基于智能化的船舶过闸调度需求分析

刘莹，司马俊杰，王雁飞，杜荣

（长江三峡通航管理局，湖北 宜昌 443022）

0 引言

随着长江黄金水道功能的进一步发挥，三峡通航过坝运输需求的不断增长，三峡船闸通航瓶颈与船舶过坝旺盛需求之间存在矛盾。当前过坝船舶积压高居不下，大宗货物运输需求旺盛，打造平安和谐航程，提升船方过坝体验、提高过坝效率，对三峡通航调度组织的智能化发展赋予了新使命[1]。

1 当前船舶过坝业务流程

过闸船舶自行进行申报，行驶通过计划编制确认线获取到锚时间，以此时间作为排队依据。过闸船舶到锚成功后按照每日发布的滚动预计划列表，依次有序通过调度水域、控制水域、近坝水域，抵达核心水域待闸。船舶抵达核心水域后根据发布的安检计划进行安全检查，安全检查合格的船舶获得过闸资格，根据发布过坝作业计划，获取船舶过坝时间，听从调度人员指挥过闸。

目前船舶过闸调度仍通过调度人员人工指挥完成，调度人员判断船闸及升船机运行状态，自行根据工作经验估算船舶航行时间来确定船舶调度发航的时间。在调度指令中主要基于人为判断，执行手段较落后，并且对于发航时间估算不准确、对于船闸及升船机运行管理信息交流不到位等情况时有发生，有时还会出现航道水域船舶拥堵或船舶靠泊指挥不到位等，并且在不同的调度人员之间，指挥情况差异较大。当前船舶待闸数量高居不下，研究船舶过闸智能调度需求，实现船舶通航指挥自动化，可进一步实现船舶指挥协调统一，精准高效。

2 过闸智能调度需求分析

船舶调度发航时，系统整合获取到的各种信息，实时判断和确认发航场景，自动生成发航指令并实时向待闸船舶推送，并根据后续执行情况修正指令信息。

2.1 功能需求

系统实时获取、整合相关信息，根据获取的信息实时评估闸次后执行计划。在船舶调度航行的过程中通过实时船位、船速、航向等信息，判断区域水域船舶密度及航行状态，根据相关的安全要求，对当前区域水域及后续航行船舶进行交通组织[2]。

（1）通航环境信息

自动获取通航环境信息，包括水情、气象、航道、锚地、船闸工况、过坝船舶、当前计划运行进度、当前通行信号灯揭示、靠船墩导航墙靠泊船舶、交汇水域船舶航行动态等信息。

①水情信息：包括计划闸次水位流量控制标准以及实时水位流量情况。

当前行业正处于政策预期大幅改善拐点，行业处于新技术导入爆发期。同时，公司正处于在手订单转收入大幅增长期，估值上修的空间和弹性较大。综合相对估值与绝对估值，认为公司合理估值区间为34.62-41.65元/股。

②气象信息：包括辖区风况和能见度。

③航道信息：包括航道维护水深、航道维护宽度，桥区船舶高度控制标准。

④辖区锚地应用信息：包括锚地容量信息以及锚地停泊上下行船舶信息。

⑤船闸工况信息：包括船闸（升船机）的运行时间和运行强度，计划性检修、日常边运行边检修信息，船闸及升船机的运行间隔时间。

⑥过坝船舶信息：包括计划船舶的申报信息和过闸要求。

⑦当前计划运行进度：包括船闸（升船机）闸次运行提前或推迟信息。

（2）闸次计划执行评估

系统通过获取的通航环境信息实时评估当前闸次运行情况，发航前判断后续闸次是否需要调整[3]，主要考察以下方面。

①匹配运行。考察在两坝船闸（升船机）不匹配运行的情况下两坝间锚地容量是否能满足要求，若锚地不能满足则进行调整。

②运行进度。考察船闸（升船机）运行进度变化对本船闸（升船机）的重点闸次的影响、对两坝匹配运行的影响，是否需调整计划。

③重点闸次、重点船舶。考察本计划中重点闸次、重点船舶是否符合执行要求，是否需要调整。

④信息核实。核实闸次中船舶的申报信息是否符合当前水位或通航流量级的要求，过桥区的船舶高度是否符合桥区要求。

（3）调度发航

通过当前船闸运行状态和运行参数，计算船舶停靠位置（靠船墩、导航墙）空出的时间点T1，此为船舶到达的最早时间，最晚时间T2=最早时间T1+闸次间隔时间。根据船舶实时定位，以历史数据估算当前通航环境下船舶航行时间，预留一定的富裕时间，得到船舶的发航时间。

系统实时进行船舶定位，判断船舶从锚地发航或航行中发航，选择不同的发航模式。

（4）注意事项

①发航时机的选择必须考虑多种因素：移泊船舶的数量、船型、功率、航速、装载量、闸室利用率、天气、流量等，综合考虑后判断选择最佳时机发航。

②从锚地发航船舶时应关注出锚地船舶与正常航行之间的船舶交汇情况，避免锚地船舶影响航道中正常船舶航行；发航平善坝锚地下行船舶时应关注闸次船舶数量，避免因出锚地船舶过多影响平善坝航道水域船舶正常航行。

③当在调度发航过程中，辖区河段发生大风、大雾碍航气候时，根据异常气候（仅限风、雾）影响的具体水域，采取提前储备、应急停泊、临时调整的技术手段进行管理控制，保证其他航段通航继续正常运行。

（5）计划执行流程

①系统根据运行情况进行计划执行状态评估。计划状态不适宜继续执行则自动进入计划调整[4]，如图1所示，系统整合不同类别的信息，对闸次运行状态进行评估。

图1 计划状态评估

②根据不同的发航地点，按照发航要求，执行不同的发航流程，如图2所示。

图2 计划发航要求

2.2 数据流程

系统根据船舶计划信息，结合通航建筑物运行情况、靠船墩导航墙的待闸情况、计划进度情况、环境信息和已发航未进闸船舶航行状态信息生成船舶发航指令信息。跟踪已发航船舶的动态，对未按要求航行的船舶发布航行监管指令，生成并更新已发航未进闸船舶航行状态信息，如表1所示。

表1 数据流程

2.3 具体功能及要求清单

系统需能实现融合各渠道信息后评估当前闸次运行情况，根据不同的闸次状态进行后续处理。不仅能发出明确的发航指令，还将自动对后续的运行情况进行提醒预告，如表2所示。

表2 具体功能要求

2.4 实现方式

不同类别的信息可通过各种渠道获取，其实现方式如表3所示。

表3 实现方式

3 结语

随着信息化、智能化技术的进步，船舶过闸调度指挥在自动、智能、智慧上还有很大的提升空间，进行船舶过闸智能调度需求分析，通过多重信息交互运行，可实现智能化、精细化的协同工作模式，船舶通航指挥自动化，保障船舶通过两坝枢纽安全高效。