馬 林， 張 棟

(湖南省水上交通安全指揮監(jiān)控中心， 湖南 長(zhǎng)沙 410000)

0 引言

湘江是湖南的母親河，具有發(fā)展水運(yùn)的優(yōu)越自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)；全省70%以上水運(yùn)量通過(guò)湘江航道，是湖南省綜合交通體系的重要組成部分。在湘江永州萍島至岳陽(yáng)城陵磯717km干線(xiàn)航道上規(guī)劃建設(shè)了瀟湘、浯溪、湘祁、近尾洲、土谷塘、大源渡、株洲和長(zhǎng)沙8個(gè)梯級(jí)樞紐。其中土谷塘樞紐建有1000t級(jí)船閘；大源渡和株洲樞紐分別建有一個(gè)1000t級(jí)和2000t級(jí)的雙線(xiàn)船閘；長(zhǎng)沙樞紐建有2個(gè)2000t級(jí)的雙線(xiàn)船閘。隨著湘江流域水運(yùn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展以及航道樞紐船閘的建設(shè)，湘江航道條件逐年改善，水路貨運(yùn)量持續(xù)增長(zhǎng)，湘江船舶過(guò)閘、通航問(wèn)題也日益凸顯。

1 現(xiàn)狀分析

本調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)之前湘江土谷塘、大源渡、株洲和長(zhǎng)沙樞紐船閘通航現(xiàn)狀為：

1) 船舶過(guò)閘、待閘時(shí)間長(zhǎng)。長(zhǎng)沙樞紐船舶待閘、過(guò)閘時(shí)間在2013年時(shí)平均為4～7 d，部分船戶(hù)為了縮短過(guò)閘時(shí)間，通過(guò)不正當(dāng)手段“插隊(duì)過(guò)黑心閘”，舉報(bào)、投訴時(shí)有發(fā)生。

2) 過(guò)閘申報(bào)手續(xù)辦理不便民。船戶(hù)需要帶著船檢、登記等相關(guān)證書(shū)，下船、上岸、排隊(duì)、等待均需在登記站上完成申報(bào)。這個(gè)過(guò)程對(duì)船員而言非常不便，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。

3) 登記、排擋工作量大、效率低。登記站工作人員需要每天對(duì)過(guò)閘船舶的相關(guān)證書(shū)進(jìn)行逐一登記和錄入，再逐一完成人工排擋，工作量大、效率低，且容易出錯(cuò)。

4) 信息不公開(kāi)。船戶(hù)盲目等待，不知到自己當(dāng)前的排隊(duì)序號(hào)，不能預(yù)計(jì)過(guò)閘時(shí)間,不能及時(shí)了解閘室水位、閘室檢修等通航信息。

5) 各樞紐船閘安檢、調(diào)度規(guī)則和流程各異。船閘的主管部門(mén)、安檢部門(mén)不統(tǒng)一，安檢規(guī)則、調(diào)度流程等相關(guān)制度也不一致。長(zhǎng)沙樞紐過(guò)閘由長(zhǎng)沙市海事部門(mén)和長(zhǎng)沙市樞紐管理部門(mén)參與安檢、調(diào)度；株洲樞紐過(guò)閘由株洲市海事部門(mén)和省水運(yùn)投公司參與安檢、調(diào)度；大源渡、土谷塘樞紐過(guò)閘由衡陽(yáng)市海事部門(mén)和省水運(yùn)投公司參與安檢、調(diào)度。各單位和部門(mén)依據(jù)當(dāng)?shù)卣南嚓P(guān)辦法或規(guī)定執(zhí)行安檢和調(diào)度，但各地制定的樞紐通航規(guī)則或辦法不一致，如長(zhǎng)沙市為《湘江長(zhǎng)沙綜合樞紐通航安全管理暫行辦法》；衡陽(yáng)市為《大源渡航電樞紐水上交通管制區(qū)安全管理辦法》。

如何解決上述問(wèn)題、應(yīng)用信息化手段提高船閘通航的服務(wù)水平和能力，是省級(jí)主管部門(mén)迫切需要解決的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)上述存在的主要問(wèn)題，我們走訪了長(zhǎng)江三峽、江蘇京杭運(yùn)河等船閘調(diào)度單位，組織開(kāi)展了湘江樞紐船閘通航調(diào)度系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。該系統(tǒng)由手機(jī)APP遠(yuǎn)程過(guò)閘申報(bào)、自動(dòng)到錨確認(rèn)、船舶安檢、計(jì)劃編制、自動(dòng)排擋、信息公開(kāi)、違章管理、聯(lián)合調(diào)度、統(tǒng)計(jì)分析等功能模塊組成，下文詳細(xì)介紹其主要技術(shù)和功能簡(jiǎn)述。

