巴拿马运河
高 雄
（长江三峡通航管理局，湖北宜昌 443133）
摘要： 1996年，巴拿马运河管理局（ACP）制定并实施了一项运河现代化和技术改造计划，包括航道加宽，船闸机械和集控系统现代化，新增拖轮，更新牵引车等7项工程。为迎接21世纪新的挑战，ACP立项着手进行前瞻性运河总体发展研究，如新水源，航道加深加宽，“后巴拿马船闸”概念等研究项目。 关键词： 运河管理； 技术改进； 发展研究； 巴拿马运河
中图分类号：U 697.2 文献标识码：E
1 巴拿马运河简况
巴拿马运河位于连接南北美洲的地峡最窄处，是一条设有多级船闸的运河。从太平洋入口到大西洋入口的航道全长约82 km，两端设有三组双线船闸。它们将船只从太平洋或大西洋的海平面提升26 m，进入盖敦湖，然后再降低同样高度，使之驶入另一面海平面。
运河中的水源来自盖敦湖。(图
1)
1.1 船闸与航道
三组船闸总水头26 m,各单闸室长305 m,宽33.5 m，槛上水深16.5 m,允许通过的最大轮船，长290 m,宽32.3 m，最大吃水深12 m；经过加宽后现运河航道航宽，顺直段为192 m,弯曲段为222.4 m。运河全天24 h开放，全年365天
通航。船只通过运河全程的时间大约9 h。
船只通过运河，必须由运河管理局派出的领航员上船领航；船只通过船闸时，采用闸面机械牵引和拖轮助推方式。
工作闸门为箱形结构的钢质铆焊人字形闸门，每单扇门一般尺寸为（长×宽×高）25 m×20m×2m，重约800 t。输水阀门为筒形阀，每闸首设有2～3套人字闸门，主输水廊道与分支廊道均设有阀门控制。船闸输水系统比较复杂，型式主要为长廊道分区段对称平衡式。通过各个主支廊道阀门，不仅可以调整本线各级闸室水位，还可以方便调节两线任一闸室的水体。各组船闸的运行操作采用集中方式，无现地操作。
1.2 运河管理局简介
现在，巴拿马运河由巴拿马运河管理局（ACP）管理。ACP是一个庞大的组织。主要从事生产运行工作的有：船闸运行操作、牵引机驾驶、助推拖轮等；船闸维修工作有：维修工厂、船坞、大型浮吊等；航道维护工作有：信号航标、测量、清淤与工程等；船舶调度与交通管理机构；领航员队伍；科研与培训机构；各层管理机构等。
ACP现有员工8000多人。以盖敦双线连续三级船闸为例，运行人员为600人。ACP的年度运行管理费用约4.5亿美元；其中大约1亿美元用于维修。
1.3 运河年运量
运河自1914年通航以来，大约通过了80万艘船只，2001年通过了1.3万艘，平均每天36艘次。近年来，船舶艘次增长不大，而单船吨位增大趋势很猛，通过船宽大于30.5 m的巴拿马级船艘数由原来5%上升至现在的36%。据统计2001年全球航运量为43亿t，运河运量为2.3亿t，占5.3%。通过的大宗货物排在前三位的是谷物（23.2%）、石油（14.4%）、集装箱（13.1%）。
据分析，ACP在2000、2001两年上交巴拿马政府20亿美元，占巴国年度总收入的7%。
2 ACP的现代化计划
1996年，运河管理局制定了一项雄心勃勃的现代化和技术改造计划。该计划目标是满足通过量在2004年增长20%，每天平均能通过43艘次以上船舶的要求；主要内容为7个工程项目；总经费超过100亿美元。该计划的实施要求与传统的维修同时进行。
2.1 航道加宽工程
此工程共分成19个工程项目，国际招标，工程量为水上开挖2 320万m3、水下1 200万m3。其中Gaillard Cut拓宽项目，已于2001年11月完成，此处航道由原152 m宽扩展为192 m，可使两艘巴拿马级大轮同时相向通过此段运河。
