水路运载工具原理及应用.ppt

《水路运载工具原理及应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水路运载工具原理及应用.ppt（196页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第2章 水路运载工具原理及应用,2.1.1 水路运输系统的发展过程,2.1 水路运输概述,水路运输简称水运，是指利用船舶航行于水域，完成旅客与货物运送的经济活动。人类使用船舶作运输工具的历史，几乎和人类文明史一样悠久。从远古的独木舟发展到现代的运输船舶，大体经历了4个时代：舟筏时代、帆船时代、蒸汽机船时代和柴油机船时代。,1 舟筏时代 人类以舟筏作为运输、狩猎和捕鱼的工具，至少起源于石器时代。我国1956年在浙江出土的古代木浆，据鉴定是4000年前新石器时代的遗物。说明舟筏的历史，可以追溯到史前年代。,2 帆船时代 据记载，远在公元前4000年，古埃及就有了帆船。我国使用帆船的历史也可以追溯到

2、公元以前。从15世纪到19世纪中叶，是帆船发展的鼎盛时期。,图211 帆船,3 蒸汽机船时代 18世纪蒸汽机发明后，许多人试图将蒸汽机用于船上。1807年，美国人富尔顿首次在克莱蒙脱号船上用蒸汽机驱动装在两舷的边轮，在哈德逊河上航行成功。从此机械力开始代替自然力，船舶的发展进入新的阶段。尔后，汽轮机船、柴油机船又相继问世，又有油船和散货船，以及大型远洋客船制造成功。,图212 蒸气机船,4 柴油机船时代 柴油机船问世后发展很快，逐渐取代了蒸汽机船。第二次世界大战期间，为了适应战时运输的需要，美国建造的2610艘自由轮（万吨级使用燃油锅炉和蒸汽机的杂货船）是最后建造的一批往复式蒸汽机远洋运输船舶

3、。第二次世界大战结束后，工业化国家经济的迅速恢复和发展，国际贸易的空前兴旺，中东等地石油的大量开发，促使运输船舶迅速发展。为了提高船舶运输的经济效益，船舶出现了大型化、专业化、高速化、自动化和内燃机化的多种趋势。,（1）船舶大型化。首先是油船吨位的增长和大型化。1930年的世界商船队中，油船吨位只占总吨位1/10，1980年上升为1/2。60年代中期，就出现了20万吨以上的大油船和30万吨以上的特大油船。70年代又出现了50万吨以上的大油船。在油船大型化的同时，也出现了装运煤炭、矿砂、谷物等的干散货船的大型化。,图213 30万吨油轮 图214 马士基11000箱柜船,（2）船舶专业化 第二次

4、世界大战以后，各种专用船发展很快。杂货船用途广泛，适应性强，在艘数上至今仍占首位。典型的杂货船都以低速柴油机为动力，载质量不超过2万吨，航速为15 n mile/h左右。为了提高杂货船运输多种货物的能力，近年来制造出多用途船，除载运普通件杂货外，还能载运集装箱、重货、冷藏货和散货等。,（3）船舶高速化 自20世纪50年代起，航运界为了加快船舶周转，一度掀起船舶高速化的热潮。普通杂货船航速提高到18 n mile/h，集装箱船航速在20 n mile/h以上，美国建造的“SL7型高速集装箱船，以两台6万PS汽轮机为主机，最高航速达33 n mile/h。,图215 SB2688高速客船,（4）船

5、舶自动化 60年代初期以来，各国航运企业为了减少船员人数，改善船员劳动强度和提高船舶营运的经济效益，逐步实现了轮机、导航和舣装三个方面的自动化。如60年代中期造出机舱定期无人值班的船舶，已得到各国船级社的承认。,（4）船舶内燃机化 船舶普遍采用柴油机为主机。柴油机同蒸汽机比较，具有热效率高、油耗低、占地小等优点。战后，低速大功率柴油机由于增压技术的进步，单机功率不断提高，过去必须安装汽轮机的大型高速船也能应用柴油机。另一方面柴油机对燃用劣质油的适应性也不断改善，这样在经济上便具有优越性。对于机舱空间受限制的滚装船、集装箱船、汽车渡船等，则可以选用体积小、质量轻的中速柴油机，通过减速箱来驱动螺旋

6、桨。油耗低、能燃用劣质油的不同功率的柴油机现在几乎占领了船用发运机的全部市场。因此，第二次世界大战后的运输船舶发展阶段被称为柴油机船时代。,我国幅员辽阔，大陆海岸线18 000多公里，岛屿海岸线14000多公里，流域100km2以上的天然河流有5 000多条，大小湖泊有900多个，具有发展水运的自然条件，而且我国也是世界上水路运输发展较早的国家之一。在一个相当长的历史时期内，我国的水路运输事业不论在对本国的经济文化发展方面，还是在开展对外贸易和国际交流方面，均起着十分重要的作用。明、清时期，实行海禁和闭关锁国政策，尤其是1840年鸦片战争开始的帝国主义入侵以后，我国水运事业的发展受到了阻碍。,

