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[摘要]分析了船舶营运成本、货物运输时间价值、货物经时损失及货物运输风险等相关影响因素，在此基础上构建了分船型船舶待闸停时经济损失模型；最后，基于Arena建立仿真模型，预测三峡枢纽船舶待闸停时，并对船舶待闸经济损失进行估算。估算结果表明，船舶待闸年均经济损失高达30亿元。
[关键词]三峡枢纽；船舶待闸停时；Arena仿真；经济损失估算
1绪论
三峡船闸是长江干线航运的主要瓶颈之一，自2003年三峡枢纽投入运行以来，每年的客货通过量迅速增长，2016年客货通过量达1.305亿t，超过三峡船闸设计年通过量的30%。如此庞大的需求导致三峡船闸超负荷运行，过闸船舶平均待闸时间迅速增长，从2007年的每艘次几小时增加到2016年的40h以上，船舶待闸已经成为常态。对三峡枢纽待闸造成的经济损失进行评估，有助于对三峡枢纽相关问题进行决策。因此，针对待闸停时经济损失进行估算评价具有十分重要的现实意义。
国内在对三峡枢纽船舶待闸停时的相关研究中，张义军翻发现，从2010年起船舶积压待闸现象呈现常态化趋势。朱顺应、刘清等应用Arena仿真软件成功对三峡枢纽系统进行了模拟，得到了船舶待闸锚地等待时间。而在船舶积压导致的经济损失上，廖鹏等人认为船舶待闸所造成的经济损失主要包括船舶待闸费用和货物滞留费用两大方面。国外A.GOVINDA、CampbeuJ.F等成功利用Arena分别对俄亥俄河航道的交通系统、密西西比河上游一系列的闸室进行仿真，得到了船舶等待时间和船舶排队长度。WW.Wilson对密西西比河船闸拥挤而导致的谷物船舶等待延误时间的影响进行分析，对等待延误造成的损失进行了量化。
目前国内外的相关研究主要针对船舶待闸时间仿真模型的构建及船舶待闸停时的测算，对个别货类的待闸停时经济损失估算较少，但未见专门针对三峡枢纽的分船型待闸经济损失模型和总体经济损失估算的研究。本文根据三峡枢纽过闸船舶及货类的特点，提出基于船货匹配的船舶待闸停时经济损失测算模型，对合理估算三峡枢纽船舶待闸经济损失进行了有益的理论探索。
2船舶待闸停时经济损失影响因素分析
2.1船舶营运成本
影响船舶待闸停时经济损失的因素很多。对于船舶而言，船舶待闸会直接增加船舶在锚地的等待时间，造成船舶营运等相关费用的额外支出。本文根据机会成本理论对船舶营运成本进行计算，见式（1）。
2.2货物运输时间价值
货物运输时间价值通常被认为是货主为节约某种货物的运输时间而愿意支付货币的界限值。货物待闸时间造成的延迟，增加了货物占用资金的时间，导致资金周转效率降低，造成经济损失，见式（2）、式（3）：
2.3货物经时损失
货物经时损失主要是针对其价值依赖于时间的货物而言，产生原因多在于货物的物理化学性质或市场需求的不稳定而引起货物自身价值上的损失。针对船舶过闸，货物经时损失主要与待闸时间有关，采用贬值时率来代表货物价值随时间下降的速度。出于简化处理的考虑，认为贬值时率只与货物本身性质相关，是一个不随时间变化的常数。
2.4货物运输风险
货物运输风险主要是针对危险货物的运输而言，通常是指危险品泄漏事件概率以及由此导致的不希望事件后果的度测。其计算公式见式（8）。
3船舶待闸停时经济损失测算模型构建
3.1基于停时经济损失影响因素的过闸货物及船舶分类
3.1.1过闸货物分类。考虑货物的运输时间价值、货物价值损失以及风险成本损失等货物过闸停时损失影响因素，将货物分为五类，分别是时效性强货物、件杂货物、集裝箱货物、干散货物、危险品货物。根据上述货物分类，对三峡枢纽过闸货物进行聚类分析，结果见表1。
3.1.2过闸船型分类。不同的船舶类型影响着船舶营运成本的高低。本文中我们仅针对货船进行分类研究，考虑船舶标准化因素，参考2012版《长江水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》中对船舶的分类，将船舶分为以下几类：件杂货船、集装箱船、干散货船、液体散货船、滚装船这五个大类。
3.1.3过闸船货匹配分析。结合表1对货种聚类分析的结果，对各船型运载的货种进行分析，可以对各个船型所运载的货类做如下的划分，具体见表2。
3.2船舶待闸停时经济损失测算模型
根据上文中对于各船型以及其对应相关运输货类的分析，结合以上对于船舶营运费用损失、各货类经济损失的计算方法，我们对干散货船、件杂货船、集装箱船、液货船、滚装船分别进行船舶待闸经济损失的模型构建。
