基于汛期流量突變過壩船舶交通組織應急響應模式研究

林賢 趙尊榮 裴鴻斐 陳梓豪

摘要：針對汛期三峽河段通航流量突變對既定船舶過壩計劃組織干擾問題，本文運用Petrl網理論對流量突變下的交通組織架構進行了描述和分析，構建了基于流量突變下的動態交通組織架構，提出貫穿流量突變“事前-事中-事后”的交通組織應急響應模式，在此基礎上梳理出配套組織流程，以提高應對可操作性和響應速率。

關鍵詞：流量突變;Petrl網;交通組織;響應模式

中圖分類號：U692文獻標識碼：A文章編號：1006—7973（2022）05-0105-03

三峽水利樞紐工程的建成，極大地改善了長江上游的通航條件，船舶大型化發展趨勢明顯，過閘貨運需求迅猛增長，其航運效益發揮在助推長江經濟帶建設，服務沿江經濟帶發展中起到了重要的作用。但由于上游汛期降雨來流不均，通航流量[1]非規律性變化乃至流量突變直接影響過壩船舶正常交通組織，為此，基于汛期流量突變下的交通組織應急響應模式研究，可為汛期流量突變下的船舶交通組織應急管理、轄區船舶通航安全保障提供參考。

1基于流量突變下的交通組織理論及技術方法研究

船舶交通組織可分為靜態交通組織和動態交通組織[2]，靜態交通組織指的是制定航行規則達到對通航水域內船舶的制度化管理;動態交通組織指的是根據實時通航環境的改變，為保障通航安全，通航管理部門對該通航水域實行的一系列交通管制措施。因此，流量突變下的交通組織應急模式研究，屬于動態交通組織范疇，通過運用Petri網結構構建基于流量突變下的交通組織結構，為后續交通組織應急響應模式研究提供基礎。

1.1Petri網結構概述

Petri網是由庫所、變遷和連接庫所與變遷的有向弧組成的一種圖形化研究工具[3]，可以用數學描述離散并行的系統，適用于描述異步的、并發的系統模型，它既可以用嚴格的數學方式表述，也可以用直觀的圖形表達。

作為一種圖形化建模工具，Petri網利用四個標識元素進行系統建模：位置（place）、轉移（transition）、弧（arc）、托肯（token），其中用位置、轉移、弧的連接表示系統的靜態功能，通過轉移點火和托肯的移動描述系統的動態行為。用Petri網建模一個實際系統時，網圖由結點和弧組成，如圖1所示，結點是網的位置和轉移，弧是位置和轉移組成的有序偶，從結點x到y的箭頭（有向弧）表示有序偶（x，y）。網系統的初始標識（M0）描述被模擬系統的初始狀態，以此為基點發生一個變遷就命名一個新的標識（Mi），變遷的接連發生和標識變化構成了網系統的運行過程。在關聯矩陣C、標識M、點火序列U確定后，可以利用網狀態方程來表征Petri 網的變化過程，即：Mn+1=Mn+CUn+1。此外，狀態標識變遷與否和變遷結果，由Petri網觸發規則所決定。

1.2基于交通組織的Petri網

流量突變下的交通組織受流量突變量、躍遷檔次、躍遷次數、流量值等因素的交互約束，組成交通組織系統的簡單個體之間存在著或強或弱的相互作用。針對交通組織架構重組過程流的層次性與交叉性，傳統的理論方法不能很好地表征組織架構的上述特征，因此選擇運用Petri網方法設計交通組織架構。根據流量突變下的交通組織實際狀況，結合汛期通航調度組織相關要求，利用Petri網對基于流量突變下的交通組織架構進行構建。為便于模擬分析，利用Petri網的“顏色”特性，把交通組織中具有相同行為特征元素歸屬到一個位置節點或變遷節點，通過托肯傳遞表征系統動態行為，從而簡化模型結構。

從交通組織具體流程來看，其整體過程一般概括為四個方面，即接到梯調中心的流量突變信息、先期組織、配套組織調度、后期處置。先期組織是對流量突變前通航要素的搜集處置，涉及多個業務部門的信息傳遞與跨界協調，決定交通組織的效果。配套組織調度包括流量突變受限船舶、重點船舶、重點閘次、運行銜接、兩壩匹配等環節，由于流量突變下的交通組織基于流量躍遷等級，針對不同的躍遷等級，采取不同的交通組織對策和保障措施，因此在這一過程中判斷流量躍遷的等級成為交通組織的關鍵。后期處置的包括交通管控中止、有序疏導受限船舶、統籌協調各部門等恢復正常的通航秩序，相關的交通組織架構如圖2所示，基于流量突變的交通組織的Petri網架構如圖3所示。

