基于三峽—葛洲壩通航樞紐匹配運(yùn)行的 聯(lián)動(dòng)船舶待閘分區(qū)控量研究

趙尊榮 王雁飛 劉瑩 楊標(biāo)

摘 要：本文為研究聯(lián)動(dòng)控制過壩船舶分區(qū)待閘合理控量問題，以過壩作業(yè)終端疏解通過能力為突破口，反推研究遠(yuǎn)端調(diào)度聯(lián)動(dòng)分區(qū)控量。在明確船舶過壩作業(yè)計(jì)劃組織制約要素基礎(chǔ)上，分析不同流量工況下兩壩匹配運(yùn)行疏解通過能力，推演日作業(yè)計(jì)劃閘次安排及排船量，依據(jù)歷史安檢合格率水平推算船舶安檢計(jì)劃推送量，最終確定滾動(dòng)計(jì)劃核心水域及近壩水域船舶控制范圍。文中研究選取壩間流量在15000m?/s～25000m?/s時(shí)，滿足兩壩匹配運(yùn)行所需聯(lián)動(dòng)船舶待閘分區(qū)控量操作示例，以指導(dǎo)調(diào)度指揮中預(yù)計(jì)劃聯(lián)動(dòng)控制合理分區(qū)實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：制約要素;匹配運(yùn)行;船舶安檢;聯(lián)動(dòng)控制;分區(qū)待閘

中圖分類號(hào)：U641? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2020）02-0077-04

自2017年11月始由長(zhǎng)江航務(wù)管理局牽頭，三峽通航管理局負(fù)責(zé)具體實(shí)施對(duì)長(zhǎng)江干線過閘船舶聯(lián)動(dòng)控制[1]，以保障長(zhǎng)江干線船舶過壩通航安全有序，而過壩計(jì)劃對(duì)船舶合理分區(qū)問題待閘有待深入探究。相繼于2018年6月1日起實(shí)施《長(zhǎng)江三峽水利樞紐過閘船舶安全檢查暫行辦法》[2]對(duì)過閘船舶實(shí)施百分百安檢，對(duì)船舶過壩交通組織各流程有效銜接，保證過壩計(jì)劃飽滿運(yùn)行以發(fā)揮樞紐通過能力提出了更高要求。為此，本文開展基于三峽—葛洲壩通航樞紐匹配運(yùn)行，兼顧船舶安檢要求對(duì)聯(lián)動(dòng)控制船舶合理分區(qū)待閘進(jìn)行研究，技術(shù)路線如圖1所示。

1 船舶過壩作業(yè)計(jì)劃制約要素

為充分保證船舶過壩航行安全暢通，在船舶過壩作業(yè)計(jì)劃編制時(shí)應(yīng)充分考慮轄區(qū)通航流量、通航水位條件、待閘錨泊容量等船閘運(yùn)行及船舶轄區(qū)通航邊界條件[3]，其共同確定船閘運(yùn)行方式，進(jìn)而決定了船閘疏散通過量，過壩作業(yè)計(jì)劃關(guān)鍵制約要素關(guān)系如圖2，可知船閘運(yùn)行方式對(duì)船閘通過能力的發(fā)揮至關(guān)重要，各流量檔下船閘運(yùn)行方式對(duì)應(yīng)為：

（1）葛洲壩一號(hào)閘運(yùn)行通航受大江航道水流特性影響，當(dāng)葛洲壩出庫流量小于15000m?/s時(shí)，一號(hào)閘雙向運(yùn)行，定時(shí)換向;葛洲壩出庫大于15000m?/s小于25000m?/s時(shí)，葛洲壩一號(hào)船閘單向下行，同時(shí)葛洲壩二號(hào)船閘以上行為主;當(dāng)葛洲壩入庫流量達(dá)到25000m?/s以上小于35000m?/s時(shí)，葛洲壩一號(hào)船單向下行僅白天運(yùn)行;超過35000m?/s一號(hào)閘停止運(yùn)行。

（2）當(dāng)葛洲壩入庫流量達(dá)到35000m?/s時(shí)，葛洲壩二、三號(hào)船閘迎向運(yùn)行;

（3）通常情況下，三峽南線船閘單向下行運(yùn)行，北線船閘單向上行運(yùn)行;三峽船閘五級(jí)運(yùn)行時(shí)，三峽南北線船閘閘次間隔時(shí)間均按85分鐘控制;

