航道是供船舶航行的水道。以组织水路运输为目的所规定或设置的船舶航行通道,称为航道。随着运输生产与科学技术的发展、船舶尺度的增大、船舶运行密度的增加和纵横水运网的逐步形成,现代水上航道已不仅是天然航道,而是包括人工运河、进出港航道以及保证航行安全的航行标志系统和现代通信导航设备系统在内的工程综合体。
(一)航道的类型
通常,航道主要包括海上航道、内河航道和人工航道等。
1.海上航道
海上航道属自然水道,其通过能力几乎不受限制。每一海区的地理和水文情况都反映在该区的海图上。船舶每次的运行都是根据海图,结合当时的气候条件、海况和船舶本身的技术性能进行计算并在海图上标出。经过人们多年来的努力和探索,加上现代化导航技术的应用,全世界各国地区间的海上航道已基本为人们所了解和掌握。
随着船舶吨位的增加,有些海域或狭窄水道会对通航船舶产生一定的限制。例如,位于新加坡、马来西亚和印度尼西亚之间的马六甲海峡,为确保航行安全,防止海域污染,三国限定通过海峡的油船吨位不得超过22万吨,龙骨下水深度必须保持3.35米。
2.内河航道
内河航道大部分是利用自然水道加上引航的航标设施构成的。内河航道与海上航道相比,其通行条件有很大差别,反映在不同的通航水深(如各航区水深不同)、不同的通行时间(如有的区段不能夜行)和不同的通行方式(如单向或双向过船条件)等方面,因在进行综合规划时,还应考虑航道分级和航道标准化。航道分级有利于从安全角度对船舶进管理;航道和过船建筑物的标准化则是实现船型及港口设备标准化,形成现代化高效运输系统的前提条件。同时,大多数内河自然水道还需考虑航运、发电、灌溉、防洪和渔业的综合利用与开发,所以在发展内河航运而涉及航道问题时,还应注意与其他国民经济部门协调配合。
世界上内河航道里程较长的国家有俄罗斯、中国、巴西和美国。在内河航道货运密度(每千米航道完成的货物周转量)方面,美国和西欧一些国家高于其他国家,其中尤以美国和德国的水平较高。美国内河航道己形成以密西西比河为干线的航道网,其干线及主要支流已根据需要实现了渠化,其北部与五大湖相沟通,沿圣劳伦斯海道可东出大西洋,河口同墨西哥湾沿岸运河相连,采用统一的标准水深2.74米,长达9 700千米,约占干支流总里程的50%。
3.人工航道
人工航道是指由人工开凿,主要是用于船舶通航的河流,又称运河。人工航道一般都开凿在几个水系或海洋的交界处,可以使船舶缩短航行路程,降低运输费用,方便人们生产和生活,扩大船舶航行的范围,进而形成一定规模的水运网络。一些著名的国际通航运河对世界航运的发展和船舶尺度的限制影响很大,其中主要有苏伊士运河、巴拿马运河和基尔运河。我国有世界上最古老、最长的人工运河——京杭大运河,运河全长1 794千米,横跨北京、天津两市,直穿河北、山东、江苏、浙江4省,从内陆将海河、黄河、淮河、长江、钱塘江5大水系沟通,是我国国内水运的大动脉。正是由于这种特殊的重要作用,2000多年来人们一直在对大运河进行整治和扩建。
(二)航道的航行条件
因海上航道的通过能力一般不受限制,故着重于内河航道的条件。影响航道通行能力的主要因素有:航道的深度、宽度、弯曲半径、水流速度、潮汐及季节性水位变化,过船建筑物尺度及航道的气象条件及地理环境,这些因素对港口建筑、船型选择及运输组织往往具有决定性影响。为了保证船舶正常安全航行和获得一定的运输效益,航道必须具备一定的航行条件。
1.有足够的航道深度
航道水深是河流通航的基本条件之一,它常常是限制船舶吨位和通过能力的主要因素。航道深度是指全航线中所具有的最小通航保证深度,它取决于航道上关键性的区段和浅滩上的水深。航道深浅是选用船舶吃水量和载重量的主要因素。航道深度增加,可以航行吃水深、载重量大的船舶,但增加航道深度,必然会使维护航道的费用增高。因此,设计航道深度时,应全面考虑。计算公式是:最小通航深度=船舶满载吃水+富余水深,其中富余水深应根据河床土质、船舶类型、航道等级来确定。一般沙质河床可取0.2~0.3米,砾石河床则取0.3~0.5米。
