第四章----码头及码头平面设计.ppt

第四章码头及码头平面设计(如图4-1）,第一节码头分类第二节码头规模的确定第三节码头最优泊位数第四节泊位组、提高装卸效率、新增能力时机选择第五节码头泊位尺度的确定第六节多用途杂货码头、件杂货码头,第七节集装箱码头第八节滚装码头第九节油码头第十节液化石油气（LPG）专用码头第十一节港池、突堤式码头平面尺度第十二节码头前沿高程,第一节码头分类,一.按码头功能分类二.按码头平面布置型式分类,一.按码头功能分类,1.从货物种类和包装型式上分类：杂货码头、集装箱码头、多用途码头、专用码头。2.从贸易或商务上分类：外贸码头内贸码头。,3.从隶属关系上分类：货主码头公用码头通用码头4.从客货上分类：货运码头客运码头,二.按码头平面布置型式分类,1.顺岸式布置（如图）小洋山港适用条件：2.突堤式布置（如图）适用条件：3.挖入式布置（如图）图45，图46适用条件：4.沿防波堤内侧布置,5.岛式布置（如图）6.栈桥布置（如图）,第二节码头规模的确定,1.码头规模的两个指标：泊位停船吨级泊位数量2.经济营运船型（表4-1）3.在规划阶段泊位数Pt参考取值Pt较精确的计算,泊位年通过能力Pt：,第三节码头最优泊位数,一.最优泊位数的表达式二.排队论模型的应用三.模型选择四.总结,一.最优泊位数的表达式,1.符号意义2.N期间发生的泊位总费用：3.N期间船舶在港发生的总费用：4.港口和船舶发生的总费用：,5.确定最优泊位数的公式推倒：若最优泊位数为S，即：,1.符号意义,二.排队论模型的应用,排队过程：如图4-9平均到船率：平均每艘船的装卸时间是平均装卸率的倒数：由（1）*（2）得：,在排队模型中，将船流密度a定义为：N期间，S个泊位的港口吞吐量Q：说明船流密度a在数值上等于日平均在泊位装卸船数（S个泊位，N期间）,1.M/M/S模型2.M/Ek/S模型3.E2/E2/S模型,1.M/M/S模型,当船舶随机到港的规律（指每天到港船数分布）符合伯松分布，船舶靠泊作业占用泊位时间符合负指数分布时，泊位数为S，该模型记为M/M/S模型。按此模型可推倒如下结论,n艘船在港的概率：无船在港时的概率,平均待泊船数：平均待泊时间：,平均在港船数：这样利用式（12）和最优泊位表达式（e）即可确定最优泊位数。为了应用上方便，将上述各式制成表格。先计算，注意即是平均靠泊时间：,另外：给定一系列S和数值；计算出a值后,利用式（13）可计算出相应的值，从而可制成表4-5。注意到式（10）和式（11）都有由式（10）有然后进一步可得：,例4-1：某港口预测2002年货物吞吐量为。船舶到达符合柏松分布、占用泊位时间基本符合负指数分布。确定2002的合理泊位数。有关参数如下：现有泊位3个,该例中现有泊位3个，现有的1.5万吨多用途泊位通过能力为4050万t/泊位，则，在能力上可以完成吞吐量任务。但规划上从营运竞争力考虑，泊位数不仅要够用，而且要有利于吸引船公司来港，同时使本港有合理的投资效益。,估算最优泊位数：,假定S=3，由式（14）得：，由表4-5得：利用式（15）：,同理可得S4、5时的，计算结果列与下表中。从表中的数据可以看出，满足不等式（a）（b）条件的泊位数为S=4。,例4-2：试估算前例S=4和S=3、S=5时，船舶待泊损失费和泊位闲置损失费的大致数值。先计算S=4：泊位闲置损失费：船舶待泊损失费用：,同理可算出S为3和5时的结果，均列于下表中,2.M/Ek/S模型,模型说明：当船舶随机到港的规律符合伯松分布，船舶靠泊作业占用泊位时间符合爱尔兰K阶分布，泊位数为S时，排队论模型记为M/Ek/S模型。例4-3：与例题4-1相同条件，利用M/E2/S模型计算最优泊位数。计算利用表4-8的数据，结果列于下表中。,3.E2/E2/S模型,当船舶到港时间和船舶靠泊作业占用泊位时间均符合爱尔兰二阶分布时，这时的计算模型称E2/E2/S模型。用此模型时，与泊位数的关系见表4-10。有了，其它就容易确定了。,三.模型选择,从理论上讲，模型的选择应根据船舶进港时间和占用泊位时间的统计规律而定，而统计规律如何呢？对于件杂货船，船舶随即到港的模式比较接近于伯松分布，船舶占用泊位时间分布接近爱尔兰二阶分布的港口较多，也有一些港口符合负指数分布。,一般讲来，用爱尔兰二阶分布描述船舶到港时间和占用泊位时间是比较符合实际的。