楊曦，馮志濤，杜榮

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443022）

0 引言

三峽河段東起中水門、西至廟河水域，全長59km，是三峽—葛洲壩水利梯級樞紐所在的航段，也是長江航道的咽喉部分。目前，長江三峽通航管理局（以下簡稱三峽局）對三峽—葛洲壩樞紐通航設(shè)施實行“統(tǒng)一調(diào)度、聯(lián)合運行”的調(diào)度方式，對船舶過閘實行“一次申報、統(tǒng)一計劃、分壩實施”的調(diào)度程序。為規(guī)范三峽—葛洲壩水利樞紐的通航調(diào)度工作，保障船舶過壩安全、高效、有序，充分發(fā)揮三峽航運效益，相關(guān)管理部門出臺《三峽—葛洲壩水利樞紐通航調(diào)度規(guī)程》[1]（以下簡稱《調(diào)度規(guī)程》）、《長江干線過壩船舶聯(lián)動控制方案》[2]（以下簡稱《聯(lián)動控制方案》）等一系列管理辦法，三峽局則依據(jù)以上管理調(diào)度原則進行船舶調(diào)度組織等相關(guān)工作。

《調(diào)度規(guī)程》第四章第十八條提出船舶過壩調(diào)度原則為“安全第一，兼顧效率；重點優(yōu)先，分類控制；先到先過，合理分流”。船舶過閘效率是船舶過閘調(diào)度原則中僅次于船舶過閘安全的一大重要因素。受長江黃金水道發(fā)展影響，近年來，船舶過閘需求普遍增加，船舶待閘數(shù)量增多，待閘時間延長，作為船舶調(diào)度組織的源頭工作，如何在作業(yè)計劃編制中在合理保障船舶過閘安全的前提下有效提高船舶過閘效率，是船舶調(diào)度工作研究的重點之一。

針對過閘作業(yè)計劃編制，專家學(xué)者進行了很多研究，如：劉云峰等[3]利用層次分析法建立了船舶優(yōu)先級經(jīng)驗公式；杜經(jīng)農(nóng)等[4]定義了葛洲壩船閘調(diào)度計劃的評價函數(shù)，提出“局部-全局規(guī)劃”的解決方案；孫波[5]以最大化閘室利用率為優(yōu)化目標(biāo)，提出了Packing問題的擬人算法（基于貪婪算法的二維編排啟發(fā)式算法，降維快速編排算法，迭代優(yōu)化算法）。但基于《調(diào)度規(guī)程》等船舶調(diào)度原則及管理辦法的研究相對較少，針對計劃編制工作中的實際問題的應(yīng)用性研究相對缺乏。為此，制定基于效率研究的船舶過閘計劃編制實施細則可在滿足《調(diào)度規(guī)程》等管理辦法要求、保障安全的前提下有效提升船舶過閘效率，指導(dǎo)計劃編制人員合理編制船舶作業(yè)計劃，提高船舶調(diào)度效率。

1 2019—2020年待閘船舶積壓態(tài)勢分析

分析2019—2020年待閘船舶積壓態(tài)勢可知，2020年上半年受疫情影響，兩壩間船舶待閘數(shù)量相對有所下降，2020年下半年調(diào)度水域船舶待閘數(shù)量比2019年同期有所增加。兩壩船舶積壓情況較為明顯，尤其是2020年汛期，船舶月平均待閘數(shù)量處于相對較高水平，兩壩船閘申報過閘船舶待閘壓力增大。因此，相比2019年，2020年兩壩船閘船舶待閘壓力增大，尤其是2020年下半年，船舶待閘數(shù)量及待閘時長均有一定增長。

綜合分析2020年下半年通航態(tài)勢，在新冠疫情影響結(jié)束后，受復(fù)工復(fù)產(chǎn)政策影響，企業(yè)對于工業(yè)原材料、鋼鐵等工業(yè)產(chǎn)品的相關(guān)需求增加，且受2021年南線船閘及葛洲壩2號船閘大修影響，部分企業(yè)提前儲備生產(chǎn)原材料等工業(yè)用品，因此，長江內(nèi)河船舶運輸呈現(xiàn)相對向好態(tài)勢，船舶日申報數(shù)量有一定增長；此外，2020年汛期三峽—葛洲壩通航樞紐受5次洪峰影響，兩壩間水文條件相對惡劣，對船舶通航效率有一定影響；枯水期廟咀水位退減，三江引航道吃水受限，也對船舶過閘造成一定影響。