（4）三峽升船機(jī)廂次間隔時(shí)間同向60分鐘、迎向90分鐘控制。

2 兩壩疏解能力分析

根據(jù)上文船閘運(yùn)行船舶過壩制約要素分析，不同通航條件下兩壩實(shí)現(xiàn)匹配運(yùn)行方式不同，導(dǎo)致疏散能力不同[4]。本節(jié)以三峽出庫流量區(qū)間在15000m?/s～25000m?/s為例進(jìn)行研究，此流量條件下兩壩均可正常通航運(yùn)行，每天過兩壩南線、北線的船舶各可安排16個(gè)閘次，共計(jì)32閘次;葛洲壩一號(hào)閘單向下行理論最大可安排16閘次，二號(hào)閘每天可安排16個(gè)閘次（壩間夜間單向下行控制時(shí)段最大可分流4個(gè)下行閘次計(jì)劃，實(shí)際至多可安排上行閘次約12閘次），因此要實(shí)現(xiàn)兩壩匹配運(yùn)行的關(guān)鍵在于三號(hào)閘上行閘次的彌補(bǔ)排船。

當(dāng)葛洲壩出庫流量超過15000m?/s時(shí)水位條件較好，2#、3#閘可滿足船舶4.3m吃水通航過閘。3#閘運(yùn)行迎向30min，同向40min計(jì)算，3#閘滿負(fù)荷運(yùn)行日疏散量可達(dá)42閘次，若葛洲壩三號(hào)閘除與升船機(jī)匹配運(yùn)行外留約16個(gè)富余閘次，彌補(bǔ)上行閘次以及申報(bào)過一壩船舶，此種模式下兩壩可實(shí)現(xiàn)匹配運(yùn)行。

3 兩壩聯(lián)合運(yùn)行作業(yè)計(jì)劃安排

3.1 過壩作業(yè)計(jì)劃框架

通常三峽南線下行、北線上行的主體運(yùn)行方式，兩壩匹配銜接取決于葛洲壩1#、2#、3#閘的運(yùn)行分流方式確定。根據(jù)過壩通航流量控制標(biāo)準(zhǔn)，該檔流量條件下， 1號(hào)閘運(yùn)行方式為全天候單向下行通航，對(duì)接疏散南線下行普通貨船閘次船舶。危險(xiǎn)品閘次排船上下行均通過2#閘疏散，因此，當(dāng)安排下行閘次危險(xiǎn)品時(shí)，2#閘上行對(duì)接北線船舶閘次被擠占。該檔流量下為實(shí)現(xiàn)三峽船閘飽滿運(yùn)行，3#閘充分發(fā)揮調(diào)配彌補(bǔ)功能，即除對(duì)接升船機(jī)船舶實(shí)現(xiàn)快速過兩壩（約10閘次）、客船閘次（約6閘次）、過一壩船舶（約4閘次）安排外，應(yīng)安排大致同下行危險(xiǎn)品閘次、夜間單向下行控制時(shí)段等量艘次上行普通船舶（12～16艘次，折合北線約3～4閘）。

3.2計(jì)劃排船閘次及艘次

在汛期，葛洲壩船閘入庫流量達(dá)到15000m?/s以上、25000m?/s以下時(shí)各船閘（升船機(jī)）具體計(jì)劃閘次及對(duì)應(yīng)艘次預(yù)排檔如表1、表2所示。

3.3作業(yè)計(jì)劃船舶分類控量

根據(jù)上表測(cè)算可知，壩間汛期流量15000m?/s-25000m?/s通航時(shí)，根據(jù)壩間航行規(guī)則、三峽-葛洲壩通航流量控制標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)2#、3#閘計(jì)劃安排上行過兩壩非升船機(jī)船舶并預(yù)留一定富余艘次合計(jì)約70艘次時(shí)，同時(shí)應(yīng)兼顧申報(bào)到錨先后各船型尺寸搭配，利用壩間錨地儲(chǔ)備上行待閘船舶，折合成北線同等當(dāng)量16閘次，以保證北線飽滿運(yùn)行。

