CC BY
55
УДК 629.12.001 ББК 39.425.141:39.184.6
Чан Нгок Ту
ОБОСНОВАНИЕ СОСТАВА КОНТЕЙНЕРНОГО ФЛОТА ПРИ ЛИНЕЙНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНОГО СУДОХОДСТВА
Tran Ngoc Tu
SUBSTANTIATION OF CONTAINER FLEET’S STRUCTURE AT THE LINEAR ORGANIZATION OF TRANSPORT NAVIGATION
Предложен алгоритм расчета рационального состава линейного контейнерного флота, соответствующего заданному контейнеропотоку, с учетом инфраструктуры портов и географических характеристик линии эксплуатации. Приведен пример расчета состава контейнерного флота для линии Хайфон - Хошимин.
Ключевые слова: контейнеровоз, контейнерный флот, контейнеропоток.
The algorithm of calculation of an appropriate structure of linear container fleet corresponding to the fixed container port traffic taking into account the characteristics of port infrastructure and geography of the route is given. The example of calculating a structure of container fleet operating on the route Hai Phong - Ho Chi Minh is provided.
Key words: containership, container fleet, container port traffic.
Введение
В последние годы в связи с развитием мировой рыночной экономики морские контейнерные перевозки стали одной из наиболее динамично развивающихся отраслей транспорта. Если в 2003 г. поток контейнерных грузов, проходящих через порты мира, составил 303 млн TEU [1], то в 2008 г. он увеличился в 1,7 раза, достигнув 516 млн ТЕи. По прогнозам, поток контейнерных грузов в 2015 г. составит 1 320 млн ТЕи [2].
Для перевозки конкретного объема контейнерных грузов с максимальной экономической эффективностью по заданному маршруту (линейная организация транспортного судоходства) необходимо установить рациональный состав контейнерного флота (типы, количество, контей-неровместимость и скорость судов), который должен соответствовать транспортнотехнологическим и географическим характеристикам линий эксплуатации.
К транспортно-технологическим характеристикам можно отнести годовой контейнеро-оборот портов на линии эксплуатации и их инфраструктуру - количество причалов, способных принимать контейнерные суда, наличие и производительность портовых перегрузочных устройств, различные ограничения, влияющие на структуру использования времени нахождения судов в портах и др.
К географическим характеристикам относятся протяженность линий эксплуатации и гидрометеорологические условия плавания как в открытом море, так и на подходных каналах к портам в различные времена года, влияющие на степень использования технической скорости судов.
Для достижения необходимой экономической эффективности мировое судоходство контейнеровозов организовано по магистрально-фидерному линейному принципу. Для магистральных линий, обслуживаемых крупнотоннажными судами, характерна значительная доля ходового времени в общем годовом эксплуатационном периоде. У фидерных контейнеровозов, работающих на линиях небольшой протяженности, доля ходового времени сопоставима со временем стоянок судов в портах, поэтому для обоснования состава флота фидерных судов необходимо с максимальной степенью точности учитывать все обстоятельства, влияющие на временные параметры процесса доставки груза.
Обоснование состава контейнерного флота
Схему последовательности обоснования состава контейнерного флота можно представить в виде нескольких блоков (рис. 1).
1 Уточнение расчетного контейнеропотока А
1 г
2 Информация об инфраструктуре портов и условиях мореплавания
1 г
3 Определение диапазона изменения контейнеровместимости и скорости судов-претендентов
Г
4 Расчет времени кругового рейса с учетом особенностей типов контейнеровозов
1 '
5 Логистическая модель И =/(V, щ, А)
Матрица состава флота, соответствующего расчетному контейнеропотоку А
V пкі, И,)
Изменение инфраструктуры портов
Нет
8
7
Рис. 1. Алгоритм расчета состава контейнерного флота: А - контейнеропоток; пк - контейнеровместимость судна; М - количество транспортных судов;
Идоп - максимально допустимое количество контейнеровозов на рассматриваемой линии;
V - скорость судна
Блок 1. Уточнение годового контейнеропотока на заданном маршруте в соответствии с прогнозом развития перевозок контейнеров.