2020年三峽—葛洲壩水利樞紐調(diào)度水域內(nèi)申報過閘船舶數(shù)量有所增加，船舶平均待閘時長有所延長。如何在保證過壩安全及過閘公平的前提下提高船舶過閘效率，緩解兩壩船閘過閘船舶待閘壓力，有效發(fā)揮三峽—葛洲壩水利樞紐航運效益，是船舶調(diào)度工作中的重點及難點。因此，在保障船舶過閘安全及過閘公平、公正的前提下，在計劃編制源頭有效提升船舶過閘效率，對于緩解船舶待閘壓力、提高黃金水道通航效益有一定積極作用。

2 基于效率的船舶過壩計劃編制實施細則研究

2.1 樞紐通航總體高效規(guī)則

據(jù)《調(diào)度規(guī)程》要求，當(dāng)前船舶過閘計劃分為兩個計劃作業(yè)周期：當(dāng)日14:00船舶過閘計劃中計劃周期為當(dāng)日18:00至次日12:00，而當(dāng)日20:00船舶過閘計劃中計劃周期則為次日12:00至次日18:00，以上即為從當(dāng)日18:00至次日18:00的24小時作業(yè)計劃。當(dāng)下行船舶通過重慶云陽長江大橋時，或上行船舶通過湖北石首長江大橋時，具備過閘申報功能的船載終端會記錄船舶通過大橋時間并上傳至船舶調(diào)度管理平臺，計劃編制工作人員在編制計劃時依據(jù)船舶通過兩所大橋的時間按序編制船舶過壩計劃，以保障船舶過閘公平。

通常情況下，衡量船閘效率的數(shù)值是一定時間內(nèi)船閘通過貨物運量總數(shù)。而申報過閘船舶的實載噸由船方自行確定。根據(jù)船方運輸需求，船舶各航次裝載情況存在一定變化，因此，編制船舶過閘計劃時，為提高船閘總體效率，只能盡可能多排入船舶總艘數(shù)，以提高一定時間內(nèi)船閘通過貨物運量總和。

而在船舶調(diào)度實際工作中發(fā)現(xiàn)，一般情況下，閘室面積利用率和運行閘次數(shù)在一定程度上呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)閘室面積利用率相對飽和時，船閘在實際計劃執(zhí)行時運行推遲的可能性增大，從而導(dǎo)致日運行閘次數(shù)有所減少，影響船閘過閘總體效率。在確保安全的前提下，只有綜合提高閘室面積利用率和運行閘次，才能確保樞紐通航總體高效。因此，在作業(yè)計劃編制中，能納入一個作業(yè)計劃周期計劃的船舶，在保障船舶過閘安全及過閘公平的前提下宜采用總體相對能通過艘數(shù)多的方式進行安排。

綜上，在一個計劃周期內(nèi)，應(yīng)遵循樞紐通航整體高效規(guī)則，綜合提高閘室面積利用率與運行閘次，合理提高船舶過閘效率。

2.2 基于閘室面積利用率考慮的規(guī)則

在實際船舶調(diào)度中發(fā)現(xiàn)，過閘船舶閘室面積利用率增加時，船舶在三峽船閘移泊時通常會因為移泊時間延長，進而影響船閘運行效率。因此，基于增加閘室面積利用率考慮實施細則時，應(yīng)盡量避免船舶不合理移泊，從而在保障閘室面積高效利用的前提下盡量減少對閘次運行效率的影響?？偨Y(jié)得出以下基于閘室面積利用率考慮的實施細則：

