第二章 港口营运与船舶
2.1 货物及其在港内的作业方式
2.2 港口吞吐量及其预测
2.3 船舶基本知识
2.4 船舶出入港及其分布
2.5 港口规模确定
2.6 减少船舶在港时间的措施
2.1 货物及其在港内的
作业方式
▲ 货种
为了装卸, 运输,
贮存的方便, 装货物
分样别类, 在国际上
统计货类时, 大分类
分为 9类, 中分类为
17类, 细分类 56种 。
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
? 件杂货：凡是需要计件点数的成件运输、保
管的货物，不论包装形式如何，也不论有无
包装，均称为件杂货。
袋装：面粉、水泥、化肥等
捆装：棉花，草席，生皮等
箱装：纸箱，木箱，铁箱（集装箱） —— 装贵重
物品
桶坛装：易燃、易爆等危险品
无包装：钢材，木材，车辆和机械等
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
目前集装箱发展迅速，已单独进行装卸与运输，有
专门的装卸设备，专门的集装箱船和集装箱码头，适合
于集装箱装箱的货种很多，分三类,
最佳装箱货,易损、易盗的贵重物品，在 56种货物中
占 32种，如：烟、酒、药品（纺织品、电器、塑料
制品等）
适合装箱货,一般的粗杂货，如电气电料，袋装面粉,
生皮等。
勉强可装货,一般原料和贵重的袋装货，如生铁，原
木，大米，饲料等。
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
? 干散货：一般指散装的大宗货物，如粮、煤、矿
石等。
这类货物具有,①运量大；
②不能相互混杂；
③有的带污染性等特点。
一般要有专业化码头进行装卸。
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
? 液体货：石油，石油产品，植物油，液化气等，以
原油和成品油为主，属易燃液体，按闪点划分其危
险级别。
闪点 —— 液体挥发性的气体和空气的混合物在
正常大气压力下遇到火星能闪起火花，但液体本身
尚未燃烧的最低温度。
一级 ?28? 如，汽油
二级 28?~45? 如，煤油
三级 ?45? 如，柴油
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
▲ 货物在港内的作业方式
? 名词术语
① 操作过程 —— 根据一定的装卸工艺完成一次货
物的搬运过程。
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
一般港口内货物的操作过程有以下几种,
车 ?船,卸车装船或卸船装车
车 ?库场,卸车入库场存放或出库场装车。
船 ?库场,卸船入库场存放七出库场装船
船 ?船,卸船装船（水 ?水转运）
库场 ?库场,库场之间的倒裁搬运
② 装卸过程：指货物从进港运输工具上卸下到装上出港
运输工具的全过程，也叫换装过程。
③ 直接换装：只经一次操作（一个操作过程）即可完成
全部装卸过程的作业方式，也叫直取作业。
④间接换装，经二次以上操作才能完成换装过程的作业
方式
⑤操作量：每个操作过程中装卸货物的数量，用 P表示。
⑥装卸量：一个换装过程吕装卸货物的数量，用 Q表示。
⑦操作系数：操作量与装卸量的比值，用 ?表示。
? = P/Q ≥ 1 （ ? =1时即为直取作业）
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
? 换装操作方式
水 ?陆联运,
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
① 车 ?船 操作次数 n=1
水 ?水联运,⑤ 船 ?船 1
⑥ 船 ?库场 ?船 2
⑦ 船 ?港驳 ?库场 ?船 3
⑧ 船 ?港驳 ?库场 ?港驳 ?船 4
P=nQ
② 车 ?库场 ?船 2
③ 车 ?港驳 ?船 2
④ 车 ?库场 ?港驳 ?船 3
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
▲ 港口腹地
有货物（或旅客）要经某港运输的地区叫该港的腹地。
2.2 港口吞吐量及其预测
A 地区
货源地 A 和使用地 B 都是港口 P,Q 的腹地
广义地说,A是后方腹地,B 是前方腹地。
P 港 Q 港 B 地区
通常讲的港口腹地指 后方腹地 。港口与港口之间有着息息相
关的协作关系，在某一港装船的货物必须经另一港口卸下，因此
在港口规划中研究它端条件 前方腹地 与研究后方腹地具有同样的
重要性，以便掌握可能的发展趋势。
? 直接腹地,直接为港口所在地服务，货物不中转。如：
青岛有货运到上海使用，青岛即为上海港的直接腹地。
? 中转腹地,指货物的中转联运腹地。如：长江流域好
多地区的货物运至上海港转海运至大连等地，长江流
域的这些地区均为上海港的中转腹地。
? 通过腹地,在港内不装卸，只进行编组，然后运走。
如：某小地区 A （或小港口）的货运到甲港进行船
舶编组，然后运走，则 A区为甲港的通过腹地。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
按运输的性质，腹地可分为三大类,
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
腹地越宽广，经济越发达，货源就越充足，港口的
生命力也就越强。因此腹地的扩大与缩小是港口营运的
核心问题，任何一个港口都设法扩大其经济腹地 —— 争
夺货源。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
港口要吸引货流、扩大腹地，必须具备下列 条件,
①地理位置优越，距经济发达地区的距离近，集疏
运条件好。
②自然条件好：如港口水深大、水域平稳等。
③运输成本低，交通条件好，运输时间短。
④装卸成本低，车船周转快；
⑤服务水平高：对货物的安全以及服务态度等。
设 A为货源点,B为运输中转点，则运向 A 港和 B 港产
生的费用为,
CA = x C MA+ P A
CB = ( L MA- x ) C MA + P M+LMBCMB+PB
理论上存在,
CA<CB—— 货运向 A 港
CA>CB—— 货运向 B 港
CA= CB 时,x 为 A 港的（腹地半径）经济运距 。
对 A 港来说,x 越大，港口吸引货流的能力越强，要增大
x值必须设法降低 CMA（改变运输条件）和 PA（降低装卸成
本）。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
二、港口吞吐量与通过能力
1．一年间经由水运输出、输入港区并经过装卸作业的
货物总量称为 港口吞吐量,以自然吨计。
注意,①强调水运：进行船舶的装卸，才能计入吞吐量。
②输入输出要迭加
水 —— 水 联运 计 2吨吞吐量
水 —— 陆 联运 计 1吨吞吐量
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
2．通过能力
港口通过能力,一年间在既定的技备条件下，按合理
的操作过程、先进的装卸工艺和生产组织所允许通过
货物量。
港口吞吐量和通过能力都是衡量港口营运的主要
指标，也是反映港口规模的指标，值得 注意 的是,
1） 吞吐量是实际发生的量,
2） 通过能力是理论上的量，实际上达不到。
但有的港口往往出现吞吐量超过通过能力的现象（主要是
超负荷运行的结果）
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
三、吞吐量统计与调查
调查主要是以“过去”为主，其目的是从过
去的发展情况预测未来的发展情况。
货种和吨数，包装形式，船型
1．调查历年货流的货种、流向和流量
一般是分航线、分化种、分季节地进行统计调查
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
2．调查港口腹地内经济发展状况，如工农业
总产值，外贸额等直接影响港口吞吐量的项
目以及历年发展情况，找出这些项目与历年
吞吐量的相关关系。
3．调查各大货主需经港口转运的货种，运量
和流向 及 调查运输能力，价格，时间等方面
的资料，运输部门能够满足的货运量要求。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
四, 吞吐量预测
预测思路步骤,
? 收集有关数据资料；
? 社会经济发展水平预测；
? 区域内客, 货总运输量预测 （ 进, 出 ） ；
? 运输方式分担预测 （ 铁, 水, 空, 管 ） ；
? 港口客, 货吞吐量预测 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
预测方法很多, 通常可分为经验法, 函数法和概率法
▲ 经验法
凭以往的经验确定将来的运量, 包括许多种方法 。
? 经验系数法：增长系数, 扩大系数等 。
? 趋势目估法：将历史运量与时间的关系点到图上,
据点的分布情况判断其变化趋势, 顺延趋势线, 预
测将来 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
? 类比法：找出与预测港条件相似, 且有较长历史的港口作
为类比模型, 与预测港进行全面, 深入比较, 然后作出预
测结论 。
? 特尔裴专家判断法：选择对预测问题的专家若干名, 征集
预测结果, 将结果分析整理作为参考资料再发给每个专家,
供他们进一步分析判断, 提出新的意见, 如此重复几次,
使各专家的意见趋于一致, 从而得到比较可靠的预测结果 。
▲ 函数法
选取与预测量 y 有直接或间接关系的量作为自变量 x,根据历
史上 x 与 y 的关系建立函数表达式进行预测 。
)( xfy ?