2.1 過(guò)閘流程

船戶(hù)通過(guò)手機(jī)APP遠(yuǎn)程申報(bào)，當(dāng)船舶到達(dá)指定的到錨區(qū)域時(shí)，結(jié)合船舶AIS位置信息自動(dòng)到錨確認(rèn)[1]；海事部門(mén)對(duì)所有到達(dá)錨地的船舶依次完成安檢，安檢確認(rèn)后系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)船舶到錨時(shí)間進(jìn)行排序并應(yīng)用自動(dòng)排擋技術(shù)完成計(jì)劃編排；調(diào)度人員根據(jù)編排結(jié)果指揮船舶進(jìn)、出閘。

2.2 自動(dòng)排擋技術(shù)

自動(dòng)排擋技術(shù)根據(jù)一定的編排規(guī)則和優(yōu)化算法將船舶排入閘室。劉云峰等[2]對(duì)船閘排擋的數(shù)學(xué)模型、可排點(diǎn)概念、快速編排算法和啟發(fā)式搜索算法進(jìn)行了深入研究。結(jié)合湘江樞紐船閘調(diào)度管理現(xiàn)狀，本自動(dòng)排擋技術(shù)的目標(biāo)為：保證“先到先過(guò)”，按到錨順序能排入當(dāng)前閘次的必須在當(dāng)前閘次安排；提高船閘、閘室面積利用率，從后續(xù)的船舶中排入合適大小的可排船舶，但序號(hào)不能超過(guò)當(dāng)前閘次最先1艘后的第15艘。對(duì)單一權(quán)重的啟發(fā)式搜索算法進(jìn)行改進(jìn)，提出基于時(shí)間-面積的啟發(fā)式搜索算法，既保證了當(dāng)前閘次必須過(guò)的船舶，也保證了閘室面積利用率。

算法思想是： ① 按照“先到先過(guò)”原則，以到錨時(shí)間先、后排序，應(yīng)用快速編排算法和啟發(fā)式搜索算法，當(dāng)遇到第1艘不能排入的船舶時(shí)，將當(dāng)前階段已排入的船舶選入必排隊(duì)列；② 將序號(hào)為15以?xún)?nèi)未選入必排隊(duì)列的船舶按面積大小進(jìn)行排序，應(yīng)用快速編排算法和啟發(fā)式搜索算法，依次選入面積大的船舶；③ 記錄當(dāng)前所有選中的船舶和船舶在閘室中的位置信息，為當(dāng)前閘次的船舶進(jìn)行編排?；跁r(shí)間-面積的啟發(fā)式搜索算法流程圖見(jiàn)圖1。

2.3 手機(jī)APP功能

主要研發(fā)了遠(yuǎn)程申報(bào)、信息服務(wù)、信息公開(kāi)功能，為船戶(hù)提供便捷的申報(bào)程序、實(shí)時(shí)的調(diào)度信息和水情氣象信息等。

圖1 基于時(shí)間-面積的啟發(fā)式搜索算法流程圖

1) 遠(yuǎn)程申報(bào)：船戶(hù)通過(guò)手機(jī)APP將船舶基本信息、貨物信息、目的港等信息報(bào)到后臺(tái)，后臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行校驗(yàn)和登記。

2) 信息服務(wù)：及時(shí)將航道信息、水文信息、停航信息、政策法規(guī)等通過(guò)手機(jī)APP推送給船戶(hù)，為船戶(hù)提供信息服務(wù)。

3) 信息公開(kāi)：將申報(bào)狀態(tài)、過(guò)閘排隊(duì)順序、船舶調(diào)度計(jì)劃、預(yù)計(jì)過(guò)閘時(shí)間等通過(guò)手機(jī)APP對(duì)船戶(hù)公示，便于船戶(hù)安排時(shí)間和相互監(jiān)督。

2.4 軟件平臺(tái)功能

主要研發(fā)了申報(bào)登記、自動(dòng)到錨確認(rèn)、自動(dòng)排擋、統(tǒng)計(jì)分析、聯(lián)合調(diào)度等功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化調(diào)度，提高工作效率，保障閘室的利用率和過(guò)閘效率。

