阅读说明：本技术 一种船舶隧洞通航辅助系统 (Ship tunnel navigation auxiliary system ) 是由 吴俊� 张绪进 李晓飚 马希钦 周世良 王召兵 刘亚辉 舒岳阶 陈亮 周远航 马 于 2020-07-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种船舶隧洞通航辅助系统,包括在外部航道和隧洞航道之间衔接的一段宽度逐渐变窄的过渡航道,其特征在于,隧洞航道和过渡航道连接处具有一段调顺段航道,调顺段航道两侧和隧洞航道两侧沿同一直线方向设置,调顺段航道两侧和过渡航道两侧各衔接设置有一排船舶导向吸能装置。本发明具有能够更好地提高船舶隧洞通航过程的安全性和顺畅性,避免安全事故,提高通航效率的优点。(The invention discloses a ship tunnel navigation auxiliary system which comprises a transition channel with gradually narrowed width, wherein the transition channel is connected between an external channel and a tunnel channel. The invention has the advantages of better improving the safety and smoothness of the navigation process of the ship tunnel, avoiding safety accidents and improving the navigation efficiency.)

一种船舶隧洞通航辅助系统

技术领域

本发明涉及隧洞船舶通航技术领域，具体涉及一种船舶隧洞通航辅助系统。

背景技术

在水运工程中为了实现限制性区域的船舶通航，常穿山开挖建成封闭式的输水道，称为通航隧洞。我国山区面积占全国国土总面积近70%。山区内河流纵横，是内河航运发展的重要载体。通航隧洞是为水路穿过山区而开凿的隐蔽式航道，可将山体两侧的河道相连接，也可用于克服船闸或升船机连接点之间的高程障碍。通航隧洞作为解决山区航道关键卡口及实现通航建筑物间的有效衔接的有效途径，可彻底的打通航运大动脉的梗阻点，大幅的提高限制性航段的航道尺度，并缩短船舶航行的里程，具有非常广阔的应用前景。

目前的隧洞主要采用自航方式通航，即船舶依靠自身动力驱动通过隧洞，但该方式对隧洞的断面尺度，及隧洞的安全、通风、照明、通信联络等均提出了更高的要求。为此，采用非自航方式辅助船舶通过隧道成为一种既经济又安全的措施方案。

CN110901831A公开了一种用于非自航船舶长距离通过隧洞的装置。该装置通过在隧洞航道两侧岸顶设置行车轨道，牵引车沿行车轨道运动，驱动待牵引船舶沿隧洞航道运动，结构简单，技术可靠，实施便捷，提高了船舶的通航效率。但是，受山体岩质与现有隧洞开挖技术的限制，并考虑经济性，对于通航同吨级船舶，应尽可能的减小隧洞尺度。而该专利中，在两侧岸顶设置牵引车需占用一定的隧洞宽度，将极大的增加施工难度与工程投资。另外，两侧岸顶的牵引机构均为固定式，当水位降低时，同样的牵引绳拉力在船舶航进方向的分力越小，不利于牵引装置的设置。此外，该专利技术在实际操作中，还需将两侧的牵引绳抛向船舶，也增加了现场操作的工艺复杂性。

另外，目前的隧洞通航方式中， 不管是自航式还是拖曳牵引式，在两种方式下都需以船舶自航驶入隧洞为前提条件。通航隧洞属于限制性航道，由于受经济性、安全性及现有施工技术等条件制约，通航河道的宽度尺度一般较常规航道小很多，且同时受隧洞口门区复杂流态的影响，船舶在驶入隧洞过程中，极易与隧洞两侧墙体发生碰撞，从而导致船舶与隧洞墙体损伤，影响船舶通航安全性。

故怎样能够更好地提高船舶隧洞通航过程的安全性和顺畅性，避免安全事故，提高通航效率，成为本领域技术人员有待考虑解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够更好地提高船舶隧洞通航过程的安全性和顺畅性，避免安全事故，提高通航效率的船舶隧洞通航辅助系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种船舶隧洞通航辅助系统，包括在外部航道和隧洞航道之间衔接的一段宽度逐渐变窄的过渡航道，其特征在于，隧洞航道和过渡航道连接处具有一段调顺段航道，调顺段航道两侧和隧洞航道两侧沿同一直线方向设置，调顺段航道两侧和过渡航道两侧各衔接设置有一排船舶导向吸能装置。

