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长江口深水航道船舶交通流特征分析 长江口深水航道船舶交通流特征分析 1.引言 　　作为长三角地区和长江流域社会经济发展至关重要的主要入海通道，位于上海的长江入海口饱受“局部梗阻”之困。因受到巨大潮量、径流量和流域来沙量影响，河口河槽演变复杂，长江口通航航道所处的拦门沙河段，自然水深仅6米，成为通航的瓶颈，严重制约了上海、长江三角洲乃至整个长江流域经济的发展。 　　随着长江口深水航道北槽航道（以下简称深水航道）三期工程的竣工，为船舶安全、畅通、快捷航行提供了良好的通航条件，成为长江航运的水上“高速通道”提高了进出上海港和长江沿岸各港口船舶的装载量。船舶日趋大型化、高速化，交通日益繁忙，这也给船舶安全通航带来一定的影响。伴随着航道条件的改善，加强船舶航速的限制，保障船舶的交通安全。本文通过对深水航道历年的船舶交通流的调查与分析，得出深水航道船舶航速及流量的分布特征，供相关人员参考。 　　2.深水航道发展变化 　　长江口深水航道整治前维护水深为7米，自1998年来，整治工程以整治和疏浚相结合，分三期整治连续增深至8.5米、10米和12.5米，建设各类导提、丁坝，最终形成全长92.2公里的双向航道。深水航道的具体发展情况如表1所示。工程完工后，深水航道能满足第三、四代集装箱船和5万吨级船舶全潮双向通航的要求，同时兼顾满足第五、六代大型远洋集装箱船和10万吨级满载散货船及20万吨级减载散货船乘潮通过长江口的要求。 　　长江口深水航道治理一、二期工程成功实施后，平均每天进出长江口深水航道的5万吨级以上船舶，从原先7米水深时候的0艘次，迅速增加到10米水深航道开通后的11.6艘次。据统计文献[1,2]，2021年进出深水航道的船舶数量达到46031艘次，平均每天约136艘次，比上年同期上升48.1%，其中吃水在11.5米及以上船舶1928艘次，去年同期相比上升36.45%，增长幅度十分显著。 　　长江口深水航道的开通，不仅意味着货物、集装箱量的大大增加，也意味着更多大型船可以进出港，这对上海建设国际航运中心形成了巨大支撑。 　　 　　表1：深水航道变化[1,2] 　　3.船舶数据采集与分析 　　3.1数据采集 　　为了本文的研究，从历年的深水航道船舶AIS数据库中选取了2021年～2021年具有代表性的数据，利用电子海图与信息系统（ECDIS），在深水航道的D12浮和D23浮之间选取了一条观察线，采集出船舶进出深水航道的各类信息，并进行预处理。 　　3.2数据分析 　　根据软件预处理的船舶信息对船舶交通流量进行统计分析时，因船舶种类及船型各不相同，为了便于统计分析、研究船舶规律，采用加权交通量， 转换和转换的加权因素见表2。在船舶限速因素及航速讨论分析中以船长164米作为标准，换算出的深水航道2021年～2021年船舶日均交通流量如图1所示。 　　2021年9月份是深水航道三期工程开始的时间，随着航道条件的不断改善，船舶流量也随之不断提升，航道整治的效果得到了充分验证，这对促进港口、经济的发展具有重要意义。另外根据历年的船舶AIS数据以小时为单位进行统计分析，得出深水航道内进出航道的船舶在一天内各个时间段（小时）的船舶流量分布情况，如图2所示，横坐标代表时间（H），纵坐标表示平均每个时间段内船舶量[4]。从进出船舶的时间分布情况看，在各个时间段内，船舶分布波动性较大，且进出船舶具有一个高峰段。 　　根据交通流理论，船舶的交通流与船舶的速度和密度均有着密切的内在联系。通过对航道中船舶的航速分布情况，可以了解到深水航道中船舶会遇、追越等情况，为航道限速提供参考，以确保船舶航行的安全。通过对2021年~2021年深水航道船舶速度的统计分析，得出的具体结果如图3所示，横坐标表示船舶的航速（节），纵坐标为航速的频率。航速分布频率图显示了深水航道条件改善后，船舶的速度主要集中在14kn～16kn，而且在这个区间的比例逐渐增加。 　　 　　表2： 转换和转换的加权因素[3] 　　 　　图1：日均流量图 　　 　　图2：船舶进出时间分布图 　　 　　图3：船舶航速频率的分布图 　　4.深水航道的交通流特征 　　利用历年船舶AIS数据分析船舶交通流、船舶速度等，揭示出长江口深水航道船舶交通流的特征。一方面，深水航道宽度增加了，可行水深也增加了，这些自然条件的改善使得船舶的日均流量逐年增加。航行于航道中船舶日趋大型化、重载化、快速化，每天进出船舶达数百艘次，特别是高峰时段。另一方面，在深水航道第二期工程结束时，为了安全航行，通航规则中有一款是船舶的速度最高不得超过15节。从船舶航速的分布情况可以看出，在航速主要集中在14节至16节，有一部分分布在10节至13节，但是还有一小部分低于10节，由此带来航道拥挤，局部水域交通密度增大，造成碰撞危险的因