1) 申報(bào)登記：將手機(jī)APP遠(yuǎn)程申報(bào)的船舶過(guò)閘申請(qǐng)信息進(jìn)行自動(dòng)登記。

2) 到錨確認(rèn)：利用船舶AIS船載終端持續(xù)向后臺(tái)發(fā)送MMSI碼(唯一標(biāo)識(shí))和位置等信息，自動(dòng)觸發(fā)船舶到錨確認(rèn)，并進(jìn)行記錄。

3) 船舶安檢：靈活設(shè)置安檢規(guī)則，自動(dòng)選擇出需要安檢的船舶，并通過(guò)調(diào)度指令通知船方在指定地點(diǎn)進(jìn)行安檢。

4) 計(jì)劃編排和執(zhí)行：應(yīng)用自動(dòng)排檔技術(shù)，生成并執(zhí)行排擋計(jì)劃。

5) 違章管理：違章類(lèi)別管理、違章登記、違章處罰、違章查詢(xún)。

6) 統(tǒng)計(jì)分析和查詢(xún)：以過(guò)閘記錄為主要數(shù)據(jù)源，基于圖表形式，針對(duì)船舶類(lèi)型、貨客運(yùn)、船閘運(yùn)行次數(shù)等多維度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

7) 聯(lián)合調(diào)度：長(zhǎng)沙、株洲、大源渡、土谷塘樞紐4個(gè)船閘統(tǒng)一申報(bào)、數(shù)據(jù)共享，株洲、大源渡、土谷塘樞紐3個(gè)船閘集中調(diào)度。

3 應(yīng)用效果

湘江樞紐船閘通航調(diào)度系統(tǒng)于2016年在長(zhǎng)沙樞紐船閘運(yùn)行，至2018年推廣到株洲、大源渡、土谷塘樞紐船閘，并實(shí)現(xiàn)4個(gè)船閘的統(tǒng)一申報(bào)、數(shù)據(jù)共享。實(shí)際應(yīng)用效果總結(jié)如下：

1) 為船舶提供了快速便捷的過(guò)閘服務(wù)，減少了船舶待閘時(shí)間；解決了船舶過(guò)閘需要船戶(hù)登記站停靠、上岸登記辦理過(guò)閘手續(xù)等申報(bào)難的問(wèn)題。

2) 實(shí)現(xiàn)了全無(wú)紙化調(diào)度，電子智能排序，保障閘室的利用率和過(guò)閘效率；改變了樞紐船閘手工現(xiàn)場(chǎng)紙質(zhì)申報(bào)的原始方式，開(kāi)發(fā)了船舶遠(yuǎn)程申報(bào)、自動(dòng)到錨確認(rèn)、計(jì)劃編制、自動(dòng)排擋等流水線(xiàn)式信息化調(diào)度模式；提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行各環(huán)節(jié)操作行為的全記錄、可追溯，避免了違規(guī)操作和工作失誤。

3) 解決了船舶過(guò)閘信息不透明的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度信息公開(kāi)化。通過(guò)手機(jī)APP將到錨時(shí)間、排隊(duì)序號(hào)、綠色通道船舶、計(jì)劃過(guò)閘時(shí)間等信息向船主公開(kāi)，改變了過(guò)去盲目等待的狀況，便于船主合理的安排時(shí)間。同時(shí)，便于船主參與過(guò)閘服務(wù)的監(jiān)督，更加公開(kāi)、公正，船主舉報(bào)、投訴的電話(huà)越來(lái)越少。

4 運(yùn)行實(shí)績(jī)分析和建議

2019年系統(tǒng)記錄了72387條過(guò)閘實(shí)績(jī)。各船閘的過(guò)閘船舶申報(bào)和過(guò)閘統(tǒng)計(jì)詳見(jiàn)表1、表2。

4.1 加強(qiáng)長(zhǎng)沙樞紐船閘的通航能力建設(shè)

統(tǒng)計(jì)顯示，長(zhǎng)沙、株洲、大源渡、土谷塘船閘過(guò)閘船舶艘次(含上、下行)占比分別為65.9%、19.3%、12.8%、2.0%。以船舶到錨確認(rèn)時(shí)間為參考，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)沙船閘申報(bào)船舶最多的月份和數(shù)量分別是12月、5732艘次。從過(guò)閘數(shù)量上來(lái)看，株洲、大源渡、土谷塘船閘的過(guò)閘船舶數(shù)量相對(duì)較少，船舶到了就可以安排過(guò)閘；長(zhǎng)沙船閘的過(guò)閘船舶數(shù)量多，超過(guò)了船閘通航能力，仍然存在船舶排隊(duì)等待的情況。建議從多個(gè)方面加強(qiáng)長(zhǎng)沙樞紐船閘的通航能力建設(shè)，如：推進(jìn)長(zhǎng)沙樞紐船閘通航能力硬件建設(shè)；優(yōu)化船舶過(guò)閘調(diào)度管理，縮短船舶過(guò)閘調(diào)度時(shí)間；合理搭配過(guò)閘船舶，提高閘室利用率；優(yōu)化運(yùn)力結(jié)構(gòu)，推進(jìn)船舶標(biāo)準(zhǔn)化、大型化。

