讓3000噸輪船“坐電梯”，中國又創造世界第一

又一個大國重器，呈現在全世界的面前。

前段時間，由我國自主研發制造的世界最大卷揚式垂直升船機，百色升船機主提升機在中國能建葛洲壩機船公司順利交付。

此次交付的主提升機是百色升船機的“動力中樞”，后者是目前全球在建的最大升船機項目，建成后將是僅次于三峽升船機的世界第二大升船機，也是全球最大的卷揚式垂直升船機。

百色升船機具有全球最長提升船廂、10700噸卷揚式提升總重、提升高度88.8米、核心部件280噸卷筒微米級精密制造等多項“世界之最”，將我國高端裝備制造實力推向新高度。

未來，3000噸輪船可以“坐電梯”、“躍龍門”。

通俗地講，升船機其實就是“給船坐的電梯”。

在沒有升船機之前，船舶要想在不同高度的水面之間穿梭，比如，遇到大壩或急流，要么是走多級臺階式船閘，要么就只能遠遠繞路或者開足馬力硬闖。

這些都不是好辦法。

過船閘雖然安全卻慢得熬人，繞路則可能多走幾十上百公里，費油又費時。硬闖顯然是下下之策，安全性差，而且遇上大高差，就根本沒法過去。

升船機的出現，完美地解決了以上這些問題。

俯瞰三峽大壩的船閘

首先是快。

以既有升船機又有船閘的長江三峽大壩為例，“大船爬樓梯，小船坐電梯”——“樓梯”是船閘，“電梯”則是升船機。

三峽船閘為雙線五級船閘，全長6.4公里，上下落差113米，采用五級梯級設計降低水位差。

作為目前世界上連續級數最多、總水頭和級間輸水水頭最高、技術最復雜的內河船閘，其最大單級閘室工作水頭達45.2米。

這個船閘原來是世界第二，現在被珠江上的大藤峽水利樞紐工程船閘超過。

五級船閘就是五個樓梯臺階，過一次最快需要兩個半小時。這已經很快了，有些船閘落差小，反而需要三四個小時。

三峽升船機看上去就像大壩旁邊的電梯井，承船廂132米×23.4米×10米，可載3000噸級船舶，爬升高度113米，全線總長5000米，為世界規模最大、技術難度最高的升船機工程，過船只要大約40分鐘，大幅節省航運時間。

三峽大壩的船閘

第二個優點是穩。

靠“承船廂+配重”運作，不像船閘那樣每級每次都要進水，船在廂內幾乎是完全平靜的水面，不會因水流波動搖晃。

第三個優點是省。

船閘無論上行還是下行，都需要反復充水、放水，每次還都需要調節水位，能耗比較大。

升船機則不存在這些問題，長期用更經濟。另外，升船機不需要航船爬坡，也大大減少了船只的動力消耗。

有些大壩因為落差高，必須設計復雜的多級船閘，長度就會拉很長，而升船機則很節約空間，施工成本會大大下降。

升船機的操作也比較簡單。就像把大象裝進冰箱一樣，分為三步：裝船、移船、放船——

第一步，把船“裝”進承船廂，相當于是個裝水的大“盒子”；
第二步，像蹺蹺板一樣，用很小的力拉動巨重的船廂，讓承船廂帶著船平穩上升或下降；
第三步，等承船廂與目標水面齊平，開閘門，船直接開出去，完成高度切換。

在承船廂中的船只

一句話，升船機就是把“爬樓梯”變成“坐電梯”：幾十分鐘完成百米落差，船在靜水里穩如泊港，還省水省電省地皮，妥妥的內河通航利器。

下次如果再有機會過大壩，記得選“電梯”。

升船機，經常是看著簡單，實現起來就很難。

相比歐洲在運河上建設升船機的悠久歷史，我國起步晚很多。

我國此前中小河道航運多靠天然航道或簡單船閘，沒有建升船機的迫切需求。

升船機對機械、結構的要求相對較高，中國古代的技術和工業基礎跟不上，到了近現代，又落后于西方。

直到改革開放后，我國才逐步具備大型機械加工、高難度工程建設的技術儲備，也慢慢能支撐升船機的設計建造。

好飯不怕晚，21世紀后，隨著經濟發展對高效航運需求激增，我國的升船機技術也攻克難關，站上世界之巔。

中國在升船機領域的彎道超車，練就出獨特的武功，不但形成了自己的技術特色，還在各個方面實現了創新。

三峽升船機是齒輪齒條爬升式升船機的代表，是升船機中的大力士，最大爬升噸位1.55萬噸，提升高度113米。

升船機內部的“螺母柱”

