查重随着沿江区域社会经济持续快速发展船闸过货运量逐步攀

1研究背随着长江沿江区域的社会经济持续快速发展，三峡船闸过闸货运量逐步攀2004343120151571.2三峡枢纽水利工程在长江航运方面效益显著，对长江中上游区域的综合交通发展、产业结构优化升级和地区社会经济建设发挥了积极作用；同时，随着沿江经济快速发展，三峡船闸货物通过能力的限制与逐渐增长的过闸需求之间的冲突已更加明显，2013~20156000万吨，持续大于单向5000万吨的通过能力设计标准，船舶待闸时间显著增加，过闸船舶积压现象成为常态近年来国家提出了依托黄金水道建设长江发展[1将进一步促进长江的蓬勃发展，从而带动长江干线水路货运量的快速增长，这对三峡船闸的通过能力以及适应性提出了更高的要求[2。另一方面，从2003年6月18日长峡船闸正式运营以来，过闸货（含易燃易爆化学品）自2003年的69万吨增加至2015年的778.5万吨。从目前通过三峡船闸的危化品船舶平均吨位（2015年长江干线省际液货品船舶平均载重吨为3314吨和每闸室通过品船舶数量来看三峡船闸闸室消防设计规范（以扑灭3000吨油驳两个最大油舱同时起火的火灾为准）已不能满足消防灭火的要求，需要对过闸的品货物种类予以限制。成品油作为三峡过闸的重要品货类，其过闸处于越来越的境地。品船舶过闸作为影响船闸运行安全的重要因一，其影响主要体现在如下面：第一，品船在过闸过程中如果发生失火和性事故，将造成巨大的人员伤亡和经济损失，并一系列社会问题，对三峡船闸运行管理和长江航第二，化学品船在发生意外后如涉及水体污染，需要设施并且其对所有安全状况全方位的检查，只是对下行过闸的易燃易爆等化学品船舶为科学解决三峡枢纽过闸供求以及品过闸中的安全隐患问题，三峡办正在组织开展三峡船闸挖潜扩能前期研究工作，立足长远消除三峡瓶颈，缓解过闸和安全压力，推动研究并形成多方式多途径多举措的应对之策。研究意三峡船闸过闸品以散装液态为主，其中成品油又是最大比例货类，鉴业健康发展和满足社会消费需求的前提下，急需增加适合成品油等品过坝的方式，因此有必要对成品油进行专门的翻坝组织分析。本文旨在设计最佳的成品油翻坝组织方案，充分释放三峡船闸通过能力，缩短船舶待排队积压带来的经济损失以及品船过闸带来的风险损失，从经济上和安全上都具有十分重要的现实意义，也为其他品的过坝提供借鉴和参考。的研究现状，下面本文拟对水运需求预测、翻坝组织以及效益分析这三个型。目前最常用的预测方法是将多种单一预测模型的预测结果进行组合以实现提高预测精度的效果。HaiYanXie[10]等通过比较水路货运量预测数据与实际数据的偏差，引入粗糙神经网络评价模型分析预测结果的不确定性。ZhouCheng[11]PSO-BP神经网络算法的组合权重确定模型，该模型比一般组合预测模型具有更好地收敛性和稳定性。J.A.Moscoso-López，I.J.TuriasTurias[12]等根据阿尔赫西拉斯港港口历史数据建立两种预测模型，基于人工神经网络和向量机理论对预测结果进试比较，提出了一种预测多式联运国内文献中除了对模型的研究以外，的侧重于各种预测方法在实际中的应用。周少龙、[13]基于时间序列和神经网络建立组合预测模型，并得出古浩[14]运用灰色模型、线性回归和灰色线性回归分别对港口吞吐量进行预测，并验证得到灰色线性回归具有更高的精度和实用性，为指导港口今后的经营发展提供了依据。屈莉莉、陈燕[15]提出在港口吞吐量预测时对组合预测中的权重进行动态分析，并根据贝叶斯理论设定了集成算法，最后进行仿真分析，表明动态集成预测具有很大的优越性。翻坝组自从2004年我国实施翻坝以来，国内学者对于翻坝组织方面的研究较为丰富，几乎每年都有学者对翻坝提出新的思路和方向。其研究的重2005年，长峡通航管理局、交通部长江航务管理局等针对三峡水利枢纽翻坝工作展开了细致研究，制订了一系列组织方案，如《三峡坝区长水各自优势，为未来三峡枢纽区域翻坝提供对策。2006年，在交通部规划院的带领指导下，省等地方相关设计单位对未来三峡公路翻坝进行研究，制定了《三峡翻坝公路规划方案》[18]。2007年，廖向东、高波[19]提出江南翻坝公路在三峡枢纽水公联运系统中的重要性，不仅满足坝区应急、长期或者临时性的各种翻坝需求，而且还提2008年，刘远平[20]提出首先要加强翻坝的管理工作，其次分别进行了旅客翻坝、滚装车辆翻坝、集装箱翻坝的陆上组织规划，包括路线选择、码头选取等等，为翻坝的开展提供了思路。2010年，陈淑梅[21]在研究三峡断面通过量和船闸通过能力的基础上，对实2014年，卢冬生、廖向东[22]对三峡翻坝大货车的出行进行了，目2015年，丁涛等23提出了新型的通过自卸船—皮带机模式开展翻坝以并设置了相应的布置方案，最后从安全性、技术性和经济性等方面论证了皮带机翻坝方案的可行性。2016年，XiaohuiYuan，BinJi[24]等通过建立基于船闸和水陆转运码头混合模型的研究以及船舶的到达分布，的强调将先进的算法与计算机技术相结合。AbdorrezaSheikholeslami，GholamrezaIlati[25]船舶等待时间可以提高生舶停泊时间的影响因素，使用动态软件建立仿真模型。AShahpanahS.经较为成熟，其中模型有M/M/1[28]、M/G/1[29]等经典排队模型，此外，大量的学者进行了船闸系统仿真方面的探索，最具代表性的是Dai和Schonfeld[30]基于LPMSUSACE开发的仿真模型。国内学者对于船闸过闸、待闸时间方面也作了相关研究，重点研究的是船闸的通过能力、服务水平以及船舶等待时间等要间的相互关系，为了提高究中已经阐述到货物时间节约的重要性并且提到在进行交通投资评价时需值的角度，对货物的方式进行了选择研究。陈、顾玉磊[37]将时间损失和装卸时间损失分别考虑在和装卸费用当中，并以最小费用为目标函Netlog软件检验了模型的正确性。总体来说，目前在对主要表现为船舶营运成本的节约，目前对船舶待闸时间减少所产生的经济效益方面的研究很少。研究内1章为绪论，主要分析本文的研究背景和意义，对国内外相关的研究现状进行分析总结，为下文选取三峡枢纽过闸运量的预测模型、成品油翻坝第2章主要分析三峡枢纽货运现状以及成品油过闸现状，提出目前存在的问题，并对实施成品油翻坝的必要性进行分析。3章提出三峡枢纽过闸运量的预测思路与模型，分析影响三峡枢纽过闸4章分析安全性、经济性、快速性、准时性、货损率和便利性等影响成5章首先进行成品油翻坝方案的效益识别，基于排队论建立三峡过闸船舶排队模型，并据此测算成品油翻坝前后的待闸时间差值，分别建立减少6章进行成品油管道翻坝方案的国民经济评价，首先进行参数选择与确76章所研究的内容进行概括总结，提出本文研究的不足技术路1-1三峡枢纽过闸及成品油过坝三峡枢纽过闸及成品油过坝成品油过闸存在问题成品油过 现三峡枢纽及成品油过闸现状及存在问题三峡枢 现三峡枢纽存在问排队论基本理效益估模型建线路工方案投资费用估输油站翻坝方选成品油翻 织方案码头方结论及展社会经济效益估计算船舶待闸减少时方案国经济评绪 绪三峡枢纽三峡枢纽过闸分货类运量预三峡枢纽过闸总预成品油过坝运量预测方案效益方案效益估算效益识主要的主要的工作总结研究展1-1第2章三峡枢纽及成品油现状分三峡枢纽现状及存在的问三峡枢纽过坝设施现目前三峡枢纽过坝主要有两种方式：过船、翻坝。其中过船又分为过闸和升船机，三峡船闸、葛洲坝船闸和三峡升船机是三三峡船闸位于枢纽左岸临江制高点坛子岭左侧，是双线连续五级船闸，两线船闸平行布置，中心线相距94m，其中每线船闸包括有6个闸首和5个闸室，每个闸室的有效尺寸为280m（长）×34m（宽）×5m（槛上最小水深。船闸的总设计水头为13335（80%3000（20%59.75000140.8分钟[38]2016918日开始试通航。其承船厢平面有效尺寸为120m（长）×18m（宽），承船厢与厢内水体总重约160000.2m/s3000吨级；113m[39]；设计每天运行36闸次，上、下行分别为2-1图2- 三峡水利枢纽平面布置1号、2号、3号船闸及相应的引航道组成，2080年代相继建成效尺寸120m×18m×3.5m[40]35000m3/秒的设计流量，三江航道船闸最高设计通航流量为60000m3/秒，1、2号船闸每次过12~15分钟，340分钟。葛洲坝船闸的通过能力大于三峡船闸，因此目前三峡枢纽的瓶颈还是2-2。图2- 葛洲坝水利枢纽平面布置翻坝设翻坝，包括载货汽车滚装翻坝（汽车翻坝）和客船翻坝（旅三峡枢纽货物现20036开始过闸货运量更是持续超过1亿吨超过船闸的设计通过能力尤其是2015年上行过闸货运量超过船闸单向设计通过能力的28%，目前船闸运能不足是造成三峡水利枢纽过闸船舶平均等待时间延长的根本原因。三峡枢纽过坝、2-12-3。表2-1三峡枢纽过坝、过闸货运过闸货运量（万吨 每闸次过闸（年（次（万吨上行:（吨/次0

