基于汛期流量突變過壩船舶交通組織應(yīng)急響應(yīng)模式研究

林賢 趙尊榮 裴鴻斐 陳梓豪

摘要：針對汛期三峽河段通航流量突變對既定船舶過壩計劃組織干擾問題，本文運用Petrl網(wǎng)理論對流量突變下的交通組織架構(gòu)進(jìn)行了描述和分析，構(gòu)建了基于流量突變下的動態(tài)交通組織架構(gòu)，提出貫穿流量突變“事前-事中-事后”的交通組織應(yīng)急響應(yīng)模式，在此基礎(chǔ)上梳理出配套組織流程，以提高應(yīng)對可操作性和響應(yīng)速率。

關(guān)鍵詞：流量突變;Petrl網(wǎng);交通組織;響應(yīng)模式

中圖分類號：U692文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006—7973（2022）05-0105-03

三峽水利樞紐工程的建成，極大地改善了長江上游的通航條件，船舶大型化發(fā)展趨勢明顯，過閘貨運需求迅猛增長，其航運效益發(fā)揮在助推長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)，服務(wù)沿江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展中起到了重要的作用。但由于上游汛期降雨來流不均，通航流量[1]非規(guī)律性變化乃至流量突變直接影響過壩船舶正常交通組織，為此，基于汛期流量突變下的交通組織應(yīng)急響應(yīng)模式研究，可為汛期流量突變下的船舶交通組織應(yīng)急管理、轄區(qū)船舶通航安全保障提供參考。

1基于流量突變下的交通組織理論及技術(shù)方法研究

船舶交通組織可分為靜態(tài)交通組織和動態(tài)交通組織[2]，靜態(tài)交通組織指的是制定航行規(guī)則達(dá)到對通航水域內(nèi)船舶的制度化管理;動態(tài)交通組織指的是根據(jù)實時通航環(huán)境的改變，為保障通航安全，通航管理部門對該通航水域?qū)嵭械囊幌盗薪煌ü苤拼胧?。因此，流量突變下的交通組織應(yīng)急模式研究，屬于動態(tài)交通組織范疇，通過運用Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建基于流量突變下的交通組織結(jié)構(gòu)，為后續(xù)交通組織應(yīng)急響應(yīng)模式研究提供基礎(chǔ)。

1.1Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)概述

Petri網(wǎng)是由庫所、變遷和連接庫所與變遷的有向弧組成的一種圖形化研究工具[3]，可以用數(shù)學(xué)描述離散并行的系統(tǒng)，適用于描述異步的、并發(fā)的系統(tǒng)模型，它既可以用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方式表述，也可以用直觀的圖形表達(dá)。

作為一種圖形化建模工具，Petri網(wǎng)利用四個標(biāo)識元素進(jìn)行系統(tǒng)建模：位置（place）、轉(zhuǎn)移（transition）、弧（arc）、托肯（token），其中用位置、轉(zhuǎn)移、弧的連接表示系統(tǒng)的靜態(tài)功能，通過轉(zhuǎn)移點火和托肯的移動描述系統(tǒng)的動態(tài)行為。用Petri網(wǎng)建模一個實際系統(tǒng)時，網(wǎng)圖由結(jié)點和弧組成，如圖1所示，結(jié)點是網(wǎng)的位置和轉(zhuǎn)移，弧是位置和轉(zhuǎn)移組成的有序偶，從結(jié)點x到y(tǒng)的箭頭（有向?。┍硎居行蚺迹▁，y）。網(wǎng)系統(tǒng)的初始標(biāo)識（M0）描述被模擬系統(tǒng)的初始狀態(tài)，以此為基點發(fā)生一個變遷就命名一個新的標(biāo)識（Mi），變遷的接連發(fā)生和標(biāo)識變化構(gòu)成了網(wǎng)系統(tǒng)的運行過程。在關(guān)聯(lián)矩陣C、標(biāo)識M、點火序列U確定后，可以利用網(wǎng)狀態(tài)方程來表征Petri 網(wǎng)的變化過程，即：Mn+1=Mn+CUn+1。此外，狀態(tài)標(biāo)識變遷與否和變遷結(jié)果，由Petri網(wǎng)觸發(fā)規(guī)則所決定。