7、1949年中华人民共和国成立以后，我国水运事业获得了很大的发展。50多年来，水路客、货运量，轮驳船总载重吨位和在全国各种运输方式总货物周转量中水运的比重都有了大幅度的增长。目前，我国的商船已航行于世界100多个国家和地区的400多个港口。在我国已基本形成一个具有相当规模的水运体系。,图216 中国港口分布,水路运输系统由船舶、港口、各种基础设施和服务设施组成。水路运输的主要技术设备包括：船舶、航道、港口及通信、导航等设施。港口是水运生产的一个重要环节。船舶的装卸、补给、修理工作和船员的修整等都要在港口进行。因此，可以说港口是水运工作的关键所在。不论河港或海港，其最基本的功能就是为船舶进行装卸搬

8、运工作。为保证水上运输工作的顺利进行，还有许多部门要密切协同，相互支援。所有上述各系统汇合起来才能组成完整的水运系统；而一般地讲，可以认为水上运输的组成主要是船和港。,2.1.2 水路运输系统,水路运输在所有运输方式中，是最为便宜的运输工具，但运输速度最慢，其系统技术经济特性主要反映在以下方面。,2.1.3 水路运输的技术经济特性,1 运输能力大 在海上运输中，目前世界上最大的超巨型油船的载质量达55万t以上，集装箱船箱位已达50006 000TEU，矿石船载质量达35万t，巨型客轮已超过8万t。海上运输利用天然航道，若条件许可，可随时改造为最有利的航线。因此，其运输能力大。在内河运输中，美国

9、最大顶推船队运载能力达到56万t。我国顶推船队的运载能力已达3万t，相当于铁路列车的610倍。在运输条件良好的航道，通过能力几乎不受限制。,2 能源消耗低 运输1t货物至同样距离而言，水运（尤其是海运）所消耗的能源最少。,3 单位运输成本低 水运的运输成本约为铁路运输的1/251/20，公路运输的1/100。因此，水运（尤其是海运）是最低廉的运输方式，适于运输费用负担能力较弱的原材料及大宗物资的运输。,4 续航能力大 一艘商船出航，所携带的燃料、粮食及淡水，可历时数十日，绝非其他任何运输工具可比。商船还具有独立生活的种种设备，如发电、制造淡水、储藏大量粮食的粮舱、油槽等，能独立生活。,5 受气

10、候和商港限制，且可达性低 商船航行海上，遇暴风需及时躲避；遇大雾需按避碰章程办理，以防损害，这都是气候对水路运输的限制。另外，商船到达商港，每因港湾水深或装卸设备的缺乏，而限制商船的入港与作业。再者，水路运输的可达性不高，往往需要地面运输系统的配合才能完成客、货运输过程。,6 劳动生产率高 由于船舶运载量大，配备船员少，因而其劳动生产率较高。,7 航速低 由于大型船舶体积大，水流阻力高，因此航速一般较低。低速行使所需克服的阻力小，能够节约燃料；航速增大所需克服的阻力直线上升。,2.1.4 水路运输的经营特性,水路运输（尤其是海运）的经营，由于具有国际性，易受国际政治、经济、法律及外汇的影响，远

11、较其他运输方式的经营困难。其经营特性如下。,1 投资额巨大且回收期长 海运公司订造或购买船舶需巨额资金。船舶是其固定资产，折旧期较长（一般为20年）。就投资分析而言，用于固定资产之比例较其他企业高，且船舶没有移作其他用途的可能。,2 国际化经营且竞争激烈 海洋运输经营具有国际化，船舶航行于公海，需争取各国货载的运送，由于世界船吨严重过剩，同行业间竞争激烈。同时，还需面对其他运输方式的竞争。,3 兴衰循环，运费收入不稳 海运市场亦如经济景气变化，有其周期性循环，对于运费高低影响很大。,4 舱位无法储存 海运企业运输服务，不能像一般企业可随意减产或增产，即海上运输无法将货物及旅客舱位储存。,5 要

12、尊重国际法律 海运企业经营系属世界性商务活动，除各国的海运法规外，对于国际公约与国际惯例须予以尊重，以适应国际海运市场。主要包括：（1）国内法；（2）国际公约；（3）国际惯例。,2.2.1 概 述,港口作为交通运输枢纽、水陆联运的咽喉，通常是铁路、公路、水路和管道几种运输方式的汇集点。港口通过能力受与其连接的各种运输方式能力的制约；反过来港口能力也影响与其连接的各种运输能力的发挥。我国是一个约有18 000余公里大陆海岸线的国家，同时又是一个岛屿众多的国家，拥有大小岛屿6 500多个，岛屿岸线约14 000余公里。江河众多，内河流域面积在100km2以上的共有5 700多条，总长约430 00

13、0km，发展水运和建设港口的条件十分优越。我国现有港口600余个，上海港是我国最大的港口，2005年完成吞吐量4.43亿t，成为世界第一大港，完成集装箱1809万TEU，居世界第3位。沿海主要港口吞吐量超过8亿t，万吨级以上泊位近500座。随着我国经济和对外贸易的发展，我国港口正面临功能扩展、完善和稳步建设的新阶段。,2.2 港 口,图221 中国港口图,表221 全国港口国际标准集装箱吞吐量前10名,今天，我们规划、扩建和完善大中型港口功能建设时，应该把港口视为推动地区经济发展和国际运输链、国际生产贸易的组成部分，这是因为：,（1）港口通常是海运的起、终点。海洋运输无论是集装箱或散货运输，都