这样是因为隧洞航道由于施工成本以及隧洞支撑安全性的问题，其宽度尺寸通常仅仅比通航船舶宽度稍微宽一些，和常规航道尤其是天然河流航道相比则要小上很多。而船舶在外部的常规航道行驶时，其正常行驶速度远高于隧洞通航速度。为保证安全船舶进入隧洞前需要提前减速。但由于船舶行驶惯性以及船员操作惯性等因素作用，导致船舶在减速过程中，仍然容易和过渡航道侧壁产生碰撞，极大地影响了安全性和通航效率。故本方案中，在调顺段航道两侧和过渡航道两侧各衔接设置有一排具有缓冲效果的船舶导向吸能装置，船舶在过渡航道和调顺段航道行驶过程中和航道侧壁碰撞时，能够依靠和船舶导向吸能装置接触，利用其缓冲效果吸收船舶部分动能，更加平稳地减缓船舶行驶速度。同时依靠装置的缓冲弹性作用，引导船艏向前保持正对隧洞的方向驶入隧洞航道，使其更好地保证行驶稳定性。故本发明能够更好地提高船舶隧洞通航过程的安全性和顺畅性，避免安全事故，提高通航效率。

作为优化，所述船舶导向吸能装置包括位于后方用于和航道侧壁相连的安装部，位于中间的支撑部和位于前端的引导构件，引导构件前侧面呈向外凸出的弧形，支撑部上设置有缓冲吸能构件。装置结构描述时，前后方位描述基于装置自身安装状态描述，即面对航道一端为前，相反方向为后。

这样，当船舶向前行驶过程中斜向撞向航道侧壁时，支撑部上的缓冲吸能构件能够缓冲吸能，同时依靠引导构件前侧面的弧形引导和改变船舶冲力方向使其向前。故本装置整体能够产生缓冲吸能和引导调整船舶方向使其正对隧洞航道驶入的特点。

进一步地，所述引导构件为竖向的回转体且可转动地安装在竖向设置于支撑部前端的转轴上。

这样，船舶撞击时，引导构件可以通过自身的旋转卸去部分撞击能量，且能够靠自身的旋转更好地引导船舶向前行驶。

进一步地，所述引导构件中部向外鼓起设置。

这样能够更好地提高其弹性减震消能效果。

进一步地，所述引导构件自身为弹性材料制得。

这样，引导构件可以在船舶撞击时依靠自身的弹性进一步提高消能效果。作为优选，弹性材料可以采用橡胶材料，成本低廉且弹性好。

进一步地，所述引导构件包括可转动地安装在转轴上的内筒体，还包括同轴套设在内筒体外的外筒体，内筒体和外筒体之间设置有支撑肋，外筒体开设置有若干通孔。

这样空心结构的引导构件有利于提高构件自身转动的灵活性，同时能够依靠该内外空心的双层结构，增强自身的减震消能效果。另外在船舶导向吸能装置使用时，该结构的引导构件浸入或者半浸入水中后，航道水面波浪撞击到引导构件后，一部分波浪能量能够依靠引导构件自身的弹性性能而消除，一部分波浪能量依靠引导构件的转动而消除或者被卸向两侧，还有部分波浪能够通过外筒体上的通孔进入到内外筒体之间的腔室内相互碰撞而消除。故该结构能够起到非常良好的消除波浪能量的作用效果，避免有效的河道空间内由于波浪太大而导致船舶行驶失稳，能够更好地提高对船舶通航导向的稳定性。

作为优化，所述支撑部包括一个由弹性材料制得的缓冲连接梁。

这样依靠弹性材料制得的缓冲连接梁作为缓冲吸能构件，依靠自身弹力实现缓冲吸能，具有结构简单，易于实施的优点。其中弹性材料优选采用橡胶材料，成本低廉易于实现。当然，实施时，也可以采用其他结构形式的缓冲吸能构件。

进一步地，缓冲连接梁的主干内部具有一个内腔，缓冲连接梁中部两侧向外凸起形成有侧翼，所述内腔向两侧延伸进侧翼中，所述内腔中填充设置有阻尼液。

这样，装置受撞击时缓冲连接梁内腔中阻尼液会向两侧的侧翼流动，带动侧翼向外延展撑大。内部的阻尼液受挤压发热更好地提高装置的缓冲吸能效果，同时侧翼向外延展能够更好地将航道边缘分隔为多个半封闭的小区域空间，提高河水和航道边缘的接触面积，进而极大地提高对河面波浪的消波耗能效果，进而更好地保证船舶航行的稳定性。

进一步地，侧翼部分内腔侧壁厚度小于主干部分内腔厚度。

这样侧翼部分比主干部分更容易产生变形，更加有利于装置受撞击时，阻尼液向两侧侧翼流动并将侧翼向外延展撑开，进而增强上述对船舶直接的缓冲消能效果以及对河面波浪消除能量的效果。

作为优化，所述安装部，包括固定在支撑部后端的一个浮子，浮子可上下浮动地设置于航道侧壁的一个竖井内，竖井外侧具有和航道连通的竖向开口，浮子宽度大于竖向开口宽度使得浮子被限位于竖井内。

