集装箱码头课程设计南通港集装箱码头配置优化与仿真

1、集装箱码头课程设计南通港集装箱码头配置优化与仿真姓 名 郑璇 学 号 200710611104 专 业 航运管理 上海海事大学二一年六月摘 要2009年提出建设上海国际航运中心，作为上海港长江三角洲的一个枢纽港，同时拥有“黄金水道”以及“黄金海岸”的南通港，具有良好的地理优势，同时，南通港近年来也取得了不错的发展成果。但是，浅析南通港集装箱运输方面，不难发现由于集装箱码头的一些问题，例如泊位不足等，阻碍了南通港集装箱货运量的进一步提高。本文就集装箱码头的泊位数进行研究，运用双泊位及三泊位仿真，对泊位数量的确定提出分析。关键字：南通港，集装箱码头，泊位，配置，优化1 引言1.1 研究背景南通市位

2、于我国大陆沿海的中部、长江入海口北岸，地处东部纵向沿海经济带与中部横向长江经济带t型结构交汇点，处于长三角前沿，与上海仅一江之隔，水运距离96km。南通隔江与我国经济最发达的上海及苏南地区相依，北接广阔的苏北平原，通过陆路可沟通我国东西部地区，连接中亚、西欧，从长江口出海可通达我国沿海和世界各港，溯江而上，可通苏、皖、赣、鄂、湘、川6省及云、贵、陕、豫等地，是长江沿岸唯一同时拥有“黄金水道”和“黄金海岸”的港口城市。目前南通港建设已初具规模，是全国最早对外开放的港口之一，为国家一类口岸。改革开放以来，南通港在开发岸线资源、加快港口建设、发展港口经济方面。南通港已经被国家确定为集装箱支线港（20

3、04年3月底，由国家发改委、交通部在上海召开的长江三角洲地区港口建设规划（2010年），对发展集装箱运输十分有利。这一战略定位，以及由此进行的港口建设特别是集装箱码头的建设和外贸适箱货源的增加，南通港将会逐步摆脱喂给港地位，建成支线港，并有望最终发展为干线港。目前，南通港的发展定位为：发展为长三角北翼的支线港、枢纽港，为南通的经济腹地提供综合物流服务，大力发展仓储业和加工业，加快进出口货物，中转分流速度，以实现将南通港建设成苏北物流中心的目标。2009年提出建设上海国际航运中心，时至今日，洋山港的硬件设施已经达到一定水准，而软环境的建设需要长期规划与努力，除却上海软硬环境的建设，长三角地区支线

4、港喂给港与上海港的配合，无疑是建设上海国际航运中心不可或缺的一部分。南通港作为长江沿岸唯一同时拥有“黄金水道”和“黄金海岸”的港口，拥有优越的地理优势，其目标是发展为长三角北翼的枢纽港，因此，研究南通港的发展现状，提出可行性发展建议，具有一定意义。就南通港集装箱运输而言，自1997年南通港建成集装箱专用码头后开始投入使用，1998年的集装箱达到13.03万标准箱，1999年达到15.81万标准箱，并连续两年蝉联长江港口集装箱运量第一名。正当南通港对集装箱运输踌躇满志，准备实现跨越式发展的时候，情况却悄悄发生了变化，致使集装箱发展速度放缓，且呈现近洋航线逐步萎缩、内支线逐步增加的趋势。原先南京港

5、、张家港、南通港的近洋航线直接喂给日本、韩国和香港的集装箱，现在大多转变为内支线喂给上海港，包括长江南京港以上的港口，原先通过内支线送达南京以下港口的，现在也改为内支线直达上海港。而如何改变这种局面，使南通港集装箱运输得到长足的发展，是南通港集装箱运输正面临的问题。本文主要从南通港集装箱码头发展与优化的角度出发，根据2010年集装箱预期运量，仿真计算为满足客户满意度、减少船舶等待时间以及泊位设备利用率等因素，实际所需的泊位数量。因此，本文将要解决的主要在于码头泊位趋紧与实际所需泊位的问题。1.2文献综述陈春燕（2010）提出了南通港集装箱运输存在的问题码头泊位趋紧，机械设备配置不充分，以及为成