由于汛期流量加大，升船機(jī)運(yùn)行對(duì)上下門檻水位要求嚴(yán)格，升船機(jī)閘次安排非追求滿負(fù)荷運(yùn)行，主要對(duì)符合升船機(jī)尺寸船舶進(jìn)行分流達(dá)到快速過壩疏散目的，留有富余閘次空間。三號(hào)閘應(yīng)騰出上行閘次空檔彌補(bǔ)北線斷檔閘次，當(dāng)升船機(jī)船型船舶申報(bào)過壩需求旺盛時(shí)，上、下行升船機(jī)船舶應(yīng)適當(dāng)控制壓縮。經(jīng)推演，當(dāng)過升船機(jī)船舶日安排計(jì)劃量上行按6艘、下行10艘控制，能較好實(shí)現(xiàn)相應(yīng)閘次匹配運(yùn)行。

根據(jù)調(diào)度規(guī)程[5]對(duì)各類船型優(yōu)先度的劃分及過壩運(yùn)輸需求結(jié)構(gòu)，日過壩作業(yè)計(jì)劃具體控量執(zhí)行如下：

（1）優(yōu)先船：全額優(yōu)先及時(shí)安排。

（2）升船機(jī)船舶：根據(jù)過機(jī)船舶申報(bào)過壩需求規(guī)律，升船機(jī)船舶按上6下10的比例進(jìn)行分配。

（3）商品車船：最新的調(diào)度規(guī)程關(guān)于商品車船運(yùn)輸引導(dǎo)政策，2019年10月1日至2020年10月1日優(yōu)先名額上下各按1艘控制，則商品車排船上1下1。此后，對(duì)不符合升船機(jī)通航尺寸商品車，不優(yōu)先安排南北線。

（4）集裝箱船：運(yùn)輸按日均上下各3閘次安排，結(jié)合運(yùn)輸需求和可排額度，集裝箱排船數(shù)按上6下6控制。

（5）危險(xiǎn)品船舶：①一級(jí)：雙邊日均安排不超過1閘次按1閘次計(jì)算，排船數(shù)取4艘。②二級(jí)：運(yùn)輸需求量大于一級(jí)，每日1～2閘不等，排船數(shù)雙邊6艘。

此外，示范船型船閘次安排雙邊合計(jì)不超過1閘次，遵從單邊排船原則。當(dāng)示范船型非整閘次申報(bào)來船時(shí)，按普貨船到錨先后順序排船。

過升船機(jī)船、商品車、集裝箱示范船型嚴(yán)格按照調(diào)度規(guī)程及相關(guān)政策進(jìn)行分類控量，在各類船型限額分配、總量約束，分類優(yōu)先船舶及危險(xiǎn)品閘次船舶足額安排時(shí)擠占普通閘次排船量，具體日作業(yè)計(jì)劃分類排船如表3。

而實(shí)際過壩組織中，各類船型航次申報(bào)由航運(yùn)企業(yè)根據(jù)航運(yùn)市場(chǎng)及企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃決定，申報(bào)各類來船存在過壩作業(yè)計(jì)劃缺量的情況，此時(shí)為充分發(fā)揮兩壩疏散效能，切實(shí)服務(wù)船民，需要對(duì)各類船型作業(yè)計(jì)劃分量進(jìn)行調(diào)配，具體調(diào)配遵循作業(yè)總量保證、同類船型雙邊彌補(bǔ)、到錨排序整體均衡等原則。調(diào)配指標(biāo)代數(shù)關(guān)系如表4。

4 安檢計(jì)劃推送控量

過壩船舶實(shí)施百分百安檢，需安檢合格后才能編制其過壩作業(yè)計(jì)劃。為保證日作業(yè)計(jì)劃船舶足量?jī)?chǔ)備，船舶安檢計(jì)劃推送量應(yīng)大于作業(yè)計(jì)劃排船量，普貨船舶安檢計(jì)劃推送量由作業(yè)計(jì)劃需求量結(jié)合歷史安檢合格率水平確定，對(duì)分類非普貨船，當(dāng)單邊申報(bào)數(shù)量足額時(shí)加一，控制數(shù)范圍內(nèi)全部推送，代數(shù)關(guān)系如表5。推送非受限船安檢計(jì)劃雙邊日總量控制160艘次左右（包括安檢復(fù)查、復(fù)檢等）。

