毕业设计（论文）

文献综述

文献综述题目三峡枢纽“碍航度”测定及翻坝转运方案设计                                      

学生姓名  孙   志   朋  学    号  08270211            

学    院  交通运输学院  专业班级  08级航运管理2班              

指导老师  蒋        军            讲  师                                                 

完成日期   2 0 1 2 年 4 月 5 日                                         

三峡枢纽“碍航度”测定及翻坝转运方案设计

摘要：内河水运具有运能大、占地少、能耗低、污染小等优势，长江干线是世界上运量最大、运输最繁忙的通航河流，对促进流域经济协调发展发挥了重要作用。但是我国内河水运发展水平与国民经济和综合运输体系发展的要求仍然存在较大差距。船舶通过三峡大坝的待航时间较长，一般一次通航等待时间都有几天甚至十几天。为了给出一个简单明了的指标体系，引入“碍航度”概念。本文就是为这一指标的构建所需的资料给出一个简要概述。然后，通过分析以往的各种文献资料，结合碍航度指标，为船舶通航时能作出最有效的翻坝转运方案提供依据。

关键词：三峡枢纽；碍航度；翻坝转运

一、   三峡枢纽通航历史及现状

三峡船闸20##年6月16日投入试通航，20##年7月8日通过了国务院船闸通航验收委员会验收并转入正式通航。上游水位20##年6月~20##年9月控制在135~139m，下游水位控制在66m左右，船闸运行按四级补水方式运行。20##年9月15日蓄水至156m后，上游运行水位控制在156~144m，下游水位一般控制在64m以上，船闸运行按四级补水、四级不补水的运行方式。在围堰发电期139m水位下，三峡船闸采用四级补水运行方式，一闸室成为进闸通道。船舶下行进闸时，最近待闸地点是上游靠船墩，它距三闸首约1200m，对船舶的进闸时间影响较大。三峡船闸自试通航以来，运行总体正常，通航态势平稳有序，通过能力稳步提高。

1）三峡船闸试运行以来，其实际通航率分别为94.56%、96.1%、98.91%、84.73%、81.76%、98.09%、96.41%、95.76%，明显高于设计水平91.7%。

2）船闸通过量稳定增长，2003~20##年通过货运量分别达到1377万吨、3430.6万吨、3291.1万吨、3939万吨、4686万吨、5370万吨、6088.7万吨和7880.4万吨；2003~20##年通过客运量分别为108万人次、173万人次、188万人次，2006~20##年，受三峡船闸完建施工期限制客船过闸以及船闸通过能力限制的影响，客运量逐年下降，分别为162万人次、84.9万人次、85.5万人次、74万人次和50.7万人次。

3）船闸日均运行闸次数逐渐增加。上行日均运行闸次数从20##年的11.6提高到13.96，年均提高4.7%；下行日均运行闸次数从20##年的11.26提高到12.53，年均提高1.9%；随着船舶大型化，每闸次船舶艘次从20##年8.6艘降低到20##年6.2艘；年过闸船舶艘次2004～20##年总体呈下降趋势，但20##年又有所增长。

4）船舶不均衡系数比较稳定，上行船舶不均衡系数平均为1.19，波动幅度在1.16~1.23，下行船舶不均衡系数平均为1.18，波动幅度在1.16~1.20。

为减少船舶积压，缓解通航的紧张局势，三峡坝区多次启动滚装车和旅客临时翻坝转运。同时为提高船闸通过量，经交通部批准从20##年3月起限制200总吨以下船舶通过三峡船闸。目前滚装车的翻坝转运工作仍在继续进行。采取滚装车翻坝转运措施后，三峡船闸通航压力有所减轻，在满负荷的运行状态下，基本能满足目前的通航需求。^【1】

二、评价方法

1）因子分析法(Factor Analysis)。因子分析是由英国心理学家C．Spearman提出的，是主成分分析的发展。其利用降维的思想，通过研究众多变量之间的内部依赖关系，把相关性很高的多个指标转化为少数几个互相独立的综合指标，从而实现了用较少的变量反映绝大多数信息，同时也大大简化了原指标体系的指标结构。^【2】