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
自变量 x 可以是时间, 社会经济参数 （ 国民生产总值,
对外贸易额等 ） 等等 。 自变量的个数可以是一个, 也可以是
多个 。 函数 f 的形式根据历史上的 x 与 y 的关系确定, 如线
性函数, 指数函数等 。
▲ 概率分析法
吞吐量的发展受众多因素的影响, 制约, 具有较大的不确
定性, 可以把达到某一数值视为随机事件, 用概率来描述 。
概率分析法实际上是主观概率法, 也可归于经验法一类, 预
测者根据自己的经验及所收集到的资料进行分析, 对将要发生的
预测值进行概率推断, 然后根据概率计算的原则推求预测值 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
该方法人为因素对预测结果影响很大, 最好请多个专家分别
对预测值做出概率推断, 预测者再进行综合分析得出主观概率,
据此进行预测 。 例如某港的专家调查结果如下,
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
从图上可以看到预测值的概率分布情况, 预测者通常取期
望值 （ 平均值 ） 作为预测值 。
i
i
ir pyy ??
9.41%85 ??? yp r
= 0.09× 30+0.25× 35+0.4× 40+0.22× 45+0.04× 50
= 39.35
有时不以期望值作为预测值, 而是先确定一个概率, 从概率
分布图上确定预测值 y。
例如：取
含义是港口规模按吞吐量 y = 41.9设计时, 可满足需求的保
证率为 85%,仍有 15%的时段不能满足需求 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
▲ 吞吐量预测原则
? 实事求是，取用的历史数据正确、可靠；
? 预测方法合理，预测结果可信。
),( XAfy ?
▲ 吞吐量预测一般步骤 （ 以函数法为例 ）
? 收集有关的历史数据资料；
? 分析、整理统计资料，审查资料的可靠性；对明显不合理
或有疑问的数据进行修正或舍弃。
? 选择预测方法，建立预测模型
式中,X—— 自变量向量； A—— 待定常数向量
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
例如 （ 线性组合模型 ）,
其中的常数根据历史数据, 用最小二乘法确定 —— 模型标定 。
设 —— 第 i 年因变量的历史值；
—— 与第 j 个自变量对应的第 i 年的自变量值；
—— 以式 (2-3)计算的第 i 年的数值 。
取
令
上式是由 m+1个方程组成的方程组，其中含有 m+1个未知量，
联立求解可唯一地定了 A向量，预测模型随之建立。
mm XAXAAy ???? ?110
iy
jix,
?iy
?
?
?
??
n
i
ii yyS
1
2)(
mjAS
j
,2,1,0,0 ?????
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
? 判定预测模型的可靠性
– 相关系数法
– 均方误差法,
? 预测交通流量, 确定置信区间,
将预测年的各自变量值 X 代入预测模型, 求出预测年的 y模
值, 然后给定一个显著水平,由 t 分布表查得 值, 计
算
从而得到,
?
?
?
??
n
i
ii yynS
1
2)(1
? 2/?t
?
?
?
?
?
?????
n
i
i xx
xx
n
SS
1
2
2
)(
)(11
?
?? Styy ??? 2/模
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
例如,
假设
20,1.0,150 2/ ???? ??? Sty 时取模
则,y =130～170
含义：预测值将有 90%的可能落在 [130,170]之内 。
吞吐量是港口设计的基础
是确定港口设施规模的依据
预测工作的关键,
实事求是、资料可靠、结果可信
? 确定设计年的吞吐量设计值 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
时间序列法预测
以时间作为自变量, 是一种常规的, 最常用的预测方法
基本思想是：事物的发展具有贯性, 将来的发展与历史的
发展具有相同的规律 。
▲ 平均增长率
—— 第一个历史数据
—— 最后一个历史数据
n —— 历史数据个数 （ 统计年数 ）
x —— 年份序号, 对应于基准年的年份序号为 1。
11 )1( ???? xiyy
1)( 1
1
1
?? ?nn
y
y
i
1y
ny
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
▲ 直线模型
预测量随着时间按线性规律变化,
系数 a, b 根据历史数据由下列方程组确定
自变量 x 可以是年份, 也可以是年份的序号 。
▲ 高次曲线模型
系数 由下列方程组确定
bxay ??
??
?
?
?
????
???
? ? ?
??
bxaxyx
bxany
iiii
ii
2
mm xaxaxaay ????? ?2210
),1,0( mia i ??
? ???
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n
j
m
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mi
j
n
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j
n
j
i
jj
i
j axaxaxyx
1 1
1
1
1
0
1
)()()( ?
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
相关分析法预测
自变量与预测量具有相关关系
例如：可取区域内国民生产总值, 工业生产总值, 农业生产总
值, 对外贸易额等与货流密切相关的量作为自变量 。
只取一个自变量时称为一元相关分析, 方法同时序法的线性模
型, 多个自变量进行预测时叫多元相关分析, 预测模型为,
其中的系数 由下列方程组确定
mm xaxaay ???? ?110
),,1,0( mia i ??
? ??? ????
j
m
j
ijmj
j
ijj
j
ijijj axxaxxaxxy )()()(,,1,1,0,,?
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
吞吐量预测算例
某港口货物运输量及区域内工农业总产值的调查资料如下表
所示, 预测 2006年的货物运输量 。
吞吐量预测 —— 算例
解,
▲ 资料分析与处理
将统计资料绘制成图 。
吞吐量预测 —— 算例
▲ 时间序列法预测
选用线性模型
bxay ??
?
?
?
??
?
?
????
???
? ? ?
??