200320042005200620072008200920102011201220132014过坝货运 过闸货运图2- 三峡枢纽过坝、过闸货运量变化曲20102875201559736.5%20155.4%材料、矿石和集装箱过闸运量逐年上升，其中矿建材料上升最快，同期从万吨上升到3216万吨，占比从7.0%上升到29.15%；其次是矿石，同期从1481万吨上升到2603万吨，占比从18.8%上升到23.6%。三峡船闸过闸货物构2-2。表2-2三峡船闸过闸主要货类（单位：万吨续表2- 三峡船（单位：万吨翻坝现自2004年开展翻坝以来翻坝量逐年递增并在2008年实现42.19万辆滚装车的峰值；2009年底，沪渝高速宜昌至恩施段全线贯通后，重庆至宜昌段的高速公路通行成本和通行时间大幅降低重载滚装车速开通后，翻坝是经宜昌港茅坪作业区转陆运翻越三峡大坝的一种主要运输模式，2015年坝上港口滚装码头进出滚装船舶9244艘次，作业滚装车286303辆，三峡枢纽滚装翻坝量见表2-3。表2-3三峡枢纽滚装翻坝量统滚装船（艘次滚装车（辆三峡枢纽过闸船舶现2013~201545000化品船舶、客船和集装箱船，分别占总过闸船舶艘次的62%、15%、1%、和4%闸品船舶艘次趋于上升过闸客船艘次有所下降过闸集装箱船2-42-4。2-42013~2015年过闸船舶类型统计（艘次图2- 2013~2015年过闸船舶类型分布2013~20155000t以上、2001~3000t3001~4000t500035.44%3759201540362013159382015167182-5、2-6表2- 2013~2015年过闸船舶额定载重吨位统

