集裝箱深水港交通需求預(yù)測研究

集裝箱深水港交通需求預(yù)測研究

隨著外貿(mào)的深入發(fā)展，中國集裝箱港口的建設(shè)和完善越來越受到重視。國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明,要建設(shè)大型國際中轉(zhuǎn)港,必須要解決好港區(qū)內(nèi)外交通規(guī)劃、港交通組織和停車規(guī)劃的問題。通常的港區(qū)交通規(guī)劃問題可用圖1的流程表示。該流程的核心即在于交通需求預(yù)測。目前針對城市客運(yùn)交通需求預(yù)測的研究較多,較為常用的是4階段法:①交通的發(fā)生;②交通的分布;③方式分擔(dān);④交通分配。研究表明,現(xiàn)有的適于城市客運(yùn)交通的分配模型在設(shè)定合理參數(shù)后,也可以用于港區(qū)交通。而前3個(gè)階段則由于港區(qū)交通與貨運(yùn)交通更為類似,無法原樣套用。因此,需要建立起針對集裝箱深水港特點(diǎn)的交通需求預(yù)測方法。1集裝箱運(yùn)輸交通需求預(yù)測模型建立集裝箱深水港貨物的集疏運(yùn)主要以集裝箱形式進(jìn)行;同時(shí),港區(qū)后方物流園區(qū)的拆裝箱也會(huì)產(chǎn)生一定量的散貨運(yùn)輸需求;港區(qū)內(nèi)辦公人員的每日出行及貨主報(bào)關(guān)、聯(lián)系業(yè)務(wù)等也構(gòu)成一定的客運(yùn)需求。因此,港區(qū)內(nèi)部及對外的交通方式主要是集裝箱卡車,也有一定量的大中型貨車和客車。此外,還有少量客貨兩用車、摩托車。從上面的分析也就可以歸納出集裝箱深水港交通的3個(gè)特點(diǎn):①交通方式分擔(dān)明確,特定的運(yùn)輸客體決定特定的運(yùn)輸載體;②交通行為的目的明確,起迄點(diǎn)具有確定性;③各種交通方式具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。集裝箱運(yùn)輸確定了集卡車交通需求,同時(shí),其他客貨運(yùn)輸也均由集裝箱運(yùn)輸派生而來。因此,其他車型的交通需求往往也同集卡車交通需求有一定關(guān)系。港區(qū)交通的這些特點(diǎn)均異于城市交通所具有的選擇性和隨機(jī)性。根據(jù)上述特點(diǎn),確定集裝箱深水港交通需求預(yù)測可以采用圖2的方法。其中,由于集卡車交通需求預(yù)測在各個(gè)項(xiàng)目中的共性較多,所取參數(shù)的參考價(jià)值高,故文中又將以集卡車的交通需求預(yù)測為重點(diǎn),對各個(gè)參數(shù)的確定均做詳盡說明,其他交通方式的交通需求則以公式的確定為主。大連市大窯灣港區(qū)是以集裝箱運(yùn)輸為主的深水樞紐港,一期工程目前已全面投入使用,其統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果為模型和參數(shù)的確定提供了依據(jù)。而作為擴(kuò)建工程,大窯灣港區(qū)二期工程臨近一期,目前工程可行性研究和初期規(guī)劃已完成,集裝箱集疏運(yùn)量規(guī)模預(yù)測完畢,項(xiàng)目正在建設(shè)起步階段。2根據(jù)對公共汽車交通需求的計(jì)算2.1集單車集疏運(yùn)量的確定根據(jù)前述關(guān)系,有確定的集裝箱集疏運(yùn)量就可以獲得集卡車交通需求。為保證項(xiàng)目建成后在交通需求最大時(shí)也可暢通無阻,滿足工作效率要求,在需求預(yù)測階段就要求得到最不利情況下的交通需求(此處即指單向交通量最大),因此,本文計(jì)算的交通需求為當(dāng)年高峰月份運(yùn)量最大一天中的高峰小時(shí)交通量。又由于一定的集裝箱集疏運(yùn)量生成集卡車交通需求應(yīng)包括2個(gè)相反方向的出行(進(jìn)港、出港),從全天來看,進(jìn)出港的車輛數(shù)量相等,但由于貨運(yùn)交通的時(shí)空特性,港區(qū)內(nèi)外道路上的貨運(yùn)交通量不可能在任何時(shí)段內(nèi)都保持著2個(gè)方向的交通量均衡。