14、是货运量最大的运输方式。因此，港口总是运输链上货物最集中的地方。如果需要增加工业、商业和技术活动，货物集中是实现规模经济的最好条件；,（2）如果不同大陆之间，或相距较远的国家之间，在生产要素上存在着巨大差别，通常要靠海运运输货物，港口自然是用最有利方式将不同的生产要素的作用结合的地点，这正是“临港工业”在国际市场上取得巨大的成本优势的原因；,（3）就国际贸易而言，港口仍然是最大、最重要的运输方式连接点，在这里可以找到货主、货运代理、托运人、船东、船务代理、货物分运商、包装公司、陆地运输经营人、海关、商检、银行、保险、法律等有关公司和部门，这里是重要的信息中心和国际运输的完整舞台。港口正以水陆联

15、运枢纽功能为主体，向兼有产业、商务、贸易的国际贸易综合运输中心和国际贸易的后勤基地发展。,港口建设投资大、周期长、关连问题多，港口已成为国民经济和贸易发展的媒介，港口 规划应是国家和地区国民经济发展规划的重要组成部分，作好不同阶段的港口发展规划和港口布置，是进行港口建设前期工作的主要内容。,港口是指位于江、河、湖、海的沿岸，具有一定设施和条件，进行船舶靠泊、旅客上下、货物装卸、生活物料供应等作业的地方。它包括水域和陆域两大组成部分。水域是供船舶航行、运转、锚泊、停泊装卸使用的，要求有适当的深度和面积，水流平缓，水面稳静；陆域是供旅客上下船、货物装卸、堆存和转载使用的，要求有适当的高程、岸线长度

16、和纵深，并配有仓库、堆场、铁路、公路、装卸机械和各种必要的附属设备。,2.1.4 水路运输的经营特性,图222 直布罗陀市玛瑞娜港口,1 港口水域 港口水域是指港界线以内的水域面积。主要包括锚地、航道、回转水域、港池、防波堤及导航助航标志。,2.1.4 港口的基本组成,（1）锚地 锚地是供船舶抛锚候潮、等候泊位、避风、办理进出口手续、接受船舶检查或过驳装卸等停泊的水域。有防波堤掩护的海港，把口门以外的锚地称为港外锚地，它的作用是供船舶抛锚停泊等待检疫、引航和乘潮进港；口门以内的锚地称为港内锚地。其作用是供船舶避风停泊、等待靠岸及离港、进行水上由船转船的货物装卸。河港锚地还供船舶进行解队和编队作

17、业。,（2）航道 航道是船舶进出港的航行通道。有防波堤掩护的海港，同样以防波堤为界，把航道分为港外航道和港内航道。航道一般设在天然水深良好，泥沙回淤量小，不受横风、横流和冰凌等因素干扰的水域中。航道必须有足够的水深和宽度。航道水深需满足设计标准船型的满载吃水要求，有的港口天然水深即可满足这一要求，而大多数港口由于航道天然水深不足或有局部浅滩，需进行人工疏浚和整治。,在工程量大、整治比较困难的条件下，航道水深一般按大型船舶乘潮进出港的原则考虑；在工程量不大，或船舶航行密度较大的情况下，航道水深可按随时进出港的原则确定。河港的航道水深同样应保证设计标准船型的安全通过。航道的宽度可根据船舶通航的频繁

18、程度分别采用单向航道和双向航道。在航行密度比较小的情况下，为了减小挖方量和泥沙回淤量，经过技术经济比较后，可考虑采用单向航道。一般大中型港口都是采用双向航道。,（3）航标 为了保证进出港船舶的航行安全，每个港口、航线附近的海岸均有各种助航设施。航标的主要功能是为航行船舶提供定位信息；提供碍航物及其他航行警告信息；根据交通规则指示航行；指示特殊区域，如锚地、测量作业区、禁区等，即定位、警告、交通指示和指示特殊区域四方面功能。,按照设置地点，航标可分为沿海航标与内河航标。沿海航标建立在沿海和河口地段，引导船舶沿海航行及进出港口与航行。它分为固定航标和水上浮动航标两种。固定航标设在岛屿、礁石、海岸，

19、包括灯塔、灯桩、立标；水上浮动航标是浮在水面上，用锚或沉锤、链牢固地系留在预定海床上的标志，包括灯船与浮标。内河航标是设在江、河、湖泊、水库航道上的助航标志，用以标示内河航道的方向、界限与碍航物，为船舶航行指示安全航道。它由航行标志、信号标志和专用标志三类组成。按照工作原理分类，有视觉航标、音响航标与无线电航标。,（4）回转水域 回转水域是为船舶在靠离码头、进出港口需要转头或改向时而设置的水域，又称转头水域。其大小与船舶尺度、转头方向、水流和风速风向等因素有关。一般设在口门和码头泊位之间，以方便船舶作业。在内河港口，为方便控制，船舶逆流靠离岸。当船舶从上游驶向顺岸码头时，先调头，再靠岸；当船舶

