（武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430063）

1 引言

東江是廣東省中東部水運(yùn)通道之一，也是香港、深圳、廣州及沿岸人民生活用水及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水之水源，因此東江的發(fā)展一直備受關(guān)注。在《廣東省綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《廣東省航道發(fā)展規(guī)劃》中均提及東江航道升級(jí)的規(guī)劃。隨著東江升級(jí)三級(jí)航道的推進(jìn)，船型如何發(fā)展也應(yīng)配套進(jìn)行研究，本文結(jié)合國家及地方相關(guān)規(guī)劃和東江實(shí)際情況的船型經(jīng)濟(jì)論證具有一定意義。

本文以蘇雷壩至石龍航段為例進(jìn)行分析與研究，結(jié)合東江船舶現(xiàn)狀，詳細(xì)分析了航道、過河建筑物、港口及船舶現(xiàn)狀，接著依據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》分析限制條件，參考大量我國已有的船型標(biāo)準(zhǔn)與東江現(xiàn)有船型，結(jié)合航運(yùn)現(xiàn)狀，推薦了三個(gè)噸級(jí)的貨船、集裝箱船型，并以貨船為例進(jìn)行船型經(jīng)濟(jì)論證，最后利用熵權(quán)法綜合得出較優(yōu)船型，通過Matlab進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行成本與敏感性分析，根據(jù)結(jié)論提出建議。

2 東江現(xiàn)有船舶現(xiàn)狀

蘇雷壩至石龍航段全長280km，此航段的直接經(jīng)濟(jì)腹地有河源市、惠州市、東莞市和汕尾市，流域內(nèi)建有三座大型水庫，分別為新豐江水庫、楓樹壩水庫、白盆珠水庫，對東江干流有強(qiáng)大的調(diào)節(jié)功能。

2007年東江下游進(jìn)行航道整治工程，航道等級(jí)得到提升。東江石龍頭到出口段建成Ⅲ級(jí)航道，但蘇雷壩以下等級(jí)較低，部分水位未能很好的銜接，對船舶通航存在影響，本文研究范圍內(nèi)具體航道尺度見表1。

表1 東江航道參數(shù)表

本文研究河段內(nèi)，已建和在建的橋梁有39座。其中10年一遇洪水重現(xiàn)期凈高不足10m的有27座，流域內(nèi)水電樞紐的建設(shè)規(guī)模不一致，均對通航產(chǎn)生影響，水電樞紐的尺度見表2。

表2 水電樞紐特性統(tǒng)計(jì)表

東江運(yùn)輸船舶全為機(jī)動(dòng)船，中上游100t-200t的船舶占運(yùn)力近60%，并迅速發(fā)展300t以上的船舶，下游普通貨船以300t-500t級(jí)為主，集裝箱運(yùn)輸以900t多用途集裝箱船為主力船型，少量500t級(jí)。

東江有眾多的水資源保護(hù)區(qū)，并且因生態(tài)、供水等原因，水質(zhì)的保護(hù)要求高，禁止船舶運(yùn)輸危險(xiǎn)品等有污染的貨物。如今，環(huán)保問題與能源安全得到高度重視，相對于柴油燃料動(dòng)力船舶，以清潔能源為動(dòng)力的船舶在未來將會(huì)得到推廣。

3 船型主尺度分析

船舶主尺度受到航道、通航建筑物的限制，三者之間存在一定關(guān)系。結(jié)合研究航段內(nèi)的航道、船閘、橋梁發(fā)展情況，根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行計(jì)算，得出航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施對船舶尺度限制見表3。

