天津港集装箱码头泊位利用率研究

1、学号：201210621043上海海事大学本科生毕业设计（论文）天津港集装箱码头泊位利用率研究学 院：交通运输学院专 业：航运管理班 级：国航121姓 名：石宗邦指导老师：刘伟教授完成日期：2016年05月13日承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业论文“天津港集装箱码头泊位利用率研究”是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。本文所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。承诺人（签名）： 日期： 年 月 日摘 要泊位资源是港口码头的稀缺资源。码头泊位利用率过高

2、即表示港口泊位供不应求，港口面临船舶滞港的问题，港口作业压力增大，舶运运营商运输成本增加、货方发货或取货等待时间加长。泊位利用率过低则又会出现港口泊位无船靠泊进行作业，导致泊位资源闲置，港口经济效益过低的问题。因此，对集装箱码头泊位利用率的研究具有重要的理论意义与现实意义。应对港口泊位利用率过高，港口的主要解决办法有两个：一是增加泊位建设投资，兴建新泊位；二是通过改进措施，提升泊位作业效率，保持泊位利用率合理化。港口兴建新泊位，会面临巨额投资压力，且新泊位建设周期长，不能产生立竿见影的效果。本文着重研究如何提升码头泊位作业效率，使泊位利用率保持在合理范围内。以天津港集装箱码头泊位利用现状为例，

3、通过研究分析泊位利用率计算公式，从改善码头泊位布局、码头机械系统、码头信息系统三方面着手，以定性与定量相结合方式进行分析，指出提高泊位作业效率的方法，建立单泊位与双泊位排队作业模型，运用EXCEL求解，指导泊位为靠港船舶进行作业服务。提高泊位作业效率，保持港口码头泊位利用率合理化。这样既增加港口经济效益，又可以为船方与货主提供更为优质高效的服务，增加客户满意度，从而使港口码头得以持续发展，形成良性循环。本文的研究成果对于天津港集装箱码头泊位利用率合理化有着重要的参考价值。关键词：天津港，集装箱码头，泊位利用率，单泊位系统，双泊位系统AbstractThe berth resource is o

4、ne kind of shortage resource in terminal. The overmuch Berth occupancy rate of terminal means the supply of berth cannot meet demands. The party of port will face the problem of shipping retention and the pressure of ports operation will increase, which will add transportation cost of carrier and th

5、e increase time of delivery of goods. However, the low Berth occupancy rate means that there is not enough ship to call, as a result, not only is the berth resource in idle, but the economic revenue of port become low. Therefore, the research on Berth occupancy rate of container terminal will bring

6、significant theoretical and practical meaning. In order to face the overmuch Berth occupancy rate, there are two tools to solve those problems: the one is increasing investment on berth, to construct new berth. The second is promoting berths through capacity , keeping Berth occupancy rate within a r

7、easonable range by various kinds of promotion methods. While constructing new berth will face huge investment pressure, and construction period of new berth is too long to bring immediate impact. This dissertation focus on how to promote berths operation efficiency, to keep the Berth occupancy

8、rate within a reasonable range. To elect the current situation of berth utilization in port of Tianjin as sample ,This paper will solve those problems in three aspects: promoting the layouts of berth, terminal mechanical system, terminal information system by researching and analysis calculate formu

9、la, combining qualitative and quantitative analysis, pointing out methods to improve efficient of berths operation. Whats more, create queuing operation models of single or double berth, and using EXCEL to guide berth for the ship in port services.Keeping Berth occupancy rate within a reasonable ran

10、ge by improving efficient of berths operation. By this way, can increase revenue of terminal, provide excellent services for ships owner and shipper which will increase customers satisfaction, and add the capacity of investment on reinforce berth and terminal, finally, create a positive cycle. The r

11、esearch result of this article will produce significant reference value on reasonable Berth occupancy rate in port of Tianjin. Key words: Port of Tianjin, Container terminal, Berth occupancy rate, single-berth system, double-berths system目录1.绪论11.1选题背景及研究意义11.2国内外研究现状31.3本文研究内容及方法62.泊位利用率的相关理论及影响因素8

12、2.1 泊位利用率的定义82.2 最佳泊位利用率的计算方法82.3集装箱泊位利用率的影响因素82.4本章小结133.天津港集装箱码头泊位利用率现状与分析143.1 天津港集装箱码头泊位布局153.2 天津港集装箱泊位机械系统163.3 天津港集装箱泊位信息系统173.4泊位利用率分析183.5单泊位与双泊位港口系统模型193.6本章小结264.天津港集装箱码头泊位利用率改进措施建议274.1 天津港集装箱码头泊位布局改进建议274.2 天津港集装箱码头机械系统改进建议274.3 天津港集装箱码头信息管理系统改进建议284.4 改进意义295.结论与展望315.1本文主要研究成果315.2本文不