20、离开码头驶向下游时，要逆流离岸，然后再调头行驶。为此，顺岸码头前水域要有足够的宽度供船舶调头使用。,图223 河港中船舶靠离码头的方法,（5）港池 供船舶靠泊、系缆和进行装卸作业使用的直接与码头相连的水域称为港池。对突堤式码头，码头从岸边伸人水域中，突堤与突堤之间的水域即为港池；对顺岸式码头，港池系指在码头前供船舶进行靠离岸作业所使用的水域，一般不得占用主航道。港池内水域要求不受风浪和水流的影响，以便为船舶提供一个稳静的水域条件供船舶安全作业。另外，要求港池有足够的水域面积，使船舶能方便地靠岸和离岸，必要时可在外档进行水上装卸作业。港池大小可根据船舶尺度、靠离码头的方式、水流和强风的影响及转头

21、区的布置等因素确定。,（6）防波堤 船舶装卸作业需要水面平稳，避免船舶颠簸。在天然掩护不足的地点建港，需要建设防波堤，用以围护足够的水域防止波浪、海流等侵蚀。,图224 港口平面示意图,图225 阿尔梅里亚港口示意图,2 港口陆域 港界线以内的陆域面积称为港口陆域。主要包括码头、泊位、仓库、堆场、铁路、道路、装卸运输机械及生产辅助设施。,（1）码头和泊位 码头是停靠船舶、上下旅客和装卸货物的场所。港口水域和陆域的交接线称为码头前沿线或码头岸线，它是港口的生产岸线和生产活动的中心。一艘船停靠在码头上，它所占用的码头岸线长度称为泊位。泊位的长度主要取决于船舶长度和安全系缆的要求，而码头岸线的长度则

22、取决于所要求的泊位数和每个泊位的长度。港口的码头岸线长度是港口规模的重要标志之一，表明了它能同时容纳并进行装卸作业的船舶数量。,图226 天津港五洲集装箱码头,图227 青岛港码头平面图,码头规模的确定 码头是港口生产的中心。一个港口可同时停靠码头进行装卸作业的船舶数量，即泊位数，是港口的主要规模之一。港口其他设施的规模一般均与码头泊位数量配套或相互协调。因此，确定码头规模是确定港口规模的主要内容之一。码头规模包含泊位停船吨级和泊位数量两个指标。停船吨级主要取决于货种、航线运距和吞吐量。一般情况，运距越长、船舶吨位越大，单吨运输成本越低。泊位数量还取决于码头装卸效率和船舶周转量（1年间到港的船

23、舶数量）。,专业化大宗散货泊位的停船吨级，其经济营运船型可粗略用单吨运输成本和必要运费率两个指标来选择，同时考虑航运市场运力分布和运价变化的一般规律。船舶周转量除与吞吐量有关外，还取决于船舶在本港的平均装卸量，这里很容易误解，船舶在港的货物装卸量和船型吨级一定都存在着直接关系。就班轮而言，除始发港和目的港占船舶载重量的比重较大外，沿途各港的装卸量与船型大小关系并不十分密切。如集装箱干线班轮挂靠各港的装卸量可从300500TEU到1 0001 500TEU。船舶在码头平均装卸量小，则船舶周转量大，因而船舶占用泊位时间中非生产性的辅助作业时间长，影响泊位吞吐能力。,图228 天津港码头,码头停船吨

24、级系指所能停泊的标准吨级的船舶，但在实际营运中停泊船舶是多样的，如1.5万吨级多用途泊位，它可能接待相当多万吨级及万吨以下的船舶，这都是降低泊位吞吐能力的因素。泊位装卸效率随系统水平的不同可以有很大差别，在规划阶段也难以精确确定。所有这些因素都影响泊位的实际的吞吐能力。在规划阶段，泊位的通过能力，可参考表23中的数据。所需泊位数S：,通常确定泊位数是根据装卸系统设计，选择适当系数、指标，较精确的估算Pt来确定泊位数：,式中：泊位年营运 装卸一艘设计船型所需时间（h）设计的船效率（t/h），按运量、货种、船舶性能、作业线数量和管理等因素综合考虑；设计船型在本港的装卸量；船舶的辅助作业、技术作业时

25、间以及船舶靠离泊位时间之和（h）船舶靠离泊间隔时间同航道、锚地、泊位前水域及港作业方式等条件有关，一般12h。昼夜非生产时间之和（h）。包括工间休息、吃饭及交接班时间，应根据本港实际情况而定，对集装箱泊位不宜超过1h；泊位利用率，选用规范数据。,表222,（2）码头泊位尺度的确定,这里所指的泊位就是一艘设计船型停靠码头时所占用的空间，即所占用的码头岸线长度（泊位长度）、码头前水域宽度（泊位宽度）和相应的水深（泊位水深）。泊位长度一般由船长工和船与船之间的必要间隔所构成。确定间隔要考虑系缆要求，船舶靠离安全、方便，一个泊位的装卸作业对相邻泊位作业互不妨碍以及要考虑装卸机械检修方便等因素。,单个泊

