提高宁波港集装箱通过能力的研究

1、第一章 绪论1.1 研究的目的和意义众所周知，集装箱运输在当今运输领域扮演着越来越重要的角色，货物集装箱化不仅是一种趋势，更可谓是未来运输业发展的主流【1】。在集装箱运输业的发展过程中，航运公司为了追求经济效益，通过各种手段来降低营运成本，集装箱船舶的大型化、快速化已成为必然，箱位为 8000 TEU（20英尺标准箱）的集装箱船舶已投入营运【2】，建造箱位为15000TEU的集装箱船舶也已不是神话。在货物的集装箱化程度越来越高的背景下，集装箱吞吐量的大小已成为衡量港口发展水平的一个最重要的标准。作为水陆运输的节点，港口应朝着集装箱化的方向发展，而且应该紧跟今后集装箱船舶的发展趋势，这就要求未来

2、的集装箱港口具有：泊位和航道深水化、码头规模和装卸设备大型化、生产智能化、服务信息化的特点。宁波港具有建设成为深水良港的有利条件。宁波港地处中国沿海南北航线和长江水道的T型交汇点，地理位置十分优越；港口受到舟山群岛的天然掩护，风平浪小，终年不淤不冻，每年可作业天数达350天以上；港口水深流缓，南航道除虾峙门进口处有约3公里长、水深为17.6米的浅段外，其余水深均达20米以上，15万吨级以下船舶可自由进出，20万吨级船舶可候潮进出。这几年宁波港集装箱运输的发展速度令世人瞩目。至2003年底，宁波港的集装箱航线达到了96条，月航班在460班以上，当年共完成集装箱吞吐量277.22万TEU，居大陆集

3、装箱港口第5位、世界集装箱港口第24位；同比增长49.1%，增幅已连续5年居我国沿海主要港口首位【3】。宁波港目前共有集装箱专用泊位7个，设计能力为220万TEU，到2004年底集装箱专用泊位只能确保达到9个，设计能力为320万TEU，而本文预测2004年集装箱吞吐量将在355万TEU以上。在堆场方面，高峰期间堆场使用率接近85%。以上数据显示，宁波港的集装箱吞吐能力存在缺口。2003年宁波港集装箱泊位利用率达到74%以上。按国际惯例，当泊位利用率上升到70%以上时，港口应增建集装箱泊位，以减少船舶在港排队等待时间。建造集装箱码头需要深水岸线，而且要投入大量的资金，宁波港虽以水深岸长著称，但经

4、过几年的高速发展，深水岸线日趋紧张，目前集装箱泊位已向大榭和穿山发展，但这两个港区的岸线也仅能满足宁波港到2010年的发展需求。因此，如何提高现有泊位的通过能力已是十分紧迫。通过本论文的研究，分析宁波港的集装箱通过能力，探求其制约因素，并提出相应的措施，确保宁波港集装箱快速流转，从而解决宁波港集装箱拥挤现象，为宁波港在港口改造决策中提供依据，从长期来看，对于宁波港集装箱运输系统的规划设计具有借鉴意义。1.2 研究中采用的方法本论文的研究主要采用了调查研究、现场实测、理论研究与分析以及专家咨询等研究方法。首先对宁波港的集装箱运输系统现状进行调查，收集港口运行的数据资料；然后对宁波港的通航条件、集

5、装箱泊位状况、装卸运输设备、堆场布置与规模、港口集疏运等集装箱运输系统的各个环节进行全面分析，找出宁波港集装箱运输系统的瓶颈，在此基础上，运用排队理论对薄弱环节提出改进措施，使宁波港集装箱运输系统得到优化，从而提高宁波港集装箱通过能力。1.3 研究的内容和目标本论文从世界集装箱运输、集装箱航线、集装箱船舶、集装箱港口发展趋势出发，结合宁波港的现状与发展规划，对宁波港集装箱运输系统进行优化，具体包括：l 集装箱运输、集装箱船舶的发展趋势分析以及对现代集装箱港口的要求；l 宁波港集装箱运输系统的现状分析；l 宁波港集装箱吞吐量预测；l 宁波港集装箱运输系统装卸、堆场、集疏运等子系统通过能力的分析；

6、l 提高宁波港集装箱运输系统通过能力的途径。第二章 宁波港集装箱运输系统外部环境分析2.1 世界集装箱运输发展趋势 海上集装箱运输自上世纪50年代问世以来，一直保持着高速发展的势头。尤其是进入90年代以后，世界经济全球化、一体化发展的进程加快，跨国公司的发展对国际贸易规模、方式产生了重大影响，给集装箱运输带来了良好的发展空间。从过去的发展情况来看，世界港口集装箱总吞吐量在1996年至2002年间增长了40%，2002年世界港口集装箱吞吐量已达2.66亿标准箱。以此发展速度，2005年将达到3亿至3.42亿标准箱，2010年将上升为4.07亿至5.25亿标准箱，到2015年将达到6亿标准箱左右。

