第4章 码头及码头平面设计ppt课件.ppt

第四章第四章码头及码头平面设计码头及码头平面设计4.1 4.1 港口规模确定港口规模确定4.2 4.2 减少船舶在港时间减少船舶在港时间4.3 4.3 码头布置型式码头布置型式4.4 4.4 港口陆域尺度港口陆域尺度4.5 4.5 海港码头海港码头平面布置平面布置4.6 4.6 河港码头布置特点河港码头布置特点4.7 4.7 港口竖向尺度港口竖向尺度.4.1 4.1 港口规模确定港口规模确定港口规模一般包括：港口规模一般包括：码头建筑物长度码头建筑物长度( (各类泊位的数量各类泊位的数量) )；水域面积水域面积( (调头水域、航道、港池、锚地等调头水域、航道、港池、锚地等) )；防波堤长度；防波堤长度；仓库、堆场、停车场等面积；仓库、堆场、停车场等面积；办公楼、机修间、机械库等生产辅助建筑物规模；办公楼、机修间、机械库等生产辅助建筑物规模；铁路、道路的数量和等级；铁路、道路的数量和等级；港区供水、供电、供油等港区供水、供电、供油等生活辅助设施规模；生活辅助设施规模；. .码头是港口营运的中心，港口其它设施必须与码头相适应，码头是港口营运的中心，港口其它设施必须与码头相适应，也就是说，港口规模取决于码头规模即各类泊位数的多少。

也就是说，港口规模取决于码头规模即各类泊位数的多少4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.影响泊位数影响泊位数S 的主要因素的主要因素港口吞吐量港口吞吐量Q ，旅客、货物；旅客、货物；船型及其周转量；船型及其周转量；装卸效率的高低装卸效率的高低确定港口规模主要解决两方面的问题：确定港口规模主要解决两方面的问题：泊位的大小泊位的大小来港船型来港船型泊位的多少泊位的多少吞吐量、船舶数量、装卸效率等吞吐量、船舶数量、装卸效率等4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定. 港口泊位数估算港口泊位数估算 粗略估算港口的泊位数粗略估算港口的泊位数 S ：Q 码头年作业量码头年作业量P单个泊位设计通过能力；可按下式估计单个泊位设计通过能力；可按下式估计 泊位系数泊位系数1.21.21.51.5； t 船舶平均占泊时间（日船舶平均占泊时间（日/艘）；艘）；N 考虑时段的天数；考虑时段的天数； 船舶平均装卸量（吨船舶平均装卸量（吨/艘）4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.现行规范泊位通过能力计算公式现行规范泊位通过能力计算公式4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定. 泊位数优化泊位数优化 S 太多太多港口设施经常出现闲置，造成投资浪费港口设施经常出现闲置，造成投资浪费 S 太少太少许多船舶、旅客排长队等待，给船、客带来损失许多船舶、旅客排长队等待，给船、客带来损失S优优应满足的条件应满足的条件(只考虑港、船因素只考虑港、船因素) 港口有港口有 S 个泊位时平均在港口的船舶数个泊位时平均在港口的船舶数港口泊位数优化：港口泊位数优化：考虑港、船、客货各方面的因素，使考虑港、船、客货各方面的因素，使得客货在港口转运的总费用最省。

得客货在港口转运的总费用最省 以以cb表示每泊位每天的营运费用（元表示每泊位每天的营运费用（元/泊泊日）日） cs 表示每船在港一天所需费用（元表示每船在港一天所需费用（元/艘艘日）日） 在时段在时段N天内船舶总费用为（港口有天内船舶总费用为（港口有S个泊位）个泊位）4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.泊位数泊位数 S 不同就导致不同就导致 Cs 的变化，泊位数优化就是取的变化，泊位数优化就是取 S 值使值使得得 Cs 最小，即最小，即将将 Cs 的表达式代入整理得的表达式代入整理得 S优优应满足的条件为：应满足的条件为：方法：调整方法：调整S 值使上式得到满足值使上式得到满足试算试算关键：给定关键：给定 S后如何计算平均在港船舶数后如何计算平均在港船舶数有关泊位参数的概率表达有关泊位参数的概率表达设：设：S 港口泊位数港口泊位数 Pn有有 n 艘船在港的概率艘船在港的概率 FnN 天内有天内有 n 艘船在港的天数，艘船在港的天数，Fn=NPn4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.泊位利用率泊位利用率s s就是泊位利用的天数与泊位总天数的比值就是泊位利用的天数与泊位总天数的比值。

