[发明专利]提高船闸通过能力的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高船闸通过能力的方法及装置，属于水运交通技术。

背景技术

船闸的通过能力取决于每闸次的时间周期及每批过闸船只的数量，缩短每闸次的耗时，使每天通航闸数增加，增加每批过闸的船只数，都可提高船闸的通过能力。

船闸通航每一闸次经历的工序为(以多级船闸下行时为例)：1)开启第一闸首人字闸门，2)第一批船只依次由引航道驶入第一闸室排列并系缆，3)关闭第一闸首闸门。4)第一闸室向二闸室泄水，使二者水位持平。5)开启第二闸首闸门。6)船只依次从第一闸室驶入第二闸室。7)关闭第二闸首闸门，此批船只继续按上述方式向下游行进。8)第二闸首关闭后，往第一闸室充水至与上游水位持平。经过这些步骤，一个闸次的工序完成。然后，便可打开第一闸首闸门，让下一批船只进闸。可见，上述过程中，两批船只过闸的时间间隔，即为船闸每个闸次的时间周期。此周期各工序的耗时可归纳为四部分来分析；1)各个人字闸门开启、关闭耗时之和T1；2)各闸室充水、泄水的耗时之和T2；3)船只进入第一闸室的耗时T3；4)船只移泊到第二闸室的耗时T4。对于大闸室船闸，T1、T2占每闸次时间周期的比重较小，且较为恒定，T3、T4则占每闸次时间周期的比重较大，而且依运行方式不同，存在较大范围的波动。

目前的过闸方式，是由各艘单船或小单元船队依次先后进出船闸，在移动时，为保持一定的安全距离，后船的启航，须与前船有一段时间滞后。可见，每闸次过闸的船只越多，累积的时间滞后就越长。总的进程就越慢。当前面的船只进入闸室就位后，闸室余下的空间越来越小，为避免发生碰撞、以及停泊在不浪费空间的位置，后面船只的移动必然缓慢，有时还要反复对推进器进行停车、倒车的操作来实现就位。对于闸室面积较大，每批船数较多的船闸(例如长江三峡枢纽船闸)T3与T4之和达数十分钟之久，其耗时占每闸次时间周期的比重很大，以三峡五级船闸目前的实际运行为例：每闸次的周期约90分钟，其中人字门的启、闭耗时T1约18分钟，闸室的充、泄水耗时T2约24分钟，而船只进入一闸室及移泊至二闸室的耗时T3加T4则需48分钟之久，这是造成每闸次时间周期过长的主要原因。再之，如欲将各种尺寸船只的数量与位置作最佳编排，以提高闸室容积的利用率，增加每次过闸船只数量。则因需耗费更长的时间，抵消了提高容积率的效果。由拖轮拉拽或顶推一批船只集体过闸的方式，虽消除了各船只依次启航、到达的时间滞后，耗时有所减少，但此方式至少存在以下缺陷：1)拖轮本身需要挤占闸室的一部分有效面积，这无疑减少了可容纳船只的数量，降低了闸室面积的利用率；2)船只在闸室内的减速及制动过程须依靠水的阻力作用或推进器倒车来实现，减速时机难以把握，就位操作复杂且耗时过长。

综上所述，目前由各船依次、或由拖轮携带进闸及移泊的过闸方式，无论是每闸次的时间周期，以及闸室空间的利用率，都决定了船闸的通过能力处于较低的状态。

发明目的

针对上述的缺陷，本发明提出一种能使同批次船只同步进闸及移泊的方法及装置，以达到缩短每闸次时间周期、增加闸室面积的利用率，从而提高船闸通过能力之目的。

发明内容

本发明采取的技术方案是：根据闸室面积的大小，将每批过闸的船只预先在引航道等候处进行编排，组成一列或数列纵向头尾连接的临时船队，然后由设置于相应位置的牵引架的拖拽，实现临时船队的同步过闸。牵引架在每个闸室的两端各设一具，在上、下游引航道各设一具，为横向设置，牵引架上装置有收、放拖拽缆索的卷扬机，同步过闸的操作，由位于船队前、后两个方向的各一具牵引架通过缆索拖拽共同完成，每列船队首船的船头栓接向前拖曳的牵引缆索，末船的船尾栓接向后拖曳的制动缆索。当前方牵引架上的卷扬机收聚缆索、后方牵引架上的卷扬机放送缆索时，船队受拖拽向前行驶，(为稳定航向，向后缆索可对船队施加适当的反向拉力)，当接近指定位置时，前方缆索停拉，后方缆索增加制动，船队即可在短距离内减速至停止于系泊位置。在船队移动的过程中，船只的推进器处于停车状态、或只作短时、低功率的运转。由于可通过选用大拉力卷扬机来缩短船队行进中加速阶段和减速制动阶段的耗时，过程中大部分时间为匀速前行，这样的运动状态，可在最高速度受限的条件下，获得较高的平均速度，节约了时间。