揭秘三峡工程升船机："空中电梯"托举"翻越"大坝

18日下午，目前世界上技术难度最高、规模最大的升船机——三峡升船机正式进入试通航阶段。这也是世界最大水利枢纽三峡工程的最后一个建设项目。

巍巍三峡大坝旁，矗立起新的地标。未来，一艘艘船舶，将经过这座巨型“空中电梯”的托举，“翻越”三峡大坝。


“大船爬楼梯、小船坐电梯”壮景终于实现

18日15时20分许，在三峡大坝上游海拔150.5米的“高峡平湖”上，“长江三峡9号”游轮沿着引航道缓缓驶入三峡升船机承船厢，开启了三峡升船机首次试通航之旅。

15时50分许，承船厢载着水和游轮开始垂直下行，大约8分钟后就与下游海拔65.2米的江面齐平。

不一会儿，游轮缓缓驶出承船厢，到达下游江面。


与此同时，在位于升船机以北不足一公里处的三峡双线五级船闸，一艘艘载着货物的巨轮如同往常一样有序列队进出上行和下行的各5个闸室。

至此，三峡工程建设者憧憬多年的“大船爬楼梯、小船坐电梯”壮观景象，正在成为现实。

“长江三峡9号”客轮船长陈国海告诉记者，承船厢载着水和船提升的整个过程都非常平稳，厢内水面几乎感觉不到任何晃动。走升船机从下游靠船墩到上游靠船墩只用了近一个小时。而过去十几年来，船舶每次经过三峡船闸过坝，往往要花三四个小时。

长江三峡通航管理局相关负责人介绍说，三峡蓄水成库后，大坝上游江段水变深、变宽、变缓，通航条件明显改善。不过，由于坝上与坝下水位落差最大可达上百米，船舶需借助专门的通航设施才能过坝。

作为通航建筑物，三峡升船机和三峡船闸一样，都是三峡枢纽工程的重要组成部分。目前，二者分别为世界最大的升船机和船闸。


2003年6月投运的三峡船闸可容纳万吨级船队，船舶通过船闸时，就像上下五级台阶，故有“大船爬楼梯”的比喻。而三峡升船机过船规模为3000吨级，船舶在承船厢里像乘垂直电梯一样在空中升降，故有“小船坐电梯”之说。

创造多项“世界之最”　攻克诸多技术难题

三峡升船机的建设，创造了多项“世界之最”。

中国长江三峡集团公司机电工程局副局长、升船机项目部负责人吴小云此前接受新华社记者采访时说，三峡升船机为国内首次采用齿轮齿条爬升平衡重式垂直升船机，过船规模为3000吨级，最大提升总重量达1.55万吨，升船机承重塔柱高达146米，支撑着承船厢垂直升降最大高度113米。升船机上游通航水位变幅30米，下游通航变幅11.8米。

“三峡升船机具有提升高度大、提升重量大、上游通航水位变幅大和下游水位变化速率快的特点，是当今世界上技术难度和规模最大的升船机。”吴小云说。


三峡升船机的各项重要数据指标都大大超过现有世界水平。此前，世界最大垂直升船机位于比利时中央运河，其过船规模为1350吨级，提升总重量为8800吨，最大提升高度为73米。

1.55万吨的重量被抬升至百米高空，是否安全？中国工程院院士陆佑楣说，三峡升船机属于齿轮齿条爬升、长螺母柱短螺杆安全机构、全平衡垂直式升船机。这种形式比人们较为熟知的钢丝绳卷扬式提升方案更安全可靠。


勘察、论证、设计时间跨度高达60余年，三峡升船机的动工建设也经历了反复研讨。长江水利委员会三峡工程代表局提供的资料显示，三峡工程1994年正式开工，升船机却由于技术复杂等原因，1995年缓建。三峡建设者们经过反复论证和方案比选，2003年决定将原设计的钢丝绳卷扬提升方案改为现有方案以提高升船机安全可靠性。2007年，续建工程正式启动。

在过去8年多的制造施工过程中，二重集团等国内重型设备制造企业、中船重工等船舶装备生产企业、葛洲坝集团等水电施工单位参与其中，它们创新设计理念、制造技术、施工工艺和管理方法，成功解决了一系列世界级技术难题，推动了世界升船机技术的发展和应用，为大型垂直升船机建设积累了宝贵经验。三峡升船机建设在提高我国专业设备设计制造能力等方面，也发挥了促进作用。

升船机与船闸联合调度提高通航灵活性和保障力

水利部长江水利委员会总工程师、中国工程院院士郑守仁说，三峡升船机设计建设初衷，主要是给客货轮和特种船舶提供快速过坝通道。目前，船舶经过三峡五级船闸需要三四个小时；而升船机通过时间计划控制在40分钟到1小时。

过去十多年来，随着国家西部大开发战略稳步推进，长江黄金水道作用充分发挥，三峡船闸过闸需求快速增长。长江三峡通航管理局的统计数据显示，三峡船闸2004年货物量为3400多万吨，2011年货运量首次达到1亿吨，提前19年达到设计能力。2015年，船闸货运量已增长至近1.2亿吨。

受访专家表示，最新投运的三峡升船机将成为三峡船闸的辅助，可在一定程度上提高三峡工程的通航调度灵活性和通航保障能力。


“从今年的统计数据看，三峡船闸的通过量还在增长。”长江三峡通航管理局副局长陈冬元说，除了为客轮提供过坝快速通道之外，三峡升船机投运后也有望带动乘船过坝观光旅游的发展。