4长江三峡枢纽待闸停时经济损失测算
4.1待闸停时预测
运用Arena仿真软件，建立船舶过闸仿真模型。仿真模型建立在以下假设基础上：
（1）船舶到达是一个随机过程，服从泊松分布，不同特征年入取值见表3；
（2）排队规则服从先到先服务模式，危险品船舶具有优先级；
（3）三峡枢纽组织上下行流程相同，且上下行船舶比例为1：1。
输入相关参数，根据仿真模型，预测各特征年船舶待闸停时，结果见表3。
4.2船舶待闸停时经济损失测算
以2030年为例，应用上文各类过闸船舶的经济损失测算模型，对模型相关参数进行设定并估算船舶待闸停时经济损失。
（1）件杂货船I。件杂货船I主要是运输时效性货物，如水果等，其运量较小，假定运输水果的船舶占总件杂船舶的1%，且均为小型船舶（1000t级以下），则共有130艘次船舶，待闸停时经济损失见表4。
（2）件杂货船II。除去件杂货船I的130艘次/每日，计算件杂货船II的经济损失，结果见表5。
（3）集装箱船舶。集装箱船舶主要是运输集装箱货物，其船舶待闸停时经济损失见表6。
（4）干散货船舶。干散货船舶主要运输货类是干散货物，其船舶待闸停时经济损失见表7。
（5）液体散货船舶。液货船舶所装载的货物为油类等，具有较大的运输风险，其船舶待闸停时经济损失见表8。
（6）滚装货船舶。滚装货船舶主要考虑其运载的大件货物在待闸延迟时对资金的占用，也就是运输时间价值，其船舶待闸停时的经济损失见表9。
对上述船舶进行总的待闸停时经济损失的归纳，则2030年船舶待闸停时导致的经济损失见表10。
同理，可以求出2020年、2025年的经济损失，结果见表11、12。
根据这三个特征年的船舶待闸停时经济损失进行推算，2017-2030船舶过闸经济损失总和为：
至2030年（不考虑三峡过闸新通道），船舶待闸而导致的经济损失累计达到422亿元，平均每年约30亿元。因三峡枢纽船闸能力饱和造成的待闸停时经济损失巨大。
5结论
本文从船舶和货物两方面分析船舶过闸停时经济损失影响因素；在此基础上提出基于船货匹配的过闸船舶类型划分标准，并针对过闸各类船型分别构建了船舶停时经济损失模型，对三峡枢纽过闸船舶停时进行了测算，体现了各类船舶和货物的不同属性对船舶过闸停时经济损失的影响。但由于统计原因，本文对货物类型的划分比较粗略；另外，三峡新通道具体建成时间待定，本文未考虑三峡新通道建设后对船舶过闸的影响，可在今后进一步研究。
[关键词]三峡枢纽；船舶待闸停时；Arena仿真；经济损失估算
1绪论
三峡船闸是长江干线航运的主要瓶颈之一，自2003年三峡枢纽投入运行以来，每年的客货通过量迅速增长，2016年客货通过量达1.305亿t，超过三峡船闸设计年通过量的30%。如此庞大的需求导致三峡船闸超负荷运行，过闸船舶平均待闸时间迅速增长，从2007年的每艘次几小时增加到2016年的40h以上，船舶待闸已经成为常态。对三峡枢纽待闸造成的经济损失进行评估，有助于对三峡枢纽相关问题进行决策。因此，针对待闸停时经济损失进行估算评价具有十分重要的现实意义。
国内在对三峡枢纽船舶待闸停时的相关研究中，张义军翻发现，从2010年起船舶积压待闸现象呈现常态化趋势。朱顺应、刘清等应用Arena仿真软件成功对三峡枢纽系统进行了模拟，得到了船舶待闸锚地等待时间。而在船舶积压导致的经济损失上，廖鹏等人认为船舶待闸所造成的经济损失主要包括船舶待闸费用和货物滞留费用两大方面。国外A.GOVINDA、CampbeuJ.F等成功利用Arena分别对俄亥俄河航道的交通系统、密西西比河上游一系列的闸室进行仿真，得到了船舶等待时间和船舶排队长度。WW.Wilson对密西西比河船闸拥挤而导致的谷物船舶等待延误时间的影响进行分析，对等待延误造成的损失进行了量化。
目前国内外的相关研究主要针对船舶待闸时间仿真模型的构建及船舶待闸停时的测算，对个别货类的待闸停时经济损失估算较少，但未见专门针对三峡枢纽的分船型待闸经济损失模型和总体经济损失估算的研究。本文根据三峡枢纽过闸船舶及货类的特点，提出基于船货匹配的船舶待闸停时经济损失测算模型，对合理估算三峡枢纽船舶待闸经济损失进行了有益的理论探索。
2船舶待闸停时经济损失影响因素分析
2.1船舶营运成本
影响船舶待闸停时经济损失的因素很多。对于船舶而言，船舶待闸会直接增加船舶在锚地的等待时间，造成船舶营运等相关费用的额外支出。本文根据机会成本理论对船舶营运成本进行计算，见式（1）。