2.2 船闸机械与集控系统的现代化工程
此工程投资2.2亿美元，合同包括制作80套人字门液压启闭机，更换原机械式传动系统；集中控制系统采用计算机光纤网络通讯以及PLC控制。全部工程将在2002年底完成。
2.3 拖轮计划
加拿大欧文造船公司中标建造四艘新拖轮，其中两艘造价为1062万美元；2001年11月交货，12月正式投入使用。另外两艘造价为1107万美元。此型拖轮装有尾部和倒向推进器，主机功率为3281.1 kW(4 400 HP，比原有性能提高46%)；牵引力为550 kN(比原有拖轮性能提高53%)。
由于新拖轮加入，运河拖轮总数至2002年底将增加到24艘。
2.4 船闸牵引车更新
牵引车用于对进出闸船舶的牵引、制动和方向控制，安装在敷设于各级船闸闸面以及闸首斜坡面的轨道上。随着轮船的大型化，原每艘需4台车牵引，而现在每艘船需8台以上性能更优的牵引车才能满足拖带需要。
1998年8月，日本三菱公司制造的首期8台牵引车到货，每台造价230万美元，半年后在Miraflores船闸投运。第二期26台，每台造价190万美元；现已全部投运。这样ACP牵引车总数已增至100台，以新换旧的工作也将开始。 日产新型牵引车，自重50 t，功率216.2 kW(290HP)，最大牵引力为311.8 kN或178.2 kN，相对应的时速为4.8 km/h或8 km/h。
2.5 牵引轨道的维修维护
牵引轨道包括三种类型：牵引轨道、返回轨道、支线轨道。此项目包括拆除16.18 km现存牵引轨道，更换新型的轨道。在2001年已换新了6 882 m旧轨道。 牵引轨道的修理维护一般放在船闸停航期，与人字门、廊道、阀门的维修同时进行。
2.6 船舶交通管理系统的改进
船舶交通管理系统（即EVTMS）由先进的计算机资源管理系统和运河水域船舶跟踪系统组成，它将船舶的航行与航运信息数据库结合起来，提供任何时刻的运河资源与运河水域船舶的实时信息资料。
该系统采用了计算机网络信息技术与GPS技术，包括船舶调度计划、船舶登录、问询服务、委派引航员、入港协调、航道信息、船舶实际位置显示、资讯提供、航行管理、财务结算、费用帐目等。在船舶跟踪系统中，研制了一种由引航员提上轮船的便携式装置，可以提供本船及任一过境船舶的信息，预测将与另艘船的会船地点，记录过境船舶意外事件等。
为迎接21世纪新的挑战，ACP立项着手进行前瞻性运河总体发展研究，内容主要包括：新水源研究，运河航道加深加宽研究，“后巴拿马级船闸”概念研究等。
3 可资借鉴之处
3.1 高可靠性
追求船闸设施整体的高可靠性，以确保运行与通航的安全畅通，是巴拿马运河船闸设计与管理的首要原则。
运河船闸每一闸首布置有多重人字工作闸门。以双线连续三级的盖敦船闸为例，它不是只布置4套人字门，而是9套，每闸首均有2套以上的人字门（图2），不仅方便定期检修，具有可靠的备份作用，而且还可以根据船只尺寸大小，启闭不同闸门，改变各级闸室容积，以节约耗水。
在上世纪初，运河设计者基于船闸整体的安全效益可靠考虑，把双线连续多级船闸运行操作方式，定为集中控制而不是惯用的单闸现地控制，确属远见卓识。每组双线船闸，不设现地操作装置，无论单级还是多级，都只一个集控室，一套控制台，采用集中手动方式操作。通过控制台上的手柄式主令开关，直接控制现地运行设备，同时带动复杂的纵横式锁定装置，构成各级闸阀可靠的联锁保护。操作台上设有直接反映现场闸阀开度、闸室水位等动态模拟显示装置。这套装置至今已近90年，仍能可靠使用！
3.2 全年不停航
