張道南，鄧超風(fēng)，趙慶亮，裴志勇

（1.山東海運(yùn)股份有限公司，山東 青島 266034；2.山東省青島船舶技術(shù)服務(wù)中心，山東 青島 266071；3.武漢理工大學(xué)綠色智能江海直達(dá)船舶與郵輪游艇研究中心，湖北 武漢 430063）

1 引言

小清河是橫貫魯中地區(qū)的一條東西向重要航道，其復(fù)航對(duì)魯中、魯西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義，是山東省內(nèi)陸地區(qū)與沿海地區(qū)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、文化交流的紐帶和橋梁，具有很強(qiáng)的輻射力和影響力。

小清河沿線建有濟(jì)南、淄博、濱州、東營(yíng)、濰坊5個(gè)港口，涉及貨種主要有鐵礦石、鋁礬土、工業(yè)鹽、散糧、造紙?jiān)?、礦建材料、鋼材、石油及制品、液化品、集裝箱等。小清河沿線有規(guī)模的工業(yè)企業(yè)20 余家，貨量充足，據(jù)保守估計(jì)小清河腹地水運(yùn)量，2025 年可達(dá)3000 萬(wàn)噸，2030 年超4000 萬(wàn)噸。這些為小清河航運(yùn)充分發(fā)揮水路運(yùn)輸運(yùn)量大、運(yùn)價(jià)低、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效的優(yōu)勢(shì)，提供了得天獨(dú)厚的有利條件。小清河航運(yùn)有利于推動(dòng)大宗貨物運(yùn)輸“公轉(zhuǎn)水”，優(yōu)化運(yùn)輸組織結(jié)構(gòu)；通過(guò)貨物運(yùn)輸組織方式的研究，對(duì)比各種運(yùn)輸方式的經(jīng)濟(jì)效益，不僅可讓企業(yè)獲得更多收益，也會(huì)為其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更多的收入，有力支持地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 小清河適用船型

受小清河航道限制，通過(guò)分析企業(yè)貨物運(yùn)輸種類(lèi)、流量流向等，論證河海直達(dá)船、駁船以及海船與河船等船型，從船型設(shè)計(jì)思想、適用綠色動(dòng)力等方面開(kāi)展船型論證，以確定小清河船型方案。

2.1 小清河船型設(shè)計(jì)思想

作為黃河生態(tài)示范區(qū)建設(shè)的典范，小清河船舶踐行“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”理念，需具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的特征。通過(guò)船型技術(shù)研究，形成節(jié)能船型關(guān)鍵技術(shù)，提升船舶產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力；環(huán)保是當(dāng)前社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的要求，符合時(shí)代發(fā)展主題，尤其是“碳達(dá)峰·碳中和”實(shí)施，更進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)環(huán)保的要求；經(jīng)濟(jì)性是決定船型生存發(fā)展的關(guān)鍵，在當(dāng)前運(yùn)價(jià)低迷的市場(chǎng)環(huán)境下，唯有經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)異的船舶才能迅速立足市場(chǎng)；高效運(yùn)輸是水運(yùn)的特色及優(yōu)勢(shì)，對(duì)促進(jìn)城市群經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)有著積極的推進(jìn)作用。形成的小清河船型設(shè)計(jì)思想如圖1 所示。

圖1 小清河船型設(shè)計(jì)思想

圖2 小清河航線示意圖

小清河航道水深有限使得船舶吃水受限，船閘及橋區(qū)使得航行速度較低，采用寬扁肥大船型，限制吃水狀態(tài)仍有較大載重量，可體現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)性。將低阻首型和低阻高效低推力減額尾型有機(jī)結(jié)合，形成小清河節(jié)能船型。為提高裝卸效率，采用敞口型船舶，配卷簾式簡(jiǎn)易艙蓋。當(dāng)前貨物以散貨居多，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)發(fā)展，集裝箱貨占比會(huì)逐年增加，設(shè)計(jì)成多用途船，具有良好的適貨性。采用垂直首、外旋雙尾鰭的寬扁肥大型多用途船。雙機(jī)、雙槳、雙舵，鋼質(zhì)全通主甲板、艙口圍。首、尾桅桿均可倒，壓載水線以上的高度不超過(guò)7 米。

