论文部分内容阅读
摘要：本文设想了一种新型跨流域连通水路运输方式，以低水头垂直升船机为船舶进出转运装置，采用仿电梯式自动运行机制，在转运设施内部布设轨道，单洞单向运行船舶，全程自动化行进，并在轨道内壁布置防撞装置，在保障低廉经济成本的同时，减小了事故发生率，提高了驾驶体验与乘坐体验，保护了周边生物多样性，实现可持续发展。
关键词：轨道行驶；跨流域；船舶转运；空中线路
水路运输有运量大，运价低，耗能少的优点，但航道地域位置的固定性和各大水系间的隔断性对水路运输的发展有极大的局限作用。水路运输连续性差，转运困难。因此，一种能够连通跨流域航道的水运方式对促进船舶高效通行，水运可持续发展有极大作用。
一、研究背景
（一）研究现状
目前，我国公路、铁路的高度贯通已使陆路运输四通八达，陆路交通上的往来基本不受道路连贯性的影响。尽管如此，航道地域位置的固定性和各大水系间的隔断性对水路运输的发展有极大的局限作用。水路运输受自然条件的限制大，连续性差，速度慢，转运条件更差。
（二）行业需求
一种连通被阻隔航道、使船舶无障碍行驶的新型水运方式对促进船舶高效通行，水运可持续发展有极大的积极作用。基于技术创新，协调可持续发展的设计理念，本文提出一种水运连通方式的设想以实现水路运输的高效贯通发展。
二、设计思路
我国水运水平发达，交错纵横，但几条主要航运河流，例如珠江与长江，并无交汇相通之处，因此货物或旅客必须由水运转至陆运继而转运至另一航道。基于可持续发展的理念，本文设想新型水运连通方式以实现水路运输的高效贯通发展，同时严格执行国家标准和行业规范，保证工程安全性，促进水路运输效率的提高和多种交通形式结合长远发展。
（一）升船机运行原理
为了提高船只通行效率及安全性，本文计划应用简易低水头垂直升船机，以实现跨水头转运。升船机的工作原理为：船只上行时，从下游引航道驶入承船厢，关闭闸门和下游端厢门，泄去这两门之间缝隙内的水体，松开承船厢与下闸首的拉紧和密封装置，在驱动装置作用下，承船厢上升并停靠与上闸首对接的位置；松开承船厢与上闸首间的拉紧和密封装置，给闸门之间空隙内灌水；开启上闸首的工作闸门及承船厢上游端的船厢门，船只即驶进上游引航道。下行时则相反。
（二）山区隧道
在山区开挖隧道，并应用升船机以消除枯洪水期水位差的影响；船舶在转运的整个过程均为自动化行进，沿规划布设的单向轨道行进，船长无需驾驶即可顺利通行，防撞装置的布置和通行轨道的给定大大降低甚至消除了船只在山洞或隧道中由于光线较暗或船只失速引起事故的发生率。
（三）平原架桥
在平原地区架设高架桥，船舶以承船厢为依托进行装乘转运，利用电力驱动承船厢在轨道上自动化行驶，创新性的将水运转化为陆运，从而实现区域水系和航道间的连通。规划的轨道线路架设悬空，在保障船只高效通行的同时避免对现有区域造成交通影响。
三、相关规范标准
针对水上交通领域，航道安全是保障船只安全高效行駛的基础，而其以水为路，枯洪水位不匀的特点，对净空高度和施工条件提出了较高要求。航道等级划分表航道等级ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ船舶吨级（t）30002000100050030010050以重庆为例，根据《内河通航标准》（GB501392004），重庆处为一级航道，相应吃水深度应为3.5～4.0m，为保障安全，本文取H=4m，航道宽度B=30m，净空高度是指设计最高通航水位往上至跨河建筑物底部的垂直距离，其数值应满足最大设计船舶空载高度与安全富裕高度之和，净空高度取为H净空=18m，由此可确定本文的承船厢尺寸为62m×16.5m×4m。
四、设计优势
（一）安全优势
在山区开挖船舶隧道，由于枯水期与洪水期水位差距较大，为消除安全隐患，本文采用升船机作为船舶进出隧道的行运工具，承船厢进入隧道后沿轨道自动行进，大大降低现有隧道在进出洞口时发生意外的风险，且隧道进出口及内部设置防撞装置，避免发生安全事故，保障了船舶行驶的安全性和高效性。
（二）工程优势
由于无需考虑枯洪水水位差与预留净空高度，对周围鱼类的迁徙和整个地质环境的变动影响较小，一定程度上保护了生态环境，秉承了以人为本的可持续发展观念。在平原地区架设高架桥，承船厢在轨道全程自动化行进，不改变所在区域原有的交通布局，不干扰周围建筑，有较强的工程可行性。
（三）技术优势
目前，在解决水位落差的问题事例中，船闸应用广泛，适用于重型轮船，但初始投资较大，施工周期较长。而升船机是利用机械装置升降船舶以克服航道上集中水位落差的通航建筑物，本文应用升船机作为船舶进出转运通路的运行装置。适用于小型船舶，且运行耗水较少，成本较低。
五、结语
此新型跨水域连通方式可使空间上互不连通的水域相互连通，促进水运行业的跨越式发展。在运输线路上布设固定轨道，船舶在轨道上无障碍行驶，提升了船舶运输的安全性和效率。采用低水头升船机装置，有效节省转运时间，提高货物运输效率。避免了为消除枯洪水差值而开凿较深航道的问题，有效保护了周边环境的生物多样性和生态环境，符合可持续发展的科学理念，全方位实现船舶运输的自动化过程，推动水运交通迈向智能化新时代。
参考文献：
[1]赵秀风.水隧洞洞内消能问题的研究[D]郑州：华北水电学院，2006.