这样，浮子能够提供浮力，更好地支撑船舶导向吸能装置整体浮于甚至超出水面。更好地保证装置对船舶的缓冲消能以及引导前进效果。同时竖井的结构也有利于波浪从竖向开口从涌入后在竖井内部碰撞而消除波浪，提高船舶行驶平稳性。

进一步地，浮子为一个浮筒，浮筒内部后下侧位置置入设置有配重块。

这样，配重块的设置能够更好地保证船舶导向吸能装置整体重心位于中部，避免前端太重压下而影响对船舶的缓冲消能以及导向效果。同时该结构也可以方便替换调节不同的配重块以调节装置的整体高度，使其可以处于位于超出水面上或者浮于水面上不同的使用状态。

进一步地，支撑部两侧还具有向后方展开呈八字的两根辅助支撑杆，两根辅助支撑杆外端连接一根竖向设置的滑动杆，滑动杆可滑动地配合在支撑部两侧航道侧壁上的两个相对且竖向设置的弧形滑槽内，弧形滑槽水平截面呈弧形。

这样，两根辅助支撑杆和滑动杆的设置，在保证装置自身具有一定的浮动余量（装置在左右转动角度上具有一定的浮动余量，且上下方向上不受限制具有全部的浮动量）的前提下，极大地提高了对装置整体的支撑效果，极大地提高了装置的稳定性。同时该结构以及弧形滑槽的结构还能够更好地加强对河面波浪的消浪效果。

进一步地滑动杆外端具有一个和弧形滑槽匹配的弧形面，两根滑动杆外端的弧形面和弧形滑槽接触时，浮子后侧和竖井后侧壁之间留有间隙空间。

这样装置受船舶撞击时，装置将撞击传递到辅助支撑杆并通过滑动杆作用到弧形滑槽上。通过装置两侧的两处面接触位置极大地提高支撑效果，提高装置稳定性，同时避免浮子受撞击而损坏。故极大地延长了装置的整体稳定性和使用寿命。

作为优化，还包括隧洞通航牵引系统，隧洞通航牵引系统包括顺隧洞长度方向设置于隧洞中的牵引车轨道和设置于牵引车轨道上的牵引车，牵引车上设置有能够驱动牵引车在牵引车轨道行驶的驱动装置，牵引车上还设置有牵引装置，牵引装置包括用于牵引船舶的牵引绳；还包括控制系统，控制系统具有一个和驱动装置以及牵引装置相连的中央控制器，其特征在于，所述牵引车轨道和牵引车设置于隧洞顶部中间位置。

这样，当船舶进入隧洞时，中央控制器通过控制牵引装置将牵引绳从牵引车放下，牵引绳下端栓在船舶上，再控制牵引车将船舶向前拖动直至驶出隧洞。其中，牵引车轨道和牵引车设置在隧洞顶部，这样无需在隧洞两侧往宽度方向开挖牵引车轨道平台，极大地减小了隧洞宽度方向的开挖尺寸，因为隧洞宽度尺寸越大需要支护稳固的难度越大，故隧洞宽度方向尺寸要求降低后就极大地降低了工程难度和风险，提高了隧洞施工和养护的安全性。同时，采用从隧洞顶部拖动船舶的方式，牵引绳和船舶从相对竖直的方向连接并施加牵引力，与从两侧的方向相比牵引绳倾斜角度较小，能够作用到船舶的分力更大，能够降低对牵引力的要求，减少能源损耗。另外，牵引绳从两侧抛至船上需要采用人工操作，而从隧洞顶部往下放则可以方便采用机械实现自动化动作，无需工人操作，极大地节省了人工成本。实施时，中央控制器可以设置在牵引车上，但更优的选择是设置在隧洞内单独的控制室中，并和各信号检测部分构件以及装置动力控制部分构件无线通讯连接。

作为优化，隧洞顶部沿长度方向间隔设置有若干个支撑架，支撑架整体沿隧洞宽度方向布置，支撑架上端具有向上延伸锚固进隧洞顶部岩层中的锚杆桩，支撑架位于隧洞宽度方向的两端各具有一根向下延伸的下悬臂，下悬臂下端各具有一段水平向内延伸的牵引车支撑横臂，所述牵引车轨道安装固定在牵引车支撑横臂上；所述牵引车两侧车轮配合支撑在牵引车轨道上，两侧牵引车支撑横臂之间留有间隔，所述牵引装置对应设置于间隔之间的牵引车下部。

