船闸通过能力的相关参数研究
摘要:结合已有船闸的运行资料,通过对影响船闸通过能力的各种因素进行分析,对《船闸总体设计规范》(JTJ305-2001)中船闸的通过能力计算公式中相关参数进行探讨,提出提高船闸通过能力的措施,为船闸的高效运行提供参考。

关键词:船闸通过能力影响因素参数
针对《船闸总体设计规范》(JTJ305-2001)[1]中的船闸通过能力计算公式,调研已有船闸的运行数据资料,结合通过能力的计算公式对数据进行分析,从而得出影响船闸通过能力的主要因素,并在此基础上提出了提高船闸通过能力的几点措施。

1 船闸通过能力计算公式
船闸总体设计规范(JTJ305-2001)[1]中船闸通过能力的计算公式中,简化复杂的影响因素,认为年通航天数N与日平均过闸次数n以及一次过闸平均吨位G的乘积是反映船闸规模的过闸船舶总载重吨位P1是,如式(1):
式中:P1为单向年过闸船舶总载重吨位(t);n为日平均过闸次数;N 为年通航天数(d);G为一次过闸平均载重吨位(t)。

其中,一次过闸时间是船闸设计的重要参数和技术指标,而过闸船型船队的类型和组成及其过闸特点确定出一次过闸平均吨位。

此外,
在计算过闸货运量时,进一步考虑了船舶的载重量情况α,如式(2): 式中:P2为单向年过闸客、货运量(t);n0为日非客、货船过闸次数;α为船舶装载系数;β为运量不均衡系数。

2 船闸通过能力计算参数分析
由上述分析可知,一次过闸时间和一次过闸平均吨位两个参数的确定是船闸通过能力的计算的关键。

针对规范(JTJ305-2001)[1]中的计算公式(2),根据船舶过闸程序和苏北运河船闸的实际情况分析各个参数对通过能力的影响。

2.1 一次过闸时间
一次过闸时间所受的影响因素非常多,然而,这些因素会随外界因素而改变,因而在船闸的实际运行中,为了便于通过能力的计算通常采用相应过闸次数来反应一次过闸时间。

2.2 一次过闸平均吨位
船闸各个时期的通过能力,应选用相应各时期的一次过闸平均吨位进行计算。

参照在京杭运河苏北段船闸的应用经验,进一步考虑各个水平年平均吨位船舶作为标准船型,不考虑船舶组合,采用如下计算公式[2]:
式中:G为一次过闸平均载重吨位;ga为单个过闸船舶吨位;p
式中:n为船闸每昼夜过闸次数;τ为船闸每昼夜的平均工作时间,一般为20～22 h;T为船舶(队)一次过闸的时间(min)。

参考实际运行情况取为常数,约为45～50次。

2.5 月运量不均衡系数
《船闸总体设计规范》(JTJ305-2001)[1]中引入的月运量不均衡系数β是考虑了实际货运量需求的月不平衡性,以保证船闸在最繁忙的月份亦能满足货运量的需求。

由公式(2)也可以看出,要提高船闸的通过能力,必须力求减小月运量不均衡系数β。

2.6 装载系数
对于船闸货运量通过能力,现有的方法是通过考虑船舶装载系数α和船闸船舶通过能力得到。

装载系数α与货物种类、流向和批量有关,规范推荐α取值为0.5～0.8[1]。

2.7 闸室有效面积利用率
在船舶条件确定后,闸室有效面积利用率λ是影响船舶一次过闸吨位大小的关键性因素,提高船闸通过能力的主要手段之一就是提高闸室有效面积利用率λ。

闸室有效面积利用率λ这一关键性参数与闸室有效面积、船舶的平面尺度、船闸繁忙程度等诸多因素相关,情况比较负责难以计算。

因此目前来说,要以实际资料为依据,并参考实际
运营才能合理确定λ的取值[2][3]。

3 提高船闸通过能力的措施
以上提到影响通过能力的因素很多,所以要提高通过能力,潜力是很大的,这里对主要的措施阐述如下。

(1)提高过闸船舶的载重量:提高运输船舶中的船队比重,减少船舶的闸内移泊时间;每次过闸尽量利用闸室有效面积,做到满室过闸。

(2)提高船闸的设计水平:优化输水系统能,提高船舶本身的驾驶水平和操纵性能,合理布置引航道、靠船建筑物等。

(3)改善船舶(队)的运输方式:采用顶推船队并结合船舶预先编队的整体移泊技术,能够缩短船舶进出闸及闸内移泊时间。

参考文献
[1] JTJ305-2001，船闸总体设计规范[S].北京:人民交通出版社,2001.
[2] 廖鹏.京杭运河苏北段船闸通过能力研究[D].南京:河海大学,2003.
[3] 张玮,廖鹏，梁应辰,等.船闸通过能力计算中的若干问题研究[J].武汉理工大学学报,2005(5)：681-684.。