1000

10012000

20013000

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占 占 占表2- 2013~2015年过闸货船平均吨位及船舶吨货船吨 2013 20142015过闸货船平均额定吨位（吨 过闸货船一次过闸平均吨位（吨 过闸船舶总吨（万吨 三峡枢纽船舶待闸现渐延长，过闸船舶积压现象严重，长江航运的效率以及通航服务水平受到个重大问题。2014年日均待闸船舶150艘次，2015年日均待闸船舶上升到266艘次，2011~20152-7。表2- 2011~2015年三峡过闸船舶待闸时待闸时 （单位：小时2-740小时，在船闸检三峡枢纽存在问题分多年来三峡过闸运量持续增长。其中，、20151亿吨三峡船闸是全球范围内规模宏大并且技术难度高的内河巨型船闸。投入运行13年的实践证明，船闸技术先进、运行安全可靠，通过效率逐年提高，船闸基本适应了不断增加的需求。但是，目前三峡南北船闸的通航率分别达92.83%98.30%，长期保持在较高水平。每日过闸船舶数为130170艘，到了繁忙季节将超过180艘，正常情况下每天需要安排140艘左右的船舶通行船舶200740小时以上，三峡船舶排队积压已成常态。一方面，由于气候和地形的原因，重庆、地区多雾，自然时有发生会造成水路不时中断；而且三峡坝区天气变化大，恶劣天气（如浓雾、大量较大（超过4.5万m3/秒）时，为了通航安全，三峡船闸将不得不实行封闸，成品油过闸现状及存在问成品油过闸现2013~2015其中2015年品船舶过闸艘次约占总艘次的11.5%，连续三年保持在10%以上。2013~20152-8。表2- 2013-2015年危化品过闸运量统危化品过闸量（万吨过闸总量（万吨2013~20152-9表2- 2013~2015年长江干线油船运力结201320142015油船艘数（艘载重吨（万吨平均载重吨（吨/艘在通过三峡船闸的品当中，主要以散装液态为主，包括柴油、汽油、润滑油、苯、盐酸、硫酸、甲醇、冰醋酸等。其中，2015年通过三峡船闸的危险货物总共85个品名，散装液态货物占货物总过闸运量的95%，固态仅占3%左右通过集装箱的约占过闸货物运量的2%液体散装品中品油为最大比例货类，2011~20152-10，其中2015年汽油柴油煤油上行量222.2万吨占品总上行运量的38.5%，占全货类过闸运量的2%。上行是品过闸的主体方向，而成品油又是上行危险品的最大货类，因此成品油的上行过闸是品过闸的关键。表2- 2011~2015年过闸成品油运量情 （单位：万吨汽 柴 煤年 合上 下 上 下 上 下 成品油过闸存在问题分其蒸气在空气中与氧气结合会形成具有性的混合物，一旦遇到明火或者高热等条件，极易燃烧，并且其蒸气比空气密度大，能够在空气中的较低处远距离扩散。因此成品油过闸对船闸运行安全构成较大压力。受船闸安全运行管理制约，三峡船闸和葛洲船闸每天各提供一小时供一级品上下行过闸，一般一个闸次6艘船，不够6艘则需要等候，部分船还需单船单闸。在国家法定节假日及大型活动期间，不允许品船舶过闸，这时易导致大量的品船舶长时间待闸。随着川、渝地区对成品油需求的增加，油船增多过闸等待时间逐渐增大待闸品船舶不断集聚对周边水域产生的安全隐患也越来越大。926吨/艘，另外受长江水位限制，枯水期长江荆江航道严格控制船舶吃水品油的3~4倍。因此成品油的过闸严重影响了三峡船闸的运行效率和通过品船舶待闸时间长，锚泊船舶增多，锚泊待闸的锚地容量更加受限。三峡船闸品锚地配置功能单一、标准低、船舶深水抛锚自泊难、受风力影响船舶操作，油船停泊的尤为突出。实施成品油翻坝的必要性分翻坝之后，上行的成品油船不再通过三峡大坝，三峡过闸船舶数量减少，峡船闸的货物通过能力，减少品锚泊需求。题，品船舶过闸时一旦发生事故，易造成燃烧、环境污染、严重影响到区域范围内的财产安全以及民众的人身安全，并一系列社会问题，对三峡船闸运行管理和长江航运产生巨大影响。将成品油实施翻坝以后，可以仓储能力才能有效地规避部分经营风险，成品油实施翻坝以后，配套建设本章重点对三峡枢 现状以及成品油过 现状进行了分析总结峡枢纽现状，其次从油船运力结构和成品油过闸运量两个方面分析了成品油过闸现状；在此基础上了目前三峡枢纽通过能力不足、船舶待闸现象严重以及品过闸安全隐患等问题，并进行了实施成品油翻坝的必要3，其中主要包含省的中西部地区重庆市省的川南攀西川东北，三峡枢纽过闸货运需求主要受上述四省市的社会经济发展情况、工业化进程和城镇化水平、区域资源开发和利用模式以及区域综合交通体系建设等诸多因素影响，且这些因素对于三峡过闸货运需求方面的影响程度不同，影响方向也不尽一致[411而达到定量分析研究对象发展趋势的目的。本文首先研究三峡过闸运量与其一元线性回归模型为 ˆtbˆnxtytxtnx2(x