13、足之处及展望31参考文献32致谢331. 绪论1.1选题背景及研究意义1.1.1 选题背景泊位资源是码头的稀缺资源，码头泊位利用率对于港口码头都有着至关重要的影响。泊位利用率过高，则意味着港口作业压力增大，码头泊位供不应求，港口加大投资新建泊位的压力就会增大，往往会出现船舶靠港后因没有空余泊位进行作业，从而在港口滞港，导致港口航道拥堵等。而泊位利用率过低，则表示泊位会出现无船作业的现象，导致港口效益降低，泊位资源闲置浪费。提高码头泊位利用效率是增加港口竞争力的一大途径。随着全球经济一体化的进程加快，港口在世界经济的发展中起到了越来越大的作用，同时世界各大港口之间的竞争也显得愈演愈烈，将港口的泊

14、位利用效率保持在合理的范围内，即增加港口通航能力，提高码头经济效益，为船舶提供更快捷更便利的服务，又避免泊位资源的闲置浪费，成为提升港口竞争力的重要途径。随着全球经济一体化进程的加快，国际间贸易往来越来越密切，我国对外贸易运输量已达到非常可观的规模。据联合国统计司（UNSD）统计数据，国际贸易中约79%的货物是由海洋运输完成的。港口对国家经济的发展起到了越来越大的作用，成为我国融入全球经济一体化并在其中拥有竞争力的重要保证。图1.1 2005-2014年我国进出口数据统计数据来源：国家统计局统计从图1.1可以看到2005-2014年我国进出口量成显著上升趋势。除2008-2009年受国际金融危

15、机的冲击，我国进出口额稍有下降外，2005-2008年以及2010-2011年，我国进出口额都以超过20%的速度增长，2012-2014年更是在高基数的基础上不断上扬，到2014年时，我国进出口贸易总额已突破四万亿美元。我国对外进出口贸易的急速增长直接促进了我国航运的发展。通常情况下，全球集装箱吞吐量的增长率是全球经济增长率的两倍，而天津港集装箱码头近年的集装箱吞吐量增长率更是保持在了10%左右。基于这样的现状，激增的集装箱吞吐量和船舶大型化趋势对港口码头的综合服务水平与质量提出了更高的要求。码头泊位资源能否被发挥最大效用，对于提升码头的经济效益与提高靠泊作业船舶满意度起到了愈发明显的影响。天

16、津港作为我国北方最大的综合性港口，地处渤海湾西端，位于海河下游及其入海口处，地理位置十分优越，是首都北京的海上门户。经济腹地方面：天津港拥有近500万平方公里的经济腹地，近乎我国国土面积一半的范围，囊括华北地区、华中地区、东北南部、内蒙、陕西等地。货源结构方面：我国东北与华北区域石油资源丰富、重工业发达，西北地区矿产资源丰富，更加广阔的经济腹地粮食作物产量高且种类繁多，加之增长迅速的国际贸易货量，为天津港提供了充足的各类散杂货与集装箱货物货源。港口自然条件方面：天津港位于渤海湾内，是我国北方少有的天然良港。拥有水域面积三百多万平方公里，岸线长度三万公里，各类泊位综合总计159个。优越的陆域、水

17、域条件，广袤的经济腹地，种类繁多、货运量大的货源构成等诸多条件促成了天津港当前繁荣的现状，即使在全球金融危机，航运不甚景气的前提下，2015年，天津港货物吞吐量仍达到了35868万吨。促进港口码头泊位利用率保持在合理范围，对于天津港提高运营效益的提高与长久持续发展都有着特殊的意义。其一，港口泊位得到充分合理的利用可避免泊位资源浪费，从而为港口创造更高的经济效益。其二，在港口货物运输旺季，优化港口泊位利用可缩短船舶靠港等待作业时间，从而提高天津港的工作效率与质量，增强港口竞争力和综合服务水平。但是，目前天津港码头的泊位利用效率还存在许多问题。主要表现为港口泊位机械系统有待改善，港口泊位结构有待优

18、化，港口泊位信息系统有待提高，从而导致港口泊位利用率存在过高或过低的情况等等。本文即以通过研究天津港泊位利用现状，以合理优化天津港泊位利用率为目的，改善天津港机械系统，优化港口泊位结构和信息系统，从而提高天津港经济效益，提升天津港国际竞争力与服务水平。1.1.2 研究意义随着全球经济一体化的进程加快，港口在国际贸易中扮演者不可或缺的运输主力角色。尤其在当前在金融危机的笼罩下，世界各大港口的竞争愈发白热化。港口方面如何将港口的泊位利用效率保持在合理的范围内，即增加港口通航能力，提高码头经济效益，为船舶提供更快捷更便利的服务，又避免泊位资源的闲置浪费，从而满足港航双方各自的利益需求，成为港口码头最

