三峽船閘的挖潛

朱雨心

我早就說過：其實，我對技術問題的興趣遠遠超過政治問題。但是，技術問題常常有重大利益在其中，不便公開談，否則，我就成了“毫不利己，專門利人”的“活雷鋒”了。氣象問題，是公益性的技術問題，倒是不妨公開討論。所以，以前我談過幾次與氣象有關的技術問題。

最近看到消息說： 交通部稱：通過三峽船閘的貨運量，已提前19年達到設計通過能力，三峽船閘已經處於飽和運行狀態，三峽船閘挖潛空間有限。但是，我認為挖潛空間還很大。嚴格講，這個不是公益性的技術問題，應該要收費諮詢。我就姑且做一次“活雷鋒”，公開提一個方案。

這個挖潛方案，可以概括為一句話：標準框架，閘外編組，外部牽引，高速過閘。

用一個長方形的金屬框架，尺寸與船閘閘室的大致相當，稍微小一點，可以很方便地通過船閘。框架有浮體，能夠浮在水面上。框架在水下沒有什麼結構。在水面上，框架四周有許多直立的桁架，與一層、或數層水平的桁架。具體的，可以有多種設計，無非是維持結構穩定，並提供讓船舶系留、固定的依託。要過閘的船，都在閘外在框架內編組，並系留、固定在框架上。也就是說，在閘外，用框架把許多分散的船編組、固定成了一個標準尺寸的“大船”。然後，這個“大船”由其中的一艘或幾艘船的動力驅動駛向船閘。接近船閘時，再改為外部纜繩牽引。在一級一級閘室中移動時，都是用外部纜繩牽引。最後出閘時，再改為其中的一艘或幾艘船的動力驅動。離開船閘後，“大船”再分解成個體小船。可以在船閘的上、下游兩頭，設置許多編組的泊位，也就是許多框架，以及系留框架的裝置，如，立柱等。許多船同時編組。在閘外編組，時間比較從容，比較容易編組的比較緊湊，提高利用率。編組好的“大船”順序排隊過閘。如此，可以大大提高過閘的速度。

框架的兩側，可以裝些橡膠輪，以幫助框架在船閘內運動時導向、以及避免框架直接碰撞。框架的兩頭，可以象門一樣打開，讓船舶出入。但是，框架兩側間沒有其它結構聯繫。否則，框架的結構就太複雜。因為，框架兩側間的結構，都必須要高於船舶的最高高度，低於船舶的最深的深度。 這很不方便。所以，框架兩側間最好沒任何結構聯繫。這樣，框架兩頭的門就不能隨意打開，否則，框架無法維持穩定。這個困難，要靠編組的泊位的設計來解決，要框架兩側都能在泊位上固定，然後才開門。無論是編組，還是解散，都是只需要開一頭的門。所以，泊位上只需要每側有一根立柱，固定要開門的那一頭的兩側就可以了。

朱雨心  2014年5月23日

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討論：280米長的框架，若兩側邊間沒有結構聯繫，框架剛性必然不足，必須把兩側邊做的比較厚。如此，結構必然笨重，還占用較多的空間。所以，不如兩側邊間有結構聯繫更好，也就是加上底部與頂部。這樣，這個框架就變得象個籠子。雖然看上去比較誇張，但是，實際上結構穩固，簡單易行，兩側邊可以做的比較薄。到底哪種方案最好，要具體定量計算。

後記：目前，每一級船閘耗時約40分鐘，包括船進、出閘室的時間，閘門開、閉的時間，以及閘室充水、泄水的時間。變數比較大的是船進、出閘室的時間。而閘門開、閉的時間，以及閘室充水、泄水的時間，基本上取決於設計。

如果我們採用上面所說的標準框架，閘外編組的方案，那麼船進、出閘室的時間，也可以完全地控制起來，有利於船閘的自動、高速運行。三峽船閘的閘室每個長280米。如果船以平均10公里/時的速度進、出閘室，那麼，進、出閘室各需1.7分鐘。可以在每個閘室間設置牽引機構，牽引“大船” 進、出閘室。共需設置五套牽引機構。具體的，可以用多種方案。沒有技術障礙。那麼，進、出閘室共耗時3.5分鐘。牽引機構採用勻加速-勻減速的方式運行。當然，也可以以更高的速度運行，例如20公里/時。但是，要避免過高速度所引起的水流對閘門的衝擊。必要時，也可以設置些消能、緩衝機構。

目前，閘門開、閉的時間共約8分鐘。閘門開、閉的時間，取決於閘門的自重、水的阻力、閘門的結構強度、以及閘門開、閉機構的驅動力。增加開、閉機構的驅動力是很容辦到的。但是，在使用現有閘門的前提下，這個驅動力受限於閘門的結構強度。可以考慮：採取措施，減小水的阻力，以在現有條件下提高閘門開、閉的速度。 這個應該是有些辦法的。進一步的措施，可以考慮：在門上適當的位置設置第二驅動杆，相應地增加門的剛性與強度，優化驅動機構的控制。目標：將閘門開、閉的時間縮短到共約2分鐘，即，開、閉時間各1分鐘。

目前，閘室充水、泄水的時間大約共是25分鐘。這個時間可以大大縮短。可以考慮：增設充水、泄水的通道，提高閥門開關速度，甚至，增設軸流泵，以提高流速。應該要通過對閥門開關的優化、自動控制來防止船閘超灌超泄的問題，而不是通過簡單地降低流速、降低閥門開關速度來防止船閘超灌超泄的問題。這些，技術上都沒有不可克服的障礙。目標：將閘室充水、泄水的時間縮短到共約10分鐘，即，充水、泄水時間各5分鐘。

上面所說的標準框架的採用，極大地提高了船在閘室中的穩定與安全，為採用更快的充水、泄水速度，更快的閘門開、閉速度，創造了條件。

這樣，每一級船閘耗時約10分鐘，五級船閘共耗時約50分鐘，縮短到現在所需時間的四分之一。或者說，提高通過能力到現有的四倍。

朱雨心  2014年5月26日

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