Yom, 99,1st DE HOOGTE VAN CONTAINERSCHEPEN OP DE RIJN HIIN 96.301 wam3 uum, ïa Rijkswaterstaat Adviesdienst Verkeer en Vervoer Afdeling Scheepvaart Rotterdam, december 1996
Inhoudsopgave 1 Samenvatting Inleiding Gevolgde werkwijze 3.1 Enquete 3.2 Hoogtemeting Resultaten enquete 4.1 Respons 4.2 Bezettingsgraad 4.3 Aantal lagen 4.4 Containergewicht 4.5 Geladen/lege containers 4.6 Type container 4.7 Ballasttanks 5 Hoogtemeting Millingen 5.1 Resultaat metingen 5.2 Schepen met 3 lagen containers 5.3 Schepen met 4 lagen containers 5.4 Snelheid en inzinking 6 Beschouwing resultaten 6.1 Rekenwijze PIANC 6.2 Nieuwe berekening 6.3 Keuze doorvaarthoogte Bijlage: Meten hoogte van containerschepen K
. 1. Samenvatting In de zomer van 1996 is een onderzoek uitgevoerd naar de hoogte van op de Rijn varende containerschepen. Het onderzoek bestond uit twee delen: een schriftelijke enquete onder schippers van containerschepen en praktijkmetingen op een iocatie bij Millingen. De uitkomsten zijn vergeleken met de berekeningen, die ten grondslag lagen aan de thans geldende waarden voor doorvaarthoogte. In de periode mei-juli 1996 hebben 22 schippers van containerschepen de enqueteformulieren ingevuld, waardoor de gegevens van 336 reizen voor onderzoek beschikbaar kwamen. Onderstaand zijn enkele belangrijke kenmerken weergegeven. De betekenis van de gebezigde termen is in het verdere rapport te vinden. Voor een gemiddeld containerschip op de Rijn geldt thans: capaciteit bezetting bezettingsgraad lege containers 40 voets containers high cube containers gewicht geladen container 185 TEU 122 TEU 66% 27% 45% _)_0 0, Covto,Tsg 7% 12,4 ton t-c- Bepaalde kenmerken verschillen aanmerkelijk voor de relaties Rotterdam-Duitsland en Antwerpen-Duitsland, met name de verhouding tussen 3 en 4 iagen belading high cube, geladen en lege containers. en de percentages voor De schepen blijken vrijwel geen van alle over voldoende ballastcapaciteit te beschikken om hun 1 hoogte in verband met de passage van bruggen te verminderen. 14r1, J7 -,, De praktijkmetingen zijn gedurende 16 dagen op een lokatie nabij Millingen uitgevoerd. Ze hebben 135 valide meetwaarden opgeleverd. Daarvan hebben 89 betrekking op schepen met 3 lagen containers en 46 op schepen met 4 lagen containers. De gemiddelde hoogte van de voorbijvarende schepen met 3 lagen containers was 7,00 meter, van de schepen met 4 lagen containers 8,92 meter. Gezien de gemiddelde snelheid van 4,55 m/sec (= 16,4 km/u) door het water is de door de scheepssnelheid veroorzaakte inzinking circa 20 cm. Deze waarde moet bij de gemeten hoogte opgeteld worden om een maat voor doorvaarthoogte te krijgen, evenals een schrikhoogte van 30 cm. Op de meetresuitaten is de rekenwijze toegepast, die destijds door de PIANC-werkgroep is gehanteerd. De uitkomst bevestigd de validiteit van de metingen. De meetresuitaten duiden er op, dat een deel van de op de Rijn varende vloot containerschepen een ladinghoogte heeft, die de bestaande normen voor brughoogte te boven gaat. Aanvaardt men als compromis tussen de wens van onbelemmerde vaart en de kosten van hogere bruggen een maatgevend schip, overeenkomend met 50% van de thans op de Rijn varende containerschepen, dan is voor 3 lagen containers een doorvaarthoogte van 7,50 meter vereist en voor 4 lagen containers 9,45 meter. Problemen zullen zich eerder doen voelen bij kanalen en gestuwde rivieren met vaste waterstand, dan bij vrij stromende rivieren met wisselende waterstand. 91
2. Inleiding In 1992 heeft de ECE (U.N. Economic Commission for Europe) een nieuwe classificatie voor binnenvaarwegen opgesteld, zulks op grond van de aanbevelingen in het rapport van een werkgroep van PIANC (Permanent International Association for Navigation Congresses) uit 1990. De classificatie doet ook een uitspraak over minimum hoogten onder bruggen ten behoeve van containerschepen. Containerbinnenvaart was toentertijd relatief nieuw. De PIANC-werkgroep heeft zich bij de bepaling van brughoogte moeten baseren op aannamen over containergewicht en beladingsgraad van de containers. Uiteindelijk is in de ECE overeengekomen de brughoogte voor schepen geladen met drie lagen containers op 7,00 meter en voor schepen geladen met vier lagen containers op 9,10 meter aan te houden. In beide waarden is een veiligheidsmarge van 0,30 meter begrepen. Het bedrijfsleven heeft deze overeengekomen hoogten meer dan eens ter discussie gesteld (onder meer in een brief van het Centraal Bureau Rijn- en Binnenvaart van 30 maart 1994), omdat haars inziens onvoldoende rekening is gehouden met de in de praktijk optredende situaties. De kwestie is opnieuw opportuun geworden bij de bepaling van de aanieghoogten van bruggen over de vaarweg Lemmer-Delfzijl en over het Rhein Seitenkanal tussen Straatsburg en Basel. In het kader van het onderzoekprogramma 1996 gaf de Hoofddirectie van de Rijkswaterstaat opdracht aan de afdeling Scheepvaart van de Adviesdienst Verkeer en Vervoer om onderzoek te doen naar de in praktijk voorkomende hoogten van containerbinnenschepen. Om de gestelde vraag te beantwoorden heeft de afdeling Scheepvaart: een (schriftelijke) enquete gehouden onder de schippers van containerschepen, waarbij gevraagd is naar ladinggegevens. praktijkmetingen doen uitvoeren, waarbij de werkelijk hoogste punten van aan boord geplaatste containers nauwkeurig zijn gemeten. Deze rapportage van de hand van de projectleider, B.M. Peters, geeft een verslag over de aanpak, uitvoering en resultaten van de metingen naar hoogte van containerschepen. In hoofdstuk 3 is de gevolgde werkwijze beschreven. De hoofdstukken 4 en 5 doen verslag van de resultaten van achtereenvolgens de enquete en de metingen. Hoofdstuk 6 geeft een beschouwing van de resultaten in relatie tot de in 1992 vastgestelde maten.