19、紧迫的问题之一。控制港口码头泊位利用率在合理范围内，是优化港口资源配置的重要途径，对于港口运营商、船舶运营商、货主三方都有着重大意义。对于港口和码头公司而言，优化泊位利用可以为船舶提供更为便捷高效的服务，从而提高港口运营商的经济效益。其一，港口泊位得到充分合理的利用可避免泊位资源浪费，从而为港口创造更高的经济效益。其二，在海运旺季时，合理的泊位利用效率又可以缩短船舶靠港，等待作业的时间，既为船舶提供了优质高效的服务，又提高了港口的作业效率，从而提高港口的竞争力，吸引更多的船舶来港作业，形成一个良性循环，使港口码头得到长效持续发展的能力。对于船舶运营商而言，合理的泊位利用率可以为船舶提供优质高效

20、的服务，缩短船舶靠港等待时间，进而缩短航次周期，降低港口使费预算，降低燃油成本，并且可以有更充裕的时间让船舶运营商选择最经济的航速，从而降低船舶运营商运营成本，提高航次收益。对于货主而言，船舶靠泊等待作业时间缩短，装卸效率提高，可以缩短贸易合同周期，节约提货时间，提高交易效率，从而获得更好的经济效益，并且增加货主对港口的满意度，从而形成良性循环。1.2国内外研究现状近年来，由于国际贸易量的大幅增加，国际货运量加大，港口作业压力增大。针对上述问题，国内外许多学者都对如何将泊位利用率保持在合理范围内进行了深入研究，效果显著。国内外学者研究泊位利用率主要有如下几种途径：1.2.1 国内研究现状（1）

21、 排队论是当前研究泊位合理化运用的主要方法。较有代表性研究有王慧来（2010）的天津港集装箱码头泊位系统通过能力研究，通过运用WinQSB系统编程、Matlab、Exce模型、运筹学等求解排队论模型，为码头泊位操作调度提供相关建议1 。（2） 水管通过论。张帅（2013）在锦州港码头泊位利用率的研究中，将泊位、堆场、铁路线、卸车能力几部分比喻为粗细不一的水管，将货物吞吐量比喻为水流。水流通过量是由位于两端的较细的瓶颈水管决定的，即货物吞吐量是由港口作业流程的两端决定的。而泊位恰恰位于码头作业的首端，以瓶颈的位置制约着码头作业量。因此，优化泊位利用，是港口通过能力提升的必要途径2。（3） “多输

22、出多输入”的DEA模型。杜宏巍（2015）在中国港口投资效率比较建议中运用“多输出多输入”的DEA模型得出结论，港口的泊位优化利用投资是输出性价比最高的投资。该投资可以以最少量的投资，大大减轻港口用于其它方面投资的压力，并且使现有的港口资源得以充分利用，创造更高的经济效益3。（4） 泊位机械系统契合度研究。邱波（2014）在集装箱码头泊位系统资源配置与调度优化研究中，通过研究泊位与岸桥、码头运输工具联动，运用新启示算法，求出岸桥数目与船舶最佳靠泊作业方法。实现泊位与岸桥及码头运输工具的高度匹配，提高作业效率4。（5） 遗传算法求解。黄鑫乐（2007）通过改进遗传算法求解，构建大型集装箱港区趸船

23、过驳系统调度模型，建立以缩短船舶靠泊时间为目标的函数，为港口码头泊位调度指出新的改善途径5。张小莉（2015）则将循环算法融入其中，将外循环用于传递两个内循环参数泊位分配、岸桥分配与调度6。（6） 影响因素分析法。谢春晓在（2008）集装箱码头泊位通过能力计算中若干问题研究中，通过对影响洋山深水港通过能力的影响因素进行相关分析，并计算出各影响因素占到的比例以及投入产出回报，进而提出相关改进建议7。（7） 道路通行能力研究理论。常十军（2015）结合道路通行能力研究理论，改进了泊位通过能力计算公式，求出了交通组成修正系数，为码头泊位通过能力研究打开了一个新思路8。（8） 规模效益理论。较投入与产

24、出理论不同的是，高广宏（2012）的规模效益理论是结合企业边际效益与DEA理论相结合，得出泊位码头产生规模效益比最高的泊位长度9。（9） 王曦（2010）以港口运营商为切入点，结合生产组织优化原理，针对港口码头装卸作业效率的各项影响因素建立优化模型。以曹妃甸等码头为例，进行生产组织现状的实例分析，并针对曹妃甸作业流程各环节提出合理化建议 10。（10） 林治国（2010）运用分类分析法对集装箱码头泊位系统的运作特点与动态优化进行了深入研究，通过创建优化调度算法模型，输入集装箱码头泊位操作效率的各影响因素，得出系统优化数据 11。（11） 张婕姝（2005）主要研究各国学者的集装箱码头泊位系统的

25、仿真优化算法。通过相对比较，分析现有优化算法的优点与不足，并结合我国集装箱码头泊位系统的现状提出适宜的优化建议，并对以后的仿真优化算法应用提出了具有参考意义的建议 12。（12） 刘杰（2012）主要运用运筹学等算法，建立码头泊位分配改进模型。通过对船舶到港后作业时间与等待时间的数据分析，应用到模型，得出泊位系统优化数据，用于指导码头泊位实际作业，具有很高的现实意义 13。（13） 杨春霞（2011）则从码头泊位调度现状着手，结合船舶船型及吨位发展趋势与实际靠泊情况，对各类型码头泊位做匹配度分析。通过总结已有的船舶调度优化理论与研究成果，结合我国码头泊位目前存在的问题与影响泊位作业效率的众多客