要求得最不利情況下的交通需求,須以方向不均勻系數(shù)獲得單向最大交通量。根據(jù)上述考慮,得到計(jì)算高峰小時(shí)單向集卡車交通量的公式:GJ=(TJ?αm,J?αd,J?αh,J)/(nWJ)(1)式中:GJ為高峰小時(shí)單向集卡車交通量;TJ為規(guī)劃年公路集裝箱集疏運(yùn)量;αm,J為集裝箱運(yùn)輸?shù)淖畲笤伦兿禂?shù);αd,J為集裝箱運(yùn)輸?shù)淖畲笕兆兿禂?shù);αh,J為集卡車交通量高峰小時(shí)流量比;βJ為集卡車交通的最大方向不均勻系數(shù);n為集裝箱泊位全年作業(yè)天數(shù);WJ為集卡車的平均裝載率,TEU/車。2.2相關(guān)參數(shù)的選擇和計(jì)算該規(guī)劃始于每年的登口運(yùn)輸線項(xiàng)目初期規(guī)劃已確定大窯灣港區(qū)集裝箱集疏運(yùn)量2005年、2010年情況見表1。港口月不均勻系數(shù)tjm在港區(qū)集裝箱運(yùn)輸工作中,一年內(nèi)集裝箱運(yùn)量的變化也按月份不同呈現(xiàn)一定規(guī)律,用最大月不均勻系數(shù)來表示這種月變特征,即:αm,J=TJm,ym/TJm,ya(2)式中:TJm,ym為一年中最大月集裝箱吞吐量;TJm,ya為全年平均月集裝箱吞吐量;港口運(yùn)輸具有的規(guī)律為,海港月不均勻系數(shù)的大小和其經(jīng)營集裝箱運(yùn)輸?shù)某墒於扔嘘P(guān)。根據(jù)國內(nèi)13個(gè)大型集裝箱港口的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),集裝箱運(yùn)輸?shù)慕?jīng)營比較成熟穩(wěn)定的港口月不均勻系數(shù)通常在1.1左右,有新建泊位投入運(yùn)營的港口月不均勻系數(shù)相對高一些。一期工程1999年月不均勻系數(shù)為1.30,2000年為1.23,考慮到二期工程的泊位建設(shè)將一直持續(xù)到2010年,規(guī)劃年內(nèi)港口仍處高速發(fā)展期,因此月不均勻系數(shù)可以取1.30。最大日變系數(shù)港區(qū)交通量的日變化同集裝箱班輪航線的靠泊規(guī)律緊密相關(guān),較多的集裝箱班輪選擇在周末?？看a頭,即每周的后半周是港區(qū)交通的高峰時(shí)段。交通量在一月內(nèi)的變化也呈周期變化的特征,因此可以用一周內(nèi)的日變情況獲得最大日變系數(shù)衡量,即:αd,J=TJd,mm/TJd,ma=TJd,wm/TJd,wa(3)式中:TJd,mm,TJd,wm為一月(周)內(nèi)最大日集裝箱吞吐量;TJd,ma,TJd,wa為全月(周)平均日集裝箱吞吐量。根據(jù)大量港區(qū)的交通量連續(xù)觀測資料,日變系數(shù)基本上均呈圖3所示的規(guī)律。大窯灣港區(qū)一期工程的現(xiàn)場調(diào)查反映出的該港區(qū)的日變系數(shù)變化也呈現(xiàn)出這種特點(diǎn),最大日變系數(shù)約為1.50,由此預(yù)測二期的交通量也表現(xiàn)出這種日變化特征。港區(qū)內(nèi)交通狀況以高峰小時(shí)流量比來衡量一天內(nèi)小時(shí)交通量變化的不均衡性,即:αh,J=TJh,dm/TJh,d(4)式中:TJd,m為當(dāng)日高峰小時(shí)內(nèi)集裝箱吞吐量;TJd為全天集裝箱吞吐量。小時(shí)交通量的變化受港區(qū)外部交通管制和港區(qū)內(nèi)部交通狀況的影響很大,根據(jù)國內(nèi)對大型港區(qū)周邊交通量的統(tǒng)計(jì),處于市區(qū)內(nèi)的港口由于受市區(qū)道路白天禁止大型貨車行駛的影響,夜間成為集裝箱運(yùn)輸?shù)母叻鍟r(shí)間。