3. Gevolgde werkwijze 3.1 Enquete Omstreeks 60 binnenvaartschepen zijn full-time bij het containervervoer betrokken. Aan 35 schippers van containerschepen is telefonisch verzocht om aan de enquete mee te werken door op een formulier reis- en ladinggegevens in te vullen. Een bevestiging van deelname en de invuiformulieren zijn daarna -voornamelijk per fax- toegezonden. Aan de schippers is gevraagd om gedurende ca. drie maanden (de periode mei-juli 1996) per reis gegevens in te vullen geldend voor het Waaltraject tussen Gorinchem en Lobith. De betreffende gegevens zijn: scheepsnaam vaartraject automatische ijkmeting ja of nee? ballastmogelijkheden, zo ja hoeveel? datum begin reis eindbestemming totaal aantal containers aan boord (in TEU) aantal containers van 40 voet en 20 voet aantal containerlagen aantal lege containers (in TEU) aantal high cube (HC) containers (in TEU) bepaalt de HC container de maximum scheepshoogte? totaal lading gewicht incl. gewicht lege containers diepgang voor en achter hoogte hoogste container ten opzichte van het water eventuele bijzonderheden In totaal hebben de schippers van 22 schepen meegewerkt aan de enquete, een respons van 63%. De gegeven informatie is alleen op geaggregeerd niveau behandeld in dit rapport. 3.2 Hoogtemetingen Met de Meetkundige Dienst van de Rijkswaterstaat is nagegaan welke methode het meest in aanmerking kwam om de hoogte te meten (met een nauwkeurigheid beter dan 5 cm). Gezien het betrekkelijk geringe aantal metingen is besloten om vanaf een locatie langs de Waal op eenvoudige manier te meten, namelijk een horizontale waterpassing met behulp van krikstatieven. Een krikstatief is een speciaal statief met een verticale kolom van ca. 60 cm, die in combinatie met een waterpasinstrument op de hoogte van het horizontaal te meten punt kan worden gedraaid. Door een serie krikstatieven op een talud te plaatsen kan een hoogte verschil van ca. 3 meter worden overbrugd. Als lokatie is Millingen aan de Rijn gekozen, vanwege de aanwezigheid van een talud met voldoende hoogteverschil en peiischalen, waarmee direct de relatie met NAP kon worden gelegd.
Bij het naderen van een te meten schip is, na keuze van het juiste krikstatief, de waterpas ingesteld op de maximum hoogte van de containers aan boord. In combinatie met een baakaflezing is dan de hoogte ten opzichte van de waterspiegel bekend. Afgesproken is tijdens de meting geen wal-schip radiocontact te hebben en geen gegevens over schip en lading op te vragen, teneinde het verloop van de meting zelf zo min mogelijk te storen. De volgende gegevens zijn geregistreerd: naam schip registratienummer scheepslengte vaarsnelheid (voor berekening inzinking) aantal lagen containers lokatie hoogste container op het schip vaarrichting eventuele bijzonderheden Met het aantal lagen containers wordt bedoeld: de hoogste laag waarop de containers gestapeld zijn. De bovenste laag is meestal niet geheel vol. Bij de meting zijn van eik passerende containerschip enkele foto's genomen om eventuele onduidelijkheden in de uitkomsten achteraf te kunnen verifiëren. Op 4 april is een proefmeting uitgevoerd om de haalbaarheid van de meetmethode vast te stellen. De methode bleek goed uitvoerbaar (zie bijlage 1 ). Om een voor statistische verwerking adequaat aantal metingen te verkrijgen, zijn in de zomer van 1996 vijf meetsessies van drie dagen (namelijk dinsdag, woensdag en donderdag, de dagen waarop de meeste containerschepen te verwachten zouden zijn) gedurende de daglichtperiode (7-22 uur) gehouden. De Meetkundige Dienst van Rijkswaterstaat heeft de eerste twee meetsessies uitgevoerd. De overige drie zijn door een ervaren landmeter van de Heidemij verricht. De genoemde vijf meetsessies vielen in de volgende perioden: 1. 21 t/m 24 mei 1996 18 t/m 20 juni 1996 30,31 juli en 1 augustus 1996 6 t/m 8 augustus 1996 13 t/m 15 augustus 1996 Op deze wijze is het gelukt een reeks van 135 valide metingen te verkrijgen. De resultaten worden in hoofdstuk 5 beschreven.
4. Resultaten enquete 4.1 Respons Van de 35 schippers van containerschepen, die benaderd zijn met het verzoek aan de enquete mee te werken, hebben 22 schippers oftewel 63% gereageerd. In totaal zijn de gegevens van 336 reizen met containerschepen ingevuld. Van de 336 reizen waren er 180 (54%) in de afvaart, dus komend vanuit Duitsland, en 156 (46%) in de opvaart, dus in de richting Duitsland. In 236 gevallen (70%) voer het schip van of naar Rotterdam en in 100 gevallen (30%) van of naar Antwerpen, eventueel met een tussenstop in Rotterdam. De antwoorden op de vraag naar scheepshoogte bleken bij verificatie niet voldoende betrouwbaar om in de verdere verwerking van de enquete te kunnen gebruiken. 4.2 Bezettingsgraad De geënqueteerde schepen hebben gedurende de periode half mei tot en met juli 1996 tijdens 336 reizen 40.923 TEU's verscheept met een ladinggewicht van 393.100 ton (tabel l). Tijdens deze reizen waren 62.185 stelplaatsen beschikbaar, een gemiddelde van 185 per reis. Gemiddeld vervoerde een schip slechts 122 TEU, zodat een bezettingsgraad (werkelijk vervoerd aantal TEU's gedeeld door het aantal stelplaatsen) van gemiddeld 66% is gerealiseerd. De schepen met bestemming Rotterdam kwamen op gemiddeld 125 TEU per reis, de schepen met als rechtstreekse bestemming Antwerpen op gemiddeld 114 TEU per reis. Een onvolledige bezetting kan worden veroorzaakt door fluctuaties in het ladingaanbod, (soms) een te hoge waterstand en het strakke vaarschema, waardoor het schip niet op lading kan wachten. 