7、从世界各大区域来看，集装箱运输虽起源于欧美，而远东地区增长速度已超过欧美地区。据资料统计显示【4】，2002年亚洲港口集装箱吞吐量所占全球市场份额为47.5%，到2010年将上升至2.987亿标准箱，占全球市场份额为56.9%；而欧洲港口集装箱吞吐量在2000年是4679万标准箱，到2010年时将达到8775万标准箱，占全球市场份额为16.7%；北美港口集装箱吞吐量到2010年时是4910万标准箱或4926万标准箱，占全球市场份额的9.4%；其他地区港口则占全球市场份额17%。如果世界经济增长缓慢，则亚洲地区港口集装箱吞吐量所占份额仍将上升为2010年的51.4%，达到2.950亿标准箱；欧洲

8、地区港口集装箱吞吐量到2010年将达到8399万标准箱，所占份额为20.6%；北美地区港口集装箱吞吐量到2010年为4469万标准箱，所占份额为11%；其他地区港口集装箱吞吐量相对稳定，其所占份额基本维持在16%左右的水平，以后将逐渐下降，到2005年为15.8%，2010年为15.5%。 世界集装箱增长点在亚洲，而中国则是亚洲集装箱增长速度最快的国家，2003年中国港口的集装箱吞吐量达到4800多万标准箱，比2002年增长1100万标准箱，超过美国跃居世界第一位。中国交通部近日的一份研究报告指出，由于中国所处的区位优势，世界制造业中心向中国转移，加上西部开发的推动作用，在未来几年中国的集装箱

9、生成量将高速增长，预计在2010年前后中国将成为全球最大的集装箱航运中心。2.2 世界集装箱船舶发展趋势 随着集装箱运量的增长，世界集装箱运输市场展开了激烈的竞争，各大航运公司在经济利益的驱使下，采取各种措施，通过船舶的大型化，提高船速，减少挂靠港，多方面降低成本。从集装箱船舶的发展历程来看，世界集装箱船舶船型的更新换代周期在不断地缩短。表2-1大致地表明了世界集装箱船舶的发展历程。表2-1 世界集装箱船舶的发展历程船型箱位量出现年份船型箱位量出现年份第一代1000TEU1968年第四代35004799TEU1988年第二代10002499TEU1968年第五代48006600TEU1995年

10、第三代25003499TEU1972年第六代6600TEU1997年资料来源：见文献【5】由上可见，各代集装箱问世的时间间隔呈逐步缩短的趋势，而且为了适应规模经营的需要，主流船型正不断地向大型化方向发展，不仅表现在4000TEU以上箱位船舶的比重增大，而且还表现在超大型船舶的出现（见表2-2）。表2-2 世界集装箱船舶的建造趋势船舶类型（TEU）2003年交货2004年交货2005年交货2006年交货合计艘TEU艘TEU艘TEU艘TEU艘TEU0009993123023372880919164063272690709641000199932445732334245253587234050832

11、0002999369213529724303180102164398611230003999927858723409515455002166722400049992721914143293825689500039696458230合计17418617689625资料来源：BRS-Alpha liner （2003年9月份统计资料）从近年来集装箱船舶的建造情况来看，大型船舶所占的比重呈逐步上升趋势，第五、六代集装箱船舶已成为主干线上集装箱运输的主力船型。有资料显示，2005年世界三大干线上超巴拿马、巴拿马与次巴拿马三种船型的比例将为553015，而到2010年，这种比例将进一步调整为602812

12、。 德国赫伯罗特、台湾长荣、日本商船三井、中国中海等航运企业已开始订造箱位在8000TEU以上的集装箱船舶，在近两年会陆续投入市场。2004年7月9日，“中海亚洲”号在上海浦东外高桥码头首航美国，而这仅是中海集团在韩国订造的5艘8500TEU集装箱船中的第一艘，另外中海还在韩国三星订造了8艘9600TEU的集装箱船舶。英国伦敦的远洋运输咨询中心于2003年4月推出的“世界集装箱港口2015年前景”的研究报告指出，随着全球集装箱运量不断增长，2001年夏季以来，全球集装箱船队中的新一代大型集装箱船舶不断涌现，超巴拿马型船舶，尤其是单船运力在1万TEU，1.2万TEU，甚至1.8万TEU的所谓马六

13、甲型船舶已经不是神话，船舶越造越大似乎是不可逆转的发展趋势。根据目前掌握的技术数据，这些设想中船舶的技术参数如表2-3所列。表2-3 设想中船舶的主要参数 船型（TEU）参数877012000130001500018000总长（米）345.0400.0380.0400.0400.0型宽（米）45.350.055.069.060.0吃水（米）14.517.414.514.021.0甲板上载箱列数1819242424资料来源：见文献【5】2.3 世界集装箱航线发展趋势自上世纪50年代在美国开展海上集装箱运输以来，世界班轮航线的集装箱化过程大致经历了四个发展时期。第一阶段：1966年以前。在这一阶段