從非管制時(shí)間起其后的四個(gè)小時(shí)占全天24h交通量的25%左右,日高峰小時(shí)流量比約為0.085。而對于市區(qū)外的港區(qū),如果不受市區(qū)道路白天禁行大型貨車行駛的影響,則貨運(yùn)交通量多集中在白天的9:00～16:00這7h內(nèi),且在這一時(shí)段內(nèi)分布比較平均,而晚間交通量相對較少,日高峰小時(shí)流量比約為0.110。大窯灣港區(qū)的交通量小時(shí)變化特征與后者相符,由此根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)預(yù)測二期工程建成后,日高峰小時(shí)流量比為0.12。停留天數(shù)這項(xiàng)參數(shù)通常由港區(qū)港工部分確定。大窯灣港區(qū)集裝箱泊位全年作業(yè)天數(shù)為323d。大窯灣港區(qū)集單車裝卸率滿載的集卡車可載20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱2個(gè)或40英尺集裝箱1個(gè)(即2TEU),集卡車裝載率(單車裝載TEU個(gè)數(shù))的大小,反映了港區(qū)貨運(yùn)效率的高低,通常隨著港區(qū)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和后方物流園區(qū)的建設(shè),集卡車裝載率會(huì)提高。通過調(diào)查,獲得目前大窯灣港區(qū)集卡車裝載率全日平均值1.20,最高值1.37。根據(jù)裝載率的發(fā)展規(guī)律,取規(guī)劃港區(qū)的集卡車裝載率為2005年1.2TEU,2010年1.60。每分鐘單向集單車交通量vd最大方向不均勻系數(shù)可用下述公式獲得:βJ=max(GJ,si/GJ,do)(5)式中:GJ,si為每小時(shí)單向集卡車交通量;GJ,do為每小時(shí)雙向集卡車交通量。根據(jù)對大窯灣港區(qū)一期工程的交通量調(diào)查預(yù)測規(guī)劃年的方向不均衡系數(shù)為0.65。2.3在高峰時(shí)間，選擇一輛單級卡車的交通預(yù)測器根據(jù)前述公式和相關(guān)參數(shù),可得大窯灣全港區(qū)規(guī)劃年高峰小時(shí)單向集卡車交通需求的值(見表2)。3主要參數(shù)的取法大中型貨車交通需求與散貨運(yùn)量的關(guān)系和集卡車交通需求與集裝箱運(yùn)量的關(guān)系非常類似,因此,對大部分參數(shù)的取法,本文不予贅述。僅存的差異在于,散貨運(yùn)輸?shù)能囆头菢?biāo)準(zhǔn)化車型,運(yùn)輸車輛又可劃分為大型貨車和中型貨車,考慮到2類車輛存在的差異,需要將2部分交通量分別計(jì)算。3.1港區(qū)公路散貨集疏運(yùn)量和時(shí)段的確定比散雜貨吞吐量與大中貨交通需求的關(guān)系可用下式表示:GTi=Ts?αm,s?αd,s?αh,Ti?βTi∑(n′iWTi(1?γTi))(6)式中:i為貨車類型,i=1,2;GTi為第i種貨車高峰小時(shí)單向交通量;Ts為規(guī)劃年港區(qū)公路散貨集疏運(yùn)量;αm,s為散貨運(yùn)輸?shù)淖畲笤虏痪鶆蛳禂?shù);αd,s散貨運(yùn)輸?shù)淖畲笕兆兿禂?shù);αh,Ti為第i種貨車交通量高峰小時(shí)流量比;βTi為第i種貨車交通量方向在高峰小時(shí)的不均勻系數(shù);n′i第i種貨車全年可進(jìn)入港區(qū)作業(yè)天數(shù);WTi為第i種貨車的平均核定載重,t/車;γTi為第i種貨車的空駛率。3.2高峰時(shí)間單次高架運(yùn)輸?shù)念A(yù)測通過類似的方法獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和預(yù)測參數(shù),得出大窯灣港區(qū)規(guī)劃年的高峰小時(shí)單向大型和中型貨車交通需求的值(見表3)。