这样，依靠锚固杆作为牵引车轨道安装支撑基础，设置的牵引车轨道安装结构具有结构简单，对牵引车安装方便快捷，支撑稳定可靠，方便牵引装置下方牵引绳等特点。

进一步地，支撑架上端具有沿隧洞宽度方向设置的顶部横梁，顶部横梁上沿左中右位置各向上设置有一根锚杆桩，下悬臂固定在顶部横梁两侧下方且正对左右两侧的锚杆桩设置。

这样锚固更加可靠，支撑架整体结构更加稳定。

进一步地，锚杆桩和顶部横梁相接处沿周向外扩形成有一个加强盘，两侧的锚杆桩下端四周设置有一圈加劲肋，加劲肋下端斜向内和下方的下悬臂相连。

这样，进一步提高整体结构支撑稳定性。

作为优化，所述牵引车轨道截面呈工字型，所述牵引车的车轮两侧具有沿周向外凸的凸缘并依靠凸缘限位在牵引车轨道工字型的上端两侧。

这样，采用简单的限位结构，保证了牵引车沿牵引车轨道行驶的稳定性和可控性，保证牵引通航的过程能够得到精确控制。

进一步地，牵引装置包括安装在牵引车上的一个牵引电机，牵引电机输出端和缆盘传动连接，缆盘上并列缠绕着两条牵引绳。

这样，并列设置两根牵引绳，工作时牵引绳可张开呈八字形和下方船舶两侧的缆桩相连，使其牵引更加稳定可靠。

进一步地，所述驱动装置，包括安装在牵引车上的驱动电机，驱动电机和牵引车的车轮传动连接；所述牵引车两侧向外延伸形成有电刷支臂，所述下悬臂下部内侧还具有水平向内延伸形成的电刷平台，电刷支臂和电刷平台之间设置有电刷装置，电刷装置和驱动电机以及牵引电机相连并为其供电。

这样能够更好地实现对牵引车的供电和控制。

进一步地，牵引车成组设置，每组牵引车包括一前一后两个牵引车。

这样，每艘船舶依靠一前一后两个牵引车四根牵引绳牵引前进，可以更好地保证船舶通航过程的稳定性。

进一步地，牵引车轨道上设置有多组牵引车，牵引车上方还设置有牵引车拾回行车系统，牵引车拾回行车系统包括位于两根下悬臂中部内侧向内设置的一段行车支撑横臂，行车支撑横臂上架设有行车轨道，两侧行车支撑横臂之间留有间隔且行车支撑臂和下方牵引车之间留有可容纳一个牵引车的空间，牵引车拾回行车系统还包括配合设置在行车轨道上的行车，行车下端中部设置有提拉装置，提拉装置包括一个提拉电机，提拉电机输出端和提拉绳盘传动连接，提拉绳盘上缠绕设置有提拉绳，提升绳下端固定设置有抓取装置，抓取装置能够完成和牵引车的连接实现抓取。

这样，当每组牵引车牵引船舶通过隧洞后，可以依靠牵引车上方的行车将提拉绳放下，靠抓取装置抓住牵引车再将牵引车提升悬空。然后行车快速复位至隧洞起点将牵引车放下，避免牵引车复位时和其余组牵引车干涉。这样可以实现多组牵引车前后动作实现多艘船舶的连续通航。极大地减少了船舶通航排队时间，提高了隧洞的船舶通过效率。实施时，行车上的供电和控制结构可以和牵引车类似，不在此详述。

作为优化，所述抓取装置为电磁铁装置，电磁铁装置正对牵引车顶部的一个铁质的受力部位设置。这样具有结构简单，利于控制，抓取和放下均极为方便可靠的优点。

进一步地，控制系统还包括安装在牵引车下表面正对下方设置的激光位移传感器，以及安装在牵引装置上的牵引绳张力传感器，激光检测传感器和牵引绳张力传感器和中央控制器通讯连接。支撑架下端还设置有用于获取下方隧洞内图像信息的图像传感器，图像传感器和中央控制器通讯连接。

这样，更加方便实现对通航的自动检测控制。其中设置的图像传感器可以获取下方通航船舶图像信息，依靠中央控制器通过图像处理算法实现对船舶航行位置的定位计算。

综上所述，本发明具有能够更好地提高船舶隧洞通航过程的安全性和顺畅性，避免安全事故，提高通航效率的优点。

附图说明

图1为本发明实施例中能够显示船舶导向吸能装置布置位置的航道示意图。

图2是图1中船舶导向吸能装置的俯视图。

图3是图1中船舶导向吸能装置的正视图。

图4是实施例中的船舶隧洞通航辅助系统的示意图。

图5为图4的左视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式：参见图1-3，一种船舶隧洞通航辅助系统，包括在外部航道21和隧洞航道23之间衔接的一段宽度逐渐变窄的过渡航道22；其中，隧洞航道23和过渡航道22连接处具有一段调顺段航道25，调顺段航道25两侧和隧洞航道23两侧沿同一直线方向设置，调顺段航道25两侧和过渡航道22两侧各衔接设置有一排船舶导向吸能装置24。图中标号20表示船舶。