表1 2019年4個(gè)樞紐船閘過(guò)閘船舶目的港統(tǒng)計(jì)表(上行)船閘名稱(chēng)過(guò)閘船舶總數(shù)/艘次目的港/艘次長(zhǎng)沙船閘?株洲船閘株洲船閘?大源渡船閘大源渡船閘?土谷塘船閘土谷塘船閘以上長(zhǎng)沙港湘潭港株洲下游港株洲上游港華興水泥廠衡山衡東大源渡下游大源渡上游衡陽(yáng)港耒陽(yáng)港松柏長(zhǎng)沙船閘23 8408 60411 26970743717065518262 4871438株洲船閘6 965———2 0901 38331727102422 9411350大源渡船閘4 646————————1 2963 2781557土谷塘船閘708———————————708

表2 2019年4個(gè)樞紐船閘過(guò)閘船舶目的港統(tǒng)計(jì)表(下行)船閘名稱(chēng)過(guò)閘船舶總數(shù)/艘次目的港/艘次土谷塘船閘?大源渡船閘大源渡船閘?株洲船閘株洲船閘?長(zhǎng)沙船閘長(zhǎng)沙船閘以下耒陽(yáng)港衡陽(yáng)港大源渡上游大源渡下游衡東衡山華興水泥廠株洲上游港株洲下游港湘潭港長(zhǎng)沙港土谷塘船閘710—5849———101115846大源渡船閘4 613———2 271115765122105701 188724株洲船閘14 012————————4 0291 5003 128 171長(zhǎng)沙船閘23 858———————————23 858

4.2 推進(jìn)湘江樞紐梯級(jí)船閘的聯(lián)合調(diào)度

由表1、表2可知，2019年從始發(fā)港到目的港(含上、下行)的船舶，經(jīng)過(guò)全部4個(gè)船閘的為84艘次；經(jīng)過(guò)3個(gè)及以上船閘的為3445艘次；經(jīng)過(guò)2個(gè)及以上船閘的為16738艘次。這部分同一航次經(jīng)過(guò)多個(gè)船閘的船舶對(duì)聯(lián)合調(diào)度有需求，建議省級(jí)交通主管部門(mén)牽頭制定全省或湘江流域的船閘通航管理辦法，將各通航船閘的調(diào)度、安檢、違章處罰等相關(guān)規(guī)則統(tǒng)一起來(lái)，逐步推進(jìn)聯(lián)合調(diào)度，增強(qiáng)過(guò)閘服務(wù)水平和能力。

4.3 應(yīng)用信息化手段提高過(guò)閘安檢效率

船舶過(guò)閘調(diào)度部門(mén)和安檢部門(mén)是2個(gè)獨(dú)立的單位，目前船舶安檢主要依靠紙質(zhì)記錄，工作人員安檢完多條船后，回辦公地點(diǎn)借助電腦將安檢數(shù)據(jù)錄入調(diào)度系統(tǒng)，效率低且不及時(shí)。為保障過(guò)閘安全，目前實(shí)施全部船舶過(guò)閘前都需要安檢的機(jī)制，工作量大且存在空閘等待船舶安檢的情況。建議開(kāi)發(fā)移動(dòng)端船舶過(guò)閘安檢APP，實(shí)現(xiàn)船上現(xiàn)場(chǎng)安檢、現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，提高安檢效率，減少船舶等待時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

湘江樞紐船閘通航調(diào)度系統(tǒng)解決了現(xiàn)階段船舶過(guò)閘插隊(duì)、過(guò)閘申報(bào)不便民、信息不公開(kāi)、登記排擋效率低等問(wèn)題。但隨著水運(yùn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和航道條件的不斷改善，長(zhǎng)沙樞紐船閘的通航能力不足、梯級(jí)船閘聯(lián)合調(diào)度的制約因素多、推進(jìn)難度大等新問(wèn)題逐步凸顯，需要各級(jí)管理部門(mén)統(tǒng)籌考慮，進(jìn)一步提高湘江樞紐船閘通航服務(wù)能力。