6、为上海港枢纽港必须要建集装箱深水港，吸引长江中下游集装箱的喂给并加快集装箱专用码头建设的建议；杨宏等学者（2006）根据南通港的发展现状与目标定位，分析了南通港集装箱运输未来发展所存在的码头方面问题，提出了码头岸线不合理利用，货物码头超负荷运转，船舶压港等不利发展现象，进而作出了对现有集装箱码头、设备、场地进行改造等建议措施；陈光敏（2004）估计了由于码头设施不足而导致南通港集装箱货运量的流量损失以及服务质量不高的现象，进行了南通港集装箱码头发展对策分析，作出了加大码头硬件投入等建议。目前，未见文献详细分析南通港集装箱码头泊位的配置、仿真问题，南通港要发展为长三角北翼的支线港、枢纽港，将南通

7、港建设成苏北物流中心，则需要进行长期规划，根据集装箱货运量，安排港区泊位。本文以南通港提出的2010年预期集装箱货运量为数据依据，分析理想泊位配备。1.3优化本文将通过研究南通港集装箱码头泊位现有状况，根据南通港将来的发展定位衡量集装箱码头未来的需要，进而分析现有情况与实际发展需要的差距，即通过仿真南通港集装箱码头泊位的配置问题：利用单atm模型模拟船舶与泊位配置的需要，并比较双泊位系统与三泊位系统的差别，浅析两种情况的优劣。2.南通港集装箱码头泊位问题分析2.1基本情况南通集装箱港区总占地面积253000平方米，码头总长440米，2.5万t级泊位2座，其中2.5万吨和1.5万吨集装箱专用泊位

8、各一个。配有4台集装箱装卸桥吊，其中起重能力30.5吨集装箱装卸桥2台，另起重能力50吨集装箱装卸桥2台。5台轮胎式龙门吊，4台重型集装箱铲车，其它各类铲车拖车20余台，堆场面积12万平方米，堆场容量达12000teu。2.2发展定位南通港要发展为长三角北翼的支线港、枢纽港，将南通港建设成苏北物流中心。据了解,根据15月南通港货物吞吐量及集装箱货运量的统计，南通港今年的目标是实现货物吞吐量1.4亿,t集装箱40万teu。南通港的发展必然少不了码头配套服务的优化，以提高总体服务质量。2.3存在问题分析南通港发展现状，主要存在以下几大问题：码头岸线利用不合理，深水浅用；货运量急剧增长，货运码头超负

9、荷运转，船舶压港现象严重；港区陆域纵深不足，陆域库场面积小；海江和海陆集疏运优势没有充分发挥等，这些问题已成为南通港可持续发展的“瓶颈”。根据南通港停靠船舶比例图，19%的集装箱船舶说明了集装箱运输服务的提供对于南通港具有一定意义。同时，南通市集装箱生产量简表反映了近年来南通港因为码头泊位等因素流失的集装箱箱量，这无疑为南通港吞吐量带来了不小的损失。因此，港口码头改造势在必行。本文将研究重点放在码头岸线的泊位配备问题，根据现阶段的泊位利用率，等候泊位时间以及等泊概率等对泊位数量的确定提出建议。表一 南通市集装箱生成量简表年份外贸进出口（亿美元）及测算生成集装箱（万teu）南通顺达集装箱公丝空箱

10、生产量（teu）测算生成量加空箱量（万teu）南通港实际完成量（万teu）流失的箱量（万teu）进出口合计外贸出口外贸进口测算生成集装箱19902.031.60.431.6201.621.090.5319912.942.20.742.3538752.742.000.7419924.543.51.043.6380154.433.001.4319937.555.52.056.0497027.014.652.36199412.099.52.599.672443012.116.585.53199516.8813.73.1813.504357917.868.719.15199622.4316.95.53