26、位 整个码头线只布置一个泊位。此时泊位长度主要取决于首尾缆的系缆角度和长度。首尾缆限制船舶移动的功能取决首尾缆的水平系缆角（）和垂直系缆角（），这是因为 和 决定着首尾缆平行码头线和垂直码头线的系缆力。和 与船型尺度、潮位及装载状态有直接关系，经分析使 在 时系缆综合效果较好。参照上述分析规范规定泊位间富裕长度按表223选取。,图229 单个泊位,表223,一个泊位长度:,L设计船长（m）。式（223）适用于有掩护的水域泊位长度的计算。系泊在开敞式码头的船舶，其受力较有掩护水域复杂，除系缆角度适宜外，缆绳应有足够长度以吸收船舶动能减少系船力。一般泊位长度：Lb（1.41.5）L（224）开敞式

27、码头为油码头时，多系墩式结构由作业平台、靠船墩和系缆墩所组成，通常布置两个靠船墩，其间距宜在船体平直段，故两墩间距常布置为（0.30.4）L。,（223）,连续设置多泊位,连续设置多泊位的端部泊位，其一侧相当于单个泊位，如图。由于相邻泊位允许交叉带缆和出现压缆现象，故表中d值可满足系缆要求。泊位长度Lb：端部泊位 LbL1.5d 中间泊位 LbLd 实践表明，这样的间距一个泊位有船，而相邻泊位进行靠离作业，可基本上满足互不影响的要求。,图2210 连续布置多泊位长度,（2）仓库和堆场,由于受运输组织、货流季节性变化和气象因素的影响，运输车辆和船舶往往难以做到同时抵港，即使同时抵港，两者的单元载

28、货量相差悬殊，不可能实现全部货物的直接换装作业，港口需要设置一定容量的仓库和堆场，作为车船不能完全对口的缓冲。另外，港口是车船换装的地方，也是货物的集散地。出口货物需要在港口聚集成批等候装船；进口货物需要检查、分类或包装，等候散发转运。港口必须具有足够容量的仓库与堆场，以保证港口的吞吐能力。因此，港口的仓库和堆场就是指为保证货物换装作业的正常进行，防止进出口货物灭失、损坏而提供的对货物进行临时或短期存放保管的建筑物。其主要作用是便于货物贮存、集运，有利于车、船的紧密衔接，保证货运质量，提高港口通过能力。,折角布置的泊位,在突堤式码头布置中，突堤与顺岸相接的两泊位成折角布置如图。我国现有码头岸线

29、折角有450、700和900从使用上看以大于700为好。青岛港口为450，其顺岸不能作为正常泊位使用。折角太小岸线损失太大。直立式码头折角处的泊位长度Lb：LbLd/2 式中；船长系数，按表选取。,图2210 连续布置多泊位长度,按仓库所在位置分为前方仓库和后方仓库。前方仓库位于码头的前沿地带，用于临时存储准备装船与从船上卸下的货物；后方仓库用于较长期存储货物，位于离码头较远处。按结构与用途，将港口仓库划分为普通仓库和特种仓库（简仓、油罐等）。普通仓库用于堆放杂货，也有的用于堆放粮食或化肥等散装货物。筒仓主要用于存储散装水泥与粮食等。油罐主要用于存储油类等液体货物。随着海上油田的开采，还出现了

30、大型海上油库。,由码头线至第一排仓库（或堆场）前缘线之间的场地，称为码头前沿作业区，它是货物装卸、转运和临时堆存的场所，一般设有装卸和运输设备，还可供流动运输车辆操作运行使用。客运任务较多的港口要设置客运码头，码头上建有客运站，供旅客候船休息。,图2212 堆场与仓库,（3）港口铁路,由于我国海港集中在东部沿海，腹地纵深大，铁路运输是货物集疏的重要手段。完整的港口铁路应包括港口车站、分区车场、码头和库场的装卸线，以及连接各部分的港口铁路区间正线、联络线和连接线等。港口车站负责港口列车到发、交接、车辆编解集结；分区车场负责管辖范围内码头、库场的车组到发、编组及取送；港口铁路区间正线用于连接铁路接

31、轨站与港口车站；装卸线承担货物的装卸作业；联络线连接分区车场与港口车站；连接线连接分车场与装卸线。,（4）港口道路,港口道路可分为港内道路与港外道路。港内道路由于要通行载货汽车与流动机械，对道路的轮压、车宽、纵坡与转弯半径等方面都有特殊要求。港内道路行车速度较低，一般为15km/h左右。港外道路是港区与城市道路与公路连接的通道。若通行一般的运输车辆，其功能及技术条件与普通道路相同。,图2213 港口铁路与道路,（5）装卸和运输机械,港口装卸和运输机械是指用来完成船舶与车辆的装卸、库场货物的堆码、拆垛以及舱内、车内、库内装卸作业的各种起重运输机械。港口装卸和运输机械的种类很多，可分为港口起重机械