因子分析模型描述如下：

　　（1）X = (x1，x2，…，xp)￠是可观测随机向量，均值向量E(X)=0，协方差阵Cov(X)=∑，且协方差阵∑与相关矩阵R相等（只要将变量标准化即可实现）。

　　（2）F = (F1，F2，…，Fm)￠ （m<p）是不可测的向量，其均值向量E(F)=0，协方差矩阵Cov(F) =I，即向量的各分量是相互独立的。

　　（3）e = (e1，e2，…，ep)￠与F相互独立，且E(e)=0， e的协方差阵∑是对角阵，即各分量e之间是相互独立的，则模型：

　　x1 = a11F1+ a12F2 +…+a1mFm + e1

　　x2 = a21F1+a22F2 +…+a2mFm + e2

　　………

　　xp = ap1F1+ ap2F2 +…+apmFm + ep

　　称为因子分析模型，由于该模型是针对变量进行的，各因子又是正交的，所以也称为R型正交因子模型。

　　其矩阵形式为： x =AF + e .

　　其中：

　　x=，A=，F=，e=

　　这里，

　　（1）m ￡ p；

　　（2）Cov(F，e)=0，即F和e是不相关的；

　　（3）D(F) = Im ，即F1，F2，…，Fm不相关且方差均为1；

　　D(e)=，即e1，e2，…，ep不相关，且方差不同。

　　我们把F称为X的公共因子或潜因子，矩阵A称为因子载荷矩阵，e 称为X的特殊因子。

　　A = (aij)，aij为因子载荷。数学上可以证明，因子载荷aij就是第i变量与第j因子的相关系数，反映了第i变量在第j因子上的重要性。^【4】

2）综合指数法

综合指数法是指在确定一套合理的经济效益指标体系的基础上，对各项经济效益指标个体指数加权平均，计算出经济效益综合值，用以综合评价经济效益的一种方法。即将一组相同或不同指数值通过统计学处理，使不同计量单位、性质的指标值标准化，最后转化成一个综合指数，以准确地评价工作的综合水平。综合指数值越大，工作质量越好，指标多少不限。^【3】具体的计算公式如下：
　　
　　

式中：y为进行综合评价所计算的综合指数；y_i为第i项评价指标的个体指数，实际上也是第i项指标评价值与评价标准进行对比得到的一种无量纲化评价值；将y_i展开，可以看出它的含义和计算方法，其中x_i为第i项评价指标的评价值；x^’_i为第i项评价指标的评价标准值；w_i为第i项评价指标在综合评价中的权数。可见综合指数法实际上是先对评价指标作直线型无量纲化处理，再使用加法合成，对指标评价值进行加权平均得出综合评价值。

3)层次分析法(Analytic Hierarchy Process)。层次分析法是美国运筹学T．L．Saaty等提出的一种定性与定量分析相结合的多准则决策方法。它的基本原理是在建立与决策相关的评价体系基础上，通过专家咨询对各层元素进行两两比较，构造出比较判断矩阵，然后根据判断矩阵的最大特征根相应的特征向量的分量作为相应的系数，并最终得到最底层的方案层相对于最高层的目标层的权重 J。^【2】

三、翻坝转运方案研究

1）翻坝转运系统建设的必要性和可行性

必要性：（1）翻坝转运是带动区域发展的重要选项

（2）水一陆一水翻坝的疏运能力非常有限

（3）翻坝转运是提高运输效率的必然选择

（4）翻坝转运是实现高效绿色运输的现实要求

可行性：（1）各级政府大力支持

（2）翻坝运输基础设施逐步完善

（3）重轮集团实力雄厚^【1】

2）现行的翻坝转运方案

（1）日常的滚装车辆翻坝运输方案

对于载货滚装船而言，在三峡船闸试通航之初，针对船舶积压过多的情况实施了多次滚装车临时翻坝。此后自20##年4月24日起，滚装车由临时翻坝改为持续翻坝，一直运行至今。目前滚装翻坝的格局是上行滚装车在右岸实施翻坝，下行滚装车在左岸实施翻坝。其翻坝线路为：

