正文
三峡船闸的挖潜后记
朱雨心
(后记在文后)我早就说过：其实，我对技术问题的兴趣远远超过政治问题。但是，技术问题常常有重大利益在其中，不便公开谈，否则，我就成了“毫不利己，专门利人”的“活雷锋”了。气象问题，是公益性的技术问题，倒是不妨公开讨论。所以，以前我谈过几次与气象有关的技术问题。
最近看到消息说：交通部称：通过三峡船闸的货运量，已提前19年达到设计通过能力，三峡船闸已经处于饱和运行状态，三峡船闸挖潜空间有限。但是，我认为挖潜空间还很大。严格讲，这个不是公益性的技术问题，应该要收费咨询。我就姑且做一次“活雷锋”，公开提一个方案。
这个挖潜方案，可以概括为一句话：标准框架，闸外编组，外部牵引，高速过闸。
用一个长方形的金属框架，尺寸与船闸闸室的大致相当，稍微小一点，可以很方便地通过船闸。框架有浮体，能够浮在水面上。框架在水下没有什么结构。在水面上，框架四周有许多直立的桁架，与一层、或数层水平的桁架。具体的，可以有多种设计，无非是维持结构稳定，并提供让船舶系留、固定的依托。要过闸的船，都在闸外在框架内编组，并系留、固定在框架上。也就是说，在闸外，用框架把许多分散的船编组、固定成了一个标准尺寸的“大船”。然后，这个“大船”由其中的一艘或几艘船的动力驱动驶向船闸。接近船闸时，再改为外部缆绳牵引。在一级一级闸室中移动时，都是用外部缆绳牵引。最后出闸时，再改为其中的一艘或几艘船的动力驱动。离开船闸后，“大船”再分解成个体小船。可以在船闸的上、下游两头，设置许多编组的泊位，也就是许多框架，以及系留框架的装置，如，立柱等。许多船同时编组。在闸外编组，时间比较从容，比较容易编组的比较紧凑，提高利用率。编组好的“大船”顺序排队过闸。如此，可以大大提高过闸的速度。
框架的两侧，可以装些橡胶轮，以帮助框架在船闸内运动时导向、以及避免框架直接碰撞。框架的两头，可以象门一样打开，让船舶出入。但是，框架两侧间没有其它结构联系。否则，框架的结构就太复杂。因为，框架两侧间的结构，都必须要高于船舶的最高高度，低于船舶的最深的深度。这很不方便。所以，框架两侧间最好没任何结构联系。这样，框架两头的门就不能随意打开，否则，框架无法维持稳定。这个困难，要靠编组的泊位的设计来解决，要框架两侧都能在泊位上固定，然后才开门。无论是编组，还是解散，都是只需要开一头的门。所以，泊位上只需要每侧有一根立柱，固定要开门的那一头的两侧就可以了。
朱雨心 2014年5月23日
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讨论：280米长的框架，若两侧边间没有结构联系，框架刚性必然不足，必须把两侧边做的比较厚。如此，结构必然笨重，还占用较多的空间。所以，不如两侧边间有结构联系更好，也就是加上底部与顶部。这样，这个框架就变得象个笼子。虽然看上去比较夸张，但是，实际上结构稳固，简单易行，两侧边可以做的比较薄。到底哪种方案最好，要具体定量计算。
后记：目前，每一级船闸耗时约40分钟，包括船进、出闸室的时间，闸门开、闭的时间，以及闸室充水、泄水的时间。变数比较大的是船进、出闸室的时间。而闸门开、闭的时间，以及闸室充水、泄水的时间，基本上取决于设计。
如果我们采用上面所说的标准框架，闸外编组的方案，那么船进、出闸室的时间，也可以完全地控制起来，有利于船闸的自动、高速运行。三峡船闸的闸室每个长280米。如果船以平均10公里/时的速度进、出闸室，那么，进、出闸室各需1.7分钟。可以在每个闸室间设置牵引机构，牵引“大船”进、出闸室。共需设置五套牵引机构。具体的，可以用多种方案。没有技术障碍。那么，进、出闸室共耗时3.5分钟。牵引机构采用匀加速-匀减速的方式运行。当然，也可以以更高的速度运行，例如20公里/时。但是，要避免过高速度所引起的水流对闸门的冲击。必要时，也可以设置些消能、缓冲机构。
目前，闸门开、闭的时间共约8分钟。闸门开、闭的时间，取决于闸门的自重、水的阻力、闸门的结构强度、以及闸门开、闭机构的驱动力。增加开、闭机构的驱动力是很容办到的。但是，在使用现有闸门的前提下，这个驱动力受限于闸门的结构强度。可以考虑：采取措施，减小水的阻力，以在现有条件下提高闸门开、闭的速度。这个应该是有些办法的。进一步的措施，可以考虑：在门上适当的位置设置第二驱动杆，相应地增加门的刚性与强度，优化驱动机构的控制。目标：将闸门开、闭的时间缩短到共约2分钟，即，开、闭时间各1分钟。
目前，闸室充水、泄水的时间大约共是25分钟。这个时间可以大大缩短。可以考虑：增设充水、泄水的通道，提高阀门开关速度，甚至，增设轴流泵，以提高流速。应该要通过对阀门开关的优化、自动控制来防止船闸超灌超泄的问题，而不是通过简单地降低流速、降低阀门开关速度来防止船闸超灌超泄的问题。这些，技术上都没有不可克服的障碍。目标：将闸门充水、泄水的时间缩短到共约10分钟，即，充水、泄水时间各5分钟。
上面所说的标准框架的采用，极大地提高了船在闸室中的稳定与安全，为采用更快的充水、泄水速度，更快的闸门开、闭速度，创造了条件。
这样，每一级船闸耗时约10分钟，五级船闸共耗时约50分钟，缩短到现在所需时间的四分之一。或者说，提高通过能力到现有的四倍。
朱雨心 2014年5月26日
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nasastar
2014-05-27 05:35:45
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悄悄话
应该可行。坐船过三峡的时候发现船进闸组织的不好，挺耽误时间。
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