性能、交通环境及风、流、能见度的影响有关。
提高船舶交通流量的手段
1、提高交通流的密度
根据船舶吃水的差异，选择不同的驶入（驶出）航道的位置，在相互不受影响的情况下同时驶入（驶出）航道 。甚至不能会遇的相向航行的两船可以同时在航道上行驶，只要在两船会遇前出港船在安全距离内驶出航道即可。另外可通过提高操纵船舶技能，缩小船舶领域来实现提高交通流的密度。但这会受到许多外界条件的制约。
2、提高交通流的速度
通过上述分析，提高主航道的交通流量既要增加船舶交通流的密度，同时还要提高交通流的速度。而增加交通流的密度受到许多外在和内在因素的制约，但是如果将进、出港的船舶进行科学地分类、合理安排其进、出港的次序从而提高船舶交通流的速度还是能够实现的。为了实现这一目的，首先需按下面几种方式将船舶分类。
2.1按船舶的速度来划分
集装箱船、邮船、客滚船、液化气船，这类船舶操纵性能相对较好，船速较快，船速一般在14kn以上（防波堤以外航道内限速15kn，防波堤到南15泊位航道内限速13kn），且从业人员的素质较高，可将其归类为高速船。
杂货船、中小型散货船、油柜船，其速度均在11kn左右，且操纵性能较好，可将其归类为中速船。
大型、超大型船舶尤其是吃水超过15m以上的单向船舶，自引船舶，包括进出新港船闸的小型船舶，可将其归类为慢速船。另外，拖带船或船速更慢的船应作特别考虑。根据船舶速度差异及航道内航行的时间，合理安排驶入航道的次序和位置，尽量避开相互影响，会有效地提高交通流速度。
2.2依据船舶吃水来划分
将船舶吃水小于8m的船舶归为A类；吃水为8～10m的船舶歸为B类；吃水为10～13m的船舶归为C类；吃水为13m以上的归为D类。A类船舶可在大沽灯塔以西驶入或驶出航道；B类船舶在大沽灯塔以东21号灯浮标间驶入或驶出航道；C、D类船舶一般要到9号灯浮标甚至1号灯浮标附近驶入或驶出航道。
2.3 依据上述分类估算各自占用主航道的时间
根据她们驶入或驶出航道的位置和速度的不同，计算或估计她们占用航道的时间，使整个交通流占用主航道的时间尽量短。比如A类船在25号灯浮标驶入主航道，船速10kn，到港内的航程约9.5nm；B类船在19号灯浮标驶入主航道，船速12kn，到港内的航程约11.9nm，则两类船舶占用航道的时间几乎相同。如果两类船舶同时驶入主航道，她们在主航道内既能互不影响，又能同时到达港内，缩短了占用主航道的时间。
2.4按照靠泊的位置进行分类
船舶在航道内航行至港内时，为了靠泊安全需要提早减速。因靠泊位置的不同及船舶吨位的不同，船舶减速的位置也不同。比如靠北港池的船舶一般减速较晚，到北航道转向点驶出主航道时船速还能有8kn；靠泊三港池的巴拿马型重载船到达北航道转向点时船速一般为5kn；靠泊南疆泊位的CAPE型重载船到达上述位置时船速只有1～2kn，因此应根据船舶到达港内减速位置和时机的不同，合理安排进港的次序，避免因前船合理的减速影响后船，减小交通流速度。靠泊北港池的集装箱船、通过船闸的船舶应安排在前面进港，靠泊三港池、南疆的大型重载船舶应安排在后面进港。总之围绕一个原则即前船正常的减速行为不影响后船。从而提高整体的交通流速度。
2.5依据分类船舶特点，科学地安排进出港船舶的顺序
依据船舶性能，在出港时间段，尽量优先安排载重吨在3～4万吨中的集装箱船、客滚船舶离港进入主航道；然后是载重吨在3～4万吨的灵便型干、散货船进入主航道，以及7万吨左右的巴拿马型船舶进入主航道；最后安排大型、超大型散货船舶出港；对于那些较大型的集装箱船舶可以根据其进入主航道的时间，优先安排在靠前的位置。