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（3- 过多次试算，取误差最小时的

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aX(1)u式中a为发展灰数，u为内生控制灰数基于熵的权重计算具体步骤如下mn个误差指标来进行精度检mnX：

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（3- i1j型进行均方根差SDE和平均绝对误差率MAPE的检验，为构造熵权法的评价矩ne2ne2t n1n (yn t

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（3-经济发展现状及趋合经济实力不断加强。来三峡枢纽社会经济指标见表3-1。 固定资产投资社会消费品零售 外 固定资产投资社会消费品零售 外（）（亿元 （亿元 （亿元续表3- 三峡枢纽区域社会经济指（亿元

（亿元

（亿元

外贸（亿总 其中：出 注：数据来源于、重庆、、、云南统计年鉴（2004年——2016年本文选取区域固资产投资、额外贸总额四个指标反映三峡枢纽区域经济发展状况，采用趋势外推和指数平滑两种方法3-23-53-2GDP预 预测值（亿元 误差分方 方 趋 指 组 —表3- 三峡枢纽区域固定资产投资预测结预 预测值（亿元 误差分方 方 趋 指 组 —表3- 三峡枢纽区域社会消费品零售额预测结预 预测值（亿元 误差分方 方 趋 指 组 —表3- 三峡枢纽区域外贸总额预测结预 预测值（亿 误差分方 方 趋 指 组 —工业化进程及趋产业与互补的工业产业区。在空间布局上形成了以重庆和攀枝花为中心的钢铁工业，以重庆和川南（宜宾、泸州、自贡）为中心的化工机械基加工。来三峡枢纽区域产业结构见表3-6。表3-6来三峡枢纽区域产业结构（单位：亿元产业结构续表3- 来三峡枢纽区域产业结构（单位：亿元产业结构注：数据来源于、重庆、、、云南统计年鉴（2004年——2016年带一路”等部署的实施，依托长江黄金水道的优势，东南沿海产业的转移，3-7表3- 三峡枢纽区域产业结构预 （单位202020302040城镇化水平及趋根据的人口普查的数据，三峡枢纽区域除了重庆和的城镇化率略高于平均水平以外，其三省的城镇化率都在50%以下。尽管西南省份由于20

省城镇化与城镇发展规划（2012-2030《重庆市城乡体规划（2015-2030《省城镇体系规划（2014-2030《省城镇体203020303-8。3-82015化率化率2016-2020-2030-

