长江-乌江梯级枢纽升船机高效运维与安全保障关键技术及应用

           主要完成单位：长江三峡通航管理局、贵州省航务管理局、贵州省乌江通航管理局、

                  水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、交通运输部水运科学研究院

1.项目基本情况

该项目依托交通运输部、原国务院三建委和贵州省科技项目，开展了梯级枢纽升船机的高效运行和智能运维技术研究，保障了三峡升船机与贵州乌江沙沱、思林、构皮滩升船机的顺利试通航，打通了“黔货出山”北入长江的水运大通道。

2.技术难点和特点

（1）长江三峡-贵州乌江的四梯六级升船机链，形成复杂的交通网络，总通航落差高达568m，通航调度里程达1623公里，山区航段雷达、GPS和北斗信号较弱且易受干扰，船舶航行和全时段、多船型调度组织复杂。

（2）梯级枢纽升船机引航道水位受枢纽蓄水、泄洪和电站日调节运行等耦合因素影响较大，在大水位变幅、快水位变率的通航环境下，船厢与航道准确对接困难，且存在船舶进出船厢触底、安全锁定机构受力超限等一系列潜在安全风险，造成船舶允许吃水受限，严重影响通航效益发挥。

（3）升船机通航运行对船舶航速、吃水等有严格要求，需实时监控船舶进出船厢的速度、位置、吃水，大型不规则物体低速状态下（低于0.5m/s）的速度位置与通航水深条件下（三峡3.5m，乌江2.5m）的吃水精确测量均存在较大技术困难。

（4）升船机作为一项复杂的系统性工程，涉及水工建筑物、金属结构、机械设备、电气系统、液压系统、安全保护系统等多个分系统，每个分系统又涉及一些列复杂的设备设施，各设备与土建之间，以及设备之间有着较高精度的配合关系，其运行维护难度极大。

3.主要成果和创新点

（1）构建了长江-乌江干支流联动运行机制。建立了长江-乌江四梯六级垂直升船机联合优化调度模型及高效算法，研发了多功能单北斗船载智能终端和乌江智慧通航平台，解决了山体遮挡下超远距离船舶的目标识别与定位难题；制定了复杂航段的航路航法和交通控制策略，开发了多线梯级枢纽全方位通航安全监管平台，保障了长江和乌江干支流水运大通道的安全畅通。

（2）解决了复杂水力条件下升船机安全高效通航运行技术难题。揭示了升船机引航道及口门区非恒定流波动叠加机理和变化规律，发现了枢纽航道急险弯段水流特性，发明了适应水位快速波动的升船机船厢对接方法，实现了复杂水力条件下升船机船厢安全高效准确对接，建立了船舶进出厢下沉量预测公式，将乌江升船机船舶允许吃水从1.6m提升到1.8m-2.0m，升船机通过能力提升23%以上。

（3）研发了升船机安全运行保障关键技术。发明了耐120m超高水压的升船机船厢沿程快速补排水装置及方法、高精度船舶测速测距一体化小型雷达、单波束阵列侧扫式船舶吃水检测装置，研发了船舶安全检测集成化预警系统和升船机运行监控、安全卷筒、对接锁定机构等应急处置技术及装备，保障了升船机安全稳定运行。

（4）研建了梯级枢纽升船机高效运维体系。发明了船厢船舶靠泊与防护组合装置、大直径钢丝绳自动成组润滑装置、橡胶止水分段填模整体硫化新工艺，研制了耐50米水深的抓梁穿退销一体化密封结构，建立了平衡重钢丝绳张拉力检测评判公式，制定了升船机运维系列技术标准，为升船机高效运行维护提供了技术支撑。

4.成果应用

该项目成果在长江三峡升船机和乌江沙沱、思林、构皮滩升船机成功应用，保障了四座升船机的顺利试通航，累计通过船舶18554艘次，升船机通航以来运行安全平稳有序。

5.经济和社会效益

该项目共制定了国家标准1项、行业规范 2 项、企业标准 16 项；获发明专利 25 项、实用新型专利 20项，软件著作权 6 项。项目成果在国内水运行业得到有效推广应用，推动了行业科技进步，并通过国际交流与合作，显著提升了我国在高坝通航领域的国际影响力。近三年产生直接经济效益8170万元，间接经济效益5.9亿元，经济和社会效益显著。