4.3 Aantal lagen Van deze 336 reizen zijn er 208 (62%) met een belading van 3 lagen containers uitgevoerd en 128 (38%) met 4 lagen containers. Van de groep van 22 containerschepen die aan de enquete meewerkten, waren er vier, die gezien hun afmetingen met maximaal 3 lagen containers kunnen varen. Bij de overige 18 schepen waren 128 reizen met 3 lagen en 164 reizen met 4 lagen containers. Deze verdeling is niet beïnvloed door de waterstand, want in de betreffende periode golden geen hoogtebeperkingen op de routes naar Rotterdam en Antwerpen. De met 3 lagen geladen schepen hadden gemiddeld 103 TEU per reis aan boord, de met 4 lagen geladen schepen 152 TEU. De verdeling over 3 en 4 lagen was voor de schepen met herkomst of bestemming Rotterdam 54% versus 46%. Voor Antwerpen lagen deze cijfers op 80% versus 20%, dus significant lager. In 6.3 komen we hier op terug. 4.4 Containergewicht Het gemiddelde container gewicht van alle containers, dus inclusief de lege containers bedroeg 9,6 ton per TEU. Het gemiddeld gewicht van een geladen container met inbegrip van de container zelf bedroeg 12,4 ton per TEU. Tijdens de afvarende reizen bedroeg het gemiddelde gewicht van een beladen container 13,4 tegen 10,7 ton per TEU bij opvaart. 7
Opvallend is, dat de beladen containers voor Antwerpen systematisch zwaarder zijn dan die met bestemming Rotterdam: 11 3 ton (Antwerpen) tegenover 10,6 ton (Rotterdam) in de opvaart en 14,0 ton versus 13,1 ton in de afvaart. Overigens weegt een lege 20 voet lange, 81/2 voet hoge container volgens de ISOstandaard 2,08 ton en een 40-voeter 3,15 ton. Bijzondere types (open top, flat rack, reefer) zijn in de regel zwaarder. Het maximale ladinggewicht van een 20-voeter is, afhankelijk van het type, circa 18 ton en van een 40-voeter 27 ton. Het totale gewicht van een beladen container zou dus op 20 resp. 43 ton uit komen. De bovenstaande cijfers over gemiddeld gewicht duiden er op, dat de containers zelden tot hun maximale gewicht beladen zijn. 4.5 Geladen/lege containers Figuur 1 geeft een overzicht van de vervoerde containers tijdens de 336 reizen. Van het totaal aantal van 40.923 TEU waren er 10.883 TEU of 27% leeg. Onderscheiden naar opvaart en afvaart, blijkt dat 41 % leeg is in de opvaart en 12% leeg in de afvaart. Er zijn opvallende verschillen tussen de reizen met bestemming Antwerpen of Rotterdam. Antwerpen toont percentages van 49% leeg in de opvaart en 4% leeg in de afvaart, terwijl Rotterdam uit komt op 39% leeg in de opvaart en 16% leeg in de afvaart. 4.6 Type container De meest voorkomende lengte van containers zijn de 20 voet en de 40 voet. Voor statistische doeleinden worden aantallen containers meestal uitgedrukt in TEU (Twenty feet Equivalent Units). Een 40-voeter staat dus gelijk aan 2 TEU. De verhouding tussen 20 en 40-voets containers lag in de enquete op 55% resp. 45%. De hoogtes van containers variëren van 8 voet (2,44 m) tot 91/2 voet (2,90 m). Een hoogte van 81/2 voet (2,58 m) komt vandaag de dag het meeste voor. De containers hoger dan 81/2 voet, dus 9 of 91/2 voet hoog, noemt men high cube (HC). Het aandeel high cube containers in het totale aantal vervoerde containers bedroeg 6,7%. Ook hier is een opmerkelijk verschil tussen de vaart op Antwerpen of Rotterdam. Op de relatie met Antwerpen is 3,5% HC's geregistreerd, op de relatie met Rotterdam 7,9%, ruimschoots het dubbele. Van alle reizen was in 45% de high cube container bepalend voor de grootste containerhoogte. 4.7 Ballasttanks Uit de enquete bleek dat 68% van de schepen mogelijkheden hadden om ballastwater in te nemen, 32% van de schepen beschikte niet over de mogelijkheid te ballasten. De hoeveelheden in te nemen ballast liep uiteen van 35 M3 tot 1300 m', met het zwaartepunt in de categorie 50 á 200 M3. Men kan stellen, dat ballastmogelijkheden tot ca. 500 m 3 uitsluitend gebruikt worden voor het vertrimmen van het schip, dat wil zeggen, zorgen dat een ongelijkmatig beladen schip weer horizontaal in het water komt te liggen. Ballasten om de doorvaarthoogte te beperken komt ternauwernood voor. In feite was er slechts één geval dat hiervoor in aanmerking kwam, een schip dat 1300 M3 ballast kon innemen. De schepen met een kleine ballastcapaciteit hebben in de regel een beperkt pompvermogen en zijn om die reden niet genegen extra te ballasten. Kortom, de veronderstelling dat schepen systematisch zouden kunnen ballasten om hun hoogte te beperken, houdt geen stand.
(.0 en T (0 0 i,. en afvaart 13 C afvaart CD Z) CD -0 CD en afvaart 14 afvaart en 4 ]Alle cien 1 Rdam-Duitsland Rdam-Duitsiand Rdam-Duitsland Rdam-Duitsland Rdam-Duitsland Antwerp-Duitslai Alle Rdam-DuRsland Rdam-Duitsland reizen containers I incl.tarra 336 409231 10883 2735 393100 12,4 236 29534 8267 2336 271622 1 100 11389 2616 399 121478 13,3 180 20843-255-7 1323-25046- 13,4 Ei2 --1Ä2-4-2 - --2309 1090 161180 13.1 58 6601 2M8- - i3-j -8ä281 14 156 20080 8326-412 -14i6-39 -10,7 114 15292 5958 1246 110442 10,6 42 4788 2368 166 32197 11,3 208 21479 4669 1048 226762 12,9 128 13235 2715 795 136651 1 i-,5 80 8244 1954 -i5-3 -90111 13,7 125 12706 1061 628 162884 13,8 79 7935 853 490 97821 13,6 46 4771 208 138 65063 14,2 83 8773 3608 420 63878 11 49 5300 1862 305 39830 10,5 34 3473 1746, 115 24048 11,9 128 19444 6214 1687 166338 1 1'é 108 16299 5552 1541 133971 11,4 20 3145 662 146 32367 12,5 55 8137 1496 695 87577 12,7 43 6307 1456 600 63359 12.0 12 1830 40 95 24218 13, 73 11307 4718 992 78761 10.1 651 9992 4096 941 70612 1O,E 1315 1 c 8 1 622 51 8149 tregë Ilikgh culbe cnitainérs iersj cntinersjcontainersj - 9,6 2k6 0 9,2 28,0 7,9 10,7 23,0 3,5 12,0 6,3 11,3 16,2 7,7 13,5 3,8 3,5 7,1 41,5 7,0 7,2 39,0 8,1 6,7 49,5 3,5 10,6 21,7 4,9 10,3 20,5 6.0 10,9 23,7 3,1 12,8 8,4 4,9 12,3 10.7 6,2 13,6 4,4 2,9 7,3 41,1 4,8 7,5 35,1 5,8 6,9 W.3 3,3 32,0 8,7 8,2 áä 1 9,5 10,3 --1,0 4,6 10,8 18,41 8,5 10,0 2j, 1 9,5 13,2 2,2 5,2 7,0 41,7 8,8 7,1 41,0 9,4 6,2 47,3' 3,9
