让3000吨轮船“坐电梯”，中国又创造世界第一

又一个大国重器，呈现在全世界的面前。

前段时间，由我国自主研发制造的世界最大卷扬式垂直升船机，百色升船机主提升机在中国能建葛洲坝机船公司顺利交付。

此次交付的主提升机是百色升船机的“动力中枢”，后者是目前全球在建的最大升船机项目，建成后将是仅次于三峡升船机的世界第二大升船机，也是全球最大的卷扬式垂直升船机。

百色升船机具有全球最长提升船厢、10700吨卷扬式提升总重、提升高度88.8米、核心部件280吨卷筒微米级精密制造等多项“世界之最”，将我国高端装备制造实力推向新高度。

未来，3000吨轮船可以“坐电梯”、“跃龙门”。

通俗地讲，升船机其实就是“给船坐的电梯”。

在没有升船机之前，船舶要想在不同高度的水面之间穿梭，比如，遇到大坝或急流，要么是走多级台阶式船闸，要么就只能远远绕路或者开足马力硬闯。

这些都不是好办法。

过船闸虽然安全却慢得熬人，绕路则可能多走几十上百公里，费油又费时。硬闯显然是下下之策，安全性差，而且遇上大高差，就根本没法过去。

升船机的出现，完美地解决了以上这些问题。

俯瞰三峡大坝的船闸

首先是快。

以既有升船机又有船闸的长江三峡大坝为例，“大船爬楼梯，小船坐电梯”——“楼梯”是船闸，“电梯”则是升船机。

三峡船闸为双线五级船闸，全长6.4公里，上下落差113米，采用五级梯级设计降低水位差。

作为目前世界上连续级数最多、总水头和级间输水水头最高、技术最复杂的内河船闸，其最大单级闸室工作水头达45.2米。

这个船闸原来是世界第二，现在被珠江上的大藤峡水利枢纽工程船闸超过。

五级船闸就是五个楼梯台阶，过一次最快需要两个半小时。这已经很快了，有些船闸落差小，反而需要三四个小时。

三峡升船机看上去就像大坝旁边的电梯井，承船厢132米×23.4米×10米，可载3000吨级船舶，爬升高度113米，全线总长5000米，为世界规模最大、技术难度最高的升船机工程，过船只要大约40分钟，大幅节省航运时间。

三峡大坝的船闸

第二个优点是稳。

靠“承船厢+配重”运作，不像船闸那样每级每次都要进水，船在厢内几乎是完全平静的水面，不会因水流波动摇晃。

第三个优点是省。

船闸无论上行还是下行，都需要反复充水、放水，每次还都需要调节水位，能耗比较大。

升船机则不存在这些问题，长期用更经济。另外，升船机不需要航船爬坡，也大大减少了船只的动力消耗。

有些大坝因为落差高，必须设计复杂的多级船闸，长度就会拉很长，而升船机则很节约空间，施工成本会大大下降。

升船机的操作也比较简单。就像把大象装进冰箱一样，分为三步：装船、移船、放船——

第一步，把船“装”进承船厢，相当于是个装水的大“盒子”；

第二步，像跷跷板一样，用很小的力拉动巨重的船厢，让承船厢带着船平稳上升或下降；

第三步，等承船厢与目标水面齐平，开闸门，船直接开出去，完成高度切换。

在承船厢中的船只

一句话，升船机就是把“爬楼梯”变成“坐电梯”：几十分钟完成百米落差，船在静水里稳如泊港，还省水省电省地皮，妥妥的内河通航利器。

下次如果再有机会过大坝，记得选“电梯”。

升船机，经常是看着简单，实现起来就很难。

相比欧洲在运河上建设升船机的悠久历史，我国起步晚很多。

我国此前中小河道航运多靠天然航道或简单船闸，没有建升船机的迫切需求。

升船机对机械、结构的要求相对较高，中国古代的技术和工业基础跟不上，到了近现代，又落后于西方。

直到改革开放后，我国才逐步具备大型机械加工、高难度工程建设的技术储备，也慢慢能支撑升船机的设计建造。

好饭不怕晚，21世纪后，随着经济发展对高效航运需求激增，我国的升船机技术也攻克难关，站上世界之巅。

中国在升船机领域的弯道超车，练就出独特的武功，不但形成了自己的技术特色，还在各个方面实现了创新。

三峡升船机是齿轮齿条爬升式升船机的代表，是升船机中的大力士，最大爬升吨位1.55万吨，提升高度113米。

升船机内部的“螺母柱”