bxaXyx
bxany
iiii
ii
2
系数 a,b根据历史数据由下列方程组确定
一般都用计算机计算, 若手算建议列表计算
吞吐量预测 —— 算例
吞吐量预测 —— 算例
自变量取为序号时得方程组,
8a+ 36b= 2212
36a+204b=10303
解得,a=239.1071； b=8.3095,预测模型为
y=239.1071+8.30951 x
y2006年 (x=14)=355.44(万吨 )
自变量取为年份时得方程组,
8a+ 15972b= 2212
15972a+31888140b=4416607
解得,a=-16313.4643； b=8.3095,预测模型为
y=-16313.4643+8.3095 x
y2006年 (x=2006)=355.39(万吨 )
吞吐量预测 —— 算例
取显著水平 ? =0.1,则置信度为 90%,计算得
S 2=536.59,S14=41.913
由自由度 n-2=6,=0.1查得 =1.943,所以
y14=355.44 ? 1.943?41.913
=274.00～ 436.88(万吨 )
预测曲线如下 。
2/?t
吞吐量预测 —— 算例
▲ 相关分析法预测
货物运输量与区域的经济发展密切相关，工农业总产值是反
映经济发展的重要指标，可选为自变量 x。
从资料分析中可以看到货运量与工农业总产值也具有较好的
线性关系 —— 取用线性模型预测。
方法与时间序列法相同，结果如下,
y=198.9057+0.9969x
y2006年 (x=180)=378.34万吨
取 ? =0.1得,t?/2=1.943,S2=420.484,S14=41.292
y2006年 (x=180)=298.11～ 458.57万吨
吞吐量预测 —— 算例
作业 1
某港口历史上货物运输量统计资料如下表，预测
2005年的货物运输量。
吞吐量预测 —— 作业
2.3 船舶基本知识
船舶是水上运输工具，是港口的主要服务对象。
一、船舶的组成和构造
1,船体,①龙骨②肋骨、肋板③甲板④船舱⑤船舷
2,上层建筑
3,推进器
4,船舶设备,①舵②锚③系缆设备④起货设备⑤救
生设备⑥ 助航设备
5,辅机
6,其它设施,① 舱底水排泄系统 ② 压载系统 ③ 消防
系统 ④ 生活用水系统等等
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
二、船舶的主要尺度
主要尺度 有：船长，船宽，型深，吃水等。
两种量测方法,
船型尺度,是从船壳板内侧的表面丈量得
到的尺度，用于船舶性能的计算和研究；
实际尺度,是从船体外缘丈量得到的尺度，
即全部尺度，用于船舶的制造和运行。
在设计港口水工建物（码头，防波堤，
船坞，船闸，桥梁等）和装卸机械时均用
实际尺度 —— 全部尺度
全部尺度,
1,全长 LC,船体首尾两端间的最大水平距离（沿
船纵向）
2,全宽 BC,船体横向最大水平距离
3,全高 HC,龙骨底面的水平切面至船最高点的垂
直距离
4,吃水 T,水面线至友骨底面的垂直高度。
通常讲的船舶吃水指满载、夏季吃水线至龙骨底
面的垂直距离
5,连桅高度 h=HC-T
这里的 T为空载吃水,h用于设计桥梁净空高度。
三、船舶吨位
船舶的吨位是船舶大小与运输能力的标志。
1．容积吨位
以体积折算的吨位，用于船舶登记，又叫登记吨
位，折算关系为,1吨 =100尺 3=2.83m3
① 总登记吨位 GT,
船上所有封闭空间的体积折算而得的容积吨位。
②净登记吨位 NT,
实际作为营业使用的有效舱间的体积所折算的容
积吨位，它是计算吨税，停靠船费等各种手续费
和税款的依据。
2．重量吨位
① 排水量 DT,船舶包括载货在内的总重量，以
吨计，水的密度为 1左右，所以 DT也可以说是船
舶排开水体的重量，故称排水量。
② 载重量 DWT,船舶所能载的货物重量。
总载重量,包括货，燃料，滑油，淡水等储备消
耗物资
净载重量,只包括客，货的重量。
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
▲ 常见船舶的特点
? 海洋杂货船：用途最广，数量最多
吨位,1000~20000 近海沿海以 5000左右，远洋
>1万
航速,12~18节（ 1节 =1.852 km/h）
船长,100~180m
吃水,4~9.5m
主机功率,800~1000kW
一般设双层底（保证安全），多层甲板且在主甲
板上设起货设备。
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
? 海洋散货船：专业船
吨位大：一般 >2万，最大的矿石船已达 26万
小型 1~3万,4~8万，大型 >8万。
吃水深,10m以上
船长,>180m
舱口大：便于装卸
同样设双底
? 油轮：专业船
吨位大，吃水深，最大的已达 50万，吃水近 30m
例,47.7万吨，长 379m，吃水 28.0m
航速,12~15节
一般单层甲板，机舱在尾部，设货油泵进行装卸
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
? 集装箱船：专业船。有吊装型和滚装型两种，具有
以下特点,
①装卸快，效率高，船在港时间短，在 2000海里
运距时为普通船的 4~6倍,6000海里时为 2倍左
右。
②舱口大便于装卸
③航速快，一般为 22~26节
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
④ 干舷大，并甲板上通常装两层箱，对风较敏感
重心高，常须压载，增加了排水量
⑤吊装型设有起重机码头上可不设起重设备
⑥滚装型船一般在尾部或侧部设有跳板，可搭到
码头上进行拖运集装箱。
集装箱船的发展可划分为六代,
第一代：载重量 1.4万，可装 750标准箱，吃水 9m
第二代：载重量 3万，可装 1500标准箱，吃水 11.5m
第三代：载重量 4万，可装 2500~3000标准箱，吃水 12.5m
左右
第四代：载重量 5万，可装 3000~4800标准箱，吃水 13.3m
左右
第五代：载重量 7万吨左右，可装 5000~6000标准箱，吃水
14m以上
第六代：载重量 10万吨左右，可装 6000以上标准箱，吃水
14m以上
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
? 载驳船, 在大船边上加一驳船一起航行，一般为内河船。
? 由于驳船吃水小，一般码头均可停靠
? 航行性能与操作性能较差
? 内河船
? 吨位小，吃水浅
? 常为客货两用轮，上客下货
? 船体结构强度低，经不住海浪冲击，不能在外海航行
? 干舷低
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
▲ 船舶营运、配载
? 营运
营运中的船舶分为班轮和不定期船
班轮：定期在固定航线上，停靠固定港口
不定期船：航线，航次时间和停靠港口等情况随时
确定
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
? 配载
理想的配载：不亏舱、不亏载、重心低
实际中往往亏载，几乎所有的船都是如此，主要原
因,
1．轻重货搭配不理想，亏舱率一般 10~20%，亏
载率也很高，件杂货船最为显著，往往达到
30~40%。
2．调度问题，船商宁愿亏载也不愿在港多停留。
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
▲ 船舶营运费用
? 货物费用
我们所讲的货物在营运中发生的费用不包括运费，
装卸费等“看得见”的费用，而是货物价值之利
息“看不见”的费用（时间价值）
? 船舶费用
船舶在营运过程中发生的费用
1）固定费用 2）航次费用 3）待泊费舶营运、配载
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶出入港口模式
2.4 船舶出入港口模式
▲ 船舶出入港过程
待泊时间
到
达
时
刻
到
达
锚
地
离
开
锚
地
靠
泊
码
头
装
卸
开
始
装
卸
结
束
船
舶
离
港
待泊检疫 装卸准备 装卸作业 离港准备
占泊时间
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶出入港口模式
▲ 船舶到达分布
船舶到达港口是随机的。
?
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0)(
x
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在 t 时段内到达港口 n 艘船舶的概率,
?,2,1,0!)( ?? ? nntP e t
n
n
??
? —— 船舶的平均到达率
但有规律 —— 按某种概率分布到达港口
泊松流 —— 相继到达的两艘船舶的间隔时间 X 服
从指数分布
概率密度,
大量统计资料表明，多数港口的船舶到达服从泊
松分布，如图是我国某港口 1996年 2301艘到港船舶的
统计资料，从图中可看出该港的船舶到达基本上服从
泊松分布，在港口系统规划中，船舶的到达通常按泊
松流考虑。
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶出入港口模式
▲ 船舶占泊时间分布
船舶占泊时间 —— 从靠泊到离开的总时间 X,一
般 服从指数分布或者 2阶爱尔兰分布
k 阶爱尔兰分布,
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k
k
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xexF
k
n
n
n
xk
xk
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第二章 港口营运与船舶 —— 船舶出入港口模式
2.5 港口规模确定
港口规模一般包括,
? 码头建筑物长度 (各类泊位的数量 )；
? 水域面积 (调头水域、航道、港池、锚地等 )；
? 防波堤长度；
? 仓库、堆场、停车场等面积；
? 办公楼、机修间、机械库等生产辅助建筑物规模；
? 铁路、道路的数量和等级；
? 港区供水、供电、供油等
? 生活辅助设施规模；
? ……,
码头是港口营运的中心，港口其它设施必须与码头相适应,
也就是说，港口规模取决于码头规模即各类泊位数的多少。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
▲ 影响泊位数 S 的主要因素
? 港口吞吐量 Q, 旅客、货物；
? 船型及其周转量；
? 装卸效率的高低 。
确定港口规模主要解决两方面的问题,
泊位的大小 —— 来港船型
泊位的多少 —— 吞吐量, 船舶数量, 装卸效率等
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
▲ 设计船型
设计船型 —— 在码头泊位设计时作为依据的船舶
数据，包括长度、宽度、吃水、吨级等。
来港船舶不可能一样大, 以多大的船作为设计依
据是一个很复杂的问题, 它与技术, 经济的发展水
平和速度, 国际贸易, 乃至政治形势都有关系 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
▲ 港口泊位数估算
现行规范建议粗略地用下式估计港口的泊位数 S,
Q —— 港口吞吐量
P —— 泊位通过能力；可按下式计算
P
QS ?