5. Hooglemeting Millingen 5.1 Resultaat metingen Gedurende 16 dagen zijn 135 vaiide hoogtemetingen verricht, waarvan 89 van schepen met 3 lagen containers (66%) en 46 van schepen met 4 lagen (34 %). Deze percentages komen redelijk overeen met die van de enquete ( 4.3). Van de schepen is het hoogste punt van de lading gemeten. Containerschepen zijn immers in staat het stuurhuis tot onder het niveau van de lading te doen zakken. De hoogte van de lading is derhalve bepalend voor de vereiste doorvaarthoogte onder bruggen. 5.2 Schepen met 3 lagen containers In figuur 2 is de statistische verwerking van de maximum gemeten hoogten ten opzichte van het water van 89 schepen met drie lagen containers aangegeven. Het rekenkundig gemiddelde van de hoogtemetingen bedraagt 7,00 meter; 50% van de schepen heeft een hoogte van meer dan 6,90 m, 10% overschrijdt de 7,50 m. De grootste hoogte was 8,16 m. Deze maten hebben betrekking op varende schepen. 5.3 Schepen met 4 lagen containers In figuur 3 zijn de hoogten van de schepen met 4 lagen containers uitgezet. Van het totaal van 46 metingen lag het rekenkundig gemiddelde op 8,92 m; 50% van de schepen heeft een hoogte van meer dan 9,10 m, 10% overschrijdt 9,65 m. De grootste gemeten hoogte van een varend containerschip was 10,09 m. 5.4 Snelheid en inzinking Van 58 opvarende en 50 afvarende schepen is een valide snelheidsmeting beschikbaar. De opvarende schepen voeren gemiddeld 3,71 m/sec (= 13,37 km/u) over de grond, met een laagste waarde van 2,9 m/sec ( = 10,4 km/u) en een hoogste waarde van 4,1 m/sec (= 14,8 km/u). De afvarende schepen voeren gemiddeld 5,40 m/sec (= 19,44 km/u) met een laagste waarde van 4,3 m/sec ( = 15,5 km/u) en een hoogste waarde van 6,8 m/sec (= 24,5 km/u). De snelheden over de grond worden natuurlijk be'fnvloed door de stroomsnelheid van de rivier. Tijdens de meetdagen varieerde de waterstand van 8,08 m tot 9,08 m boven NAP, waardoor de stroomsnelheid varieerde van 0,75 m/sec tot 0,95 m/sec. Als gemiddelde is een stroomsnelheid van 0,85 m/sec (= 3,1 km/u) aan te houden. De gemiddelde vaarsnelheid door het water opvarend komt dan op 4,56 m/sec en afvarend op 4,55 m/sec (= 16,4 km/u). De gemeten hoogten zijn die van varende schepen. Deze hebben vergeleken met een stilliggend schip een diepgangsvermeerdering, dus hoogtevermindering, door inzinking in hun spiegeldalingskuil. Voor een breed vaarwater als de Waal en de hierboven aangegeven snelheid bedraagt de inzinking circa 20 cm. 10
OVERSCHRIJDINGKANS SCHEEPSHOOGTE af- en opvarend 3 lagen containers(gemeten waarden) nmoi AANTAL WAARNEMINGEN SCHEEPSHOOGTE af- en opvarend 3 lagen containers (gemeten waarden) C CD C7) 5 E CD E 10 9 9 8 a.1 r 7 7-- 6 5 5 5 5 5 5-4 4 4 + 3 3 3 3 3 3 T12 2 2á 2 2 0 0 CD 5ir,,c2c 0 g 0 <'? 09000 n r'- a) LCSOW-5w(ó(0 - - to (D r-. r-: r- r-: f-j 06 scheepshoogte [m t.o.v. water] Figuur 2: Hoogtemetingen van 89 schepen met 3 lagen containers. 1 1
Q) 0 C7) C 5:E 0 100% --- 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 7 OVERSCHRIJDINGKANS SCHEEPSHOOGTE af- en opvarend 4 lagen containers (gemeten waarden) AANTAL WAARNEMINGEN SCHEEPSHOOGTE af- en opvarend 4 lagen containers (gemeten waarden) lu 9 8 7 6 E 5 4 3 2 1 0 0 CC r- 800008000080 - cl (Q CC. cl (C CC - " co a) co co co 0) 0) a) 0) a) 0 C) scheepshoogte [rri to.v water] Figuur 3: Hoogtemetingen van 46 schepen met 4 lagen containers 12
6. Beschouwing resultaten 6.1 Rekenwijze PIANC In 1990 bracht een werkgroep van PIANC (Permanent International Association of Navigation Congresses) een rapport uit getiteld "Standardization of Inland Waterways' Dimensions". Het rapport vormde de grondslag voor de in 1992 door de ECE (U.N. Economic Commission for Europe) vastgestelde nieuwe vaarwegklassificatie. De ECE geeft een minimum hoogte onder bruggen aan van 7,00 meter voor schepen met 3 lagen containers en 9,10 meter voor schepen met 4 iagen containers. De maten zijn zodanig gekozen, dat tussen het hoogste punt van het schip en de onderkant van de brug een marge van 30 cm aanwezig is, de zogenaamde schrikhoogte. In de schrikhoogte zijn begrepen een hoogteverschil door ongelijklastige belading van het schip (trim), een onnauwkeurige afiezing of berekening van de diepgang en de invloed van golven op de vaarweg. Uit de metingen is gebleken dat een groot deel van de te Millingen passerende containerschepen een -soms aanzienlijk- grotere hoogte had, dan aangegeven in de Europese maten. Hoe is dit te verklaren? Bij de berekening van de hoogte van containerschepen kon de PIANC-werkgroep destijds nauwelijks van bestaande ervaring uit gaan, containervervoer per binnenschip was immers een relatief nieuw fenomeen. De werkgroep heeft haar becijferingen daarom op een aantal aannamen moeten baseren. Die aannamen waren: maatgevend schip is klasse IV (85 x 9,5 m) met maximaal 81 TUE in 3 lagen gestapeld, 75% geladen containers van 81/2 voet (2,58 m) hoogte met een gewicht van gemiddeld 12 ton/tue, de bezettingsgraad is 100%. n. H Figuur 4: Schema voor de berekening van scheepshoogte 13
De berekening maakt gebruik van de volgende formules: H = (n x HJ + H s - Te - T,: waarin: T, = w Cb x L x B De symbolen hebben als betekenis: H vertikale afstand tussen het water en het hoogste punt van het schip H, hoogte van een container H, afstand tussen de bodem van het schip en de bodem van het ruim T,2 diepgang van het lege schip T, inzinking van het schip ten gevolge van het ladinggewicht W gewicht van de lading L = grootste lengte van het schip B = uitwendige breedte van het schip Cb = blokcoëfficiënt, gesteld op 0,85 n = aantal lagen containers Het iadinggewicht van het klasse IV-schip is: 0,75 x 12 x 81 = 729 ton. Bij een scheepsbreedte van 9,5 m en een lengte van 85 m bedraagt de inzinking door de lading T, = 1,06 m. Voor dit geval is T, = 0,80 m, terwijl H, = 0,50 m. Dan wordt: H = (3 x 2,58) + 0,50-0,80-1,06 = 6,38 m Indien het schip is geladen met twee volle lagen containers en één container in de derde laag, dat wil zeggen: 2 x 27 + 1 = 55 TEU, dan is W = 495 ton, waardoor Tc = 0,72 meter en vervolgens: H = (3 x 2,58) + 0,50-0,80-0,72 = 6,72 m. Gerekend met een schrikhoogte van 0,30 m komt de doorvaarthoogte (afgerond) op 7,0 meter, zijnde de vereiste doorvaarthoogte volgens de PIANC-werkgroep. Voor alle duidelijkheid: in het vorenstaande is gerekend met een stilliggend schip. 