西江航道服务水平分析

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1、http:/ 西江航道服务水平分析1余劲，张玮，廖鹏 (河海大学 交通与海洋工程学院，江苏 南京 210098) 摘 要：摘 要：根据目前内河航道通行能力研究方法的不足，引入了航道服务水平的思想。将内 河航道服务水平分为设计服务水平与运行服务水平，并分别就其划分与确定进行了探讨。 结合西江桂梧段航道的运行资料，运用设计服务水平计算出航道设计通过能力，运行服务 水平对航道的运行质量进行评价。应用结果表明，运用服务水平的方法能够对西江航道运 行质量作出评价，为进一步确定航道等级提供参考。 关键词：关键词：内河航运；通过能力；服务水平；评价； 0 引 言0 引 言 交通工程中，服务水平是对基础设施通

2、行能力的特定评价。早在 1950 年，由美国交通 研究委员会出版的 道路通行研究手册1中， 就将服务水平纳入道路通行能力评价的范畴。我国从 80 年代起，在道路服务水平研究方面也相继开展了大量的基础性工作，在理论分析 与实际应用两方面都取得了丰硕的成果2,3。然而，在内河航道通行能力研究与评价中，目 前却尚未涉及航道服务水平的相关概念。 纵观国内外航道通过能力计算公式46，它们虽然给出了内河航道在实际条件下所具有的船舶容量，但是从航道规划、管理和供给服务的角度讲，仅有这个指标是不够的，它还不 能反映航道运行的交通状态和服务质量， 即没有涉及航道服务水平的概念。 为了更科学合理 地确定内河航道的

3、通行能力, 还需参考道路服务水平的研究成果， 引入内河航道服务水平和 服务交通量等相关概念。 本文根据西江航道近年来船舶的运行资料， 探讨内河航道服务水平 的确定方法，并对西江航道的运行质量进行评价。 1 西江航道运行概况西江航道运行概况 西江航运干线作为交通部规划重点建设的内河水运主通道和西南出海主通道， 是华南地 区的水运大动脉， 担负着西南地区与珠江三角洲及港澳等地之间水路物资运输重任。 近年来 随着国家西部大开发战略的深入和“泛珠三角”区域经济合作的实施， 特别是东盟博览会永 久落户南宁后， “西江经济走廊”雏形初现， 对西江航运干线的运输能力提出了越来越高的 要求，以适应交通运量大、

4、运距远、运输频率高的现代大物流发展。西江航运干线虽然经过 历年的整治与改造，但限于当时的条件，其建设标准低，航道条件差，通过能力有限，桂平 船闸实际通过量已远远超过设计通过能力。 目前该线上桂梧段航道等级为四级，货物运输量呈逐年稳步上升趋势。1989 年累计货 物运输量为 376 万吨，到 2004 年货物运输量增长到 1506 万吨，年均增长率为 10.6%，其中 下行的货物运输量由 1989 年的 316 万吨增加到 2004 年的 1407 万吨，增长了 345%，具体 见表 1。 表表 1 西江航道桂梧段近年货物运输量（万西江航道桂梧段近年货物运输量（万 t） Tab.1 Values

5、 of year-water-transportation of Guiwu waterway in Xijiang 年份 上行 下行 合计 增长率 1989 60 316 376 1990 59 283 342 -9.2% 1991 76 360 436 27.7% 1992 67 483 550 26.1% 1993 57 580 637 15.9% 1994 81 550 631 -1.0% 基金项目：西部交通建设科技项目（200532822225） 作者简介：余劲（1980） ，男，江苏灌云人，河海大学博士研究生，主要从事港口航道工程研究。 -1- http:/ 1995 102 48

