基于三峡—葛洲坝通航枢纽匹配运行的 联动船舶待闸分区控量研究
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作者:赵尊荣 王雁飞 刘莹 杨标
摘 要：本文为研究联动控制过坝船舶分区待闸合理控量问题，以过坝作业终端疏解通过能力为突破口，反推研究远端调度联动分区控量。在明确船舶过坝作业计划组织制约要素基础上，分析不同流量工况下两坝匹配运行疏解通过能力，推演日作业计划闸次安排及排船量，依据历史安检合格率水平推算船舶安检计划推送量，最终确定滚动计划核心水域及近坝水域船舶控制范围。文中研究选取坝间流量在15000m?/s～25000m?/s时，满足两坝匹配运行所需联动船舶待闸分区控量操作示例，以指导调度指挥中预计划联动控制合理分区实际应用。
关键词：制约要素;匹配运行;船舶安检;联动控制;分区待闸
中图分类号：U641 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2020）02-0077-04
自2017年11月始由长江航务管理局牵头，三峡通航管理局负责具体实施对长江干线过闸船舶联动控制[1]，以保障长江干线船舶过坝通航安全有序，而过坝计划对船舶合理分区问题待闸有待深入探究。相继于2018年6月1日起实施《长江三峡水利枢纽过闸船舶安全检查暂行办法》[2]对过闸船舶实施百分百安检，对船舶过坝交通组织各流程有效衔接，保证过坝计划饱满运行以发挥枢纽通过能力提出了更高要求。为此，本文开展基于三峡—葛洲坝通航枢纽匹配运行，兼顾船舶安检要求对联动控制船舶合理分区待闸进行研究，技术路线如图1所示。
1 船舶过坝作业计划制约要素
为充分保证船舶过坝航行安全畅通，在船舶过坝作业计划编制时应充分考虑辖区通航流量、通航水位条件、待闸锚泊容量等船闸运行及船舶辖区通航边界条件[3]，其共同确定船闸运行方式，进而决定了船闸疏散通过量，过坝作业计划关键制约要素关系如图2，可知船闸运行方式对船闸通过能力的发挥至关重要，各流量档下船闸运行方式对应为：
（1）葛洲坝一号闸运行通航受大江航道水流特性影响，当葛洲坝出库流量小于15000m?/s时，一号闸双向运行，定时换向;葛洲坝出库大于15000m?/s小于25000m?/s时，葛洲坝一号船闸单向下行，同时葛洲坝二号船闸以上行为主;当葛洲坝入库流量达到25000m?/s以上小于35000m?/s时，葛洲坝一号船单向下行仅白天运行;超过35000m?/s一号闸停止运行。
（2）当葛洲坝入库流量达到35000m?/s时，葛洲坝二、三号船闸迎向运行;
（3）通常情况下，三峡南线船闸单向下行运行，北线船闸单向上行运行;三峡船闸五级运行时，三峡南北线船闸闸次间隔时间均按85分钟控制;
（4）三峡升船机厢次间隔时间同向60分钟、迎向90分钟控制。
2 两坝疏解能力分析
根据上文船闸运行船舶过坝制约要素分析，不同通航条件下两坝实现匹配运行方式不同，导致疏散能力不同[4]。本节以三峡出库流量区间在15000m?/s～25000m?/s为例进行研究，此流量条件下两坝均可正常通航运行，每天过两坝南线、北线的船舶各可安排16个闸次，共计32闸次;葛洲坝一号闸单向下行理论最大可安排16闸次，二号闸每天可安排16个闸次（坝间夜间单向下行控制时段最大可分流4个下行闸次计划，实际至多可安排上行闸次约12闸次），因此要实现两坝匹配运行的关键在于三号闸上行闸次的弥补排船。
当葛洲坝出库流量超过15000m?/s时水位条件较好，2#、3#闸可满足船舶4.3m吃水通航过闸。3#闸运行迎向30min，同向40min计算，3#闸满负荷运行日疏散量可达42闸次，若葛洲坝三号闸除与升船机匹配运行外留约16个富余闸次，弥补上行闸次以及申报过一坝船舶，此种模式下两坝可实现匹配运行。
3 两坝联合运行作业计划安排
3.1 过坝作业计划框架
通常三峡南线下行、北线上行的主体运行方式，两坝匹配衔接取决于葛洲坝1#、2#、3#闸的运行分流方式确定。根据过坝通航流量控制标准，该档流量条件下， 1号闸运行方式为全天候单向下行通航，对接疏散南线下行普通货船闸次船舶。危险品闸次排船上下行均通过2#闸疏散，因此，当安排下行闸次危险品时，2#闸上行对接北线船舶闸次被挤占。该档流量下为实现三峡船闸饱满运行，3#闸充分发挥调配弥补功能，即除对接升船机船舶实现快速过两坝（约10闸次）、客船闸次（约6闸次）、过一坝船舶（约4闸次）安排外，应安排大致同下行危险品闸次、夜间单向下行控制时段等量艘次上行普通船舶（12～16艘次，折合北线约3～4闸）。
3.2计划排船闸次及艘次
在汛期，葛洲坝船闸入库流量达到15000m?/s以上、25000m?/s以下时各船闸（升船机）具体计划闸次及对应艘次预排档如表1、表2所示。
3.3作业计划船舶分类控量
根据上表测算可知，坝间汛期流量15000m?/s-25000m?/s通航时，根据坝间航行规则、三峡-葛洲坝通航流量控制标准，当2#、3#闸计划安排上行过两坝非升船机船舶并预留一定富余艘次合计约70艘次时，同时应兼顾申报到锚先后各船型尺寸搭配，利用坝间锚地储备上行待闸船舶，折合成北线同等当量16閘次，以保证北线饱满运行。