14、中，主要是利用普通货船或油轮的甲板，稍加改装后进行捎带运输。其航线均为国内沿海航线，开展的地区为美国和澳大利亚沿岸，每次的运量也比较小。第二阶段：1967年到1970年。1966年海陆联运公司最先使用改装的全集装箱船“费尔兰德”（Fairland）号在北大西洋开辟了国际集装箱航线，主要航行于北美、西欧、日本、澳大利亚等地区的航线上，通常称为“北北航线”。到1970年底，日本加利福尼亚航线（PSW航线，1968年开辟）、日本澳大利亚航线（1969年开辟）、日本西雅图温哥华航线（PNW航线，1970年开辟）三条航线的集装箱运输体制已准备就绪。此外，在日本以外地区的欧洲澳大利亚航线也在1969年开辟

15、；北美欧洲航线的集装箱运输也走上正轨；一部分美国船公司则利用半集装箱船在远东和北美大西洋之间开展了集装箱运输，从而使集装箱运输向全世界推广。第三阶段：1971年到1983年。在这一阶段中，特别是在70年代后期到80年代初，主要开辟了许多发达国家与发展中国家之间的集装箱航线，例如美国、日本、西欧到东亚、东南亚、南亚、中东、南美、东非、西非、东欧等地区的国家间的航线，通称为“北南航线”。在1971年到1978年间，世界集装箱航线发展很快，集装箱船的艘数和运量增加了数倍。到此时为止，欧洲北美太平洋沿岸发达国家之间的贸易航线，基本上都实现了集装箱化，而且远东地中海航线也实现了集装箱化。世界班轮航线的集

16、装箱化体制已初步形成。在此同时，开始发展集装箱支线运输和陆桥运输，特别是欧洲航线上的西伯利亚大陆桥运输和北美航线的小陆桥运输的发展，使传统的从远东到欧洲和北美的货物运输发生了根本的变化。在多式联运系统内，集装箱运输产生了越来越大的影响。第四阶段：1984年以后。在这一阶段中，主要开辟了发展中国家和地区之间的集装箱航线，通称为“南南航线”，并开始发展环球集装箱运输航线。环球航线分东行线和西行线两条航线，都从东亚开始出发。东行线为：太平洋巴拿马运河大西洋地中海苏伊土运河印度洋太平洋；西行线则反向而行。在这一阶段中航线发展的另一特征是支线运输在世界范围内已形成网络化、系统化。随着集装箱船的大型化，也

17、带动了支线船朝大型化方向发展 ，并使支线运输的运量不断增加，到此为止，集装箱支线运输网已基本形成。劳氏航运经济学家曾对2500TEU以上的集装箱船舶按照航线进行了统计，如表2-4所示。表2-4 2500TEU以上的集装箱船舶按航线配船分布统计（单位：艘数）航线2500-3249TEU3250-4249TEU4250TEU以上总计多边贸易73627145远东-北美863535156远东-欧洲377340150欧洲-北美129-21其它航线321-33合计24318082505三大航线比例55.60%65%91.50%-资料来源：见文献【5】从表2-4可以看出，在三大航线上航行的集装箱船队中，大型

18、船舶占了多数。尤其是4250TEU以上级别的超大型船更有91.5%运行在三大航线上，从这一点也可说明，随着集装箱船舶的大型化，其营运航线越来越集中在几种主干航线上，越来越趋向挂靠少数处于国际航运中心地位的集装箱枢纽港。如丹麦航运集团公司把15艘单船运力达到7100TEU的集装箱船投放到亚洲美国西海岸亚洲北欧亚洲航线，经营“钟摆”式循环服务。以后当设想中的超大型集装箱船舶投入营运后，由于这些船舶庞大的尺寸，集装箱班轮航线更会朝向这个方向发展。中国位于太平洋西岸，与三大航线有着密切的联系，随着更多的大型集装箱船舶向三大航线上集中，从中国集装箱枢纽港始发或挂靠的大型集装箱船舶必将越来越多。2.4 世

19、界集装箱码头发展趋势随着世界集装箱运输需求量的增长和集装箱船舶大型化趋势的加快，世界集装箱港口也相应出现了大型化趋势。由于规模经济的驱使，我们有理由相信到2010年集装箱船舶的规模将达到1200015000TEU，远远超过目前流行的6000TEU级船舶。集装箱船舶的大型化对国际集装箱港口来说是一个挑战。从港口方面来说，其主要的障碍有：港口泊位水深限制，陆上集疏运基础设施的限制以及装卸桥吊的外伸距，但主要还是港口水深的限制。 全球超大型集装箱船越造越大的趋势，使港口应接不暇。为适应船舶大型化的需要，各国政府对一些主要港口进行了扩建，疏浚航道，新建大型集装箱泊位，在本国形成一个或几个深水枢纽港，以