6.2 Nieuwe berekening Op grond van de resultaten van de enquete en de hoogtemetingen is het mogelijk opnieuw een berekening uit te voeren met een schip, dat representatief is huidige vaart met containers op de Rijn. Een gemiddeld schip heeft een capaciteit van 185 TEU ( 4.2). Dat is veel voorkomende klasse V-schip van 110 x 11,4 m met voor de minder dan het een capaciteit van 208 TEU. Stel, het gemiddelde schip is 11 4 m breed, dan is de fictieve lengte 185/208 x 110 = 97,8 m. Gemiddeld gaan 122 TEU mee, waarvan 73% beladen oftewel 89 TEU ( 4.5) en 27% oftewel 33 TEU leeg. Een gemiddelde geladen container weegt 12,4 ton/teu. Gezien de mix van 20 en 40 voeters ( 4.6) moet voor het gewicht van een lege container gemiddeld 1,90 ton/teu aangehouden worden. Het ladinggewicht is dus: 14
W = (89 x 12,4) + (33 x 1, 90) = 1166 ton Volgens de formule is: T, = 1166 : (0,85 x 1 1 4 x 97,8) = 1 23 m In de meetbrief van vergelijkbare schepen is aangegeven, dat de inzinking 1 cm per 10,2 ton lading bedraagt. In dat geval komt de inzinking door de lading uit op 1,14 m. Het verschil is te verklaren door de relatief 'volle' vorm van het grote containerschip. De keuze van waarde van de blokcoëfficiënt is minder accuraat, dan de in de meetbrief aangegeven relatie. Derhalve is het beter met T, = 1,14 m verder te rekenen. Voor klasse V-schepen geldt dat Te = 0,90 m en H, = 0,60 m. Bij 4 lagen containers met tenminste één 91/2 voets HC-container in de vierde laag is dan: H = (3 x 2,58 + 2,90) + 0,60-0,90-1,14 = 9,20 m Rekening houdend met een inzinking van 0,20 m als gevolg van de scheepssnelheid is het hoogte van het varende schip gemiddeld 9,00 m boven de waterspiegel. Deze waarde komt nagenoeg overeen met de 8,92 m die als gemiddelde uit de metingen kwam, hetgeen de representativiteit van de metingen ondersteunt. Om tot een maat voor doorvaarthoogte voor bruggen te komen, moet de waarde van H. met 0,30 m schrikhoogte vermeerderd worden. 6.3 Keuze doorvaarthoogte Uit de figuren 2 en 3 blijkt, dat een deel van de op de Rijn varende containerschepen een hoogte heeft die de bestaande normen voor brughoogte aanmerkelijk te boven gaat. Men kan zich afvragen hoe hoog de bruggen gelegd moeten worden om de containervaart goed te faciliteren. In de toekomst zal het aandeel van de high cube containers (nu nog een kleine 7%) zeker toenemen en de hoogteproblematiek dus ook. Mochten gemiddeld containergewicht en bezettingsgraad toenemen, dan heeft dit een gunstig effect op de hoogte van het schip, dat wil zeggen, doet de hoogte verminderen. Anderzijds dient men te bedenken dat er ten tijde van de metingen géén hoogterestricties golden op de Rijn. Met andere woorden, de containers konden wat de onderdoorvaart van de bruggen betreft onbeperkt hoog gestapeld worden. Op de Rijn-Scheideverbinding bijvoorbeeld gelden dergelijke restricties wel: daar liggen de bruggen onveranderlijk op 9,10 m boven een vast kanaalpeil. Uit 4.3 bleek al, dat het aandeel reizen met 4 lagen containers met herkomst of bestemming Antwerpen aanmerkelijk lager is, dan hetzelfde getal voor de reizen met herkomst of bestemming Rotterdam, namelijk 20% tegen 46%. Navraag bij de rederijen bracht aan het licht, dat men juist vanwege hoogteproblemen minder vaak met 4 lagen containers op Antwerpen vaart. Ballasten blijkt in dit verband geen optie te zijn ( 4.7). Als verdedigbaar compromis tussen de wens van onbelemmerde vaart en de kosten van hogere bruggen tekent zich af als: 50% van de op de Rijn varende schepen moet in staat zijn de bruggen onbelemmerd te passeren; de andere 50% moet bij de belading rekening houden met een beperking van de hoogte onder bruggen. De gekozen maat dient gebaseerd te zijn op een stilliggend schip en rekening te houden met een schrikhoogte van 30 cm. 15
Bij de 89 te Millingen passerende schepen met 3 lagen containers is een gemiddelde hoogte van 7,00 m gemeten. De inzinking ten gevolge van de scheepssnelheid was 20 cm, de toeslag voor de schrikhoogte is gesteld op 30 cm, de benodigde doorvaarthoogte is derhalve 7,50 m. Bij de 46 te Millingen passerende schepen met 4 lagen containers is een gemiddelde hoogte van (afgerond) 8,95 m gemeten. De inzinking ten gevolge van de scheepssnelheid was 20 cm, de toeslag voor de schrikhoogte is gesteld op 30 cm, de benodigde doorvaarthoogte is derhalve 9,45 m. Vertaald naar de praktijk betekent dit, dat bij de aanleg van nieuwe vaarwegen of de toegankelijk making van vaarwegtrajecten met de bovenstaande normen rekening ware te houden. Problemen zullen zich eerder bij kanalen (vaste waterstand) dan bij rivieren (wisselende waterstand) voordoen. De bruggen over de Rijn zijn op 9,10 m boven de hoogst bevaarbare waterstand gelegd, een waterstand die niet vaker dan 1 % van de tijd overschreden wordt. Op de Rijn en de benedenrivieren doen zich in praktijk dan ook geen problemen voor. Omdat het voor een niet volledig beladen containerschip met 4 lagen makkelijker is te 1 schuiven' met high cube's dan een schip met 3 lagen, speelt het hoogteprobleem het sterkst voor vaarwegen, die bedoeld zijn voor de vaart met 3 lagen containers. Het zijn met name de binnenlandse vaarwegen waar dit van belang is. 16
