合裕线水上交通安全支持保障方案分析

2014-06-27，

船海工程 2014年6期

，

(1.交通运输部水运科学研究所，北京 100088；2.安徽省地方海事局，合肥 230011)

合裕线(合肥—裕溪口航线)水上交通安全支持保障系统建设项目包括：全线甚高频通信系统、全线重点区域视频监控系统、水上综合执法与应急救助基地及工作站、巢湖水上搜救中心、全省水上交通地信息系统、省市调度指挥中心等。

合裕航道起点为合肥市当涂路桥，终点为裕溪河入长江河口，由南淝河、巢湖、裕溪河三段组成，全长139.8 km。其中：当涂路桥至南淝河入口24 km(当涂路桥至312国道桥7 km，312国路桥下17 km);巢湖湖区段54 km;巢湖闸至裕溪河入江口61.8 km。合裕航道跨合肥、巢湖两市，涉及瑶海、包河、居巢三区和肥东、含山、和县、无为四县。

合裕线航道通航历史悠久，早在夏商之际就曾是舟楫相通，秦汉以后，水运已较为发达，三国时期，是魏吴重要的漕运通道，历史上的巢肥运河，指的就是合裕航道。兴于三国，衰于南北朝以后。建国初期合裕航道只常年通航50 t以下木船，季节性通航50～80 t木船，自1954年起水利、交通部门为综合利用水资源，改善巢湖流域水利和航运落后面貌，对南淝河、巢湖、裕溪河进行了一系列治理，经过近50余年治理，合裕线航道已成为国家干线航道网之一。安徽省骨干航道网“两干三支”中的一支，省会经济圈惟一入江航道，合肥港也发展成全国28个内河主要港口之一。

合裕线为《全国内河航道与港口布局规划(2006～2020年)》国家高等级航道网“两横一纵两网十八线”中长江水系“一横一网十线”中的一线，规划等级为三级。

合裕航道升级改造自2008年以后逐步展开。先是在裕溪船闸、巢湖船闸处建复线船闸，接着将对航道进行全面疏浚。复线船闸的标准为设计三级，兼顾二级水深。通过整治，合裕线航道现可常年通行500～1 000 t级船舶，该工程既满足了合巢芜区域经济和社会发展需要，又完善了以合肥为中心的铁路、公路、航空、水运综合运输网络。同时，对改善巢湖水域的生态环境、增加裕溪河泄洪能力，促进巢湖旅游事业发展都具有重要的意义。

升级后的合裕线航运能力有了更大的提升。与此同时，也带来了全航线因船只充满率的加大、船舶吨位的提高和船员操纵能力待提高等方面的影响因素，存在安全性隐患[1]。因此，合裕线水上交通安全支持保障系统建设就显得意义重大。从各方面优化系统对于安全性、经济性和管理合理性都有有效的帮助。

1 合裕线水上交通安全支持保障系统

关于合裕航道交通安全动态监控，目前已在24 km的南淝河航段和重要码头设置20个全天候摄像头，由与监测网配套的水上交管中心实施监测。海事人员在水上交管中心可24 h实时监控南淝河的船舶航行、水上施工和各码头船舶作业等，一旦发生紧急事故，可立即安排搜救艇前往。

随着合裕线全线航道升级工程的全面完成，安徽省地方海事局与交通部水运规划设计研究院研发完成了合裕线全线水上交通安全支持保障系统，可对140 km合裕线航道全程监控。该系统是整个工程的配套管理子系统。

合裕线航道交通安全支持保障系统的研究与建设，主要有下面几方面的内容。

1)建立合裕线航道交通监控与指挥系统。主要包括省市(合肥市、巢湖市)调度指挥中心、全线视频监控系统。

2)建立全线的VHF系统、VTS系统以及RFID系统等。这是合裕线水上交通安全支持保障系统的关键技术保障。

建立VTS系统是整个系统建设的关键和重点，内容包括：提供雷达系统技术方案，配置各雷达站设备；配置指挥中心设备；研发绘制系统和各子系统信号流程图；对监测数据进行技术处理；研发AIS子系统；研发交通显示控制及记录重放子系统；建立系统各类接口、标准、数据格式；完成系统技术指标计算(雷达检测能力含雷达覆盖模拟图，系统分辨力，单雷达站及系统跟踪处理容量)。

研发VHF系统包括：配置各VHF基站设备；配置VHF中心设备；建立系统各类接口、标准、数据格式；计算VHF基站通信覆盖能力。

RFID系统是整个系统的技术平台与核心，研发内容包括：配置RFID系统硬件设备；研发RFID系统管理软件与数据接口；配备船载RFID设备。

3)地理信息、电子巡航系统。主要包括全省地理信息系统平台建设、合裕线电子航道图建设、电子巡航系统建设等。

2 关键技术

2.1 VTS系统

船舶交通服务(vessel traffic services,VTS)系统是采用先进的技术，实现对重点水域的雷达覆盖，对重点船舶实施跟踪，通过纠正船舶违章来减少险情和事故发生，并为船舶提供信息服务、助航服务和交通组织服务等，支持与其他部门的联合行动。

合裕全线甚高频(very high frequency,VHF)系统由一个VTS中心和若干雷达站构成。其中的关键是巢湖VTS系统。整个系统要求雷达波涵盖西北的合肥市和东南的裕溪河入江口。根据设计选型，雷达信号的最大覆盖半径为18 km，西北VHF通信基站建在大兴集；东南站建在运漕镇。巢湖VTS系统中，VTS中心建于原中庙港航所内。巢湖VTS系统的管理范围为：巢湖湖区，所有雷达站通过租用公用网传输链路的方式将信息传输至巢湖VTS中心，在巢湖VTS中心进行综合处理与显示，由VTS中心统一负责VTS的值班和运行。

