一種通過升船機對船舶進行牽引的系統及方法與流程

2023-10-22 04:51:14 3

1.本發明屬於船舶牽引技術領域，更具體地，涉及一種通過升船機對船舶進行牽引的系統及方法。


背景技術：

2.三峽河段作為長江航運的咽喉，三峽樞紐升船機作為船舶快速過壩通道，保障載運國家戰略物資及應急物資船舶安全快速過壩意義重大。然而，目前影響升船機運行安全與效率的因素有以下幾點：1)由於船舶電氣故障及機械系統故障導致船舶無法航行阻塞升船機航道，造成升船機斷航；2)目前船舶進出升船機船廂制動方式僅靠船舶自身制動，若船舶在進出升船機船廂過程失控，沒有有效處置方法，存在巨大安全風險；3)由於船舶駕駛水平層次不齊，船舶通過升船機時與升船機設備設施發生碰撞幹涉，升船機設備設施與船舶撞損後，檢修難度大、耗時長；4)船舶自航進出升船機船廂航行速度控制在0.5m/s，具有進出升船機船廂耗時長、效率低等問題。
3.基於上述缺陷和不足，本領域亟需提出一種通過升船機對船舶進行牽引的系統及方法，集成了牽引動力系統、導向系統、制動系統以及動力系統與過機船舶的快速連接方法等，用於提高船舶通過升船機的安全性與效率，從而解決現有技術中升船機船舶自航進出船廂耗時長、效率低、船舶尾氣和噪聲汙染嚴重等問題。


技術實現要素：

4.針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種通過升船機對船舶進行牽引的系統及方法，其中結合船舶通航自身的特徵及升船機特點，相應設計了通過升船機對船舶進行牽引的通航裝置，並對其關鍵組件如電動推輪、升船機模塊、上下遊兩側導航牆、電動推輪與船舶快速連接裝置以及遠程集中控制系統的結構及其具體設置方式進行研究和設計，相應的能夠很大程度上提高升船機運行安全性和效率，通過電動推輪的牽引，船舶通過升船機時不但可以減少尾氣、噪聲汙染，還可以節省船方運營成本，牽引系統運行維護簡單，提高了升船機通航運行保證率。
5.為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提出了一種通過升船機對船舶進行牽引的系統，包括：電動推輪、升船機模塊、設於所述升船機模塊兩端的上下遊兩側導航牆、電動推輪與船舶快速連接裝置以及遠程集中控制系統，其中，
6.所述電動推輪設置有兩個，分別設於兩個所述上下遊兩側導航牆的上遊和下遊，該電動推輪包括推輪以及集成於所述推輪上的推進系統；
7.所述升船機模塊上設有用於對船舶進行導向的第一導向裝置以及用於在所述升船機模塊升降過程中對船舶進行制動的制動系統；
8.所述上下遊兩側導航牆上設有第二導向裝置以及供所述升船機模塊沿豎直方向運動的升降系統；
9.所述電動推輪與船舶快速連接裝置包括連接公頭和連接母頭，所述連接公頭安裝
在所述推輪上，所述連接母頭安裝在船舶上，且所述連接公頭和連接母頭可拆卸連接；
10.所述電動推輪還包括遠程集中控制系統，用於根據所述船舶的航行數據和船舶數據驅動電動推輪運動至船舶處，並調整所述連接公頭和連接母頭的高度，以使得所述連接公頭和連接母頭快速連接，船舶在所述電動推輪的驅動以及第一導向裝置、第二導向裝置的導向作用下，進入升船機模塊，並通過制動系統進行制動，遠程集中控制系統控制升船機模塊運動至指定位置後，控制制動系統解除對船舶的制動，在另一個電動推輪的驅動以及第一導向裝置、第二導向裝置的導向作用下，駛出升船機模塊。
11.作為進一步優選的，還包括設於所述上下遊兩側導航牆未連接所述升船機模塊一端的推輪充電裝置，所述推輪充電裝置包括船塢豎向調節裝置以及固定設於該船塢豎向調節裝置上的充電塢，所述船塢豎向調節裝置包括導向立柱、可隨航道水位變化沿所述導向立柱豎向浮動的長方形空腔鋼結構，所述充電塢上設有充電公頭、充電母頭，所述充電母頭安裝在充電塢上，所述充電公頭安裝在電動推輪上。
12.作為進一步優選的，所述連接公頭包括連接架以及設於所述連接架上的伸縮油缸、鎖定銷、鎖定塊以及伸縮接頭，所述伸縮接頭與連接架活動連接，所述鎖定銷通過法蘭安裝在伸縮接頭上，所述伸縮油缸與鎖定銷固定連接，所述鎖定銷內開設了一個可容納所述鎖定塊的滑槽，所述伸縮油缸可以推動鎖定塊在鎖定銷內運動；
13.所述連接母頭包括設於推輪上的對位導向裝置和對位固定裝置，所述對位導向裝置呈錐形結構，用於對所述伸縮接頭進行導向對準，所述伸縮油缸推動鎖定塊運動至對位固定裝置內，實現船舶與推輪的定位固定。