Блок 2. Информация об инфраструктуре портов и характеристиках линии эксплуатации: .ЭДф - количество контейнерных причалов, обслуживающих данную линию; Ипр - глубина акватории у контейнерных причалов, м; П, - средняя скорость грузообработки в портах на одном причале, контейнеров в час (конт./ч); /экс - длина линии эксплуатации в открытом море, мили; 1пк - длина подходного канала, мили; Лпк - глубина подходного канала, м; Тшт - потери эксплуатационного времени из-за ограничения плавания по штормовым условиям, сут; Тр - продолжительность докового ремонта на один год, сут; креал - коэффициент, учитывающий потери скорости хода судна с учетом ветроволнового режима; ґпр - время, затрачиваемое на негрузовые операции за круговой рейс (маневрирование на акватории порта, оформление документов, бункеровка, погрузка провизии и т. п.), сут; Vпк - допустимая скорость при плавании по подходным каналам, уз; ґоз - время, затрачиваемое на открывание/закрывание грузовых люков, сут; ґкр -время, затрачиваемое на крепление/раскрепление палубных контейнеровозов, сут.
Блок 3. Определение диапазона изменения основных эксплуатационных характеристик судов-претендентов, предназначаемых для данной линии эксплуатации - контейнеровместимо-сти и скорости - исходя из особенностей предполагаемого района эксплуатации и величин кон-тейнеропотока, включая навигационные ограничения.
Блок 4. Расчет времени кругового рейса с учетом особенностей типов контейнеровозов.
Время кругового рейса ґрейс контейнеровоза разбивается на интервалы. Каждый интервал времени описывает характерный этап функционирования логистизируемой системы.
Продолжительность кругового рейса ґрейс:
^рейс ^ход + іпк + іст + ^пр? (!)
где іход - ходовое время кругового рейса в открытом море, ч; іпк - время плавания по подходным каналам, ч; іст - время стоянки судна в портах с грузовыми операциями, ч; ґпр - время, затрачиваемое на негрузовые операции, ч.
Ходовое время кругового рейса с учетом потерь скорости, обусловленной ветроволновым режимом в районе эксплуатации:
^ход (2)
где /экс - длина линии эксплуатации в открытом море между портами назначения, мили; уэкс -эксплуатационная скорость, уз:
^экс креал^ (3)
здесь V - техническая скорость судна, уз; креал - коэффициент, учитывающий влияние ветроволнового режима на скорость хода судна.
Время плавания по подходным каналам vпк за круговой рейс:
ґпк = 2[(1пк)і + (4к)2]^пк, (4)
где (/пк)ь (1пк)2 - длина подходных каналов в портах отправления и назначения соответственно, мили; vпк - допустимая скорость плавания по подходным каналам, уз.
Время стоянки судна в портах іст за круговой рейс для контейнеровозов традиционного типа (с люковыми закрытиями грузовых трюмов) складывается из времени грузовых операций ґгр, времени открывания/закрывания люковых крышек іоз и времени крепления/раскрепления палубных контейнеровозов ікр.
іст + ^оз + ^кр. (5)
В настоящее время для транспортировки контейнеров используются также контейнеровозы отрытого типа (без люковых закрытий грузовых трюмов). Применительно к таким судам при расчете продолжительности стоянки с грузовыми операциями составляющие іоз и ікр отсутствуют. Продолжительность грузовых операций составляет:
ґгр = 2и*/Пі + 2п/П2, (6)
где пк - контейнеровместимость судна; П1 и П2 - общая производительность береговых перегрузочных устройств на одном причале в порту отправления и порту назначения соответственно, конт./ч.
Таким образом, время стоянки судна в портах за круговой рейс, зависящее от типа контейнеровоза, его контейнеровместимости и производительности береговых перегрузочных устройств:
— для контейнеровозов традиционного типа ^ад :
і трад = і + і + і = 2 Пк + 2 Пк + і + і ■ (7)
4ет *Тр 1 *оз 1 кр у, 1 л-г 1 *оз 1 *кр ’ 4 7
П1 П 2
— для контейнеровозов открытого типа (і + іоз = 0):
ісотт = і = ^ ^. (8)
43 Пі П 2
Время простоя под негрузовыми операциями, связанное с маневрами на акватории порта, оформлением документов, бункеровкой при необходимости, закупкой провианта и др. іпр, должно учитываться на основании исследований, выполненных в блоке 2.