Bijlage Meten hoogte van containerschepen. Inleiding. Op 4 april 1996 is, volgens afspraak met AVV, door de Meetkundige Dienst een proefmeting uitgevoerd met het meten van de hoogte van containerschemen. Een proefmeting was nodig om de haalbaarheid te testen van de gekozen meetmethode. De opzet was om de hoogte te meten met een waterpasinstrument, geïnstalleerd op een zgn. 11krikstatief11. Op deze wijze is het mogelijk het instrument ca. 0.60 meter in hoogte te bewegen. Door een aantal statieven op verschillende hoogten te plaatsen wordt het meetbereik verder uitgebreid (zie schets bijlage l). Indien deze methode niet zou werken werd gedacht aan een aantal afstandmeters onder een brug te monteren. Dit is verder (nog) niet uitgewerkt. De gekozen methode verdient vanwege de eenvoud de voorkeur. Als meetlocatie is Millingen uitgekozen. Het nadeel van verder reizen weegt niet op tegen de voordelen van deze locatie : - flauw talud direct aan de rivier, waardoor de schepen niet te ver van het waterpasinstrument voorbijkomen, - voldoende hoogteverschil voor de metingen (vanaf 5.95 tot 9.50 meter boven waterspiegel), - peilschaalschrijver van RIKZ in nabijheid (post Millingen) met goed vastgestelde N.A.P. hoogtemerk, - meetpost eventueel als opslag/verblijf te gebruiken voor langdurige metingen. Bevindingen proefmeting. Om 08.00 uur op locatie. Om 09.15 werd het eerste schip gemeten. De resultaten van de metingen zijn opgenomen in een formulier op bijlage 2. Tijdens de meting bleek, dat het aantal statieven geen echt probleem was. Er kon vrij eenvoudig worden bepaald op welk instrument gemeten moest worden. Hierdoor is het mogelijk om het aántal instrumenten (indien beschikbaar) uit te breiden, zodat geen "gaten" meer ontstaan en het hele bereik van 5.95 tot 9.50 gemeten kan worden. Een theodoliet (=hoekmeetinstrument) werd gebruikt om scheepsnaam en -nummer af te lezen. Daarnaast kan dit instrument wellicht gebruikt worden om de snelheid te meten. De tijdstippen van passeren van boeg en achterschip kunnen worden gemeten en met de lengte var het schip kan de snelheid worden berekend. Indien de lengte niet direct kan worden afgelezen, kan dit later worden opgevraagd. De plaats van de instrumenten, net benedenstrooms van de peilschalen, blijkt voor verbetering vatbaar. Ca. 100 meter stroomafwaarts ligt een talud met verharde weg, zodat het heen en weer lopen van het ene instrument naar het andere makkelijker gaat. De instrumenten zelf moeten in het talud opgesteld worden, omdat anders een te onstabiele opstelling ontstaat. Daarnaast is het zicht richting Duitsland veel beter (geen begroeiing). Een ander "probleem" bleek de aflezing van de waterstand vanaf de bestaande peilschalen. De waterbeweging maakt dit bijna niet mogelijk. omdat in de meetpost een RIKZ peilschaal aanwezig is, kan dit probleem direct worden opgelost door hiervan gebruik te maken. Hiervoor dient wel een waterpassing te worden uitgevoerd vanaf het "vaste" punt in de meetpost naar de meetopstellingen. Eén of twee door de MD geinstalleerde centimeterbakens dienen als referentie. Tijdens de meting bleek, dat de hoogste peilschaal ca. 6 centimeter te hoog staat. Bij een vervolg dient door de MD via hoogtemeting vanuit twee posities een indruk te worden gegeven van de te behalen nauwkeurigheid. De te gebruiken waterpas-instrumenten dienen van te veren te worden gecalibreerd. Daarnaast dient rekening te worden gehouden met de aardkromming. Conclusie. Uit bovenstaande bevindingen kan de conclusie worden getrokken, dat de gekozen methode mogelijk is. In het volgende onderwerp 4. Aandachtspunten en beperkingen wordt dieper ingegaan cp de verschillend items. Vooralsnog kan de proefmeting als succesvol worden beschouwd.
4. Aandachtspunten, beperkingen en personeelsinzet. 4.1 Er moet worden uitgegaan van de juiste hoogte van de bout op de 'Inulpaalll in het peilschaalhuis van RIKZ. De hoogten van de bestaande bakens in de rivier moeten nagemeten worden. 4.2 Door harde wind komt er teveel beweging in de waterpasinstrumenten op de krikstatieven. Hierdoor kan met harde wind niet worden gemeten (half-automaten). Welke grens hiervoor gehanteerd moet worden is (nog) niet bekend. Gedacht kan worden aan < Bft 5 a 6. 4.3 Het meten van de snelheid kan gebeuren door te "klokken" in één lijn. Hier kan bijvoorbeeld het vizier van de theodoliet voor worden gebruikt of een andere "vaste lijn". Het gemakkelijkste is om de lengte van het schip te gebruiken als maat. Indien niet af te lezen, later navragen. 4.4 Er moet rekening worden gehouden met de aardkromming. De formule hiervoor is : (Afstand)2/(2*6366000) op de locatie, waar gemeten wordt op een afstand van maximaal 350 meter, komt dit neer op één centimeter. Hier wordt verder geen rekening mee gehouden. 4.5 Er wordt voorlopig één sessie van drie dagen (dinsdag, woensdag en donderdag) gemeten door de MD (alleen op containerschepen met drie of vier lagen). Omdat er in mei 1996 bijna geen ruimte meer in de planning zit, is het aan te bevelen om naast een meetleider van de MD bijvoorbeeld een medewerker van ODV in te huren als tweede man. Na deze eerste meting wordt een evaluatie gemaakt van de resultaten. Is er nog één sessie van drie dagen nodig, kan de afdeling Mariene- Geodesie van de MD daar ook nog een meetleider voor leveren. Als uit bijv. tellingen blijkt, dat meten op zaterdag een aanzienlijke besparing oplevert in tijd, is dat bespreekbaar. Is er meer inzet vereist, moet aan inhuren van meer personeel worden gedacht, uiteraard op kosten van AVV. 4.6 Door inmeten van een "vast" punt op ongeveer gelijke afstand als de voorbijgaande containerschepen van-,-.t twee verschillende opstellingen, kan een indruk worden verkregen van de te behalen nauwkeurigheid. Onzekerheden blijven, omdat de meting op "bewegende doelen" moet worden uitgevoerd. 4.7 De gegevens worden aan AVV cd een flop aangeleverd, waarop een excel-file, zodat verdere verw;rking bij AVV eenvoudiger wordt. De gegevens worden zoveel mcgelijk ter plaatse ingetikt en uitgerekend. 4.8 De MD draagt er zorg voor dat de gebruikte waterpasi-nstrumenten van te voren zijn gecalibreerd. 4.9 Voor de waterstand wordt gebruik gemaakt van de 10 minuten gemiddelden van de RIKZ metingen. om toch direct resultaat te hebben wordt de peilschaal elk half uur afgelezen.