14.作為進一步優選的，所述伸縮接頭包括內套筒、外套筒以及滑動支座板，所述滑動支座板與連接架固定連接，所述內套筒固定安裝在滑動支座板上，所述外套筒可以在內套筒上滑動，所述內套筒和外套筒之間設置了用於內套筒和外套筒相互滑動的導向鍵。
15.作為進一步優選的，所述連接架包括三角支架和對稱設於所述三角支架兩側的兩個調節油缸，所述調節油缸一端與推輪鉸接，另一端與三角支架鉸接，通過調節調節油缸的長度來調節連接架的高度以適應電動推輪與不同幹舷高度船舶的快速對接。
16.作為進一步優選的，所述第一導向裝置包括第一安裝架、第一導向輪、第一導向輪支鉸座、第一繫船柱，所述第一安裝架內側等間距布置有多組第一導向輪，第一導向輪支鉸座固定焊接在第一安裝架兩端立柱和縱梁上，第一導向輪通過導向輪軸安裝在第一導向輪支鉸座上，所述第一安裝架上橫向兩端設有第一繫船柱；
17.優選的，所述第二導向裝置包括第二安裝架、第二導向輪、第二導向輪支鉸座、第二繫船柱，所述第二導向輪支鉸座通過螺杆固定在所述導航牆預埋件上，所述第二導向輪通過導向輪軸安裝在所述第二導向輪支鉸座上，所述第二導向輪支鉸座頂部固定焊接有第二繫船柱，每組第二導向輪沿水流方向間距為2m-4m，以適應不同幹舷高度船舶在船廂系纜要求。
18.作為進一步優選的，所述制動系統包括液壓緩衝式制動裝置和帶纜制動裝置，所述液壓緩衝式制動裝置包括緩衝油缸、萬向擺動機架、安裝底座、鋼絲繩、限載連接件，所述緩衝油缸安裝在萬向擺動機架內，且該緩衝油缸與升船機模塊的縱向軸線呈
°
夾角，所述安裝底座一端與升船機模塊固定連接，另一端與萬向擺動機架連接，所述鋼絲繩一端為纜索環，另外一端通過限載連接件與緩衝油缸活塞杆連接，所述帶纜制動裝置包括固定焊接在
所述升船機模塊船廂兩側甲板中段的兩個大噸位帶纜樁，當液壓緩衝式制動裝置的限載連接件斷開失效時，通過船舶上拋出的纜繩掛在大噸位帶纜樁進行帶纜制動；
19.優選的，所述萬向擺動機架包括兩根橫梁、兩根豎梁、自潤滑軸承、短軸，兩根橫梁和兩根豎梁用剪力套和螺栓組成矩形框架，橫梁和豎梁中部開設軸孔並與自潤滑軸套相連，短軸與橫梁軸孔內的自潤滑軸套配合，並通過螺栓與安裝底座相連。
20.作為進一步優選的，所述電動推輪還包括動力蓄電池組、航行控制系統、信息採集系統，所述遠程集中控制系統包括人工操作航行子系統和自動航行子系統，所述遠程集中控制系統與升船機模塊的船舶資料庫進行數據通信，以獲取船舶的航行數據和船舶數據，並以此精準調節所述連接公頭和連接母頭的高度，實現推輪與船舶的快速對接或脫開，人工操作航行子系統和自動航行子系統通訊連接，人工操作航行子系統用於實時監控自動航行子系統運行數據及電動推輪的航行狀態，其中，人工操作航行子系統用於控制電動推輪的緊急制動，當自動航行子系統故障失效時，將遠程集中控制系統切換至人工操作航行子系統，可遠程操作電動推輪航行；所述自動航行子系統布設在電動推輪上，自動航行子系統可根據預先設置的船舶資料庫信息、環境信息、航線規劃以及從信息採集系統獲取到的氣象信息和障礙物信息進行分析處理，向航行控制系統下達指令，電動推輪執行與船舶對接、牽引船舶進出船廂、與船舶脫開、電動推輪航行至充電塢進行充電等動作。
21.按照本發明的另一個方面，還提供了一種通過升船機對船舶進行牽引的方法，包括以下步驟：
22.s1待過機船舶停泊系纜；
23.s2啟動靠近所述船舶的電動推輪，根據所述船舶的航行數據和船舶數據驅動電動推輪運動至船舶處，並調整所述連接公頭和連接母頭的高度，以使得所述連接公頭和連接母頭快速連接；
24.s3船舶解纜，電動推輪按照預設航路推動船舶進入升船機模塊，該過程中，導航牆、升船機模塊的船廂上布置的導向系統可隨時調整船舶的方位；
25.s4當船舶航行至船廂指定位置後，通過制動系統對船舶進行減速制動；
26.s5待船舶停穩並在船廂系纜完畢後，控制電動推輪與船舶解除連接，所述電動推輪根據靠泊命令返回指定位置充電；
27.s6升船機模塊與上閘首或下閘首解除對接，開始下行或上行，直至與另一端下閘首或上閘首對接；
28.s7啟動另一端的電動推輪，根據所述船舶的航行數據和船舶數據驅動電動推輪運動至船舶處，並調整所述連接公頭和連接母頭的高度，以使得所述連接公頭和連接母頭快速連接；