这样本方案中，在调顺段航道两侧和过渡航道两侧各衔接设置有一排具有缓冲效果的船舶导向吸能装置，船舶在过渡航道和调顺段航道行驶过程中和航道侧壁碰撞时，能够依靠和船舶导向吸能装置接触，利用其缓冲效果吸收船舶部分动能，更加平稳地减缓船舶行驶速度。同时依靠装置的缓冲弹性作用，引导船艏向前保持正对隧洞的方向驶入隧洞航道，使其更好地保证行驶稳定性。故本发明能够更好地提高船舶隧洞通航过程的安全性和顺畅性，避免安全事故，提高通航效率。

本实施例中，所述船舶导向吸能装置24包括位于后方用于和航道侧壁相连的安装部，位于中间的支撑部和位于前端的引导构件26，引导构件前侧面呈向外凸出的弧形，支撑部上设置有缓冲吸能构件。装置结构描述时，前后方位描述基于装置自身安装状态描述，即面对航道一端为前，相反方向为后。

这样，当船舶向前行驶过程中斜向撞向航道侧壁时，支撑部上的缓冲吸能构件能够缓冲吸能，同时依靠引导构件前侧面的弧形引导和改变船舶冲力方向使其向前。故本装置整体能够产生缓冲吸能和引导调整船舶方向使其正对隧洞航道驶入的特点。实施时作为另外的选择，船舶导向吸能装置还可以是采用其他结构实现，例如可以直接采用废弃轮胎安装在航道两侧侧壁实现。

本实施例中，所述引导构件26为竖向的回转体且可转动地安装在竖向设置于支撑部前端的转轴27上。

这样，船舶撞击时，引导构件可以通过自身的旋转卸去部分撞击能量，且能够靠自身的旋转更好地引导船舶向前行驶。

其中，所述引导构件26中部向外鼓起设置。

这样能够更好地提高其弹性减震消能效果。

其中，所述引导构件26自身为弹性材料制得。

这样，引导构件可以在船舶撞击时依靠自身的弹性进一步提高消能效果。作为优选，弹性材料可以采用橡胶材料，成本低廉且弹性好。

其中，所述引导构件26包括可转动地安装在转轴上的内筒体，还包括同轴套设在内筒体外的外筒体，内筒体和外筒体之间设置有支撑肋，外筒体开设置有若干通孔28。

这样空心结构的引导构件有利于提高构件自身转动的灵活性，同时能够依靠该内外空心的双层结构，增强自身的减震消能效果。另外在船舶导向吸能装置使用时，该结构的引导构件浸入或者半浸入水中后，航道水面波浪撞击到引导构件后，一部分波浪能量能够依靠引导构件自身的弹性性能而消除，一部分波浪能量依靠引导构件的转动而消除或者被卸向两侧，还有部分波浪能够通过外筒体上的通孔进入到内外筒体之间的腔室内相互碰撞而消除。故该结构能够起到非常良好的消除波浪能量的作用效果，避免有效的河道空间内由于波浪太大而导致船舶行驶失稳，能够更好地提高对船舶通航导向的稳定性。

其中，所述支撑部包括一个由弹性材料制得的缓冲连接梁29。

这样依靠弹性材料制得的缓冲连接梁作为缓冲吸能构件，依靠自身弹力实现缓冲吸能，具有结构简单，易于实施的优点。其中弹性材料优选采用橡胶材料，成本低廉易于实现。当然，实施时，也可以采用其他结构形式的缓冲吸能构件。

其中，缓冲连接梁29的主干内部具有一个内腔30，缓冲连接梁中部两侧向外凸起形成有侧翼31，所述内腔30向两侧延伸进侧翼31中，所述内腔中填充设置有阻尼液。

这样，装置受撞击时缓冲连接梁内腔中阻尼液会向两侧的侧翼流动，带动侧翼向外延展撑大。内部的阻尼液受挤压发热更好地提高装置的缓冲吸能效果，同时侧翼向外延展能够更好地将航道边缘分隔为多个半封闭的小区域空间，提高河水和航道边缘的接触面积，进而极大地提高对河面波浪的消波耗能效果，进而更好地保证船舶航行的稳定性。

其中，侧翼31部分内腔侧壁厚度小于主干部分内腔厚度。

这样侧翼部分比主干部分更容易产生变形，更加有利于装置受撞击时，阻尼液向两侧侧翼流动并将侧翼向外延展撑开，进而增强上述对船舶直接的缓冲消能效果以及对河面波浪消除能量的效果。

其中，所述安装部，包括固定在支撑部后端的一个浮子33，浮子33可上下浮动地设置于航道侧壁的一个竖井34内，竖井34外侧具有和航道连通的竖向开口，浮子33宽度大于竖向开口宽度使得浮子33被限位于竖井34内。

这样，浮子能够提供浮力，更好地支撑船舶导向吸能装置整体浮于甚至超出水面。更好地保证装置对船舶的缓冲消能以及引导前进效果。同时竖井的结构也有利于波浪从竖向开口从涌入后在竖井内部碰撞而消除波浪，提高船舶行驶平稳性。