合裕线水上交通安全支持保障系统的重点区域是巢湖水域。而该水域建设保障系统的关键是雷达站点的布置。从现实条件出发，湖区雷达站可有不同方案选择，见图1。

图1 雷达站方案

方案一。设大兴、中庙(VTS中心)、散兵和运漕4个雷达站。该方案的特点是利用中庙这一巢湖的突出部，建立中庙站，同时作为VTS中心。雷达波几乎能覆盖面到整个巢湖水域。但中庙站的海拔相对较低，站点的基础设施工程量较大。

方案二。将VTS站选点在巢湖南岸的袁家山，该处海拔优势明显。

方案三。将VTS站选点在巢湖南岸的青龙咀，该处交通便利、施工方便。另一站置于巢湖市南的龟山上，此处海拔较高，且靠近铁路线，便于施工建设。

根据合裕线水上甚高频系统基站总体布局原则，甚高频雷达站址选择应保证功能与经济效益的最大化。具体应考虑如下几方面因素。

1)满足功能要求。在可能的条件下应选择制高点，增大覆盖范围，保证信号覆盖整个湖区。

2)应具有良好的电磁环境。应该是站点最少、路径最短、传输稳定、信号损失最小的环境。

3)利用社会通信运营商的基础设施进行建设，工程建设与运行维护成本低、效益好。

4)应考虑值守人员交通及生活的方便性。

从地理上看，巢湖地处皖中，东临长江，北面距105省道仅3 km、距合芜杭城际铁路最近处(巢湖龟山)不足1 km；东面的316省道沿湖而行，其中散兵镇省道穿镇而过；南面距316和103省道10 km，且环湖人烟稠密，生活便利。

利用最优树理论[2]，以建站选点高度、信息传递路程长度、电磁环境、交通条件、生活条件和初投入成本等为权因子，权值最大者为综合效果最好，根据表1统计结果，方案一为最终方案。

表1 各方案权因子及权值

方案一中，建有两个雷达基站，即中庙通信基站和散兵通信基站。VTS中心也建于中庙。中庙基站虽然相对海拔不高，但其所在的半岛位置，信号基本上可以覆盖大部分湖区。与VTS中心同处一地，与其他方案比较，传输路径最短、传输稳定、信号损失最小，见图2。

图2 信号传输路径示意

两个基站均在居民居住区域，交通便利、生活方便。距主要交通线很近，基础建设与运行维护成本最低、效益最好。

2.2 VHF系统

根据合裕线水上VHF系统基站总体布局原则和VTS系统优化的结果，据此全线拟建设VHF通信基站4座，分别是：大兴集甚高频基站、中庙甚高频基站、散兵甚高频基站、运漕甚高频基站。

大兴基站位于合裕线南淝河河东，靠近安徽省会合肥。便于与省航运部门通信及联系。该基站雷达波可以覆盖合肥市，也包括了南淝河入巢湖的入湖口即船舶由湖入河的瓶颈之处。同时，基站建在南淝河水流方向自东向西改变为由北向南的拐点处，河道弯曲、船舶容易拥堵。在此建站，有利于管理和控制水上交通。

中庙VHF基站建于巢湖北岸半岛形的突出部位，该站发出的雷达波几乎可以覆盖整个巢湖水域，对于监控管理十分有利。而且雷达波对周边居民的辐射影响面相对较小。作为整个监制系统的信息传输(VTS)中心，位于全航线的中部，便于收集各个方向的信息进行处理，是整个系统的大脑。

散兵基站建于巢湖西面裕溪河口，是另一处交通瓶颈水域。雷达波覆盖范围可弥补中庙覆盖区的不足，也能覆盖裕溪河东部近1/3的河段。

运漕基站建在裕溪河西段，雷达波覆盖区东与散兵基站相衔接，西包括裕溪河进长江的入江口，也是主要的水上交通控制点。

2.3 RFID系统

无线射频识别(radio frequency identification,RFID)系统主要针对小型船舶，此类船舶大多无供电设备，无法安装AIS终端；此外，由于RFID船载设备成本较低，也适用于大量布置，从而便于进行统计分析。RFID系统由数据上收部分(船舶电子标签)、数据接收与传输部分(基站)和数据管理中心3大部分组成。

基站将电子标签上报的数据通过本地的局域网或3G CDMA网络将数据上传到数据管理处理中心。执法人员根据电子标签，对船舶进行身份识别及数据查询浏览，违章船舶、年检过期、证书过期等问题船舶将无处遁形，是判定是否开出现场处罚的凭证。

数据管理中心主要是负责对上传的数据进行解析、处理，给出各种显示报表、日志，实现管理人员对小型旅游船人性化、智能化的管理。

根据合裕线水上交通的基本情况，在南淝河进巢湖的入口处、裕溪河与巢湖的交汇处(巢湖闸)、裕溪口、南淝河大兴水上综合执法与应急救助基地及南淝河施口水上综合执法与应急救助基地、巢湖中庙水上综合执法与应急救助基地、巢湖散兵水上综合执法与应急救助基地、巢湖闸水上综合执法与应急救助基地、裕溪河雍家镇水上综合执法与应急救助基地及裕溪闸水上综合执法与应急救助基地等10个重点位置建设10座RFID基站。

在巢湖搜救中心建设1套数据管理系统和1套应用软件。为合裕线重点运行船舶配置400个有源船载终端。