29.s8對船舶進行解纜，電動推輪按照預設航路牽引船舶出船廂，該過程中，導航牆、船廂上布置的導向系統可隨時調整船舶的方位；
30.s9船舶到達下遊或者上遊指定位置後，控制電動推輪與船舶解除連接，同時電動推輪根據靠泊命令返回指定位置充電。
31.作為進一步優選的，所述液壓緩衝式制動裝置的限載連接件最大承受拉力為t，當制動拉力超過t時，通過限載連接件連接的鋼絲繩與緩衝油缸活塞杆斷開，液壓緩衝式制動裝置失效，船舶失控時，通過船舶上拋出的纜繩掛在布置在船廂兩側中段的大噸位帶纜樁
進行帶纜制動；
32.優選的，所述電動推輪牽引船舶進出廂時最大航行速度為v
牽
＝3m/s，電動推輪空載最大航行速度為v
牽
＝8m/s，電動推輪可根據預設航路及航行過程獲取的外界信息調整航速。
33.總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優點：
34.1.本發明集成了牽引動力系統、導向系統、制動系統以及動力系統與過機船舶的快速連接方法等，能夠很大程度上提高升船機運行安全性和效率，通過電動推輪的牽引，船舶通過升船機時不但可以減少尾氣、噪聲汙染，還可以節省船方運營成本，牽引系統運行維護簡單，提高了升船機通航運行保證率。
35.2.本發明升船機主體段通常為高聳、狹長的密閉空間，船舶通過升船機時採用自航行方式進出升船機船廂時船舶尾氣、噪聲汙染嚴重，本發明通過研發採用無人駕駛的電動推輪牽引船舶通過升船機，船舶進出升船機船廂時發動機停機，不但減少船舶尾氣和噪聲汙染，而且降低了船方運營成本。
36.3.本發明過機船舶自航行進出升船機船廂時，交通管理部門限制船舶航行速度為0.5m/s，本發明通過研製船舶通過升船機的牽引系統，電動推輪牽引船舶最大航行速度為v
牽
＝3m/s，成倍提高了船舶進出升船機船廂速度，縮短船舶進出船廂耗時，較大程度上提高了升船機運行效率。
37.4.本發明牽引系統的電動推輪，遠程集中控制系統包括人工操作航行子系統和自動航行子系統，當自動航行子系統故障失效時，將遠程集中控制系統切換至人工操作航行子系統，可遠程操作電動推輪航行，為電動推輪故障狀態下運行提供了一種應急手段，提高了牽引系統的可靠性。
38.5.本發明提供的船舶通過升船機的牽引系統制動裝置，除了牽引系統的電動推輪本身可以進行制動外，還設置了液壓緩衝式制動裝置和帶纜制動裝置，與自航行船舶僅有自身制動裝置相比，本發明極大提高了船舶通過升船機的安全性。
39.6.本發明導向裝置導向輪通過導向輪軸安裝在導向輪支鉸座上，與傳統鋼製護舷焊接在船廂結構相比，牽引系統的導向輪損壞後方便拆卸更換；導向輪外圈為實體橡膠，且導向輪可繞導向輪軸轉動順暢，導向防撞效果更佳；船廂和導航牆導向裝置上部均設置了25t單擋簷繫船柱，一套裝置實現導向防撞和系纜的兩個功能，節約了建設成本。
40.7.本發明牽引系統的液壓緩衝式制動裝置採用限載連接件，當船舶行進拉力超過限載連接件的最大拉力，連接件斷開，保證了升船機船廂結構與液壓緩衝式制動裝置結構不被破壞，提高了牽引質量。
41.8.本發明與傳統牽引小車方法相比，布置方案對升船機船廂、閘首等結構影響較小，可實施性強，且牽引過程方便可靠，能夠順利完成船舶進出升船機船廂的全流程牽引，還實現船舶智能控制。
附圖說明
42.圖1是本發明涉及的一種通過升船機對船舶進行牽引的系統的結構示意圖；
43.圖2是本發明涉及的一種通過升船機對船舶進行牽引的系統的另一結構示意圖
44.圖3是本發明涉及的一種通過升船機對船舶進行牽引的系統中電動推輪工作過程的示意圖；
45.圖4是本發明涉及的升船機模塊的結構示意圖；
46.圖5是本發明涉及的一種通過升船機對船舶進行牽引的系統的部分結構示意圖；
47.圖6是圖4中的ⅰ局部放大圖；
48.圖7是圖4中的ⅱ局部放大圖；
49.圖8是圖5中的ⅲ局部放大圖；
50.圖9是本發明涉及的液壓緩衝式制動裝置的結構示意圖；
51.圖10是圖9的橫向剖面結構示意圖；
52.圖11是本發明涉及的推輪充電裝置的部分結構示意圖；
53.圖12是本發明涉及的電動推輪與船舶快速連接裝置的結構示意圖；
54.圖13是本發明涉及的電動推輪與船舶快速連接裝置的另一結構示意圖；
55.圖14是本發明涉及的電動推輪與船舶快速連接裝置的另一結構示意圖；
56.圖15是圖14中涉及的連接公頭的結構示意圖；