2.有足够的航道宽度
航道宽度视航道等级而定。通常单线航行的情况极少,双线航行最普遍,在运输繁忙的航道上还应考虑三线航行。计算公式是:所需航道宽度=同时交错的船队或船舶宽度之和+富余宽度,其中富余宽度一般采用“同时交错的船队或船舶宽度总和”的1.5~2.5倍。
3.有适宜的航道转弯半径
航道转弯半径是指航道中心线上的最小曲率半径。一般航道转弯半径不得小于最大航行船舶长度的4~5倍。若河流转弯半径过小,将造成航行困难,应加以整治。若受自然条件限制,航道转弯半径最低不得小于船舶长度的3倍,而且航行时要特别谨慎,防止事故。
4.有合理的航道许可流速
航道许可流速是指航线上的最大流速。船舶航行时,上水行驶和下水行驶的航线往往不同,下水行驶时应就流速大的主流行驶,上水行驶则尽量避开流速大的水区而在缓流区内行驶。
5.有符合规定的水上外廓
水上外廓是保证船舶水面以上部分通过所需要的高度和宽度。水上外廓的尺度按航道等级来确定,通常一、二、三、四级航道上的桥梁等建筑的净空高度,取20年一遇的洪水期最高水位来确定;五、六级航道则取10年一遇的洪水期最高水位来确定。
对航道的要求中,最主要的是航道水深,因为无论江河湖海和水库,只要有足够的水深,船舶航行一般没有大的问题。因此,在大多数情况下总是根据航道条件来设计港口、选择船舶和组织运输。
(四)航线
航线有广义和狭义的定义。广义的航线是指船舶航行起点的线路。狭义的航线是指船舶航行在海洋中的具体航迹线,也包括画在海图上的计划航线。
1.航线的种类
(1)按航线性质划分为推荐航线、协定航线和规定航线。
①推荐航线:航海者根据航区不同季节、风、流、雾等情况,长期航行实践形成的习惯航线。由航海图书推荐给航海者。
②协定航线:某些海运国家或海运单位为使船舶避开危险环境,协商在不同季节采用的航线。
③规定航线:国家或地区为了维护航行安全,在某些海区明确过往船舶必须遵守的航线。
(2)按航线所经过的航区划分,航线分为大洋航线、近洋航线和沿岸航线。
【知识链接】
世界海上运输航线分布
一、太平洋航线
1.远东—北美西海岸航线。该航线包括从中国、朝鲜、日本、俄罗斯远东海港到加拿大、美国、墨西哥等北美西海岸各港的贸易运输线。从中国的沿海各港出发,偏南的经大隅海峡出东海,偏北的经对马海峡穿日本海,或经清津海峡进入太平洋,或经宗谷海峡,穿过鄂霍茨克海进入北太平洋。
2.远东—加勒比、北美东海岸航线。该航线常经夏威夷群岛至巴拿马运河后到达。从中国北方沿海港口出发的船只大部分经大隅海峡或经琉球庵美大岛出东海。
3.远东—南美西海岸航线。从中国北方沿海各港出发的船只多经琉球庵美大岛、硫黄列岛、威克岛、夏威夷群岛之南的莱恩群岛穿越赤道进入南太平洋,至南美西海岸各港。
4.远东—东南亚航线。该航线是中、朝、日货船去东南亚各港,以及经马六甲海峡去印度洋、大西洋沿岸各港的主要航线。东海、台湾海峡、巴士海峡、南海是该航线船只的必经之路,航线繁忙。
5.远东—澳大利亚、新西兰航线。远东至澳大利亚东南海岸分两条航线。中国北方沿海港口及朝鲜、日本到澳大利亚东海岸和新西兰港口的船只,须走琉球久米岛、加罗林群岛的雅浦岛进入所罗门海、珊瑚海;中澳之间的集装箱船须在香港加载或转船后经南海、苏拉威西海、班达海、阿拉弗拉海,后经托雷斯海峡进入珊瑚海。中、日去澳大利亚西海岸航线经菲律宾的居民都洛海峡、望加锡海峡以及龙目海峡进入印度洋。
6.澳新—北美东西海岸航线。由澳新至北美西海岸多经苏瓦、火奴鲁鲁等太平洋上重要航站到达。至北美东海岸则取道社会群岛中的帕皮提,过巴拿马运河而至。
二、大西洋航线
1.西北欧—北美东海岸航线。该航线是西欧、北美两个世界工业最发达地区之间的原燃料和产品交换的运输线,两岸拥有世界1/5的重要港口,运输极为繁忙。该航区冬季风浪大,并有浓雾、冰山,对航行安全有威胁。