预测：年均增速（百分点 预测：城镇化水平资源分布及开区域内有丰富的矿产资源，其分布呈现区域性特征，总体分布格局为：位于及其周边区域的化工建材矿产资源区，优势矿产资源有天然气、磷矿、芒硝、饰面石材和水泥原料等；位于攀枝花及周边区域的黑色、有色金属矿产资源区，其资源区内的铁、钛、、轻稀土资源在占重要地位，化工原料水泥原料、饰面石材和其它非金属资源也较为丰富；位于宜宾、昭通、泸州、乐山、遵义、渝西等地区的能源、化工矿产资源区，具有较丰富的煤炭、硫铁矿、磷矿、岩盐、水泥原料、玻璃原料和建筑陶瓷资源，区内化工、能源矿产开发历史悠久，已建成川南天然气生产、赤水河煤炭、昭通煤炭有色金属、渝西煤炭等，煤炭及钒钛、硫铁、磷等金属、非金属矿产3-9表3- 三峡枢纽资源分1特色产品包括苹果、天麻、魔芋、花椒、樟油、橄榄、柑橘等。其中资阳柠檬总产量占的80%闻名省盛产生猪水产蚕桑竹林畜牧、茶叶、蔬菜、中药材是乐山市的五大优势产业；昭通烤烟、魔芋、油菜优势明显；江津大力建设花椒、柑橘、示范“国家第五批标准示范园；赤水河流域内拥有丰富的竹资源，可用于制造纸浆；金沙江下游沿江地带烟草和中草药等种植业发展较快。根据未来发展规划，长江上游地区资源开发强度加大，使得资源性产品的调运需求增长。长江上游沿岸地区依托水运运价水平低、运量大的优势特点，资源性产品调运量的增长必然会增加对长江水运的需求。长江上游地区铁路干线能力已经达到或接近饱和，能力约束比较突出，市场竞争空间匮乏，是形成资源性产品水运需求增长较快的原因之一。攀西地区资源开发以及攀西地其他交通方式转运水运的资源性产品，也会带来资源性产品水运需求的一定增长，如的煤炭通过铁路转运水运。综合交通体系建铁路：区域内建成了较为完善的铁路网络，、阳及等为南昆等干线成为区域对外联系的铁路通道；由成渝、成昆、川黔、贵昆、达万等铁路网，成为区域内间及重要城市间相互联系的铁路通道由三万小梨攀枝花广大、昆玉等铁路支线组成的区域网络成为区域内资源开发利用的重要通道。呈辐射网格状分布的公路网络。其中GD108、GD210、GD212~GD214、GD317~GD321GD323等十二条国道干线公路既是区域对外联系最为重要化肥、盐矿、白酒、非金属矿石等大宗货物水运较高。100多条，可以直接飞往国内各大城市，并开通了新加坡、曼谷、马德阳——威远—泸州—重庆—垫江（忠县—梁平—开县（达川）输气管250万吨的输送随着长江中上游地区综合交通体系的不断完善，重庆、宜宾、泸州、水富等港口以及川滇黔渝鄂等地水路服务的条件将得到进一步改善届时依托区域内四通八达的铁路和公路网络，借助便捷的水陆联运方式，长江航道通江达海的作用将得到充分发挥，三峡枢纽以及港口经济腹地范围将进一步拓展，沿线区域物资交流更加频繁，从而促使水运需求和过闸运量进一步增长。三峡枢纽过闸总量预3.2中影响因素分析，三峡枢纽过闸总货运量与区域经济发展水平、工业化和城镇化进程以及地区资源分布、综合交通体系建设这几个因素密P指标反映三峡枢纽区域经济发展并将上述三项指标分别与三峡过闸货运量进行回归分析。GDP著性水平为95%时，F=304.47，R2=0.968，SDE=636.26，MAPE=5.94%，预测3-10表3- 与GDP回归下的三峡过闸货运量预 （单位：万吨y=4.6689x0.7263，95%时，F=225.29，R2=0.958，SDE=653.83，MAPE=7.61%，预表3- （单位：万吨189004F=197.90R2=0.952SDE=621.07，表3- 与城镇人口回归下的三峡过闸货运量预 （单位：万吨三峡枢纽从3年6月正式运行，故以下过闸统计数据都从4年开始分析来三峡枢纽过闸货运量的变化趋势见图3-1以看出三峡枢纽过闸货运量基本上是随着时间逐步增加的。0

20042005200620072008200920102011201220132014图3- 2004~2015年三峡过闸货运量变化曲采用二次指数平滑法进行预测，通过多次试算得到0.37时误差最小，SDE=815.20MAPE=12.20%3-13。表3- 指数平滑下的三峡过闸货运量预 （单位：万吨三峡枢纽过闸货运量统计值的时间序列X（0）有n=12（2004-2015）个观1089811057}GM（11）模型进行预测，得到时间响应函数为 3-14表3- 灰色模型下的三峡过闸货运量预 （单位：万吨3.1SDEMAPE53-15表3- 三峡过闸货运量组合预测中各单项预测方法权与工业总 与城镇人GDPGDP表3- 三峡过闸货运量组合预测值（单位：万吨考虑三峡升船机于20163-17表3- 三峡船闸货运量预测值（考虑升船机分流）（单位：万吨三峡枢纽主要货类过闸运量预三峡过闸的干散货主要包括煤炭、矿石和矿建材料方式来满足的，而通过长江水路向下的煤炭则仅仅是补充。由于长江下游东部地区的经济增长出现了明显的趋势，另一方面随着西部经济增速的加纽煤炭过闸需求将趋于稳定甚至减少的态势。矿石、矿建材料等货物的需求与基建投资直接相关，且其需求大多表现出相似的规律。长期来看，影响这些货物需求变化最主要的因素就是工业化和城镇化带来的基础设施建设（）在经济发展的起步和加速阶段，工业化和城镇化步伐都在不断加快，因而这些投资建设类货物的需求也随之快速增长；而随着工业化的趋于完成和城镇化接近稳定阶段，这些投资建设类货物的需求也逐步达到峰值；之后随着工业化的完成和城镇化的稳定，投资建设类货物的需求也将基本稳定。GDP和固定资产投资两项指标分别与干散货3-18。表3- 回归分析下的干散货过闸运量预预测值（万吨 误差分

020042005200620072008200920102011201220132014图3- 2004~2015年干散货过闸运量变化曲采用二次指数平滑法进行预测，通过多次试算得到0.35时误差最小，SDE=597.73MAPE=14.12%3-19。表3- 指数平滑下的干散货过闸运量预测（单位：万吨X（0）n=12（2004-2015）个观察值，6416}，建立GM（11） (t125412.136616e009858t23217.136616，均方根差SDE=599.303-20。表3- 灰色模型下的干散货过闸运量预测（单位：万吨3.1SDEMAPE两项误差指标，分别计算上述3-213-22。表3- 干散货过闸运量组合预测中各单项预测方法权预测方 指数平 与GDP回