20、求在竞争中保持优势。如西欧的汉堡港、勒阿弗尔港、泽布吕赫港、阿姆斯特丹港，北美的洛杉矶港，都已建造或将建造能停靠6000TEU以上级别的集装箱船的泊位，而远东地区的新加坡港、香港港、高雄港、釜山港、横滨港和神户港等都在规划增加水深15m以上的深水泊位【6】。 各大港口除了加紧建造深水泊位外，还在进行装卸桥的改造。18列宽的6000TEU级集装箱船要求装卸桥的外伸距达48米、起重能力达50吨左右，而8000TEU级集装箱船要求装卸桥外伸距达50米。目前已有不少港口的装卸桥的外伸距达到了51米以上，如鹿特丹港、新加坡港、深圳港等，而日本的横滨港更是走在了前列，在刚建成16米水深泊位的横滨港南本牧码

21、头，设置了世界上最大的装卸桥，能装卸1.2万TEU的超大型集装箱船【7】。2.5 世界集装箱运输网络的发展趋势船舶的大型化，促使港口格局变化，引发更激烈的港口竞争。专家预测，由于船舶大型化，会出现新型的全球港口网络，在未来10年至20年间的港口新网络中，将由赤道环球线上的中心港担纲，成为世界航运体系的核心层【7】。在这条航线上约有58个中心大港，可能运输世界贸易量的50%以上。新网络的支持层是区域性国际枢纽港，以南北方向支持中心港，集散区域的国际贸易货物。最后一个层面是大量的区域性喂给港，主要向本区域的国际枢纽港集散国际贸易货物。作为具备腹地优势或中转优势的港口，都力争成为中心港或主要枢纽港，

22、因而会出现在较小区域内多个港口竞争同一类型主港地位的局面。如香港港与新加坡港为世界集装箱首席地位而激烈竞争；上海港、釜山港和高雄港都在为争夺东北亚航运中心而拼搏，在目前全球前十大集装箱港口排名中，它们分别列第三、第五和第六位；香港港目前在全球前十大集装箱港口排名中占第一，但深圳港一直处于上升趋势，已排名第四，从静态看，香港港不能不受深圳港货物分流的影响；新加坡受马来西亚港口的竞争而损失惨重，航运巨头马士基将其原定于新加坡的中转转至马来西亚的丹戎帕勒帕斯港后，后者的吞吐量已从2000年的41.8万TEU猛增到2003年的348.7万TEU，世界排名从108位跃升到2003年的16位；鹿特丹、安特

23、卫普、汉堡等欧洲港口在激烈争夺欧洲集装箱中心枢纽港，美国西海岸的洛杉矶与长滩也是如此。集装箱船舶大型化后，对枢纽港口要求提高。一是对水深要求提高。船舶越大，满载时吃水越深，对航道和码头水域深度要求越高。例如，2000TEU集装箱船舶的满载标准吃水要求是12米；8000TEU集装箱船舶的满载吃水要求是14.5米，相应的航道和码头水深为15米。二是对港口基础建设规范要求更高。如桥梁和高架电线的净空高度，进出口航道的特殊安全操作技术设施，码头长度及装卸机械运输技术标准等。三是对码头工作效率要求更高。大型集装箱船舶诞生的动力是发挥营运成本优势，因而要求挂靠港口高效地进行装卸作业和集疏运作业，以缩短在港

24、时间。这就要求港口码头具有现代化的装卸和堆场作业系统，具有科学先进的多式联运交通网络。第三章 宁波港集装箱发展状况分析3.1 宁波港集装箱航线分析 宁波港1984年开始集装箱运输业务，当时主要是香港、日本等地的支线运输，到1996年开辟了第一条至美国的国际集装箱运输干线，但是由于每航次达不到300TEU的积载率，最终该航线在维持了两年后于1998年停航。 宁波港在总结经验教训后，从航运市场和货运市场两方面着手，经过几年的努力，目前宁波港已成功开辟了至欧洲、地中海、美洲、中东、澳洲、非洲等地的远洋航线及至日本、香港、韩国、台湾、东南亚等地的近洋航线以及内支线和内贸线，初步形成了远近洋兼备、干支线

25、配套的集装箱航线网络。 据统计，2003年宁波港共有集装箱航线96条，月集装箱航班460余班，全年共完成集装箱吞吐量277.22万标箱（见表3-1）。表3-1 宁波港集装箱航线航班（单位：班，万TEU）航线2000年2001年2002年2003年月航班完成量月航班完成量月航班完成量月航班完成量远洋4130.736558.8685108.52142182.01近洋10839.9010043.3011648.2313862.33内支线595.86716.40829.409612.50内贸线2813.736612.717619.728420.38合计23690.22302121.27359185.8

26、7460277.22资料来源：根据宁波港务局资料整理从宁波港20002003年航线完成箱量的统计资料来看，宁波港远洋航线所承担的箱量占总吞吐量的比重不断加大，由2000年的34.1%上升到2003年的65.7%，而近洋、沿海航线所承担的箱量比重有所下降。2003年新增集装箱航线29条，其中远洋干线14条、近洋10条，干线占总航线数的比例已达37.5%，全年远洋干线量达182万标准箱，同比增长68%，在外贸箱量中干线箱量占到了72%以上。这标志着宁波港集装箱航线质量显著提高，结构更加优化，朝着建设集装箱远洋干线港的目标又迈进了一大步。3.2 宁波港到港集装箱船舶分析 据统计，2003年宁波港进出