2.2货物运输时间价值
货物运输时间价值通常被认为是货主为节约某种货物的运输时间而愿意支付货币的界限值。货物待闸时间造成的延迟，增加了货物占用资金的时间，导致资金周转效率降低，造成经济损失，见式（2）、式（3）：
2.3货物经时损失
货物经时损失主要是针对其价值依赖于时间的货物而言，产生原因多在于货物的物理化学性质或市场需求的不稳定而引起货物自身价值上的损失。针对船舶过闸，货物经时损失主要与待闸时间有关，采用贬值时率来代表货物价值随时间下降的速度。出于简化处理的考虑，认为贬值时率只与货物本身性质相关，是一个不随时间变化的常数。
2.4货物运输风险
货物运输风险主要是针对危险货物的运输而言，通常是指危险品泄漏事件概率以及由此导致的不希望事件后果的度测。其计算公式见式（8）。
3船舶待闸停时经济损失测算模型构建
3.1基于停时经济损失影响因素的过闸货物及船舶分类
3.1.1过闸货物分类。考虑货物的运输时间价值、货物价值损失以及风险成本损失等货物过闸停时损失影响因素，将货物分为五类，分别是时效性强货物、件杂货物、集裝箱货物、干散货物、危险品货物。根据上述货物分类，对三峡枢纽过闸货物进行聚类分析，结果见表1。
3.1.2过闸船型分类。不同的船舶类型影响着船舶营运成本的高低。本文中我们仅针对货船进行分类研究，考虑船舶标准化因素，参考2012版《长江水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》中对船舶的分类，将船舶分为以下几类：件杂货船、集装箱船、干散货船、液体散货船、滚装船这五个大类。
3.1.3过闸船货匹配分析。结合表1对货种聚类分析的结果，对各船型运载的货种进行分析，可以对各个船型所运载的货类做如下的划分，具体见表2。
3.2船舶待闸停时经济损失测算模型
根据上文中对于各船型以及其对应相关运输货类的分析，结合以上对于船舶营运费用损失、各货类经济损失的计算方法，我们对干散货船、件杂货船、集装箱船、液货船、滚装船分别进行船舶待闸经济损失的模型构建。
4长江三峡枢纽待闸停时经济损失测算
4.1待闸停时预测
运用Arena仿真软件，建立船舶过闸仿真模型。仿真模型建立在以下假设基础上：
（1）船舶到达是一个随机过程，服从泊松分布，不同特征年入取值见表3；
（2）排队规则服从先到先服务模式，危险品船舶具有优先级；
（3）三峡枢纽组织上下行流程相同，且上下行船舶比例为1：1。
输入相关参数，根据仿真模型，预测各特征年船舶待闸停时，结果见表3。
4.2船舶待闸停时经济损失测算
以2030年为例，应用上文各类过闸船舶的经济损失测算模型，对模型相关参数进行设定并估算船舶待闸停时经济损失。
（1）件杂货船I。件杂货船I主要是运输时效性货物，如水果等，其运量较小，假定运输水果的船舶占总件杂船舶的1%，且均为小型船舶（1000t级以下），则共有130艘次船舶，待闸停时经济损失见表4。
（2）件杂货船II。除去件杂货船I的130艘次/每日，计算件杂货船II的经济损失，结果见表5。
（3）集装箱船舶。集装箱船舶主要是运输集装箱货物，其船舶待闸停时经济损失见表6。
（4）干散货船舶。干散货船舶主要运输货类是干散货物，其船舶待闸停时经济损失见表7。
（5）液体散货船舶。液货船舶所装载的货物为油类等，具有较大的运输风险，其船舶待闸停时经济损失见表8。
（6）滚装货船舶。滚装货船舶主要考虑其运载的大件货物在待闸延迟时对资金的占用，也就是运输时间价值，其船舶待闸停时的经济损失见表9。
对上述船舶进行总的待闸停时经济损失的归纳，则2030年船舶待闸停时导致的经济损失见表10。
同理，可以求出2020年、2025年的经济损失，结果见表11、12。
根据这三个特征年的船舶待闸停时经济损失进行推算，2017-2030船舶过闸经济损失总和为：
至2030年（不考虑三峡过闸新通道），船舶待闸而导致的经济损失累计达到422亿元，平均每年约30亿元。因三峡枢纽船闸能力饱和造成的待闸停时经济损失巨大。
5结论
本文从船舶和货物两方面分析船舶过闸停时经济损失影响因素；在此基础上提出基于船货匹配的过闸船舶类型划分标准，并针对过闸各类船型分别构建了船舶停时经济损失模型，对三峡枢纽过闸船舶停时进行了测算，体现了各类船舶和货物的不同属性对船舶过闸停时经济损失的影响。但由于统计原因，本文对货物类型的划分比较粗略；另外，三峡新通道具体建成时间待定，本文未考虑三峡新通道建设后对船舶过闸的影响，可在今后进一步研究。