57.圖16是圖14中涉及的連接公頭的另一結構示意圖；
58.圖17是本發明涉及的電動推輪的部分結構組成圖。
具體實施方式
59.為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
60.如圖1至圖17所示，本發明實施例提供的一種通過升船機對船舶進行牽引的系統，包括：電動推輪1、升船機模塊6、設於所述升船機模塊6兩端的上下遊兩側導航牆7、電動推輪與船舶快速連接裝置5以及控制系統，其中，所述電動推輪1設置有兩個，分別設於兩個所述上下遊兩側導航牆7的上遊和下遊，該電動推輪1包括推輪以及集成於所述推輪上的推進系統；所述升船機模塊6上設有用於對船舶10進行導向的第一導向裝置2-1以及用於在所述升船機模塊6升降過程中對船舶10進行制動的制動系統3；所述上下遊兩側導航牆7上設有第二導向裝置2-2以及供所述升船機模塊6沿豎直方向運動的升降系統；所述電動推輪與船舶快速連接裝置5包括連接公頭501和連接母頭502，所述連接公頭501安裝在所述推輪上，所述連接母頭502安裝在船舶10上，且所述連接公頭501和連接母頭502可拆卸連接；所述電動推輪1還包括遠程集中控制系統103，用於根據所述船舶10的航行數據和船舶數據驅動電動推輪1運動至船舶10處，並調整所述連接公頭501和連接母頭502的高度，以使得所述連接公頭501和連接母頭502快速連接，船舶10在所述電動推輪1的驅動以及第一導向裝置2-1、第二導向裝置2-2的導向作用下，進入升船機模塊6，並通過制動系統3進行制動，遠程集中控制系統103控制升船機模塊6運動至指定位置後，控制制動系統3解除對船舶10的制動，在另一個電動推輪1的驅動以及第一導向裝置2-1、第二導向裝置2-2的導向作用下，駛出升船機模塊6。上述實施例中，導向系統2具有防撞導向和船舶系纜功能，分為兩種結構，第一導向裝置2-1在沿船廂6縱向中心線對稱布置，且遵循順水流方向船廂6上、下遊端布置較密，
中間段布置較疏的原則，布置在兩側導航牆7上的第二導向裝置2-2沿水流方向均勻布置，為安裝在導航牆7預埋件上的圓心輪。
61.在本發明的一個實施例中，所述電動推輪1還包括動力蓄電池組102、航行控制系統104、信息採集系統105，所述遠程集中控制系統103包括人工操作航行子系統103-1和自動航行子系統103-2，所述遠程集中控制系統103與升船機模塊6的船舶資料庫進行數據通信，以獲取船舶10的航行數據和船舶數據，並以此精準調節所述連接公頭501和連接母頭502的高度，實現推輪與船舶10的快速對接或脫開，人工操作航行子系統103-1和自動航行子系統103-2通訊連接，人工操作航行子系統103-1用於實時監控自動航行子系統103-2運行數據及電動推輪1的航行狀態，其中，人工操作航行子系統103-1用於控制電動推輪1的緊急制動，當自動航行子系統103-2故障失效時，將遠程集中控制系統103切換至人工操作航行子系統103-1，可遠程操作電動推輪1航行；所述自動航行子系統103-2布設在電動推輪1上，自動航行子系統103-2可根據預先設置的船舶資料庫信息、環境信息、航線規劃以及從信息採集系統105獲取到的氣象信息和障礙物信息進行分析處理，向航行控制系統104下達指令，電動推輪1執行與船舶10對接、牽引船舶進出船廂、與船舶10脫開、電動推輪1航行至充電塢401進行充電等動作。更具體的，遠程集中控制系統103與升船機的船舶資料庫11進行數據通信，可獲取並根據船舶尺寸、吃水、幹舷高度等數據精準調節安裝在電動推輪1上的推輪與船舶快速連接裝置5的公頭501高度，實現推輪1與船舶9快速對接與脫開；人工操作航行子系統103-1和自動航行子系統103-2可進行數據無線通訊，人工操作航行子系統103-1可實時監控自動航行子系統103-2運行數據及電動推輪1航行狀態，其中人工操作航行子系統103-1布設在升船機集控操作室，用於電動推輪1啟動、停泊以及緊急工況下電動推輪1的緊急制動，當自動航行子系統103-2故障失效時，將遠程集中控制系統103切換至人工操作航行子系統103-1，可遠程操作電動推輪1航行；所述自動航行子系統103-2布設在電動推輪1上，自動航行子系統103-2可根據預先設置的船舶資料庫11信息、環境信息、航線規劃以及從信息採集系統105獲取到的氣象信息和障礙物信息進行分析處理，向航行控制系統104下達指令，電動推輪1執行與船舶10對接、牽引船舶進出船廂、與船舶10脫開、電動推輪1航行至充電塢401進行充電等動作。