Petri網架構圖中的庫所與變遷含義如表1所示，當指揮中心接到梯調中心的流量變化報告后，會啟動先期的交通組織工作，與此同時收集相關通航信息;其次，判斷流量突變躍遷等級，Dispatch為各個流量突變躍遷等級下交通組織過程的次生變遷;隨后，確定相應的交通組織方案并實施，然后收集交通組織實施情況;再次對流量突變進行核實，需要向梯調中心進行信息核實;最后，進入后期處置環節，恢復正常通航。

2基于流量突變下的交通組織應急響應模式研究

基于流量突變下的交通組織應急響應是面對事件全過程的動態管理，一套適應其事件的應急響應模式[4] 不但可以高效地采取應急響應措施，而且可以整體聯動事件應對相關要素，合力保障轄區內公共利益以及船方的生命財產安全。

2.1應急響應架構

構建基于流量突變下的交通組織應急響應模式，旨在解決涉及流量突變的應對處置工作中，由于多主體職責分工不明確、響應程序不連貫等而造成的沖突、低效的問題。

當流量突變發生時，應急響應體系按照“預警-響應-實施-結束”的常態進程運作，當指揮中心接到梯調中心流量突變預警信息后，指揮中心會向梯調中心再次核實，確定流量突變的時間段，突變躍遷量等相關突變信息，根據流量突變躍遷進行預警分級，選擇配套應急方案，實施應急交通組織。若隨著時間的推移，流量突變相對于早期的預警信息有較大的變化，適時作出組織方案的調整，在流量突變結束后，做好現場的交通管控及后期的總結評估工作，如圖4所示。

2.2應急響應流程

根據應急響應思維流程，針對流量突變下的交通組織特點，從“事前-事中-事后”的角度出發，確定一套基于流量突變下的交通組織應急響應模式。基于流量突變下的交通組織與事前準備、事中應對、事后處置有著密不可分的關系，在流程中每一步合理的響應，可以使流量突變所造成的通航風險得到控制，具體基于流量突變下的交通組織應急響應流程如圖5所示。

由圖5可知，根據以往水文氣象數據的統計分析，通常可以得到流量突變的一般規律，適機預先開展應急演練，為流量突變下交通組織的快速應急響應做準備。當收到流量突變預報時，立即判斷流量突變躍遷的等級，啟動預警，實施相應級別的應急響應與部署。

當確定流量將發生突變時，指揮中心會與各基層單位進行應急會商，啟動相對應的交通組織應急方案進行應急處置，并實時地獲得梯調中心的流量信息反饋，過程中根據流量突變態勢變更應急響應等級，重新部署相對應的交通組織應急方案。當應急響應結束后，指揮中心應做好后續的工作部署，要及時掌握現場的交通組織執行情況、通航建筑物的運行情況、實時的水文氣象情況等信息，積極有序疏導受限船舶，并在多部門的協同協作下恢復轄區內的常態化通航，做好常態化交通組織工作，最后對本次的應急響應進行總結、反思和評價，從而提高應急處置能力。

3結語

基于Pet·警-響應-實施-結束”應急響應處置程序，提出了“事前-事中-事后”應急響應模式，并結合三峽河段應對流量突變的職能分工，梳理了應對流量突變下的交通組織應急響應總體流程圖，以充分發揮相關部門的應急分工協同作用，為防汛通航實踐提供指導，提高應對流量突變的交通組織水平。

參考文獻：

[1]趙寒寒，楊曦，杜榮，馮志濤.長江三峽一葛洲壩水利樞紐兩壩間航道汛期通航流量新舊標準對比分析[J]，中國水運，2021，（02）：156-158.

[2]吳兆麟.朱軍編著.海上交通工程[M]，第2版，大連：大連海事大學出版社，2004：422-467.

[3]李亞軻.基于隨機Petn網的跨域突發事件應急聯動機制研究[D].中國地質大學（北京），2019.

[4]唐文喆.船舶交通管理系統在事故應急響應中應用研究[D].大連海事大學，2013.