27、的集装箱船中，载箱能力1000TEU以下的第一代集装箱船艘数为2915艘，占总艘数5308艘的54.9%，但载箱能力4000TEU以上的大型集装箱到港艘数呈快速上升趋势，其中2003年宁波港到港的载箱能力4000TEU以上的大型集装箱船为919艘，而2002年仅为406艘，2001年为180艘，2000年为63艘，尤其是载箱能力6000TEU以上的超大型集装箱船大幅度增长（见表3-2）。因此，近年来宁波港不但完成的国际集装箱吞吐量比重逐年递升，枢纽港功能得到不断加强，同时到港集装箱船型也呈现快速大型化的发展趋势。表3-2 宁波港集装箱船舶到港船型分布（单位：艘次）载箱能力（TEU）2003年2

28、002年2001年2000年1999年1998年1997年1996年1000以下2915279223742241144610238958951000199942030288173905536312000299958241631816871188-300039994721144863496949-40004999511146363722128-500059992121248021-6000以上196136645-合计530840303008270816781177996926资料来源：根据宁波港务局资料整理目前全球排名前20位的集装箱班轮公司均已登陆宁波港，大力开展国际集装箱业务，而国内班轮公司

29、利用自身条件，开辟内支线和内贸线。从各班轮公司的主要配船情况分析，宁波港至欧洲、地中海的远洋航线主要以载箱量大于4000TEU集装箱船为主，至美西、美东的远洋航线主要以载箱量3000TEU左右集装箱船为主，宁波港至日本、香港、韩国、台湾及东南亚等的近洋航线主要以载箱量1000TEU以下集装箱船为主，开辟的内贸航线船舶主要以载箱量为250TEU集装箱船为主，内支线船舶载箱量在100TEU左右。3.3 宁波港集装箱吞吐量预测3.3.1 国内外有关吞吐量预测的常用方法 预测是对社会活动或自然现象的未来做出的估计和推断。科学的预测是制订正确的决策和规划的基础。港口吞吐量预测是港口基本的运量预测，在确定

30、港口的发展方向、基础设施投资规模、深水泊位的选址和港口的经营策略等方面，都起着重要的、不可缺少的作用【8】。港口吞吐量预测方法中最常见的为指数平滑预测法和回归分析预测法，此外灰色预测法、弹性系数法和遗传规划法等也常用于港口吞吐量预测，每种预测法都有其特点和适用范围，在具体应用时应加以选择。（1）指数平滑预测法【8,9】指数平滑预测的指导思想是港口吞吐量要受到经济发展、进出口贸易政策等因素的影响而呈现一定的随机性。基于这种思想，指数平滑法认为，数据的重要性按时间上的近远成非线性递减，近期数据影响大，权数也大；远期数据影响小，权数也小。根据平滑次数的不同，有一次、二次、三次和高次平滑。指数平滑法的

31、优点在于：对不同时间的数据的非等权处理更加符合实际；实用中仅需选择一个模型参数即可预测；预测模型能自动识别数据模式的变化而加以调整。但指数平滑法以历史数据为依据，进行预测的前提是过去存在的各种因素的影响和发展趋势将在今后继续下去，当经济发展趋势突然上升或下降时，指数平滑法就难以适应，因此用于长期预测误差较大。（2）回归预测法【8,10,11】回归预测法是一种通过分析事物之间的因果关系和影响程度进行预测的方法。港口吞吐量与经济指标之间都有相互关系，可以选择某一经济变量作为相关关系分析中的自变量，以港口吞吐量作为应变量，根据因素的统计资料运用最小二乘法拟合出回归模型，再利用回归模型进行预测和分析。

32、回归模型是根据统计学原理推导出的，对于每个数据点都予以同等重视，既适用于时间序列，也适用于具有因果关系的非时间序列，而且除了预测外，还可以对预测模型和预测值进行统计检验和分析。回归预测存在需要数据量大、要求分布较典型、计算量大等缺点，而且要求与腹地经济存在较高的相关性，但事实上现在要准确地确定一个港口的腹地是非常困难的，当腹地的地域范围、经济状况发生变化时，回归预测所得结果与实际情况往往会有较大的误差，因而这种预测方法一般只用于近短期的预测。（3）灰色预测【12,13,14】灰色预测模型是以时间序列数据为基础，根据对象本身过去的变化趋势来外推的。它与一般的时间序列法区别在于：一般的时间序列模型

33、是以差分方程的形式来描述的，只能反映对象变化的阶段性和短暂过程；而灰色理论所建立的预测模型是以微分方程形式来描述的，能够反映事物变化发展的连续性和较长过程，因此它能克服一般时间序列分析法的不足，不但能作短期预测，中期预测置信度也较高，对长期预测亦具有一定的参考价值。（4）弹性系数法【8,13】弹性系数法是以弹性经济学为理论基础，以各种经济变量为考察对象，利用数学方法，在各变量之间建立函数关系，研究经济变量之间的相互依存关系及其变动规律性，为人们做出合理的经济决策提供较精确的理论依据。港口的发展与经济发展存在着必然的联系。评价港口发展状况的一个重要指标是港口的吞吐量，而衡量经济发展水平的经济指标