62.在本發明的一個實施例中，所述連接公頭501包括連接架5011以及設於所述連接架5011上的伸縮油缸5012、鎖定銷5013、鎖定塊5014以及伸縮接頭5015，所述伸縮接頭5015與連接架5011活動連接，所述鎖定銷5013通過法蘭安裝在伸縮接頭5015上，所述伸縮油缸5012與鎖定銷5013固定連接，所述鎖定銷5013內開設了一個可容納所述鎖定塊5014的滑槽，所述伸縮油缸5012可以推動鎖定塊5014在鎖定銷5013內運動；所述連接母頭502包括設於推輪上的對位導向裝置5021和對位固定裝置5022，所述對位導向裝置5021呈錐形結構，用於對所述伸縮接頭5015進行導向對準，所述伸縮油缸5012推動鎖定塊5014運動至對位固定裝置5022內，實現船舶10與推輪的定位固定。所述伸縮接頭5015包括內套筒、外套筒以及滑動支座板，所述滑動支座板與連接架5011固定連接，所述內套筒固定安裝在滑動支座板上，所述外套筒可以在內套筒上滑動，所述內套筒和外套筒之間設置了用於內套筒和外套筒相互滑動的導向鍵。所述連接架5011包括三角支架和對稱設於所述三角支架兩側的兩個調節油缸，所述調節油缸一端與推輪鉸接，另一端與三角支架鉸接，通過調節調節油缸的長度來調節連接架5011的高度以適應電動推輪1與不同幹舷高度船舶10的快速對接。
63.更具體的，推輪與船舶快速連接裝置5包括連接公頭501和連接母頭502，所述連接公頭501包括連接架5011、兩個伸縮油缸5012、兩個鎖定銷5013、兩個鎖定塊5014、兩個伸縮接頭5015；所述連接架5011包括三角支架和兩個調節油缸，調節油缸缸體端與電動推輪1鉸接，兩個調節油缸活塞杆端與三角支架梁連接，通過調節油缸伸縮可調節連接架5011高度以適應電動推輪1與不同幹舷高度船舶10的快速對接；所述伸縮油缸5012缸頭與鎖定銷5013用螺釘連接，鎖定銷5013法蘭安裝在伸縮接頭5015可移動外套筒端部；所述鎖定銷5013內開設了一個槽，伸縮油缸5012可以推動鎖定塊5014在鎖定銷5013內運動；所述伸縮接頭5015包括內套筒和外套筒，內套筒固定安裝在連接架5011端部，外套筒可以在內套筒上滑動，內套筒和外套筒之間設置了導向鍵、密封裝置和潤滑裝置，為保證連接公頭501和連接母頭502準確定位，在伸縮接頭5015外表面安裝了導向滑塊，在船舶10尾部連接母頭502結構上設置了兩條u型槽鋼作為導軌。
64.在本發明的一個實施例中，所述第一導向裝置2-1包括第一安裝架2-101、第一導向輪2-102、第一導向輪支鉸座2-103、第一繫船柱2-104，所述第一安裝架2-101內側等間距布置有多組第一導向輪2-102，第一導向輪支鉸座2-103固定焊接在第一安裝架2-101兩端立柱和縱梁上，第一導向輪2-102通過導向輪軸安裝在第一導向輪支鉸座2-103上，所述第一安裝架2-101上橫向兩端設有第一繫船柱2-104。所述第二導向裝置2-2包括第二安裝架2-201、第二導向輪2-202、第二導向輪支鉸座2-203、第二繫船柱2-204，所述第二導向輪支鉸座2-203通過螺杆固定在所述導航牆7預埋件上，所述第二導向輪2-202通過導向輪軸安裝在所述第二導向輪支鉸座2-203上，所述第二導向輪支鉸座2-103頂部固定焊接有第二繫船柱2-204，每組第二導向輪2-202沿水流方向間距為2m-4m，以適應不同幹舷高度船舶在船廂系纜要求。更具體的，導向系統2包括布置在船廂兩側多組第一導向裝置2-1和布置在上、下遊兩側導航牆7上的多組第二導向裝置2-2，所述導向裝置2-1包括安裝架2-101、導向輪2-102、導向輪支鉸座2-103、繫船柱2-104，每個第一導向裝置2-1的安裝架2-101內側等間距布置有多組導向輪2-102，導向輪支鉸座2-103固定焊接在安裝架2-101兩端立柱和縱梁上，導向輪2-102通過導向輪軸安裝在導向輪支鉸座2-103上，安裝架2-101兩端立柱上和每兩個第一導向裝置2-1之間船廂6甲板上固定安裝有繫船柱2-104，可適應不同幹舷高度船舶在船廂系纜要求；所述導航牆7上的第二導向裝置2-2包括導向輪2-102、導向輪支鉸座2-103、繫船柱2-104，導向輪支鉸座2-103通過螺杆固定在導航牆7預埋件上，導向輪2-102通過導向輪軸安裝在第二導向輪支鉸座2-103上，導向輪支鉸座2-103頂部固定焊接有繫船柱2-104，所述導向輪2-102內圈採用鍛造件，外圈鑲嵌一定厚度實心橡膠。
