论文总字数：20472字

摘 要

针对集装箱吞吐量进行精准预测，已成为港口发展建设的重要一环。本文核心以广州港南沙港集装箱码头作为研究对象，选取2010-2018区间中港区的集装箱吞吐量、到港船舶艘数，拖轮功率配置等数据作为原始数据。首先分析该时间序列的变动趋势特征；然后根据有稳定变化趋势的数据对拖轮功率需求进行预测，预测结果与实际的符合程度较好，体现出时间序列法在预测港口吞吐量方面的可行性，可靠性和精准性；并且根据相关预测结果对港区的拖轮功率配置提出相应的优化建议，为港口运营提供参考价值论文主要研究了港口拖轮功率和数量的配置优化问题。研究结果表明，在满足时间序列法预测的前提下，将此法应用于港口集装箱吞吐量的预测是可行的，并且会对港口拖轮功率的配置优化提供便利。

关键词：时间序列法；预测；拖轮功率优化

Abstract

Accurate prediction of container throughput has become an important part of port development and construction. In this paper, NanSha port container terminal of Guangzhou port is taken as the research object, and the data of container throughput, number of ships arriving at the port and tugboat power configuration in 2010-2018 are selected as the original data. First, the characteristics of the time series are analyzed; then, the tugboat power demand is predicted according to the data with stable change trend, and the predicted results are in good accordance with the actual situation, reflecting the feasibility, reliability and accuracy of the time series method in predicting port throughput; and the corresponding optimization of tugboat power allocation in the port area is proposed according to the related prediction results. This paper mainly studies the configuration optimization of port tugboat power and quantity.

Key Words：prediction; tugboat; time series

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及拖轮应用现状 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2拖轮研究现状 1

1.2 港作拖轮数量及功率配置研究现状及优化思路 2

1.2.1拖轮功率优化研究现状 2

1.2.2 拖轮数量及功率配置优化思路 2

1.3 拖轮数量数据预测 4

1.3.1 港口吞吐量的预测 4

1.3.2 到港船舶艘数预测 4

1.3.3 综合两种预测结果下对所需拖轮数量的预测 4

第2章 拖轮作业常见问题及分析 5

2.1 港口概况发展概况 5

2.1.1 港口生产现状 6

2.1.2 港口发展与需求 6

2.2 拖轮作业特点及过程 7

2.3 拖轮实际应用中的问题 7

第3章 广州南沙港拖轮优化配置研究 9

3.1 南沙港概况 9

3.1.2 南沙港拖轮配置现状 9

3.1.3 南沙港货物和集装箱吞吐量 10

3.2 基于时间序列法的吞吐量和船舶数量预测 11

3.2.1 时间序列法介绍 11

3.2.2 货物和集装箱吞吐量预测 12

3.2.3 到港船舶艘次预测 13

3.3 拖轮数量和功率配置需求预测 14

3.3.1 基于吞吐量的拖轮需求预测 14

3.3.2 基于到港船舶艘次的拖轮需求预测 15

3.4 南沙港所需拖轮马力综合分析 16

第4章 拖轮配置优化方案分析 15

4.1 新冠疫情影响下对优化方案的影响 15

4.2 根据预测结果的拖轮配置方案优化 16

4.3 分析与评价 17

第5章 总结与展望 17

参考文献 18

致 谢 20

第1章 绪论

1.1 研究背景及拖轮应用现状

1.1.1 研究背景

伴随经济全球化等大趋势，国际贸易的迅速增长，航运事业得以迎来一段蓬勃发展的黄金时期，为了追求利益的最大化以及满足日益增长的货物运输需求，船舶大型化的趋势越发明显。而船舶大型化所带来的除了运输效率的提高，还有船舶操纵难度的提高，尤其是在港靠泊、离泊、移泊等操纵，大型船舶依靠自身操纵性能难以完成这些操作，必须依靠大马力的拖轮进行辅助操纵。一方面，拖轮的运用使得大型船舶的操纵变得简单，却也增加了航运过程的运营成本，船东的利润空间降低；另一方面，港口在不断的推进扩建工程的同时，要购置大量拖轮，使得港口运营成本上升。

近年来，世界整体经济正历经下行恢复阶段，对于整个航运市场来说是一把双刃剑。一方面，航运事业能得到一个较好的机会恢复和发展，另一方面，这种恢复和发展需要一段时间，且和全球经济大环境息息相关，因此，各港口、各航运企业之间的竞争会变得更加激烈，而对船舶运营过程中的成本控制也会更加严格。

在船舶的尺度日益增大、大型化船舶的数目不断上升的现状下，港作拖轮数量配置的研究不仅关乎船舶营运成本、港口的社会经济效益，而且会对船舶通航安全造成一定影响，不合理的拖轮数量配置，若拖轮配置不足，则船舶推进动力不足，造成大型船舶操纵性能降低，船舶通航安全条件得不到保证，如此一来势必会对来港船舶的港内作业效率产生影响，最终影响港口的生产经营效益。另外，港口所配置的拖轮数量过多，则会大量拖轮处于闲置状态，无法利用，形成拖轮资源的浪费，而且维护保养的成本也大大增加。同样也会增加各拖轮之间的指挥难度；更进一步来看，港口会因为拖轮分布不合理，造成局部资源过度紧张，降低港口吞吐效率。

由此可知，在保证通航安全的情况下，合理的对船舶拖轮数量的配置进行优化是十分必要的。

1.1.2 拖轮应用现状

拖轮在港口的生产活动中扮演着极其重要的角色，对于现在日益大型化的船舶来说，进出港口的过程中，都需要拖轮的辅助来提高操纵性以达到保护船舶顺利进出港口的目的；而在靠离泊、移泊的过程中，船舶则必须依靠拖轮的辅助才能实现在指定水域内完成靠离泊、移泊的相关操作。

对于港口自身而言，拖轮的合理分布和正常运营不仅是一个港口正常生产的前提和保障，而且在一定程度上对港口的装卸效率和经济效益产生着巨大的影响。总之，拖轮是港口重要的生产资源之一，可以对港口的管理与生产等许多方面而产生直接影响，而通过科学的方法对拖轮资源进行合理配置，就可以更好的满足当前以及未来的港口的发展需要。所以，研究港口的拖轮优化配置的策略是具有一定实际意义的。

1.2 港作拖轮数量及功率配置研究现状及优化思路

1.2.1 拖轮功率优化研究现状

拖轮与我国的港口生产密切相关，随着近年来港口生产规模的不断扩大，如何科学有效合理的调节拖轮配置来适应港口生产的发展这个问题已经越来越多的引起了行业内的专家学者的讨论，也有一部分人通过期刊和论文表达了对港口拖轮数量和功率配置的研究，这些珍贵的研究成果为后来的港口配置优化研究奠定了基础，例如，2002年，熊军魁联合天津港务局通过构建仿真系统模拟拖轮作业流程并对拖轮配置做出优化；2005年上海海事大学的吴旭填就广州港的拖船配置优化作出了研究；2015年集美大学的徐建军也曾就厦门港的拖轮配置优化作出系统的分析研究；还有曾毅在2016年所做的关于广州南沙港区拖轮船队的配置优化研究等等。

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