在进港时间段，优先安排速度较高的集装箱船、客船、滚装船舶进入主航道，其次是灵便型的干、散货船，最后是大型、超大型船舶，对于那些等候在大沽灯塔与防波提口之间的小型船舶，应视主航道中船舶交通流密度适时令其进入主航道。 依据泊位分布情况，优先安排四港池中G27～G34、客运泊位的客轮以及北港池离泊的集装箱船、滚装船进、出港，其次是进、出1，2，3港池的性能比较好的干、散货船，最后是性能相对较差的小型货船。
有引水员引领的船舶，此类船舶性能大多相对较好，引水员对天津港的泊位分布、航道情况、水文特性以及港口管理等比较熟悉；而自引船舶，多数性能及船况较差，大多数此类船舶船长对于天津港不是非常熟悉，因此在条件允许的情况下，优先安排有引航员引领的船舶进、出港。
总之，科学地安排船舶进、出港顺序会提高船舶交通流速度，进而提高进、出港的交通流量。
3、多举措改善天津港的交通环境
目前天津港处在大发展时期，疏浚船、泥驳船、运沙石船等较多，对大型机动船的航行影响较大，应采取措施规范其行为，规定航路，设定限制区域。
合理分配、使用V.H.F资源。CH09通話量极大，尤其是在进出港高峰时，船—船、船—V.T.S之间无法进行有效的沟通，严重影向船舶计划的实施。解决办法：①分频。即防波堤口以东使用CH14，闸东至防波堤口使用CH09，海河区域使用CH71。其优点是：减轻了CH09的通话压力，缺点是：一个连贯的进、出港操纵使用频道被分割成3段，对于操纵者来讲，不利于在V.H.F上获取大量的有益的相关信息，这对航行安全不利。②减少不必要的报告内容，力求使用简洁明了的规范语言。③除了交管中心使用CH09外，其他使用者在联系后应迅速转到其它频道进行沟通协调。
4、增大交通流宽度
增大交通流宽度可有效增加船舶流量，同时可大大增加船舶交通容量。交通容量是指一个水道的船舶的通行能力，可以用单位时间内允许通过水道的最大船舶艘数的定量描述，它分为：基本交通容量、可能交通容量和实用交通容量；而基本交通容量是指理想条件下的交通容量，它可用下列公式表示： Cb=W · V · σ，其中：Cb—基本交通容量，W—水道宽度，V—船舶平均速度，σ—最佳交通密度。
从Q和Cb公式中可以得出：当航行在航道中的船舶平均速度达到极值以及交通密度达到最佳的时候，增加航道的宽度是增加交通流量和交通容量唯一的途径。而天津港复式航道拓宽方案的实施正是想达到这样的目的（如下附图）：
I区：口门（防波堤，以下简称口门）以内局部向被加宽440m，与主航道形成765m宽的深水航路，用以解决进出北航道与主航道交叉口船舶排序，调整两航道航行的船流。
II区：航道里程7+100～13+470段拓宽，设计底标高按20万吨级航道设计，扩宽后的航道通航宽度325m，即与天津港25万吨级航道在20万吨级航道通航底标高情况下宽度相同，拓宽后20万吨级船舶与巴拿马型船舶双向通航；这样就可以大大的增加船舶的通航宽度，进而提高船舶的通航容量。
III区：航道里程13+470以外航道单向向北拓宽，满足25万吨级油轮与10万吨级集装箱船舶双向通行；这样可以有效解决现存主航道25万吨级油轮只能单向进、出港的问题，从而大大的提高主航道船舶通航能力。
IV区：在防波堤口以外主航道两侧各建设一条1万吨级得航道，解决占天津港进出港船舶总数70%的小型船舶占用主航道的问题，降低主航道航行密度，提高船舶通航速度、船舶交通流速度以及船舶交通流量，使天津港成为复式航道。
参考文献：
[1] 刘金友. 关于天津港复式航道通航方案的探讨. 天津航海2010年NO.2
[2] 吴兆麟， 朱军. 海上交通工程（第二版）第三章. 大连海事大学出版社
（作者单位：天津港引航中心）