11、17.946018623.969.3014.66199725.9717.48.5720.467138227.6012.1515.45199821.8413.38.5417.478069325.5413.0312.51199924.1116.08.1119.298511027.8015.8111.19200031.1620.410.7625.2510066235.2518.2417.01200132.3320.811.5325.865995131.8618.3513.51200238.9625.313.6631.178576239.7520.5019.25200351.6432.619.0441

12、.3111314652.6324.6527.98图一 南通港停靠各种船型比例3.泊位数量问题仿真双泊位系统模拟间隔时间（均匀分布）区间下限8区间上限20使用时间（正态分布）均值10标准差2simulation船舶间隔时间到达时刻开始使用时刻等待时间使用时间完成时刻停留总时间可用时刻泊位 1泊位 214.04.04.00.011.515.511.515.50.0217.021.021.00.010.531.610.515.531.6310.631.731.70.08.139.78.139.731.640.832.532.50.011.143.611.139.743.699713.39972.99

13、972.90.09.49982.39.49982.39966.69987.89980.79980.70.010.59991.210.59982.39991.299915.19995.89995.80.013.010008.813.010008.89991.2100010.010005.810005.80.010.710016.610.710008.810016.6统计等泊艘数160等待概率0.1600平均等待时间0.72最长等待时间16.9泊位利用率0.5019等泊超过1小时艘数133等泊超过1小时概率0.1330三泊位系统模拟间隔时间（均匀分布）下限8上限20使用时间（正态分布）均值10标准

14、差2simulation船舶间隔时间到达时刻开始使用时刻等待时间使用时间完成时刻停留总时间可用时刻泊位 1泊位 2泊位315.95.95.90.010.916.810.916.80.0027.713.613.60.09.423.09.416.823.022.99 314.027.627.60.011.238.711.238.723.022.99 99710.59962.59962.50.010.49972.910.49972.99959.4#9984.29966.79966.70.011.09977.711.09972.99977.7#99919.39986.09986.00.012.4999

15、8.412.49998.49977.7#10003.49989.49989.40.012.510001.912.59998.410001.9#统计等泊艘数111等待概率0.1110平均等待时间0.37最长等待时间10.3泊位利用率0.4977等泊超过1小时艘数89等泊超过1小时概率0.0890根据南通港口集团有限公司集装箱分公司集装箱吞吐量统计表2009年3月的数据所得，估算出船舶最多间隔20小时到港，与此同时，集装箱船舶在港停留平均时间约为10小时。根据集装箱船舶满载舱位40008000标箱计算，船长约为347米，即南通港集装箱专用码头一次只能停靠一艘船舶，而最短间隔时间约为8小时，又因为一

16、艘船舶平均使用码头时间为10小时，若泊位设置不足，极有可能造成过长的等待时间。若长久循环，有可能导致船舶不停靠南通港，造成南通港集装箱货运量的损失。基于南通港的数据，本文先模拟了双泊位系统，等泊的概率高达16%，等泊超过1小时的概率最高可达13.3%。为减少等泊时间，提高客户满意度，提高装卸效率，本文进而模拟了三泊位系统，从而使等泊概率下降5个百分点，同时，等泊超过1小时的概率最优情况下可减少4.3个百分点。综上所述，南通港多增加一个集装箱码头专用泊位，可以大幅度降低等泊概率、平均等待时间以及等泊平均船舶数。4.展望南通港集装箱专用码头泊位分别为1.5万吨级与2.5万吨级，停靠的集装箱船舶究竟需要1.5万吨级的码头泊位还是2.5万吨级的码头泊位，本文模拟的泊位系统无法作出相应仿真解决需要，这是本文的一个局限性。另外，根据泊位数量的模