? —— 泊位系数 1.2~1.5；
t —— 船舶平均占泊时间 （ 日 /艘 ） ；
N —— 考虑时段的天数；
? —— 船舶平均装卸量 （ 吨 /艘 ） 。
t
NP
?
??
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
▲ 泊位数优化
S 太多 → 港口设施经常出现闲置，造成投资浪费
S 太少 → 许多船舶、旅客排长队等待，给船、客带来损失
? S优 应满足的条件 (只考虑港, 船因素 )
—— 港口有 S 个泊位时平均在港口的船舶数
ssbs nNcSNcC ??
sn
港口泊位数优化：考虑港、船、客货各方面的因素，使得客
货在港口转运的总费用最省。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
以 cb表示每泊位每天的营运费用 （ 元 /泊 ·日 ）
cs 表示每船在港一天所需费用 （ 元 /艘 ·日 ）
在时段 N天内船舶总费用为 （ 港口有 S个泊位 ）
泊位数 S 不同就导致 Cs 的变化，泊位数优化就是取 S 值使
得 Cs 最小，即
将 Cs 的表达式代入整理得 S优 应满足的条件为,
方法：调整 S 值使上式得到满足 —— 试算
关键：给定 S 后如何计算平均在港船舶数
ss CC ??1ss CC ??1
11 ?? ???? ss
s
b
ss nnc
cnn
? 有关泊位参数的概率表达
设,S —— 港口泊位数
Pn—— 有 n 艘船在港口的概率
Fn—— N 天内有 n 艘船在港的天数, Fn=NPn
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
– 泊位利用率 (D,0)s
(D,0)s就是泊位利用的天数与泊位总天数的比值。
设有 n艘船在港则,
n≤S 时，泊位利用的天数即为船天数 nFn,有空泊位,无船待泊
n＞ S 时，泊位全部被占用，泊位利用天数为 SFn，有船待泊
?
? ?
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0
0 1)0,(
n
n
s
n sn
nn
s
sF
sFnF
D
泊位的全部天数之和
泊位被利用的天数之和
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1
0 1
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s
n sn
nn
n
n
s
n sn
nn
Psnp
s
PNs
PNsnPN
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
? 平均装卸船数
时段的总天数
的总船天数所考虑时段内装卸船舶?
bn
N
sFnF
n sn
nn? ?
?
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? 0 1
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?
?
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s
n sn
sn DSsnP
0 1
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? 平均等待船数
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1
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)(
sn
n
sn
n
w PsnN
Fsn
n
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
? 港口吞吐量 Q
设,平均一个泊位的日装卸量为 R (t/泊 ·日 )
则,
Q =R · 泊位被利用的天数
不难看出以上各量有如下关系,
)()0,(
0 1
? ?
?
?
??
????
s
n sn
nns sPnPRNDR NS
称为船流密度aaRNQDsn sb,)0,( ????
注意到 (D,0)s≤1恒成立, 得港口最少泊位数为,
bnNR
QS ??
m i n
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
? 排队理论的应用 (只介绍 M/M/S/? 排队模型的结果 )
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
M/M/S/? 排队条件,
第一, 船舶按泊松流到达港口；
第二, 船在港装卸占泊时间服从指数分布；
第三, 船一到港, 只要有空闲泊位就必须停靠, 不得
等待特定泊位, 并按先到先靠的原则进行排队, 不得插
队；
第四, 当船舶足够多时, 不论排队多长, 船舶不得中
途离港 。
据排队论可得到有 n 艘船舶在港的概率为
P0,s—— 有 S个泊位时, 无船在港 （ n=0） 的概率, 可由下
列恒等式求得
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?
?
?
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ss
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snP
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P
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s
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s
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sn
s ass
a
n
a
P
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
有了 Pn,s 就很容易求得
s
s
sw Pass
an
,02
1
,)()!1( ???
?
wwbs nannn ?????
在上述公式的推导过程中利用了级数求和公式
1,,,1,?? ????? swsw
s
b
swsw nnc
cnn
因此在计算中必须保证 S > a 的条件。
21
1
0 )1(
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S
aS
ai
S
aS
a
i
i
i
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和
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
船舶的平均等待时间是人们极为关注的港口参数, 可根据平
均等待的船舶数求得 。
??? swsw Tn,,?
s
s
sw Pass
aT
,02
1
,)()!1(
1
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??
?
?
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
? 其它排队模型
M/E2/S/? 排队模型
—— 船舶到港为泊松分布
占泊时间为二阶爱尔兰分布
E2/E2/S/? 排队模型
—— 船舶到港和占泊时间为二阶爱尔兰分布
注意：各排队模型的差别很大，
选取的模型必须符合港口实际。
2.6 减少船舶在港时间的措施
▲ 泊位组
把可以统一进行装卸的一些泊位组织在一起统一调度管理，
称为泊位组。
例,
设某港有相同的两个区,A,B，各有 4个泊位，装卸能力为
μ=0.25艘 /泊 -天（ Tb=4天），每区的船舶平均到港率 ? =0.7艘 /日，
用 M/M/S模型计算时有,
? 两区独立,?=0.7,S=4,Tb =4,
(D,0)S = ? /μS=0.7,TW / Tb =0.357 → TW =1.428天
?两区合并,?=1.4,S=8,Tb =4,
(D,0)S = ? /μS=0.7,TW / Tb =0.113 → TW =0.452天
第二章 港口营运与船舶 —— 减少船舶在港时间的措施
▲ 提高装卸效率
增加港口装卸设备，提高泊位装卸效率可有效地减少船舶
的在港时间。
例：设某港口原有泊位 S=2,? =0.35艘 /天,Tb =1/μ= 4天，根
据计算,TW =3.844天，与 Tb 接近，这是船方难以接受的，也是
不合理的。为改善这种状态，提出以下两方案比选。
①增建 2个泊位，装卸能力不变（泊位数增加一倍）
②改进装卸工艺，装卸能力提高一倍,Tb =2天
用 M/M/S模型计算,
? 增建泊位,? = 0.35,S = 4,Tb = 4,
(D,0)S = ? /μS=0.35,TW =0.092 → T在港 =4.092天
? 提高效率,? = 0.35,S= 2,Tb =2,
(D,0)S = ? /μS=0.35,TW =0.28 → T在港 =2.28天
第二章 港口营运与船舶 —— 减少船舶在港时间的措施
▲ 速遣
速遣是将几个泊位的设备集中使用，使某些船只迅速离港
的调度方式，例如：港口有两个泊位，刚巧两艘船同时到达
船舶 1 船舶 2
两艘船同时作业 (Tb=4天 )
船舶 1 船舶 2
两艘船分别作业，装卸设备集中使用 (Tb=2天 )
两艘船都在 4天后离港
有一艘船在 2天后离港，并且未增加另一艘船的在港时间
第二章 港口营运与船舶 —— 减少船舶在港时间的措施
作业 2
根据作业 1的计算结果 (为计算方便和统一，
港口吞吐量按 Q=219万吨计算 )，按 M/M/S/?模
型计算 港口在 2006年的合理泊位数。
设,R=4000吨 /泊位 -日
cb=6000元 /泊位 -日
cs=15000元 /船舶 -日
N=365天
第二章 港口营运与船舶 —— 作业 2
第二章 港口营运与船舶 —— 学习要点