权 表3- 干散货过闸运量组合预测值（单位：万吨较快发展，尽管在国际经济复杂多变、外需波动的影响下，集装箱外贸量以及协作的加强，西部和东部沿海地区间物资交流将不断增加，内贸集装箱运3-23。3-23预测值（万吨 误差分0

20042005200620072008200920102011201220132014图3- 2004~2015年集装箱过闸运量变化曲采用二次指数平滑法进行预测，通过多次试算得到0.37时误差最小，SDE=81.45MAPE=12.42%3-24。表3- 指数平滑下的集装箱过闸运量预测（单位：万吨集装箱过闸运量统计值的时间序列X（0）有n=12（2004-2015）个观察值立GM（1，1） (t13305.400922e011379t3124.400922SDE=70.63MAPE=10.45%c=0.1505<0.35p=1>0.95。预测结果3-25。表3- 灰色模型下的集装箱过闸运量预测（单位：万吨3.1SDEMAPE两项误差指标，分别计算上述3-263-27。表3- 集装箱过闸运量组合预测中各单项预测方法权与外 预测方 指数平 与GDP回

权 表3- 集装箱过闸运量组合预测值（单位：万吨三峡升船机600万吨的通过能力，本文为了3-28。3-28三峡船闸集装箱通过量预测值（考虑升船机分流）（单位：万吨200万吨。重庆市对于成品油消费一直比较旺盛，且没有炼油厂，属于成品油纯消费地区。近期内，重庆市成品油3%~6%。随着西部大开发的深入实施，重庆市对成品油的需求量将会进一步增加，初步2020年重庆市成品油830万吨，203013502011~2015年三峡枢纽成品油过闸运量分别为243.73、205.55、258.74根据长峡枢纽通航管理局的统计数据，近5年成品油平均上行通过量2283%~6%2020300万吨，2030500万吨。通过量中的占比角度目前成品油所占为2.06%预计未来成品油占比将20202.13%；20302.49%3-29。3-（单位：万吨2020年~2040年的预测值；其次从需求角度和货类结构发展趋势角度，对第4章成品油翻坝组织方Logit影响成品油翻坝方式的因素分成品油具有易燃易爆等一系列特性，在安全方面要求很高，所以在对成品油进行方式的选择时有非常大的局限性。成品油翻坝方式的选择主要受各种方式的安全性、经济性、快速性、准时性和货损费用等多个方面因素的影响。为确定最终的翻坝方式，需对各影响因素进行综合考虑，因此本文将构建以最优翻坝方式为目标以各影响因素为准则的方式分担模型安全性（Si处理不当，极易造成安全事故，轻则造成经济损失，重则导致人员伤亡，严重经济性（Ei费用来衡量各方式的经济性，包括整个过程中的直接和间接费用准时性（Pi货损费用（Di便利性（Ci货物的便利性主要体现在货物的附加时间上，本文主要是指成品Logit模型建UiVi

（4-式中：Ui——成品油通过第i种方式翻坝的效用函数Vi——成品油通过第i种方式翻坝的效用函数确定项i——成品油通过第i种方式翻坝的效用随机项或误差项ccVijXijj1

（4-式中：jXij——成品油通过第i种方式翻坝的影响因素jc假设随机误差项i服从二重指数分布

nnexp(Vi （4-式中：Pi——表示第i种方式在成品油翻坝中的分担率n——表示成品油翻坝方式的种类数量3，率，必须对公式（4-2）中的jXij4.1.1中各影响因素分Xij进行统一量纲，其次对效用系数j进行标定。效用函数的确4.1.17个影响因素分为费用类、时间类和安全类，具体如下：EiDi；FiPi、便利性Ci安全类：安全性Si ppt365

（4-式中：pt——成品油单位时间价值，元/吨小时p7200元/I年货物持有成本系数，成品油属于非高科技产品，根据23%。所以，成品油的单位时间价值pt=0.189元/吨小时此外，在效用函数确定时，效用函数中Vi通常是由各影响因素指标线性相设1、2、3、4、5、6分别为影响因素EiDiFiPi、Ci、Si的Vi[1/Ei2/Di(3/Fi4/Pi5/Ci)/pt]6Si

（4-1、2、3、4、5、6进行参数估计。在对成品油翻坝方式研究过程中，由于安全性在效用函数中应6=11234、5即可。由于缺乏历史数据，又因为费用类和时间类影响因素应用的是加法原则，所以本文采用AHP法对1、2、3、4、5进行估计，邀请20位成品油货主对各影响因素的重要程度，将5个影响因素的重要程度进行两两标度，见表4-1，具体见附录A。表4- 5/5~9/1标度5/5~9/1A：11432.33110.5310.67

4-2。表4- 比较矩阵A一致性检

上述检验结果显示，CR=0.07<0.1A能够通过一致性检验，以此估计经济性、货损率、快速性、准时性便利性的效用系数1、2、3、45分别为0.38，0.24，0.10，0.13，0.16

0/

(0.