其中，浮子33为一个浮筒，浮筒内部后下侧位置置入设置有配重块35。

这样，配重块的设置能够更好地保证船舶导向吸能装置整体重心位于中部，避免前端太重压下而影响对船舶的缓冲消能以及导向效果。同时该结构也可以方便替换调节不同的配重块以调节装置的整体高度，使其可以处于位于超出水面上或者浮于水面上不同的使用状态。

其中，支撑部两侧还具有向后方展开呈八字的两根辅助支撑杆36，两根辅助支撑杆36外端连接一根竖向设置的滑动杆37，滑动杆37可滑动地配合在支撑部两侧航道侧壁上的两个相对且竖向设置的弧形滑槽38内，弧形滑槽38水平截面呈弧形。

这样，两根辅助支撑杆和滑动杆的设置，在保证装置自身具有一定的浮动余量（装置在左右转动角度上具有一定的浮动余量，且上下方向上不受限制具有全部的浮动量）的前提下，极大地提高了对装置整体的支撑效果，极大地提高了装置的稳定性。同时该结构以及弧形滑槽的结构还能够更好地加强对河面波浪的消浪效果。

其中，滑动杆37外端具有一个和弧形滑槽匹配的弧形面，两根滑动杆外端的弧形面和弧形滑槽接触时，浮子后侧和竖井后侧壁之间留有间隙空间。

这样装置受船舶撞击时，装置将撞击传递到辅助支撑杆并通过滑动杆作用到弧形滑槽上。通过装置两侧的两处面接触位置极大地提高支撑效果，提高装置稳定性，同时避免浮子受撞击而损坏。故极大地延长了装置的整体稳定性和使用寿命。

本实施例中，参见图4和图5，还包括隧洞通航牵引系统，隧洞通航牵引系统包括顺隧洞长度方向设置于隧洞中的牵引车轨道1和设置于牵引车轨道1上的牵引车2，牵引车2上设置有能够驱动牵引车在牵引车轨道行驶的驱动装置，牵引车上还设置有牵引装置，牵引装置包括用于牵引船舶的牵引绳3；还包括控制系统，控制系统具有一个和驱动装置以及牵引装置相连的中央控制器17，所述牵引车轨道和牵引车设置于隧洞顶部中间位置。

这样，当船舶进入隧洞时，中央控制器通过控制牵引装置将牵引绳从牵引车放下，牵引绳下端栓在船舶上，再控制牵引车将船舶向前拖动直至驶出隧洞。其中，牵引车轨道和牵引车设置在隧洞顶部，这样无需在隧洞两侧往宽度方向开挖牵引车轨道平台，极大地减小了隧洞宽度方向的开挖尺寸，因为隧洞宽度尺寸越大需要支护稳固的难度越大，故隧洞宽度方向尺寸要求降低后就极大地降低了工程难度和风险，提高了隧洞施工和养护的安全性。同时，采用从隧洞顶部拖动船舶的方式，牵引绳和船舶从相对竖直的方向连接并施加牵引力，与从两侧的方向相比牵引绳倾斜角度较小，能够作用到船舶的分力更大，能够降低对牵引力的要求，减少能源损耗。另外，牵引绳从两侧抛至船上需要采用人工操作，而从隧洞顶部往下放则可以方便采用机械实现自动化动作，无需工人操作，极大地节省了人工成本。本实施方式时，中央控制器17是设置在隧洞内单独的控制室中，并和各信号检测部分构件以及装置动力控制部分构件无线通讯连接。

其中，隧洞顶部沿长度方向间隔设置有若干个支撑架4，支撑架4整体沿隧洞宽度方向布置，支撑架上端具有向上延伸锚固进隧洞顶部岩层中的锚杆桩5，支撑架位于隧洞宽度方向的两端各具有一根向下延伸的下悬臂6，下悬臂6下端各具有一段水平向内延伸的牵引车支撑横臂7，所述牵引车轨道1安装固定在牵引车支撑横臂7上；所述牵引车两侧车轮配合支撑在牵引车轨道1上，两侧牵引车支撑横臂之间留有间隔，所述牵引装置对应设置于间隔之间的牵引车下部。

这样，依靠锚固杆作为牵引车轨道安装支撑基础，设置的牵引车轨道安装结构具有结构简单，对牵引车安装方便快捷，支撑稳定可靠，方便牵引装置下方牵引绳等特点。

其中，支撑架4上端具有沿隧洞宽度方向设置的顶部横梁8，顶部横梁8上沿左中右位置各向上设置有一根锚杆桩，下悬臂6固定在顶部横梁8两侧下方且正对左右两侧的锚杆桩设置。