26、观影响因素，对我国码头泊位系统提出改进建议，泊位并对泊位系统中的各项装卸设备的合理配比进行了分析14。1.2.2国外研究现状：（1）Nathan Huynh（2013）研究了如何在航运集装箱码头使用基于蚁群控制法的存储空间分配方法15。（2）DassK利用仿真的调度程序，研究如何减少顾客等待时间以及服务提供的水平距离，他以跨运车为研究对象，以空载距离和客户等待时间为目标建模求解16。（3）Shabayek将香港的KwaiChung集装箱模型作为研究对象，以优化港口码头泊位调度为目的，进行wintness仿真分析，对集装箱码头的调度优化具有诸多指导意义17。（4）在排队论的研究中，对于有限容量的

27、排队研究，Yue De-quan等人通过运用M/ M/ c/ N 排队系统来对阻碍、逃避、部分服务台休假进行性能分析，首先假定顾客到达的时间服从负指数分布，系统中没有顾客人数到达时，d 个服务台休假，有 c-d 个服务台一直都可提供服务，然后运用马尔科夫理论建立平衡方程，稳态方程的求解得出等待顾客的期望人数、系统中顾客人数和顾客损失平均率等性能指标，最后建立费用模型，通过数值试验得出敏感性分析的结果18。目前，国内外学者对泊位利用率的研究较多运用排队论和遗传基因算法求解，对港口调度和船舶靠泊排队作出指导，对于港口泊位间联合作业等一系列提高泊位作业效率的研究仍然较少。尤其在金融危机的大环境下，天

28、津港面临的问题更加复杂，仍需要具体深入研究。1.3本文研究内容及方法本文共分为如下五部分。第一部分介绍了本文研究课题的研究背景与研究意义，并通过总结国内外学者的研究方法与研究成果的基础上提出本课题的研究思路与研究方法。第二部分介绍了本文课题研究的主要理论依据，其中包括优化泊位利用的三大途径：改善码头机械系统，优化港口泊位结构和完善码头泊位信息系统，同时还借鉴了泊位利用率的计算方法，指出了优化泊位利用的意义。第三部分则根据天津港码头泊位利用现状和问题进行进行了具体分析，主要从码头机械系统、港口泊位结构系统、码头泊位信息系统着手，指出了当前天津港码头泊位利用率不合理的原因。针对天津港码头泊位存在的

29、问题，整合数据，建立单泊位与双泊位港口系统模型，给出了优化天津港泊位利用的可行措施和政策建议。第四部分提出关于天津港集装箱码头泊位利用率优化的建议，并指出改进意义。第五部分归纳总结全文，得出结论。图1.2为本文结构图。绪论（研究背景，研究意义）优化泊位利用措施和政策建议结论与展望码头信息系统码头泊位布局造成目前泊位利用现状的原因和影响天津港及泊位现状天津港码头泊位的利用现状及存在的问题分析泊位利用相关理论泊位利用率影响因素码头机械系统图1.2 本文结构图2. 泊位利用率的相关理论及影响因素本章主要对泊位利用率的概念及相关影响因素进行分析与阐述。2.1 泊位利用率的定义泊位利用率即泊位实际作业时

30、间与泊位运营时间之比，较为直观的反应泊位实际使用的忙碌状态。泊位利用率过高即表示港口泊位供不应求，港口面临船舶滞港的问题，港口作业压力增大；船舶面临靠港后无法进行作业的问题，舶运运营商运输成本增加；船舶靠港后无法及时进行装卸，货方发货或取货压力增大。泊位利用率过低则又会出现港口泊位无船靠泊进行作业，导致泊位资源闲置，港口经济效益过低的问题。2.2 最佳泊位利用率的计算方法目前，港口码头计算泊位利用率的方法为：泊位利用率=泊位作业天数 / 泊位运营天数。但就国内现状而言，该计算公式不能体现港口泊位的作业效率及靠泊作业船舶种类和数量。据此我们引用作业效率原理，天津港的单位泊位作业效率是随着时间的推

31、移而增加，而国际货运量的数额也是随着经济的发展，尤其国内经济的稳步增长带动而不断增加，所以泊位利用率的高低与靠泊作业船舶数量不必然存在正相关关系。泊位利用率受港口货物吞吐量、泊位类型与数量、泊位作业效率、靠泊船型以及港口投资运营费用等因素影响，并参照港口码头、船舶运营商、货主三方的经济效益来确定。因此在受各因素影响的前提下，应由港、航、货三方总的单位运营成本来决定合理泊位利用率。 2.3集装箱泊位利用率的影响因素 集装箱泊位利用率受集装箱泊位作业效率影响。集装箱泊位作业效率高，靠泊作业量相同的情况下，泊位作业时间减少，泊位利用率降低，反之亦然。集装箱泊位作业效率受码头泊位布局、机械系统、信息管