0/

i

（4-基于Logit分担结果的成品油翻坝方式选铁路成品根据市某成品油公司提供数据目前铁路成品油的运价为元/吨公里速度为70km/翻坝距离取枝城到茅坪段距离约为125km路成品油的安全系数为0.90，货损率为0.1%，平均延误时间为2h，等待3h。E1=0.18元/吨公里125公里=22.5元/吨；D1=7200元/吨0.1%=7.2元/吨；快速性F1准时性P1=2h；便利性C1=3h；安全性S1=0.90公路成品，目前公路成品油的运价为0.68元/吨公里速度为65km/h，公路运输成品油的安全系数为0.82，货损率为0.2%，平均延误时间为1h，等待和装卸3h。，E2=0.68元/吨公里125公里=85元/吨；D2=7200元/吨0.2%=14.4元/吨；快速性F2P2=1h；便利性C2=3h；安全性S2=0.82V2[0.38/E20.24/D2(0.10/F20.13/P20.16/C2)/7200]S2管道成品目前管道成品油的运价为0.07元/吨公里，对于管道速度，这种提速度略大于铁路速度，本文取75km/h，管道成品油的安全系数为E3=0.07元/吨公里125公里=8.75元/吨；D3=7200元/吨0.05%=3.6元/吨；F3=125km/75km/h=1.67h；准时性P3=1.2h；便利性C3=2h；安全性S3=0.99V3

0./

(0.

0./

0./

S3

通过公式（4-3）计算各方式翻坝成品油的分担率，结果见表4-34-各23132侧不具备短距离铁路翻坝的客观条件，公路受能力限制，根本无法成翻坝任务。因此本文选用新建管道方式进行成品油翻坝30%，柴油约为268万吨（占40%，煤油约为200万吨（占30%。下面将分别从码头、输油站码头方2个已建泊位可以枝城油码头位于省宜都境内，常年为南北风风向，风速最大达到18m/1253.616.750.74米，最低水位37.01米，年平均水位为41.19米。年平均流量1.34万m3/秒，最大流量6.27万m3/秒，最小流量3290m3/秒。其所处长江干线目前最小航道尺度为3.5m（水深）×100m（航宽）×750m（弯曲半径），最大可停靠3000吨级4-4。4-3000（载货吨级TP T

（4-tztftT365（t3200t；td考《港口工程技术规范》[44]4-5；tptz装卸一艘设计船型所需的时间，参考《港口工程技术规范》4-6；泊位利用率，油码头的泊位利用率可取50%~70%，本文取表4- 部分单项作业时间（单位净卸船时间净卸船时间净装船时间油船泊位吨 tf4-55.25htz13h因此，根据公式（4-7）97.18

QKB

（4-N坝下Q2040KB1.293000720~30米/1155.216.9173.193143.1935.67m3/秒，枯水期平均调节流量0.59万m3/秒。其所处长江干线目前最小航道尺度为4.5m（水深）×150m（航宽）×1000m（弯曲半径5000吨级油船，4-7。4-5000（载货吨级tf根据表4-5取5.25htz取净装船时间10h，参考目前市场油船载货情况，5000吨级油船一5300t成品油。吨。根据公式（4-8）4.18550005输油站935处枝城油库乙区内，下面对油库容量和油罐数进VQKiKjtTrV

（4-式中：V油库容积（m3（t268200万吨；KiKjT365t——平均期，一般不超过6~7天，本文取6天（t/m30.8t/m3；油罐容量利用系数，边油罐允许装油的程度，金属油罐取0.850.75

V汽油=37633m3，V柴油=44425m3，V煤油=34811m3首站油库容积总量为116869m3

（4-V坝下Vt（m32m3。由公式（4-10）6此外，在铁路装卸区内新建输油泵房一座、计量外输阀组、变配电间等，对于坝上输油末站，货物平均堆存期为7天，入库系数取65%，月不平衡1.3V=51528m3VV煤油=47663m3160018m39座。线路工油茅坪末加热油自泵自外输油茅坪末加热油自泵自外输枝城首油流量枝城油码油 船上图4- 管道翻坝成品油装卸工艺流5（）5，在安春垴穿越岳宜高速公路，在范家洲东穿越清江，然后沿着岳宜高速公路西侧向北敷设至汪8，然后经两岔口、石板坳、罗家院、魏家湾、月亮垭、湾到曹家畈村西侧穿越3，然后在土城乡3125公里。枝城-茅坪管道翻坝成品油的线4-2。图4- 枝城—茅坪管道翻坝成品油的线路示D D管内径（mmVL管线中的体积流量（m3/s（m/sr12（0.740.84）0.79t/m3，则平均温度（17、管道设计年输送天数为360天时，汽、柴油管道的体积流量