1.2基于交通組織的Petri網(wǎng)

流量突變下的交通組織受流量突變量、躍遷檔次、躍遷次數(shù)、流量值等因素的交互約束，組成交通組織系統(tǒng)的簡單個體之間存在著或強(qiáng)或弱的相互作用。針對交通組織架構(gòu)重組過程流的層次性與交叉性，傳統(tǒng)的理論方法不能很好地表征組織架構(gòu)的上述特征，因此選擇運用Petri網(wǎng)方法設(shè)計交通組織架構(gòu)。根據(jù)流量突變下的交通組織實際狀況，結(jié)合汛期通航調(diào)度組織相關(guān)要求，利用Petri網(wǎng)對基于流量突變下的交通組織架構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建。為便于模擬分析，利用Petri網(wǎng)的“顏色”特性，把交通組織中具有相同行為特征元素歸屬到一個位置節(jié)點或變遷節(jié)點，通過托肯傳遞表征系統(tǒng)動態(tài)行為，從而簡化模型結(jié)構(gòu)。

從交通組織具體流程來看，其整體過程一般概括為四個方面，即接到梯調(diào)中心的流量突變信息、先期組織、配套組織調(diào)度、后期處置。先期組織是對流量突變前通航要素的搜集處置，涉及多個業(yè)務(wù)部門的信息傳遞與跨界協(xié)調(diào)，決定交通組織的效果。配套組織調(diào)度包括流量突變受限船舶、重點船舶、重點閘次、運行銜接、兩壩匹配等環(huán)節(jié)，由于流量突變下的交通組織基于流量躍遷等級，針對不同的躍遷等級，采取不同的交通組織對策和保障措施，因此在這一過程中判斷流量躍遷的等級成為交通組織的關(guān)鍵。后期處置的包括交通管控中止、有序疏導(dǎo)受限船舶、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各部門等恢復(fù)正常的通航秩序，相關(guān)的交通組織架構(gòu)如圖2所示，基于流量突變的交通組織的Petri網(wǎng)架構(gòu)如圖3所示。

Petri網(wǎng)架構(gòu)圖中的庫所與變遷含義如表1所示，當(dāng)指揮中心接到梯調(diào)中心的流量變化報告后，會啟動先期的交通組織工作，與此同時收集相關(guān)通航信息;其次，判斷流量突變躍遷等級，Dispatch為各個流量突變躍遷等級下交通組織過程的次生變遷;隨后，確定相應(yīng)的交通組織方案并實施，然后收集交通組織實施情況;再次對流量突變進(jìn)行核實，需要向梯調(diào)中心進(jìn)行信息核實;最后，進(jìn)入后期處置環(huán)節(jié)，恢復(fù)正常通航。

2基于流量突變下的交通組織應(yīng)急響應(yīng)模式研究

基于流量突變下的交通組織應(yīng)急響應(yīng)是面對事件全過程的動態(tài)管理，一套適應(yīng)其事件的應(yīng)急響應(yīng)模式[4] 不但可以高效地采取應(yīng)急響應(yīng)措施，而且可以整體聯(lián)動事件應(yīng)對相關(guān)要素，合力保障轄區(qū)內(nèi)公共利益以及船方的生命財產(chǎn)安全。

2.1應(yīng)急響應(yīng)架構(gòu)

構(gòu)建基于流量突變下的交通組織應(yīng)急響應(yīng)模式，旨在解決涉及流量突變的應(yīng)對處置工作中，由于多主體職責(zé)分工不明確、響應(yīng)程序不連貫等而造成的沖突、低效的問題。

