基于三峽—葛洲壩通航樞紐匹配運行的 聯動船舶待閘分區控量研究

趙尊榮 王雁飛 劉瑩 楊標

摘 要：本文為研究聯動控制過壩船舶分區待閘合理控量問題，以過壩作業終端疏解通過能力為突破口，反推研究遠端調度聯動分區控量。在明確船舶過壩作業計劃組織制約要素基礎上，分析不同流量工況下兩壩匹配運行疏解通過能力，推演日作業計劃閘次安排及排船量，依據歷史安檢合格率水平推算船舶安檢計劃推送量，最終確定滾動計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，滿足兩壩匹配運行所需聯動船舶待閘分區控量操作示例，以指導調度指揮中預計劃聯動控制合理分區實際應用。

關鍵詞：制約要素;匹配運行;船舶安檢;聯動控制;分區待閘

中圖分類號：U641? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）02-0077-04

自2017年11月始由長江航務管理局牽頭，三峽通航管理局負責具體實施對長江干線過閘船舶聯動控制[1]，以保障長江干線船舶過壩通航安全有序，而過壩計劃對船舶合理分區問題待閘有待深入探究。相繼于2018年6月1日起實施《長江三峽水利樞紐過閘船舶安全檢查暫行辦法》[2]對過閘船舶實施百分百安檢，對船舶過壩交通組織各流程有效銜接，保證過壩計劃飽滿運行以發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行，兼顧船舶安檢要求對聯動控制船舶合理分區待閘進行研究，技術路線如圖1所示。

1 船舶過壩作業計劃制約要素

為充分保證船舶過壩航行安全暢通，在船舶過壩作業計劃編制時應充分考慮轄區通航流量、通航水位條件、待閘錨泊容量等船閘運行及船舶轄區通航邊界條件[3]，其共同確定船閘運行方式，進而決定了船閘疏散通過量，過壩作業計劃關鍵制約要素關系如圖2，可知船閘運行方式對船閘通過能力的發揮至關重要，各流量檔下船閘運行方式對應為：

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

（2）當葛洲壩入庫流量達到35000m?/s時，葛洲壩二、三號船閘迎向運行;

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

（4）三峽升船機廂次間隔時間同向60分鐘、迎向90分鐘控制。

2 兩壩疏解能力分析

根據上文船閘運行船舶過壩制約要素分析，不同通航條件下兩壩實現匹配運行方式不同，導致疏散能力不同[4]。本節以三峽出庫流量區間在15000m?/s～25000m?/s為例進行研究，此流量條件下兩壩均可正常通航運行，每天過兩壩南線、北線的船舶各可安排16個閘次，共計32閘次;葛洲壩一號閘單向下行理論最大可安排16閘次，二號閘每天可安排16個閘次（壩間夜間單向下行控制時段最大可分流4個下行閘次計劃，實際至多可安排上行閘次約12閘次），因此要實現兩壩匹配運行的關鍵在于三號閘上行閘次的彌補排船。

當葛洲壩出庫流量超過15000m?/s時水位條件較好，2#、3#閘可滿足船舶4.3m吃水通航過閘。3#閘運行迎向30min，同向40min計算，3#閘滿負荷運行日疏散量可達42閘次，若葛洲壩三號閘除與升船機匹配運行外留約16個富余閘次，彌補上行閘次以及申報過一壩船舶，此種模式下兩壩可實現匹配運行。

3 兩壩聯合運行作業計劃安排

3.1 過壩作業計劃框架

通常三峽南線下行、北線上行的主體運行方式，兩壩匹配銜接取決于葛洲壩1#、2#、3#閘的運行分流方式確定。根據過壩通航流量控制標準，該檔流量條件下， 1號閘運行方式為全天候單向下行通航，對接疏散南線下行普通貨船閘次船舶。危險品閘次排船上下行均通過2#閘疏散，因此，當安排下行閘次危險品時，2#閘上行對接北線船舶閘次被擠占。該檔流量下為實現三峽船閘飽滿運行，3#閘充分發揮調配彌補功能，即除對接升船機船舶實現快速過兩壩（約10閘次）、客船閘次（約6閘次）、過一壩船舶（約4閘次）安排外，應安排大致同下行危險品閘次、夜間單向下行控制時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計劃排船閘次及艘次

在汛期，葛洲壩船閘入庫流量達到15000m?/s以上、25000m?/s以下時各船閘（升船機）具體計劃閘次及對應艘次預排檔如表1、表2所示。

3.3作業計劃船舶分類控量

根據上表測算可知，壩間汛期流量15000m?/s-25000m?/s通航時，根據壩間航行規則、三峽-葛洲壩通航流量控制標準，當2#、3#閘計劃安排上行過兩壩非升船機船舶并預留一定富余艘次合計約70艘次時，同時應兼顧申報到錨先后各船型尺寸搭配，利用壩間錨地儲備上行待閘船舶，折合成北線同等當量16閘次，以保證北線飽滿運行。