34、如国民生产总值、工农业生产总值等，与港口吞吐量之间存在着千丝万缕的联系。因此可以应用弹性理论的基本方法，来考察港口吞吐量与经济发展指标之间的弹性系数，依据国民经济发展规划来分析预测港口吞吐量。弹性系数法用于近短期预测的效果较好，而在中长期预测中，由于经济的发展受到许多复杂因素的影响，弹性系数会有变化，因而在具体预测时，应结合港口及所在地经济发展的具体状况，适时修正弹性系数，才可能会得到符合实际的预测结果。（5）遗传规划方法【15,16】遗传规划是进化算法的一个分枝，它依据自然选择原理和生物进化论，通过对问题进行结构化的处理，给出一种进化函数，通过遗传操作，进行循环迭代，随机搜索出问题解。遗传规

35、划是近几年才发展起来的，还处于不断的发展之中，目前应用较多的用来解决符号回归问题。符号回归问题主要是确定用符号表示的函数，这种函数以给定的精度拟合给定的样本数据。遗传规划在符号回归中的应用是利用个体理想值与实际值之间的误差作为遗传的驱动力。符号回归的过程包括数学函数形态的确定、函数中常量和系数的确定。集装箱吞吐量预测模型的建立也可看作符号回归问题，应用遗传规划，能自动找出集装箱吞吐量随时间变化的规律，无需事先确定各变量之间的函数关系，无需研究复杂的影响因素，而且简单易行。3.3.2 宁波港集装箱吞吐量预测方法的选用以前曾有文献对宁波港的集装箱吞吐量做出过预测【15,17,18】，但从宁波港这几

36、年的集装箱发展情况来看，预测结果远小于实际完成的吞吐量。港口吞吐量增长本质是灰的，它既包含有许多已被人们所确知的因素，也存在着大量人们正在研究或还未认知的因素。已知因素有历史上港口吞吐量、港口现有泊位规模、机械设备配备状况、仓储堆场条件、腹地经济状况以及制约港口吞吐量的自然和社会经济因素等。未知因素有影响腹地经济的政策、技术水平、改革力度、自然灾害以及未来的吞吐量和其它制约因素等。这许多因素的变化都会影响到港口吞吐量的变化，但要准确地确定这些因素与港口吞吐量的定量关系却是非常困难的。鉴于预测的本质是个灰色问题，因而本文拟用灰色系统理论对宁波港的集装箱吞吐量进行预测。灰色预测过程主要有以下五个步

37、骤【19】。步骤一：建模可行性判断在建模之前，首先要判断时间序列是否适合作为GM（1，1）建模序列。对于给定的时间序列，计算级比： （3-1）进而得到级比序列，对于，若满足，则认为该时间序列是可以作为高精度的建模序列的，否则就要进行数据处理。步骤二：数据预处理对于级比检验不合格的时间序列，要进行数据变换处理，使变换后的序列其级比落于可容覆盖中。通常可用对数处理、方根处理、平移处理的方法来对数据进行预处理，以得到适合高精度建模要求的时间序列。令为原始序列，为的次对数序列，为的次方根序列，为的平移序列，有，。步骤三：GM（1，1）建模GM（1，1）建模的内容主要是：l 参数a（发展系数）与b（灰作

38、用量）的辨识；l GM（1，1）模型的选取。通常涉及的模型有定义型、内涵型和白化型。定义型： （3-2）内涵型： （3-3）白化型： （3-4）令为GM（1，1）建模序列，令为的1-AGO序列（一次累加生成），其中按公式3-5求取。 （3-5）令为的均值序列，其中按公式3-6求取。 （3-6）则GM（1，1）的定义型模型可表述公式3-2，并可表示为下述矩阵方程：yN=BP （3-7）yN= （3-8）B= （3-9）P= （3-10）为求得参数a、b，引入中间参数C、D、E、F：C= （3-11）D= （3-12）E= （3-13）F= （3-14）则GM（1，1）参数a与b可用公式3-15和

39、公式3-16求取。 （3-15） （3-16）步骤四：检验残差检验按公式3-17求取残差相对值，一般要求，最好是。 （3-17）按公式3-18求取精度，一般要求，最好是。 （3-18）级比偏差值检验按公式3-19求取级比偏差，一般要求，最好是。 （3-19）步骤五：预测通过GM（1，1）模型获取指定时区的预测值。3.3.3 宁波港集装箱吞吐量预测宁波港历史集装箱吞吐量记录如表3-3所列。表3-3 宁波港历年集装箱吞吐量（单位：万TEU）年份1990年1991年1992年1993年1994年1995年1996年吞吐量2.203.565.307.8812.5116.0020.16年份1997199