第二章学习要点,
1,名词术语：操作过程、装卸过程、直接换装 (直取作
业 )、间接换装、操作量、装卸量、操作系数、港口腹地、
吞吐量、通过能力 … …
2,港口货物的分类及其在港内的换装操作方式
3,在港口规划设计中采用的船舶主要尺度和吨位
4,杂货船、集装箱船、散货船、油船的特点
5,港口吞吐量预测方法与步骤
6.船舶到达港口及占泊时间的随机特性、分布特性
7,港口泊位数确定方法及泊位数优化概念
8,减少船舶在港时间的措施
2.1 货物及其在港内的作业方式
2.2 港口吞吐量及其预测
2.3 船舶基本知识
2.4 船舶出入港及其分布
2.5 港口规模确定
2.6 减少船舶在港时间的措施
2.1 货物及其在港内的
作业方式
▲ 货种
为了装卸, 运输,
贮存的方便, 装货物
分样别类, 在国际上
统计货类时, 大分类
分为 9类, 中分类为
17类, 细分类 56种 。
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
? 件杂货：凡是需要计件点数的成件运输、保
管的货物，不论包装形式如何，也不论有无
包装，均称为件杂货。
袋装：面粉、水泥、化肥等
捆装：棉花，草席，生皮等
箱装：纸箱，木箱，铁箱（集装箱） —— 装贵重
物品
桶坛装：易燃、易爆等危险品
无包装：钢材，木材，车辆和机械等
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
目前集装箱发展迅速，已单独进行装卸与运输，有
专门的装卸设备，专门的集装箱船和集装箱码头，适合
于集装箱装箱的货种很多，分三类,
最佳装箱货,易损、易盗的贵重物品，在 56种货物中
占 32种，如：烟、酒、药品（纺织品、电器、塑料
制品等）
适合装箱货,一般的粗杂货，如电气电料，袋装面粉,
生皮等。
勉强可装货,一般原料和贵重的袋装货，如生铁，原
木，大米，饲料等。
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
? 干散货：一般指散装的大宗货物，如粮、煤、矿
石等。
这类货物具有,①运量大；
②不能相互混杂；
③有的带污染性等特点。
一般要有专业化码头进行装卸。
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
? 液体货：石油，石油产品，植物油，液化气等，以
原油和成品油为主，属易燃液体，按闪点划分其危
险级别。
闪点 —— 液体挥发性的气体和空气的混合物在
正常大气压力下遇到火星能闪起火花，但液体本身
尚未燃烧的最低温度。
一级 ?28? 如，汽油
二级 28?~45? 如，煤油
三级 ?45? 如，柴油
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
▲ 货物在港内的作业方式
? 名词术语
① 操作过程 —— 根据一定的装卸工艺完成一次货
物的搬运过程。
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
一般港口内货物的操作过程有以下几种,
车 ?船,卸车装船或卸船装车
车 ?库场,卸车入库场存放或出库场装车。
船 ?库场,卸船入库场存放七出库场装船
船 ?船,卸船装船（水 ?水转运）
库场 ?库场,库场之间的倒裁搬运
② 装卸过程：指货物从进港运输工具上卸下到装上出港
运输工具的全过程，也叫换装过程。
③ 直接换装：只经一次操作（一个操作过程）即可完成
全部装卸过程的作业方式，也叫直取作业。
④间接换装，经二次以上操作才能完成换装过程的作业
方式
⑤操作量：每个操作过程中装卸货物的数量，用 P表示。
⑥装卸量：一个换装过程吕装卸货物的数量，用 Q表示。
⑦操作系数：操作量与装卸量的比值，用 ?表示。
? = P/Q ≥ 1 （ ? =1时即为直取作业）
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
? 换装操作方式
水 ?陆联运,
第二章 港口营运与船舶 —— 货物在港内的作业方式
① 车 ?船 操作次数 n=1
水 ?水联运,⑤ 船 ?船 1
⑥ 船 ?库场 ?船 2
⑦ 船 ?港驳 ?库场 ?船 3
⑧ 船 ?港驳 ?库场 ?港驳 ?船 4
P=nQ
② 车 ?库场 ?船 2
③ 车 ?港驳 ?船 2
④ 车 ?库场 ?港驳 ?船 3
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
▲ 港口腹地
有货物（或旅客）要经某港运输的地区叫该港的腹地。
2.2 港口吞吐量及其预测
A 地区
货源地 A 和使用地 B 都是港口 P,Q 的腹地
广义地说,A是后方腹地,B 是前方腹地。
P 港 Q 港 B 地区
通常讲的港口腹地指 后方腹地 。港口与港口之间有着息息相
关的协作关系，在某一港装船的货物必须经另一港口卸下，因此
在港口规划中研究它端条件 前方腹地 与研究后方腹地具有同样的
重要性，以便掌握可能的发展趋势。
? 直接腹地,直接为港口所在地服务，货物不中转。如：
青岛有货运到上海使用，青岛即为上海港的直接腹地。
? 中转腹地,指货物的中转联运腹地。如：长江流域好
多地区的货物运至上海港转海运至大连等地，长江流
域的这些地区均为上海港的中转腹地。
? 通过腹地,在港内不装卸，只进行编组，然后运走。
如：某小地区 A （或小港口）的货运到甲港进行船
舶编组，然后运走，则 A区为甲港的通过腹地。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
按运输的性质，腹地可分为三大类,
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
腹地越宽广，经济越发达，货源就越充足，港口的
生命力也就越强。因此腹地的扩大与缩小是港口营运的
核心问题，任何一个港口都设法扩大其经济腹地 —— 争
夺货源。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
港口要吸引货流、扩大腹地，必须具备下列 条件,
①地理位置优越，距经济发达地区的距离近，集疏
运条件好。
②自然条件好：如港口水深大、水域平稳等。
③运输成本低，交通条件好，运输时间短。
④装卸成本低，车船周转快；
⑤服务水平高：对货物的安全以及服务态度等。
设 A为货源点,B为运输中转点，则运向 A 港和 B 港产
生的费用为,
CA = x C MA+ P A
CB = ( L MA- x ) C MA + P M+LMBCMB+PB
理论上存在,
CA<CB—— 货运向 A 港
CA>CB—— 货运向 B 港
CA= CB 时,x 为 A 港的（腹地半径）经济运距 。
对 A 港来说,x 越大，港口吸引货流的能力越强，要增大
x值必须设法降低 CMA（改变运输条件）和 PA（降低装卸成
本）。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
二、港口吞吐量与通过能力
1．一年间经由水运输出、输入港区并经过装卸作业的
货物总量称为 港口吞吐量,以自然吨计。
注意,①强调水运：进行船舶的装卸，才能计入吞吐量。
②输入输出要迭加
水 —— 水 联运 计 2吨吞吐量
水 —— 陆 联运 计 1吨吞吐量
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
2．通过能力
港口通过能力,一年间在既定的技备条件下，按合理
的操作过程、先进的装卸工艺和生产组织所允许通过
货物量。
港口吞吐量和通过能力都是衡量港口营运的主要
指标，也是反映港口规模的指标，值得 注意 的是,
1） 吞吐量是实际发生的量,
2） 通过能力是理论上的量，实际上达不到。
但有的港口往往出现吞吐量超过通过能力的现象（主要是
超负荷运行的结果）
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
三、吞吐量统计与调查
调查主要是以“过去”为主，其目的是从过
去的发展情况预测未来的发展情况。
货种和吨数，包装形式，船型
1．调查历年货流的货种、流向和流量
一般是分航线、分化种、分季节地进行统计调查
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
2．调查港口腹地内经济发展状况，如工农业
总产值，外贸额等直接影响港口吞吐量的项
目以及历年发展情况，找出这些项目与历年
吞吐量的相关关系。
3．调查各大货主需经港口转运的货种，运量
和流向 及 调查运输能力，价格，时间等方面
的资料，运输部门能够满足的货运量要求。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
四, 吞吐量预测
预测思路步骤,
? 收集有关数据资料；
? 社会经济发展水平预测；
? 区域内客, 货总运输量预测 （ 进, 出 ） ；
? 运输方式分担预测 （ 铁, 水, 空, 管 ） ；
? 港口客, 货吞吐量预测 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
预测方法很多, 通常可分为经验法, 函数法和概率法
▲ 经验法
凭以往的经验确定将来的运量, 包括许多种方法 。
? 经验系数法：增长系数, 扩大系数等 。
? 趋势目估法：将历史运量与时间的关系点到图上,
据点的分布情况判断其变化趋势, 顺延趋势线, 预
测将来 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
? 类比法：找出与预测港条件相似, 且有较长历史的港口作
为类比模型, 与预测港进行全面, 深入比较, 然后作出预
测结论 。
? 特尔裴专家判断法：选择对预测问题的专家若干名, 征集
预测结果, 将结果分析整理作为参考资料再发给每个专家,
供他们进一步分析判断, 提出新的意见, 如此重复几次,
使各专家的意见趋于一致, 从而得到比较可靠的预测结果 。
▲ 函数法
选取与预测量 y 有直接或间接关系的量作为自变量 x,根据历
史上 x 与 y 的关系建立函数表达式进行预测 。
)( xfy ?