Подставляя в (1) его составляющие (2)-(8), получаем развернутое выражение для времени кругового рейса, сут:
— для контейнеровозов традиционного типа іррад :
.трад = 1
рейс 24
21
экс + 2{(1пк )і + (1пк )2} +
^реал^
V,
2пк 2п
V П
+-
+ ^оз + ^кр
+
пр
(9)
^ _,от
для контейнеровозов открытого типа ґрейс: і Г
,от _ ^рейс “
24
21 ^экс + 2{(1пк )1 + (1пк )2} + (2пк + ^ + ^пр
к V реал V пк V п П2 ) пр
(10)
Блок 5. Разработка логистической модели (ЛМ) является неотъемлемой частью функционально-стоимостного анализа при описании работы контейнерного флота, предназначенного для перевозки определенного количества контейнеров по заданным направлениям. Функциональным элементом ЛМ служит соотношение скорости V, контейнеровместимости пк и количества транспортных судов М, которые в течение года реализуют транспортную мощность в заданном количестве А по заданному направлению 7:
^, пк, М = А
где V, пк, М - оптимизируемые характеристики; А7 - величина годового контейнеропотока на 7-м направлении.
Необходимое количество контейнеровозов М для обслуживания годового контейнеропо-тока А7
М = Д/бкон ,
где бкон - годовая провозная способность одного контейнеровоза, ТЕи.
Г одовая провозная способность контейнеровоза бкон:
бкон 2прейс п^
где прейс - количество круговых рейсов, которое совершит один контейнеровоз за год:
прейс Тэкс/^рейс.
Г одовой эксплуатационный период Тэкс, сут:
Тэкс = 365 - Тр - Тшт,
(11)
(12)
(13)
(14)
где Тр - суммарная продолжительность ежегодного текущего ремонта и распределенная на один год продолжительность докового ремонта; Тшт - потери эксплуатационного времени из-за ограничения плавания по штормовым условиям и ограничений по входу в порт.
С учетом формул (11)-( 14) получаем:
М =-
А,і.
рейс
2(365 - Тр - Тшт )пк
Таким образом:
- при использовании контейнеровозов традиционного типа
М
А + трад
рейс
трад
2(365 - Тр - Тшт )Пк ’
(15)
при использовании контейнеровозов открытого типа
Мот =
м
рейс
2(365 - Тр - Тшт )пк
(16)
Формулы (15) и (16) связывают четыре параметра состава транспортного флота: количество судов, типы контейнеровозов, их контейнеровместимость и скорость, призванные обеспе-
(
чить заданный контейнеропоток, образуя ЛМ морской транспортировки контейнеров по заданному направлению, что позволяет создать дискретное поле параметров состава флота. При этом количество круговых рейсов «рейс, которое совершит один контейнеровоз за год, округляется до целых величин в меньшую сторону, а количество транспортных судов М - в большую.
Блок 6. В процессе работы линейного флота могут возникнуть обстоятельства, которые приведут к нарушению расписания движения судов. В первую очередь к ним относится занятость причалов, заставляющая суда ожидать очереди на погрузку-разгрузку. Такие задержки делают логистику работы флота неэффективной. Особенно чувствительно отражаются такие задержки на контейнеровозах, работающих по строгому расписанию на коротких линиях. Вследствие этого необходимо ввести в модель проверочное условие, которое должно ограничивать максимально допустимое количество контейнеровозов на линии для /-го порта, т. е.
Мдоп )/ £ 'рейс (^пр )/ / , (17)
где (Л^пр)/ - количество контейнерных причалов в /-м порту; (рейс - время полного кругового рейса; (ст - время стоянки в /-м порту.
Так как количество контейнерных причалов, обслуживающих контейнеровозы (^пр)/, и стояночное время (ст в портах на одной линии различны, максимально допустимое количество контейнеровозов на линии в целом будет определяться выбором
Мдоп т1П(Мдоп
где (Мдоп)г- - максимально допустимое количество контейнеровозов на линии, определенное по формуле (17), которое могут принимать порты отправления и назначения соответственно. При этом максимально допустимое количество контейнеровозов Мдоп округляется до целого меньшего числа.
Блок 7. Для обслуживания заданного контейнеропотока А с ограничением максимально допустимого количества контейнеровозов на линии Мдоп получаем матрицу состава флота (табл. 1) в зависимости от типа контейнеровоза, контейнеровместимости и скорости М = / (тип судна, щ, V).
Таблица 1
Матрица состава флота
Тип контейнеровозов V, уз Контейнеровместимость, ТЕи
Пк1 Пк2 Пк3 щ...