當(dāng)流量突變發(fā)生時，應(yīng)急響應(yīng)體系按照“預(yù)警-響應(yīng)-實施-結(jié)束”的常態(tài)進(jìn)程運作，當(dāng)指揮中心接到梯調(diào)中心流量突變預(yù)警信息后，指揮中心會向梯調(diào)中心再次核實，確定流量突變的時間段，突變躍遷量等相關(guān)突變信息，根據(jù)流量突變躍遷進(jìn)行預(yù)警分級，選擇配套應(yīng)急方案，實施應(yīng)急交通組織。若隨著時間的推移，流量突變相對于早期的預(yù)警信息有較大的變化，適時作出組織方案的調(diào)整，在流量突變結(jié)束后，做好現(xiàn)場的交通管控及后期的總結(jié)評估工作，如圖4所示。

2.2應(yīng)急響應(yīng)流程

根據(jù)應(yīng)急響應(yīng)思維流程，針對流量突變下的交通組織特點，從“事前-事中-事后”的角度出發(fā)，確定一套基于流量突變下的交通組織應(yīng)急響應(yīng)模式?；诹髁客蛔兿碌慕煌ńM織與事前準(zhǔn)備、事中應(yīng)對、事后處置有著密不可分的關(guān)系，在流程中每一步合理的響應(yīng)，可以使流量突變所造成的通航風(fēng)險得到控制，具體基于流量突變下的交通組織應(yīng)急響應(yīng)流程如圖5所示。

由圖5可知，根據(jù)以往水文氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，通?？梢缘玫搅髁客蛔兊囊话阋?guī)律，適機(jī)預(yù)先開展應(yīng)急演練，為流量突變下交通組織的快速應(yīng)急響應(yīng)做準(zhǔn)備。當(dāng)收到流量突變預(yù)報時，立即判斷流量突變躍遷的等級，啟動預(yù)警，實施相應(yīng)級別的應(yīng)急響應(yīng)與部署。

當(dāng)確定流量將發(fā)生突變時，指揮中心會與各基層單位進(jìn)行應(yīng)急會商，啟動相對應(yīng)的交通組織應(yīng)急方案進(jìn)行應(yīng)急處置，并實時地獲得梯調(diào)中心的流量信息反饋，過程中根據(jù)流量突變態(tài)勢變更應(yīng)急響應(yīng)等級，重新部署相對應(yīng)的交通組織應(yīng)急方案。當(dāng)應(yīng)急響應(yīng)結(jié)束后，指揮中心應(yīng)做好后續(xù)的工作部署，要及時掌握現(xiàn)場的交通組織執(zhí)行情況、通航建筑物的運行情況、實時的水文氣象情況等信息，積極有序疏導(dǎo)受限船舶，并在多部門的協(xié)同協(xié)作下恢復(fù)轄區(qū)內(nèi)的常態(tài)化通航，做好常態(tài)化交通組織工作，最后對本次的應(yīng)急響應(yīng)進(jìn)行總結(jié)、反思和評價，從而提高應(yīng)急處置能力。

3結(jié)語

基于Pet·警-響應(yīng)-實施-結(jié)束”應(yīng)急響應(yīng)處置程序，提出了“事前-事中-事后”應(yīng)急響應(yīng)模式，并結(jié)合三峽河段應(yīng)對流量突變的職能分工，梳理了應(yīng)對流量突變下的交通組織應(yīng)急響應(yīng)總體流程圖，以充分發(fā)揮相關(guān)部門的應(yīng)急分工協(xié)同作用，為防汛通航實踐提供指導(dǎo)，提高應(yīng)對流量突變的交通組織水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙寒寒，楊曦，杜榮，馮志濤.長江三峽一葛洲壩水利樞紐兩壩間航道汛期通航流量新舊標(biāo)準(zhǔn)對比分析[J]，中國水運，2021，（02）：156-158.

[2]吳兆麟.朱軍編著.海上交通工程[M]，第2版，大連：大連海事大學(xué)出版社，2004：422-467.

[3]李亞軻.基于隨機(jī)Petn網(wǎng)的跨域突發(fā)事件應(yīng)急聯(lián)動機(jī)制研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2019.

[4]唐文喆.船舶交通管理系統(tǒng)在事故應(yīng)急響應(yīng)中應(yīng)用研究[D].大連海事大學(xué)，2013.