2.西北欧、北美东海岸—加勒比航线。西北欧—加勒比航线上的船只大部分出英吉利海峡后横渡北大西洋。它同北美东海岸各港出发的船舶一起,一般都经莫纳、向风海峡进入加勒比海。除去加勒比海沿岸各港外,还可经巴拿马运河到达美洲太平洋岸港口。(www.daowen.com)
3.西北欧、北美东海岸—地中海—苏伊士运河—亚太航线。西北欧、北美东海岸—地中海—苏伊士航线属世界最繁忙的航段。它是北美、西北欧与亚太海湾地区间贸易往来的捷径。该航线一般途经亚速尔、马德拉群岛上的航站。
4.西北欧、地中海—南美东海岸航线。该航线一般经西非大西洋加纳利群岛和佛得角群岛上的航站,如拉斯帕尔马斯、普腊亚。
5.西北欧、北美东海岸—好望角—远东航线。该航线一般是巨型油轮的油航线。佛得角群岛、加拿利群岛是过往船只停靠的主要航站。
6.南美东海岸—好望角—远东航线。这是一条以石油、矿石为主的运输线。该航线处在西风漂流海域,风浪较大。一般西航偏北行,东航偏南行。
三、印度洋航线
印度洋航线以石油运输线为主,此外有不少是大宗货物的过境运输。
1.波斯湾—好望角—西欧—北美航线。该航线主要由超级油轮经营,是世界上最主要的海上石油运输线。
2.波斯湾—东南亚—日本航线。该航线东经马六甲海峡(载重20万吨吨以下船舶可行)或龙目、望加锡海峡(载重20万吨以上超级油轮可行)至日本。
3.波斯湾—苏伊士运河—地中海—西欧—北美航线。该航线目前可通行载重大于30万吨级的超级油轮。
除了以上三条油运线之外,印度洋其他航线还有:远东—东南亚—东非航线,远东—东南亚、地中海—西北欧航线,远东—东南亚—好望角—西非、南美航线,澳新—地中海—西北欧航线,印度洋北部地区—欧洲航线。
四、世界集装箱海运干线
目前,世界主要集装箱航运地区有远东、西欧、北美和澳大利亚,这4个地区货运量大,消费水平高,适于集装箱运输的货源充足,连接这几个地区的集装箱航线便成为全球海上集装箱航运干线。世界海运集装箱航线主要有以下几个。
1.远东—北美航线。由远东—北美太平洋沿岸航线和远东—北美大西洋沿岸航线组成。本航线除承担太平洋沿岸附近地区货物运输外,还连接北美大西洋沿岸、墨西哥湾沿岸各港及通往美国中西部的内陆联合运输,是目前世界上最繁忙的航线。
2.北美—欧洲—地中海航线。北大西洋航线以美国东岸为中心,由北美东岸、五大湖—西北欧、地中海之间的航线组成,开展对西北欧、地中海及澳大利亚地区(经印度洋)的集装箱运输。所联系的港口在欧洲一端主要有汉堡港、鹿特丹港、安特卫普港、勒阿弗尔港、南安普敦港等。
3.欧洲、地中海—远东航线。欧洲—远东航线除联系欧洲和远东各港外,还把北美大西洋沿岸、加勒比海地区、地中海、中东、澳新等地连接起来。
除上述三大集装箱航线外,还有远东—澳新航线、澳新—北美航线及欧洲—地中海—西非—南非航线。
以上6条集装箱运输干线连接着世界主要贸易区,构成了世界海上集装箱运输网络的骨架,和分布于全球各地的集装箱运输支线一起构成覆盖全球的集装箱运输网。干支线运输网由中转港连接起来。目前,世界集装箱海运干线中转港主要有:远东地区的中国香港、中国高雄,连接中国大陆、菲律宾和越南;东南亚地区的新加坡,连接泰国、印尼和马来西亚;印度洋上的索科特拉岛,连接缅甸、南亚各国、东非沿海各国;地中海上的马尔他岛,连接地中海和黑海沿岸各港;波多黎各和牙买加,连接加勒比海、南美各国。
3.航次
船舶为完成某一次运输任务,按照约定安排的航线计划运行,从出发港到目的港为一个航次。班轮运输中航次及其途中的挂靠港都编制在班轮公司的船期表上。
船次时间由航行时间、装卸时间及其他时间三部分组成,与航次时间关系密切的主要因素分别为:航次距离、装卸货量、船舶航速和装卸效率。对于航运管理人员来说,应通过对上述因素的分析研究,寻找缩短航次时间的途径,加速船舶周转率,提高船期经济性。
(1)航次距离。在既定的船次生产活动中,当装卸货量、船舶航速和装卸效率不变时,如果航次距离长,则航行所需的时间将延长,进而导致整个航次的时间相对较长。缩短航次时间通常途径是:合理地选择安全、经济的驾驶航线;合理地利用通航水域内的海流季节风等。