Opstellingen waterpasinstrumenten + krikstatieven -0 z p) p LD. > - x- j- -0 n CY' $l> W a- x-
0 14.6.2006 Enquéte containervaart 2006 Het ministerie van Verkeer en Waterstaat probeert zijn beleid af te stemmen op de behoeften van de vaarweggebruikers. De sector van de containervaart is daarin de meest veranderlijke en tot nu toe meest onbekende. Om meer inzicht te krijgen zijn in 1996 en 2001 enquétes uitgevoerd onder de schippers van containerschepen. Deze gegevens zijn onder meer gebruikt bij het opstellen van de Nota Mobiliteit en dimensioneringsvraagstukken. Het is nu vijf jaar later en gezien de snelle ontwikkeling van dit marktsegment tijd om opnieuw een dergelijk onderzoek te doen. Daarbij is de medewerking van de schippers onontbeerlijk. Rijkswaterstaat van zijn kant heeft geprobeerd het enquéteformulier kort en simpel te houden, zodat het invullen niet veel tijd vraagt. De gegevens zullen vertrouwelijk behandeld worden en niet aan derden ter beschikking gesteld. Alleen een rapport met de samengevoegde cijfers komt naar buiten. Wij verzoeken U de formulieren per reis in te vullen en te sturen aan: Rijkswaterstaat Adviesdienst Verkeer en Vervoer Afdeling Scheepvaart De heer J.U. Brolsma Postbus 1031 3000 BA Rotterdam ofte f axen aan nu m mer010-2825645 ofte maile n aan: j. u. brolsma@avv.rws. mi nvenw. nl Vriendelijk dank voor uw medewerking!
13, ~ - 1 C,.4ï0 _Enquéte containervaart 2006 De gegevens zullen vertrouwelijk behandeld worden en niet herkenbaar aan derden ter beschikking gesteld. Graag per reis één formulier invullen en sturen aan: Rijkswaterstaat Adviesdienst Verkeer en Vervoer, de heer J.U. Brolsma, Postbus 1031, 3000 BA Rotterdam of faxen naar 010-2825645. scheepsgegevens scheepsnaam scheepstype* enkel motorschip / koppelverband / duwkonvooi europanummer laadvermogen (ton) maximum aantal containers (TEU)* maximum aantal lagen containers reisgegevens datum aanvang reis* eerste laadhaven laatste loshaven diepgang bij begin reis (m) ladinggegevens totaal ladinggewicht (ton)* incl. excl. gewicht lege containers totaal aantal containers (TEU) totaal aantal lege containers (TEU) aantal lagen containers* aantal 20 voeters aantal 30 voeters aantal 40 voeters aantal 45 voeters aantal andere lengtematen aantal high-cubes* 20 voet aantal high-cubes 40 voet aantal high-cubes 45 voet aantal high-cubes andere lengtematen aantal pallet-wide* 20 voet aantal pallet-wide 40 voet aantal pallet-wide 45 voet aantal pallet-wide andere lengtematen - op de volgende bladzijde zijn deze begrippen verklaard
m Toelichting Doorhalen welk scheepstype niet van toepssing is. Een koppelverband of een duwkonvooi is voor de vermelding van laadvermogen en lading als één schip te beschouwen. Met een reis wordt bedoeld. de vaart van de eerste laadhaven naar de laatste loshaven. Dus bijvoorbeeld Rotterdam~Straatsburg. De terugreis van Straatsburg naar Rotterdam geldt als aparte reis. Een tussenstop in bijvoorbeeld Nijmegen hoeft niet apart vermeld te worden. Maar als het schip van Antwerpen via Rotterdam naar Duitsland vaart en in Rotterdam een aanzienlijk aantal containers bijlaadt, dan zijn dit als twee reizen te beschouwen: Antwerpen-Rotterdam en Rotterdam-Duitsland. Een ander voorbeeld kan zijn een reis Rotterdam-Amsterdam, met bijlading van een flink aantal containers in Amsterdam, gevolgd door een nieuwe reis Amsterdam-Groningen. Graag per reis één formulier invullen. Het totaal aantal (lege) containers graag opgeven in TEU bij het begin van de reis. Als alleen het aantal containers bekend is en niet het aantal TEU's, dan duidelijk aangeven. Bij het ladinggewicht gaat het om de lading in de container (pay-load) bij het begin van de reis. Ter voorkoming van fouten vragen we duidelijk aan te geven of het opgegeven ladinggewicht inclusief of exclusief het gewicht van de lege containers is. Als het schip 3 lagen containers aan boord heeft en in de vierde laag staat 1 container, dan spreken we toch van 4 lagen. Die ene container is namelijk bepalend voor de doorvaarthoogte bij bruggen. High-cubes zijn alle containers hoger dan 81/2 voet oftewel 2,59 meter. Pallet-wide zijn containers breder dan uitwendig 2,44 meter; meestal 2,50 meter.
7Z kl-v1-1heic4ht OF CONTAINER-BARC4ES ON THE RIVER RHINE by J.U. Broisma c2nd B.M. Peters Rijkswaterstaat Adviesdienst Verkeer en Vervoer (Transport ReseGrch Centre) P.0 Box 103 1, 3000 BA Rotterdam The NetherIGnds I titroduction In February 1987, the Permanent Technical Committee established a Working Group to update the 1954 classification of European inland waterways. The 1954 classification was out of date, mainly because pusher navigation was not taken into account. The report of this Working Group 9 was published in 1990 and eventually served as a basis for a new classification adapted by the Inland Transport Committee of the U.N. Economic Commission for Europe. The paragraph "future developments" elaborated on container transport. At the time, container transport was already significant, though relatively new. Therefore, the calculation of headroom of container-barges was rather theoretical and could not be based on day-to-day practice. Since then, container transport on the river Rhine developed explosively. Estimations for the year 1996 show about million containers or 1.5 million TEU Tvventy Feet Equivalent Units) being transported by inland barge (Figure 1). The number of containers transported by barge to/from the port of Rotterdam grew between 1986 and 1994 by 12.5% per year on average! (Figure 2). Barges hold a share of approx. 40% of Rotterdam's hinterland container transport. There are regular barge services between Rotterdam and 47 destinations on the European mainland. I I the Canal d'alsace between Strasbourg and Basel made bridge height a topic for discussion in the Central Commission for the Rhine. In order to promote inland navigation and in particular intermodal transport, the Riikswaterstaat Transport Research Centre was asked to investigate the height of container-barges. msterdam RotterdDam-A 550.000; (A 45.000 5-00.0700 250000 Figure 1: Esumation of container transport (TEU) by tniand barge in / 996 Nederland 140.000 Hinterland total 795.000 So far. normal barges are used for container transport; these barges could be used for any dry cargo, though a retractable wheelhouse is a must (Figure 3). About 60 barges are involved in the container trade on the river Rhine. Half of them has a capacity of about 200 TEU, measuring I 10 m in length, 1 1.4 m in width. Only one barge is equipped with fixed cell guides. Recently, the Central Commission for the Rhine enlarged the admissible length to 135 m. This year (1997) a first 134 x 17 m barge will be commissioned. The container capacity of this vessel is 398 TEU. Some time ago, the barge operators indicated that in certain circumstances the standard bridge height was too little for container vessels. The replacement of bridges over 1 22 jo
