成果簡介科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)
長江-烏江梯級樞紐升船機(jī)高效運(yùn)維與安全保障關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用（科技獎(jiǎng)2022）
長江-烏江梯級樞紐升船機(jī)高效運(yùn)維與安全保障關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用
主要完成單位：長江三峽通航管理局、貴州省航務(wù)管理局、貴州省烏江通航管理局、
水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院、交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院
1.項(xiàng)目基本情況
該項(xiàng)目依托交通運(yùn)輸部、原國務(wù)院三建委和貴州省科技項(xiàng)目，開展了梯級樞紐升船機(jī)的高效運(yùn)行和智能運(yùn)維技術(shù)研究，保障了三峽升船機(jī)與貴州烏江沙沱、思林、構(gòu)皮灘升船機(jī)的順利試通航，打通了“黔貨出山”北入長江的水運(yùn)大通道。
2.技術(shù)難點(diǎn)和特點(diǎn)
（1）長江三峽-貴州烏江的四梯六級升船機(jī)鏈，形成復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)，總通航落差高達(dá)568m，通航調(diào)度里程達(dá)1623公里，山區(qū)航段雷達(dá)、GPS和北斗信號較弱且易受干擾，船舶航行和全時(shí)段、多船型調(diào)度組織復(fù)雜。
（2）梯級樞紐升船機(jī)引航道水位受樞紐蓄水、泄洪和電站日調(diào)節(jié)運(yùn)行等耦合因素影響較大，在大水位變幅、快水位變率的通航環(huán)境下，船廂與航道準(zhǔn)確對接困難，且存在船舶進(jìn)出船廂觸底、安全鎖定機(jī)構(gòu)受力超限等一系列潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，造成船舶允許吃水受限，嚴(yán)重影響通航效益發(fā)揮。
（3）升船機(jī)通航運(yùn)行對船舶航速、吃水等有嚴(yán)格要求，需實(shí)時(shí)監(jiān)控船舶進(jìn)出船廂的速度、位置、吃水，大型不規(guī)則物體低速狀態(tài)下（低于0.5m/s）的速度位置與通航水深條件下（三峽3.5m，烏江2.5m）的吃水精確測量均存在較大技術(shù)困難。
（4）升船機(jī)作為一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，涉及水工建筑物、金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等多個(gè)分系統(tǒng)，每個(gè)分系統(tǒng)又涉及一些列復(fù)雜的設(shè)備設(shè)施，各設(shè)備與土建之間，以及設(shè)備之間有著較高精度的配合關(guān)系，其運(yùn)行維護(hù)難度極大。
3.主要成果和創(chuàng)新點(diǎn)
（1）構(gòu)建了長江-烏江干支流聯(lián)動(dòng)運(yùn)行機(jī)制。建立了長江-烏江四梯六級垂直升船機(jī)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型及高效算法，研發(fā)了多功能單北斗船載智能終端和烏江智慧通航平臺，解決了山體遮擋下超遠(yuǎn)距離船舶的目標(biāo)識別與定位難題；制定了復(fù)雜航段的航路航法和交通控制策略，開發(fā)了多線梯級樞紐全方位通航安全監(jiān)管平臺，保障了長江和烏江干支流水運(yùn)大通道的安全暢通。
（2）解決了復(fù)雜水力條件下升船機(jī)安全高效通航運(yùn)行技術(shù)難題。揭示了升船機(jī)引航道及口門區(qū)非恒定流波動(dòng)疊加機(jī)理和變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了樞紐航道急險(xiǎn)彎段水流特性，發(fā)明了適應(yīng)水位快速波動(dòng)的升船機(jī)船廂對接方法，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜水力條件下升船機(jī)船廂安全高效準(zhǔn)確對接，建立了船舶進(jìn)出廂下沉量預(yù)測公式，將烏江升船機(jī)船舶允許吃水從1.6m提升到1.8m-2.0m，升船機(jī)通過能力提升23%以上。
（3）研發(fā)了升船機(jī)安全運(yùn)行保障關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)明了耐120m超高水壓的升船機(jī)船廂沿程快速補(bǔ)排水裝置及方法、高精度船舶測速測距一體化小型雷達(dá)、單波束陣列側(cè)掃式船舶吃水檢測裝置，研發(fā)了船舶安全檢測集成化預(yù)警系統(tǒng)和升船機(jī)運(yùn)行監(jiān)控、安全卷筒、對接鎖定機(jī)構(gòu)等應(yīng)急處置技術(shù)及裝備，保障了升船機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
（4）研建了梯級樞紐升船機(jī)高效運(yùn)維體系。發(fā)明了船廂船舶靠泊與防護(hù)組合裝置、大直徑鋼絲繩自動(dòng)成組潤滑裝置、橡膠止水分段填模整體硫化新工藝，研制了耐50米水深的抓梁穿退銷一體化密封結(jié)構(gòu)，建立了平衡重鋼絲繩張拉力檢測評判公式，制定了升船機(jī)運(yùn)維系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為升船機(jī)高效運(yùn)行維護(hù)提供了技術(shù)支撐。
4.成果應(yīng)用
該項(xiàng)目成果在長江三峽升船機(jī)和烏江沙沱、思林、構(gòu)皮灘升船機(jī)成功應(yīng)用，保障了四座升船機(jī)的順利試通航，累計(jì)通過船舶18554艘次，升船機(jī)通航以來運(yùn)行安全平穩(wěn)有序。
5.經(jīng)濟(jì)和社會效益
該項(xiàng)目共制定了國家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、行業(yè)規(guī)范 2 項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 16 項(xiàng)；獲發(fā)明專利 25 項(xiàng)、實(shí)用新型專利 20項(xiàng)，軟件著作權(quán) 6 項(xiàng)。項(xiàng)目成果在國內(nèi)水運(yùn)行業(yè)得到有效推廣應(yīng)用，推動(dòng)了行業(yè)科技進(jìn)步，并通過國際交流與合作，顯著提升了我國在高壩通航領(lǐng)域的國際影響力。近三年產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益8170萬元，間接經(jīng)濟(jì)效益5.9億元，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。