由于汛期流量加大，升船機運行對上下門檻水位要求嚴格，升船機閘次安排非追求滿負荷運行，主要對符合升船機尺寸船舶進行分流達到快速過壩疏散目的，留有富余閘次空間。三號閘應騰出上行閘次空檔彌補北線斷檔閘次，當升船機船型船舶申報過壩需求旺盛時，上、下行升船機船舶應適當控制壓縮。經推演，當過升船機船舶日安排計劃量上行按6艘、下行10艘控制，能較好實現相應閘次匹配運行。

根據調度規程[5]對各類船型優先度的劃分及過壩運輸需求結構，日過壩作業計劃具體控量執行如下：

（1）優先船：全額優先及時安排。

（2）升船機船舶：根據過機船舶申報過壩需求規律，升船機船舶按上6下10的比例進行分配。

（3）商品車船：最新的調度規程關于商品車船運輸引導政策，2019年10月1日至2020年10月1日優先名額上下各按1艘控制，則商品車排船上1下1。此后，對不符合升船機通航尺寸商品車，不優先安排南北線。

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

（5）危險品船舶：①一級：雙邊日均安排不超過1閘次按1閘次計算，排船數取4艘。②二級：運輸需求量大于一級，每日1～2閘不等，排船數雙邊6艘。

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

過升船機船、商品車、集裝箱示范船型嚴格按照調度規程及相關政策進行分類控量，在各類船型限額分配、總量約束，分類優先船舶及危險品閘次船舶足額安排時擠占普通閘次排船量，具體日作業計劃分類排船如表3。

而實際過壩組織中，各類船型航次申報由航運企業根據航運市場及企業生產計劃決定，申報各類來船存在過壩作業計劃缺量的情況，此時為充分發揮兩壩疏散效能，切實服務船民，需要對各類船型作業計劃分量進行調配，具體調配遵循作業總量保證、同類船型雙邊彌補、到錨排序整體均衡等原則。調配指標代數關系如表4。

4 安檢計劃推送控量

過壩船舶實施百分百安檢，需安檢合格后才能編制其過壩作業計劃。為保證日作業計劃船舶足量儲備，船舶安檢計劃推送量應大于作業計劃排船量，普貨船舶安檢計劃推送量由作業計劃需求量結合歷史安檢合格率水平確定，對分類非普貨船，當單邊申報數量足額時加一，控制數范圍內全部推送，代數關系如表5。推送非受限船安檢計劃雙邊日總量控制160艘次左右（包括安檢復查、復檢等）。

5 聯動船舶滾動分區控量

為保證安檢可操作性及實現率，對進入核心水域的船舶才推送安檢計劃。通常情況下，結合核心水域錨地容量，核心水域船舶數控制在日均過壩疏解量的3倍，近壩水域船舶數控制在日均過壩疏解量。緣由在于船舶自收到滾動計劃后從當前水域滾進下一水域，由于聯動控制水域里程范圍長，加上部分航段存在臨時管控、分時段通航干預等因素，船舶滾動進區需要一定的航行時間。

6 過壩需求與待閘條件下的聯動分區控量

根據壩間流量15000m?/s～25000m?/s下對應各區待閘船舶容量及預計劃需求量二者制約關系，同時兼顧近壩水域單邊待閘300艘范圍內足量集結儲備船舶過壩，對該檔流量下最大船舶申報量進行分區控量，操作時各區以錨地待閘容量為上限，當預計劃需求量小于核心近壩水域可待閘容量時，以可待閘容量數為控量標準，將2018年汛期三峽出庫流量在15000m?/s～25000m?/s期間時，壩上、壩下船舶申報極大值進行聯動分區控量結果如表7。

7應用分析及建議

在15000m?/s～25000m?/s流量條件下，實際申報船舶數待閘峰值均在聯動控制水域可泊容量范圍內。對比聯動控制水域各區船舶待閘容量可知：壩上預計劃核心水域按過壩作業計劃，3天排船數聯動需求量超過實際可待閘船舶容量。

為連貫銜接聯動控制下船舶過壩交通組織，進一步發揮船閘通過能力，一是要求列入預計劃各區船舶尤其是下行進入核心水域船舶，按規定時間達到;二是對過閘船舶安檢環節充分保證效率，確保作業計劃排船連貫銜接;三是加大壩上近壩水域內錨地建設，提升待閘條件。

8結束語

本文著力從計劃編制層面遵循的調度原則及優先分類配額，銜接船舶過壩安檢環節推演聯動控制分區控量，以指導聯動控制過壩船舶有序滾動待閘，并提出了聯動過壩控制交通組織保障措施。為有效聯控船舶分區待閘過壩，一方面要加強技術手段創新，整合推廣應用北斗、GPS、AIS，電子巡航等系統實現高精度船舶定位，動態跟蹤船位信息，做到對各區待閘船舶數量及各分類船舶信息準確掌握;另一方面需要暢通聯動控制信息渠道，各海事機構加強信息溝通，并建立完善配套的聯動控制過壩船舶誠信管理實施機制。

參考文獻：

[1]長江航務管理局.《長江干線過壩船舶聯動控制方案》，2017

[2]交通運輸部.《長江三峽水利樞紐過閘船舶安全檢查暫行辦法》2018年第1號.

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

[4]三峽升船機與船閘聯合調度技術研究報告[R].湖北：長江三峽通航管理局，2014.

[5]長江三峽通航管理局.《三峽—葛洲壩水利樞紐通航調度規程》，2018.