2.2 適用綠色動(dòng)力

首先對(duì)各種綠色動(dòng)力特點(diǎn)和狀況做一個(gè)簡(jiǎn)要總結(jié)，再根據(jù)小清河船舶及航線特點(diǎn)，對(duì)各船型適用的動(dòng)力進(jìn)行論證。

LNG 燃料動(dòng)力在船舶上的應(yīng)用較為成熟，發(fā)動(dòng)機(jī)、供氣系統(tǒng)以及加注配套等已初步形成體系。采用LNG燃料動(dòng)力，可減少20%左右碳排放、98%的硫氧化物排放及80%的顆粒物排放。LPG燃料具有易儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前缺乏適用的船用LPG 發(fā)動(dòng)機(jī)限制著其應(yīng)用。燃料電池動(dòng)力有著零排放的優(yōu)勢(shì)，目前尚處于產(chǎn)業(yè)化初級(jí)階段，未能規(guī)?；a(chǎn)，成本高昂，在運(yùn)輸船舶上的應(yīng)用尚屬空白。鋰電池動(dòng)力近年來(lái)發(fā)展迅猛，在公務(wù)船、游船艇以及運(yùn)輸船舶領(lǐng)域均已得到應(yīng)用，市場(chǎng)成熟度較高，發(fā)展前景好，但能量密度和價(jià)格使得其適合于3000 噸級(jí)以下、續(xù)航里程200 公里以下船舶。氫能應(yīng)用的前景光明，但成本、安全性、存儲(chǔ)等商業(yè)化仍有很大障礙，大功率氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也待突破。其他清潔能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能等，受制于各種因素很難在運(yùn)輸船舶上應(yīng)用。

結(jié)合小清河航線及船舶特點(diǎn)，對(duì)于僅僅在小清河營(yíng)運(yùn)的內(nèi)河船舶，可采用鋰電池動(dòng)力，清潔環(huán)保且營(yíng)運(yùn)成本較低；對(duì)于河海直達(dá)或河海聯(lián)運(yùn)船舶，長(zhǎng)續(xù)航需要制約著鋰電池動(dòng)力的應(yīng)用，可采用LNG 燃料動(dòng)力或氣電混合動(dòng)力。

2.3 小清河適用船型方案

可適用于小清河的船舶種類(lèi)有河海直達(dá)船、河船以及駁船等，各類(lèi)船型簡(jiǎn)介如下。

2.3.1 河海直達(dá)船

河海直達(dá)運(yùn)輸能大幅降低成本提高效率，且無(wú)貨差貨損，凸顯直達(dá)運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢(shì)。河海直達(dá)船舶既要航行于海段，又要航行于河段，既要具有抵抗大風(fēng)浪的能力，又要能在內(nèi)河航道靈活操控。

在考慮沿線航道、碼頭、貨源狀況的基礎(chǔ)上，可開(kāi)發(fā)2000 噸級(jí)河海直達(dá)船舶（河段采用鋰電池動(dòng)力，海段采用氣電混合動(dòng)力），船舶主尺度如表1 所示。

表1 各類(lèi)小清河適航船舶主尺度

2.3.2 河船

小清河航線中上游的船閘內(nèi)幾乎為靜水，王道船閘至濰坊港段正在進(jìn)行內(nèi)河A 級(jí)航區(qū)論證，故河船可航行于濟(jì)南港至濰坊港的小清河航線。

2.3.3 駁船

頂推船隊(duì)具有機(jī)動(dòng)靈活、效益高、成本低的特性，也可以考慮采用駁船隊(duì)聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸方式，用滿(mǎn)足海船規(guī)范及配員的海拖輪將駁船隊(duì)從沿海港口拖至河口，換內(nèi)河頂推輪，頂推至小清河沿線各港口。

3 貨物運(yùn)輸組織方式

針對(duì)小清河航運(yùn)需求，有河海直達(dá)運(yùn)輸、駁船隊(duì)河海聯(lián)運(yùn)以及轉(zhuǎn)運(yùn)等三種運(yùn)輸方式。最典型航線為龍口港-濰坊西港-濟(jì)南港-濰坊西港-龍口港，主要運(yùn)輸鋁礬土、鋼材、建材和其他散貨。海段總共133 公里，航速18.5km/h；河段共169 公里，限速7km/h。