表3 航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施對船舶尺度限制表

參考我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的船型中，千噸級(jí)船舶的長寬比多在4-5之間，《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》的千噸級(jí)船舶長寬比接近8。本文針對東江腹地東莞、河源、惠州的現(xiàn)有船舶進(jìn)行分析，可知船型的長寬比基本控制在4.5-6之間，集裝箱船與貨船均有達(dá)到1 000t，貨船常用的為200t-300t。實(shí)際運(yùn)營中，東莞多為貨船與集裝箱船，其最大總噸位均達(dá)到1 000t，數(shù)量最多的也保持在千噸級(jí)。河源以客船、貨船居多，干貨船達(dá)到1 000t，使用最多的為500t級(jí)。惠州貨船的總噸位最大為598t，集裝箱船的噸級(jí)達(dá)到3 000t級(jí)。

綜合考慮東江干流航道將實(shí)施擴(kuò)能升級(jí)，順應(yīng)珠江水系運(yùn)輸船舶的發(fā)展趨勢，符合船舶運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性要求。東江蘇雷壩至石龍航段推薦船型為500t-1 000t級(jí)機(jī)動(dòng)船，適當(dāng)保有300t級(jí)船舶。結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，參考現(xiàn)有的優(yōu)秀船型，設(shè)立未來的船型尺度見表4。

表4 代表船型尺度推薦表

4 船型論證思路及方法

本文以貨船為例，對推薦的500t、800t、1 000t三種船型進(jìn)行經(jīng)濟(jì)論證，利用熵權(quán)法綜合得出較優(yōu)船型，通過Matlab進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并對選出的船型進(jìn)行成本分析與敏感性分析，進(jìn)而得出相關(guān)結(jié)論與建議。

4.1 經(jīng)濟(jì)測算模型

4.1.1 成本構(gòu)成及測算方法。本文對船舶固定費(fèi)用、航行費(fèi)用、港口費(fèi)用等進(jìn)行測算，對成本進(jìn)行分析，具體測算內(nèi)容見表5。

表5 成本構(gòu)成與測算方法表

4.1.2 重要參數(shù)的確定。所使用的參數(shù)，多由統(tǒng)計(jì)和調(diào)查而來，因客觀條件不同，不可避免會(huì)與實(shí)際情況有所差異，但相對值與相對規(guī)律基本正確，不會(huì)影響方案的相對比較結(jié)果。

4.1.3 經(jīng)濟(jì)衡準(zhǔn)指標(biāo)的確定。船東為提高船舶競爭力，通常希望降低運(yùn)輸成本，縮短投資回收期，提升利潤，因此，本文選取平均年費(fèi)用、必要運(yùn)費(fèi)率作為衡準(zhǔn)指標(biāo)。

平均年費(fèi)用AAC將船價(jià)作為營運(yùn)費(fèi)用的一部分,是船舶的初期投資在營運(yùn)期內(nèi)每年的等值資金回收費(fèi)用與年?duì)I運(yùn)費(fèi)用之和。本文計(jì)算年取值為28年，年利率取值為3.25%。

必要運(yùn)費(fèi)率RFR為達(dá)到預(yù)定的基準(zhǔn)收益率，即運(yùn)輸單位運(yùn)量所必要的運(yùn)費(fèi)收入，可以較全面地考核單項(xiàng)固定資產(chǎn)在運(yùn)營中的成本支出，給有關(guān)部門合理配置船型提供參考。

表6 部分參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

4.2 基于熵權(quán)法的船型論證結(jié)果

4.2.1 基于熵權(quán)法的評(píng)價(jià)模型建立。熵權(quán)法是一種客觀賦值的方法，計(jì)算原理簡單，能最大程度的利用指標(biāo)，本文以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，依據(jù)熵權(quán)法構(gòu)建模型，具體步驟如下：

<1)，且各件產(chǎn)品是否為不合格品相互獨(dú)立．

（1）采用0-1歸一化的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，見式（1），規(guī)范范圍劃為（0,1），假設(shè)第i類船型的j個(gè)指標(biāo)為xij，歸一化后為x’ij，利用Matlab的mapminmax函數(shù)輔助完成，處理后得到標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣。

（2）利用Matlab編碼計(jì)算指標(biāo)信息熵ej，指標(biāo)權(quán)重wj，方法見式（2）、（3），其中K為常數(shù)，K=1/lnm。