0.1905m3/s60246060D450mmD457L1415（17℃天时，体积流量VL

200360246060

m3/s，取煤油的经济流速1.1m/sD305mmD323.9L360输油泵布在成品油的输送过程中，输油泵是极为关键的配套设备，输油泵的作用是产生压能，使油品在压差的作用动，输油泵一般大，扬程较低。输油泵的压头需要满足在设计流量下，成品油从起点运到终点所需要的压头。输油泵的选择一般与管径大小、年量以及地形高差等因素均有关系，参考相关油气管道方面的专家和学者所做的研究论证，本文对于汽、柴油管道年运4680.1905m/（6863/h457mm时，管道的压头损失约为400m对于煤油管道年量为200万吨管道体积流量0.08038m3/（29m3/h323.9mm500m。因此本文选择在坝下枝城首站和坝上茅坪末站各建一座输油泵站，分别配备3400m3/h500m的输油泵，并预留一台泵位。枝城—茅坪管道技术方案需要敷设管道全长250公里（其中D457管线125公里，材质L1415；D323.9管线125公里，材质L360设置枝城首站和茅坪末15230007250005投资估300035万元15万元/m500045万元/m3300030000630002m360元/m3，所以本方案的储油罐投资共为60×2×15=1800万元。4000不同管径、不同材质的管线单位投资差异较大。对于管径为457mm、材质L1415200万元/323.9mm、L360170万元/公里。所以本方案的管线投83257198795198307底流动488万元。方案分为一期和二期两个阶段建设，其中一期和二期建成后分别可满足500万吨、680万吨成品油过坝需求。其中一期建设投资第一年投入70%，第二年投入30%，二期工程所需在2019年投入。运营费用估程项目，20203.5万元/公里3%4-8表4- 翻坝管道运（单位：万元本章确定了成品油实施翻坝的组织方案。首先建立Logit模型进行成品53个方面的效益，分别为减少船舶等待时间的效益、减少货物等待时间的减少船舶等待时间的效船舶在其营运期内需要消耗营运成本，船舶营运成本是指航运企业在进行两大部分，其中固定成本的项目包括：船员费、润料费、物料备件费、折旧费、修理费、保险费、等，变动成本的项目包括：费、港口使费等。船舶在待闸期间无法进行其他航运经营活动，并且需要消耗燃润料，支付船员工资、管理费等各项营运费用造成了船舶营运成本的浪费成品油实施管道翻坝后船舶待闸时间减少，船舶运营效率提高，营运成本节约，大大提高了船舶的经营效益。减少货物等待时间的效成品油不过闸的安全效在危化品过闸系统中，如果出现危化品本身、载运船舶、航道条件以及气候、环境等诸多因素的不利变化或者驾驶员的错误操作，一旦上述情况持续发生就可能导致事故的发生。中的某一因素或某些因素相互作用引起的。成品油属于货物，性带来了运输的高风险性，因此在成品油过闸过程中，需要充分考虑风险问题。以成品油过闸为研究对象，虽然过闸过程中事故并不经常发生，但一旦发生，周围大部分人员、物品、建筑等都将受到巨大。管道以其安全、可、环保、受外部影响小等优势，是成品油的最安全方式。过坝成品油通过管道方式实行翻坝以后，其风险减小，安全效益提高。模型建2锚地和闸室就构成了船闸的随机服务系统。船闸的随机服务系统可用由不同的船舶到达分布、排队规则和服务时间分布而构成的数学排队模型来表示。一般来说，船舶到达船闸后，如果船闸空闲，在办完了相关手续后，便可过闸；如5-1显示了船舶过闸的动态情况。211...到 等

SS服 离图5- 船舶过闸动态不同的船舶尺寸不同，装载货物不同，进出船闸以及过闸的速度也会不一样。有些船舶尺寸过大，进出船闸速度慢，有些品船舶如果过闸速度太快或者操作不当极易发生火灾等安全事故。本文从船舶种类和吨位两个方面来考虑代表船型的选取。根据本文第二章货类构成统计数据分析，来干散货过闸运量占三峡枢纽过闸总量的都较大，2015年占比达到58%，故本选择干散货船为代表船型。根据船舶吨位结构分析，20152487船舶吨位将逐渐增大，根据过闸船舶标准船型研究，四艘示范船型同时通25000逐渐增大。由于本文研究成品油的翻坝，所以将成品油船单独考虑，目前本文确定三峡过闸船舶平均吨位465-1。5-（单位：吨/艘次3~4倍。为了科学合理的找出船舶到达分布以及船舶在闸服务时间的规律，进一步得到未来成品油翻坝后对三峡船5-2。5-集装箱 成品油1 1表5-3 11两艘以上的船舶同时到达船闸的情况，满足普通性特征；不的时间区间内据、24小时内船舶的到达数据，按照泊松分布5-45-2。5-401234012345678统计频 122444322 统计频 023454321

统计频 泊松分

统计频 泊松分图5- 三峡船舶到达的泊松分布拟合比较吻合理论上如果在单位时间内到达船闸的船舶艘数X是服从参数为（为平均到达率）T服从参数为的Q/N/G

（4-式中Q——三峡船闸年过闸货运量N335G——过闸船舶平均吨位。由于三峡船闸是按照船舶到达组织批次过闸，另外在上文中已经将各类型船舶进行了艘次换算，所以每批次的在闸服务时间基本相当，即服务率变化不大。2013~20155.685.535.53过闸船舶船型标准化工作的实施，另一方面随着的推广应用以及管理服务率将不会有太大变化。另外对于本文中换算后的代表船型，已经排除了部6~7.2左右。因此，本文采用具有优先权规则的MM/1（本文只考虑了优先过闸的集装箱船，其船舶到达率为1；第二类为装载非优先权货物的船舶，其船舶到达率为2。两类船舶在闸的服务时间均为1小时，服从负指数分布。设W1、W2和W分别为第一类、第二类船舶在船闸的停留时间，

（4-

（4-又W

，由于第一类船舶与第二类船舶排队情况无关，W1

则WW1W