长江口深水航道船舶交通流特征分析

　　1.引言 　　作为长三角地区和长江流域社会经济发展至关重要的主要入海通道，位于上海的长江入海口饱受“局部梗阻”之困。因受到巨大潮量、径流量和流域来沙量影响，河口河槽演变复杂，长江口通航航道所处的拦门沙河段，自然水深仅6米，成为通航的瓶颈，严重制约了上海、长江三角洲乃至整个长江流域经济的发展。 　　随着长江口深水航道北槽航道（以下简称深水航道）三期工程的竣工，为船舶安全、畅通、快捷航行提供了良好的通航条件，成为长江航运的水上“高速通道”提高了进出上海港和长江沿岸各港口船舶的装载量。船舶日趋大型化、高速化，交通日益繁忙，这也给船舶安全通航带来一定的影响。伴随着航道条件的改善，加强船舶航速的限制，保障船舶的交通安全。本文通过对深水航道历年的船舶交通流的调查与分析，得出深水航道船舶航速及流量的分布特征，供相关人员参考。 　　2.深水航道发展变化 　　长江口深水航道整治前维护水深为7米，自1998年来，整治工程以整治和疏浚相结合，分三期整治连续增深至8.5米、10米和12.5米，建设各类导提、丁坝，最终形成全长92.2公里的双向航道。深水航道的具体发展情况如表1所示。工程完工后，深水航道能满足第三、四代集装箱船和5万吨级船舶全潮双向通航的要求，同时兼顾满足第五、六代大型远洋集装箱船和10万吨级满载散货船及20万吨级减载散货船乘潮通过长江口的要求。 　　长江口深水航道治理一、二期工程成功实施后，平均每天进出长江口深水航道的5万吨级以上船舶，从原先7米水深时候的0艘次，迅速增加到10米水深航道开通后的11.6艘次。据统计文献[1,2]，2010年进出深水航道的船舶数量达到46031艘次，平均每天约136艘次，比上年同期上升48.1%，其中吃水在11.5米及以上船舶1928艘次，去年同期相比上升36.45%，增长幅度十分显著。 　　长江口深水航道的开通，不仅意味着货物、集装箱量的大大增加，也意味着更多大型船可以进出港，这对上海建设国际航运中心形成了巨大支撑。 　　 　　表1：深水航道变化[1,2] 　　3.船舶数据采集与分析 　　3.1数据采集 　　为了本文的研究，从历年的深水航道船舶AIS数据库中选取了2006年～2010年具有代表性的数据，利用电子海图与信息系统（ECDIS），在深水航道的D12浮和D23浮之间选取了一条观察线，采集出船舶进出深水航道的各类信息，并进行预处理。 　　3.2数据分析 　　根据软件预处理的船舶信息对船舶交通流量进行统计分析时，因船舶种类及船型各不相同，为了便于统计分析、研究船舶规律，采用加权交通量， 转换和转换的加权因素见表2。在船舶限速因素及航速讨论分析中以船长164米作为标准，换算出的深水航道2006年～2010年船舶日均交通流量如图1所示。 　　2006年9月份是深水航道三期工程开始的时间，随着航道条件的不断改善，船舶流量也随之不断提升，航道整治的效果得到了充分验证，这对促进港口、经济的发展具有重要意义。另外根据历年的船舶AIS数据以小时为单位进行统计分析，得出深水航道内进出航道的船舶在一天内各个时间段（小时）的船舶流量分布情况，如图2所示，横坐标代表时间（H），纵坐标表示平均每个时间段内船舶量[4]。从进出船舶的时间分布情况看，在各个时间段内，船舶分布波动性较大，且进出船舶具有一个高峰段。 　　根据交通流理论，船舶的交通流与船舶的速度和密度均有着密切的内在联系。通过对航道中船舶的航速分布情况，可以了解到深水航道中船舶会遇、追越等情况，为航道限速提供参考，以确保船舶航行的安全。通过对2006年~2010年深水航道船舶速度的统计分析，得出的具体结果如图3所示，横坐标表示船舶的航速（节），纵坐标为航速的频率。航速分布频率图显示了深水航道条件改善后，船舶的速度主要集中在14kn～16kn，而且在这个区间的比例逐渐增加。 　　 　　表2： 转换和转换的加权因素[3] 　　 　　图1：日均流量图 　　 　　图2：船舶进出时间分布图 　　 　　图3：船舶航速频率的分布图 　　4.深水航道的交通流特征 　　利用历年船舶AIS数据分析船舶交通流、船舶速度等，揭示出长江口深水航道船舶交通流的特征。一方面，深水航道宽度增加了，可行水深也增加了，这些自然条件的改善使得船舶的日均流量逐年增加。航行于航道中船舶日趋大型化、重载化、快速化，每天进出船舶达数百艘次，特别是高峰时段。另一方面，在深水航道第二期工程结束时，为了安全航行，通航规则中有一款是船舶的速度最高不得超过15节。从船舶航速的分布情况可以看出，在航速主要集中在14节至16节，有一部分分布在10节至13节，但是还有一小部分低于10节，由此带来航道拥挤，局部水域交通密度增大，造成碰撞危险的因素增多，既影响他船正常航行又引起新的航行风险。 　　基于船舶航行的安全性以及深水航道的长远发展，限制航速过快的船舶，同时也要限制航速过低的船舶，或者将速度低的船舶安排在外侧航道，快速船安排在内航道，确保船舶各自航行的安全。此外，提高深水航道的最低限速值和最高限速值将会使得航道的整体通航能力得到一定的提高，促进通航效率，增加船舶的交通量[5]。 　　据已知的交通事故统计数据显示，在长江口深水航道，2004年发生6起事故，2005年发生1起，2006和2007年发生0起，深水航道条件的改善，给船舶航行提供了安全的环境，同时也方便了重载船和大型船。船舶逐渐多样化、重载化、快速化，交通日益繁忙，船舶交通量迅速提升，船舶的密度也逐渐增大了，对航道的通航效率产生影响。从航道的发展以及航运企业运营的角度看，在安全的前提下，适当提高航道的最高限速值，船舶将可以采取更为有效的航速，减少会遇频率，在更大程度上提升船舶通航效率，增加船舶流量，提升航道的利用率。 　　5.结语 　　随着上海港及沿江各港口的发展，长江口深水航道内航行的船舶大型化、高速化，船舶的流量将会快速增加，船舶速度的提升将会有助于缓解船舶流量增加带来的压力，另外对长江口深水航道最高限速有进一步研究的必要。本文主要是针对深水航道船舶交通流特征进行分析，基于船舶流量和船舶航速分布，得出深水航道条件的改善，有助于船舶流量增加，同时航道的最高限速适当提高将更有益于高速船，为其他船舶提供更大的船舶领域，对减轻航道负荷、保障安全、提高航运效率起到很好的效果。 　　参考文献： 　　[1]杨兴晏.长江口深水航道通航能力的仿真研究[J].第十四届全国工程设计计算机应用学术会议论文集，2008 　　[2]吴明华.长江口深水航道治理：目标12.5米.中国海事 纪事·热点，2006 　　[3]吴兆麟,朱军编著.海上交通工程(第二版)[M].大连:大连海事大学出版社.2004：80-85 　　[4]万辉.老铁山水道船舶交通流的调查与分析[J].天津航海，2010（02）：14-15 　　[5]杨晓东，卫东.长江上海段最高航速限制研究[J].航海技术.2006（6）