3.1 河海直達(dá)運(yùn)輸

河海直達(dá)運(yùn)輸具有運(yùn)輸效率高、貨差貨損少、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。據(jù)測(cè)算直達(dá)運(yùn)輸時(shí)船舶往返航次在港裝卸停時(shí)24 小時(shí)，過(guò)閘時(shí)間為2 小時(shí)，則往返航次時(shí)間118.06小時(shí)，按120 小時(shí)5 天計(jì)。

3.2 駁船隊(duì)河海聯(lián)運(yùn)

駁船隊(duì)河海聯(lián)運(yùn)可使用3000 噸級(jí)駁船，在河段使用電力驅(qū)動(dòng)內(nèi)河推輪頂推駁船，編組方式為1 推輪頂推1 艘駁船。在海段使用LNG 動(dòng)力海推輪頂推2 艘駁船進(jìn)行運(yùn)輸，在濰坊西港完成內(nèi)河推輪與海推輪的換駁。據(jù)測(cè)算船舶往返航次在港裝卸停時(shí)24 小時(shí)，海推輪換駁及編組時(shí)間為3 小時(shí)，內(nèi)河推輪換駁及編組時(shí)間為1.5小時(shí)，頂推船隊(duì)過(guò)閘時(shí)間為2 小時(shí)，則駁船隊(duì)河海聯(lián)運(yùn)航次時(shí)間為7 天。

3.3 河海中轉(zhuǎn)

河海中轉(zhuǎn)運(yùn)輸使用3000噸級(jí)河船和7500噸級(jí)海船，在濰坊西港完成轉(zhuǎn)運(yùn)。據(jù)測(cè)算河海中轉(zhuǎn)運(yùn)輸船舶往返航次在港停時(shí)48 小時(shí)，單個(gè)過(guò)閘時(shí)間為2 小時(shí)，則海段往返航次時(shí)間2 天，河段往返航次時(shí)間5 天。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 現(xiàn)有運(yùn)輸方式費(fèi)用估算

小清河沿岸企業(yè)現(xiàn)有運(yùn)輸方式主要是公路、鐵路運(yùn)輸或公水聯(lián)運(yùn)方式，以鋁礬土運(yùn)輸為例，到魏橋創(chuàng)業(yè)主要有以下三種運(yùn)輸方式：

（1）公路運(yùn)輸。從龍口港上岸，通過(guò)公路運(yùn)輸340km 進(jìn)廠；

（2）公水聯(lián)運(yùn)。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過(guò)海船運(yùn)110km 至濰坊港中港區(qū)，再通過(guò)公路運(yùn)輸180km 進(jìn)廠；

（3）公水聯(lián)運(yùn)。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過(guò)海船運(yùn)133km 至濰坊港西港區(qū)，再通過(guò)公路運(yùn)輸160km 進(jìn)廠。

到信發(fā)集團(tuán)的主要有以下五種運(yùn)輸方式：

（1）公路運(yùn)輸。從龍口港上岸后，通過(guò)公路運(yùn)輸470km 進(jìn)廠；

（2）公水聯(lián)運(yùn)。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過(guò)海船運(yùn)110km 至濰坊港中港區(qū)，再通過(guò)公路運(yùn)輸340km 進(jìn)廠；

（3）公水聯(lián)運(yùn)。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過(guò)海船運(yùn)133km 至濰坊港西港區(qū)，再通過(guò)公路運(yùn)輸330km 進(jìn)廠；