這項世界紀錄靠剛性齒輪齒條驅動，其安全性則由“長螺母柱+短螺桿”安全鎖來實現——這被認為是目前最安全的升船機設計方案。

在四個塔柱上固定著強度極高的“螺母柱”，承船廂兩側帶著短“螺桿”。正常運行時，兩者有微小的間隙，保證不接觸，避免動力損耗。

一旦承船廂平衡打破，系統檢測到異常，驅動機會立刻停止，間隙消失，短螺桿會像擰螺絲一樣旋進長螺母柱并自動鎖死，將萬噸船廂牢牢固定在塔柱上。

這套機械鎖死系統不依賴電力，確保了極端情況下的絕對安全。

此外，升船機兩側每隔3.5米就設有逃生通道，為乘客提供了快速疏散通道。

與之相得益彰的百色升船機，是全球最大的鋼絲繩卷揚式升船機。

所謂卷揚式升船機，是指承船廂的升力是鋼絲繩卷揚提供，對應的，鋼絲繩卷揚機是升船機的主提升設備。

卷揚式升船機的原理很簡單，就是鋼絲繩卷起，承船廂升起；鋼絲繩放開，承船廂下降。

類似的卷揚設備，在工程機械中很常見。比如下圖就是一個能拉升10噸重物的卷揚機。

卷揚機

百色升船機的系統采用多根鋼絲繩協同工作，外加智能控制系統，能平穩又精準地將10700噸的重量抬升88.8米，這在卷揚式升船機中遙遙領先。

能有如此的提升力，關鍵在于讓所有的鋼絲繩都像一雙手的十個手指頭那樣同步工作。

這套智能傳動控制系統，能實時感知每根鋼絲繩的受力、速度和小齒輪的位置，再通過各種智能算法，自動調整每臺電機的輸出，確保所有提升點保持在同一水平。

還有一種是中國原創的水力驅動式升船機，已經在景洪水電站使用，最大提升高度66.86米，過船噸位500噸，升降時間全程約17分鐘。

水力驅動式升船機的原理是浮力定律，系統核心是一個巨大的浮筒，淹沒在充滿水的豎井中。

通過管道向豎井充水或排水，改變浮筒所受的浮力，從而直接帶動與浮筒相連的承船廂升降。

即便發生漏水或停電，系統也能自然穩定在新的平衡點，安全性高。

景洪升船機

中國很大，河流很多，每條河每個河段的水文條件都不一樣。

在解決水壩通航的問題上，中國工程師面對的早已不是單一技術難題，而是如何為不同地理條件（如高壩、缺水地區）選擇并優化最佳最安全的方案。

齒輪齒條式更適合超高提升，且安全冗余高；鋼絲繩卷揚式通過智能控制，實現了萬噸級提升的平穩可靠；水力式升船機更將安全這一要素發揮到極致。

可以說，每一條河流，中國都能找到適合的方案。

百色這次站上巔峰，新的第一給我們帶來了什么？

從產業鏈角度看，升船機這類“大國重器”的建設過程，能極大地拉動國內重型機械、高端鋼材、精密儀器、智能控制系統等相關產業鏈的發展和技術升級。

比如，促進關鍵零部件國產化，提高了國內重型機械產業的自主可控能力。通過對零部件供應商、整機制造商進行整合，從而帶動了整個重型機械產業鏈的協同發展。

這些領域的快速蛻變，不但支持了國家對高新科技產學研不斷迭代的戰略要求，還順便培養出一大批頂尖的工程師和技術工人。

更大意義是，釋放了我國黃金水道的巨大潛能。

水運的成本遠低于鐵路和公路，大型升船機的建成，將上游原本不通航或通航標準低的庫區水域，與中下游的干線航道連接起來，形成了干支聯動、通江達海的高等級航道網絡。

這極大地延伸了航運里程，提升了整個水系的運輸效率，節約了運輸成本。

三峽升船機就是實施“長江經濟帶”發展戰略的關鍵性工程之一，保障了長江黃金水道主通道的暢通，激活了如重慶、四川這樣的上游地區的經濟發展。

二十多年前，為了治理水患、開發水電資源，百色水利樞紐誕生，在防洪和發電方面發揮了巨大的作用。

高聳的大壩也將黃金水道右江攔腰截斷。

百色升船機的建設，對上游的云貴等內陸省份來說，意味著打開了一條極其重要的水運出海通道。

長江和珠江航運圖

經右江、珠江出海的最便捷通道被打通后，預計可縮短傳統航程約560公里，是服務“西部陸海新通道”國家戰略的具體體現。

西南地區豐富的礦產資源、煤炭等大宗貨物可以通過經濟實惠的水路向東部沿海運輸，而不是僅僅依賴成本更高、運力更有限的公路和鐵路。

一條水運通道的開通，盤活的是整個西南的經濟。

我國是水電大國，內河航運與水電之間存在天然的矛盾。

升船機，作為“大國重器”的集大成者之一，確保了水利樞紐綜合效益的最大化，成為賦能國家能源戰略和航運戰略的重要支撐點。

升船機，讓天塹變通途！