6、7 589 -6.6% 1996 92 461 554 -6.0% 1997 82 432 514 -7.1% 1998 71 511 582 13.2% 1999 61 518 579 -0.6% 2000 57 606 663 14.6% 2001 60 690 750 13.1% 2002 84 915 999 33.1% 2003 95 1138 1233 23.4% 2004 100 1407 1507 22.2% 从表 1 中可看出， 西江航道在逐年递增的货物需求情况下通过能力也在不断增加。 但是， 当货运需求达到一定量时，航道中的船舶就会在航道中形成堵挡，出现交通拥挤，致使航道

7、通过能力下降。可见，对于一定等级的航道，实际货运量不同时，航道的通过能力与服务水 平有较大的差别。因此，鉴于西江航道的重要地位和逐年递增的货物运输量，需要建立相应 的航道评价方法，合理地评价航道的服务水平，并以此来确立今后航道的规划等级。 2 航道服务水平的引入 航道服务水平的引入 服务水平是对基础设施通行能力的特定评价， 在道路工程中已有较为成熟的应用， 但在 航道工程中尚属探讨阶段。 结合道路服务水平的概念与航道运行特点， 这里将航道服务水平 定义为船舶在航道中运行时所能感受的质量量度（航行速度） ，或是航道运行过程中能够提 供船舶高质量通过能力的程度（船舶通过量） 。 航道的服务水平包含

8、两个层面的含义： 一是航道设计服务水平， 是指航道设计通过能力 满足货运量需求的程度。它主要用于航道的规划与设计阶段，根据不同的货运量需求，来确 定航道的建设规模及设计通过能力； 二是指航道的运行服务水平。 这是航道运行质量的评价 指标，它随着货运量的变化而变化。航道运行时，在不同的货运需求下可以发挥出不同运行 服务水平。 3 航道服务水平的划分航道服务水平的划分 3.1 分级指标的选取分级指标的选取 按照交通设施类型分类，航道属于连续（非间断）交通流，类似于道路交通中高速公路 基本路段，因此可借鉴该种类型道路服务水平的划分标准。不过，鉴于水运和道路交通自身 不同的特点，在分析过程中不能简单地

9、照搬道路服务水平的方法和标准。 根据道路交通流服务水平的划分思想， 航道服务水平与服务交通量密切相关， 不同的服 务水平允许通过的交通量不同7：服务水平等级高的航道船速快，船舶行驶的自由度大，舒 适与安全性好，但其相应的服务交通量小；反之，允许的服务交通量大，则服务水平等级就 低。因此，在考虑航道服务水平划分指标时有多种选择，如：航行速度（密度） 、船舶行驶 的自由度（通畅性） 、交通受阻（时间延误）以及经济性（行驶费用）等。但就航道而言， 难以全面考虑和综合上述诸因素， 从各指标数据获得的难易程度和可操作性角度出发， 本文 选取航道工程中常用的航道畅通度作为航道设计服务水平的分级指标。 航道

10、畅通度可以反映 出航道中船舶航行速度和时间延误：航道畅通度越高，船舶在航道航行的速度就越大，时间 延误也越少，航道服务水平就越高。同时，考虑到航道的到船资料一般是以日为时间单位进 行统计，因此，航道服务水平分级指标的选取也主要是以日到船特性为基础进行分析研究。 3.2 设计服务水平划分设计服务水平划分 航道设计服务水平是反映航道设计通过能力满足货运量的需求程度，设计服务水平越 高，对航道设计通过能力的要求就越大，相同货运量在航道中的畅通度就越高。设计服务水 平的划分首先要确定设计服务水平系数。 考虑道路交通中根据不同车流密度之间的关系得到 服务水平系数，它在设计通行能力计算中相当于一个折扣系数

11、。同样，航道通过能力计算的 公式中， 船舶到达不均衡系数也可认为是考虑了货运量需求的不均衡性， 从而对航道通过能 力打的折扣。因此，可对船舶到达不均衡系数进行拓展和延伸，以此来确定航道的设计服务-2- http:/ 水平系数。 将统计年中航道上下行船舶的日到船量从大到小排列， 按照船舶交通流中时间保证率的 概念，取排序在第 1、7、30 和 182 日的货运量为航道的日到船特征量，其对应的时间保证 率 100%、98%、92%、50%为航道的畅通度，并定义日到船不均衡系数为不同时间保证率 所对应的日到船特征量偏离年平均状态的程度： ai iAA= (1) 式中：i为日到船不均衡系数；为保证率为