18 t 6n X IR 0_Im S' a ship sails on an even keel. So, ballasting to reduce the height of the ship is hardly if at all possible. Measurei-nents During 16 days height and speed measurements were executed on Ehe river Rhine near Millingen. close to the DuEch-German border. The campaign resulted in 135 valid results, 89 barges loaded with 3 tiers and 46 with 4 Eiers. The overall result (Figures 4 and 5) shows the average height above the water level of the 3 tiers being 7.00 meter, 10% exceeding 7.50 m. For barges loaded with 4 tiers the average height is 8.92 m, while 10' '/0 exceeds 9.65 m. Questionnaire The velocity of 1 barges was measured. The average velocity upstream appeared to be 3.71 m/s (= 13.37 km/h). Plying downstream the average velocity was 5.40 m/s (= 19.44 km/h). During the measurements, the water level ranged from 8.08 to 9.08 m above the N.A.P. reference- level, which means that the current ranged from 0.75 mis to 0.95 m/s. Taking into account an average current of 0.85 m/s, During a period of three months, captains of container barges were asked to fill in a questionnaire on data regarding voyage and cargo. Captains of 22 barges completed the returned forms. In this way the data of 336 voyages was collected. Of 336, 180 trips (54%) were in the direction of Germany, so upstream and 156 (46%) were downstream; 236 times (70%) the ship was bound for or coming from Rotterdam, 100 times (30%) the port of origin or destination was Antwerp. The theoretical capacity of the 336 barge loads was 62,185 TEU or 185 TEU per barge. In practice 40,923 TEU was shipped, an average of 122 TEU per barge and an occupation rate of 66% on average. The reason for an occupation rate lesser than 100% can be fluctuations in the availability of cargo, restrictions because of heigh water (not in this period) or the tight schedule of these liner services, that prevents waiting for additional cargo. Of all voyages, 208 (62%) concerned barges loaded with 3 tiers and 128 (38%) barges loaded with 4 tiers. Barges loaded with 3 tiers carried 103 TEU on average and barges loaded with 4 tiers 164 TEU. The average weight of a loaded container was 12.4 ton/teu including the weight of the container itself. Because 10,883 TEU. representing 27%. were empty. the average weight of all containers was 9.6 ton/teu. The same figures for containers travelling upstream was 10.7 ton/teu and for containers travelling downstream 13.4 ton/teu. These loads ar far less than the maximum permissible container load! Most containers are either 20 or 40 feet long. The division recorded was: 55% containers of 20' and 45% I L of 40' length. The height of the container may vary between 8' (2.44 m) and 9'6" (2.90 m). The height of 8'6" (2.60 m) is most common at the moment. Containers of 9' and 9'6" are called high cube. The percentage of high-cube containers turned out to be 6.7%. 68% of all barges had ballast tanks, the volume ranging from 35 M3 to 1300 M3. Bailast capacities less than 500 M3 are used for trimming only, in other words, to ensure that the 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 301'. 20% 10% 100 0% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 5 40 5 60 5,80 6 CO 6 20 6 40 6 50 5.80 7,00 7,20 7,40 7,60 7 EO 8,00 8,20 8,40 7.80 cargo height (m) Figure 4: Probobiiity of exceedonce of container cargo height - barges loaded with 3 tiers 7.80 8.X 8 20 8 4C 8 50 8 80 9 00 9 20 9 40 960 9.80 10 00 10.20 10.40 cargo height (m) Figure 5: Probability of exceedonce of container cargo height - barges lo(ided with 4 tiers the average speed of the barges was 4.55 m/s in the water, upstream as well as downstream. The squat was calculated to be approximately 0.20 m according to the improved Schiifmethod. Returning to the height of the container loads, the average for an idle barge loaded with 3 tiers would be 7.20 m and 4 tiers 023
k': t - a_ 9.30 m. Taking into account a safety margin of 0.30 m as recommended by the PIANC Working Group, the necessary height of fixed bridges across the waterway would be 7.50 and 9.60 m respectively. At the moment. the standard bridge height in Europe is 7.00 m for 3 tiers and 9. 10 m for 4 tiers, obviously too small co meet the demands of the measured coneainerbarges. Tc = 1.06 m. For this ship holds T, = 0.80 m and Hs = 0.50 m so: H = (3 x 2.58) + 0.50-0.80-1.06 = 6.38 m. If the barge is loaded with 2 full tiers of containers and one container on top, which means: 2 x 27 + I = 55 TEU, the cargo weight W = 495 connes and Tc = 0.72 m, so: H, = (3 x 2.58) + 0.50-0.80-0.72 = 6.72 m. Comparison How can this difference between standards and practice be explained? To discover the answer, the original calculation has to be regarded. One has to keep in mind that the Working Group could hardly rely on practical experience at that time, and had to make several assumptions. For a ship sailing at zero m/s. the formulas applied were (see also Figure 6) : and H, = (n x Hj + H, - T, - T, T, = w Cb x L x B The symbols have the following meaning: H = vertical distance between the water and the highest point of the cargo H, = height of one container H, = distance between the bottom of the ship and the bottom of the hold T, = draught of the empty ship (even keel) T, = draught caused by the weight of the cargo W = weight of the cargo L = length over all of the ship B = width of the ship Taking into account a safety margin of 0.30 m the required bridge height is (rounded of 7.0 meter. This figure equals the recommendation of the PIANC Working Group. Based on the results of the questionnaire and the height measurements it is possible to make a new calculation for a barge representing the present situation on the river Rhine. An average barge has a capacity of 185 TEU, less than the common ciass V barge of I 10 x 1 1.4 m that has a capacity of 208 TEU. Suppose a representative barge being 1 1.4 m wide. The virtual length equais 185/208 x 110 = 97.8 m. The average barge load is 122 TEU, 73% = 89 TEU weighing 12.4 ton/teu, 27% = 33 TEU being empty. Because of the mix of 20' and 40' containers, the average weight of an empty container is 1.9 ton/teu. Than: W = (89 x 12.4) + (33 x 1.90) = 1166 tonnes. According to the formula Tc is: T, = 1 166 : (0.85 x 1 1.4 x 97.8) = 1.23 m. The certificate of comparable barges shows an increase in draught of I cm per 10.2 tonnes of cargo. In that case Tc will be 1 166/10.2 = 1. 14 m. The choice of a bloc-coefficient of 0.85 is of course less reliable than a certificate, so it is better to continue wieh T, = 1. 14 m. For a class V ship T. = 0.90 m and Hs = 0.60 m. So in case of 4 tiers antat least one 9'6'* high-cube container in the fourth tier: H = (3 x 2.58 + 2.90) + 0.60-0.90-1.14 = 9.20 m. Taking into account a squat of 0.20 m, the height of the sailing barge will be 9.00 above Ehe water level. This figure corresponds quite well with the average of the measurements, that was 8.92 m.,h.n Coliclusioii,H Figure 6 C, = bloc-coefficient, fixed at 0.85 n = number of tiers. The working group considered a class IV barge to be determining for bridge height. The capacity of this ship 81 TEU, the occupation rate 75% and the average weight of a (loaded) container 12 tonnes. So the weight of the cargo is: 0.75 x 12 x 81 = 729 tonnes. The width of the vessel being 9.5 m and the lengeh 85 m, the draught caused by the cargo is is The results of the questionnaire and the measurements gave many good data concerning container transport on the river Rhine. There is clear evidence that the present standards for bridge height do not fulfil the needs of modern container barges. Too little headroom will hamper the development of container transport by barge. Therefore. the srandards should be discussed again. I 24 M