这项世界纪录靠刚性齿轮齿条驱动，其安全性则由“长螺母柱+短螺杆”安全锁来实现——这被认为是目前最安全的升船机设计方案。

在四个塔柱上固定着强度极高的“螺母柱”，承船厢两侧带着短“螺杆”。正常运行时，两者有微小的间隙，保证不接触，避免动力损耗。

一旦承船厢平衡打破，系统检测到异常，驱动机会立刻停止，间隙消失，短螺杆会像拧螺丝一样旋进长螺母柱并自动锁死，将万吨船厢牢牢固定在塔柱上。

这套机械锁死系统不依赖电力，确保了极端情况下的绝对安全。

此外，升船机两侧每隔3.5米就设有逃生通道，为乘客提供了快速疏散通道。

与之相得益彰的百色升船机，是全球最大的钢丝绳卷扬式升船机。

所谓卷扬式升船机，是指承船厢的升力是钢丝绳卷扬提供，对应的，钢丝绳卷扬机是升船机的主提升设备。

卷扬式升船机的原理很简单，就是钢丝绳卷起，承船厢升起；钢丝绳放开，承船厢下降。

类似的卷扬设备，在工程机械中很常见。比如下图就是一个能拉升10吨重物的卷扬机。

卷扬机

百色升船机的系统采用多根钢丝绳协同工作，外加智能控制系统，能平稳又精准地将10700吨的重量抬升88.8米，这在卷扬式升船机中遥遥领先。

能有如此的提升力，关键在于让所有的钢丝绳都像一双手的十个手指头那样同步工作。

这套智能传动控制系统，能实时感知每根钢丝绳的受力、速度和小齿轮的位置，再通过各种智能算法，自动调整每台电机的输出，确保所有提升点保持在同一水平。

还有一种是中国原创的水力驱动式升船机，已经在景洪水电站使用，最大提升高度66.86米，过船吨位500吨，升降时间全程约17分钟。

水力驱动式升船机的原理是浮力定律，系统核心是一个巨大的浮筒，淹没在充满水的竖井中。

通过管道向竖井充水或排水，改变浮筒所受的浮力，从而直接带动与浮筒相连的承船厢升降。

即便发生漏水或停电，系统也能自然稳定在新的平衡点，安全性高。

景洪升船机

中国很大，河流很多，每条河每个河段的水文条件都不一样。

在解决水坝通航的问题上，中国工程师面对的早已不是单一技术难题，而是如何为不同地理条件（如高坝、缺水地区）选择并优化最佳最安全的方案。

齿轮齿条式更适合超高提升，且安全冗余高；钢丝绳卷扬式通过智能控制，实现了万吨级提升的平稳可靠；水力式升船机更将安全这一要素发挥到极致。

可以说，每一条河流，中国都能找到适合的方案。

百色这次站上巅峰，新的第一给我们带来了什么？

从产业链角度看，升船机这类“大国重器”的建设过程，能极大地拉动国内重型机械、高端钢材、精密仪器、智能控制系统等相关产业链的发展和技术升级。

比如，促进关键零部件国产化，提高了国内重型机械产业的自主可控能力。通过对零部件供应商、整机制造商进行整合，从而带动了整个重型机械产业链的协同发展。

这些领域的快速蜕变，不但支持了国家对高新科技产学研不断迭代的战略要求，还顺便培养出一大批顶尖的工程师和技术工人。

更大意义是，释放了我国黄金水道的巨大潜能。

水运的成本远低于铁路和公路，大型升船机的建成，将上游原本不通航或通航标准低的库区水域，与中下游的干线航道连接起来，形成了干支联动、通江达海的高等级航道网络。

这极大地延伸了航运里程，提升了整个水系的运输效率，节约了运输成本。

三峡升船机就是实施“长江经济带”发展战略的关键性工程之一，保障了长江黄金水道主通道的畅通，激活了如重庆、四川这样的上游地区的经济发展。

二十多年前，为了治理水患、开发水电资源，百色水利枢纽诞生，在防洪和发电方面发挥了巨大的作用。

高耸的大坝也将黄金水道右江拦腰截断。

百色升船机的建设，对上游的云贵等内陆省份来说，意味着打开了一条极其重要的水运出海通道。

长江和珠江航运图

经右江、珠江出海的最便捷通道被打通后，预计可缩短传统航程约560公里，是服务“西部陆海新通道”国家战略的具体体现。

西南地区丰富的矿产资源、煤炭等大宗货物可以通过经济实惠的水路向东部沿海运输，而不是仅仅依赖成本更高、运力更有限的公路和铁路。

一条水运通道的开通，盘活的是整个西南的经济。

我国是水电大国，内河航运与水电之间存在天然的矛盾。

升船机，作为“大国重器”的集大成者之一，确保了水利枢纽综合效益的最大化，成为赋能国家能源战略和航运战略的重要支撑点。

升船机，让天堑变通途！