прейс м Мдоп прейс м -Мдоп прейс м Мдоп прейс м Мдоп
Традиционный VI
V2
V3
Открытый VI
V2
V3
Блок 8. В тех случаях, когда количество контейнеровозов Мдоп, необходимое для обслуживания заданного контейнеропотока А, превышает максимально допустимое Мх или М2, для обеспечения эффективности работы флота необходимо увеличивать максимально допустимое количество контейнеровозов на линии путем изменения инфраструктуры портов (либо увеличением общей производительности береговых перегрузочных устройств на одном причале, либо увеличением числа причалов).
В качестве примера использования алгоритма обоснования транспортных характеристик контейнерного флота ниже приводится расчет матрицы состава судов для перевозки грузов на маршруте Хайфон - Хошимин, на который приходится более 90 % общего внутреннего контейнерного потока Вьетнама [3].
1. По прогнозам экономистов Вьетнама, контейнеропоток на маршруте Хайфон - Хошимин в 2020 г. составит 1,34 млн ТЕи [3].
2. Информация об инфраструктуре портов и характеристиках линии эксплуатации Хайфон (индекс 1) - Хошимин (индекс 2): длина линии эксплуатации на открытом море /экс = 800 миль; длина подходного канала (1пк)1 = 20 миль, (/пк)2 = 46 миль; глубина походного канала (Апк)1 = 6,7 м, (^пр)2 = 7,2 м; глубина акватории у контейнерных причалов (Лпр)1 = 7 м, (Лпр)2 = 7,5 м; потери эксплуатационного времени из-за ограничения плавания по штормовым условиям Тшт = 30 сут; коэффициент, учитывающий потери скорости хода судна с учетом ветроволнового режима £реал = 0,92; допустимая скорость при плавании по подходным каналам упк = 10 уз; средняя скорость грузообработки в портах на одном причале П1 = 40 конт./ч, П2 = 88 конт./ч; продолжительность докового ремонта на один год Тр = 20 сут; время, затрачиваемое на негрузовые операции за круговой рейс (маневрирование на акватории порта, оформление документов, бункеровка, погрузка провизии и т. п.) 7пр = 3,6 ч; время, затрачиваемое на открывание/закрывание грузовых люков и на крепление/раскрепление палубных контейнеровозов ґоз + ґкр = 12 ч для судов контейнеровместимостью от 400 до 800 ТЕИ.
3. Определение допустимого диапазона изменения контейнеровместимости и скорости судов-претендентов: в соответствии с информацией, содержащейся в 2 и 3, в порты Хайфон и Хошимин могут заходить контейнеровозы с осадкой, не превышающей 6,7 м. Такая осадка соответствует судам, имеющим вместимость щ = 400-800 ТЕИ и скорость V = 14-20 уз (рис. 2, 3) [4, 5].
12.0 і
2.0----------------------------------------------------------
0.0 -I-----1--------1-------1-------1-------1--------1-------
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Контейнеровместимость, ТЕИ
Рис. 2. Зависимость осадки судна от его контейнеровместимости
Контейнеровместимость, ТЕИ Рис. 3. Зависимость скорости судна от его контейнеровместимости
4. Расчет времени кругового рейса с учетом особенностей типов контейнеровозов: подставляя числовые значения из 2 в формулы (9) и (10), получаем время кругового рейса на маршруте Хайфон - Хошимин, сут:
- для контейнеровозов традиционного типа 7ррйД :
і трад рейс
1_
24
к V реал
Л
П П 03 ■ 'кр
V П1 П2 У
пр
72,464 1
:--------1-----Пк +1,19,
V 330
— для контейнеровозов открытого типа і
рейс
,от _ -1-
'рейс = 24
О м 2 1 + 2{(/пк )1 + (/пк )2} + \ 2пк + 2пк ^ + 1пр
к V ^ реал^ V Кпк V П1 П2 У пр
72,464 1
----------I-пк + 0,69.
