金沙江下游“藕节式”航道建设新一代航运系统的思考
武汉理工大学交通与物流工程学院 水路交通控制全国重点实验室（武汉）
刘清 教授
尊敬的各位领导、各位专家、各位嘉宾：下午好！
来到“淮左名都”扬州参加“推进水运基础设施数智化升级”的主题研讨会，倍觉荣幸！下面，以“金沙江下游航道建设新一代航运系统的思考”为题，重点讲一讲金沙江下游航道通航难点、航道新一代航运系统构成与关键技术。
一、金沙江下游“藕节式”航道的通航难点
金沙江位于长江干线上游，水量丰沛且稳定，是长江上游最重要的水源地，在长江经济带中具有重要的地位和作用。同时，金沙江水域坡陡流急，落差大且集中，下游从攀枝花至水富全长约780余公里，是四川攀西、云南滇北战略资源富集地区，该段航道大部分为川滇两省界河。2004年到2022年该航段建成了乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四大水利枢纽，形成了四段深水库区航道，通航条件得到改善。但四大水利枢纽仅向家坝建有“2*500”吨级升船机，另外三大枢纽均未建任何通航设施，导致该水域航道呈“藕节式”形态。通航和翻坝设施未同步建设，沿岸蕴藏丰富的矿产资源难以外运，金沙江与长江物流通道受阻。金沙江下游“近期翻坝、远期直航”成为业内的共识。
受云南省交通运输厅委托，我们承担了“金沙江新一代航运系统建设研究”的科技创新及示范项目。系统调研和梳理了金沙江下游攀枝花-水富788公里区域交通运输网络和自然资源勘探与开发规划现状，模拟了无货物过坝设施、有能力受限过坝设施、畅通过坝三种情景，进行了水运分担率和水运量预测。通道完全建成的理想情景下，2030年水路货运量预计4052万吨、2050年水路货运量可达1.14亿吨，水路分担率可从现在的0.49%提升至1.77%；从打通全水域航道出发，同时对库区分段分货类过坝需求进行了预测。结果表明，金沙江下游航道建设破解的核心是货物如何过坝，体现三个方面创新需求：一是破解高坝碍航瓶颈，确立大宗散货高效过坝新范式；二是过坝设施需适配山区复杂地形，同时具备绿色智能特征；三是过坝运输与库区航运无缝衔接的航运系统创新。航道建设需求落地面临四个难点：一是山区过坝基础设施建设受到自然与体制的双重约束；二是山区高坝货物过坝系统运维需兼顾可持续效率与安全；三是绿色智慧过坝模式需处理好技术可行性与运营经济性的平衡；四是过坝通道和库区航道无缝衔接的航运系统面临集约化组织与多式联运的复合要求。
金沙江下游水域航道“不通”、人货出行“不畅”、沿岸物流成本高企、库区深水航道无法利用等现状充分说明：金沙江下游航道通航问题必须解决，其路径应更多依靠现代数智化技术，加快金沙江航道“保通保畅”建设步伐。
二、金沙江航道新一代航运系统构成与关键技术
新一代航运系统包括绿色智能船舶、数字生态设施、可靠岸基支持、韧性运营服务四大模块。围绕金沙江航道建设难点的航道新一代航运系统，是以智能船舶为载体、数字设施为底座、岸基支持为中枢、运营服务为保障的绿色智能技术集成体系，以多式联运的融合创新将金沙江航道建设为集约化航运物流通道。其总体构架分为基础设施层、技术支撑层、服务应用层。基础设施层包括库区8个翻坝码头、库区深水航道（疏浚及护坡护岸）、智能空轨过坝系统；技术支撑层包括港口空轨转运智能调度平台、数字航道系统、“一主一备”运控中心；服务应用层包括电动船舶能源补给和水域多式联运“一键式”换装。针对货物“过坝难”，研究团队比较了山区高坝可能的公路翻坝、管带机过坝、空轨过坝、船舶直航四个模式，从初期建设成本、建设周期、单位运输成本、货损率、碳排放等10个维度的指标，以及综合优劣势比选，智能空轨过坝系统是金沙江下游山区高坝快速建成绿色智能过坝通道的较优路径。