32、理系统影响。泊位布局合理，泊位类型与靠泊船型匹配度高，泊位可作业岸线长可容纳多个船舶同时作业，利于泊位作业效率提高；泊位机械系统先进，装卸搬运作业效率高，直接决定着泊位作业效率；泊位信息管理系统控制着泊位内部资源调度，同时也负责着泊位间的信息交流，对泊位作业效率也有着至关重要的作用。这三方面直接影响着集装箱码头的泊位作业效率，也影响着集装箱码头的泊位利用率。2.3.1 集装箱码头泊位布局系统 泊位布局合理，泊位类型与靠泊船型匹配度高，泊位可作业岸线长可容纳多个船舶同时作业，利于泊位作业效率提高，进而影响集装箱码头泊位利用率。集装箱泊位系统是由码头泊位、码头沿岸作业机械（岸桥、起重机械）、码头运

33、输机械（集装箱拖车、场桥、跨运车）以及码头操作工人组成。装卸系统是泊位系统的关键环节，装卸效率直接制约着码头对船舶的作业时间，决定着船舶靠泊等待作业时间的长短，所以装卸效率也是船方衡量码头服务水平的重要依据。同时，装卸效率又与码头的泊位利用率直接相关，即与港口资源的利用率相关，直接影响港、航、货三方的成本及效益。1) 泊位布局目前，世界上港口的码头泊位布局以顺岸式、突堤式和挖入式为主。顺岸式即根据港口沿岸地形修建靠泊码头。顺岸式泊位布局较多出现在自然条件良好或经人工改造的天然良港中，因建造时多选址海岸线较为平直的地域，故造价相对较小，港口投资压力小，且可缩短集装箱装卸运输距离，目前为各国港口最

34、为常见的码头泊位布局。突堤式布局是选取港口沿岸深水区建立集装箱码头、突堤式布局使沿岸水域自然条件不佳的港口极大适应了当前船舶大型化的趋势，通过建设专用通道，将延伸出去的码头泊位与堆场联动，使码头实现面向大型集装箱船舶的作业需求。挖入式即通过挖陆联海，将沿海水域引向码头。该布局较为便捷的实现集装箱码头的机械化、自动化进程，但该布局造价高，建设周期长，港口投资压力较大。由于各港口自然条件不尽相同，各港口码头布局都有其特征，但较为常见的仍为顺岸式与突堤式结合布局。2) 泊位数量各港口码头适宜作业的岸线长度都是有限的，集装箱船舶的靠泊数量受港口泊位数量、单位装卸效率及配套装卸机械数量影响。港口多选择在

35、作业效率较高的泊位配置较多的岸桥及配套运输机械，从而使泊位单位时间作业量达到最高。近年来，受国际金融危机影响，国际贸易市场不容乐观。航运市场对国际贸易市场有极度的依赖性，这就使得航运市场对运输成本提出了更高的要求，以最低化运输成本为目标得以在当今国际市场形势下得以生存。大型和超大型集装箱船舶的出现适应了当前的经济形势，它们不紧可以降低燃油成本、提高运输效率、为单箱运营提供更大的利润空间，更容易产生规模效应。因此各大船公司受利益的驱使，越来越重视大型集装箱船舶的投入和运营，全球集装箱运输市场不断有大量的大型、超大型集装箱船舶投入运营。大型集装箱船舶加入，对于港口码头泊位布局与分配也提出了新的要求

36、，如何使泊位布局适应不断变化的到港船舶种类与数量的变化，成为港口合理布局码头泊位最迫切的问题。加强码头泊位的基础设施建设，人工建设或选择更加宽阔的水域，建造适应大型和超大型集装箱船舶的专用作业泊位，以提高泊位的单位作业效率，使港口泊位利用率保持在合理高效的范围内，提升港口的综合服务水平，以赢得船舶营运商的信赖与好评，从而吸引更多的船舶靠泊作业，进而增加港口经济效益，拥有更多的资金投入港口码头建设，形成良性循化，促进港口可持续发展。2.3.2 集装箱码头泊位机械系统泊位机械系统先进，装卸搬运作业效率高，直接决定着泊位作业效率，影响着泊位利用率。码头集装箱泊位的机械系统如图2.1集装箱拖车堆场岸桥

37、集装箱船舶场桥跨运车牵引车拖行底盘车图2.1 码头集装箱泊位机械系统图1) 岸桥集装箱岸桥负责码头前沿装卸作业的起重环节，岸桥的性能主要决定于其升降能力、小车行走速度、大车行走速度和俯仰能力。近年来，受国际金融危机影响，国际贸易市场不容乐观。航运市场对国际贸易市场有极度的依赖性，这就使得航运市场对运输成本提出了更高的要求，以最低化运输成本为目标得以在当今国际市场形势下得以生存。大型和超大型集装箱船舶的出现适应了当前的经济形势，它们不紧可以降低燃油成本、提高运输效率、为单箱运营提供更大的利润空间，更容易产生规模效应。因此各大船公司受利益的驱使，越来越重视大型集装箱船舶的投入和运营，全球集装箱运输

