三峡升船机通行船舶船型平面尺度

三峡升船机通行船舶船型平面尺度
张义军
（长江航运发展研究中心，湖北武汉430014）
【摘要】为确定适合升船机通行的船舶船型，在技术规范和相关研究成果的基础上,统计2200多艘次船舶试验数据，采用概率统计方法对不同长度和宽度范围的船舶进出三峡升船机的时间进行分析。

结合三峡船闸通行船舶协调性需求,提出适合通行升船机的船舶船型的平面尺度指标控制要求，为合理优化升船机通航船舶船型技术要求提供技术支撑。

【关键词】三峡升船机;船型；平面尺度;承船厢
0引言
长江三峡水利枢纽升船机（以下简称三峡升船机）是三峡工程的通航设施之一,2016年9月18日起投入试通航,与三峡船闸联合运行o三峡升船机承船厢有效长度为HO ni、有效宽度为18m,通过的船舶须控制排水量不得超过30001。

截至2019年底，三峡升船机累计运行了9680厢次，通过船舶9762艘次、旅客35.8万人次、货物通过量323.0万t o升船机的运行为重点船舶提供快速过坝通道,较好地发挥了过坝分流功能,提高了三峡枢纽的航运通过能力o为提高升船机日常运行效率，交通运输部门组织开展了大量关于适合通过升船机的船舶船型尺度的研究。

1相关技术规范和研究成果
1.1设计代表船型
根据《三峡工程升船机D阶段设计报告》等设计文件,适合升船机通行的代表船型如下:
（1）单船（客货船设计排水量3000t）：84.5mx 17.2m x2.65m（长x宽x吃水，下同）;
(2)船队(货驳单船设计载货量15001)：109.4 m x14m x2.78m o
1.2升船机设计规范要求
按照《升船机设计规范》，承船厢有效尺度可按下式计算。

[L=A+/2
）B=bi+Z?2
式中分别为承船厢有效长度和有效宽度,m；
h、bl分另！j为设计最大船舶或船队的最大长度和宽度，H1；小分别为船舶两端富余总长度和两侧富余总宽度,H1。

《升船机设计规范》推荐厶应按已建同级别的升船机确定或取3~7m,e应兼顾设计水深、船舶或船队进出承船厢速度要求，可取0.8~ 1.2m o
考虑到我国尚无已建与三峡升船机同级别且运行实践成熟的升船机，可反算船舶最大长度为113~117m、最大宽度为16.8~17.2m o
1.3相关技术研究成果
交通运输部在三峡后续工程规划中立项开展的《三峡升船机通航与运行保障关键技术研究》,
收稿日期：2020-07-28
作者简介：张义军（1981—）,男，硕士、高级工程师，从事水上交通工程专业
提出升船机通行船型平面尺度技术要求为总 长w 110 m 、总宽W 17.2 H1,并在此基础上初步制订 了三峡升船机通航船舶船型主尺度系列，与长江
水系（主要是长江干线）过闸运输船舶标准船型主 尺度系列的平面尺度相衔接。

2不同平面尺度船舶通过升船机
的效率
随着升船机运行维护和管理技术的日益成 熟，三峡升船机的运行稳定性较初期有了较大的
提高。

升船机升降一趟,设备运行约需25 min,因 此船舶进出升船机用时成为影响升船机运行效率 的决定性因素o 在三峡升船机试通航以来,三峡管
理部门根据升船机的实际运行情况，组织观测了
2 247艘次船舶进出承船厢时间，囊括了可能通行
升船机的船舶类型主要有客船、商品汽车运输船、
集装箱船、货船（普通干散货，下同）、其他船舶（工
程船、执行公务的交通艇等）等五大类。

2.1船长对船舶进出承船厢用时的影响
将船长按照W80 m 、（80,90] m 、（90,100] m 、
（100,105] m 和（105,110] m 分为5个范围进行分
析，分别计算上、下行船舶进出承船厢用时的概率
密度，得到不同长度范围的船舶进出承船厢用时
的概率密度曲线，见图1。

