京杭運河船舶大型化和標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)探討

毛 寧

京杭運河通航里程達(dá)883 k m，北起山東濟寧，南至浙江杭州，全線共有梯級17個，通航船閘35座，貫通山東、江蘇、浙江3省，與長江三角洲主要內(nèi)河航道網(wǎng)相聯(lián)結(jié)，構(gòu)成我國“北煤南運”和長江三角洲地區(qū)物流與外向型經(jīng)濟的運輸大通道［1－3］。由于航行于運河的船舶標(biāo)準(zhǔn)化程度低，船型雜亂，船舶平均噸位小，使航道和船閘等通航設(shè)施的利用率與通過能力不能得到有效發(fā)揮，降低了船舶營運效率和內(nèi)河航道競爭力。船舶的大型化和標(biāo)準(zhǔn)化是船舶運輸發(fā)展的必然結(jié)果。因此，在市場的調(diào)節(jié)作用下，船舶將朝大型化的方向發(fā)展，但大型化的趨勢和程度要受市場的影響，而且船型的發(fā)展可能雜亂無序，故必須采取積極的行政措施推動船舶的大型化和標(biāo)準(zhǔn)化。

1 船舶大型化指標(biāo)分析

船舶的大型化和標(biāo)準(zhǔn)化有利于提高航道和通航設(shè)施的通過能力，但在計算其通過能力時，往往是根據(jù)其水域面積和組合的設(shè)計船型的噸位來計算，隨著船舶的大型化和標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計船型的噸位和組合都將發(fā)生變化。事實上，這些通航設(shè)施提供的是通航的水域面積，若要得到通過船舶的噸位，還需將面積轉(zhuǎn)化為噸位。若直接分析船舶的面積，并采用代表船舶面積的物理量作為船舶大型化的指標(biāo)之一，將有助于反映這些問題的本質(zhì)，并解決船閘通過能力計算中的設(shè)計船型（隊）的選取和組合這一難題。施橋船閘某斷面船舶指標(biāo)見表1。

表1 京杭運河施橋船閘斷面船舶指標(biāo)

表1統(tǒng)計了京杭運河施橋船閘斷面某5年間船舶的各項指標(biāo)，包括駁船、單放船和掛機船的統(tǒng)計平均噸位g、面積s。為表征船舶的單位噸位對應(yīng)的面積，引入單噸面積的概念，將其定義為船舶的面積與噸位之商，即

由于單噸面積γ綜合反映了船舶的噸位、平面尺度，能夠更全面地反映船舶大型化的特點，故而可將其作為反映船舶大型化的指標(biāo)之一。

由表1可見，各類船舶的平均噸位和平均面積均在逐年增加，但平均面積的增幅明顯小于平均噸位，從而使得單噸面積逐年減小，反映了船舶的大型化使得船舶的單位噸位對應(yīng)的水域面積減小。隨著船舶的大型化和標(biāo)準(zhǔn)化，船舶噸位越大，單噸面積越小，一定水域內(nèi)的船舶通過量越大，有助于提高航道和通航設(shè)施的利用率和通過能力。3類船舶的單噸面積中，駁船最小，單放船比駁船平均約大15%，掛機船最大，約為駁船的1.6倍，或者說，一定水域內(nèi)能夠通過的駁船噸位最大、掛機船噸位最小，將掛機船淘汰或改造，對提高航道和通航設(shè)施的利用率是非常有益的。

施橋船閘斷面駁船的單噸面積在0.76～0.96 m2／t之間，全部船舶的單噸面積在0.73～1.01 m2／t之間，這樣的船型處于什么樣的水平，可與內(nèi)河水運發(fā)達(dá)的美國內(nèi)河船型進(jìn)行比較。根據(jù)文獻(xiàn)［4］，美國內(nèi)河運輸船舶主要分為干散貨駁船、液體貨駁船、油船、干散貨船等（見圖1），其中干散貨駁船和液體貨駁船為美國內(nèi)河貨運市場最主要的運輸船舶（所占運量超過80%）；而且多年來的船舶構(gòu)成比例及其貨運量占比基本保持不變，表明美國內(nèi)河航運市場的運輸結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。因此，分析美國內(nèi)河典型駁船的尺度指標(biāo)對于我國內(nèi)河貨運船舶的大型化和標(biāo)準(zhǔn)化是有重要參考意義的。表2統(tǒng)計了美國內(nèi)河典型駁船的單噸面積，其數(shù)值在0.41～0.52 m2／t之間，僅為國內(nèi)駁船單噸面積數(shù)值的0.55，兩者差距很大，表明我國內(nèi)河運輸船舶的大型化和標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，船舶的性能指標(biāo)還有很大的提高空間。