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
自变量 x 可以是时间, 社会经济参数 （ 国民生产总值,
对外贸易额等 ） 等等 。 自变量的个数可以是一个, 也可以是
多个 。 函数 f 的形式根据历史上的 x 与 y 的关系确定, 如线
性函数, 指数函数等 。
▲ 概率分析法
吞吐量的发展受众多因素的影响, 制约, 具有较大的不确
定性, 可以把达到某一数值视为随机事件, 用概率来描述 。
概率分析法实际上是主观概率法, 也可归于经验法一类, 预
测者根据自己的经验及所收集到的资料进行分析, 对将要发生的
预测值进行概率推断, 然后根据概率计算的原则推求预测值 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
该方法人为因素对预测结果影响很大, 最好请多个专家分别
对预测值做出概率推断, 预测者再进行综合分析得出主观概率,
据此进行预测 。 例如某港的专家调查结果如下,
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
从图上可以看到预测值的概率分布情况, 预测者通常取期
望值 （ 平均值 ） 作为预测值 。
i
i
ir pyy ??
9.41%85 ??? yp r
= 0.09× 30+0.25× 35+0.4× 40+0.22× 45+0.04× 50
= 39.35
有时不以期望值作为预测值, 而是先确定一个概率, 从概率
分布图上确定预测值 y。
例如：取
含义是港口规模按吞吐量 y = 41.9设计时, 可满足需求的保
证率为 85%,仍有 15%的时段不能满足需求 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
▲ 吞吐量预测原则
? 实事求是，取用的历史数据正确、可靠；
? 预测方法合理，预测结果可信。
),( XAfy ?
▲ 吞吐量预测一般步骤 （ 以函数法为例 ）
? 收集有关的历史数据资料；
? 分析、整理统计资料，审查资料的可靠性；对明显不合理
或有疑问的数据进行修正或舍弃。
? 选择预测方法，建立预测模型
式中,X—— 自变量向量； A—— 待定常数向量
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
例如 （ 线性组合模型 ）,
其中的常数根据历史数据, 用最小二乘法确定 —— 模型标定 。
设 —— 第 i 年因变量的历史值；
—— 与第 j 个自变量对应的第 i 年的自变量值；
—— 以式 (2-3)计算的第 i 年的数值 。
取
令
上式是由 m+1个方程组成的方程组，其中含有 m+1个未知量，
联立求解可唯一地定了 A向量，预测模型随之建立。
mm XAXAAy ???? ?110
iy
jix,
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n
i
ii yyS
1
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mjAS
j
,2,1,0,0 ?????
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
? 判定预测模型的可靠性
– 相关系数法
– 均方误差法,
? 预测交通流量, 确定置信区间,
将预测年的各自变量值 X 代入预测模型, 求出预测年的 y模
值, 然后给定一个显著水平,由 t 分布表查得 值, 计
算
从而得到,
?
?
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n
i
ii yynS
1
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i xx
xx
n
SS
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2
2
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?? Styy ??? 2/模
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
例如,
假设
20,1.0,150 2/ ???? ??? Sty 时取模
则,y =130～170
含义：预测值将有 90%的可能落在 [130,170]之内 。
吞吐量是港口设计的基础
是确定港口设施规模的依据
预测工作的关键,
实事求是、资料可靠、结果可信
? 确定设计年的吞吐量设计值 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
时间序列法预测
以时间作为自变量, 是一种常规的, 最常用的预测方法
基本思想是：事物的发展具有贯性, 将来的发展与历史的
发展具有相同的规律 。
▲ 平均增长率
—— 第一个历史数据
—— 最后一个历史数据
n —— 历史数据个数 （ 统计年数 ）
x —— 年份序号, 对应于基准年的年份序号为 1。
11 )1( ???? xiyy
1)( 1
1
1
?? ?nn
y
y
i
1y
ny
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
▲ 直线模型
预测量随着时间按线性规律变化,
系数 a, b 根据历史数据由下列方程组确定
自变量 x 可以是年份, 也可以是年份的序号 。
▲ 高次曲线模型
系数 由下列方程组确定
bxay ??
??
?
?
?
????
???
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bxaxyx
bxany
iiii
ii
2
mm xaxaxaay ????? ?2210
),1,0( mia i ??
? ???
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n
j
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j
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n
j
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i
j axaxaxyx
1 1
1
1
1
0
1
)()()( ?
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
相关分析法预测
自变量与预测量具有相关关系
例如：可取区域内国民生产总值, 工业生产总值, 农业生产总
值, 对外贸易额等与货流密切相关的量作为自变量 。
只取一个自变量时称为一元相关分析, 方法同时序法的线性模
型, 多个自变量进行预测时叫多元相关分析, 预测模型为,
其中的系数 由下列方程组确定
mm xaxaay ???? ?110
),,1,0( mia i ??
? ??? ????
j
m
j
ijmj
j
ijj
j
ijijj axxaxxaxxy )()()(,,1,1,0,,?
第二章 港口营运与船舶 —— 港口吞吐量及其预测
吞吐量预测算例
某港口货物运输量及区域内工农业总产值的调查资料如下表
所示, 预测 2006年的货物运输量 。
吞吐量预测 —— 算例
解,
▲ 资料分析与处理
将统计资料绘制成图 。
吞吐量预测 —— 算例
▲ 时间序列法预测
选用线性模型
bxay ??
?
?
?
??
?
?
????
???
? ? ?
??