巴拿马运河十分繁忙。为了全年不停航，ACP采取了很多卓有成效的措施。 为使海轮安全平稳快捷地通过，船舶过闸采用岸上牵引机和水上拖轮牵拖方式，极大地减少了船舶自身原因产生的碍航因素。诸如不熟悉航路，不了解过闸规程，驾驶失误等。
主要运行设备大量采用备份措施，把故障或事故停航降至最低水平。人字工作门多套设置，输水阀门不仅本线船闸可以互备，而且两线船闸之间也可互备。备份措施还为定期不停航检修提供了条件。
在大型设备检修中，创造不停航检修工艺。ACP对大型人字门的检修，不抽干闸室，而采用封闭的腔体结构，腔体内排干积水，使门体浮起，在250 t浮吊配合下，平卧水面拖入船坞进行整体修理。
运河航道不断扩宽、扩深以提高适航条件，满足日益增大的船型需求，减少狭窄处不能会船的碍航时间
3.3 追求技术领先
运河航道的整体规划在着眼未来发展的同时，ACP自行研制和配备了先进完备的导航信标装置。如岸设新型大功率的导航用扇形航标灯，可以通过船舶观测到的不同颜色光提示船舶航线的偏正。为了便于夜航，在分水岭盖拉德切道运河航段，两岸设有密集的岸线指示照明灯，使航道在夜间轮廓十分明亮清晰。全线航道较为顺直，水流平缓，水质良好。全线航道包括盖敦湖区的环境，得到了很好保护，甚至有猴群栖身于湖岛上热带雨林里。
ACP耗资180万美元，研制了一套领航员仿真培训系统。该系统以典型的巴拿马级货轮驾驶室为主体，环行屏幕上投影运河全程的四维图象以及音响效果，仿真货轮驾驶操作及其后果的全过程，十分生动逼真，为领航员培训提供了现代化的高科技手段。
ACP研制的船舶交通管制系统（EVTMS），构架宽广，功能强，信息量大，不仅方便运河管理者，极大提高了运营理效率，而且便利通过运河的船舶自动导航以及对相关实时信息的掌握，确保航行安全。□
巴拿马运河
高 雄
（长江三峡通航管理局，湖北宜昌 443133）
摘要： 1996年，巴拿马运河管理局（ACP）制定并实施了一项运河现代化和技术改造计划，包括航道加宽，船闸机械和集控系统现代化，新增拖轮，更新牵引车等7项工程。为迎接21世纪新的挑战，ACP立项着手进行前瞻性运河总体发展研究，如新水源，航道加深加宽，“后巴拿马船闸”概念等研究项目。 关键词： 运河管理； 技术改进； 发展研究； 巴拿马运河
中图分类号：U 697.2 文献标识码：E
1 巴拿马运河简况
巴拿马运河位于连接南北美洲的地峡最窄处，是一条设有多级船闸的运河。从太平洋入口到大西洋入口的航道全长约82 km，两端设有三组双线船闸。它们将船只从太平洋或大西洋的海平面提升26 m，进入盖敦湖，然后再降低同样高度，使之驶入另一面海平面。
运河中的水源来自盖敦湖。(图
1)
1.1 船闸与航道
三组船闸总水头26 m,各单闸室长305 m,宽33.5 m，槛上水深16.5 m,允许通过的最大轮船，长290 m,宽32.3 m，最大吃水深12 m；经过加宽后现运河航道航宽，顺直段为192 m,弯曲段为222.4 m。运河全天24 h开放，全年365天
通航。船只通过运河全程的时间大约9 h。
船只通过运河，必须由运河管理局派出的领航员上船领航；船只通过船闸时，采用闸面机械牵引和拖轮助推方式。
工作闸门为箱形结构的钢质铆焊人字形闸门，每单扇门一般尺寸为（长×宽×高）25 m×20m×2m，重约800 t。输水阀门为筒形阀，每闸首设有2～3套人字闸门，主输水廊道与分支廊道均设有阀门控制。船闸输水系统比较复杂，型式主要为长廊道分区段对称平衡式。通过各个主支廊道阀门，不仅可以调整本线各级闸室水位，还可以方便调节两线任一闸室的水体。各组船闸的运行操作采用集中方式，无现地操作。