O
40o o O
3 2 10 3 6 9 12 15 18 21 2
4 27 30 33 36 39 42 4
5 48 51
用时/ min
(a)上行进厢
------船长W80m
船长(80,90] m 船芸(90, 100] m 船-^(100, 105] m 45^( 105, 110] m
—
—A -------船长W80m
—
—船长(80,90]■船长(90,100] r ------船 100,105]
船长(105,110]
0 5
0 5 0
2 11£、懊
輝<>
/X\/O
rrw
------船长W80m
船长(80,90] m 船长(90, 100] m 船长(100, 105] m 船长(105, 110] m
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51
用时/ min
(c)下行进厢
3
6 9
12 15 18 21 24 27 30 33用时/ min
(b)上行出厢
1210
8 6 4
2
%、懊
題<«0 3 6 9
12 15用时/ min
(d)下行出厢
182124
图1不同船长船舶上行、下行时进出承船厢时间概率密度
由图1可知,长度在105 m 以上的所有船舶平 均进出承船厢时间较长度在105 m 及以下的船舶
平均进出承船厢时间增加约26min 。

上、下行每档 船舶进出承船厢用时范围见表lo 不同长度船舶
进出承船厢时间概率分布曲线见图2。

不同概率 水平下船舶进出承船厢时间分布见图3。

表1不同长度船舶进出承船厢用时范围
船长/m
上行船舶/min 下行船舶/min
逬厢
出厢
合计逬厢出厢合计
W80
9 ~ 12
6 ~ 9
15 〜2118-219 ~ 1227 〜33
(80,90]
12 〜159 ~ 1221 ~2718-219 ~ 1227 ~ 33
(90,100]
18-2115 ~ 1833 ~ 3924-2712 ~ 1536-42(100,105]18-2115 ~ 1833 ~ 3924-2712 ~ 1536-42
> 105
42-4527 ~ 3069 ~ 7521 ~2412 ~ 1533 ~ 39
$
09876543210
1.0O.O.O.O.O.O.0O.O.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
用时/ min
(b)下行进出厢
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
用时/ min (a )上行进出厢
图2不同长度船舶进出承船厢时间概率分布
<-<哥啾
(a)上行进出厢
20 25 30
35 40 45 50
用时/ min
(b)下行进出厢
图3不同概率水平下船舶进出承船厢时间分布
由图2、图3可知，90 ~ 105 m 的船舶进出承 船厢用时基本相当，当船长超过105 ni 后,上行船 舶在不同概率水平下进出承船厢的时间平均增加 约15 min,而船长对下行船舶进出承船厢的时间影 响并不显著。

2.2船宽对船舶进出承船厢用时的影响
将船宽按照 Wllm 、(ll ~ 14]m 、(14 ~ 16.3]
皿和〉16.3 m 等4个范围进行分析，对每个范围 计算上行船舶和下行船舶进出承船厢用时的概率 密度，得到不同宽度船舶进出承船厢用时的概率
密度曲线，分别见图4。

由图4可以看出，宽度16.3 m 以上的船舶平
均进出承船厢时间较宽度在16.3 m 及以下的船舶
进出承船厢时间延长约9 min o 上行、下行每档船
舶进出承船厢用时范围见表2。

表2不同宽度船舶进出承船厢用时范围
船长/m
上行船舶/min 下行船舶/min
逬厢
出厢
合计逬厢出厢
合计
W11
9 ~ 12
6 ~ 9
15 〜219 ~ 12
6 ~ 9
15 〜21
(11,14]
27 〜3012 〜1539 〜4518-219 ~ 1227 〜33
(14,16.3]
15 〜189 ~ 1224-3021 ~249 ~ 1230-36
> 16.3
21 ~2412 ~ 1533-3924 〜2712 ~ 1536-42
30
25O
0 5 0
2 11%
、懊題<«
------船长W 11m
船芸(11,14] u
------船长(14,163]
■船长〉16.3 m
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51
用时/ min
(a)上行进厢O 亠
2%、懊擲<鑒0
用时/ min
(b)上行出厢
------船长dim
=船长(11,14] m ・船长(14,16.3] m
------船夾〉16.3 m
40
o o O
3 2 1%、懊
輝<<0 _I
I I I I I I I I I —0 3 6 9
12 15 18 21 24 27
用时/ min
(d)下行出厢
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51
用时/ min
(c)下行进厢图4不同船宽船舶上行、下行时进出承船厢时间概率密度
不同宽度船舶进出承船厢时间概率分布曲线见图5。

$09876543210
1.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.
船长Wil m 船長(11, 14] m 船长(14, 16.3] m 船长〉16.3 m
1.00.90.80.7 晞0.6 <0.50.40.30.20.1
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
用时/ min (a)上行进出厢
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
用时/ min
(b)下行进出厢
图5不同宽度船舶进出承船厢时间概率分布
在不同概率水平下，不同宽度船舶进出承船
厢时间分布见图6。