bxaXyx
bxany
iiii
ii
2
系数 a,b根据历史数据由下列方程组确定
一般都用计算机计算, 若手算建议列表计算
吞吐量预测 —— 算例
吞吐量预测 —— 算例
自变量取为序号时得方程组,
8a+ 36b= 2212
36a+204b=10303
解得,a=239.1071； b=8.3095,预测模型为
y=239.1071+8.30951 x
y2006年 (x=14)=355.44(万吨 )
自变量取为年份时得方程组,
8a+ 15972b= 2212
15972a+31888140b=4416607
解得,a=-16313.4643； b=8.3095,预测模型为
y=-16313.4643+8.3095 x
y2006年 (x=2006)=355.39(万吨 )
吞吐量预测 —— 算例
取显著水平 ? =0.1,则置信度为 90%,计算得
S 2=536.59,S14=41.913
由自由度 n-2=6,=0.1查得 =1.943,所以
y14=355.44 ? 1.943?41.913
=274.00～ 436.88(万吨 )
预测曲线如下 。
2/?t
吞吐量预测 —— 算例
▲ 相关分析法预测
货物运输量与区域的经济发展密切相关，工农业总产值是反
映经济发展的重要指标，可选为自变量 x。
从资料分析中可以看到货运量与工农业总产值也具有较好的
线性关系 —— 取用线性模型预测。
方法与时间序列法相同，结果如下,
y=198.9057+0.9969x
y2006年 (x=180)=378.34万吨
取 ? =0.1得,t?/2=1.943,S2=420.484,S14=41.292
y2006年 (x=180)=298.11～ 458.57万吨
吞吐量预测 —— 算例
作业 1
某港口历史上货物运输量统计资料如下表，预测
2005年的货物运输量。
吞吐量预测 —— 作业
2.3 船舶基本知识
船舶是水上运输工具，是港口的主要服务对象。
一、船舶的组成和构造
1,船体,①龙骨②肋骨、肋板③甲板④船舱⑤船舷
2,上层建筑
3,推进器
4,船舶设备,①舵②锚③系缆设备④起货设备⑤救
生设备⑥ 助航设备
5,辅机
6,其它设施,① 舱底水排泄系统 ② 压载系统 ③ 消防
系统 ④ 生活用水系统等等
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
二、船舶的主要尺度
主要尺度 有：船长，船宽，型深，吃水等。
两种量测方法,
船型尺度,是从船壳板内侧的表面丈量得
到的尺度，用于船舶性能的计算和研究；
实际尺度,是从船体外缘丈量得到的尺度，
即全部尺度，用于船舶的制造和运行。
在设计港口水工建物（码头，防波堤，
船坞，船闸，桥梁等）和装卸机械时均用
实际尺度 —— 全部尺度
全部尺度,
1,全长 LC,船体首尾两端间的最大水平距离（沿
船纵向）
2,全宽 BC,船体横向最大水平距离
3,全高 HC,龙骨底面的水平切面至船最高点的垂
直距离
4,吃水 T,水面线至友骨底面的垂直高度。
通常讲的船舶吃水指满载、夏季吃水线至龙骨底
面的垂直距离
5,连桅高度 h=HC-T
这里的 T为空载吃水,h用于设计桥梁净空高度。
三、船舶吨位
船舶的吨位是船舶大小与运输能力的标志。
1．容积吨位
以体积折算的吨位，用于船舶登记，又叫登记吨
位，折算关系为,1吨 =100尺 3=2.83m3
① 总登记吨位 GT,
船上所有封闭空间的体积折算而得的容积吨位。
②净登记吨位 NT,
实际作为营业使用的有效舱间的体积所折算的容
积吨位，它是计算吨税，停靠船费等各种手续费
和税款的依据。
2．重量吨位
① 排水量 DT,船舶包括载货在内的总重量，以
吨计，水的密度为 1左右，所以 DT也可以说是船
舶排开水体的重量，故称排水量。
② 载重量 DWT,船舶所能载的货物重量。
总载重量,包括货，燃料，滑油，淡水等储备消
耗物资
净载重量,只包括客，货的重量。
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
▲ 常见船舶的特点
? 海洋杂货船：用途最广，数量最多
吨位,1000~20000 近海沿海以 5000左右，远洋
>1万
航速,12~18节（ 1节 =1.852 km/h）
船长,100~180m
吃水,4~9.5m
主机功率,800~1000kW
一般设双层底（保证安全），多层甲板且在主甲
板上设起货设备。
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
? 海洋散货船：专业船
吨位大：一般 >2万，最大的矿石船已达 26万
小型 1~3万,4~8万，大型 >8万。
吃水深,10m以上
船长,>180m
舱口大：便于装卸
同样设双底
? 油轮：专业船
吨位大，吃水深，最大的已达 50万，吃水近 30m
例,47.7万吨，长 379m，吃水 28.0m
航速,12~15节
一般单层甲板，机舱在尾部，设货油泵进行装卸
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
? 集装箱船：专业船。有吊装型和滚装型两种，具有
以下特点,
①装卸快，效率高，船在港时间短，在 2000海里
运距时为普通船的 4~6倍,6000海里时为 2倍左
右。
②舱口大便于装卸
③航速快，一般为 22~26节
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
④ 干舷大，并甲板上通常装两层箱，对风较敏感
重心高，常须压载，增加了排水量
⑤吊装型设有起重机码头上可不设起重设备
⑥滚装型船一般在尾部或侧部设有跳板，可搭到
码头上进行拖运集装箱。
集装箱船的发展可划分为六代,
第一代：载重量 1.4万，可装 750标准箱，吃水 9m
第二代：载重量 3万，可装 1500标准箱，吃水 11.5m
第三代：载重量 4万，可装 2500~3000标准箱，吃水 12.5m
左右
第四代：载重量 5万，可装 3000~4800标准箱，吃水 13.3m
左右
第五代：载重量 7万吨左右，可装 5000~6000标准箱，吃水
14m以上
第六代：载重量 10万吨左右，可装 6000以上标准箱，吃水
14m以上
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
? 载驳船, 在大船边上加一驳船一起航行，一般为内河船。
? 由于驳船吃水小，一般码头均可停靠
? 航行性能与操作性能较差
? 内河船
? 吨位小，吃水浅
? 常为客货两用轮，上客下货
? 船体结构强度低，经不住海浪冲击，不能在外海航行
? 干舷低
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
▲ 船舶营运、配载
? 营运
营运中的船舶分为班轮和不定期船
班轮：定期在固定航线上，停靠固定港口
不定期船：航线，航次时间和停靠港口等情况随时
确定
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
? 配载
理想的配载：不亏舱、不亏载、重心低
实际中往往亏载，几乎所有的船都是如此，主要原
因,
1．轻重货搭配不理想，亏舱率一般 10~20%，亏
载率也很高，件杂货船最为显著，往往达到
30~40%。
2．调度问题，船商宁愿亏载也不愿在港多停留。
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶基本知识
▲ 船舶营运费用
? 货物费用
我们所讲的货物在营运中发生的费用不包括运费，
装卸费等“看得见”的费用，而是货物价值之利
息“看不见”的费用（时间价值）
? 船舶费用
船舶在营运过程中发生的费用
1）固定费用 2）航次费用 3）待泊费舶营运、配载
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶出入港口模式
2.4 船舶出入港口模式
▲ 船舶出入港过程
待泊时间
到
达
时
刻
到
达
锚
地
离
开
锚
地
靠
泊
码
头
装
卸
开
始
装
卸
结
束
船
舶
离
港
待泊检疫 装卸准备 装卸作业 离港准备
占泊时间
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶出入港口模式
▲ 船舶到达分布
船舶到达港口是随机的。
?
?
?
?
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00
0)(
x
xexf x??
在 t 时段内到达港口 n 艘船舶的概率,
?,2,1,0!)( ?? ? nntP e t
n
n
??
? —— 船舶的平均到达率
但有规律 —— 按某种概率分布到达港口
泊松流 —— 相继到达的两艘船舶的间隔时间 X 服
从指数分布
概率密度,
大量统计资料表明，多数港口的船舶到达服从泊
松分布，如图是我国某港口 1996年 2301艘到港船舶的
统计资料，从图中可看出该港的船舶到达基本上服从
泊松分布，在港口系统规划中，船舶的到达通常按泊
松流考虑。
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶出入港口模式
▲ 船舶占泊时间分布
船舶占泊时间 —— 从靠泊到离开的总时间 X,一
般 服从指数分布或者 2阶爱尔兰分布
k 阶爱尔兰分布,
??
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x
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k
n
n
n
xk
xk
?
?
第二章 港口营运与船舶 —— 船舶出入港口模式
2.5 港口规模确定
港口规模一般包括,
? 码头建筑物长度 (各类泊位的数量 )；
? 水域面积 (调头水域、航道、港池、锚地等 )；
? 防波堤长度；
? 仓库、堆场、停车场等面积；
? 办公楼、机修间、机械库等生产辅助建筑物规模；
? 铁路、道路的数量和等级；
? 港区供水、供电、供油等
? 生活辅助设施规模；
? ……,
码头是港口营运的中心，港口其它设施必须与码头相适应,
也就是说，港口规模取决于码头规模即各类泊位数的多少。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
▲ 影响泊位数 S 的主要因素
? 港口吞吐量 Q, 旅客、货物；
? 船型及其周转量；
? 装卸效率的高低 。
确定港口规模主要解决两方面的问题,
泊位的大小 —— 来港船型
泊位的多少 —— 吞吐量, 船舶数量, 装卸效率等
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
▲ 设计船型
设计船型 —— 在码头泊位设计时作为依据的船舶
数据，包括长度、宽度、吃水、吨级等。
来港船舶不可能一样大, 以多大的船作为设计依
据是一个很复杂的问题, 它与技术, 经济的发展水
平和速度, 国际贸易, 乃至政治形势都有关系 。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
▲ 港口泊位数估算
现行规范建议粗略地用下式估计港口的泊位数 S,
Q —— 港口吞吐量
P —— 泊位通过能力；可按下式计算
P
QS ?
? —— 泊位系数 1.2~1.5；
t —— 船舶平均占泊时间 （ 日 /艘 ） ；
N —— 考虑时段的天数；
? —— 船舶平均装卸量 （ 吨 /艘 ） 。
t
NP
?