[2]SL2792002.水工隧洞设计规范[S].中国：水利水电出版社，2002.
[3]GB501392004.内河通航标准[S].
作者简介：吕宣（1997），女，山东威海人，本科，港口航道与海岸工程
关键词：轨道行驶；跨流域；船舶转运；空中线路
水路运输有运量大，运价低，耗能少的优点，但航道地域位置的固定性和各大水系间的隔断性对水路运输的发展有极大的局限作用。水路运输连续性差，转运困难。因此，一种能够连通跨流域航道的水运方式对促进船舶高效通行，水运可持续发展有极大作用。
一、研究背景
（一）研究现状
目前，我国公路、铁路的高度贯通已使陆路运输四通八达，陆路交通上的往来基本不受道路连贯性的影响。尽管如此，航道地域位置的固定性和各大水系间的隔断性对水路运输的发展有极大的局限作用。水路运输受自然条件的限制大，连续性差，速度慢，转运条件更差。
（二）行业需求
一种连通被阻隔航道、使船舶无障碍行驶的新型水运方式对促进船舶高效通行，水运可持续发展有极大的积极作用。基于技术创新，协调可持续发展的设计理念，本文提出一种水运连通方式的设想以实现水路运输的高效贯通发展。
二、设计思路
我国水运水平发达，交错纵横，但几条主要航运河流，例如珠江与长江，并无交汇相通之处，因此货物或旅客必须由水运转至陆运继而转运至另一航道。基于可持续发展的理念，本文设想新型水运连通方式以实现水路运输的高效贯通发展，同时严格执行国家标准和行业规范，保证工程安全性，促进水路运输效率的提高和多种交通形式结合长远发展。
（一）升船机运行原理
为了提高船只通行效率及安全性，本文计划应用简易低水头垂直升船机，以实现跨水头转运。升船机的工作原理为：船只上行时，从下游引航道驶入承船厢，关闭闸门和下游端厢门，泄去这两门之间缝隙内的水体，松开承船厢与下闸首的拉紧和密封装置，在驱动装置作用下，承船厢上升并停靠与上闸首对接的位置；松开承船厢与上闸首间的拉紧和密封装置，给闸门之间空隙内灌水；开启上闸首的工作闸门及承船厢上游端的船厢门，船只即驶进上游引航道。下行时则相反。
（二）山区隧道
在山区开挖隧道，并应用升船机以消除枯洪水期水位差的影响；船舶在转运的整个过程均为自动化行进，沿规划布设的单向轨道行进，船长无需驾驶即可顺利通行，防撞装置的布置和通行轨道的给定大大降低甚至消除了船只在山洞或隧道中由于光线较暗或船只失速引起事故的发生率。
（三）平原架桥
在平原地区架设高架桥，船舶以承船厢为依托进行装乘转运，利用电力驱动承船厢在轨道上自动化行驶，创新性的将水运转化为陆运，从而实现区域水系和航道间的连通。规划的轨道线路架设悬空，在保障船只高效通行的同时避免对现有区域造成交通影响。
三、相关规范标准
针对水上交通领域，航道安全是保障船只安全高效行駛的基础，而其以水为路，枯洪水位不匀的特点，对净空高度和施工条件提出了较高要求。航道等级划分表航道等级ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ船舶吨级（t）30002000100050030010050以重庆为例，根据《内河通航标准》（GB501392004），重庆处为一级航道，相应吃水深度应为3.5～4.0m，为保障安全，本文取H=4m，航道宽度B=30m，净空高度是指设计最高通航水位往上至跨河建筑物底部的垂直距离，其数值应满足最大设计船舶空载高度与安全富裕高度之和，净空高度取为H净空=18m，由此可确定本文的承船厢尺寸为62m×16.5m×4m。
四、设计优势
（一）安全优势
在山区开挖船舶隧道，由于枯水期与洪水期水位差距较大，为消除安全隐患，本文采用升船机作为船舶进出隧道的行运工具，承船厢进入隧道后沿轨道自动行进，大大降低现有隧道在进出洞口时发生意外的风险，且隧道进出口及内部设置防撞装置，避免发生安全事故，保障了船舶行驶的安全性和高效性。
（二）工程优势
由于无需考虑枯洪水水位差与预留净空高度，对周围鱼类的迁徙和整个地质环境的变动影响较小，一定程度上保护了生态环境，秉承了以人为本的可持续发展观念。在平原地区架设高架桥，承船厢在轨道全程自动化行进，不改变所在区域原有的交通布局，不干扰周围建筑，有较强的工程可行性。
（三）技术优势
目前，在解决水位落差的问题事例中，船闸应用广泛，适用于重型轮船，但初始投资较大，施工周期较长。而升船机是利用机械装置升降船舶以克服航道上集中水位落差的通航建筑物，本文应用升船机作为船舶进出转运通路的运行装置。适用于小型船舶，且运行耗水较少，成本较低。
五、结语
此新型跨水域连通方式可使空间上互不连通的水域相互连通，促进水运行业的跨越式发展。在运输线路上布设固定轨道，船舶在轨道上无障碍行驶，提升了船舶运输的安全性和效率。采用低水头升船机装置，有效节省转运时间，提高货物运输效率。避免了为消除枯洪水差值而开凿较深航道的问题，有效保护了周边环境的生物多样性和生态环境，符合可持续发展的科学理念，全方位实现船舶运输的自动化过程，推动水运交通迈向智能化新时代。
参考文献：
[1]赵秀风.水隧洞洞内消能问题的研究[D]郑州：华北水电学院，2006.
[2]SL2792002.水工隧洞设计规范[S].中国：水利水电出版社，2002.
[3]GB501392004.内河通航标准[S].
作者简介：吕宣（1997），女，山东威海人，本科，港口航道与海岸工程