1.2 运河管理局简介
现在，巴拿马运河由巴拿马运河管理局（ACP）管理。ACP是一个庞大的组织。主要从事生产运行工作的有：船闸运行操作、牵引机驾驶、助推拖轮等；船闸维修工作有：维修工厂、船坞、大型浮吊等；航道维护工作有：信号航标、测量、清淤与工程等；船舶调度与交通管理机构；领航员队伍；科研与培训机构；各层管理机构等。
ACP现有员工8000多人。以盖敦双线连续三级船闸为例，运行人员为600人。ACP的年度运行管理费用约4.5亿美元；其中大约1亿美元用于维修。
1.3 运河年运量
运河自1914年通航以来，大约通过了80万艘船只，2001年通过了1.3万艘，平均每天36艘次。近年来，船舶艘次增长不大，而单船吨位增大趋势很猛，通过船宽大于30.5 m的巴拿马级船艘数由原来5%上升至现在的36%。据统计2001年全球航运量为43亿t，运河运量为2.3亿t，占5.3%。通过的大宗货物排在前三位的是谷物（23.2%）、石油（14.4%）、集装箱（13.1%）。
据分析，ACP在2000、2001两年上交巴拿马政府20亿美元，占巴国年度总收入的7%。
2 ACP的现代化计划
1996年，运河管理局制定了一项雄心勃勃的现代化和技术改造计划。该计划目标是满足通过量在2004年增长20%，每天平均能通过43艘次以上船舶的要求；主要内容为7个工程项目；总经费超过100亿美元。该计划的实施要求与传统的维修同时进行。
2.1 航道加宽工程
此工程共分成19个工程项目，国际招标，工程量为水上开挖2 320万m3、水下1 200万m3。其中Gaillard Cut拓宽项目，已于2001年11月完成，此处航道由原152 m宽扩展为192 m，可使两艘巴拿马级大轮同时相向通过此段运河。
2.2 船闸机械与集控系统的现代化工程
此工程投资2.2亿美元，合同包括制作80套人字门液压启闭机，更换原机械式传动系统；集中控制系统采用计算机光纤网络通讯以及PLC控制。全部工程将在2002年底完成。
2.3 拖轮计划
加拿大欧文造船公司中标建造四艘新拖轮，其中两艘造价为1062万美元；2001年11月交货，12月正式投入使用。另外两艘造价为1107万美元。此型拖轮装有尾部和倒向推进器，主机功率为3281.1 kW(4 400 HP，比原有性能提高46%)；牵引力为550 kN(比原有拖轮性能提高53%)。
由于新拖轮加入，运河拖轮总数至2002年底将增加到24艘。
2.4 船闸牵引车更新
牵引车用于对进出闸船舶的牵引、制动和方向控制，安装在敷设于各级船闸闸面以及闸首斜坡面的轨道上。随着轮船的大型化，原每艘需4台车牵引，而现在每艘船需8台以上性能更优的牵引车才能满足拖带需要。
1998年8月，日本三菱公司制造的首期8台牵引车到货，每台造价230万美元，半年后在Miraflores船闸投运。第二期26台，每台造价190万美元；现已全部投运。这样ACP牵引车总数已增至100台，以新换旧的工作也将开始。 日产新型牵引车，自重50 t，功率216.2 kW(290HP)，最大牵引力为311.8 kN或178.2 kN，相对应的时速为4.8 km/h或8 km/h。
2.5 牵引轨道的维修维护
牵引轨道包括三种类型：牵引轨道、返回轨道、支线轨道。此项目包括拆除16.18 km现存牵引轨道，更换新型的轨道。在2001年已换新了6 882 m旧轨道。 牵引轨道的修理维护一般放在船闸停航期，与人字门、廊道、阀门的维修同时进行。
2.6 船舶交通管理系统的改进
