三峽升船機通行船舶船型平面尺度

張義軍

【摘 要】 為確定適合升船機通行的船舶船型，在技術規范和相關研究成果的基礎上，統計2 200多艘次船舶試驗數據，采用概率統計方法對不同長度和寬度范圍的船舶進出三峽升船機的時間進行分析。結合三峽船閘通行船舶協調性需求，提出適合通行升船機的船舶船型的平面尺度指標控制要求，為合理優化升船機通航船舶船型技術要求提供技術支撐。

【關鍵詞】 三峽升船機;船型;平面尺度;承船廂

0 引 言

長江三峽水利樞紐升船機（以下簡稱三峽升船機）是三峽工程的通航設施之一，2016年9月18日起投入試通航，與三峽船閘聯合運行。三峽升船機承船廂有效長度為110 m、有效寬度為18 m，通過的船舶須控制排水量不得超過 t。截至2019年底，三峽升船機累計運行了廂次，通過船舶艘次、旅客35.8萬人次、貨物通過量323.0萬t。升船機的運行為重點船舶提供快速過壩通道，較好地發揮了過壩分流功能，提高了三峽樞紐的航運通過能力。為提高升船機日常運行效率，交通運輸部門組織開展了大量關于適合通過升船機的船舶船型尺度的研究。

1 相關技術規范和研究成果

1.1 設計代表船型

根據《三峽工程升船機D階段設計報告》等設計文件，適合升船機通行的代表船型如下：

（1）單船（客貨船設計排水量3 000 t）：84.5 m ？17.2 m ？2.65 m （長卓韤壯運巒？

（2）船隊（貨駁單船設計載貨量1 500 t）：109.4 m ？14 m ？2.78 m。

1.2 升船機設計規范要求

按照《升船機設計規范》，承船廂有效尺度可按下式計算。

式中：L、B分別為承船廂有效長度和有效寬度，m;l1、b1分別為設計最大船舶或船隊的最大長度和寬度，m; l2、b2分別為船舶兩端富余總長度和兩側富余總寬度，m?！渡瑱C設計規范》推薦l1應按已建同級別的升船機確定或取3～7 m，b2應兼顧設計水深、船舶或船隊進出承船廂速度要求，可取0.8～1.2 m。

考慮到我國尚無已建與三峽升船機同級別且運行實踐成熟的升船機，可反算船舶最大長度為113～117 m、最大寬度為16.8～17.2 m。

1.3 相關技術研究成果

交通運輸部在三峽后續工程規劃中立項開展的《三峽升船機通航與運行保障關鍵技術研究》，提出升船機通行船型平面尺度技術要求為總長≤110 m、總寬≤17.2 m，并在此基礎上初步制訂了三峽升船機通航船舶船型主尺度系列，與長江水系（主要是長江干線）過閘運輸船舶標準船型主尺度系列的平面尺度相銜接。

2 不同平面尺度船舶通過升船機的效率

隨著升船機運行維護和管理技術的日益成熟，三峽升船機的運行穩定性較初期有了較大的提高。升船機升降一趟，設備運行約需25 min，因此船舶進出升船機用時成為影響升船機運行效率的決定性因素。在三峽升船機試通航以來，三峽管理部門根據升船機的實際運行情況，組織觀測了艘次船舶進出承船廂時間，囊括了可能通行升船機的船舶類型主要有客船、商品汽車運輸船、集裝箱船、貨船（普通干散貨，下同）、其他船舶（工程船、執行公務的交通艇等）等五大類。

2.1 船長對船舶進出承船廂用時的影響

將船長按照≤80 m、（80，90] m、（90，100] m、（100，105] m和（105，110] m分為5個范圍進行分析，分別計算上、下行船舶進出承船廂用時的概率密度，得到不同長度范圍的船舶進出承船廂用時的概率密度曲線，見圖1。