(2)装卸货量。在既定的船次生产活动中,当航次距离、船舶航速和装卸效率不变时,如果装卸货量大,船舶港作业所需的时间将延长,进而导致整个航次的时间相对较长。对此,航运经营人缩短航次时间的通常做法是:及时地安排好船舶到港前的开工准备工作;船舶在港的基本作业与辅助作业同时并举等。
(3)船舶航速。在既定航次生产活动中,当航次距离、装卸货量和装卸效率不变时,如果船舶速度高,则船舶航行时间就短,进而整个航次所需的时间也将缩短。但是提高船舶的速度,意味着将大幅度提高船舶的燃料费用,从船期的经济性考虑往往是不可取的。因此,航运经营人应另辟途径,通常是从以下各面着手来提高船舶的速度性能:加强船舶动力装置的维护保养;定期铲底,是船舶水下部分保持清洁流畅,减少船舶的运动阻力;正确积载,防止船舶前倾;合理选择燃料,使船舶的热工效率得到充分利用等。
(4)装卸效率。在既定的航次生产活动中,当航次距离、装卸货量和船舶航速不变时,如果港口的装卸效率高,则船舶的泊港时间就短,进而整个航次所需的时间也将缩短。对此,航运经营人缩短航次时间的通常做法是:在船舶挂靠的基本港口尽量使用岸吊和高效率装卸机械;尽量安排船舶挂靠专业化码头;加强码头作业现场的调度疏港力量;提前做好装卸准备工作,减少辅助作业的次数等。
(五)航标
航标又称“助航标志”,是用以帮助船舶定位,引导船舶安全航行,表示警告和指示碍航物的人工标志。为了保证进、出口船舶的航行安全,每个港口、航线附近的海岸均有各种助航设备。永久性航标的位置、特征、灯质、信号等已载入各国出版的海图中。
1.航标的功能
通常,航标的主要功能有以下几个。
(1)定位,为航行船舶提供定位信息。
(2)警告,提供碍航物及其他航行警告信息。
(3)交通指示,根据交通规则指示航行方向。
(4)指示特殊区域,如锚地、测量作业区、禁区等。
2.航标的分类
通常,航标可以分为海区航标和内河航标两种。
(1)海区航标,是指在海上的某些岛屿、沿岸及港内重要地点所设的用以表示航道、锚地、碍船物、浅滩等,或者作为定位转向的标志。按照工作原理,分为视觉航标、音响航标、无线电航标3种。
①视觉航标。白天以形状、颜色和外形,夜间以灯光颜色、发光时间间隔、次数、射程及高度来显示,能使驾驶人员通过直接观测迅速辨明水域,确定船位,安全航行,是使用最多、最方便的航标。常见的视觉航标有灯塔、灯船、浮标、灯桩、立标、系碇设备和各种导标。
②音响航标。能发出规定响声的助航标志。它可在雾、雪等能见度不良的天气中向附近船舶表示有碍航物或危险。包括雾号、雾笛、雾钟、雾锣、雾哨、雾炮等。
③无线电航标。利用无线电波的传播特性向船舶提供定位导航信息的助航设施。包括无线电指向标、无线电导航台、雷达应答标、雷达指向标和雷达反射器等。
(2)内河航标,是指设于内河沿岸或内河中,用以准确标出江河航道的方向、界限、水深和水中障碍物,预告汛情,指挥狭窄和急转弯水道的水上交通标志。
内河航标,一般分为三等。在航运发达的河道上设置一等航标,由岸杆和浮标交相组成,夜间全部发光,保证船舶昼夜都能从一个航标看到下一个航标;在航运较为发达的河段上设置二等航标,它的密度较一等稀疏,夜间只有主航道上的航标发光,亮度也较弱;在航运不太发达的河段上设置三等航标,密度稀,夜间不发光,船舶只能利用航标和天然参照物在白天航行。内河航标的种类很多,各国不尽相同。我国内河航标目前分为航行标志、信号标志和专用标志3类,共计19种。
①航行标志。用于标示内河安全航道的方向和位置等。有过河标、接岸标、导标、过河导标、首尾导标和桥涵标6种。
②信号标志。用于标示航道深度、架空电线和水底管线位置,预告风讯,指挥弯曲狭窄航道的水上交通标志。有水深信号杆、通行信号杆、鸣笛标、界限标、电缆标、横流浮标、风讯信号杆7种。
③专用标志。用于指示内河中有碍航行安全的障碍物。有三角浮标、浮鼓、棒形浮标、灯船、左右通航浮标、泛滥标6种。
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