（1）大長寬比船型能成組過閘時，應(yīng)盡量成組整閘安排。根據(jù)《調(diào)度規(guī)程》第二十八條，川江及三峽庫區(qū)大長寬比示范船是指總長125~130m、總寬16.3m及以內(nèi)的符合《內(nèi)河過閘運輸船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列 第1部分：長江水系》（GB 38030.1—2019）的多用途船或普通貨船。貨物裝載率或裝載集裝箱的數(shù)量達到核定載箱數(shù)的50%及以上且連續(xù)通過兩壩的大長寬比示范船達到4艘后可優(yōu)先安排成組通過三峽船閘。大長寬比船舶成組過閘，一閘4艘，船舶載貨噸及閘室面積利用率達到了船閘集泊尺度的高效運用，一閘次通過的貨運量一般情況下可超過2萬t，閘室利用率高達90%以上。此外，大長寬比示范船舶在三峽船閘內(nèi)可以成組移泊，相比其他無法成組移泊船舶，大長寬比示范船能夠縮短移泊時間、提高過閘效率。因此，在計劃編制時，對于大長寬比示范性船舶應(yīng)當(dāng)盡量成組安排過閘，對于按序安排的大長寬比示范性船舶，在排擋圖上也應(yīng)當(dāng)加以優(yōu)化，方便其并列同步移泊，以提高船舶過閘效率。

（2）葛洲壩3號閘符合運行條件時盡可能安排船寬16m左右的葛閘—三峽上行船舶，小尺寸船舶盡可能多艘一起通過2號閘。葛洲壩3號船閘不同于葛洲壩1號閘、2號閘，其集泊尺寸長118m、寬17.2m，一般情況下1閘次只能通過1艘船舶，而三峽船閘與葛洲壩1號閘、2號閘集泊尺寸相同。通常來說，船寬達到16m以上的船舶，通過3號閘時閘室面積利用率能達到80%左右，4艘成組通過三峽北線閘室面積利用率能達到75%左右且相對方便成組移泊，5~6艘小尺寸船舶可集中通過2號閘再通過三峽船閘，這樣安排能達到一定時間內(nèi)北線船閘及葛洲壩船閘閘室面積利用最大化；如果安排小尺寸船舶通過3號閘，16m寬船舶4艘成組通過2號閘，小尺寸船舶受3號閘一個計劃周期內(nèi)可通過上行船舶閘次數(shù)限制影響，最終導(dǎo)致一個計劃周期內(nèi)上行至北線閘次組成情況相比集中安排16m左右船舶通過3號閘的相對較差。由此一個計劃周期內(nèi)3號閘通過的16m寬船舶艘次數(shù)越多，一定時間內(nèi)船舶能成組通過北線船閘的閘次數(shù)相對越多，對于提高北線上行船舶閘次利用率具有一定作用。

綜上，在編制船舶過壩計劃時，應(yīng)盡量安排船寬為16m左右的船舶通過3號閘，小尺寸船舶集中通過2號閘，從而在一定程度上提高三峽船閘閘次利用率，達到提高船舶過閘效率的目的。

2.3 基于閘次運行效率考慮的規(guī)則

船閘整體運行效率對于計劃周期內(nèi)船舶通航效率有較大影響。因此，在編制計劃時應(yīng)盡量采取合理措施保障船閘閘次運行效率，減少因船閘倒閘、船舶移泊等因素影響船閘閘次運行效率?；陂l次運行效率考慮，總結(jié)實際船舶調(diào)度經(jīng)驗后得出以下實施細則：

（1）葛洲壩1號船閘運行方式應(yīng)以連續(xù)單向運行為主，減少換向次數(shù)。葛洲壩1號船閘通航建筑物與2號閘、3號閘不同，在實際船舶調(diào)度中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)葛洲壩1號閘上行閘次換下行閘次時，需等上行船舶全部出閘完畢，在躉船等待的下行船才能開始向1號閘依次移泊進閘，上行換下行閘次通常比連續(xù)單向運行閘次多10min；當(dāng)1號閘下行閘次換上行閘次時，上行船通常在中水門水域等待，直至下行最后一艘船舶完全通過大江下引航道后，上行船再依次進入大江下引航道。下行換上行閘次的時間通常比連續(xù)單向運行閘次長1h。因此，在編制計劃時，除特殊需要外，1號閘運行方式應(yīng)盡量以連續(xù)單向運行為主，減少換向?qū)﹂l次運行效率的影響。