65.在本發明的一個實施例中，制動系統3為安裝在船廂兩側上、下遊端部的多個液壓緩衝式制動裝置3-1和安裝在船廂兩側中部具備失控船舶緊急使用的兩個帶纜制動裝置3-2。更具體的，所述制動系統3包括液壓緩衝式制動裝置3-1和帶纜制動裝置3-2，所述液壓緩衝式制動裝置3-1包括緩衝油缸3-101、萬向擺動機架3-102、安裝底座3-103、鋼絲繩3-104、限載連接件3-105，所述緩衝油缸3-101安裝在萬向擺動機架3-102內，且該緩衝油缸3-101與升船機模塊6的縱向軸線呈20
°
夾角，所述安裝底座3-103一端與升船機模塊6固定連接，另一端與萬向擺動機架3-102連接，所述鋼絲繩3-104一端為纜索環，另外一端通過限載連接件3-105與緩衝油缸3-101活塞杆連接，所述帶纜制動裝置3-2包括固定焊接在所述升船機模塊6船廂兩側甲板中段的兩個大噸位帶纜樁3-201，當液壓緩衝式制動裝置3-1的限載
連接件3-104斷開失效時，通過船舶10上拋出的纜繩掛在大噸位帶纜樁3-201進行帶纜制動；優選的，所述萬向擺動機架包括兩根橫梁3-1021、兩根豎梁3-1022、自潤滑軸承3-1023、短軸3-1024，兩根橫梁3-1021和兩根豎梁3-1022用剪力套和螺栓組成矩形框架，橫梁3-1021和豎梁3-1022中部開設軸孔並與自潤滑軸套相連，短軸3-1024與橫梁3-1021軸孔內的自潤滑軸套配合，並通過螺栓與安裝底座3-103相連。
66.更具體的，所述緩衝油缸3-101為雙作用油缸；所述萬向擺動機架包括兩根橫梁3-1021、兩根豎梁3-1022、自潤滑軸承3-1023、短軸3-1024，兩根橫梁3-1021和兩根豎梁3-1022用剪力套和螺栓組成矩形框架，橫梁3-1021和豎梁3-1022中部開設軸孔並與自潤滑軸套相連，短軸3-1024與橫梁3-1021軸孔內的自潤滑軸套配合，並通過螺栓與安裝底座3-103相連；所述緩衝油缸3-101安裝在萬向擺動機架3-102內，與船廂6縱向軸線呈20
°
夾角；所述鋼絲繩3-104一端為纜索環、另外一端通過限載連接件3-105與緩衝油缸3-101活塞杆連接。所述帶纜制動裝置3-2為固定焊接在船廂兩側甲板中段的兩個大噸位帶纜樁3-201，當液壓緩衝式制動裝置3-1的限載連接件3-104斷開失效，船舶失控時，通過船舶上拋出的纜繩掛在大噸位帶纜樁3-201進行帶纜制動。
67.在本發明的優選實施例中，還包括設於所述上下遊兩側導航牆7未連接所述升船機模塊6一端的推輪充電裝置4，所述推輪充電裝置4包括船塢豎向調節裝置401以及固定設於該船塢豎向調節裝置401上的充電塢402，所述船塢豎向調節裝置401包括導向立柱4012、可隨航道水位變化沿所述導向立柱4012豎向浮動的長方形空腔鋼結構4011，所述充電塢402上設有充電公頭4021、充電母頭4022，所述充電母頭4022安裝在充電塢402上，所述充電公頭4021安裝在電動推輪1上。推輪充電裝置4有兩套，分別安裝在靠近升船機上下遊導航牆7布置的浮箱8上，充電裝置4與升船機供配電室9通過電纜連接。更具體的，浮箱401包括長方形空腔鋼結構4011、導向立柱4012，長方形空腔鋼結構4011可隨升船機上下遊航道水位變化沿導向立柱4012在豎直方向上下浮動，所述充電塢402為u型結構，包括充電公頭4021、充電母頭4022，充電塢402與長方形空腔鋼結構4011的端部連接，可跟隨長方形空腔鋼結構4011運動，充電母頭4022安裝在充電塢402上，充電公頭4021安裝在電動推輪1上。
68.按照本發明的另一個方面，還提供了一種通過升船機對船舶進行牽引的方法，包括以下步驟：
69.s1待過機船舶10停泊系纜。更具體的，按照通過升船機的船舶調度計劃，運行人員通過升船機調度系統指揮待過機船舶10從升船機上遊或下遊引航道航行至上遊或下遊靠船墩12停泊系纜。