32、、港口连续输送机械、装卸搬运机械和港口专用机械四大类。要使各类机械都能充分发挥作用，必须进行合理地选择配置和管理使用。,图2214 码头装卸机械,（6）港口生产辅助设备,为保证港口完成水陆联运任务，在港口陆域上还设有各种生产辅助设备。主要包括：给排水设施、供电、照明、通讯及导航系统、办公楼、流动机械库、机械修理厂、候工室等生产辅助建筑以及燃料供应站、工作船基地等。,图2215 港口辅助生产设备,船舶航行作业系统包括港内外航道、锚地、港池和船舶转头水域，以及船舶通信、导航等设施；装卸作业系统包括码头和水上作业锚地以及装卸运输机械设备；储存作业系统包括仓库、堆场和库场机械设备；集疏运作业系统包括铁

33、路、道路、管道和内河水网等。这四大作业系统均有各自的生产能力，只有实现了它们的协调配合，才能形成港口的综合生产能力港口通过能力。如果其中任何一个环节发生“瓶颈”现象，都将抑制港口通过能力的充分发挥。因此，港口的生产营运就是通过不断地实施科学管理和扩大规模，使港口的各作业系统由原来的不平衡达到一个新的平衡，以取得最佳的经济效益。,港口既是水陆运输工具的衔接点和货物、旅客的集散地，又是由为车、船、货、客提供服务的各种工程建筑物和设备组成的综合体。港口的水、陆域各组成部分，构成了港口生产的四大作业系统，即船舶航行作业系统、装卸作业系统、储存作业系统和集疏运作业系统。,通过对港口主要组成的介绍，可以对

34、港口的概念作简要地描述：,（1）港口就其功能而言，是交通枢纽、水陆联运的咽喉；是水陆运输工具的衔接点和货物、旅客的集散地。,（2）港口就其工程内容而言，是各种工程建筑物（水工、房建、铁路、道路桥梁和给排水等）、设备以及信息基础设施所组成的综合体，而港口水工建筑物是这个综合体的主要组成部分。,3 港口的分类,研究港口的分类，目的在于明确港口的性质，以作为研究其构成、作用和布局的依据。,（1）按用途划分,商港（贸易港口）供商船往来停靠，办理客、货运输业务的港口。一般具有停靠船舶、上下旅客、装卸货物、供应燃物料、修理船舶等所需的各种设施和条件。按装卸货物的种类划分，有综合性港口和专业性港口两类。综合

35、性港口系指装卸转运各种货物和从事客运服务的港口。专业性港口系指专门或主要装卸某单一货类的港口。,图2216 上海港,工业港 为临近江、河、湖、海的大型工矿企业直接运输原材料、燃料和产成品而设置的港口。一般设在某个工业基地或加工业的中心，也可称为货主码头或业主码头。有的工业港只是在商港范围内划分一定的区域专门为某企业服务，港口业务由企业负责经营。如大连地区的甘井子大化码头、石油七厂码头；上海地区位于长江南岸的上海宝山钢铁总厂码头、位于杭州湾的上海金山石化总厂的陈山原油码头；日本的鹿岛、川崎、千叶等港口均属工业港。,渔港 供渔船停泊、避风、装卸渔货和渔需物资的港口，是渔船队的基地。舟山群岛的定海港

36、、大连渔港都是我国的著名渔港。渔获物易腐烂变质，一经卸港必须迅速处理，因此渔港一般都设有鱼产品加工厂、鱼粉厂、网具厂、渔轮修造厂、冷藏库和收购转运站等设施。,军港 为舰艇停泊并取得舰艇所需战术补给的港口。在港口选址、总图布置、陆域设施等与上述港口有较大差别。,旅游港 近年来，作为海滨休憩活动的海上游艇数量不断增多，日本约2000人拥有l艘，我国海滨城市已开始此项休憩活动。为游艇停泊和上岸保管而设计的港池、码头及陆域设施已成为一种形式的港口，常称为游艇基地。,大 坂 港 游 艇 基 地,（2）按地理位置分,海港 港口位于有掩护的海湾内或位于开敞的海岸上。,图2217 海港,河口港 位于河流入海口

37、或河流下游潮区界内的港口。可同时停泊海船和河船。由于河口港与腹地联系方便，有河流水路优越的集疏运条件，对风浪又有较好的掩护条件，因此历史悠久的著名大港多属于河口港。我国第一大港上海港位于长江口黄浦江岸，世界第一大港鹿特丹港位于莱茵河三角洲，美国第一大港纽约新泽西位于哈得孙河口，德国第一大港汉堡港位于易北河口。,河港 位于河流沿岸，多以内贸为主，停泊河船。我国武汉、重庆、安庆、九江等都是长江上的主要河港。湖南湘江的长沙港，江西赣江的南昌港，江苏的盐城港等都是较大的河港。,运河港 位于运河上，如我国徐州港、扬州港等。有的国家根据港口的重要程度，或根据管理体制，或根据吞吐量将港口划分为不同的等级，我