4大窯灣港區(qū)的客運(yùn)交通組織隨著貨運(yùn)需求的增長,港區(qū)的客運(yùn)交通也將隨之發(fā)生相應(yīng)變化,其中主要的發(fā)生源有3個(gè):①海關(guān)辦公樓。處于港區(qū)的海關(guān)辦公樓產(chǎn)生的客運(yùn)交通量主要是貨主辦理報(bào)關(guān)手續(xù)產(chǎn)生的小客車交通量,調(diào)查數(shù)據(jù)顯示這一交通量同集裝箱的吞吐量存在線性相關(guān)關(guān)系。因此在考慮集裝箱吞吐量對報(bào)關(guān)車輛總數(shù)產(chǎn)生的影響時(shí),可以采用集卡車與小型客車的比例進(jìn)行標(biāo)定:GKhi=GJ?ξKhi,JσKhi,J?βKhi(7)式中:i為客車類型,i=1,2;GKhi為報(bào)關(guān)客車中第i種客車高峰小時(shí)單向交通量;ξKhi,J為報(bào)關(guān)客車中第i種客車數(shù)量與集卡車數(shù)量比值的全天最大值;σKhi,J為時(shí)間相關(guān)系數(shù)。進(jìn)出海關(guān)的客車與進(jìn)出港區(qū)的集卡車的比例最大值出現(xiàn)在集卡車的非高峰時(shí)段,考慮到2種交通方式的時(shí)間獨(dú)立性,計(jì)算這部分客車交通量時(shí),需要進(jìn)行折減,即時(shí)間相關(guān)系數(shù)。βKhi為報(bào)關(guān)客車中第i種客車交通量在高峰小時(shí)的方向不均勻系數(shù)。綜上,可得進(jìn)出大窯灣海關(guān)的車輛高峰小時(shí)單向流量(見表4)。②物流園區(qū)。類似的,進(jìn)出物流園區(qū)的客運(yùn)交通需求因以貨主聯(lián)系業(yè)務(wù)為主,故也同物流園區(qū)的集裝箱拆裝箱量成正比。物流園區(qū)的客運(yùn)交通生成量也可以用集卡車與客車的比例進(jìn)行標(biāo)定,且調(diào)查發(fā)現(xiàn),進(jìn)入物流園區(qū)的大客車比例極小,故忽略大客車交通,即有:GKw=GJ?ξKw,J?σKw,J?βKw(8)其中w表示進(jìn)入物流園區(qū)車輛,其他含義與前一部分類似,可以得到大窯灣物流園區(qū)車輛單向高峰小時(shí)交通需求(見表5)。③港區(qū)工作人員綜合辦公樓。這一部分客運(yùn)交通更具有通勤交通的特點(diǎn),具有較為明顯的早晚高峰,港區(qū)工作人員的編制規(guī)模是決定這一部分客運(yùn)交通量的主要因素。工作人員所采用的交通方式主要有兩種,單位通勤車和單位小客車,但無論是怎樣的交通方式,均將呈現(xiàn)出類似城市交通的特性,即存在明顯高峰小時(shí),全部交通需求基本集中在早晚上下班時(shí)間。GKgi=Pλi/WKi(9)式中:GKgi為工作人員使用的第i種客車高峰小時(shí)單向交通量;P為港區(qū)辦工人員總數(shù);λi為使用第i種客車的人數(shù)比例;WKi為第i種客車的平均載客數(shù)。可預(yù)測出2005年和2010年大窯灣港區(qū)的工作人員高峰小時(shí)客運(yùn)生成量(見表6)。5其他交通工具的交通需求5.1go的計(jì)算除以上類型車輛外,港區(qū)內(nèi)還有少量客貨兩用車、摩托車等其他交通方式,這一部分車輛的車體以小型車為主,隨著貨運(yùn)規(guī)模的增大和散貨運(yùn)量所占比例的相對減少,這一部分交通方式占其他車型交通總量(未經(jīng)折算)的比例也應(yīng)減少。可以用下面公式進(jìn)行計(jì)算:GO=ξO,ALLσO,ALL∑Gm(10)式中:GO為其他類型車輛高峰小時(shí)單向交通量;ξKhi,J為其他類型車輛數(shù)量與前述各種車輛總數(shù)比值的全天最大值;σO,ALL為時(shí)間相關(guān)系數(shù);Gm為車輛類型m高峰小時(shí)單向交通量(m=J,Ti,Khi,Kw,Kgi)。5.2小區(qū)lngod矩陣的計(jì)算合理劃分交通小區(qū)后,可獲得個(gè)小區(qū)