危险品船舶内河航道通过能力计算方法研究

第３３卷第５期　武汉理工大学学报・信息与管理工程版　２０１　１年１０月　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＷＵＴ（ＩＮＦ０ＲＭＡＴＩＯＮ＆ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ）　Ｖｏｌ＿３３　Ｎｏ．５　

０ｃｔ．２０１１　

文章编号：１００７—１４４ｘ（２ｏｌ１）０５—０７３８—０４　文献标志码：Ａ　

危险品船舶内河航道通过能力计算方法研究　杜　柯　，陈先桥　，杨品福　，王　宇　（１．武汉理工大学计算机科学与技术学院，湖北武汉４３００６３；２．长江航道局综合规划处，湖北武汉４３００６３）　

摘要：通过分析现有内河航道通过能力计算方法的不足，提出了一种适应于危险品船舶运输的改进航道通　过能力计算方法。在充分分析船载货物本身的危险性和航道自身发生的事故属性的基础上，给出了相应的危　险品运输的航道通能过力计算方法和划分标准。实验数据分析表明，改进的危险品运输航道通过能力计算公　式是合理的。　关键词：船舶；危险品船舶；内河航道；通过能力　中图分类号：Ｕ６１１　

随着我国经济的日益发展，对危险品的需求　不断增加，危险品运输愈来愈频繁，运输事故也随　之增多。运输时如果不能保证船舶和船载危险品　的安全性，一旦危险品泄漏到内河，将会严重威胁　人民群众生命安全，可能会造成巨大的经济损失，　并且使生态环境受到破坏，影响社会稳定¨］。内　河航道通过能力是反映航道适航程度的一项重要　性能指标，它是进行航道设计与规划、确定航道建　设规模与布局，以及编制航运计划等的重要依　据　。因此，如何既保证危险品船舶的运输安全，　又能确保危险品船舶的航道通过能力尽量不受影　响，成为亟待解决的问题。在内河航道通过能力的　计算方法与理论方面，国内外学者已做了很多相关　研究，并总结提出了德国公式、波兰公式等。我国　目前内河航道通航标准还比较低。关于危险品船　舶的航道通过能力的研究国内外都比较少。笔者　首先分析现有内河航道通过能力的计算方法，其次　结合危险品属性和航道所发生事故的属性，改进并　用实例数据验证了改进的危险品船舶内河航道通　过能力的计算方法的合理ｆ生和必要性。　１水运危险品概述　１．１水运危险品定义　危险品是易燃、易爆、有强烈腐蚀性的物品的总　称。如汽油、炸药、强酸、强碱、苯、萘、赛璐珞和过氧　ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—１４４Ｘ．２０１　１．０５．０１６　化物等。笔者将水运危险品定义为具有易燃、易爆、　有毒、具有腐蚀性和放射性等特性，在船舶运输、港　口装卸和储存过程中，可能造成人身伤害、财产损失　和环境污染而需要特别防护的物品　Ｊ。　１．２水运危险品种类　目前，水运危险品种类有１　２００多种。可将　危险品分为９类，如表１所示　Ｊ。　１．３水运危险品危险性分类　水运危险品主要有燃烧和爆炸、毒害、放射、腐　蚀及水上环境污染５种危险性　Ｊ。其中燃烧和爆　炸危险性的危险品数量和种类最多。具体如下：　（１）燃烧性和爆炸性。水运危险品在运输过　程中受外界条件影响，如湿度、航道条件等，易自　燃引起火灾并可能爆炸，危害性比较大，短时问便　可能导致船舶损坏、人员伤亡和环境污染等。　（２）毒害性。水运危险品毒害性进人人体累　积达到一定量后，能与体液和器官组织发生生物　化学作用或生物物理学作用，扰乱或破坏肌体的　正常生理功能，引起某些器官和系统暂时性或持　久性的病理改变，甚至危及生命。同时，也会造成　大气、土壤、水等生态环境的污染和破坏。　（３）放射性。在大剂量的照射下，放射性对　人体和动物存在着某种损害作用。放射性也能损　伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸　变，使一代甚至几代受害，更严峻的是目前还没有　