这样锚固更加可靠，支撑架整体结构更加稳定。

其中，锚杆桩5和顶部横梁8相接处沿周向外扩形成有一个加强盘9，两侧的锚杆桩下端四周设置有一圈加劲肋，加劲肋下端斜向内和下方的下悬臂相连。

这样，进一步提高整体结构支撑稳定性。

其中，所述牵引车轨道1截面呈工字型，所述牵引车2的车轮两侧具有沿周向外凸的凸缘并依靠凸缘限位在牵引车轨道工字型的上端两侧。

这样，采用简单的限位结构，保证了牵引车沿牵引车轨道行驶的稳定性和可控性，保证牵引通航的过程能够得到精确控制。

其中，牵引装置包括安装在牵引车2上的一个牵引电机，牵引电机输出端和缆盘传动连接（图中未显示），缆盘上并列缠绕着两条牵引绳。

这样，并列设置两根牵引绳，工作时牵引绳可张开呈八字形和下方船舶两侧的缆桩相连，使其牵引更加稳定可靠。

其中，所述驱动装置，包括安装在牵引车上的驱动电机（图中未显示），驱动电机和牵引车的车轮传动连接；所述牵引车两侧向外延伸形成有电刷支臂10，所述下悬臂下部内侧还具有水平向内延伸形成的电刷平台11，电刷支臂10和电刷平台11之间设置有电刷装置，电刷装置和驱动电机以及牵引电机相连并为其供电。

这样能够更好地实现对牵引车的供电和控制。

其中，牵引车成组设置，每组牵引车包括一前一后两个牵引车。

这样，每艘船舶依靠一前一后两个牵引车四根牵引绳牵引前进，可以更好地保证船舶通航过程的稳定性。

其中，牵引车轨道上设置有多组牵引车，牵引车上方还设置有牵引车拾回行车系统，牵引车拾回行车系统包括位于两根下悬臂中部内侧向内设置的一段行车支撑横臂12，行车支撑横臂上架设有行车轨道14，两侧行车支撑横臂之间留有间隔且行车支撑臂和下方牵引车之间留有可容纳一个牵引车的空间，牵引车拾回行车系统还包括配合设置在行车轨道上的行车13，行车下端中部设置有提拉装置，提拉装置包括一个提拉电机，提拉电机输出端和提拉绳盘传动连接，提拉绳盘上缠绕设置有提拉绳，提升绳下端固定设置有抓取装置15，抓取装置15能够完成和牵引车的连接实现抓取。

这样，当每组牵引车牵引船舶通过隧洞后，可以依靠牵引车上方的行车将提拉绳放下，靠抓取装置抓住牵引车再将牵引车提升悬空。然后行车快速复位至隧洞起点将牵引车放下，避免牵引车复位时和其余组牵引车干涉。这样可以实现多组牵引车前后动作实现多艘船舶的连续通航。极大地减少了船舶通航排队时间，提高了隧洞的船舶通过效率。实施时，行车上的供电和控制结构可以和牵引车类似，不在此详述。

其中，所述抓取装置为电磁铁装置，电磁铁装置正对牵引车顶部的一个铁质的受力部位设置。这样具有结构简单，利于控制，抓取和放下均极为方便可靠的优点。

其中，控制系统还包括安装在牵引车下表面正对下方设置的激光位移传感器16，以及安装在牵引装置上的牵引绳张力传感器（图中未显示），激光检测传感器和牵引绳张力传感器和中央控制器17通讯连接。支撑架下端还设置有用于获取下方隧洞内图像信息的图像传感器，图像传感器和中央控制器通讯连接。

这样，更加方便实现对通航的自动检测控制。其中设置的图像传感器可以获取下方通航船舶图像信息，依靠中央控制器通过图像处理算法实现对船舶航行位置的定位计算。

本发明还公开了一种船舶隧洞内的通航控制系统，本方法基于上述隧洞通航牵引系统实现，包括以下步骤：

a.船舶在进入隧洞入口处的牵引区域附近位置停止动力并靠惯性前行，当牵引车上的激光位移传感器检测到下方船舶信号后，发送信号到中央控制器，由中央控制器控制牵引车的牵引绳下放到船舶上，由船上工作人员将前方牵引车牵引绳固定到船艏两侧系缆柱上，后方牵引车牵引绳固定到船艉两侧系缆柱上；

b.船舶上船员预先将船舶船型信息和吃水深度信息发送至中央控制器，中央控制器根据船型信息与船舶吃水深度计算船舶行驶阻力值；依靠激光位移传感器检测牵引车到船舶垂直距离信息发送至中央控制器；依靠图像传感器实现对隧洞内船舶的全覆盖监控，并在中央控制器中通过图像处理算法实现对船舶航行位置的定位，根据计算得到的船舶位置，以及预先设定的前、后牵引车与船舶的纵向位置关系，牵引车在中央控制器的控制下到达指定位置，后方牵引车根据设定缆力值施加反向约束力，前方牵引车根据计算船舶行驶阻力值与后方牵引车约束缆力值换算结果提供缆绳正向牵引力，并通过实施监测和控制缆绳牵引力大小实现船舶在隧洞内恒速行驶；