（3）利用加權(quán)求和公式計(jì)算樣本的綜合評(píng)價(jià)值Si，見式（4）。

4.2.2 基于熵權(quán)法的船型經(jīng)濟(jì)論證。對表7衡準(zhǔn)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，從船舶噸級(jí)來看，1 000t級(jí)船舶的必要運(yùn)費(fèi)率最低，各項(xiàng)指標(biāo)均表明東江使用千噸級(jí)的船舶是比較經(jīng)濟(jì)的。

表7 船舶衡準(zhǔn)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算的年?duì)I運(yùn)費(fèi)用，平均年費(fèi)用與必要運(yùn)費(fèi)率用Matlab計(jì)算權(quán)重，結(jié)合所得權(quán)重得到各噸位與類型船舶的綜合評(píng)價(jià)值，計(jì)算結(jié)果見表8、表9。

表8 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算表

表9 船型綜合評(píng)價(jià)值統(tǒng)計(jì)表

綜合來看，1 000t級(jí)的船舶必要運(yùn)費(fèi)率最低，充分體現(xiàn)了船舶大型化的成效，雖然船舶噸級(jí)增大之后相應(yīng)的費(fèi)用會(huì)增加，但是綜合評(píng)價(jià)值來看，三種船型的綜合評(píng)價(jià)值相近，差值不大，因此考慮今后的發(fā)展趨勢，推薦選擇1 000t級(jí)的船舶。

4.3 運(yùn)輸成本與敏感性分析

根據(jù)船價(jià)與運(yùn)輸成本構(gòu)成，對1 000t級(jí)代表船型方案進(jìn)行成本分析，得出成本構(gòu)成份額，見表10。

表10 1 000t級(jí)代表船型運(yùn)輸成本構(gòu)成表

在每個(gè)噸級(jí)代表船型的運(yùn)輸成本中，燃潤料費(fèi)用所占比例最大，分別達(dá)到了43.26%、44.35%、39.75%，其中1 000t級(jí)的燃潤料費(fèi)用所占比例最小。

對1 000t級(jí)船舶進(jìn)行敏感性分析，必要運(yùn)費(fèi)率隨敏感因素變化情況見表11。

表11 1 000t級(jí)代表船型敏感性分析表

由表11可知，總體上，必要運(yùn)費(fèi)率對油價(jià)變化最為敏感，其次是船價(jià)，但船價(jià)與裝卸時(shí)間的變化引起的變動(dòng)比油價(jià)變化引起的變動(dòng)要平穩(wěn)的多。若要提高船舶運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性，可采取節(jié)油、經(jīng)濟(jì)航速運(yùn)營等有效的措施；也可以選用清潔能源降低費(fèi)用，且可以減少污染。市面上，清潔能源燃料價(jià)格比柴油低，根據(jù)結(jié)果分析來看，清潔能源如LNG、電能對于東江不僅在水源質(zhì)量方面很必要，在運(yùn)輸成本控制方面也十分必要。

5 結(jié)論與建議

綜合考慮東江航段當(dāng)前與未來航運(yùn)的航道建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施限制條件、通航設(shè)施的通過能力以及船舶技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保性能等方面，經(jīng)過分析，認(rèn)為三個(gè)噸級(jí)的船舶中，1 000t級(jí)船型的經(jīng)濟(jì)性最好，500t級(jí)次之。

清潔能源船舶因其環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性，也受到一定程度的青睞，并且廣東也已有LNG船舶的試點(diǎn)，建立多處加注站。因此建議東江航道發(fā)展可以考慮保留500t級(jí)船舶進(jìn)行銜接，逐步發(fā)展1 000t級(jí)船舶，并且在條件較好的區(qū)域優(yōu)先采用清潔能源船舶，并逐步發(fā)展與推廣，為東江水運(yùn)及周邊產(chǎn)業(yè)等的發(fā)展提供更好的運(yùn)輸服務(wù)，加速經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。