基于交通流的内河航道服务区需求预测

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摘 要：为合理协调服务区的“能力”与“需求”，本文在江苏内河航道服务区需求特征分析的基础上，提出了基于船舶交通流的服务区需求预测方法，以便合理地确定航道服务区的规模（即能够同时容纳接受服务的船舶最大数量或服务区水域面积），可供相关规划和设计参考。

关键词：航道 服务区 需求 预测

目前国内水运基础条件较好的省市，已开始在内河航道上设立类似道路服务区功能的水上服务区（简称航道服务区），以改善船民在航生活质量、提高内河航运服务质量。作为通航辅助设施的航道服务区，为合理协调服务区的“能力”与“需求”，为了减少船舶排队进入服务区现象，需要合理地确定航道服务区的规模（即能够同时容纳接受服务的船舶最大数量或服务区水域面积），或是合理地预测船舶对航道服务区的需求。本文在江苏内河航道服务区需求特征分析的基础上，提出了基于船舶交通流的服务区需求预测方法，以便合理地确定服务区的规模，供相关规划和设计参考。

1.预测模型

服务区规模与服务设施的种类、位置及交通量、驶入率、高峰率、周转率等因素相关。参考高速公路服务区规模确定的方法，航道服务区需求预测建模的基本思路：根据各航段的船舶流量，计算船舶平均密度；考虑船舶流的随即特性，引入保证率概念，得到具有一定保证率的船舶流密度；然后根据船舶的服务需求概率和平均服务时间，计算航道服务区内的船舶数量；利用船舶吨位和面积的关系，将船舶数量换算为船舶的面积；最后，考虑船舶停泊的方式以及船舶进出航道服务区所需的水域安全面积，得到航道服务区所需的水域面积。

利用调查的或预测的各航段的船舶流量Q，根据交通流的基本关系式（流量=速度×密度），将其换算为船舶流的平均密度k

显然，Ⅰ类服务与Ⅱ类、Ⅲ类服务的无需在一个航段断面同时布置，而Ⅱ类服务和Ⅲ类服务可同时或单独布置，这要看该航段的重要性或繁忙程度。具体地，就航道服务区的规模来说，船闸待闸服务区为Ⅰ类服务，而且其水域面积与该服务区是否是综合、一般或锚泊服务无关；港口待泊服务和临城段或交汇段的综合或一般服务区均包含了Ⅱ类和（或）Ⅲ类，而寄泊服务区为Ⅱ类。

根据文献的调查分析，服务区需求预测的主要计算参数取值详见表1，其中，系数γ考虑采用幂函数来分析船舶的吨位与面积的转换关系，船舶航行速度u根据调研确定，现状情况下的船舶平均速度可取为9～11公里/小时，或200～220公里/天。Ⅰ型和Ⅱ型服务区的保证率p%可取98%，III型服务区的保证率p%可取85%。若无特别要求，对应流量不均衡系数α一般可选取98%的平均日流量不均衡系数为1.5（Ⅰ型）和1.7（Ⅱ型），85%的平均小时流量不均衡系数为2.6（Ⅲ型）。最后，若服务区覆盖了多个流量不同的航段，可以根据排队长度Ls和服务区覆盖范围L的关系合理采用式（7）计算服务区的水域面积。

以京杭运河苏南段航道服务区布局为例，拟布置2个综合服务区、2个一般服务区、1个寄泊服务区。根据京杭运河苏南段各航段统计和预测的货运量，船舶平均吨位264吨（现状）和758吨（2020年），采用上述方法计算得到各规划服务区现状和规划水平年的服务区需求及所需水域面积，详见表2。可知，京杭运河苏南段航道服务区规划水平年（2020年）的预测船舶总需求量为658艘（折算为500吨级标准船型997艘）、水域面积为40.8万平方米（约合613亩）。 3.结语

为合理协调服务区的“能力”与“需求”，本文基于船舶交通流方法，提出了航道服务区需求预测方法。在江苏内河航道服务区需求特征分析的基础上，对各计算参数的取值进行了分析，并以京杭运河苏南段为例，计算确定了航道服务区的规模（即能够同时容纳接受服务的船舶最大数量或服务区水域面积），成果可供相关规划和设计参考。

参考文献：

[1]廖鹏，张玮，姜晔，等.江苏干线航道服务区服务需求特征分析[J].水运工程，2008，（6）：122-126.

[2]日本道路公团.日本高速公路设计要领[M].西安：陕西旅游出版社，1991.

[3]邹勇军，肖慎，等.江苏省干线航道网服务区布局研究[R].南京：江苏省交通规划设计院，2007.