38、市场不断有大量的大型、超大型集装箱船舶投入运营。大型集装箱船舶加入，对于港口码头又产生了新的要求，单个泊位的作业能力受到了更高的挑战，尤其是大型集装箱船作业泊位的需求与压力大大增加，如何合理配置各泊位的岸桥数量与岸桥类型显得极为重要。将更为先进，作业效率更为高效、更为专业的机械合理匹配到更为对口的、作业量更大的泊位，使港口的机械资源与泊位资源合理结合，从而提高泊位装卸作业效率，提升港口的综合服务水平，以赢得船舶营运商的信赖与好评，从而吸引更多的船舶靠泊作业，进而增加港口经济效益，拥有更多的资金投入港口码头建设，形成良性循化，促进港口可持续发展。2) 集装箱运输车辆集装箱跨运车是码头和堆场搬运、

39、堆码的专用车型。集装箱跨运车利用其门形架和液压升降系统进行集装箱装运和堆码。集装箱跨运车的稳定性、搬运效率、起重量、环保性和堆码能力优异于传统的集装箱拖车和底盘车，通过其柴电电力驱动和运转方式可以直接将集装箱堆放三层之高，既方便装卸又节省作业空间，极大方便了码头管理于调配。但跨运车由于其造价与维修费用较高，港口投资负担大，目前国内港口较少普及。集装箱拖车是集装箱码头用于集装箱在码头前沿和码头堆场间水平运输的专用工具。集装箱拖车目前在国内港口码头普及率较高，是缘由其作业中调配灵活、固定停放区域不占用码头堆场空间、方便码头管理和造价与维修费用较低等优势。但其不足之处也随着新型跨运车的出现逐渐表露出

40、来，主要体现在其装卸效率有待提高，多机械协调作业环节多，单位泊位货物装卸量大时，并不能凭借车辆数量来缓解作业压力；且集装箱拖车的燃油动力系统耗油量大，作业成本受国际油价波动影响大，且大量拖车碳排放难以控制，造成污染。底盘车构造简单，作业仅需底盘、岸桥和牵引车配合即可。底盘车的构造简单形成了其独有的故障率较低的特点，且利于集装箱码头管理、调配。因此，在一些港口也得到了应用。但底盘车也拥有其先天不足之处，底盘车装卸系统不能进行堆码，只能在同一作业平面堆放，对堆场面积要求较大，作业适用面小。目前仅有欧洲少量港口在特种箱作业上还保留着该作业工艺。目前集装箱港口都对其装卸设备努力的进行改造，以图更高效、

41、更环保的方向前进。新型集装箱装运设备的出现，以及高效通讯技术的普遍应用，使得集装箱码头的装卸效率，灵活调配能力都得以极大提升。由于码头作业管理信息系统的改进，将常规的装船、卸船、搬运、集港、提箱单一作业流程，变为循环作业流程，用更为高效的调度系统，提高了港口机械的使用效率，使有限的港口机械资源得以最大化利用。2.3.3 集装箱码头泊位信息系统泊位信息管理系统控制着泊位内部资源调度，同时也负责着泊位间的信息交流，对泊位作业效率也有着至关重要的作用，也影响着集装箱码头泊位利用率。集装箱码头管理信息系统主要负责泊位和岸桥安排、拖车调度等调度计划工作。完善的泊位信息系统有助于提高泊位作业效率，充分利用

42、机械资源，降低管理成本，并且可以为船方提供更加优质高效的服务，增加客户满意度。集装箱码头泊位信息系统可用于制定船舶靠泊计划、船舶计划、装卸控制、EDI管理和统计分析。集装箱码头泊位信息系统对于泊位作业指导、各泊位沟通调度协调、远程电子信息传输与交换、优化利用泊位机械资源、泊位数据统计分析等都具有不可忽视的作用。码头泊位系统是连接各作业与管理单位的纽带。集装箱泊位子系统作业舱口数直接换装搬运作业装卸子系统前方堆场子系统作业线集疏运子系统作业线公路水路铁路搬运作业后方堆场子系统图2.2 港口集疏运信息系统2.4本章小结本章通过分析泊位利用率的计算方法与影响因素，指出了集装箱码头泊位利用率的合理化范