船舶交通管理系统（即EVTMS）由先进的计算机资源管理系统和运河水域船舶跟踪系统组成，它将船舶的航行与航运信息数据库结合起来，提供任何时刻的运河资源与运河水域船舶的实时信息资料。
该系统采用了计算机网络信息技术与GPS技术，包括船舶调度计划、船舶登录、问询服务、委派引航员、入港协调、航道信息、船舶实际位置显示、资讯提供、航行管理、财务结算、费用帐目等。在船舶跟踪系统中，研制了一种由引航员提上轮船的便携式装置，可以提供本船及任一过境船舶的信息，预测将与另艘船的会船地点，记录过境船舶意外事件等。
为迎接21世纪新的挑战，ACP立项着手进行前瞻性运河总体发展研究，内容主要包括：新水源研究，运河航道加深加宽研究，“后巴拿马级船闸”概念研究等。
3 可资借鉴之处
3.1 高可靠性
追求船闸设施整体的高可靠性，以确保运行与通航的安全畅通，是巴拿马运河船闸设计与管理的首要原则。
运河船闸每一闸首布置有多重人字工作闸门。以双线连续三级的盖敦船闸为例，它不是只布置4套人字门，而是9套，每闸首均有2套以上的人字门（图2），不仅方便定期检修，具有可靠的备份作用，而且还可以根据船只尺寸大小，启闭不同闸门，改变各级闸室容积，以节约耗水。
在上世纪初，运河设计者基于船闸整体的安全效益可靠考虑，把双线连续多级船闸运行操作方式，定为集中控制而不是惯用的单闸现地控制，确属远见卓识。每组双线船闸，不设现地操作装置，无论单级还是多级，都只一个集控室，一套控制台，采用集中手动方式操作。通过控制台上的手柄式主令开关，直接控制现地运行设备，同时带动复杂的纵横式锁定装置，构成各级闸阀可靠的联锁保护。操作台上设有直接反映现场闸阀开度、闸室水位等动态模拟显示装置。这套装置至今已近90年，仍能可靠使用！
3.2 全年不停航
巴拿马运河十分繁忙。为了全年不停航，ACP采取了很多卓有成效的措施。 为使海轮安全平稳快捷地通过，船舶过闸采用岸上牵引机和水上拖轮牵拖方式，极大地减少了船舶自身原因产生的碍航因素。诸如不熟悉航路，不了解过闸规程，驾驶失误等。
主要运行设备大量采用备份措施，把故障或事故停航降至最低水平。人字工作门多套设置，输水阀门不仅本线船闸可以互备，而且两线船闸之间也可互备。备份措施还为定期不停航检修提供了条件。
在大型设备检修中，创造不停航检修工艺。ACP对大型人字门的检修，不抽干闸室，而采用封闭的腔体结构，腔体内排干积水，使门体浮起，在250 t浮吊配合下，平卧水面拖入船坞进行整体修理。
运河航道不断扩宽、扩深以提高适航条件，满足日益增大的船型需求，减少狭窄处不能会船的碍航时间
3.3 追求技术领先
运河航道的整体规划在着眼未来发展的同时，ACP自行研制和配备了先进完备的导航信标装置。如岸设新型大功率的导航用扇形航标灯，可以通过船舶观测到的不同颜色光提示船舶航线的偏正。为了便于夜航，在分水岭盖拉德切道运河航段，两岸设有密集的岸线指示照明灯，使航道在夜间轮廓十分明亮清晰。全线航道较为顺直，水流平缓，水质良好。全线航道包括盖敦湖区的环境，得到了很好保护，甚至有猴群栖身于湖岛上热带雨林里。
ACP耗资180万美元，研制了一套领航员仿真培训系统。该系统以典型的巴拿马级货轮驾驶室为主体，环行屏幕上投影运河全程的四维图象以及音响效果，仿真货轮驾驶操作及其后果的全过程，十分生动逼真，为领航员培训提供了现代化的高科技手段。
ACP研制的船舶交通管制系统（EVTMS），构架宽广，功能强，信息量大，不仅方便运河管理者，极大提高了运营理效率，而且便利通过运河的船舶自动导航以及对相关实时信息的掌握，确保航行安全。□