设有设有n艘船在港则：艘船在港则： nS 时，泊位利用的天数即为船天数时，泊位利用的天数即为船天数 nFn,有空泊位有空泊位,无船待泊无船待泊 nS 时，泊位全部被占用，泊位利用天数为时，泊位全部被占用，泊位利用天数为SFn，有船待泊，有船待泊4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.平均装卸船数平均装卸船数平均等待船数平均等待船数4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.港口吞吐量港口吞吐量 Q 设：设：平均一个泊位的日装卸量为平均一个泊位的日装卸量为 R (t/泊泊日日) 则：则： Q = R 泊位被利用的天数泊位被利用的天数不难看出以上各量有如下关系：不难看出以上各量有如下关系：注意到注意到s1 1恒成立，得港口最少泊位数为恒成立，得港口最少泊位数为:4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.船舶到达分布船舶到达分布船舶到达港口是随机的船舶到达港口是随机的在在 t 时段内到达港口时段内到达港口 n 艘船舶的概率：艘船舶的概率： 船舶的平均到达率船舶的平均到达率但有规律但有规律按某种概率分布到达港口按某种概率分布到达港口泊松流泊松流相继到达的两艘船舶的相继到达的两艘船舶的间隔时间间隔时间T服从指数分布服从指数分布概率密度：概率密度：4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定. 大量统计资料表明，多数港口的船舶到达服从泊松分布，如大量统计资料表明，多数港口的船舶到达服从泊松分布，如图是我国某港口图是我国某港口19961996年年23012301艘到港船舶的统计资料，从图中可艘到港船舶的统计资料，从图中可看出该港的船舶到达基本上服从泊松分布，在港口系统规划中，看出该港的船舶到达基本上服从泊松分布，在港口系统规划中，船舶的到达通常按泊松流考虑。

船舶的到达通常按泊松流考虑4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.船舶占泊时间分布船舶占泊时间分布船舶占泊时间船舶占泊时间从靠泊到离开的总时间从靠泊到离开的总时间T ，一般，一般服从指服从指数分布或者数分布或者2 2阶爱尔兰分布阶爱尔兰分布 k 阶阶爱尔兰分布爱尔兰分布: :4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定 平均装卸船率平均装卸船率. k 阶爱尔兰阶爱尔兰分布分布4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定P72P72图图4-34-3有误有误.排队理论的应用排队理论的应用( (只介绍只介绍M/M/S/ 排队模型的结果排队模型的结果) )M/M/S/ 排队条件：排队条件： 第一，船舶按泊松流到达港口；第一，船舶按泊松流到达港口； 第二，船在港装卸占泊时间服从指数分布；第二，船在港装卸占泊时间服从指数分布； 第第三三，船船一一到到港港，只只要要有有空空闲闲泊泊位位就就必必须须停停靠靠，不不得得等待特定泊位，并按先到先靠的原则进行排队，不得插队；等待特定泊位，并按先到先靠的原则进行排队，不得插队； 第第四四，当当船船舶舶足足够够多多时时，不不论论排排队队多多长长，船船舶舶不不得得中中途离港。