由圖1可知，長度在105 m以上的所有船舶平均進出承船廂時間較長度在105 m及以下的船舶平均進出承船廂時間增加約26 min。上、下行每檔船舶進出承船廂用時范圍見表1。不同長度船舶進出承船廂時間概率分布曲線見圖2。不同概率水平下船舶進出承船廂時間分布見圖3。

由圖2、圖3可知，90～105 m的船舶進出承船廂用時基本相當，當船長超過105 m后，上行船舶在不同概率水平下進出承船廂的時間平均增加約15 min，而船長對下行船舶進出承船廂的時間影響并不顯著。

2.2 船寬對船舶進出承船廂用時的影響

將船寬按照≤11 m、（11～14] m、（14～16.3] m和>16.3 m等4個范圍進行分析，對每個范圍計算上行船舶和下行船舶進出承船廂用時的概率密度，得到不同寬度船舶進出承船廂用時的概率密度曲線，分別見圖4。

由圖4可以看出，寬度16.3 m以上的船舶平均進出承船廂時間較寬度在16.3 m及以下的船舶進出承船廂時間延長約9 min。上行、下行每檔船舶進出承船廂用時范圍見表2。

不同寬度船舶進出承船廂時間概率分布曲線見圖5。

在不同概率水平下，不同寬度船舶進出承船廂時間分布見圖6。

由圖5、圖6可以看出：當船舶上行時，在80%以上的概率水平下船寬為11～16.3 m的船舶進出承船廂最大時間基本相當;當船舶下行時，船寬增加，進出承船廂用時總體上增加，船寬為11～14 m、14～16.3 m和超過16.3 m這三檔船舶在不同概率水平下最大時間平均每檔增加約5 min。

3 三峽船閘通行船舶協調性需求

因三峽升船機提供的通航能力有限，三峽樞紐貨物仍以通過三峽船閘為主。2019年三峽船閘貨物通過量達到1.46億t，超出設計指標46%。從現有船閘運行指標來看，無論是船閘運行天數、閘室利用率、一次過閘噸位以及設備運行保障率，還是船閘通過能力，均達到或超過了設計參數。在現有通航條件下，船閘通航效率已得到較為充分的發掘，進一步采取管理措施挖潛擴能的空間已十分有限。過壩船舶待閘常態化，船舶易積壓且疏散緩慢，2019年大壩上下游日均待閘船舶495艘次，過壩船舶平均待閘時間83.3 h，正常情況下需要等待3天以上才能通過。

三峽船閘閘室內船舶集泊的最大平面尺度為長266 m、寬32.8 m，為充分發揮船閘運行效率，交通運輸部積極推進長江干線過壩船型標準化，將通過三峽船閘的船舶最大寬度控制在16.3 m以內。在升船機停航檢修期間，通常通過升船機的船舶只能通過三峽船閘過閘，因而升船機的適機船舶船型需要充分考慮與三峽船閘通行船舶的協調性，以免降低三峽船閘通航效率。當前過閘統計數據顯示，由于過壩船舶日益大型化，最大寬度16.3 m以上的船舶在通過三峽船閘時，能安排與其搭配過閘的船舶數量非常少。若安排大量寬度16.3 m以上的船舶過閘，將顯著降低三峽船閘的通航效率，加劇樞紐通過能力不足的矛盾。

4 結 語

從船舶通過升船機效率和與船閘通行船舶協調性方面來看，最大船寬不超過16.3 m且最大船長不超過105 m將是目前升船機通行船舶船型平面尺度的合理選擇，有利于更好地發揮升船機通航分流和快速過壩通道功能，實現三峽船閘和三峽升船機綜合通過能力的最大化。若未來借助三峽水運新通道工程來提升三峽樞紐及葛洲壩樞紐通過能力，大壩上下游水域船舶待閘狀況將得到明顯改善。若將通過三峽升船機船舶的最大船寬、最大船長分別提升至17.2 m和110 m，則有利于滿足船舶所有人建造大型船舶以節約營運成本、發揮船舶運輸效益以及客船旅游舒適化等需求，實現水上客貨運輸服務能力和服務水平的提升。