40、8年1999年2000年2001年2002年2003年吞吐量25.7035.3060.190.2121.3185.9277.2资料来源：根据宁波港在线信息整理第一步：选择原始数列根据宁波港集装箱运输业务的实际情况，选择19982003年集装箱吞吐量（35.3，60.1，90.2，121.3，185.9，277.2）为建模数据。第二步：数据的预处理 按3-1式计算原始序列的级比，得到级比序列为（0.，0.，0.，0.，0.），由于n=6，则，所以该序列不能作为建模序列。 取对建模数据作平移处理，得到新的序列为（135.3，160.1,190.2，221.3，285.9，377.2），相应的级比序

41、列为(0., 0., 0., 0.,0.)，经级比判断，该序列符合建模条件，因而作为建模原始序列。对原始序列作1-AGO，得到生成序列=（135.3，295.4，485.6，706.9，992.8,1370）。第三步：模型参数的辨识 按公式3-11、3-12、3-13、3-14计算得到，C=3233.35，D=1234.7，E=.955，F=.918，根据公式3-15、3-16，求得GM（1，1）参a与b，a=0.，b=101.，b/a=450.。第四步：建立预测模型 （3-20）以此模型进行预测，得到宁波集装箱吞吐量19982003年的灰预测计算结果（如表3-4所示）。表3-4 宁波港集装箱

42、吞吐量灰预测结果比较年份残差相对值预测值实际值1998135.3135.3135.335.335.31999283.147.160.10.47.60.12000468.185.190.20.85.90.22001700.231.221.3-0.131.121.32002990.290.285.9-0.190.185.920031354.363.377.20.263.277.220041810.455.355.20052380.570.470.20063095.714.614.20073990.894.794.20085111.1120.850511020.8505120096514.1403.

43、748401303.7484020108272.1758.048511658.04851 以代入预测模型，预测2004年的吞吐量为355.5975万TEU。 以代入预测模型，预测2005年的吞吐量为470.5884万TEU。第五步：检验 根据表3-4的结果，得到残差相对值序列为（0.,0., -0.,-0.,0.）。根据公式3-17、3-18计算得到，=7.6404%90%。 经上述检验表明，该模型的精度很高，预测结果可信。第四章 宁波港集装箱通过能力分析方法4.1 港口通过能力概述4.1.1 港口通过力的内涵 港口通过能力一般有理论通过能力、营运通过能力和后备通过能力等三种表述【20】。 港

44、口理论通过能力是指港口在一定时期内，港口设施设备、劳动力和组织管理等条件一定时，最大限度地利用港口各生产要素所能装卸的一定结构的货物的量值。理论通过能力是港口的饱和通过能力或最大通过能力，它由港口营运通过能力和后备通过能力两部分组成。 港口营运通过能力就是通常所说的实际通过能力，是指港口在一定时期内，在港口设施设备为既定和劳动力为一定时，在一定的组织管理条件下，港口各生产要素在得到合理利用时所能装卸的一定结构的货物的量值。它是企业核定通过能力、编制生产计划的依据。 港口后备通过能力则是为了应付运输工具或货物密集到港时的那部分能力，在非高峰时则以闲置状态存在着。在理论通过能力一定时，扩大后备能力

45、，就是压缩营运能力。这样，虽然可以缩短船舶排队待泊时间，但却会提高港口的成本；反之，虽然可以降低企业的成本，提高经济效益，但却会延长船舶在港排队待泊时间，增加货主和船东的负担。因此，理论通过能力为一定时，港口完成的吞吐量不同就会得到不同的经济效益，即不同的后备能力会得到不同的经济效益；若要取得最佳的经济效益，后备能力应是最合理的规模。因此，港口通过能力（指营运通过能力）是在理论通过能力为一定时，以经济效益最佳为前提所承担的货运量。通常，港口的设计通过能力就是营运通过能力。 港口理论通过能力与营运通过能力两者的区别在于生产要素利用程度的不同。理论通过能力是在生产要素得到最大限度利用时的能力，而营

46、运通过能力则是在其得到合理利用是的能力。要提高营运能力，既可能通过提高理论通过能力（即提高各项生产要素的效率）达到，也可通过提高码头泊位的利用率，即通过提高各项生产要素时间上的使用强度达到。但是，如果利用率超过了合理范围，虽然会降低港口的成本，却会延长船舶在港排队待泊时间，从而航运企业的成本增加，在企业生产经营中，应该通过提高理论通过能力来提高营运通过能力。4.1.2 影响港口通过能力的因素影响港口通过能力的主要因素一般有：（1）到港货物货物对港口通过能力的影响主要表现为：货物种类及其特性，货物批量、包装形式、单件重量、货物在流向和时间上的分布特征等。货物种类及其特性会影响到作业的连贯性。如危