c.船舶行驶出隧洞时解除船舶上的牵引绳，控制牵引车将从船舶解除的牵引绳收起，再通过牵引车拾回行车系统将隧洞出口位置的牵引车吊起并运送回隧洞入口位置待下次使用；

d. 当多艘船舶排队通航时，排队船舶保持安全距离依次连续进入隧洞，并按照上述a-c步骤控制依次通过隧洞，通过隧洞后船舶对应的牵引车依靠牵引车拾回行车系统吊起足够高度，避让开隧洞中后续船舶的牵引车并运送回隧洞口循环使用。

这样，船舶通航时，前方的牵引车向前牵引并提供一个供船舶通航的拉力，后方牵引车向后牵引并提供一个防止船舶摆动的拉力，前方拉力和后方拉力以及船舶行驶阻力保持平衡，确保船舶按照牵引速度匀速行驶。本发明中，由于将牵引车设置在隧道上方，牵引绳倾斜角度变小，极大地避免了两侧牵引的方式由于牵引绳向两侧倾斜导致的分力损耗，使得前方牵引车的牵引力能够更好地转化为船舶向前的拉力。同时，依靠一个向后设置的牵引车，施加一个较小的向后的反向约束力，即可很好地防止船舶在通航过程中左右摆动，更好地保证船舶能够稳定通过隧道。

b步骤中，船舶通航行驶速度根据船舶船型大小事先规定，船舶越大越宽则牵引速度越小，反之可大，以经实际航行检验能够保证船舶行驶安全为准则。船舶行驶阻力和船舶船型大小和吃水深度有关，在隧洞河流确定流速下，船型越大吃水深度越深则船舶行驶阻力越大，具体可以事先通过物理模型实验和实船实验验证等建立船舶阻力表，通航控制时根据确定的隧洞河流流速（流速变化大的隧洞可每月或每周或每天实时检测河流流速，流速变化小的河流可以事先确认一固定值流速）以及实时获取的船舶船型和吃水深度信息得到对应的船舶行驶阻力。后方牵引车的向后的反向约束力是用于保持船舶稳定行驶，故只需取一个较小的力。该力取值方式有两种，一是可以根据物理模型实验和实船实验验证的方式，根据船型大小和吃水深度取固定值，船型越大以及吃水深度越深取值相对越大。第二种方式是根据取定的船舶行驶阻力，取一个较小的比例值作为向后牵引力，例如十分之一。这样确定了船舶行驶阻力和向后牵引力后，就可以计算船舶所需向前牵引力以及向前牵引角度，再根据勾股定理和测定的船舶至牵引车垂直距离确定前方牵引车所需控制和船舶的纵向距离。后方牵引车采用同样原理实现计算和控制。待前后牵引车的牵引绳绷紧后，即可检测牵引绳张紧力，并控制船舶按照所需速度稳定行驶，完成隧洞通航。

实施时，更好的选择是，b步骤中，后方牵引车向后牵引角度小于前方牵引车向前牵引角度。这样，可以用更小的向后牵引力产生更好的防止船舶摆动效果，向后牵引力减小后也降低了对前方牵引车向前的功能损耗。

实施时，其中，更好的选择是，c步骤中，当前方牵引车行驶到隧洞出口位置后，前方牵引车停止前进，船舶在惯性作用下继续驶出隧洞，此时控制前方牵引车逐渐收回牵引绳并保持牵引绳张力，同时控制后方牵引车开始主动向前行驶，并由其继续提供船舶牵引力；当船舶前端超出前方牵引车所在位置后，由后方牵引车开始对船舶施加向前的牵引力拖动船舶继续向前行驶，而前方牵引车对应逐步放出牵引绳并对船舶保持一个较小（小于后方牵引车的向前的牵引力）的向后的反向约束力；待后方牵引车行驶至隧洞出口位置后停止前进，解除船艏两侧的牵引绳，前方牵引车将牵引绳收回牵引装置，后方牵引车控制牵引绳逐步收回并保持向前张紧力，待船艉通过后方牵引车下方后，解除船艉两侧牵引绳，后方牵引车将牵引绳收回牵引装置，再通过牵引车拾回行车系统将隧洞出口位置的牵引车吊起并运送回隧洞入口位置待下次使用。

这样能够更好地保证船舶在驶出隧洞的整个过程中均处于两端均被有效牵引控制的状态，且仍然保持船舶在前后两个方向受控制力，以更好地保证了整个驶出过程中的稳定性和安全性。