5 聯(lián)動(dòng)船舶滾動(dòng)分區(qū)控量

為保證安檢可操作性及實(shí)現(xiàn)率，對(duì)進(jìn)入核心水域的船舶才推送安檢計(jì)劃。通常情況下，結(jié)合核心水域錨地容量，核心水域船舶數(shù)控制在日均過壩疏解量的3倍，近壩水域船舶數(shù)控制在日均過壩疏解量。緣由在于船舶自收到滾動(dòng)計(jì)劃后從當(dāng)前水域滾進(jìn)下一水域，由于聯(lián)動(dòng)控制水域里程范圍長(zhǎng)，加上部分航段存在臨時(shí)管控、分時(shí)段通航干預(yù)等因素，船舶滾動(dòng)進(jìn)區(qū)需要一定的航行時(shí)間。

6 過壩需求與待閘條件下的聯(lián)動(dòng)分區(qū)控量

根據(jù)壩間流量15000m?/s～25000m?/s下對(duì)應(yīng)各區(qū)待閘船舶容量及預(yù)計(jì)劃需求量二者制約關(guān)系，同時(shí)兼顧近壩水域單邊待閘300艘范圍內(nèi)足量集結(jié)儲(chǔ)備船舶過壩，對(duì)該檔流量下最大船舶申報(bào)量進(jìn)行分區(qū)控量，操作時(shí)各區(qū)以錨地待閘容量為上限，當(dāng)預(yù)計(jì)劃需求量小于核心近壩水域可待閘容量時(shí)，以可待閘容量數(shù)為控量標(biāo)準(zhǔn)，將2018年汛期三峽出庫流量在15000m?/s～25000m?/s期間時(shí)，壩上、壩下船舶申報(bào)極大值進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分區(qū)控量結(jié)果如表7。

7應(yīng)用分析及建議

在15000m?/s～25000m?/s流量條件下，實(shí)際申報(bào)船舶數(shù)待閘峰值均在聯(lián)動(dòng)控制水域可泊容量范圍內(nèi)。對(duì)比聯(lián)動(dòng)控制水域各區(qū)船舶待閘容量可知：壩上預(yù)計(jì)劃核心水域按過壩作業(yè)計(jì)劃，3天排船數(shù)聯(lián)動(dòng)需求量超過實(shí)際可待閘船舶容量。

為連貫銜接聯(lián)動(dòng)控制下船舶過壩交通組織，進(jìn)一步發(fā)揮船閘通過能力，一是要求列入預(yù)計(jì)劃各區(qū)船舶尤其是下行進(jìn)入核心水域船舶，按規(guī)定時(shí)間達(dá)到;二是對(duì)過閘船舶安檢環(huán)節(jié)充分保證效率，確保作業(yè)計(jì)劃排船連貫銜接;三是加大壩上近壩水域內(nèi)錨地建設(shè)，提升待閘條件。

8結(jié)束語

本文著力從計(jì)劃編制層面遵循的調(diào)度原則及優(yōu)先分類配額，銜接船舶過壩安檢環(huán)節(jié)推演聯(lián)動(dòng)控制分區(qū)控量，以指導(dǎo)聯(lián)動(dòng)控制過壩船舶有序滾動(dòng)待閘，并提出了聯(lián)動(dòng)過壩控制交通組織保障措施。為有效聯(lián)控船舶分區(qū)待閘過壩，一方面要加強(qiáng)技術(shù)手段創(chuàng)新，整合推廣應(yīng)用北斗、GPS、AIS，電子巡航等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度船舶定位，動(dòng)態(tài)跟蹤船位信息，做到對(duì)各區(qū)待閘船舶數(shù)量及各分類船舶信息準(zhǔn)確掌握;另一方面需要暢通聯(lián)動(dòng)控制信息渠道，各海事機(jī)構(gòu)加強(qiáng)信息溝通，并建立完善配套的聯(lián)動(dòng)控制過壩船舶誠信管理實(shí)施機(jī)制。

參考文獻(xiàn)：

[1]長(zhǎng)江航務(wù)管理局.《長(zhǎng)江干線過壩船舶聯(lián)動(dòng)控制方案》，2017

[2]交通運(yùn)輸部.《長(zhǎng)江三峽水利樞紐過閘船舶安全檢查暫行辦法》2018年第1號(hào).

[3]張培林，于樂. 提高三峽船閘通過能力的船舶運(yùn)輸組織方案[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版），2014，38（03）：502-506.

[4]三峽升船機(jī)與船閘聯(lián)合調(diào)度技術(shù)研究報(bào)告[R].湖北：長(zhǎng)江三峽通航管理局，2014.

[5]長(zhǎng)江三峽通航管理局.《三峽—葛洲壩水利樞紐通航調(diào)度規(guī)程》，2018.