三种模型的比较,四、总结,无论是哪一种模型，关键是要知道，有了此值其它各项计算如下,第四节泊位组、提高装卸效率、新增能力时机选择,一.泊位组二.提高装卸效率三.新增港口能力时机选择,一.泊位组,若干个泊位，可放在一个作业区，也可分散在两个作业区，下面我们将讨论两种情况下对待泊时间的影响。例1.港口有两个作业区，各有集装箱2个泊位，分别完成年吞吐量50万TEU，平均单船装卸量G=1000TEU/艘，装卸船时间均为应用M/E2/S模型。,（1）单独管理、调度由表4-8：,（2）统一管理调度：由表4-8（利用插值法）：,由于管理和调度方式的变化，使船舶的平均待泊时间减少了0.244-0.07040.174天。一年减少的船舶待泊时间（注：书中计算船数过于复杂）,年节省的开支：,二.提高装卸效率,在前面的例子中讲过，可以通过增加泊位的方法，提高港口的通过能力，使减少到合理的比例。下面我们将讨论通过提高装卸效率的方法，提高港口通过能力，使减小。例：在例4-1中通过计算知道，最优泊位数为4，现讨论泊位数不变（S=3），将泊位装卸效率R由2000t/日/泊位提高到3000t/日/泊位（即由2条装卸线提高到3条），计算。,解：,利用M/M/S模型，由表4-5查得：船舶平均在港时间：此例的启示:(1)(3)再看一个速遣范例：如图4-11,三.新增港口能力时机选择,港口的吞吐量总是在不断增加的，根据在装卸条件不变的条件下，泊位利用率在不断增加，即泊位越来越忙，港口效益越来越好。一般讲来，当时，宜有新泊位投产。极限控制条件:上述标准和极限点的泊位利用率见表412。,第五节码头泊位尺度的确定,泊位占用空间：泊位长度、泊位宽度和泊位水深。一.单个泊位二.连续设置多泊位三.折角布置的泊位,一.单个泊位,1.泊位长度(海港)：（1）有掩护水域：Lb=L+2d（2）无掩护水域：Lb=（1.41.5）L（3）油码头靠船墩间距：L2=（0.30.4）L2.泊位宽度：2倍船宽。3.泊位深度：见第五章补河港泊位尺度,二.连续设置多泊位,1.泊位长度(海港)：（1）端部泊位：Lb=L+d+0.5d=L+1.5d（2）中间泊位：Lb=L+0.5d+0.5d=L+d2.泊位宽度：同前（2倍船宽）。补河港泊位需要尺度,三.折角布置的泊位,在突堤码头布置中，突堤与岸线成一定的夹角。一般以大于70度为好。折角处泊位长度(海港)：,补河港泊位相应尺度,第六节多用途杂货码头件杂货码头,一.多用途码头二.库场面积与库场所需容量的估算,一.多用途码头,1.多用途杂货码头:能够停靠不同类型船舶的码头。多用途杂货码头是码头现在发展的一个方向。（如图）2.多用途杂货码头与传统件杂货码头的区别。3.多用途码头泊位布置,2.多用途杂货码头与传统件杂货码头的区别,（1）多用途杂货码头装卸货物类型比较多包括：集装箱，各种包装型式的件杂货、散货。（2）多用途杂货码头的纵深大这是为了适应不同类型货物的存储（如图）,3.多用途码头仓库和堆场的布置,视货种情况，有不同的布置方式：（1）前沿仓库式：适用于货物入库比例比较大的泊位。（2）前沿堆场式：适用于散货占很大比例的泊位。（3）半库半场式：这是一种灵活布置。装卸设备配置：见表415,二.库场面积与库场所需容量的估算,1.参考海港总体及工艺设计规范，件杂货、散货库场总面积常按下式估算：,2.库场所需容量按下式估算：实际库场总面积例（表418）,第七节集装箱码头,平面布置如图4-16一.国际集装箱运输干线二.集装箱码头装卸作业地带的组成部分三.集装箱码头通过能力估算,一.国际集装箱运输干线,三条主干线：东亚欧洲、东亚美西、欧洲美洲。干线港：同时停泊航行于主干线、支线集装箱船的港口。支线港:只停泊航行于支线集装箱船舶的港口。,二.集装箱码头装卸作业地带的组成部分,1.码头前沿作业地带2.集装箱堆场3.拆装箱库、货运站（CFS）4.大门、停车场、通道及管理中心下面将分别介绍,1.码头前沿作业地带,主要有装卸桥对应于不同的集装箱船的装卸桥性能如表4-20及装卸桥尺寸（如图4-17）,2.集装箱堆场,集装箱堆场面积：多以箱位数计量，最低箱位数其计算公式为：,集装箱堆场总面积：,3.拆装箱库、货运站（CFS）,拆装箱库：中国：集装箱运输在腹地尚未形成标准化系统时，拆装箱比重比较大，目前已发生了很大变化。