38、国目前尚没有划分港口等级的标准。,图2218 运河港,4 港口营运,水运生产过程是使货物和旅客转移场所的过程，运输货物和旅客的工具是船舶和各种车辆以及管道。港口是货物和旅客同船舶及其他运输工具的连接点，同时也是众多与货物有关的单证、信息和数据汇集、分送的中心，通过港口装卸货物、上下旅客、信息处理获得港口的各种服务。由此可见，货物、旅客、船舶及其他运输工具是港口的主要服务对象。港口营运就是围绕着高效率、高质量、低成本的装卸货物和良好的信息分送；安全、舒适、服务周到地使旅客上下船；保证船舶安全进出港口和快速装卸，以优质、高速、准时、低费吸引货源、客源和运输船舶来港，不断增加吞吐量和扩大自己的腹地。

39、本章将讨论与港口规划有密切联系的货物和船舶的基本知识及其营运条件。,货种与装运方式,（1）货物及其在港内的作业方式,从运输、存储条件和装卸工艺的角度考虑，货物可分为三大类：件杂货、干散货和液体货。,件杂货：凡成件运输和保管的货物，不论有无包装，都可称件杂货。它们的型式、形状、大小及重量各不相同，种类繁多。包装货常见有：袋装、捆装、箱装、桶装、篓装和罐装等。无包装的大宗零散件货，如金属及其制品、木材等；单个大件货，如机械设备、金属构件等。件杂货由于单件重量小，影响装卸设备的生产率。为了提高装卸效率，件杂货可用网络、绳扣、货板等成组工具，提高装卸单元的重量，使零散的、单件的件货组装成比较通一的成组

40、件货，成组工具随货运转，成组件一般每件重1.53t。,液体货：这种货物包括石油、石油产品、植物油和液化气等。大量通过港口的原油和成品油，属于易燃液体。,干散货：这种货物包括散装谷物、煤炭、矿石、散装水泥、矿物性建筑材料及化学性质比较稳定的块状或粒状货物。常见的散装谷物有小麦、玉米、大米、大豆等。煤炭是一种大宗散货，种类繁多。矿石种类很多，大宗运输的有铁矿石、磷矿石、锰矿石等。矿物性建筑材料有沙、碎石、石材等。干散货通常是大宗的，因此常为其设置专用码头。,由于货物装运方式不同，促使出现相应的专用船，也常是港口划分为不同港区或专业化港区的重要依据。,60年代以来，集装箱运输得到了广泛采用，它是一种

41、特制的能长期反复使用并规格化的集装货物的箱子，也称货柜。船用集装箱用钢质、铝合金及玻璃钢等轻质合金制造。按其用途可分为两大类：运输件杂货的综合性集装箱和专用集装箱，后者有冷冻货的冷藏箱、装运果品蔬菜之类的通风箱和液体货箱等。集装箱尺寸、吨位已国际标准化，以长20 ft（6 058mm）、宽高均为8 ft（2 438mm）箱为一国际标准箱，缩写为TEU，额定重量20 320kg。营运中40 ft长、宽高不变、额定重量30 480 kg的40 ft箱更多一些。,为了港口管理和研究货运量发展，把上述的三大类货物按货物属性，把相近的货物归类统计，以便于进行统计分析。目前我国将运量大的货物统一规定为煤炭

42、、石油、金属矿石、钢铁、矿建材料、水泥、木材、非金属矿石、化肥及农药、盐、粮食、其他等十二类作为统计货物运输量构成的主要货种。国外统计货类：大分类（9种）、中分类（17种）、细分类（56种）。,港口统计货物品种分类,货物通过港口通常要经过装卸、存储和短途运输三类环节，图229为出口货物在港内的装卸过程。操作过程：是根据一定装卸工艺完成一次货物的搬运作业过程，通常有五种形式：卸车装船，或卸船装车（船 车）：卸车入库，或出库装车（库 车）；卸船入库，或出库装船（船 库）；卸船装船（船 船）；库场间倒载搬运（库 库）。,货物在港内作业方式,图2219 货物在港内作业方式示意图,装卸过程：货物从进港到

43、出港所进行的全部作业过程。它是由一个或多个操作过程所组成。图2219 货物在港内作业方式示意图中货物陆运进港，海运出港，其装卸过程一般由三种不同形式来完成：货物由车直接装船离港；货物在前方库场或二线库场存储一段时间再装船离港；先在二线库场存储，再经由前方库场装船离港。三种情况的装卸过程分别为一个操作过程、两个操作过程和三个操作过程。图中还有经驳船再装船的装卸过程。港驳或内河船与海船操作过程可以在靠码头船舶外挡进行，也可以在锚地进行。货物在港内作业方式尚应包括船舱内作业，这往往是作业效率最低的环节。,经过操作过程（即每一个箭头表示的作业）的货物数量叫操作量，它的计算单位是操作吨，是反映装卸工作量

44、的主要指标。u货物从进港起到出港止，不管经过多少次操作，只算1t装卸量（亦称自然吨）。图229中表示现代港口通过“分运中心”产生增值活动，而不是单纯存储。增值活动可采用多种形式，例如货物并箱、分箱；对货物包装、收缩包装、重新包装；加标签；称重；简单组装、加工；对货物清单和货物运用情况提供最近信息等。鹿特丹港曾规划转运、存储、加工、分销和运输菲尔哈苏地区的新鲜水果、蔬菜、低温冷藏食品和水果汁，这都是分运中心较典型的增值活动。,研究本港腹地的变化和吞吐量可能产生的增减，是港口营运的最基础性分析工作，也是确定港口发展规划的主要依据。,（2）港口腹地、港口吞吐量,港口腹地是指那些有物资（或旅客）经过某