由于汛期流量加大，升船机运行对上下门槛水位要求严格，升船机闸次安排非追求满负荷运行，主要对符合升船机尺寸船舶进行分流达到快速过坝疏散目的，留有富余闸次空间。三号闸应腾出上行闸次空档弥补北线断档闸次，当升船机船型船舶申报过坝需求旺盛时，上、下行升船机船舶应适当控制压缩。经推演，当过升船机船舶日安排计划量上行按6艘、下行10艘控制，能较好实现相应闸次匹配运行。 根据调度规程[5]对各类船型优先度的划分及过坝运输需求结构，日过坝作业计划具体控量执行如下：
（1）优先船：全额优先及时安排。
（2）升船机船舶：根据过机船舶申报过坝需求规律，升船机船舶按上6下10的比例进行分配。
（3）商品车船：最新的调度规程关于商品车船运输引导政策，2019年10月1日至2020年10月1日优先名额上下各按1艘控制，则商品车排船上1下1。此后，对不符合升船机通航尺寸商品车，不优先安排南北线。
（4）集装箱船：运输按日均上下各3闸次安排，结合运输需求和可排额度，集装箱排船数按上6下6控制。
（5）危险品船舶：①一级：双边日均安排不超过1闸次按1闸次计算，排船数取4艘。②二级：运输需求量大于一级，每日1～2闸不等，排船数双边6艘。
此外，示范船型船闸次安排双边合计不超过1闸次，遵从单边排船原则。当示范船型非整闸次申报来船时，按普货船到锚先后顺序排船。
过升船机船、商品车、集装箱示范船型严格按照调度规程及相关政策进行分类控量，在各类船型限额分配、总量约束，分类优先船舶及危险品闸次船舶足额安排时挤占普通闸次排船量，具体日作业计划分类排船如表3。
而实际过坝组织中，各类船型航次申报由航运企业根据航运市场及企业生产计划决定，申报各类来船存在过坝作业计划缺量的情况，此时为充分发挥两坝疏散效能，切实服务船民，需要对各类船型作业计划分量进行调配，具体调配遵循作业总量保证、同类船型双边弥补、到锚排序整体均衡等原则。调配指标代数关系如表4。
4 安检计划推送控量
过坝船舶实施百分百安检，需安检合格后才能编制其过坝作业计划。为保证日作业计划船舶足量储备，船舶安检计划推送量应大于作业计划排船量，普货船舶安检计划推送量由作业计划需求量结合历史安检合格率水平确定，对分类非普货船，当单边申报数量足额时加一，控制数范围内全部推送，代数关系如表5。推送非受限船安检计划双边日总量控制160艘次左右（包括安检复查、复检等）。
5 联动船舶滚动分区控量
为保证安检可操作性及实现率，对进入核心水域的船舶才推送安检计划。通常情况下，结合核心水域锚地容量，核心水域船舶数控制在日均过坝疏解量的3倍，近坝水域船舶数控制在日均过坝疏解量。缘由在于船舶自收到滚动计划后从当前水域滚进下一水域，由于联动控制水域里程范围长，加上部分航段存在临时管控、分时段通航干预等因素，船舶滚动进区需要一定的航行时间。
6 过坝需求与待闸条件下的联动分区控量
根据坝间流量15000m?/s～25000m?/s下对应各区待闸船舶容量及预计划需求量二者制约关系，同时兼顾近坝水域单边待闸300艘范围内足量集结储备船舶过坝，对该档流量下最大船舶申报量进行分区控量，操作时各区以锚地待闸容量为上限，当预计划需求量小于核心近坝水域可待闸容量时，以可待闸容量数为控量标准，将2018年汛期三峡出库流量在15000m?/s～25000m?/s期间时，坝上、坝下船舶申报极大值进行联动分区控量结果如表7。
7应用分析及建议
在15000m?/s～25000m?/s流量条件下，实际申报船舶数待闸峰值均在联动控制水域可泊容量范围内。对比联动控制水域各区船舶待闸容量可知：坝上预计划核心水域按过坝作业计划，3天排船数联动需求量超过实际可待闸船舶容量。
为连贯衔接联动控制下船舶过坝交通组织，进一步发挥船闸通过能力，一是要求列入预计划各区船舶尤其是下行进入核心水域船舶，按规定时间达到;二是对过闸船舶安检环节充分保证效率，确保作业计划排船连贯衔接;三是加大坝上近坝水域内锚地建设，提升待闸条件。
8结束语
本文着力从计划编制层面遵循的调度原则及优先分类配额，衔接船舶过坝安检环节推演联动控制分区控量，以指导联动控制过坝船舶有序滚动待闸，并提出了联动过坝控制交通组织保障措施。为有效联控船舶分区待闸过坝，一方面要加强技术手段创新，整合推广应用北斗、GPS、AIS，电子巡航等系统实现高精度船舶定位，动态跟踪船位信息，做到对各区待闸船舶数量及各分类船舶信息准确掌握;另一方面需要畅通联动控制信息渠道，各海事机构加强信息沟通，并建立完善配套的联动控制过坝船舶诚信管理实施机制。
参考文献：
[1]长江航务管理局.《长江干线过坝船舶联动控制方案》，2017
[2]交通运输部.《长江三峡水利枢纽过闸船舶安全检查暂行办法》2018年第1号.
[3]張培林，于乐. 提高三峡船闸通过能力的船舶运输组织方案[J]. 武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2014，38（03）：502-506.
[4]三峡升船机与船闸联合调度技术研究报告[R].湖北：长江三峡通航管理局，2014.
[5]长江三峡通航管理局.《三峡—葛洲坝水利枢纽通航调度规程》，2018.
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