47、险货物通常都需要集中在某一时间内进行作业，这势必使装卸桥的利用率下降。货物的包装形式及其强度等因素会影响到货物在库场里的单位面积堆存定额，而货物的批量则影响到库场里所需通道的多少，从而影响库场的堆存能力。货物到港的不平衡程度会影响到港口的营运通过能力，因为在吞吐量一定时，货物到港越均衡，船舶排队的时间就越短，设备的合理利用率也就可能更高一些。（2）港口设施设备条件港口的设施和设备是港口企业进行生产活动的物质基础，它们的规模、性能和技术状态，是确定港口通过能力的基本依据。进港航道的宽度、水深、曲率半径及其可利用的潮位将限制进港船舶的最大尺度和到港船舶数。锚地的规模、水深、遮蔽程度及其距泊位的距离

48、决定着港口水上过驳能力、船舶让档时间以及港口对船队的安排能力。泊位的数量、结构、水深及其装卸设备的数量、技术性能和技术状态都决定着泊位的通过能力。仓库和堆场的面积及其布置（如是否规则，与码头前沿的距离，库场的相对位置），进出库场的方便程度和库场使用的机械等都会影响泊位的通过能力。其它辅助设施和设备的情况，如供电能力、计量能力、港内运输能力、装卸机械的维修能力、港内导航设备等也都会影响到主要设施和设备能力的充分发挥。（3）港口布局港口码头的布局，码头前沿、堆场和仓库的相对位置，码头前沿的操作场地，机械作业是否会互相干扰；水域、陆域面积是否满足需要；港区内、外交通的方便程度等，都会影响到港口的通过

49、能力。（4）载运工具的技术性能及其作业条件船舶影响港口通过能力的主要方面有：船舶的主要尺度、载重量、舱口数，舱口载货的不平衡程度，船舱的结构、舱口面积，船上装卸设备的类型、数量、起重量与速度等等，这些因素或直接影响到装卸时间的长短，或对其他作业时间的长短产生影响。车辆影响通过能力的主要方面是：车型、载重量和长度。一般来说，到港的运输车辆中，专业化的车辆和载重量大的车辆占的比重越大，港口的通过能力也越大。 运输工具到达和服务时间的分布规律是影响运输工具排队时间的因素，会影响到合理后备能力的规模。 （5）劳动力因素 直接参加装卸劳动的装卸工人和装卸机械司机，在生产中起着主导作用。他们的作用通过设备

50、在时间上的利用程度以及装卸效率的高低体现出来。因此他们的技术水平、积极性的发挥程度以及体力情况都会直接影响到港口的通过能力。 （6）港口的自然条件 风、雪、雨、雾、气温、水位变化等，对港口作业条件的影响很大。如大雾使能见度变差，船舶不能进出港，港口无法作业；大吨位满载的船舶必须候潮进出港；严寒酷暑使装卸效率降低；大风天气使港口无法作业等等。 （7）港埠企业素质 港埠企业素质是港口企业的人员、技术、管理三方面要素有机结合而形成的企业整体特性，人员素质、技术和管理水平高低，对通过能力都有一定的影响。4.2 港口通过能力的测算方法4.2.1 不平衡系数法在我国的海港总平面设计规范中，采用不平衡系数法

51、来测算港口的通过能力，继而确定港口所需的规模【21】。（1）集装箱码头泊位数的确定根据码头年作业量、泊位性质和船型等因素，按公式4-1可以求出集装箱码头的泊位数。 （4-1）其中：泊位数（个）；：码头年作业量（TEU），指通过码头装卸的货物总量，包括船舶外档作业的货物数量，根据设计吞吐量和操作过程确定；：一个泊位的年通过能力（TEU）。（2）集装箱码头泊位年通过能力的确定用公式4-2可以计算出集装箱码头泊位年通过能力。 （4-2）其中：集装箱泊位年通过能力（TEU），两个以上的集装箱泊位连续布置，且装卸桥同轨时，可适当加大；：泊位年营运天数（d）；：泊位有效利用率（%），取5070%，泊位数少

52、取低值，泊位数多取高值；：设计船时效率（TEU/h）；：集装箱船舶单船装卸箱数量（TEU），按本港历年统计资料确定，如无资料可按表4-1的中值确定：表4-1 集装箱船舶单船装卸箱量船舶载箱量（TEU）200900901180018013000300148004801单船装卸量（TEU）2008003001200600150080025002501：昼夜装卸作业时间（h），取2224h，泊位小、航线少时可适当减少，但不小于22h；：船舶的装卸辅助作业及船舶靠离泊时间之和（h），取35h；：昼夜小时数（h）；：岸边集装箱装卸桥配备台数，采用表4-2中的数值：表4-2 集装箱装卸桥配备数集装箱船舶吨级DWT（t）装卸桥数（台）40001500012150003000023300004000023400005000045000045：岸边集装箱装卸桥台时效率（自然箱/h），采用表4-3中的数值：表4-3 集装箱装卸桥台时效率项目船舶载箱量（TEU）2001800180150005000台时效率（自然箱/h）202522282530同时作业率（%）958590809075倒箱率（%）050707：集装箱标准箱折算系数，取1.21.6；：岸边集装箱装卸桥同时