a）左岸（下行方案）

滚装车辆在靖江溪码头上岸，经宜大路至乐天溪码头上船，经水路下行至黄柏河夜明珠滚装码头上岸，经宜黄高速公路疏远，转运过程为“水→陆→水→陆”，如图3-1所示。

b）右岸（上行方案）

在黄柏河夜明珠码头上船，上行至岱狮码头，再经宜巴公路过秭归新县城至茅坪港银杏沱滚装码头上船，然后直达万州、重庆，转运过程为“陆→水→陆→水”，如图3-1所示。

图3-1  日常滚装船翻坝转运方案

（2）现行的旅客翻坝运输方案

对于客船而言，主要是在节假日客流高峰期、待闸船舶积压较多或船闸检修期间，在左右岸均实施旅客临时翻坝，主要采用三峡专用公路转运方案，由三峡开发总公司向翻坝客运车辆发放通行证。具体运输方案为：南岸在茅坪客运码头上岸，经西陵长江大桥转三峡专用公路至宜昌市区实行双向“水→陆”转运；北岸在太平溪港区的路家河作业区码头上岸，经宜大公路转三峡专用公路至宜昌市区实行双向“水→陆”转运，如图3-2所示。

图3-2  现行旅客翻坝转运方案（三峡专用公路转运方案）

（3）应急翻坝运输方案

应急转运方案有两条主要路线，一条为茅坪港经西陵长江大桥至宜昌市区的双向“水→陆”转运，是应急转运的主要线路；另一条是茅坪港经三峡坝区至黄陵庙码头，由水路至夜明珠码头，再经陆路转运，作为“水→陆”运输线路因故阻断时的备用路线，下行转运过程为“水→陆→水→陆”，上行转运过程为“陆→水→陆→水”，如图3-3和图3-4所示。^【1】

图3-3  应急翻坝转运的主要线路

  

图3-4  应急翻坝的备用线路

参考文献：

[1] 蒋军. 三峡集装箱翻坝转运系统方案[R].，2011.

[2] 李博. 多指标综合评价方法应用中存在的问题与对策[J] 沈阳工程学院学报，2010，（7）

[3] 秦寿康. 综合评价原理与应用 ［M］.电子工业出版社，2003.

[4] 王权. 现代因素分析[M] 杭州大学出版社 , 1993.02

[5]陈冬元 肖玉华. 三峡通航“十一五”发展回顾[J].中国水运，2011.

[6] 蔡述忠 兰毓峰. 动态发航链式调度在三峡通航中的[J ]2011(5)CN42-1395/U

[7] 江凌 吴翠微 杨利红. 长江下游土桥水道碍航特性及整治措施研究［J］.人民长江.20##-(2).

[8] 李军，孙彦彬. 产业结构优化模型及其评价机制研究  [M].华南理工大学出版社，2009，（3）

[9] 李红九，宋德星. 三峡工程建设期川江汔车滚装船“翻坝转运”方案[J].水运地理,2005(8):CN 31-1233/U

[10] Kevin O'Toole. A Methodology Towards Comprehensive Evaluation of Shape Memory Alloy Actuators for Prosthetic Finger Design[J]. Dublin Institute of Technology,2011

[11] Haig, Brian D. Exploratory Factor Analysis, Theory Generation, and Scientific Method[J]. Lawrence Erlbaum Associates，2005

第二篇：三峡枢纽“碍航度”测定及翻坝转运方案设计小论文

三峡枢纽“碍航度”测定及翻坝转运方

案设计

孙志朋

（重庆交通大学 交通运输学院，重庆 400074）

摘要：内河水运具有运能大、占地少、能耗低、污染小等优势，长江干线是世界上运量最大、运输最繁忙的通航河流，对促进流域经济协调发展发挥了重要作用。我国内河水运发展水平与国民经济和综合运输体系发展的要求仍然存在较大差距。船舶通过三峡大坝的待航时间较长，一般一次通航等待时间都有几天甚至十几天。“碍航度”及其翻坝转运的研究将对长江内河航运业带来很多有利影响，对内河运输方案具有指导意义。

关 键 词：三峡枢纽；碍航度；翻坝转运

The three gorges project "in navigation degree" measurement

and turn the dam design transport

SUN ZHIPENG

(School of Traffic & Transportation，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China) Abstract:Inland waterway transport capacity, small footprint, low energy consumption, pollution and other advantages of the Yangtze River is the world's busiest navigable rivers, the largest volume, transportation, and played an important role in promoting watershed coordinated economic development. Navigation obstruction degree Fanba transport study will examine the Yangtze river shipping industry to bring a lot of beneficial effects of guiding significance for inland waterway transport program.