70.s2啟動靠近所述船舶10的電動推輪1，根據所述船舶10的航行數據和船舶數據驅動電動推輪1運動至船舶10處，並調整所述連接公頭501和連接母頭502的高度，以使得所述連接公頭501和連接母頭502快速連接。更具體的，待過機船舶10在升船機上遊或下遊靠船墩12停泊系纜完畢且停機後，升船機運行人員通過遠程集中控制系統103啟動上遊或下遊電動推輪1，並下達下行或上行船舶進廂牽引的命令，航行控制系統104控制上遊或下遊電動推輪1航行至上遊或下遊待過機船舶10處，同時根據船舶資料庫11獲取的待過機船舶10信息調整電動推輪與船舶快速連接裝置5的連接架5011高度。電動推輪1航行至待過機船舶10處且連接架5011高度調整完畢，執行電動推輪1與船舶10快速對接。
71.s3電動推輪1與船舶10對接完成後，船舶10解纜，船舶10解纜完畢後，電動推輪1按
照預設航路推動船舶10進入升船機模塊6，該過程中，導航牆7、升船機模塊6的船廂上布置的導向系統2可隨時調整船舶10的方位。
72.s4當船舶10航行至船廂指定位置後，通過制動系統3對船舶進行減速制動。更具體的，當船舶10航行至船舶橫向中心線到達船廂上遊或下遊端部時，電動推輪1開始制動減速，帶動進廂船舶10開始減速；當船舶10航行至船舶尾部端面到達船廂6上遊或下遊端部時，將液壓緩衝式制動裝置3-1的鋼絲繩3-104纜索環掛在船舶10尾部帶纜樁上。該步驟中，所述制動系統3的限載連接件3-105最大承受拉力為t，當制動拉力超過t時，通過限載連接件3-105連接的鋼絲繩3-104與緩衝油缸3-101活塞杆斷開，液壓緩衝式制動裝置3-1失效，船舶失控時，通過船舶上拋出的纜繩掛在布置在船廂兩側中段的大噸位帶纜樁2-203進行帶纜制動。
73.s5待船舶10停穩並在船廂系纜完畢後，控制電動推輪1與船舶10解除連接，所述電動推輪1根據靠泊命令返回指定位置充電。更具體的，進廂船舶10減速停止，且在船廂系纜完畢後，從船舶10尾部取下鋼絲繩3-104纜索環，緩衝油缸3-101帶動鋼絲繩3-104縮回，同時電動推輪1與船舶10解除連接；電動推輪1與船舶10連接解除後，升船機運行人員下達上遊或下遊電動推輪1返回上遊或下遊充電塢402靠泊命令，電動推輪1航行至充電塢402靠泊並給動力蓄電池組102充電。
74.s6升船機模塊6與上閘首或下閘首解除對接，開始下行或上行，直至與另一端下閘首或上閘首對接。
75.s7啟動另一端的電動推輪1，根據所述船舶10的航行數據和船舶數據驅動電動推輪1運動至船舶10處，並調整所述連接公頭501和連接母頭502的高度，以使得所述連接公頭501和連接母頭502快速連接。更具體的，船廂與下閘首或上閘首對接完成後，升船機運行人員通過遠程集中控制系統103啟動下遊或上遊電動推輪1，並下達下行或上行船舶出廂牽引的命令，航行控制系統104控制下遊或上遊電動推輪1航行至船廂內船舶10處，同時根據船舶資料庫11獲取的船廂船舶10信息調整電動推輪與船舶快速連接裝置5的連接架5011高度。
76.s8對船舶10進行解纜，電動推輪1按照預設航路牽引船舶10出船廂，該過程中，導航牆7、船廂上布置的導向系統2可隨時調整船舶10的方位。更具體的，電動推輪1航行至船廂內船舶10處且連接架5011高度調整完畢，執行電動推輪1與船舶10快速對接；電動推輪1與船舶10對接完成後，船舶10解纜完畢，電動推輪1按照預設航路牽引船舶10出廂，船舶10出廂過程中，導航牆7、船廂上布置的導向裝置2可隨時調整船舶方位。
77.s9船舶10到達下遊或者上遊指定位置後，控制電動推輪1與船舶10解除連接，同時電動推輪1根據靠泊命令返回指定位置充電。更具體的，當船舶10航行至船舶船尾到達升船機下遊或上遊導航牆7時，電動推輪1開始制動減速，帶動出廂船舶10開始減速，出廂船舶10到達下遊或者上遊靠船墩12完成減速停止，電動推輪1與船舶10解除連接；電動推輪1與船舶10連接解除後，船舶10啟動發動機航向下遊或上遊引航道，升船機運行人員下達下遊或上遊電動推輪1返回下遊或上遊充電塢402靠泊命令，電動推輪1航行至充電塢402靠泊並給動力蓄電池組102充電；船舶10下行或上行通過升船機牽引流程完畢。
78.上述步驟中，所述電動推輪1牽引船舶進出廂時最大航行速度為v
牽
＝3m/s，電動推輪1空載最大航行速度為v
牽
＝8m/s，電動推輪1可根據預設航路及航行過程獲取的外界信息
調整航速。