V 300
5. Разработка ЛМ: подставляя числовые значения из 1, 2 и 4 в формулы (15) и (16), получаем необходимое количество контейнеровозов М для обслуживания годового контейнеропотока А:
- для контейнеровозов традиционного типа:
М
а * трад
рейс
72,464 1
А\ — --------+-пк +1,19
V 330 к
трад
2(365 — Тр — Тшт )пк
для контейнеровозов открытого типа:
630п
(18)
к
М от =•
А іот
і рейс
2(365 — Тр — Т шт) Пк
.,72,464 1
А \---------1-----Пк + 0,69
V 330
630Пк
(19)
6. Определение максимально допустимого количества контейнеровозов на линии Хайфон - Хошимин: подставляя числовые значения из 2 и 4 в формулу (17), получаем максимально допустимое количество контейнеровозов на линии Хайфон - Хошимин:
— для контейнеровозов традиционного типа:
(Мдоп )і =
( N 1трад ^
пррейс
^трад
(.дг ч (72,464 1 ,
(^р )і \---------1-Пк +1,19
пр м V 330 к
Уі
1 ( 2пк 241 П.
Л
+6
(20)
— для контейнеровозов открытого типа:
(Мдоп )і =
(N Ґ0Т~ Л
пр рейс
(,(72,464 1 .
(^р )і \----1-Пк + 0,69
пр і 1 V 330 к
і
Л
і
(21)
7. Поставляя V = 14^20 уз, пк = 400^800, А = 1,34 млн ТЕи в формулы (18)-(21), получаем результат расчета состава контейнерного флота на маршруте Хайфон - Хошимин (табл. 2).
і
Таблица 2
Состав флота для обслуживания контейнеропотока 1,34 млн ТЕи на маршруте Хайфон - Хошимин при использовании различных типов контейнеровозов
Тип контейнеровозов v, уз nk = 500 TEU nk = 600 TEU nk = 700 TEU nk = 800 TEU
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
прейс M M „ прейс M Мдоп прейс M Mдоп nрейс M Mдоп
Традиционный 14 41 32 29 39 28 26 38 25 24 37 23 22
15 43 31 28 41 27 25 40 24 23 38 22 21
16 45 30 27 43 26 24 41 23 22 40 21 20
17 46 29 26 44 25 23 43 22 21 41 20 20
18 48 28 25 46 24 22 44 22 21 42 20 19
19 50 27 24 47 24 22 45 21 20 43 20 18
20 51 26 24 49 23 21 47 20 19 45 19 18
Открытый 14 44 30 34 42 26 29 40 24 26 39 21 24
15 46 29 32 44 25 28 42 23 25 41 20 23
16 48 28 31 46 24 27 44 22 24 42 20 22
17 50 27 30 48 23 26 46 21 23 44 19 21
18 52 26 29 49 23 25 47 20 22 45 19 20
19 54 25 28 51 22 24 49 20 22 47 18 20
20 55 24 27 53 21 23 50 19 21 48 18 19
Заключение
Разработанный алгоритм расчета состава флота контейнеровозов позволяет провести расчет требуемого количества судов, соответствующего заданному контейнеропотоку, в зависимости от типа контейнеровозов, скорости и контейнеровместимости, исходя из условий инфраструктуры портов и характеристик линии эксплуатации;
- разработанная ЛМ позволяет производить массовые расчеты состава флота для любого региона. На основе расчетов может быть сформирован массив состава флота, отвечающий логистическим условиям транспортировки в регионе и обеспечивающий перевозку заданного кон-тейнеропотока;
- пример расчета состава контейнеровозов на маршруте Хайфон - Хошимин показал, что для обслуживания годового контейнеропотока 1,34 млн TEU в 2020 г. возможно использование контейнеровозов только открытого типа с контейнеровместимостью 500-800 TEU, т. к. их требуемое количество не превышает максимально допустимое количество контейнеровозов по условиям занятости грузовых причалов. При использовании контейнеровозов традиционного типа необходимо увеличивать производительность грузовых операций кранов или увеличивать количество причалов, т. к. требуемое количество судов превышает максимально допустимое их количество по условиям занятости грузовых причалов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Review of maritime transport. - 2005. - UNCTAD. New York and Geneva.
2. Review of maritime transport. - 2010. - UNCTAD. New York and Geneva.
3. http://www.vpa.org.vn/index.jsp (Ассоциация морских портов Вьетнама).
4. Significant Ships of 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007. - London, RINA.
5. GL: app.gl-group.com/register/index.jsp.
Статья поступила в редакцию 27.12.2011 ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Чан Нгок Ту - Санкт-Петербургский государственный морской технический университет; аспирант кафедры «Проектирование судов»; [email protected].
Tran Ngoc Tu - St. Petersburg State Marine Technical University; Postgraduate Student of the Department "Ship Design"; [email protected].