收稿日期：２０１１—０４—１６．　作者简介：杜柯（１９８５一），女，河南南阳人，武汉理工大学计算机科学与技术学院硕士研究生．　基金项目：交通部西部建设基金资助项目（２００９３２８２２２０８５）；武汉理工大学自主创新研究基金资助项目（２０１０一ＺＹ—ＪＳ一０２１）　第３３卷第５期　杜柯，等：危险品船舶内河航道通过能力计算方法研究　７３９　表１水运危险品的种类　种类　危险品说明　

第１类　爆炸品　第２类　气体　第３类　易燃液体　第４类　易燃固体　第５类　氧化剂和有　机过氧化物　第６类　有毒物质和　感染性物质　具有同时爆炸危险的物质和物品　具有喷射危险但无重大爆炸危险的物质　和物品　具有燃烧危险或者较小爆炸或者喷射危　险物品　无重大危险的物质和物品　具有同时爆炸危险但很不敏感的货物　无整体爆炸危险、极不敏感的货物　

易燃气体　非易燃无毒气体　有毒气体　

低闪点，如汽油、二硫化碳、乙醚等　中闪点，如工业用酒精、苯类等　高闪点，如松节油等　

易燃固体和因摩擦生热，可引起燃烧的　固体　

易自燃物质　遇水放出易燃气体的物质　

氧化物质　有机过氧化物　有毒物质　感染性物质　篆：．　睡放射性物质　放射性物质　

篙盏　腐蚀品　杂类、海洋污染物　危险货物　“　找到有效方式来治疗辐射造成的伤害。　（４）腐蚀性。腐蚀性不仅对人体机能造成重　大危害，也会对船舶造成重大损坏。　（５）水上环境污染。对人类健康、各种水上　活动、水环境造成损伤、影响或污染的危险品。　１．４水运危险品事故等级分类　根据水路交通突发事件的分级，危险品水路　运输事故可分为特别重大事故（Ｉ级），重大事故　（Ⅱ级），较大事故（Ⅲ级）和一般事故（１Ｖ级）４个　级别。　（１）一般事故，是指一次造成轻伤１至２人，　或者财产损失不足１　０００元的事故。　（２）较大事故，是指一次造成重伤１至２人，　或者轻伤３人以上，或者财产损失不足３万元的　事故。　（３）重大事故，是指一次造成死亡１至２人，　或者重伤３人以上１Ｏ人以下，或者财产损失３万　元以上不足６万元的事故。　（４）特别重大事故，是指一次造成死亡３人　以上，或者重伤１１人以上，或者死亡１人，同时重　伤８人以上，或者死亡２人，同时重伤５人以上，　或者财产损失６万元以上的事故。　２　内河航道通过能力公式　内河航道通过能力　（或称航道容量）是指　在一定的船舶技术性能和一定的运行组织条件　下，一定航道区段单位时间（年、月、日或通航期）　内可能通过的最大货物吨数或船吨数。内河航道　的通过能力通常是航道的等级和标准、所通航船　舶的规模和尺度、通过的船舶载重吨或货运量、通　过船舶数量等各因素在一定时空条件下的综合反　映　Ｊ。现有的公式有德国公式、长江公式、川江　航道公式、苏南运河公式、王宏达公式和闵朝斌公　式等，已有的诸公式可总结为如下形式　：　ｃ　×　×　（１）　式中：Ｃ为航道通过能力；ｓ为航道断面允许　并列航行的船舶数；　为船舶平均载重吨位；Ｔ为　年通航时间；Ｖ为船舶营运速度；ｍ为船舶间距系　数；　为船舶长度；　为船舶交通流密度增大使运　行阻力增加而产生的折减系数；　：为由港口到　发、航道调度不均衡和航道通过量引起的缩减系　数；　为船舶因吃水变化引起的减载系数；　为　船舶平均装载系数；　为船舶交会、追越时引起　的航速损失系数。分析可知，该式没有考虑到船　载货物的属性和航道自身发生的事故属性，包括　发生事故的等级和发生事故的次数等因素，因此，　有必要进一步研究出更加合理的计算方法。　３通过能力计算方法　式（１）考虑了航道条件、船型及船舶技术性　能，风、雨、雾等自然因素以及运行组织管理等影　响航道通过能力的因素，然而，船舶所载货物本身　的危险性以及不同航道实际发生的事故等级及事　故次数也是不同的。笔者重点从以下３个方面对　航道的通过能力进行分析：船载危险品货物的危　险陛、航道事故等级和事故次数。　设航道航段集合为：Ｙ＝｛　，　，…，　｝，其　中　（ｉ＝１，２，…，凡）为第ｉ段航段。航段发生事　故次数少，则证明该航段行驶条件的安全系数较　７４０　武汉理工大学学报・信息与管理工程版　２０１１年１Ｏ月　大；一些航段发生事故次数较多，则证明该航段行　驶条件的安全系数较小。０　为航段　在一定时　期的事故率，由于不同事故造成的人员伤亡，经济　损失，环境污染程度不同，因此事故率需考虑事故　等级和事故发生的次数，如式（２）所示。　