（2）考慮多級船閘運行規(guī)律，三峽船閘進閘和移泊方式相同的船舶組合盡量多閘連續(xù)安排。三峽船閘是多級船閘，運行時多閘船舶同時移泊，如果同時移泊的幾閘船舶進閘和移泊方式相同，那每閘船舶所需移泊時間也大致相同，不會因為某一閘船舶移泊速度較慢而耽誤整體的運行速度。例如三峽船閘南線計劃安排連續(xù)閘次船舶艘數(shù)為4艘、6艘、4艘，當(dāng)這3閘船舶在南線處于同步移泊時期時，4艘船舶的閘次可能只需20min完成一次移泊，6艘船舶的閘次則需要30min才能完成一次移泊。每次同步移泊過程中，南線船閘都會因為6艘船舶閘次移泊慢而降低整體的運行效率。這種情況下，最優(yōu)的方式是先連續(xù)安排幾閘4艘船舶的閘次，再連續(xù)安排幾閘6艘船舶的閘次，這樣移泊效率和船閘整體運行效率都會大幅提高。因此，考慮多級船閘運行規(guī)律，三峽船閘進閘和移泊方式相同的船舶組合盡量多閘連續(xù)安排。

（3）同一閘次盡量并排安排干舷差距不大的船舶，以提高同步移泊的效率。干舷差距較大的兩艘船舶在閘室內(nèi)能并排?？浚切枰凰乙凰业剡M行移泊；干舷相似的船舶在閘室并排停靠，能兩艘船舶同步移泊，縮短將近一倍的移泊時間。因此，在同一閘次計劃安排時應(yīng)盡量安排干舷差距不大的船舶并排，避免單艘船舶移泊，以有效提高同步移泊效率。

（4）移泊難度大的閘次，盡量安排在白天運行。白天視野良好，船員能根據(jù)閘室內(nèi)的具體情況更精準(zhǔn)地操縱船舶，移泊難度大的閘次，白天移泊比晚上移泊能減小出現(xiàn)故障的概率，也能一定程度提高移泊速度。因此，對于長寬比相對較大的船舶、拖船等移泊難度較大的船舶，應(yīng)盡量安排白天通過三峽，且在船舶排擋時應(yīng)盡量將該類船舶排擋至方便其移泊的位置，避免因移泊導(dǎo)致閘次運行效率降低。

（5）升船機、葛洲壩3號閘盡量迎向運行。三峽升船機與葛洲壩3號閘相似，一般情況下一閘次通過一艘船舶。在實際調(diào)度中，升船機每閘次運行間隔時間為迎向運行1h、同向運行1.5h，3號閘閘次間隔時間為迎向運行30min、同向運行40min，一定時間內(nèi)，升船機與3號閘采取迎向運行方式比同向運行方式通過的閘次數(shù)相對較多，對于提高船閘效率有一定幫助。

3 結(jié)語

本文基于效率考慮研究了船舶過壩計劃編制實施細則，針對《調(diào)度規(guī)程》《聯(lián)動控制方案》等規(guī)范文件，在保障船舶過閘安全的前提下在一定程度上能夠從計劃編制源頭工作中提高三峽船閘及葛洲壩船閘過閘效率，對于提高船舶調(diào)度運行效率，緩解兩壩過閘船舶待閘壓力，縮短船舶過閘平均等待時長，提高長江黃金水道通航效益具有一定幫助。此外，基于效率考慮的船舶過壩計劃編制實施細則將一些船舶調(diào)度經(jīng)驗有效轉(zhuǎn)化為理論依據(jù)，將規(guī)范性文件轉(zhuǎn)化為可實際應(yīng)用的工作細則，可有效指導(dǎo)計劃編制工作，縮短計劃編制工作人員培養(yǎng)周期，對解決實際工作問題有一定幫助。