航道新一代航运系统总体规划，从系统组织层面，选用“散改集+库区船舶自主航行+智能空轨过坝”的多式联运创新模式，以集装箱和多用途船的船舶自主航行实现沿线货物在库区航道内“少人化”运输，过坝选用智能空轨技术进行衔接转运，最终形成全程连续畅通的航道新一代航运系统；从水域平面布置层面，岸基设计“一主一备”两个远程运控中心，主控站设置在水富港，备控站设置在东川港，备控站可作为未来对接中老铁路等跨境通道的核心节点。整个系统建设时序分为三个阶段：（一）第一阶段（2025-2030年）：试点突破与基础建设；（二）中期（2030-2035年）：全域贯通与协同增效；（三）远期（2035-2050年）：扩容升级与体系建成。一期工程技术方案以目前需求最旺盛的向家坝磷矿运输为例：航道起点为溪洛渡坝下转运的佛滩码头、终点为向家坝坝下的水富港。系统技术逻辑是以主控站AI中台为核心，对接库区智能航行电动船、空轨运营平台、航道数据中心、港口调度平台、主管部门政务服务平台，进行运输任务生成与发布、远程航行操控响应、远程视景实施监管、系统状态监测和应急救援辅助支持等。一期工程关键技术包括四个方面：
一是适水货物散改集技术。金沙江下游沿岸主要适水货类是金属和非金属材料出口、件杂和集装箱进口，远期通过东川港对接跨境物流通道。经论证，综合安全、成本、质量与绿色指标，“散改集”单元化运输是破解金沙江坝区通航瓶颈、实现流态重构和开展集约化运输的优选路径。目前“散改集”、“集改散”技术和装备已在各类港口广泛采用，技术成熟，重点需解决大水位差的“直通”作业。
二是绿色智能船舶技术与装备。面向船岸协同的绿色智能船舶包括全船感知模块、运动规划模块等十一个模块，具备环境感知与风险辨识等五大功能。
三是船岸协同运控技术。岸基运控中心技术构架包括智能驾驶舱、船端“航行脑”系统、岸基驾驶座舱等6维度技术。目前团队自主研发的内河船舶“航行脑”系统已在长江干线、京杭运河等开展实测，已验证其技术可行性。
四是智能空轨过坝技术。智能空轨过坝系统包括空轨车辆、供电系统、控制系统、轨道系统、信息系统、转接系统。目前空轨系统已在青岛港、新疆建有示范线，系统运输效率可达3000吨/小时、转运综合货损率不高于2.4%。
三、结束语
金沙江航道新一代航运系统建设是一个复杂的巨系统工程。面向现代前沿科技、行业重大需求，金沙江下游航道数智赋能路径：一是基础设施沿“过坝-船岸协同示范-航运系统体系化”渐进推进；二是系统建设模式由“自上而下”与“自下而上”相结合实现协同推进；三是系统运营通过“环节智能化-组织集约化-组织链条化”纵深推进。
金沙江下游航道建设新一代航运系统本质是新质生产力融合，推进山区航运物流通道建设的系统工程，具有深远的价值与作用：
一是国家战略层面：金沙江下游航道新一代航运系统可强力支撑“双碳”目标（低碳运输）、交通强国、“一带一路”、长江经济带、西部陆海新通道和“国际国内双循环”等国家战略；
二是综合立体交通网层面：金沙江下游航道新一代航运系统通过打通金沙江下游航道，进一步完善西部川滇两省综合立体交通骨架，开创多方式融合破解山区高坝通道建设的新模式；
三是区域经济层面：金沙江下游航道新一代航运系统可破解西部山区深水库区航道“不通”、人货出行“不畅”、成本效率“不优”、产业发展“不旺”难题，重塑川滇落后山区的地理区位价值；
四是科技创新层面：金沙江下游航道新一代航运系统融合多项前沿科技成果，实现山区航道系统建设与运维的安全、绿色、智能、协同融合统一。
科技赋能金沙江下游航道“保通保畅”是时代赋予的职责使命，研究团队经深入研究论证，尝试提出了融合现代多运输方式前沿科技破解山区航道高坝碍航的系统性解决方案。欢迎研讨指正。
谢谢大家！