∑Ａ　●‘一～ｓ　”　（２）　

式中：Ｓｕｍ　为指定时间内航段ｉ通过的总船　舶数；ｎ　为航段ｙｆ发生ｓ级事故次数；Ａ　为第ｓ　级事故的严重程度系数，与事故伤亡人数、损坏船　舶数量、经济损失和环境污染等因素有关；ｓ为事　故等级序数；ｚ为事故等级总数，其中ｓ＝１，２，３，　４，　＝４。　将事故率最高的事故节点的相对事故率设为　１，其他事故节点的相对事故率为该点的事故率与　最高事故率的比值。可将相对事故率分为６个级　别，即１．Ｏ０，０。７５，０．６５，０．５０，０．４５和０．２５，不同事故　等级和事故相对概率的事故节点权重如表２所　示　。每一条航段的航道通航能力的计算公式为：　

ｃ　×　×　

表２不同事故等级和事故相对概率的事故节点权重　

依据最大流最小割定理，航道】，的通过能力　Ｃ应当根据组成该航道的航段通过能力中最小者　来确定，即：　Ｃ＝ｒａｉｎ　Ｃ　（４）　当０　＝０时，即该航段没有事故，航道通航能　力达到了最大值，如果航道的某一航段通过能力　等于零（如碍航河坝），那么对该航道来说，其航　道通过能力即为零。　式（３）中考虑了航道事故的属性，并没有考　虑船载货物的属性，下面考虑危险品属性。　水运危险品危险性分类分别对应一个数值，　如表３所示。设水运危险品危险性系数为ｄ，则ｄ　分别为０．０１，０．０２，０．０３，０．０４，０．０５。由于危险　品危险性越高，则船舶航行速度随之减小，船舶间　

表３水运危险品危险性分类对应数值表　銮　藿寡霎　毒害性放射性腐蚀性　危险性分类爆炸性　境污染　

对应数值０．０５　０．０４　０．０３　０．０２　０．Ｏ１　距随之增大，这样才能保证危险品船舶的安全行　驶。结合式（４），得出：　Ｃ＝ｍｉｎ［Ｃ　／（１＋ｄ）］　（５）　即：　

Ｃ＝ｒａｉｎ　Ｉ　Ｃｉ　聊　×　

（¨轰］］㈤　

由式（６）可知，当所载货物不具备危险性时，　则ｄ＝０，航段没有发生事故时，０　＝０，则航道的通　过能力即为式（１）所得的值。　通过计算结果来比较式（６）和式（１）的航道　通过能力，假设航道平均分为４个航段，１小时内　某航段通过的船舶数为４，计算结果如表４所示。　

表４式（１）和式（６）航道通过能力的比较　

由表４可知，实际的航道通过能力取４个航　段中的最小值４０　０００万ｔ／ａ，按式（６）计算所得的　航道通过能力为４个航段中的最小值２８　６４３万　ｔ／ａ，航道通过能力减少了２８．４％。　

４结论　笔者通过分析现有内河航道通过能力的计算　方法，结合船载货物本身的危险性和航道自身发　生的事故属性，包括事故等级和事故次数等，给出　了相应的计算方法和划分标准，将航道划分为连　续的航段来考虑其通航能力，取航段中最小的航　段通过能力为航道的通过能力，得出相应的航道　通航能力的计算公式。通过实例计算得出考虑船　载货物本身的危险性和航道自身发生的事故属性　在内的航道通过能力比实际航道通过能力减少了　２８．４％，因此，危险品属性和航道事故属性是很有