圖1 美國內(nèi)河各類貨船貨物運量比例

表2 美國內(nèi)河典型駁船尺度指標(biāo)

2 船舶標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)分析

雖然船舶的標(biāo)準(zhǔn)化是由安全、環(huán)保、船舶技術(shù)、性能和尺度等標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)筑的體系，但就從影響航段和通航設(shè)施的通過能力來看，主要還是船舶平面尺度的標(biāo)準(zhǔn)化。然而，在船舶的標(biāo)準(zhǔn)化過程中，對于船舶尺度標(biāo)準(zhǔn)化程度的衡量，雖然可通過統(tǒng)計運行船舶中屬于標(biāo)準(zhǔn)船型的船舶比例，但這不能全面地反映所有船舶與標(biāo)準(zhǔn)船型之間的關(guān)系?？紤]到船舶尺度的標(biāo)準(zhǔn)化還關(guān)系到其噸位，因而可根據(jù)船舶的噸位和面積討論船舶尺度標(biāo)準(zhǔn)化程度的衡量。

根據(jù)交通運輸部對京杭運河所推行的標(biāo)準(zhǔn)船型，并抽樣選取在施橋船閘斷面上觀測的全部船舶，整理出船舶的噸位（t）和對應(yīng)的面積（m2）。為便于分析比較，將它們的噸位和面積看作為一組（xi，yi）數(shù)據(jù)散點，將其點繪于橫坐標(biāo)為噸位x、縱坐標(biāo)為面積y的平面坐標(biāo)內(nèi)，見圖2。

圖2 京杭運河施橋斷面抽樣船舶標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)圖

圖中曲線為標(biāo)準(zhǔn)船型的噸位和面積的二次多項式回歸曲線。不難看出，①當(dāng)實際船舶的數(shù)據(jù)點位于曲線上方時，相比標(biāo)準(zhǔn)船型，其單位面積偏大，曲線下方的船舶單位面積則偏??；②實際船舶數(shù)據(jù)點越偏離該曲線，船舶尺度的標(biāo)準(zhǔn)化程度越低，或者說，船舶尺度的標(biāo)準(zhǔn)化就是要求實際船舶的數(shù)據(jù)點盡可能地集中在曲線上。

根據(jù)曲線擬合的最小二乘法，將船舶噸位和面積（xi，yi）之間的回歸函數(shù)關(guān)系記為y＝f（x），標(biāo)準(zhǔn)船型的回歸曲線表示為ys＝fs（x），實際船舶的回歸曲線表示為yp＝fp（x），為衡量船舶尺度標(biāo)準(zhǔn)化的程度，引入船舶尺度標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)［5］：

根據(jù)式（2），可分別計算得到我國京杭運河航段和美國密西西比河運輸船舶的ρ值分別為0.71和0.99。由此看出，像美國這樣內(nèi)河水運發(fā)達(dá)、船型標(biāo)準(zhǔn)化程度很高的地區(qū)，其ρ值接近1，而我國內(nèi)河船舶的ρ值相對較小，表明我國內(nèi)河船舶尺度的標(biāo)準(zhǔn)化仍有很大的提高空間。

3 結(jié)論

（1）引入的單噸面積綜合反映了內(nèi)河船舶的噸位和平面尺度，可將其作為船舶大型化的衡量指標(biāo)之一。

（2）船舶噸位越大，單位面積越小，駁船的單位面積最小，單放船次之，掛機船最大。

（3）船舶尺度標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)可以用來衡量和判斷船舶尺度的標(biāo)準(zhǔn)化程度，我國京杭運河航段和美國密西西比河運輸船舶的ρ值分別為0.71和0.99。

［1］ 姚漢源.京杭運河史［M］.北京：中國水利水電出版社，1997.

［2］ 徐從法，馬亦文.五十年巨變：京杭運河發(fā)展史上第四個里程碑［J］.江蘇交通，2000（2）：53－56.

［3］ 鄒寶山.京杭運河治理與開發(fā)［M］.北京：中國水利水電出版社，1990.

［4］ Navigation Data Center.Water bor ne transportation lines of the United States，Volume 1：National su mmaries［R］.Water Resource Support Center，U.S.Ar my Corps of Engineers.Virginia：2002.

［5］ 廖 鵬，丁天平.基于尺度的內(nèi)河船型標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)研究［J］.水運工程，2009（4）：113－116，126.