43、围概念，并通过以提高集装箱码头泊位作业效率方法，控制泊位利用率保持在合理范围内，同时合理化分析了影响集装箱码头泊位作业效率的影响因素，明确了泊位利用率的根源性影响因素，使得我们可以在下一章的具体研究与运算中有的放矢。3.天津港集装箱码头泊位利用率现状与分析天津港现拥有八座现代化集装箱专用码头，分为三港池、四港池、东方、五洲、联盟、欧亚、汇盛、太平洋，共28个泊位。其中四港池泊位最具有现代型集装箱码头的代表意义，其代表性不仅体现在其泊位水深、泊位岸线长度与航道深度，还可以接受两艘8400TEU型集装箱船舶同时靠泊作业。天津港集装箱码头为适应当前航运市场发展动向，加强了对码头泊位的各项优化建设投资

44、，包括引进可进行双箱操作的第六代装卸桥，引进少量的跨运车进行试运营，还加快了对各类型码头的新建投资进度。表3-1 天津港各港区泊位数统计表港区北疆南疆东疆临港海河大港北塘合计泊位总数7052131362137230可用于装卸作业的泊位683613135557197集装箱泊位2206000028数据来源：天津港2015年年报受金融危机影响，近年来，天津港货物吞吐量有所降低，但集装箱箱量仍然保持着较高的数量，对于集装箱码头的投资与管理仍然不能放松，统计数据如下：图3.1 天津港近年货物吞吐量与集装箱吞吐量统计图数据来源：国家统计局3.1 天津港集装箱码头泊位布局天津港全港共有各类泊位230个，其中

45、集装箱泊位28个，大型集装箱泊位18个，具体布局见表3-2天津港各港区大型泊位数统计表。集装箱码头泊位布局的合理性主要看码头泊位的吨位构成与到港船舶吨位与作业量是否匹配。当前天津港集装箱码头泊位构成相对成熟，但同港区或不同港区泊位联动作业还不够，泊位资源尚未完全利用。表3-2 天津港各港区大型泊位数统计表码头名称港区码头前沿设计水深（m）货种码头等级泊位数G27段*北疆-15.2集装箱10(7)万吨级2G28、G29段*北疆-15.2集装箱10(7)万吨级G35-G38段*（五洲国际）北疆-15.2集装箱10(7)万吨级（有条件15万吨级）3N7段（欧亚国际）北疆-16集装箱10万吨级（有条件

46、15万吨级）1N8段（欧亚国际）北疆-16集装箱10万吨级（有条件15万吨级）1N9段（欧亚国际）北疆-16集装箱10万吨级（有条件15万吨级）1D1D6段（太平洋）东疆-16集装箱10万吨级（有条件15万吨级）6N3段*（联盟国际）北疆-16集装箱10万吨级（有条件15万吨级）1N4段*（联盟国际）北疆-16集装箱10万吨级（有条件15万吨级）1N5段*（联盟国际）北疆-16集装箱10万吨级（有条件15万吨级）1N6段*（联盟国际）北疆-16集装箱10万吨级（有条件15万吨级）1合 计18注：泊位数指7万吨级及以上大型泊位。数据来源：天津港（集团）网站3.2 天津港集装箱泊位机械系统天津港集

47、装箱码头拥有大型集装箱装卸桥、先进的场地桥、以及大叉车、小叉车等各种专用机械设备。近年来,以天津港集装箱码头有限公司为适应集装箱航运市场船舶日益超大化发展趋势的需要，投资更换了一批老旧设备，先后引进了10台超巴拿马型装卸桥。岸桥作为影响集装箱码头泊位装卸效率的一大瓶颈，天津港岸桥系统的优化与改进相对完善与合理。表3-3 岸桥的主要技术参数等级划分船务类型（TEU)起重能力 (t)起升速度(m/min)小车速度(m/min)起吊高度(m)外伸距(m)装卸效率(TEU/h)第一代6002522120222820第二代180030.525150253525第三代360030.540.53018030

48、3830第四代485040.55035210353830第五代740050614024040526160第六代8400614530045657380100数据来源：集装箱码头船舶及装卸桥等级划分研究表3-4 集装箱码头船舶与岸桥安置比数量集装箱船舶吨级DWT(t)集装箱船舶载箱数(TEU)配备集装箱岸桥台数4000-15000(1000-17500)201-9001-215000-30000(17501-32500)901-18002-330000-40000(32501-45000)1801-30002-340000-50000(45001-65000)3001-4800450000(650

49、00)48014-5数据来源：现在集装箱码头经营管理但是，评定天津港集装箱码头岸桥的合理化程度不仅限于其岸桥数量与岸桥大型化程度，我们仍需考量集装箱码头泊位与岸桥的安置对比数量。能实现高效率作业的岸桥与同等级的泊位匹配，才能既发挥岸桥的作用，又提高泊位的作业效率。我们结合表3-2、3-3、3-4与天津港各泊位吨位及作业量，分析发现天津港的集装箱岸桥存在与泊位的不合理匹配现象，即存在泊位岸桥资源浪费和泊位岸桥配备数量不足的现象。机械系统除了岸桥外，承载场地搬运功能的码头搬运车辆也不可忽视。天津港目前的车队主要由集装箱拖车与集装箱叉车组成，集装箱拖车拥有调配灵活、占用码头场地空间小以及造价成本相对