途离港4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.据排队论可得到有据排队论可得到有 n 艘船舶在港的概率为艘船舶在港的概率为P0,s有有S个泊位时，无船在港（个泊位时，无船在港（n=0）的概率4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.有了有了Pn,s 就很容易求得就很容易求得有关参数有关参数4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定设设 n=i+s 有有:.4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定船船舶舶的的平平均均等等待待时时间间是是人人们们极极为为关关注注的的港港口口参参数数，可可根据平均等待的船舶数求得根据平均等待的船舶数求得4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定其它排队模型其它排队模型M/E2 2/S/ 排队模型排队模型船舶到港为泊松分布船舶到港为泊松分布 占泊时间为二阶爱尔兰分布占泊时间为二阶爱尔兰分布E2 2/E2 2/S/ 排队模型排队模型船舶到港和占泊时间为二阶爱尔兰分布船舶到港和占泊时间为二阶爱尔兰分布注意：各排队模型的差别很大，注意：各排队模型的差别很大，选取的模型必须符合港口实际选取的模型必须符合港口实际4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.例题例题 某港口件杂货作业区某港口件杂货作业区20202020年的预测吞吐量为年的预测吞吐量为Q=1500=1500万吨，万吨，设计装卸能力设计装卸能力R=8000=8000吨吨/ /泊位泊位- -日，设泊位营运费日，设泊位营运费cb=16000=16000元元/ /泊位泊位- -日日，船舶艘天费，船舶艘天费cs=45000=45000元元/ /船舶船舶- -日日，船舶平均载货量，船舶平均载货量=16000=16000吨，货物平均价格吨，货物平均价格cG=3500=3500元元/ /吨，现金贴现率吨，现金贴现率i=8%=8%，取取N=365=365天天，试，试： 1.1.写出货物换装总费用表达式写出货物换装总费用表达式； 2.2.导出最优泊位数应满足的条件导出最优泊位数应满足的条件； 3.3.计算合理泊位数计算合理泊位数( (按按M/M/S/ 模型模型) )； 4.4.按合理泊位数建设时船舶的平均等待时间。

按合理泊位数建设时船舶的平均等待时间0.650.650.280.280.21 0.21 S=8=84.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.作业作业2 2( (可以习题可以习题4.34.3代替代替) ) 某港口件杂货作业区某港口件杂货作业区20202020年的预测吞吐量为年的预测吞吐量为Q=430=430万吨，设万吨，设计装卸能力计装卸能力R=4500=4500吨吨/ /泊位泊位- -日，设泊位营运费日，设泊位营运费cb=45000=45000元元/ /泊泊位位- -日日，船舶艘天费，船舶艘天费cs=82000=82000元元/ /船舶船舶- -日日，船舶平均载货量，船舶平均载货量=12000=12000吨，货物平均价格吨，货物平均价格cG=4000=4000元元/ /吨，现金贴现率吨，现金贴现率i=8%=8%，取取N=365=365天天，试，试： 1.1.按按M/M/S/ 模型模型计算合理泊位数；计算合理泊位数； 2.2.按合理泊位数建设时船舶的平均等待时间按合理泊位数建设时船舶的平均等待时间4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定. 件杂货、散货库场总面积件杂货、散货库场总面积仓库堆场面积仓库堆场面积式中：式中： A 库场总面积（库场总面积（m2） q 单位有效面积的货物堆存量（单位有效面积的货物堆存量（t/m2） Kk 库库场场总总面面积积利利用用率率（堆堆场场70708080%，仓仓库库50507575%，取决于仓库结构），取决于仓库结构） E 库场所需容量（库场所需容量（t）计算方法计算方法根据货种、堆高、库场地面强度等确定根据货种、堆高、库场地面强度等确定4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.其中：其中： Qh 年货运量（年货运量（t） Kr 货物最大入库场百分比（货物最大入库场百分比（%） Tyk 库场年营运天数（库场年营运天数（d） k 堆场容积利用系数，件杂货堆场容积利用系数，件杂货1.01.0，散货，散货0.60.60.90.9 tdc 货物平均堆存期（货物平均堆存期（d） （可取（可取7 71515天，前方库场不宜超过天，前方库场不宜超过1010天）天） Hmax 月最大货物堆存吨天（月最大货物堆存吨天（t d） 月平均货物堆存吨天（月平均货物堆存吨天（t d）4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定.集装箱集装箱4.1 4.1 港港口规模确定口规模确定式中：式中：Ns堆场箱位数堆场箱位数( (TEU) )；Nl集装箱堆放层数；集装箱堆放层数；As堆场容量利用率堆场容量利用率(%)(%)；Ey堆场所需容量堆场所需容量( (TEU)。