内河水运具有运能大、占地少、能耗低、信誉等问题，对是否进行翻坝转运做出定量

污染小等优势，长江干线是世界上运量最大、的分析。 运输最繁忙的通航河流，对促进流域经济协调发展发挥了重要作用。为了更好地评估三峡大坝的通航状况，本文将设计一个“碍航度”指标，这个指标要求分析其各种因素，但同时又要通俗易懂，以使人们能清楚的了解到三峡大坝的即时通航信息，作出最完善的通航方案。碍航度就是为了评估货物运输船舶待闸通航还是进行翻坝转运而建立的指标体系。本章将首先由得出的碍航度指标计算得出船舶待闸通航所消耗的费用，然后再计算得出翻坝转运所需的费用，考虑到时间成本以及因货物延迟到达而产生的商家

1 计算“一般碍航度”

(1)构建评价指标的递阶层次模型,如表1-1所示。

（2）构建两两判断矩阵

以一级指标的四个指标为例，构建判断矩阵。

?

?U1U

2

U3U

4

??U1

A11A?12A13A14?A???U2

A21A22A23A?24? ?UAA?33132A33A34??U4

A41

A42

A43

A?44

?

式中：Aij表示对指标Ui和Uj的相对重要性的打分，打分的规则引用1—9的比例标度法。对判断矩阵A的每一个一级指标给出参考权重如表1-2。

表1-2 一级指标参考权重

(3)计算各指标权重

n

?

Aij

Wi?1i?

n

n

，i?1，2，...n??

Akj

k?1j?1

根据上述判断矩阵U，求出第1层指标权

重的层次单排序结果为(0.2778、0.4999、0.1667、0.0556)。其他层次指标同理求出，

表1-3 综合权重表

（4）一致性检验

在单准则下计算权重向量时，必须进行一致性检验。其步骤如下：首先，计算一致性指标C.I.(λ

max

-n)/(n-1)；然后查找相应

的平均一致性指标R．I．，并计算其比例值C.R．=C.I./R.I.。

如果C．R．<0．1则检验通过；否则需对判断矩阵进行某些调整。参考权重判断矩阵均通过一致性检验后，运用几何平均法得到最终指标权重。通过以上方法对各项指标

权重进行一致性检验，得出最终结果见表1-3。

最后的碍航度等于各因素权重之和。

n

V?

?

?i?i

i?1

2实例计算

各个指标的权重在上表已经全部给出，但是最低级指标还需要针对现实状况进行评估，根据不同等级就会有不同的评级指数，最终得出的结论也会不同（见附表1）。下面我们就以三峡某一天的实时状态为例，分析三峡枢纽的碍航度。

例：某日，一艘集装箱船准备过三峡船闸，参数如下

表2-1 碍航度参数

查附录2，然后带入各权重，得出最后的碍航度指标

n

V?

?

?

i?i?0.53367

i?1

根据上述数据，结合第二节给出的碍航度表可以得出，船舶过闸处于不建议通航状态，继续等待开支较大，得不偿失。船舶等待过闸会带来一系列的损失，除了直接产生的船员工资、油耗损失等以外，还会产生安全、污染等生态影响，还会带来噪声污染等。综合所述，不应采用待闸通航。对于以上得出的碍航度指标为0.53367时，船舶继续待闸就已经会带来很大的损失。通常状况下，三峡船闸的平均待闸时间为2天。再加上各种安全、污染等影响，损失进一步加大，所以翻坝转运更为经济。这也进一步论证了第二章的碍航度分级表，碍航度大于0.5时，不建议通航。

以上结论是以某一天的碍航度指标为依据得出，不能全部的代表三峡船闸所有的碍航度状况。但是具有普遍性，有关学者的统计分析就有过闸船舶的评价等待时间为2天，而在一些特殊情况下，碍航性会更大。所以以上结论可作为碍航度评价及翻坝转运方案的参考数据。