50、较低的优势，适用于大多数集装箱码头。但我们分析对比欧洲鹿特丹港口集装箱码头的跨运车车队之后，发现跨运车车队的搬运效率远高于集装箱拖车的作业效率，并且其托举力可以完成三层集装箱的，堆码作业，柴电系统又对港口环境保护做出了不小贡献。据此，我们认为天津港集装箱码头车队结构仍存在改进空间。3.3 天津港集装箱泊位信息系统当前衡量集装箱码头的泊位信息系统的指标主要包含：自动化程度、准确化程度、调度智能化程度、流程完善程度等。天津港目前的信息管理系统为作业控制与可视化管理系统，主要运用的技术为计算机控制、无线电控制、卫星控制、可视屏控制。通过计算机控制与卫星控制实现数据查询与泊位三维动态实时模拟监控，通过

51、无线电控制实现现场远程调度控制，对集装箱码头泊位现场作业、车队控制相对完善，对作业交流与调度也相对及时。GIS、DGPS、DLP等技术与COSMOS系统结合也保证了现场操作的安全性与准确率。以天津港集装箱码头泊位卸船系统图3.2为例，优化后的卸船系统在作业执行效率与质量上都有显著提高。但是，天津港集装箱码头泊位信息系统仍存在许多为题与改进空间。天津港集装箱码头的自动化系统仍然没有全面普及，人工性的数据统计与录入仍然存在，这就存在录入数据的失误性风险；信息系统与整个进出口系统的对接仍需加紧，海运运输系统不可忽视的是海关与边检系统，天津港目前对海关和边检的对接仍不全面，信息交换仍不够及时。堆场处理

52、程序 船舶靠泊前预处理集装箱被安置在计划区域地上泊位船舶生成呼叫指令泊位船舶执行移动或指令终端或员工的命令启动呼叫通过信号生成命令经济地机械或人工处理生成、收集移动或指令预先的位置根据船舶积载表信息下载卸船单安排泊位卸船程序船舶计划程序卸船诊断卸船卸船队列打印贝位图安桥准备、装卸队列图3.2 集装箱码头卸船系统3.4泊位利用率分析泊位利用率受港口货物吞吐量、泊位类型与数量、泊位作业效率、靠泊船型以及港口投资运营费用等因素影响，并参照港口码头、船舶运营商、货主三方的经济效益来确定。因此在受各因素影响的前提下，应由港、航、货三方总的单位运营成本来决定合理泊位利用率，我们引用以下公式：y=CbS+S

53、C+CS+CGENS+SS（公式3.1）y为港、航、货三方的单位运营成本；Cb为单位泊位单位天的固定费用（含泊位建设费用的分摊，按折现值计）；S为系统中的泊位数；为泊位利用率，按实际情况由公式3.1计算；为平均每一泊位一天所能装卸的船舶最大艘数。C为船舶装卸平均每艘天可变费用；Cs为船舶平均每艘固定费用；Cs为平均每船载运货物每天的利息损失；EN（S·）为当泊位数为S、泊位利用率为时，平均每天在港等泊的船舶艘数，应根据不同的排队模型计算。由3.1式中我们可以看出，当和S为定量时，泊位利用率的数值越高，港口服务的作业成本相对越低，而船舶营运商与货主或收货人成本增加。因此，如果忽略船舶运

54、营商与货方的经济效益，单纯从港口效益至上角度来看，那么减少泊位建设投资和新泊位建设，提高港口码头当前的泊位利用率为最直接方法。但是，当靠泊船舶数量越来越高，单位泊位利用率超标时，港口的泊位投资与新建压力是可以由提高泊位的作业效率即减少单位船舶靠泊作业时间、降低船货损失来缓解的，因此从港口发展的角度看仍然是合理的。通过保持合理的泊位利用率以增加港航货三方的总体经济效益正是本文的研究目的所在，而由此产生的港口运营商、船舶运营商、货主三方的成本与收益分配，可通过市场经济的引导以及投资与收益正相关的原理，也可以轻松解决该问题。3.5单泊位与双泊位港口系统模型单泊位港口系统是针对仅有一个可供集装箱船舶停

55、靠并作业泊位的码头，但拥有候泊空间足够大建立的模型。双泊位系统则是针对拥有两个或多个泊位的码头情况建立的模型，将港口的泊位调度考虑到其中。通过将统计出的天津港具体数据代入其中求得最佳泊位利用率。本文泊位利用率以天津港为例进行研究，统计总结天津港靠泊数据如下：表3-4 天津港近年进出港船舶艘次统计表年份201020112012201320142015进出港船舶艘次（艘）972769597682080875155691255897增长率（%）-1.31-14.486.62-34.97-1.78数据来源：天津港公报结合图3.1与表3-4，不难看出，天津港集码头作业呈现吞吐量增长率进出港船舶艘次增长率，这一现象的产生是由船舶大型化引起的。自2012年，天津港进出港船舶大型化