45、港运输的地区。图2220，A地区的货物经P港到Q港至B地区，A地区是P港的腹地，也称为后方腹地，B地区称为P港的前方腹地，一般腹地均指前者。前方腹地是一个广义的概念，在港口规划中要注意到主要航线的他端港口的营运和限制条件，以便于掌握可能的发展趋势。世界上港口之间有着息息相关的协作关系，在本港装上的货物，要在另一港口卸下来，所以这里借用前方腹地的概念，以引起在规划工作中注意研究它端港的条件。,按运输性质后方腹地可分为两类：,直接腹地是指直接为港口所在地区内生产、消费服务，而在运输上又不需中转运输的地区。如武汉供应上海的钢材，对上海港来说武汉是上海港的直接腹地。中转腹地指货物的中转联运腹地。如四川

46、密柑在上海港由江船装至海船后，再运往大连，四川就是上海港的中转腹地。,腹地越宽广，经济越发达，货源就越充足。因此，腹地的扩大与缩小是港口营运的核心问题。扩大港口的吸引半径，争取更大的腹地是港口发展的生命力，因此分析港口腹地范围是与港口规划中的港址选择、掌握港口性质、确定规模及发展阶段等重要内容紧密相联系的。货流总是向费用少、运输时间短的港口流动。腹地划分在理论上是个线性规划问题，即以货物至港口的费用最低为目标函数的优化问题。,图2221 货物水转水示意图,（3）吞吐量、通过能力 吞吐量：1年间经由水运输出、输入港区并经过装卸作业的货物总量称为港口吞吐量，单位为t。货物由水转陆时，或陆转水时，装

47、卸量计为1 t吞吐量，当货物水转水（如江海联运船转船）时，1 t装卸量计为2 t吞吐量，图24所示上海港江海联运完成1 t装卸量计量为2t吞吐量。,自然吨：无论是陆转水、水转陆或水转水的货物，1t装卸量均计为1个自然吨。装卸自然吨是衡量港口装卸任务大小的主要数量指标。通过能力：1年间在既定的设备条件下，按合理的操作过程、先进的装卸工艺和生产组织所允许通过的货运量称为港口通过能力，计量为货物的自然吨。港口通过能力标志着港口通过货物的综合能力，包括航行作业系统、装卸作业系统、存储分运作业系统、集疏运系统和信息与商务系统的通过能力，任何一个作业系统发生“瓶颈”现象，都将抑制港口的通过能力。5个作业系

48、统能力平衡、协调往往是相对的，而不平衡是绝对的。港口规划和营运管理，就是要不断通过技术改造、管理科学和固定资产投资建设，使5个系统不断取得新的平衡和协调，不断扩大港口的通过能力。吞吐量是港口主要营运指标之一，也是反映港口规模的指标。,2.3.1 船舶分类,2.1 水上运载工具船舶,船舶是人类发展史上最伟大的发明之一，纵观船舶发展历史，从古代船只到现代船舶，船舶技术大体上经历了三此飞跃性的发展。一是用钢质材料替代了木质材料；二是在推进方式上由传统的篙、浆、橹、帆等人力获借助自然风力的推进方式发展为机器推进；三是导航方法由初期的海岸观察、天文导航、指南针导航发展为无线电、雷达和卫星导航等现代化导航

49、系统。当今现代社会发展日新月异，船舶作为重要的交通工具依然保持着无可替代的地位。在全球经济一体化的发展过程中，船舶承担着90以上的国际贸易货运量，适应新的航运要求的船舶不断出现。,此外，随着人类开发海洋，利用海洋的程度不断加大，海洋石油装置和海洋工程设施也不断发展，无论是军事用途还是民用领域，由于需求的强大牵引和推动，采用最新科技成果的新型船舶和海洋装备层出不穷，船舶产业展现出勃勃生机。在可预见的将来，船舶工业还有着巨大的发展空间，而我国提出的要在2015年左右成为世界第一造船大国的目标，更是为国内造船业注入了前所未有的活力。,1 船舶类型,船是能航行或停泊于水域内，用以执行作战、运输、作业等

50、任务的运载工具，是各类船、舰、舢板、筏及水上作业平台等的统称。通常按某种共同特征来划分，一般有如下几种分类方法及主要船种：,（1）按船舶用途分类,总的可分为军用舰艇和民用船舶两大类。,军用舰艇可分为如下几类：战斗舰艇：如航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、潜艇、鱼雷艇、导弹艇及布雷、扫雷舰艇等等。登陆舰艇：指运送部队和武器装备到敌岸登陆的舰艇，有大、中、小型之分。辅助舰船：即担负后勤保障任务的各类舰船，如训练舰、补给舰、侦察船、医院船、供应舰、浮桥舟等。,驱逐舰,以导弹、鱼雷、舰炮为主要武器，具有多种作战能力的中型水面战斗舰艇。海军舰队编成中突击能力较强的舰种。用于攻击潜艇和水面舰船，舰队编队防