3其它因素分析

以上分析是在一般情况下得出的碍航度，除了这些因素外还有其他因素。

三峡船闸要定期检修，检修期间，双向船闸会关闭一条，分时间段上行与下行，这时上面算出的碍航度指标按照规律就要翻倍，翻倍后就到了完全碍航的状态，此时等待的船舶会很多，待闸通航造成巨大的损失，同时会对三峡环境造成污染，要考虑翻坝转

运。

除了检修外，特大洪水、船舶碰撞、沉船、沉沙、等诸多不利因素也会影响通航。这些因素在正常情况下符合上述规律，但是一旦发生，将会对碍航度形成重大影响。但因这些因素发生的概率很小，故作单独考虑。

4待闸通航与翻坝转运对比分析

以川江运行滚装船舶为例分析。在分析“水陆水”与“水陆”两种方案前，首先分析在川江运行滚装船舶的基本状况。目前，4O车位以上的大型滚装船已占总量的53．68％，在20xx年新增运力中，4O车位以上的大型滚装船占91．43％。以59车系列滚装船为分析对象，按照建造标准船型和现在各种原材料的市场价格，建造1艘59车系列滚装船(载重吨位为3 000吨)需要投资1 400万元。而目前正在营运的该型滚装船舶投资大约为880万元，单船天收人为13 000元。根据相关规定，船舶折旧年限大致为18年，残值为造价的5％，船舶折旧费用每天为1 272元，还贷利息(贷款期限为1O年，贷款利率为5％)每天为125元左右，单船每天燃油费用为(3 000吨滚装船舶配备3台主机，每

台燃油消耗为22 kg／h，每 船用柴油为3．264元)1 584元，船员每天工资为1 500元(配备船员26人，全年费用56万元)，其他有关费用(包括港航管理费、码头公司费用、地税局收税、海事费、保险费等)为1 112元，则单船每天毛利为7407元左右，毛利率达56％。

对于“水陆水”方案，以上述毛利率核

算两坝滚装车辆运输成本应为200~44％+20×1=108元(200元为目前两坝间滚装船舶收取水路运费的价格，20km为翻坝公路段的里程，燃油消耗费用为1元／km，考虑滚装船盈利最多达到220元)。

对于“水陆”方案，滚装车辆在陆上运行40km左右的三峡工程专用公路，可能产生路桥费用为180元左右(以高速公路O．45元／t·km计收费用，滚装车辆以10t／车计算)，加上燃油消耗和轮胎磨损费等(每 汽油价格为3．98元，公路运行燃油消耗费用为1元／I(1T1)为4O元左右，再加上其他费用，总计成本为220元左右。

按照上述分析可知，“水陆水”较“水陆”方案更加经济(说明：① 目前，多数航行于川江上的滚装船由旧船改造而成，其造价更加便宜，由此推算运行于两坝间水路滚装车辆运输成本应该比上述推算结果低得多；②在“水陆水”翻坝转运时，每滚装车辆增加两个港口装卸作业产生的港口作业费用在现有经营模式下会保持不变)。

5结语

本文在全面梳理影响碍航度因素的基础上，确定了评价指标体系。在计算指标权重时，引入了AHP法，使评价计算结果更具可信性。实证表明，该方法克服了原有评价方法的弊端，提高了评价结果的准确性和科学性，具有较好的实践运用价值。

参考文献(References)：

[1] 李博. 多指标综合评价方法应用中存在的问题与对策[J] 沈阳工程学院学报，2010，（7）

[2] 秦寿康. 综合评价原理与应用 ［M］.电子工业出版社，2003.

[3]陈冬元,肖玉华. 三峡通航“十一五”发展回顾[J].中国水运，2011.

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[10]李瑞杰，王昌杰，邵宇阳，等．珠江口崖门出海航道回淤分析[J] 中国港湾建设，2005，135(2)：5-7．

作者简介

孙志朋（1991.1.2－ ），男，重

庆交通大学交通运输学院航运管理系，专业：航运管理。

邮寄地址：重庆市南岸区学府大道66号重庆交通大学交通运输学院航运管理系

邮政编码：400074

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