（4）鐵路運(yùn)輸。從日照港上岸后，通過(guò)鐵路運(yùn)輸500km 至廠區(qū)；

（5）鐵路運(yùn)輸。從青島港上岸后，通過(guò)鐵路運(yùn)輸400km 至廠區(qū)。

現(xiàn)有各種運(yùn)輸方式費(fèi)用估算如表2 所示。

表2 各種現(xiàn)狀運(yùn)輸方式費(fèi)用估算表 單位：元/噸

4.2 新運(yùn)輸方式費(fèi)用估算

小清河復(fù)航后，可以有河海直達(dá)運(yùn)輸、駁船隊(duì)河海聯(lián)運(yùn)以及河海中轉(zhuǎn)等三種運(yùn)輸方式。仍以鋁礬土運(yùn)輸為例，到魏橋創(chuàng)業(yè)主要有以下兩種運(yùn)輸方式：

（1）河海中轉(zhuǎn)運(yùn)輸。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過(guò)海船運(yùn)133km 至壽光港，換裝內(nèi)河船運(yùn)150km 至濱州港鄒平港區(qū)，經(jīng)公路運(yùn)輸10km 至廠區(qū)；

（2）河海直達(dá)運(yùn)輸。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過(guò)海河直達(dá)船運(yùn)283km 至濱州港鄒平港區(qū)，經(jīng)公路運(yùn)輸10km 至廠區(qū)。

到信發(fā)集團(tuán)的主要有以下四種運(yùn)輸方式：

（1）河海中轉(zhuǎn)加公路運(yùn)輸。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過(guò)海船運(yùn)133km 至壽光港，換裝內(nèi)河船運(yùn)180km 至濟(jì)南港主城港區(qū)，經(jīng)公路運(yùn)輸110km 至廠區(qū)；

（2）河海直達(dá)加公路運(yùn)輸。從龍口港轉(zhuǎn)水，通過(guò)海河直達(dá)船運(yùn)313km 至濟(jì)南港主城港區(qū)，經(jīng)公路運(yùn)輸110km 至廠區(qū)；

（3）河海中轉(zhuǎn)加公路運(yùn)輸。從日照港轉(zhuǎn)水，通過(guò)海船運(yùn)770km 至壽光港，換裝內(nèi)河船運(yùn)180km 至濟(jì)南港主城港區(qū)，經(jīng)公路運(yùn)輸110km 至廠區(qū)；

（4）河海中轉(zhuǎn)加公路運(yùn)輸。從青島港轉(zhuǎn)水，通過(guò)海船運(yùn)680km 至壽光港，換裝內(nèi)河船運(yùn)180km 至濟(jì)南港主城港區(qū)，經(jīng)公路運(yùn)輸110km 至廠區(qū)。

所有運(yùn)輸方式均需過(guò)閘4 次，各種運(yùn)輸方式費(fèi)用估算如表3 所示。

表3 新運(yùn)輸方式費(fèi)用估算表 單位：元/噸

從經(jīng)濟(jì)性角度看，小清河復(fù)航后改變運(yùn)輸格局，沿線企業(yè)受益，河海直達(dá)運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性最好。到魏橋創(chuàng)業(yè)鋁礬土的運(yùn)價(jià)可從傳統(tǒng)公路運(yùn)輸112 元/噸降至70 元/噸，運(yùn)輸成本降低37.5%；到信發(fā)集團(tuán)鋁礬土的運(yùn)價(jià)可從151 元/噸降至104 元/噸，成本降低31.1%。如果減少小清河航道費(fèi)甚至免費(fèi)，各種運(yùn)輸組織方式將會(huì)呈現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)論

本文針對(duì)小清河復(fù)航工程，對(duì)復(fù)航后船型設(shè)計(jì)思想、適用綠色動(dòng)力、適用船型展開(kāi)了研討，對(duì)河海直達(dá)、駁船對(duì)河海聯(lián)運(yùn)以及河海中轉(zhuǎn)等運(yùn)輸組織方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析，可得出如下研究結(jié)論：

（1）根據(jù)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合小清河航線及船舶特點(diǎn)，在小清河營(yíng)運(yùn)的內(nèi)河船舶，宜采用鋰電池動(dòng)力，對(duì)于河海直達(dá)船舶，宜采用氣電混合動(dòng)力。

（2）河海直達(dá)運(yùn)輸較河海聯(lián)運(yùn)和河海中轉(zhuǎn)均具有優(yōu)勢(shì)，較傳統(tǒng)公路運(yùn)輸，最多可節(jié)約37.5%的綜合物流成本。