国外：拆装集装箱的场地已发展为集装箱集散站或货运站（CFS）。,4.入口、大门,不仅是出入口，还承担称重、检查、交接、指挥等功能。,三.集装箱码头通过能力估算,集装箱码头通过能力估算,标准箱换算率计算：令特种箱与标准箱的比例为：一个特种箱是一个标准箱的K倍，则,例4-5：停泊超巴拿马型船，2个泊位的泊位组，设计配备5台装卸桥，40ft箱与20ft箱的比例为0.45：0.55，试估算码头的通过能力。,第八节滚装码头,一.概念二.滚装船的优点三.滚装船泊位布置四.车客滚装船自带跳板的型式,一.概念,1.滚装码头：又称开上开下码头，即停靠滚装船的码头。2.滚装船：可同时装载旅客和车辆的一种船。一般旅客在上，车辆在下。车辆在船尾部开进，开出，旅客从两侧上下。图4-15可停靠滚装船。,二.滚装船的优点,优点：1.装卸货物快；2.可不需要码头装卸机械设备；3.货物装车后不需要中间装卸，直接“门到门”；4.可装运汽车、装货卡车、载箱的拖车等多种型式的货物。缺点：船舶造价高，潮差大时斜坡道投资大。,三.滚装船泊位布置,1.一个泊位时：布置在拐角处。2.多个泊位时：采用折线布置。如图所示4-18,第八节滚装码头,四.车客滚装船自带跳板的型式（1）尾直式（2）尾斜式（3）旋转式（4）首跳板式五.码头坡道顶标高图4-19码头坡道顶标高,第九节油码头,1.原油船一般较大，主要船型为2230万载重吨。从安全考虑，原油码头一般在离开市区和其它港区的地方布置。2.原油码头布置：多为开敞式布置。3.两种基本布置型式：（1）单点系泊型（如图）（2）固定码头型（如图）其它布置型式码头：如青岛港黄岛油码头,第十节液化石油气（LPG）专用码头,LPG属危险品，极易引起爆炸，需设专用码头，且应与其它码头保持足够的安全距离。1997年建造的LPG实船数据资料见表4-22。图4-23为可靠载重吨500050000吨级LPG船的专用码头。图4-24为LPG码头陆域布置图,第十一节港池、突堤式码头平面尺度,一.概述二.港池的型式(补)三.船舶靠离岸四.海港港池的尺度(补)突堤式港池顺岸式港池五.突堤式码头尺度高雄港第五货柜中心码头前缘布置图4-27,一.概述,1.港池：突堤码头之间的水域或顺岸码头前供船舶靠离作业的水域。是码头前供船舶靠、离和进行装卸作业的水域。港池的型式取决于码头线的平面布置型式。港池的型式（补）：2.泊位水域尺度与港池尺度的区别：前者主要保证船舶在码头停靠作业安全；而后者要保证船舶靠离出入安全。港池的尺度主要取决于船舶在码头操作方式，为此需了解船舶调头与靠离岸的方法。从平面尺度上讲，泊位水域包含在港池水域。,二.船舶靠离岸,靠离岸过程图1.两点强调2.两拖船协助下的调头水域宽度,1.两点强调,（1）船舶靠码头一般是顶风顶流靠有利。这样易于防止船借风（流）速高速撞击码头。（2）近代港口配有全回转拖船协助，全回转拖轮几乎可以原地旋转360度，操作灵活，功率大。,2.两拖船协助下的调头水域宽度,（1）向内调头，即船头向内转：1.5L（2）向外调头，即船头向外转：2L这种调头方法出港较快。,三.突堤式码头尺度,1.长度（或突堤式港池长度）：取决于泊位多少。从营运管理角度，当突堤足够宽时，其一侧可布置多个泊位，以便互用调剂。2.宽度:突堤宽度：宜能布置下装卸作业地带所需用地。包括库（场）、起重机、道路等。,第十二节码头前沿高程,该高程与港口营运要求，当地水文和地形等因素有关。营运要求在大潮时不被淹没，便于作业。具体设计高程规定如下：（1）当港口有掩护时：规范规定按表4-23两种标准中高值选取，当码头使用中沉降较大时，预留沉降量。（2）当港口为开敞式码头时：码头面高程按下式取值：,当上部结构允许承受波浪力时，可根据结构的受力条件，适当降低码头面高程。,图4-1装卸作业地带,图4-2码头顺岸布置型式,图4-3青岛港布置示意图,图4-4小牧东港规划图,图4-4小牧东港规划图,图4-5唐山港规划布置图,图4-6南通港狼山港区,通吕运河,图4-7原油进口岛式码头,图4-8离岸干散货栈桥码头,（阿根廷，矿石出口码头）,图4-9S个泊位（多窗口）单队排队系统,图4-10三种不同模式计算结果的比较,两条船同时到港，假定恰好有两个泊位。,图4-11“速遣”,此例的启示：集中装卸可提高效率,图4-12泊位利