.8
0.7.6
o.a 5
O.3
O.全样本
------船长W 11 m ------船长(11,14] m
■船长(14,16.3] m ■船163 m
0.9
0.80.7
0.6
0.520
25 30 35
40
45 50 55
用时/ min
(b)下行进出厢
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
用时/ min
(a)上行进出厢
图6不同概率水平下船舶进出承船厢时间分布
由图5、图6可以看出：当船舶上行时，在80% 以上的概率水平下船宽为11 ~ 16.3 m 的船舶进出
承船厢最大时间基本相当;当船舶下行时，船宽增 加，进出承船厢用时总体上增加，船宽为11 ~ 14
m 、14 ~ 16.3 m 和超过16.3 m 这三档船舶在不同
概率水平下最大时间平均每档增加约5 min o
3三峡船闸通行船舶协调性需求
因三峡升船机提供的通航能力有限，三峡枢
纽货物仍以通过三峡船闸为主。

2019年三峡船闸
货物通过量达到1.46亿t,超出设计指标46%O 从
现有船闸运行指标来看,无论是船闸运行天数、闸 室利用率、一次过闸吨位以及设备（下转第30页）
始移泊至上游浮式导航墙附近。

待船厢与上游对
接完成后，下行船舶刚好到达上游浮式导航墙附近（未系缆靠泊）,此时可发令让船舶直接进厢,实现无缝衔接。

根据统计分析，原下行船舶进厢平均时间为20min52s,优化单向下行船舶进厢调度指挥的时间后,2018年10月单向下行船舶进厢平均时间为15min59s,进厢时间缩短了4min53s o
3实施效果检查
实施以上应对措施后,2018年10月-2019年1月的船舶过厢平均时间缩短到54min55s,船舶进厢平均时间缩短到17min14s,船舶进厢时间约占船舶过厢时间的31.38%。

三峡升船机船舶过厢时间明显缩短，船舶进厢时间也明显减少。

4结语
三峡升船机设备运行时间相对稳定，船舶进厢时间是影响船舶过厢时间的主要因素。

笔者提出的提高集控人员的船舶调度指挥能力、优化上行进厢船舶在下游靠船墩的停靠方式、优化单向下行船舶进厢调度指挥时间等3种应对方法缩短了三峡升船机船舶进厢时间，因而缩短了三峡升船机船舶过厢时间,提升了三峡升船机通航效率,充分发挥了快速过坝通道作用，进而减少船方因过坝延误造成的经济损失。

E3
参考文献：
[1]钮新强•建设三峡水运新通道,提升黄金水道支撑力[j]•长
江技术经济,2018（6）：47-52.
■、呵卜
（上接第27页）运行保障率，还是船闸通过能力，均达到或超过了设计参数。

在现有通航条件下,船闸通航效率已得到较为充分的发掘，进一步采取管理措施挖潜扩能的空间已十分有限。

过坝船舶待闸常态化,船舶易积压且疏散缓慢,2019年大坝上下游日均待闸船舶495艘次,过坝船舶平均待闸时间83.3h,正常情况下需要等待3天以上才能通过。

三峡船闸闸室内船舶集泊的最大平面尺度为长266m、宽32.8m,为充分发挥船闸运行效率,交通运输部积极推进长江干线过坝船型标准化，将通过三峡船闸的船舶最大宽度控制在16.3m以内。

在升船机停航检修期间，通常通过升船机的船舶只能通过三峡船闸过闸，因而升船机的适机船舶船型需要充分考虑与三峡船闸通行船舶的协调性,以免降低三峡船闸通航效率。

当前过闸统计数据显示，由于过坝船舶日益大型化，最大宽度16.3 m以上的船舶在通过三峡船闸时,能安排与其搭配过闸的船舶数量非常少。

若安排大量宽度16.3m 以上的船舶过闸，将显著降低三峡船闸的通航效率,加剧枢纽通过能力不足的矛盾。

4结语
从船舶通过升船机效率和与船闸通行船舶协调性方面来看，最大船宽不超过16.3m且最大船长不超过105m将是目前升船机通行船舶船型平面尺度的合理选择，有利于更好地发挥升船机通航分流和快速过坝通道功能，实现三峡船闸和三峡升船机综合通过能力的最大化。

若未来借助三峡水运新通道工程来提升三峡枢纽及葛洲坝枢纽通过能力，大坝上下游水域船舶待闸状况将得到明显改善。

若将通过三峡升船机船舶的最大船宽、最大船长分别提升至17.2m和110m,则有利于满足船舶所有人建造大型船舶以节约营运成本、发挥船舶运输效益以及客船旅游舒适化等需求，实现水上客货运输服务能力和服务水平的提升。

E3。