79.上述步驟中，導向系統2的導向輪2-102可靈活轉動，且導向輪2-102外圈為鑲嵌的一定厚度橡膠，在進行船舶導向時起到緩衝作用，避免船舶直接撞擊混凝土或船廂鋼結構造成升船機設備設施和船舶損壞。
80.在本發明的一個實施例中，上述方法的流程如下：
81.步驟1)：按照通過升船機的船舶調度計，運行人員通過甚高頻指揮上行船舶10從升船機下遊引航道航行至下遊靠船墩12-2停泊系纜；
82.步驟2)：待過機船舶10在升船機下遊靠船墩12-2停泊系纜完畢且停機後，升船機運行人員通過遠程集中控制系統103啟動下遊電動推輪1，並下達上行船舶進廂牽引的命令，航行控制系統104控制下遊電動推輪1航行至下遊待過機船舶10處，同時根據船舶資料庫11獲取的待過機船舶10信息調整電動推輪與船舶快速連接裝置5的連接架5011高度；
83.步驟3)：下遊電動推輪1航行至待過機船舶10處且連接架5011高度調整完畢，執行電動推輪1與船舶10快速對接；
84.步驟4)：電動推輪1與船舶10對接完成後，船舶10解纜完畢，電動推輪1按照預設航路推動船舶10進廂，船舶進廂過程中，下遊導航牆7-2、船廂上布置的導向系統2可隨時調整船舶方位；
85.步驟5)：當船舶10航行至船舶橫向中心線到達船廂下遊端部時，下遊電動推輪1開始制動減速，帶動進廂船舶10開始減速；
86.步驟6)：當船舶10航行至船舶尾部端面到達船廂6下遊端部時，將船廂下遊兩側2個液壓緩衝式制動裝置3-1的鋼絲繩3-104纜索環掛在船舶10尾部兩側帶纜樁上；
87.步驟7)：進廂船舶10減速停止，且在船廂系纜完畢後，從船舶10尾部取下鋼絲繩3-104纜索環，緩衝油缸3-101帶動鋼絲繩3-104縮回，同時電動推輪1與船舶10解除連接；
88.步驟8)：電動推輪1與船舶10連接解除後，升船機運行人員下達下遊電動推輪1返回下遊充電塢402靠泊命令，電動推輪1航行至下遊充電塢402靠泊並給電動推輪1動力蓄電池組102充電；
89.步驟9)：電動推輪1退出船廂後，船廂開始解除與下閘首解除對接，開始上行，與上閘首對接；
90.步驟10)：船廂與上閘首對接完成後，升船機運行人員通過遠程集中控制系統103啟動上遊電動推輪1，並下達上行船舶10出廂牽引的命令，航行控制系統104控制上遊電動推輪1航行至船廂內待出廂船舶10處，同時根據船舶資料庫11獲取的船廂船舶10信息調整電動推輪與船舶快速連接裝置5的連接架5011高度；
91.步驟11)：上遊電動推輪1航行至船廂內船舶10處且連接架5011高度調整完畢，執行電動推輪1與船舶10快速對接；
92.步驟12)：電動推輪1與船舶10對接完成後，船舶10解纜完畢，電動推輪1按照預設航路牽引船舶10出廂，船舶10出廂過程中，上遊導航牆7-1、船廂上布置的導向系統2可隨時調整船舶方位；
93.步驟13)：當船舶10航行至船舶船尾到達升船機上遊導航牆7-1時，電動推輪1開始制動減速，帶動出廂船舶10開始減速；
94.步驟14)：出廂船舶10到達上遊靠船墩12-1完成減速停止，電動推輪1與船舶10解
除連接；
95.步驟15)：電動推輪1與船舶10連接解除後，船舶10啟動發動機航向上遊引航道，升船機運行人員下達上遊電動推輪1返回上遊充電塢402靠泊命令，電動推輪1航行至上遊充電塢402靠泊並給電動推輪1動力蓄電池組102充電；
96.步驟16)：船舶10上行通過升船機牽引流程完畢。
97.其中，步驟4)和步驟12)中所述導航牆7、船廂上布置的導向系統2導向輪2-102可靈活轉動，且導向輪20102外圈鑲嵌有一定厚度橡膠，在進行船舶導向時起到緩衝作用，避免船舶直接撞擊混凝土或船廂鋼結構造成升船機設備設施和船舶損壞。
98.步驟6)和步驟7)中所述液壓緩衝式制動裝置3-1的限載連接件3-105最大承受3000kn拉力，當制動拉力超過3000kn時，通過限載連接件3-105連接的鋼絲繩3-104與緩衝油缸3-101活塞杆斷開，液壓緩衝式制動裝置3-1失效，船舶失控時，通過船舶上拋出的纜繩掛在布置在船廂兩側中段的55t單擋簷繫船柱2-203進行帶纜制動。
99.所述電動推輪1牽引船舶進出廂時最大航行速度為v
牽
＝3m/s，電動推輪1空載最大航行速度為v
牽
＝8m/s，電動推輪1可根據預設航路及航行過程獲取的外界信息調整航速。
100.本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。