京杭运河船舶大型化和标准化指标探讨

毛 宁

京杭运河通航里程达883 k m，北起山东济宁，南至浙江杭州，全线共有梯级17个，通航船闸35座，贯通山东、江苏、浙江3省，与长江三角洲主要内河航道网相联结，构成我国“北煤南运”和长江三角洲地区物流与外向型经济的运输大通道［1－3］。由于航行于运河的船舶标准化程度低，船型杂乱，船舶平均吨位小，使航道和船闸等通航设施的利用率与通过能力不能得到有效发挥，降低了船舶营运效率和内河航道竞争力。船舶的大型化和标准化是船舶运输发展的必然结果。因此，在市场的调节作用下，船舶将朝大型化的方向发展，但大型化的趋势和程度要受市场的影响，而且船型的发展可能杂乱无序，故必须采取积极的行政措施推动船舶的大型化和标准化。

1 船舶大型化指标分析

船舶的大型化和标准化有利于提高航道和通航设施的通过能力，但在计算其通过能力时，往往是根据其水域面积和组合的设计船型的吨位来计算，随着船舶的大型化和标准化，设计船型的吨位和组合都将发生变化。事实上，这些通航设施提供的是通航的水域面积，若要得到通过船舶的吨位，还需将面积转化为吨位。若直接分析船舶的面积，并采用代表船舶面积的物理量作为船舶大型化的指标之一，将有助于反映这些问题的本质，并解决船闸通过能力计算中的设计船型（队）的选取和组合这一难题。施桥船闸某断面船舶指标见表1。

表1 京杭运河施桥船闸断面船舶指标

表1统计了京杭运河施桥船闸断面某5年间船舶的各项指标，包括驳船、单放船和挂机船的统计平均吨位g、面积s。为表征船舶的单位吨位对应的面积，引入单吨面积的概念，将其定义为船舶的面积与吨位之商，即

由于单吨面积γ综合反映了船舶的吨位、平面尺度，能够更全面地反映船舶大型化的特点，故而可将其作为反映船舶大型化的指标之一。

由表1可见，各类船舶的平均吨位和平均面积均在逐年增加，但平均面积的增幅明显小于平均吨位，从而使得单吨面积逐年减小，反映了船舶的大型化使得船舶的单位吨位对应的水域面积减小。随着船舶的大型化和标准化，船舶吨位越大，单吨面积越小，一定水域内的船舶通过量越大，有助于提高航道和通航设施的利用率和通过能力。3类船舶的单吨面积中，驳船最小，单放船比驳船平均约大15%，挂机船最大，约为驳船的1.6倍，或者说，一定水域内能够通过的驳船吨位最大、挂机船吨位最小，将挂机船淘汰或改造，对提高航道和通航设施的利用率是非常有益的。

施桥船闸断面驳船的单吨面积在0.76～0.96 m2／t之间，全部船舶的单吨面积在0.73～1.01 m2／t之间，这样的船型处于什么样的水平，可与内河水运发达的美国内河船型进行比较。根据文献［4］，美国内河运输船舶主要分为干散货驳船、液体货驳船、油船、干散货船等（见图1），其中干散货驳船和液体货驳船为美国内河货运市场最主要的运输船舶（所占运量超过80%）；而且多年来的船舶构成比例及其货运量占比基本保持不变，表明美国内河航运市场的运输结构是稳定的。因此，分析美国内河典型驳船的尺度指标对于我国内河货运船舶的大型化和标准化是有重要参考意义的。表2统计了美国内河典型驳船的单吨面积，其数值在0.41～0.52 m2／t之间，仅为国内驳船单吨面积数值的0.55，两者差距很大，表明我国内河运输船舶的大型化和标准化程度尚低，船舶的性能指标还有很大的提高空间。

图1 美国内河各类货船货物运量比例

表2 美国内河典型驳船尺度指标

2 船舶标准化指标分析

虽然船舶的标准化是由安全、环保、船舶技术、性能和尺度等标准构筑的体系，但就从影响航段和通航设施的通过能力来看，主要还是船舶平面尺度的标准化。然而，在船舶的标准化过程中，对于船舶尺度标准化程度的衡量，虽然可通过统计运行船舶中属于标准船型的船舶比例，但这不能全面地反映所有船舶与标准船型之间的关系。考虑到船舶尺度的标准化还关系到其吨位，因而可根据船舶的吨位和面积讨论船舶尺度标准化程度的衡量。

根据交通运输部对京杭运河所推行的标准船型，并抽样选取在施桥船闸断面上观测的全部船舶，整理出船舶的吨位（t）和对应的面积（m2）。为便于分析比较，将它们的吨位和面积看作为一组（xi，yi）数据散点，将其点绘于横坐标为吨位x、纵坐标为面积y的平面坐标内，见图2。

图2 京杭运河施桥断面抽样船舶标准化指标图

图中曲线为标准船型的吨位和面积的二次多项式回归曲线。不难看出，①当实际船舶的数据点位于曲线上方时，相比标准船型，其单位面积偏大，曲线下方的船舶单位面积则偏小；②实际船舶数据点越偏离该曲线，船舶尺度的标准化程度越低，或者说，船舶尺度的标准化就是要求实际船舶的数据点尽可能地集中在曲线上。

根据曲线拟合的最小二乘法，将船舶吨位和面积（xi，yi）之间的回归函数关系记为y＝f（x），标准船型的回归曲线表示为ys＝fs（x），实际船舶的回归曲线表示为yp＝fp（x），为衡量船舶尺度标准化的程度，引入船舶尺度标准化系数［5］：

根据式（2），可分别计算得到我国京杭运河航段和美国密西西比河运输船舶的ρ值分别为0.71和0.99。由此看出，像美国这样内河水运发达、船型标准化程度很高的地区，其ρ值接近1，而我国内河船舶的ρ值相对较小，表明我国内河船舶尺度的标准化仍有很大的提高空间。

3 结论

（1）引入的单吨面积综合反映了内河船舶的吨位和平面尺度，可将其作为船舶大型化的衡量指标之一。

（2）船舶吨位越大，单位面积越小，驳船的单位面积最小，单放船次之，挂机船最大。

（3）船舶尺度标准化系数可以用来衡量和判断船舶尺度的标准化程度，我国京杭运河航段和美国密西西比河运输船舶的ρ值分别为0.71和0.99。

［1］ 姚汉源.京杭运河史［M］.北京：中国水利水电出版社，1997.

［2］ 徐从法，马亦文.五十年巨变：京杭运河发展史上第四个里程碑［J］.江苏交通，2000（2）：53－56.

［3］ 邹宝山.京杭运河治理与开发［M］.北京：中国水利水电出版社，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 鹏，丁天平.基于尺度的内河船型标准化指标研究［J］.水运工程，2009（4）：113－116，126.