??
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
▲ 泊位数优化
S 太多 → 港口设施经常出现闲置，造成投资浪费
S 太少 → 许多船舶、旅客排长队等待，给船、客带来损失
? S优 应满足的条件 (只考虑港, 船因素 )
—— 港口有 S 个泊位时平均在港口的船舶数
ssbs nNcSNcC ??
sn
港口泊位数优化：考虑港、船、客货各方面的因素，使得客
货在港口转运的总费用最省。
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
以 cb表示每泊位每天的营运费用 （ 元 /泊 ·日 ）
cs 表示每船在港一天所需费用 （ 元 /艘 ·日 ）
在时段 N天内船舶总费用为 （ 港口有 S个泊位 ）
泊位数 S 不同就导致 Cs 的变化，泊位数优化就是取 S 值使
得 Cs 最小，即
将 Cs 的表达式代入整理得 S优 应满足的条件为,
方法：调整 S 值使上式得到满足 —— 试算
关键：给定 S 后如何计算平均在港船舶数
ss CC ??1ss CC ??1
11 ?? ???? ss
s
b
ss nnc
cnn
? 有关泊位参数的概率表达
设,S —— 港口泊位数
Pn—— 有 n 艘船在港口的概率
Fn—— N 天内有 n 艘船在港的天数, Fn=NPn
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
– 泊位利用率 (D,0)s
(D,0)s就是泊位利用的天数与泊位总天数的比值。
设有 n艘船在港则,
n≤S 时，泊位利用的天数即为船天数 nFn,有空泊位,无船待泊
n＞ S 时，泊位全部被占用，泊位利用天数为 SFn，有船待泊
?
? ?
?
?
?
?
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0
0 1)0,(
n
n
s
n sn
nn
s
sF
sFnF
D
泊位的全部天数之和
泊位被利用的天数之和
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1
0 1
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0 1 ? ?
?
? ?
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?
?
s
n sn
nn
n
n
s
n sn
nn
Psnp
s
PNs
PNsnPN
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
? 平均装卸船数
时段的总天数
的总船天数所考虑时段内装卸船舶?
bn
N
sFnF
n sn
nn? ?
?
?
??
?
? 0 1
? ?
?
?
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????
s
n sn
sn DSsnP
0 1
)0,(
? 平均等待船数
?
? ?
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?
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?
?
1
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)(
sn
n
sn
n
w PsnN
Fsn
n
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
? 港口吞吐量 Q
设,平均一个泊位的日装卸量为 R (t/泊 ·日 )
则,
Q =R · 泊位被利用的天数
不难看出以上各量有如下关系,
)()0,(
0 1
? ?
?
?
??
????
s
n sn
nns sPnPRNDR NS
称为船流密度aaRNQDsn sb,)0,( ????
注意到 (D,0)s≤1恒成立, 得港口最少泊位数为,
bnNR
QS ??
m i n
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
? 排队理论的应用 (只介绍 M/M/S/? 排队模型的结果 )
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
M/M/S/? 排队条件,
第一, 船舶按泊松流到达港口；
第二, 船在港装卸占泊时间服从指数分布；
第三, 船一到港, 只要有空闲泊位就必须停靠, 不得
等待特定泊位, 并按先到先靠的原则进行排队, 不得插
队；
第四, 当船舶足够多时, 不论排队多长, 船舶不得中
途离港 。
据排队论可得到有 n 艘船舶在港的概率为
P0,s—— 有 S个泊位时, 无船在港 （ n=0） 的概率, 可由下
列恒等式求得
?
?
?
?
?
?
?
?
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snP
ss
a
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n
a
P
ssn
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s
n
sn
,
!
0,
!
,0
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,
?
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0
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n
snP
11
0
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s
n
sn
s ass
a
n
a
P
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
有了 Pn,s 就很容易求得
s
s
sw Pass
an
,02
1
,)()!1( ???
?
wwbs nannn ?????
在上述公式的推导过程中利用了级数求和公式
1,,,1,?? ????? swsw
s
b
swsw nnc
cnn
因此在计算中必须保证 S > a 的条件。
21
1
0 )1(
1)(
1
1)(
S
aS
ai
S
aS
a
i
i
i
i
?
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?
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?
?
?
?
?
和
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
船舶的平均等待时间是人们极为关注的港口参数, 可根据平
均等待的船舶数求得 。
??? swsw Tn,,?
s
s
sw Pass
aT
,02
1
,)()!1(
1
??
??
?
?
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
第二章 港口营运与船舶 —— 港口规模确定
? 其它排队模型
M/E2/S/? 排队模型
—— 船舶到港为泊松分布
占泊时间为二阶爱尔兰分布
E2/E2/S/? 排队模型
—— 船舶到港和占泊时间为二阶爱尔兰分布
注意：各排队模型的差别很大，
选取的模型必须符合港口实际。
2.6 减少船舶在港时间的措施
▲ 泊位组
把可以统一进行装卸的一些泊位组织在一起统一调度管理，
称为泊位组。
例,
设某港有相同的两个区,A,B，各有 4个泊位，装卸能力为
μ=0.25艘 /泊 -天（ Tb=4天），每区的船舶平均到港率 ? =0.7艘 /日，
用 M/M/S模型计算时有,
? 两区独立,?=0.7,S=4,Tb =4,
(D,0)S = ? /μS=0.7,TW / Tb =0.357 → TW =1.428天
?两区合并,?=1.4,S=8,Tb =4,
(D,0)S = ? /μS=0.7,TW / Tb =0.113 → TW =0.452天
第二章 港口营运与船舶 —— 减少船舶在港时间的措施
▲ 提高装卸效率
增加港口装卸设备，提高泊位装卸效率可有效地减少船舶
的在港时间。
例：设某港口原有泊位 S=2,? =0.35艘 /天,Tb =1/μ= 4天，根
据计算,TW =3.844天，与 Tb 接近，这是船方难以接受的，也是
不合理的。为改善这种状态，提出以下两方案比选。
①增建 2个泊位，装卸能力不变（泊位数增加一倍）
②改进装卸工艺，装卸能力提高一倍,Tb =2天
用 M/M/S模型计算,
? 增建泊位,? = 0.35,S = 4,Tb = 4,
(D,0)S = ? /μS=0.35,TW =0.092 → T在港 =4.092天
? 提高效率,? = 0.35,S= 2,Tb =2,
(D,0)S = ? /μS=0.35,TW =0.28 → T在港 =2.28天
第二章 港口营运与船舶 —— 减少船舶在港时间的措施
▲ 速遣
速遣是将几个泊位的设备集中使用，使某些船只迅速离港
的调度方式，例如：港口有两个泊位，刚巧两艘船同时到达
船舶 1 船舶 2
两艘船同时作业 (Tb=4天 )
船舶 1 船舶 2
两艘船分别作业，装卸设备集中使用 (Tb=2天 )
两艘船都在 4天后离港
有一艘船在 2天后离港，并且未增加另一艘船的在港时间
第二章 港口营运与船舶 —— 减少船舶在港时间的措施
作业 2
根据作业 1的计算结果 (为计算方便和统一，
港口吞吐量按 Q=219万吨计算 )，按 M/M/S/?模
型计算 港口在 2006年的合理泊位数。
设,R=4000吨 /泊位 -日
cb=6000元 /泊位 -日
cs=15000元 /船舶 -日
N=365天
第二章 港口营运与船舶 —— 作业 2
第二章 港口营运与船舶 —— 学习要点
第二章学习要点,
1,名词术语：操作过程、装卸过程、直接换装 (直取作
业 )、间接换装、操作量、装卸量、操作系数、港口腹地、
吞吐量、通过能力 … …
2,港口货物的分类及其在港内的换装操作方式
3,在港口规划设计中采用的船舶主要尺度和吨位
4,杂货船、集装箱船、散货船、油船的特点
5,港口吞吐量预测方法与步骤
6.船舶到达港口及占泊时间的随机特性、分布特性
7,港口泊位数确定方法及泊位数优化概念
8,减少船舶在港时间的措施