12、 时的日到船量；为保证率为 50%时的日到船特征量。故在航道通过能力研究方法连续一致的前提下，将航道服务水平系数定义为： iAiaAikiik1= (2） 另一方面，由于航道日到船近似服从正态分布8，根据函数性质，航道在不同保证率下 的日到船量可表示为： iA)(1iAi+= (3) 式中：为正态分布的均值，即aA=；为正态分布的均方差； 为各级服务水平的通过能力保证率；为标准正态分布的反函数，可查正态分布表得到。从而，式（2）可 进一步写为： i)(1i)(111iki +=(4) 式中符号意义同前。 从上述分析中可看出， 航道服务水平计算的关键是确定航道的日到船特征量， 如果航道 有至少完

13、整一年的日到船资料，则按式（1）（2）计算；如果缺乏完整的到船资料，则可 按式（3）（4）计算，其中的参数与可通过抽样调查确定。据此，可将航道设计服 务水平从高到低分为四级，划分标准见表 2。 表表 2 设计服务水平划分标准设计服务水平划分标准 Tab.2 Grade partition of design service level 设计服务水平系数 设计服务水平 航道通畅度 上行 下行 日设计通过能力 一级 100% 0.49 0.43 满足统计年中日最大货运量需求 二级 98% 0.65 0.59 满足货运量需求最大周的日均货运量 三级 92% 0.73 0.68 满足货运量需求最大月的

14、日均货运量 四级 50% 1 1 满足统计年日均货运量需求 从上述划分可以看出， 航道设计服务水平反映了航道设计通过能力满足货运量的需求程 度，设计服务水平越高，对航道设计通过能力的要求就越大，相同货运量在航道中的通畅度 就越高。在航道设计或设计通过计算中，可根据所需要的设计服务水平，选取相应的服务水 平系数来确定航道的设计通过能力。 3.3 运行服务水平划分运行服务水平划分 由于航道在实际运行的时候， 日到船量是可变的， 因此对应于一定设计通过能力的航道， 在不同的到船条件下， 航道服务的质量是不同的。 航道服务质量用运行服务水平来进行评价。 运行服务水平系数定义为航道实际通过量和设计通行能

15、力的比值。 它是确定航道运行状 况的重要参数， 也是检验航道是否会发生交通拥挤的衡量标准。 运行服务水平系数的计算公 式如下： CS WW= (5) -3- http:/ 其中：是运行服务水平系数；为航道实际通过量（吨位或艘数） ；是可能通行能力。 SWCW 参照道路工程中对道路运行状况的评价标准和广西西江航道的统计资料， 初定航道各级 服务水平系数见表 3。该系数有待于结合其他航道情况加以验证与调整。 表表 3 运行服务水平划分标准运行服务水平划分标准 Tab.3 Grade partition of running service level 运行服务水平等级 运行服务水平系数 一级 0.

16、50.6 二级 0.60.7 三级 0.70.8 四级 0.81.0 4 西江航道服务水平的评价 西江航道服务水平的评价 根据表 2表 3 中对内河航道服务水平的划分标准，结合西江桂梧段航道的实测资料， 对桂梧段航道进行服务水平的评价。 由目前西江航道的等级状况（四级） ，根据闵朝斌提出的敞流航道通过能力计算公式9， 结合本文提出的设计服务水平系数方法， 可计算出该航道对应于不同设计服务水平时的日上 下行设计通过能力，具体数值见表 4。再将 2004 年西江桂梧段航道的实测资料进行分析， 得到年日均实际货物通过量，则可计算出航道对应的运行服务水平系数。 表表 4 西江桂梧段航道设计通行能力西江桂梧段航道设计通行能力 Tab.4 Design waterway capaci